[go: up one dir, main page]

RU2773004C1 - Device for controlling throttle valve of aircraft engine - Google Patents

Device for controlling throttle valve of aircraft engine Download PDF

Info

Publication number
RU2773004C1
RU2773004C1 RU2021130625A RU2021130625A RU2773004C1 RU 2773004 C1 RU2773004 C1 RU 2773004C1 RU 2021130625 A RU2021130625 A RU 2021130625A RU 2021130625 A RU2021130625 A RU 2021130625A RU 2773004 C1 RU2773004 C1 RU 2773004C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
position sensor
controller
electric motor
control
Prior art date
Application number
RU2021130625A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Сергеевич Коробейников
Original Assignee
Министерство обороны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Министерство обороны Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2773004C1 publication Critical patent/RU2773004C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention can be used in aircraft piston engines. A device for controlling a throttle valve of an aircraft engine contains electric engine (6) connected to controller (4) connected to valve position sensor (13). Valve position sensor (13) is connected to rotary element (12) connected to return spring (11). The device contains second electric engine (7) connected to second controller (5) connected to second valve position sensor (14). Second valve position sensor (14) is connected to rotary element (12). The device contains two planetary gearboxes (8), (9), summing gearbox (10), two electrical connectors (cylindrical knife connector, hereinafter – CKC1), (CKC2) and block (3) of external connectors and radio interference filters. Electrical connector (CKC1), electric engine (6), controller (4), planetary gearbox (8) and valve position sensor (13) form the main control channel. Second electrical connector (CKC2), second electric engine (7), controller (5), planetary gearbox (9) and position sensor (14) form a duplicate control channel. Planetary gearboxes (8), (9) are connected to summing gearbox (10) connected to return spring (11). Controllers (4), (5) are connected to block (3) of external connectors connected to electrical connectors (CKC1), (CKC2).
EFFECT: increase in the reliability of a device for controlling a throttle valve.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, а именно - к устройству управления дроссельной заслонкой двигателя летательного аппарата, а более конкретно - к управлению подачей воздуха в авиационный поршневой двигатель.SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, namely to a device for controlling the throttle valve of an aircraft engine, and more specifically, to controlling the air supply to an aircraft piston engine.

Известна система управления сигналом дроссельной заслонки (см. заявку США 2020173374 по кл. МПК F02D9/02, опуб. 04.06.2020) транспортного средства, содержащая контроллер, имеющий многофункциональные порты ввода/вывода (например, один или несколько физических интерфейсов), которые могут принимать входные сигналы и отправлять выходные данные. Сигналы могут быть преобразованы из аналогового в цифровой или из цифрового в аналоговый. . Входными и выходными сигналами также можно управлять с помощью управляющей логики или процессора, выполняющего автоматизированные алгоритмы. Контроллер может принимать в качестве входа сигнал положения дроссельной заслонки от датчика дроссельной заслонки. Контроллер может передавать сигнал положения дроссельной заслонки в электронный блок управления в форме сигнала дроссельной заслонки. Электронный блок управления может управлять скоростью подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания на основе сигнала дроссельной заслонки для управления мощностью генератора.A throttle signal control system is known (see US application 2020173374 according to IPC class F02D9/02, published on 06/04/2020) of a vehicle containing a controller having multifunctional input / output ports (for example, one or more physical interfaces) that can accept input signals and send output data. Signals can be converted from analog to digital or from digital to analog. . The input and output signals can also be controlled by control logic or by a processor running automated algorithms. The controller can accept as input a throttle position signal from a throttle sensor. The controller can send a throttle position signal to the ECM in the form of a throttle signal. The electronic control unit may control the rate of fuel supply to the internal combustion engine based on the throttle signal to control the power of the generator.

Однако, устройство предназначено для управления выходной мощностью генератора переменного тока и не может использоваться для регулирования частоты вращения или момента на выходном валу двигателя путём подачи воздуха. Для создания воздушно-топливной смеси необходимо использовать дополнительные программные или аппаратные алгоритмы внешнего электронного блока управления.However, the device is designed to control the output power of an alternator and cannot be used to control the speed or torque on the engine output shaft by supplying air. To create an air-fuel mixture, it is necessary to use additional software or hardware algorithms of an external electronic control unit.

Известно устройство управления дроссельной заслонкой двигателя внутреннего сгорания самолёта (см. заявку Японии 2009013811 по кл. МПК F02D11/10, опуб.22.01.2009), содержащее электродвигатель для приведения в действие дроссельной заслонки. Вал дроссельной заслонки, который поддерживает её, прикреплён с возможностью вращения, и между стороной основного корпуса и стороной вала дроссельной заслонки предусмотрена возвратная пружина для приведения дроссельной заслонки в полностью открытое направление, когда электродвигатель не работает. Тем самым обеспечивается режим полного открытия дроссельной заслонки при аварии системы электропитания или отказе электронного устройства управления дроссельной заслонкой для обеспечения работы двигателя летательного аппарата.A device for controlling the throttle valve of an internal combustion engine of an aircraft (see Japanese application 2009013811 according to class IPC F02D11/10, pub.22.01.2009), containing an electric motor for actuating the throttle valve, is known. The throttle shaft that supports it is rotatably attached, and a return spring is provided between the side of the main body and the side of the throttle shaft to drive the throttle to the fully open direction when the motor is not running. This provides a full throttle opening mode in the event of a power failure or failure of the electronic throttle control device to ensure the operation of the aircraft engine.

