[发明专利]监控发动机点火装置工作状态的故障防护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机点火装置工作状态采样及故障防护装置，特别是用于航空航天发动机点火装置在原位或试验室环境下的工作状态采样及故障防护装置。

背景技术

航空发动机是飞机的心脏，航空点火系统是航空发动机的重要部件之一。发动机实际运行过程中因存在多个约束条件将导致电控单元的标定变成多变量、多约束、具有不同优化目标的复杂工程。发动机点火系统是由点火装置、点火电缆和电嘴构成的一种用于主燃烧室和加力燃烧室的点火源系统，点火装置将飞机上的直流电或交流电转化为高压电后，通过点火电缆和电嘴放出火花并保证给火花足够的能量，直接点燃发动机燃烧室内空气和燃油的混合气体。发动机点火装置工作状态采样及故障防护是通过对电容器充、放电电路脉冲电流进行信号采样，测得点火装置电容器充、放电脉冲频率，电流峰值范围，从而判断发动机点火装置工作是否正常,由于发动机的最佳点火提前角随发动机转速和负荷的变化是一个不规则的曲面,真空、离心点火提前调节器的点火提前角调节是线性的，因此不可能在发动机转速、负荷变化的范围内将点火提前角都调整到最佳的值。点火正时所调整的基本点火提前角是以发动机在整个转速变化范围内不产生爆燃为前提的，这样只能使发动机在某些工况下接近于最佳点火，而在其它工况下实际上是点火过迟了。真空、离心点火提前调节装置使发动机在许多工况下偏离最佳点火时刻，发动机的功率不能充分发挥，油耗和排污较高，而且真空、离心点火提前调节器则不能起作用，导致点火装置的点火提前角调节性能较差,对温度等其它影响燃烧的因素不能起调节作用。传统的高压配电方式工作时配电器分火头与旁电极之间的跳火和具有较高电阻的高压导线均会损失部分点火能量，配电器在高压下工作，分电器盖、分火头及高压导线等的漏电、烧损是电子点火装置常见的故障。目前航空航天发动机均配置2台以上互为备份的点火装置。至今尚无装机后的工作状态监控，单台点火装置一旦故障，虽仍能靠余下的点火装置着火，但存在一定概率的安全隐患。其次，当发动机点火装置电容器出现开路故障时，不及时断电，可能使点火装置其他重要电路的损毁，造成更大损失；当发动机点火装置高压放电电路故障时，不及时断电，将造成电容器不断充电，直至爆炸。

综上所述，航空航天事故非同小可，特别是对于作为心脏的发动机，更是不容一点点安全隐患的存在。所以，制造一种能对点火装置装机后的工作状态进行采样，以便随时监控的装置刻不容缓。但发动机点火装置电容器在充、放电过程中的高电压，强电流及反向负高压带来的强冲击干扰，对数、模采样电路均会有极大干扰，造成采样不稳定，不准确，甚至无法工作。如何消除干扰，有效采集数据，及时发现故障，并能在故障发生时，第一时间采取自动保护，成为了当前航空航天发动机点火装置工作状态实时采样、监控和故障防护急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种能够消除发动机点火装置工作干扰，采样稳定准确，数据读取可靠，且能在发生故障时，及时告警并采取断电保护的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种监控发动机点火装置工作状态的故障防护装置，包括：通过次级高压放电端电连接电嘴的点火装置和通过采样电缆电连接的信号采样处理、数据处理比对控制电路，其中，数据处理比对控制电路包括采样模块3、信号处理模块4、数据处理控制模块5、显示模块6、电源模块7、故障防护模块8和复位电路9，其特征在于：在数据处理比对控制电路中，采样模块3顺次串联信号处理模块4和数据处理控制模块5，数据处理控制模块5电连接显示模块6，并通过电连接有电源模块7和复位电路9的故障防护模块8电连接点火装置的初级电源端；先通过数据处理控制模块5的数据设置电路，预置工作时间、标准工作频率和电流峰值范围，启动后，采样模块3从点火装置采样接口，经采样电缆2对发动机点火装置电容器充、放电电路产生的脉冲电流进行信号采样，采样信号经信号处理模块3整形、滤波后，对采样信号作补偿滤波，将读取频率及电流峰值送入数据处理控制模块5，数据处理控制模块5通过AVR单片机软件，将预置的标准工作频率、电流峰值范围与采样频率和/或电流峰值进行数据比对、分析和判断，一旦采样频率和/或电流峰值任意一个出现超误差，数据处理控制模块5通过软件立即向显示模块6发出故障告警信号指令，同时控制故障防护模块8断开点火装置初级电源，并切断相应继电器，使整个装置进入故障锁定状态，启动开关失效。

本发明具有如下有益效果：