[发明专利]航空压缩燃烧驱动总成的控制系统

说明书

一种用于航空压缩燃烧驱动总成的控制系统，所述航空压缩燃烧驱动总成具有发动机构件、变速器构件和螺旋桨构件，所述控制系统包括用于感测所述发动机构件的多个压缩室中每一个的压力参数的传感器，所述传感器用于将所感测的压力参数提供至控制系统装置，所述控制系统装置具有使所选的发动机控制起作用的多个控制程序，且所述控制系统装置作用于所感测的压力参数以使得控制策略在所述发动机构件中起作用。本发明还包括一种控制方法。

相关申请案

本申请要求于2011年10月5日提交的序列号为61/543,624的美国临时专利申请的权益，其以全文引用方式并入本文。

技术领域

本发明为一种压缩燃烧驱动总成。更特别地，本发明为一种适于在航空环境中使用的压缩燃烧驱动总成。

背景技术

至少从二战开始，轻型飞机(通用航空以及近来的无人驾驶飞机)已通过的空气冷却的以汽油为燃料的发动机提供动力，该发动机通常采用对置式六缸配置。该发动机以辛烷值非常高的航空汽油为燃料。在世界偏远部分没有航空汽油意味着通用航空在这些区域中无法使用，而这些区域正好是最需要通用航空服务的区域。近来，已能看到炼油厂已不愿意生产航空汽油，因此使得全世界的供应更为紧张。虽然所有的燃料都不便宜，但航空汽油却一直特别昂贵。

与航空汽油的相对稀缺性和昂贵性成对比，在世界各地则更普遍使用相对便宜的柴油燃料和/或喷气燃料(JP)。虽然这种燃料的质量会发生很大的变化，但压缩燃烧发动机也可同样地燃烧柴油或喷气燃料(JP)。这种变化可被识别为燃料的十六烷值的变化。

这种压缩燃烧发动机对其设计者提出了一些挑战，包括：

必须要考虑所使用燃料的十六烷品级的变化；

必须考虑燃料、大气和注入异常的变化；

应控制所有的气缸以传送基本相等的动力；

需要避免在包括发动机、变速器和螺旋桨的整个驱动系中的共振；

需要将发动机组件的降级指示提供给飞行员以作为警告或警示；以及

应在起飞前的发动机的试车期间计算指示平均有效压力(IMEP)以作为发动机状况的指示。

在全世界范围，需要一种能运行这种燃料但可避免上述挑战的航空发动机。

发明内容

本发明的压缩燃烧发动机满足了上述需要。此外，本发明的压缩燃烧发动机满足了这些需要且同时提供了这种发动机要在航空环境中令人满意地运行所必需的下列特性。

1.燃烧室的压力感测(CCPS)可被集成至航空柴油发动机管理(本发明的控制系统)以实现理想的闭环注入系统(也可以是开环的)，其将能够补偿在全世界范围内柴油/喷气燃料流中十六烷的变化。

2.通过用燃烧室的压力感测来观察燃烧事件，可实时地调整注入时机和脉冲宽度以补偿燃料、大气和注入异常的变化。注入信号可被修改以对峰值气缸压力、幅宽和燃烧事件的时机进行补偿和记时。

3.燃烧室的压力感测可用于通过确保所有气缸都传送同样的性能而平衡发动机的动力输出。

4.燃烧室的压力感测也可用于允许从每个气缸获得的最大发动机性能，而不会超过可导致发动机损坏的极限。

5.燃烧室的压力感测可通过使所产生的总扭矩信号不与已知的系统的自然频率(作为一个单元的发动机、变速器和螺旋桨的自然频率)发生共振的方式“结合”气缸各自的贡献。这种“失调”与可能以其他方式导致共振的谐波干扰相关。