Однако для устройства, обеспечивающего безопасность полёта летательного аппарата, в представленном устройстве отсутствует встроенная система контроля и низкая отказобезопасность, так как основной элемент управления - электродвигатель не резервирован, а датчик положения дроссельной заслонки отсутствует, как элемент.However, for a device that ensures the safety of the flight of an aircraft, the presented device does not have a built-in control system and low fail-safety, since the main control element - the electric motor is not redundant, and there is no throttle position sensor as an element.

Наиболее близким к заявляемому является устройство управления дроссельной заслонкой двигателя летательного аппарата, содержащее подключенный к заслонке электродвигатель, соединённый с одной стороны - с контроллером, с другой - с редуктором, датчик положения заслонки, подключенный к контроллеру (см. кн. «Бортовое радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов»/А.Н. Попов, А.В. Майоров, Д.П. ТЕТЕРИН и др.; под ред. Д.П. Тетерина. - М.: Инновационное машиностроение, 2020 . - С. 211-212), содержащая корпус, электродвигатель, зубчатый цилиндрический редуктор, датчик положения заслонки, возвратный пружинный механизм. Управление электродвигателем в заслонке осуществляет микроконтроллер при помощи транзисторного силового коммутатора. Информация о текущем положении заслонки осуществляется с помощью бесконтактного датчика положения. Электронная часть дроссельной заслонки находится в отдельном от механической части отсеке.Closest to the claimed is a device for controlling the throttle valve of the aircraft engine, containing an electric motor connected to the valve, connected on the one hand to the controller, on the other hand to the gearbox, the valve position sensor connected to the controller (see the book "On-board electronic equipment of aircraft devices "/ A.N. Popov, A.V. Mayorov, D.P. TETERIN and others; edited by D.P. Teterin. - M.: Innovative engineering, 2020. - S. 211-212), containing a housing, an electric motor, a gear cylindrical reducer, a damper position sensor, a return spring mechanism. The electric motor in the damper is controlled by a microcontroller using a transistor power switch. Information about the current position of the damper is carried out using a non-contact position sensor. The electronic part of the throttle valve is located in a separate compartment from the mechanical part.

Однако, конструкция не позволяет осуществлять достоверно непрерывный мониторинг технического состояния заслонки, так как микроконтроллер и датчик положения не резервированы, вследствие чего электронный блок управления не сможет принять верного решения о текущем состоянии дроссельной заслонки при ложном отказе или в спорной ситуации. Также отсутствие резервирования приведёт к невозможности пережить один однородный отказ и обеспечить дальнейшую работу двигателя летательного аппарата.However, the design does not allow reliable continuous monitoring of the technical condition of the damper, since the microcontroller and the position sensor are not redundant, as a result of which the electronic control unit will not be able to make the right decision about the current state of the throttle in case of a false failure or in a disputable situation. Also, the lack of redundancy will lead to the inability to survive one homogeneous failure and ensure the further operation of the aircraft engine.

Технической проблемой заявляемого изобретения является создание устройства управления дроссельной заслонкой двигателя летательного аппарата, позволяющего обеспечивать непрерывный мониторинг технического состояния заслонки.The technical problem of the claimed invention is the creation of a device for controlling the throttle valve of an aircraft engine, which allows for continuous monitoring of the technical condition of the valve.

Техническим результатом является высокая надёжность, отказобезопасность и контролепригодность устройства управления дроссельной заслонкойEFFECT: high reliability, fail-safe and controllability of the throttle control device.

Для решения поставленной проблемы и заявляемого результата устройство управления дроссельной заслонкой двигателя летательного аппарата, содержащее электродвигатель, подключённый к контроллеру, соединённому с датчиком положения заслонки, соединённого с поворотным элементом, подключённым к возвратной пружине, согласно изобретению, содержит второй электродвигатель, подключённый ко второму контроллеру, соединённому со вторым датчиком положения заслонки, подключённого к поворотному элементу, два планетарных редуктора, суммирующий редуктор, два электрических соединителя и блок внешних соединителей и фильтров радиопомех , при этом один из электрических соединителей, электродвигатель, контроллер, планетарный редуктор и датчик положения заслонки образуют основной канал управления, а второй электрический соединитель, вторые электродвигатель, контроллер, планетарный редуктор и датчик положения образуют дублирующий канал управления, причём планетарные редукторы подключены к суммирующему редуктору, соединённому с возвратной пружиной, а контроллеры подключены к блоку внешних соединителей, связанному с электрическими соединителями.To solve the problem and the claimed result, the control device for the throttle valve of an aircraft engine, containing an electric motor connected to a controller connected to a damper position sensor connected to a rotary element connected to a return spring, according to the invention, contains a second electric motor connected to a second controller, connected to the second damper position sensor connected to the rotary element, two planetary gearboxes, a summing gearbox, two electrical connectors and a block of external connectors and radio interference filters, while one of the electrical connectors, an electric motor, a controller, a planetary gearbox and a damper position sensor form the main channel control, and the second electrical connector, the second electric motor, the controller, the planetary gearbox and the position sensor form a backup control channel, and the planetary gearboxes are connected to the summing gearbox, connected to the return spring, and the controllers are connected to the external connector block associated with the electrical connectors.

