文摘
航空发动机点火装置点火的属性设置为一个经验法则导致点火装置的资源的浪费,低效率的航空发动机的操作,使用寿命短的插头。在本文中,一个变量频率和能量航空发动机点火装置开发改善航空发动机燃烧室的点火特性。STC89C52单片机被选为该设备的核心控制器。电源电路、单片机和外部电路,IGBT驱动电路,提高电路、电流电压监控电路和放电电路都是硬件电路的一部分。因为单片机负责驱动IGBT和放电电容器,该设备可以准确地生成相应的输出信号频率。它还创建了频率控制和能源控制模块,这两个可以根据用户需求调整点火特性。点火装置提出了稳定和打火机,预定的频率和能量。它奠定了基础为提高航空发动机的点火可靠性。
1。介绍
1.1。研究现状
1.1.1。研究现状
目前,许多国内点火设备采用反向逆程转换器提高电压(1- - - - - -3]。他们用气体放电管放电电。几个高级点火设备使用MOSFET来提高电压(4- - - - - -6]。,一些西方国家开始发展电子点火装置,小和轻,精密频率,为随后的研究奠定了完美的基础变量的频率和能量点火设备。
国内高温半导体的性能非常低,不能按照要求大型航空发动机高温工作环境的愿望7,8]。目前,国内大型航空发动机点火装置主要采用机械谐振逆变升压变压器成功逆变升压。采用气体放电管放电控制开关(9,10]。只有一些小型发动机,发电厂,初学者需要低温工作环境使用半导体功率管提高电路(11]。
1.1.2。趋势
航空发动机燃料必须由一个点火系统和燃烧,点燃它作为能量的来源。引擎必须有一个低利率控制飞行的关闭和良好的动态点火能力。点火系统(12,13)是一个关键组成部分,引擎的启动和重新启动过程,及其工作特性和能力直接影响发动机启动和重启是否成功,以及发动机的整体安全。以下是总结国内航空发动机点火系统的未来发展趋势:(1)从电感储能电容器储能点火装置:点火装置,它有一种特殊的能量存储设备内,能量储存和释放是一个关键组成部分。电感的储能储能点火装置通常是几十毫焦耳,和无法控制的放电频率高。电容器的储能储能点火装置可以几十焦耳,和可控放电频率较低。电感储能系统的储存能量用于间接点火,这是沉重的。电容器储能系统的储存能量用于直接点火。除非老机器类型是孤立的,现在新机器类型使用电容器点火系统而不是一个感应系统。通过控制储能电容,电容放电点火系统积累足够的电压。它释放能量到电容放电点火火花塞的瞬间(14]。(2)从机械到电子点火装置:点火系统的发展也是电子元器件的发展。接触长在无触点点火装置点火装置。长在数字和模拟点火装置点火装置。
接触和非接触式的主要区别点火装置内是否有任何设备,如一个电压转换器、接触振动。直粱(15]接触点火装置振动与电磁接触振动电磁转换能力变压器线圈,和低压直流高压脉冲电流。然后二极管整流储能电容信号和费用。当电容电压达到放电管击穿电压,放电管分解,释放能量到火花塞和有线电视。电火花点火产生的火花塞。然后做一遍。操作的生活接触点火装置比这短无触点点火设备由于设备的移动机械元素。
当无触点点火装置连接到直流供电(16,17),低压直流电源转换为高压交流电源滤波电路和直流变换器电路。整流二极管的时间紧张,储能电容的指控。当电容的电压达到放电管击穿电压,放电管破裂。它通过放电管和火花塞放电产生电火花。主要由晶体管无触点点火装置转换设备。
1.2。研究目的
点火装置,它是在不同的发动机,是一种控制装置,提供的额定电压脉冲在航空发动机燃烧室。航空发动机系统中,它是最重要的控制元件之一。航空发动机的点火装置确保系统运行安全、可靠地在各种各样的外部环境条件。一种新的革命点火装置是一个变频和能源点火装置。安全变频技术研究和能源点火提前装置正在国内航空发动机的应用程序的需求。单片机和脉冲功率的关键技术主要是用于其技术。高压脉冲电源设备,需要并发的硬件和软件设计工作涉及变量频率和能量。