Каждый из контроллеров состоит из модуля питания, модуля измерения напряжения, модуля внешнего интерфейса, вычислительного модуля, модуля преобразователя уровня сигнала, модуля управления питанием электродвигателя, модуля управления электродвигателем, модуля измерения тока потребления, при этом входы вычислительного модуля подключены к выходу блока электропривода, блока датчика положения, модулю измерения тока потребления и модулю внешних интерфейсов, один из выходов вычислительного модуля подключён к модулю преобразователя уровня сигнала, а другой выход - к модулю управления питанием электродвигателя, вход которого соединён с выходом модуля измерения тока потребления, вход которого соединён с выходом модуля управления электродвигателем, другой выход которого подключён ко входу блока электродвигателя, а другой вход модуля управления электродвигателем соединён с модулем питания и модулем измерения напряжения, модуль внешних интерфейсов соединён с блоком внешних соединителей и фильтров радиопомех.Each of the controllers consists of a power supply module, a voltage measurement module, an external interface module, a computing module, a signal level converter module, a power supply control module for an electric motor, an electric motor control module, a consumption current measurement module, while the inputs of the computing module are connected to the output of the electric drive unit, the unit position sensor, consumption current measurement module and external interface module, one of the outputs of the computing module is connected to the signal level converter module, and the other output is connected to the electric motor power supply control module, the input of which is connected to the output of the consumption current measurement module, the input of which is connected to the module output motor control, the other output of which is connected to the input of the motor unit, and the other input of the motor control module is connected to the power supply module and the voltage measurement module, the external interface module is connected to the block of external connectors and filters p radio interference.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлено:The invention is illustrated in the drawings, which show:

На фиг. 1 - структурная схема устройства управления дроссельной заслонки.In FIG. 1 is a block diagram of a throttle control device.

На фиг. 2 - схема внутреннего строения контроллера.In FIG. 2 is a diagram of the internal structure of the controller.

На фиг. 3 - логическая схема доказательства надёжности дроссельной заслонкиIn FIG. 3 - logic diagram of the throttle valve reliability proof

На чертежах позициями обозначено:In the drawings, positions indicate:

1 - электрический соединитель 1 канала1 - electrical connector 1 channel

2 - электрический соединитель 2 канала2 - electrical connector 2 channels

3 - блок внешних соединителей и фильтров радиопомех 3 - block of external connectors and radio interference filters

4 - контроллер 1 канала4 - controller 1 channel

5 - контроллер 2 канала5 - controller 2 channels

6 - электродвигатель 1 канала6 - electric motor 1 channel

7 - электродвигатель 2 канала7 - electric motor 2 channels

8 - планетарный редуктор 1 канала8 - planetary gear 1 channel

9 - планетарный редуктор 2 канала9 - planetary gear 2 channels

10 - суммирующий редуктор10 - summing gearbox

11 - возвратная пружина кручения11 - torsion return spring

12 - поворотный элемент12 - rotary element

13 -датчик положения поворотного элемента 1 канала13 - position sensor of the rotary element of channel 1

14 -датчик положения поворотного элемента 2 канала14 - rotary element position sensor 2 channels

15 - модуль питания контроллера15 - controller power module

16 - модуль измерения напряжения контроллера16 - controller voltage measurement module

17 - модуль внешних интерфейсов контроллера17 - controller external interface module

18 - вычислительный модуль контроллера18 - computing module of the controller

19 - модуль преобразователя уровня сигнала19 - signal level converter module

20 - модуль управления питанием электродвигателя20 - motor power control module

21 - модуль управления электродвигателем21 - motor control module

22 - модуль измерения тока потребления22 - consumption current measurement module

Устройство содержит основной (первый) и дублирующий (второй) каналы управления. Каждый из каналов состоит из электрического соединителя, контроллера управления, электродвигателя, планетарного редуктора, датчика положения.The device contains the main (first) and backup (second) control channels. Each of the channels consists of an electrical connector, a control controller, an electric motor, a planetary gearbox, and a position sensor.

Основной (первый) канал содержит электрический соединитель 1, подключённый через блок внешних соединителей 3 к контроллеру 4, соединённому с датчиком положения поворотного элемента 13 и электродвигателем 6, подключённым к планетарному редуктору 8, соединённому с суммирующим редуктором 10, подключённым к возвратной пружине кручения 11.The main (first) channel contains an electrical connector 1 connected through a block of external connectors 3 to the controller 4 connected to the rotary element position sensor 13 and the electric motor 6 connected to the planetary gearbox 8 connected to the summing gearbox 10 connected to the torsion return spring 11.

Дублирующий (второй) канал также содержит электрический соединитель 2, подключённый через блок внешних соединителей 3 ко второму контроллеру 5, соединённому с датчиком положения поворотного элемента 14 и электродвигателем 7, подключённым к планетарному редуктору 9, соединённому с суммирующим редуктором 10, подключённым к возвратной пружине кручения 11.The redundant (second) channel also contains an electrical connector 2 connected through the block of external connectors 3 to the second controller 5 connected to the rotary element position sensor 14 and the electric motor 7 connected to the planetary gearbox 9 connected to the summing gearbox 10 connected to the torsion return spring eleven.

Каждый из контроллеров (см. фиг. 2) состоит из модуля питания 15, модуля измерения напряжения 16, модуля внешнего интерфейса 17, вычислительного модуля 18, модуля преобразователя уровня сигнала 19, модуля управления питанием электродвигателя 20, модуля управления электродвигателем 21, модуля измерения тока потребления 22, при этом входы вычислительного модуля 18 подключены к выходу электродвигателя 6 (для 1 канала) и электродвигателя 7 (для 2 канала), датчику положения 13 (для 1 канала) и датчику положения 14 (для 2 канала), модулю измерения тока потребления 22 и модулю внешних интерфейсов 17, один из выходов вычислительного модуля 18 подключен к модулю преобразователя уровня сигнала 19, а другой выход - к модулю управления питанием электродвигателя 20, вход которого соединён с выходом модуля измерения тока потребления 22, вход которого соединён с выходом модуля управления электродвигателем 21, другой выход которого подключён ко входу электродвигателя 6 (для 1 канала) и электродвигателя 7 (для 2 канала), а другой вход модуля управления электродвигателем 21 соединён с модулем питания 15 и модулем измерения напряжения 16, модуль внешних интерфейсов 17 соединён с блоком внешних соединителей и фильтров радиопомех 3.Each of the controllers (see Fig. 2) consists of a power module 15, a voltage measurement module 16, an external interface module 17, a computing module 18, a signal level converter module 19, a motor power control module 20, a motor control module 21, a current measurement module consumption 22, while the inputs of the computing module 18 are connected to the output of the electric motor 6 (for channel 1) and the electric motor 7 (for channel 2), position sensor 13 (for channel 1) and position sensor 14 (for channel 2), consumption current measurement module 22 and external interface module 17, one of the outputs of the computing module 18 is connected to the signal level converter module 19, and the other output is connected to the power supply control module of the electric motor 20, the input of which is connected to the output of the current consumption measurement module 22, the input of which is connected to the output of the control module electric motor 21, the other output of which is connected to the input of the electric motor 6 (for 1 channel) and the electric motor I 7 (for channel 2), and the other input of the motor control module 21 is connected to the power module 15 and the voltage measurement module 16, the external interface module 17 is connected to the block of external connectors and radio interference filters 3.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В нормальном режиме работы электронный блок управления двигателем (ЭБУ) (на чертежах не показан) обеспечивает электропитанием канал 1 через электрический соединитель, а также выдаёт информацию в цифровом виде с указание требуемого угла положения поворотного элемента 12. Модуль питания 15 контроллера первого канала 4 обеспечивает необходимым напряжением цепи управления электродвигателем 6 и питание логических элементов контроллера. Контроллер 4 формирует управляющее воздействие на электродвигатель 6, который через планетарный редуктор 8 передаёт вращающий момент силы на суммирующий редуктор 10, который, в свою очередь, приводит во вращение вал дроссельной заслонки, на которой жёстко закреплён поворотный элемент 12, имеющий механическую связь с датчиком положения, передающего информацию о текущем положении в контроллер 4, обеспечивая обратную связь по положению в канале управления.In normal operation, the electronic engine control unit (ECU) (not shown in the drawings) provides power to channel 1 through an electrical connector, and also provides information in digital form indicating the desired position angle of the rotary element 12. The power module 15 of the controller of the first channel 4 provides the necessary voltage control circuit of the motor 6 and the power supply of the logic elements of the controller. The controller 4 generates a control action on the electric motor 6, which, through the planetary gearbox 8, transmits the torque to the summing gearbox 10, which, in turn, drives the throttle shaft, on which the rotary element 12 is rigidly fixed, having a mechanical connection with the position sensor , which transmits information about the current position to the controller 4, providing feedback on the position in the control channel.

Аналогичный принцип работы предусмотрен для второго канала дроссельной заслонки.A similar principle of operation is provided for the second throttle channel.

Каждый из каналов принимает команды и передаёт информацию о своём техническом состоянии по каналам информационного обмена. Также каждый канал контролирует информацию о техническом состоянии соседнего канала, выдаваемую соседним каналом по каналу информационного обмена.Each channel receives commands and transmits information about its technical condition via information exchange channels. Also, each channel controls information about the technical state of the adjacent channel, issued by the adjacent channel via the information exchange channel.

При неисправности силовой части дублирующего канала управление положением поворотного элемента 12 осуществляется основным (первым) каналом, отказавший канал не вносит помехи в управление заслонки (электродвигатель канала обесточен). При неисправности силовой части основного канала управление заслонкой осуществляется дублирующим (вторым) каналом, который становится активным, при этом отказавший канал не вносит помехи в управление.In the event of a failure of the power section of the backup channel, the position of the rotary element 12 is controlled by the main (first) channel, the failed channel does not interfere with the damper control (the channel motor is de-energized). In the event of a failure of the power section of the main channel, the damper is controlled by the backup (second) channel, which becomes active, while the failed channel does not interfere with the control.

Для обеспечения необходимой глубины самоконтроля, надёжности и отказобезопасности алгоритмически реализуются следующие режимы.To ensure the necessary depth of self-control, reliability and fail-safety, the following modes are algorithmically implemented.

1. Режим «Инициализация».1. Mode "Initialization".

В режиме «Инициализация» происходит настройка и подготовка дроссельной заслонки к работе в «Основном режиме работы». Из режима «Инициализация» заслонка переходит в один из следующих режимов функционирования:In the "Initialization" mode, the throttle valve is adjusted and prepared for operation in the "Basic operating mode". From the "Initialization" mode, the damper switches to one of the following operating modes:

- «Основной режим работы» (при успешной инициализации);- “Main mode of operation” (upon successful initialization);

- «Загрузки программного обеспечения (ПО)» (при наличии сигнала «Загрузка»);- "Software downloads (SW)" (if there is a "Download" signal);

- «Отказ» (при неуспешной инициализации).- "Rejection" (in case of unsuccessful initialization).

В режиме «Инициализация» происходит предварительная проверка исправности обоих каналов дроссельной заслонки: проверка контроллера, проверка каналов информационного обмена, проверка электродвигателей и датчиков положения.In the "Initialization" mode, a preliminary check of the serviceability of both throttle channels takes place: checking the controller, checking the information exchange channels, checking the electric motors and position sensors.