本文的目的是设计一个变量频率和能量航空发动机点火装置(18]。变频和能源点火技术是基于传统的点火系统,也是先进和聪明。之间的巨大差异新系统和传统的系统变频的占有能力和精力。设备的核心技术是固态点火技术。它使用半导体组件而不是组件接触变压器和气体放电管等在传统点火技术。它已经大大提高。它有很多优势传统点火装置电磁兼容性,适应,输出稳定,寿命,可靠性和可维护性。此外,变频和能源点火装置增加了控制电路基于固态点火电路给控制的频率和能量。它还可以提供一个相应的频率为航空发动机在不同气候条件下电火花。
一个变量频率和能量航空发动机点火装置可以提供多种组合的频率和能量(19]。最优可以逐步由点火参数匹配与其他引擎在不同操作条件下的实验。我们可以起草一个点火系统限制储存能量和燃烧室点火火花频率限制,相互匹配从最小到最大。我们确定最佳组合价值储存能量和激发频率之间在不同的操作条件下,逐步开展实验。点火参数在不同的引擎操作条件下给出了进一步的控制逻辑。我们可以提高开始点火可靠性不同发动机条件下有效。
变频的功能和能源是点火领域的领先技术,和传统点火的频率和能量是平的。当客户的需求发生变化时,需要重新设计一种新型的设备。它浪费时间和成本。变频和能量点火装置设计纸有75种组合的频率和能量。使用越来越广泛。航空发动机点火装置点火的属性设置为一个经验法则导致点火装置的资源的浪费,低效率的航空发动机的操作,使用寿命短的插头。在本文中,一个变量频率和能量航空发动机点火装置开发改善航空发动机燃烧室的点火功能。
2。硬件设计
设备使用单片机作为核心控制器。单片机电路可以简化电路的控制电路,降低了故障率。点火装置的原理框图设计本文图所示1。点火装置共有15种频率范围从1 Hz 15赫兹和5种能量范围从1 J - 5。
变频和能量点火装置工作如下:电源28伏直流电整个电路提供稳定的电压的电力+ 24 V + 12 V, + 5 V,为各种后续模块提供了一个稳定、可靠的电力。频率控制模块使单片机输出相应的频率PWM信号(20.]。然后信号被放大的IGBT驱动模块产生足够高的驱动电压。驱动电压提升电路igbt组成。然后二极管进行储能电容充电成倍增长。单片机检测到的电压监控电路的电流电压电路的储能电容充电。当电压高于设定的值单片机,单片机控制点火触发器端口输出高水平,触发放电电路。然后源源不断的能量在线圈电感的储能电容释放,分解开关。最后,点火装置实现点火功能。频率控制模块调整频率和能量控制模块调整能量。
2.1。电源电路的设计
点火装置的输入电压是28伏直流电。该设备采用7800系列三端集成设备提供稳定的电压+ 24 V, + 12 V, + 5 V为后续电路。其电路原理图如图2。我们把滤波器电容C1∼C6之前输入电路去除杂乱的输入。我们把防震的电容器C7的输出电路后去除杂物从输入。最后,稳定电压+ 24 V + 12 V,分别获得+ 5 V。
2.2。单片机及其外围硬件电路
8051系列STC89C52单片机的选择,这是强大的,港口功能丰富,便宜,和主流。电路核心是单片机STC89C52开关电路和A / D转换器电路设计外围电路。开关电路选择硅片CD4076,这是一个十六岁的模拟开关,为了选择15赫兹频率范围从1 Hz。A / D转换器电路选择A / D转换器TLC2543 [21]。它获得的数字化电压监控电路的电流电压模块。那么结果将是单片机的输入。为了表现良好,我们应该加快单片机的运行速度。所以11.0592 MHz水晶被选中。然后单片机可以生成相应的矩形信号频率的计时器。
单片机硬件电路如图3。端口P0.0 PWM信号的输出接口。端口P0.1电压比较器电路接口。端口P0.2点火触发器接口。PWM-driven控制调节理论是一个操作,电源开启和关闭一些常规的频率。PWM控制通过改变开关电源的时间的长度。PWM频率改变通过改变点火控制系统的时间表来产生PWM信号。所以PWM被描述为switch-driven设备。