2. «Основной режим работы»2. "Basic mode"

При успешной инициализации и исправности хотя бы одного из каналов дроссельная заслонка начинает функционировать в «Основном режиме работы». Основные функции в этом режиме - приём и выполнение команд, полученных по каналу информационного взаимодействия ЭБУ, а также непрерывный контроль напряжения питания, времени наработки, состояния датчиков тока, температуры, положения вала электродвигателя и поворотного элемента для определения исправности каналов. Кроме того, для оценки состояния соседнего канала каждым каналом дроссельной заслонки осуществляется приём и анализ информации, выдаваемой соседним каналом в ЭБУ по каналу информационного обмена.Upon successful initialization and serviceability of at least one of the channels, the throttle valve starts to function in the "Basic mode". The main functions in this mode are receiving and executing commands received via the ECU information exchange channel, as well as continuous monitoring of the supply voltage, operating time, state of the current sensors, temperature, position of the motor shaft and rotary element to determine the health of the channels. In addition, to assess the state of the adjacent channel, each throttle channel receives and analyzes information provided by the adjacent channel to the ECU via the information exchange channel.

3. Режим «Калибровка»3. "Calibration" mode

Режим «Калибровка» запускается из «Основного режима работы» командой из группы команд режима «Калибровка» в соответствии с протоколом взаимодействия дроссельной заслонки с контрольно-проверочным оборудованием по каналу информационного взаимодействия. Приём команд из группы команд режима «Калибровка» активен в течение 2-х минут после подачи питания на дроссельную заслонку, по истечении этого времени вход в режим «Калибровка» блокируется.The "Calibration" mode is started from the "Main operating mode" by a command from the group of commands of the "Calibration" mode in accordance with the protocol for the interaction of the throttle valve with the control and testing equipment via the information exchange channel. Reception of commands from the group of commands of the “Calibration” mode is active for 2 minutes after power is supplied to the throttle valve, after this time the entrance to the “Calibration” mode is blocked.

Основная функция в этом режиме - калибровка датчиков положения поворотного элемента для обеспечения требуемой точности дозирования воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания летательного аппарата. Выход из режима «Калибровка» производится сбросом напряжения питания.The main function in this mode is the calibration of the position sensors of the rotary element to ensure the required accuracy of dosing the air supplied to the internal combustion engine of the aircraft. Exit from the "Calibration" mode is performed by resetting the supply voltage.

4. Режим «Наземный расширенный контроль»4. Ground advanced control mode

Режим «Наземный расширенный контроль» запускается из «Основного режима работы» при поступлении команды «Тест» по каналу информационного обмена с ЭБУ. В режиме «Наземный расширенный контроль» дроссельная заслонка по встроенным алгоритмам осуществляет предполётный контроль исправности каналов.The "Ground advanced control" mode is launched from the "Basic mode" when the "Test" command is received via the information exchange channel with the ECU. In the "Ground extended control" mode, the throttle valve performs pre-flight control of the channels' health according to the built-in algorithms.

По истечению 2-х минут с момента подачи питания на дроссельную заслонку или после поступления из ЭБУ любой из команд на перемещение поворотного элемента («открыть», «закрыть», «переместить в заданный угол») вход в режим «Наземный расширенный контроль» блокируется.After 2 minutes have elapsed from the moment the throttle valve is energized or after any of the commands to move the rotary element (“open”, “close”, “move to a given angle”) is received from the ECU, the entrance to the “Ground extended control” mode is blocked .

5. Режим «Отказ»5. "Rejection" mode

При неуспешной инициализации или неисправности обоих каналов дроссельная заслонка начинает функционировать в режиме «Отказ». В режиме «Отказ» дроссельная заслонка обесточивает электродвигатели обоих каналов, и пружина кручения переводит поворотный элемент в полностью открытое положение.In case of unsuccessful initialization or malfunction of both channels, the throttle valve starts to function in the “Failure” mode. In the "Failure" mode, the throttle de-energizes the electric motors of both channels, and the torsion spring moves the rotary element to the fully open position.

6.Режим «Резервный»6.Reserve mode

Во время работы в «Основном режиме» при возникновении отказа одного из каналов, дроссельная заслонка автоматически переходит в режим «Резервный» средствами встроенного программного обеспечения, продолжая оставаться полностью функциональной.During operation in "Main mode", if a failure of one of the channels occurs, the throttle valve automatically switches to the "Standby" mode by means of the firmware, while continuing to remain fully functional.

7. Режим «Реконфигурация системы»7. Mode "Reconfiguration of the system"

При наличии режима «Отказ» при крайней необходимости продолжения управляемого дозирования количества воздуха в двигатель летательного аппарата ЭБУ выдаёт в дроссельную заслонку по каналу информационного взаимодействия команду «Реконфигурация системы». Дроссельная заслонка, выполнив анализ состояния функциональных элементов каждого из каналов управления, выстраивает программными средствами функциональную схему и работоспособных элементов каждого из каналов, которая может обеспечить дальнейшее функционирование дроссельной заслонки.In the presence of the “Failure” mode, if it is absolutely necessary to continue the controlled dosing of the amount of air into the engine of the aircraft, the ECU issues the “System Reconfiguration” command to the throttle valve via the information exchange channel. The throttle valve, after analyzing the state of the functional elements of each of the control channels, builds by software a functional diagram and operable elements of each of the channels, which can ensure the further functioning of the throttle valve.