2.3。IGBT驱动电路
矩形的最大信号由单片机输出+ 5 V,这并不足以驱动IGBT。因此,IGBT驱动电路是很有必要的。它可以放大矩形信号一些足以驱动IGBT的价值。这个模块使用硅芯片AST965为核心控制器。所需的外围设备是最小的。它很容易操作。它可以单独控制电路功能电路以最小的干扰。IGBT驱动电路如图4。矩形信号输入端口1和放大信号输出端口8。
2.4。提高电路
中使用的单端反激变换器建设是提升电路,如图5所示。回扫变压器实际上是多个绕组耦合电感。回扫变压器存储能量,它将磁能转换为电力的传输。IGBT进行时,二极管是切断和磁场能量存储在主绕组变压器T1。IGBT被切断时,二次绕组的电压突然断裂,产生反向电压。然后二极管D3进行初级绕组和磁场能量释放储能电容。
扫描逆程转换期间,变压器漏电感。然后IGBT的两端产生峰值电压,扰乱电路。所以RDC吸收电路设计这个模块中抑制峰值电压。
2.5。监控电路的电流电压电路
的主要功能是监控通过储能电容的电压。单片机端口的电压范围是0 - 5 V。所以收集电压分为变成了由单片机可以识别的信号。B1是模块的输入,由提高放大模块,如图6所示。它是由滤波电容器C13过滤。然后它指控储能电容。储能电容的电压除以电阻R6和R7。通过电阻器的电压只是收集所需的信号。如果它是高于设定的值单片机,点火高级触发端口输出信号。如果是低于设定的值MCU,点火触发器输出端口低级信号。
四个开关电流电压监控电路的电路设计实现的功能变化的能量。C14∼C18储能电容器。不按开关时,能量输出设备的是1 J。SW1按切换时,能量输出设备的是2 J。SW2开关被按下时,能量输出设备的是3 J。当SW3开关被按下,设备的能量输出是4 J。SW4开关被按下时,能量输出设备的是5 J。
2.6。放电电路
储能电容充满电,而电容器中的能量需要释放到火花塞尽快为了实现点火功能。可控硅作为开关装置,如图7所示。PWM信号时高,潜在差异三极管基极和发射极区域之间的第三季度。三极管第三季度进行。与此同时,潜在差异三极管Q2的基极和发射极区域也存在。三极管Q2进行。最后,可控硅触发。不断的储能电容放电,可控硅的阳极和阴极之间的电流逐渐减少。然后可控硅被切断,储能电容的放电过程可以实现。
3所示。软件设计
本节介绍了单片机代码,分为PWM信号产生和触发放电部分。单片机通过软件中的代码下载凯尔uVision [22]。主程序流程如图8。
以下是软件设计的主要功能:(1)软件使港口P0.0单片机产生PWM驱动信号。(2)软件使单片机产生触发信号。港口P0.1单片机的端口和端口P0.1点火比较触发端口。当收集的电压监控电路的电流电压电路高于设定的值单片机,港口P2.0高级信号输出。低于设定的值时单片机,港口P2.0输出低信号。(3)的软件控制频率PWM信号由单片机输出。单片机控制开关频率的代码。频率的范围从1赫兹到15赫兹。
4所示。结论
在本文中,一个变量频率和能量航空发动机点火装置的设计。它控制15赫兹范围从1赫兹的频率和能量范围从1 J - 5。有75种排列的频率和能量。设备奠定了基础研究燃烧室的点火性能和实现最大化的燃烧室的精益点火过量空气系数和缩短点火延迟时间。我们可以调整的点火能力,使发动机的点火装置根据发动机性能降低能耗,减轻飞行的负担。我认为将会有一个突破的能量的数量范围点火装置由软件在未来。我应该研究如何减小设备的体积。如何提高点火装置的可靠性和电磁兼容性特征值得进一步调查。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从作者要求。
的利益冲突
作者没有任何可能的利益冲突。