При работе первого канала второй канал находится в «горячем резерве» и отслеживает реакцию канала управления поворотным элементом на управляющее воздействие и при рассогласовании результата управления, сравнивая фактическое значение положения поворотного элемента с рассчитанным по математической модели выявляет отказное состояние, о чем передаёт информацию в электронный блок управления, который принимает решение: полностью снять электропитание с дроссельной заслонки, тем самым открыв проходное сечения воздуховода двигателя или передать управление второму каналу, отключив первый.When the first channel is in operation, the second channel is in a “hot standby” and monitors the response of the control channel of the rotary element to the control action and, if the control result is mismatched, by comparing the actual value of the position of the rotary element with that calculated by the mathematical model, it detects a failure condition, which transmits information to the electronic unit control, which makes a decision: to completely remove power from the throttle valve, thereby opening the flow section of the engine air duct, or to transfer control to the second channel, turning off the first one.

При частичном разнородном отказе элементов обоих каналов управления алгоритмы, реализованные в программном обеспечении, позволяют по сигналу электронного блока управления выполнить реконфигурацию элементов каналов управления, обеспечив перекрёстное управление контроллером первого канала электродвигателем второго канала и наоборот, а также использование информации от датчика углового положения первого канала контроллеров второго канала и наоборот.In the event of a partial heterogeneous failure of the elements of both control channels, the algorithms implemented in the software allow, at the signal of the electronic control unit, to reconfigure the elements of the control channels, providing cross-control of the controller of the first channel by the electric motor of the second channel and vice versa, as well as using information from the angular position sensor of the first channel of the controllers second channel and vice versa.

Как видно из фиг.3, соединители каналов 1 и 2, контроллеры 4 и 5, и датчики положения 13 и 14 работают в режиме горячего резервирования (параллельное нагруженное соединение). В свою очередь, электродвигатель 6 имеет резерв в виде аналогичного электродвигателя 7, который включается в работу только после обнаружения отказа на основной линии (параллельное ненагруженное соединение).As shown in Figure 3, channel connectors 1 and 2, controllers 4 and 5, and position sensors 13 and 14 operate in hot standby mode (parallel loaded connection). In turn, the electric motor 6 has a reserve in the form of a similar electric motor 7, which is put into operation only after a failure is detected on the main line (parallel unloaded connection).

Однако, следует заметить, что физически, с помощью силовых и информационных выводов, внутри заслонки образуется две линии: основная и резервная. Обе линии состоят из одинаковых компонентов: контроллера, электродвигателя, датчика положения и соединителя. В случае обнаружения отказа одного из перечисленных компонентов в основной линии, в работу включается резервная линия, основная же отключается (переход дроссельной заслонки в «Резервный режим» или «Реконфигурация системы»).However, it should be noted that physically, with the help of power and information outputs, two lines are formed inside the damper: the main and the backup. Both lines consist of the same components: controller, electric motor, encoder and connector. If a failure of one of the listed components in the main line is detected, the backup line is switched on, while the main one is turned off (throttle switch to “Standby mode” or “System reconfiguration”).

Блок внешних соединителей 3 обеспечивает необходимые электрические связи с контактами внешних соединителей. Производит фильтрацию цепей для обеспечения требований радиоэлектронной защиты. Обеспечивает работоспособность заслонки при пропадании напряжения по одному из каналов. Обеспечивает ограничение пусковых токов. В модуле используется фильтр МРМ1-Д2,5ДМ для фильтрации помех по цепям питания и обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) и защитные элементы фирмы Bourns (быстродействующие разрядники, токовые предохранителя и супрессоры) для защиты интерфейсных цепей от перенапряжений. Ограничение пусковых токов и отключение питания при отсутствии внешнего дискретного сигнала «Включение» производится схемой на основе МОП транзисторов 2ПЕ209В92. Напряжение питания с 2-х каналов суммируется с помощью сборки диодов шоттки 2ДШ2125БС92.The block of external connectors 3 provides the necessary electrical connections with the contacts of the external connectors. Performs circuit filtering to meet the requirements of electronic protection. Ensures the damper operation in the event of a power failure in one of the channels. Provides inrush current limitation. The module uses the MRM1-D2.5DM filter to filter interference in the power supply circuits and ensure electromagnetic compatibility (EMC) and Bourns protective elements (high-speed arresters, current fuses and suppressors) to protect interface circuits from overvoltages. Limitation of starting currents and power off in the absence of an external discrete signal "Turn on" is performed by a circuit based on MOS transistors 2PE209V92. The supply voltage from 2 channels is summed up using an assembly of Schottky diodes 2DSh2125BS92.

Контроллеры 4 и 5 предназначены для приёма информации о положении поворотного элемента 12 от датчиков положения 13 и 14, приёма информации о положении вала электродвигателей 6 и 7, выдачу необходимых управляющих сигналов на электродвигатели, обеспечения самоконтроля собственной исправности.Controllers 4 and 5 are designed to receive information about the position of the rotary element 12 from position sensors 13 and 14, receive information about the position of the shaft of electric motors 6 and 7, issue the necessary control signals to the electric motors, and ensure self-monitoring of their own health.

Модуль питания 15 контроллеров 4 и 5 (фиг. 2) предназначен для преобразования первичного напряжения питания в необходимые напряжения (+15 В, +5 В, -5 В, +3,3 В) для питания электронных компонентов блока контроллера. В модуле питания используются DC/DC преобразователи МДМ 2(5)-1А05СН, МДМ 10-1Ш15СН, стабилизатор напряжения 1158ЕН3.3ВХ.The power supply module 15 of controllers 4 and 5 (Fig. 2) is designed to convert the primary supply voltage into the required voltages (+15 V, +5 V, -5 V, +3.3 V) to power the electronic components of the controller unit. The power supply module uses DC/DC converters MDM 2(5)-1A05SN, MDM 10-1Sh15SN, voltage stabilizer 1158EN3.3VKh.

Модуль измерения напряжений питания 16 контроллеров 4 и 5 обеспечивает приведение уровней напряжений к необходимым для подачи на входы контроллеров.The module for measuring the supply voltages of 16 controllers 4 and 5 ensures that the voltage levels are brought to the required levels for supplying to the inputs of the controllers.

Модуль внешних интерфейсов 17 обеспечивает обмен на физическом уровне по каналам обмена. В модуле используются микросхемы 1586ИН2АУ1, 1586ИН4АУ1, 5559ИН1Т.The module of external interfaces 17 provides the exchange at the physical level through the exchange channels. The module uses chips 1586IN2AU1, 1586IN4AU1, 5559IN1T.

Вычислительный модуль 18 контроллеров 4 и 5 обеспечивает хранение программного обеспечения в энергонезависимой памяти, выполнение программы при подаче питания, прием и обработку аналоговых и дискретных сигналов, обмен информацией с датчиком углового положения и внешней энергонезависимой памятью, выдачу необходимых дискретных сигналов в соответствии с алгоритмами. В вычислительном модуле используется микроконтроллер 1986ВЕ1Т и микросхема ЭППЗУ Flash-типа с последовательным интерфейсом 1636РР52У.Computing module 18 of controllers 4 and 5 provides storage of software in non-volatile memory, program execution when power is applied, reception and processing of analog and discrete signals, exchange of information with an angular position sensor and external non-volatile memory, output of necessary discrete signals in accordance with algorithms. The computing module uses a 1986BE1T microcontroller and a 1636PP52U Flash-type EEPROM chip with a serial interface.

Модуль преобразователя уровней сигналов 19 контроллеров 4 и 5 обеспечивает преобразование управляющих сигналов, поступающих из вычислительного модуля 18 в уровни, необходимые для работы модуля управления электродвигателем 21. Используется микросхема 5514БЦ2У2-9А9, представляющая собой аналоговый компаратор.The signal level converter module 19 of the controllers 4 and 5 converts the control signals coming from the computing module 18 into the levels necessary for the operation of the motor control module 21. A 5514BTs2U2-9A9 chip is used, which is an analog comparator.

Модуль управления электродвигателем 21 контроллеров 4 и 5 обеспечивает преобразование управляющих сигналов, поступающих из модуля преобразователя уровней сигналов 19 в сигналы управления силовыми ключами (МОП-транзисторы), коммутирующими обмотки электродвигателя, в соответствии с алгоритмом управления. В модуле используются микросхемы 1308ЕУ3АУ, МОП-транзисторы 2ПЕ208В92.The motor control module 21 of the controllers 4 and 5 converts the control signals coming from the signal level converter module 19 into control signals for power switches (MOS transistors) that switch the motor windings, in accordance with the control algorithm. The module uses 1308EU3AU microcircuits, 2PE208V92 MOSFETs.

Модуль измерения тока потребления 22 контроллеров 4 и 5 силовой части электродвигателя обеспечивает измерение напряжения на токовом шунте, пропорционального току потребления электродвигателя. Используется микросхема 544УД16У3 (универсальный сдвоенный операционный усилитель класса Rail-to-Rail).The module for measuring the current consumption of 22 controllers 4 and 5 of the power part of the electric motor provides a voltage measurement on the current shunt, which is proportional to the current consumption of the electric motor. The 544UD16U3 chip is used (a universal dual operational amplifier of the Rail-to-Rail class).

Модуль управления питанием электродвигателя 20 контроллеров 4 и 5 обеспечивает отключение питания электродвигателя сигналом из вычислительного модуля 18 или сигналом, формируемым при превышении максимально допустимого тока потребления (перегрузка) или при зависании (выходе из строя) вычислительного модуля 18. Используется логическая схема 3-ИЛИ на микросхеме 5514БЦ1У1-32 (4 элемента 2-ИЛИ) и микросхема 1564АГ3 включённая по схеме ждущего одновибратора.The power control module of the electric motor 20 of the controllers 4 and 5 ensures that the power supply of the electric motor is turned off by a signal from the computing module 18 or a signal generated when the maximum allowable current consumption (overload) is exceeded or when the computing module 18 hangs (failures). 5514BTs1U1-32 chip (4 2-OR elements) and 1564AG3 chip connected according to the waiting single vibrator circuit.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает непрерывный мониторинг технического состояния заслонки, обеспечивает высокие показатели надёжности и обладает способностью к безотказной работе.Thus, the claimed device provides continuous monitoring of the technical condition of the damper, provides high reliability and has the ability to fail-safe operation.

Claims (2)

1. Устройство управления дроссельной заслонкой двигателя летательного аппарата, содержащее электродвигатель, подключённый к контроллеру, соединённому с датчиком положения заслонки, соединённым с поворотным элементом, подключённым к возвратной пружине, отличающееся тем, что оно содержит второй электродвигатель, подключённый ко второму контроллеру, соединённому со вторым датчиком положения заслонки, подключённым к поворотному элементу, два планетарных редуктора, суммирующий редуктор, два электрических соединителя и блок внешних соединителей и фильтров радиопомех , при этом один из электрических соединителей, электродвигатель, контроллер, планетарный редуктор и датчик положения заслонки образуют основной канал управления, а второй электрический соединитель, второй электродвигатель, контроллер, планетарный редуктор и датчик положения образуют дублирующий канал управления, причём планетарные редукторы подключены к суммирующему редуктору, соединённому с возвратной пружиной, а контроллеры подключены к блоку внешних соединителей, связанному с электрическими соединителями.1. An aircraft engine throttle control device, comprising an electric motor connected to a controller connected to a damper position sensor connected to a rotary element connected to a return spring, characterized in that it contains a second electric motor connected to a second controller connected to a second damper position sensor connected to the rotary element, two planetary gearboxes, a summing gearbox, two electrical connectors and a block of external connectors and radio interference filters, while one of the electrical connectors, an electric motor, a controller, a planetary gearbox and a damper position sensor form the main control channel, and the second electrical connector, the second electric motor, the controller, the planetary gear and the position sensor form a redundant control channel, and the planetary gears are connected to the summing gear connected to the return spring, and the controllers connected to the external connector block associated with the electrical connectors. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из контроллеров состоит из модуля питания, модуля измерения напряжения, модуля внешнего интерфейса, вычислительного модуля, модуля преобразователя уровня сигнала, модуля управления питанием электродвигателя, модуля управления электродвигателем, модуля измерения тока потребления, при этом входы вычислительного модуля подключены к выходу блока электропривода, блока датчика положения, модулю измерения тока потребления и модулю внешних интерфейсов, один из выходов вычислительного модуля подключён к модулю преобразователя уровня сигнала, а другой выход – к модулю управления питанием электродвигателя, вход которого соединён с выходом модуля измерения тока потребления, вход которого соединён с выходом модуля управления электродвигателем, другой выход которого подключён ко входу блока электродвигателя, а другой вход модуля управления электродвигателем соединён с модулем питания и модулем измерения напряжения, модуль внешних интерфейсов соединён с блоком внешних соединителей и фильтров радиопомех.2. The device according to claim 1, characterized in that each of the controllers consists of a power supply module, a voltage measurement module, an external interface module, a computing module, a signal level converter module, a motor power control module, a motor control module, a consumption current measurement module, at the same time, the inputs of the computing module are connected to the output of the electric drive unit, the position sensor unit, the consumption current measurement module and the external interface module, one of the outputs of the computing module is connected to the signal level converter module, and the other output is connected to the electric motor power control module, the input of which is connected to the output of the consumption current measurement module, the input of which is connected to the output of the motor control module, the other output of which is connected to the input of the motor unit, and the other input of the motor control module is connected to the power supply module and the voltage measurement module, the external interface module is connected Nyon with a block of external connectors and radio interference filters.
RU2021130625A 2021-10-21 Device for controlling throttle valve of aircraft engine RU2773004C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2773004C1 true RU2773004C1 (en) 2022-05-30

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2842785C1 (en) * 2024-12-20 2025-07-01 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пропалшн Системс" Aircraft piston internal combustion engine integrated control system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2101598C1 (en) * 1996-08-14 1998-01-10 Валерий Николаевич Катькалов Actuating mechanism for control of damper position
RU48591U1 (en) * 2004-11-15 2005-10-27 Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" THROTTLE CONTROL UNIT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP2006097627A (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Keihin Corp Throttle valve control device
DE102006002837A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Mitsubishi Denki K.K. Sensor abnormality detection method and electronic throttle control device
US7231265B2 (en) * 2002-01-23 2007-06-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for plant
RU2602704C2 (en) * 2011-09-29 2016-11-20 Дир Энд Компани Power and engine speed control interface system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2101598C1 (en) * 1996-08-14 1998-01-10 Валерий Николаевич Катькалов Actuating mechanism for control of damper position
US7231265B2 (en) * 2002-01-23 2007-06-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for plant
JP2006097627A (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Keihin Corp Throttle valve control device
RU48591U1 (en) * 2004-11-15 2005-10-27 Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" THROTTLE CONTROL UNIT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE102006002837A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Mitsubishi Denki K.K. Sensor abnormality detection method and electronic throttle control device
RU2602704C2 (en) * 2011-09-29 2016-11-20 Дир Энд Компани Power and engine speed control interface system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2842785C1 (en) * 2024-12-20 2025-07-01 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пропалшн Системс" Aircraft piston internal combustion engine integrated control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8327117B2 (en) Reconfigurable FADEC with flash based FPGA control channel and ASIC sensor signal processor for aircraft engine control
US5107427A (en) Error monitoring device for an electronic control unit in a motor vehicle
US11709210B2 (en) Interlock device for high voltage apparatus
US8340793B2 (en) Architecture using integrated backup control and protection hardware
US8604741B2 (en) Secure monitoring and control device for aircraft piloting actuator
US7750496B2 (en) Power supply unit for use with an aircraft electrical system
US11899076B2 (en) Device for automatic detection of coupling between electronic devices
CN110850329B (en) Method for diagnosing a switching device in a motor vehicle
CN113557659A (en) Drive control device for electric motor
RU2773004C1 (en) Device for controlling throttle valve of aircraft engine
US20080012623A1 (en) Safe output circuit with a one-channel peripheral terminal for the output of a bus user
JP2020171099A (en) Electronic control device
US4819597A (en) Clocked current torque motor control
US7596436B2 (en) Electronic control device and method for controlling the operation of motor vehicle components
JPH0347521B2 (en)
KR101806364B1 (en) Inductive Crank Sensor Error Inspection Method
JPH0326417B2 (en)
JP7179097B2 (en) Systems for controlling switches and switching arms
KR101658459B1 (en) Dual-redundancy electro-mechanical actuator for the aircraft with torque conflict prevention function
CN100436792C (en) Electronic control apparatus and method for controlling operation of automotive components
US11777438B2 (en) Motor drive device
KR20180077084A (en) System to crank an engine
CN119093269B (en) An integrated power supply control circuit and method for underwater autonomous vehicle
CN109441649B (en) Digital speed-regulating controller and method for controlling engine to work
WO2021232280A1 (en) Redundant power supply circuit for vehicle and automatic driving control apparatus