点火系统不同储能下点火频率稳定性研究.pdf

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1、第３期（总第１９６期）机械工程与自动化Ｎｏ．３２０１６年６月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＪｕｎ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０３-０１６９-０２点火系统不同储能下点火频率稳定性研究乔屹，赵军，张涛，吴恩会，闫东东（天津航空机电有限公司发动机附件事业部，天津３００３０８）摘要：发动机点火系统一般由点火装置、接触装置、半导体电嘴组成。现行军用飞机由于功能不同，发动机的结构及运行方式亦不同，所以发动机配置的点火系统点火频率及火花能量都不同。基于某型航空发动机的点火系统，研究其在不同储能下点火频率的稳定性，为其他型号航空

2、发动机点火系统设计研发提供依据。关键词：点火系统；点火频率；储能量；稳定性中图分类号：Ｖ４３０文献标识码：Ｂ0引言制模块，通过配置该控制模块的电阻、电容等参数，使为航空发动机配套的点火系统一般由点火装置、频率控制电路输出一定频率的脉冲波形，控制储能电接触装置和电嘴组成。本文针对由数字式点火装置、容按固定频率放电。本文中应用的频率控制电路如图接触装置和半导体电嘴组成的点火系统，研究其在不３所示，Ｑ７为输出端，输出方波信号，输出周期T和频同储能下点火频率的稳定性。率f的公式为：1点火系统的工作原理１fOSC＝．（１）点火系统的工作原理框图如图１所示，其中点火２．５

3、R９C５８装置内部直流变换电路如图２所示，Ｑ１是ＭＯＳ管，２T＝．（２）栅极Ｇ端接收定时器５５５输出矩形脉冲信号，Ｔ１为脉fOSC冲变压器，低压直流电经滤波电路后作为变压器Ｔ１１＝fOSC１．（３）f＝８＝８初级线圈的输入，电阻R０为直流变换电路的取样电T２２・２．５R９C５阻，将取样值与定时器５５５的RC电路进行叠加，调节R１９＝８．（４）２・２．５・f・C５定时器５５５输出矩形脉冲信号的有效占空比，保证其中：fOSC为芯片调频固定输出频率；T为芯片７脚输ＭＯＳ管Ｑ１的漏极与源极之间不会由于过流而损坏。出周期；f为芯片７脚输出频率；R９为调频电路电阻；当定时

4、器５５５输出为高电平时，ＭＯＳ管导通工作，变C５为调频电路电容。压器将电能转换为磁能；当定时器５５５输出为低电平时，ＭＯＳ管工作截止，变压器将磁能转化为电能。由于变压器绕组间同名端的作用，使变压器在Ｑ１不工作时向储能电容C充电，Ｖ１为超高压二极管，其主要作用是防止储能电容不正常放电，在定时器５５５输出多个高电平后使电容累计储能，达到预定的放电电压。图２点火装置内部直流变换电路图３频率控制电路由式（１）～式（４）可以看出，该点火系统的火花频图１点火系统的工作原理框图率与R９、C５成反比，通过配置R９及C５的参数均可改点火系统根据发动机的需要应按一定的频率点变点火

5、系统的火花频率，实际应用中由于C５系列电容火，一般的晶体管式点火装置的点火频率不太稳定，主较R９系列电阻可选性差，在配置电容、电阻参数时一要是由于没有频率控制模块，依靠自身电流反馈进行般通过改变电阻R９的数值来满足火花频率要求。本调节放电；而数字式点火装置针对性地增加了频率控文将研究电阻R９、电容C５不同配置参数下点火系统收稿日期：２０１５-０７-０１；修订日期：２０１６-０３-２０作者简介：乔屹（１９８６-），男，山西应县人，助理工程师，硕士，从事航空电子产品设计研发。・１７０・机械工程与自动化２０１６年第３期的火花频率稳定性。的输入电压有１０ＶＤＣ、２７Ｖ

6、ＤＣ、３２ＶＤＣ，取其中一由于发动机的功能不同，其要求点火系统的火花组实测数据，３个电压下每个周期内的充电时间分别能量也不同，如图２所示，C为云母纸电容器，变压器为１４６ｍｓ、５０ｍｓ、３８ｍｓ，而每个输入电压下工作周期按一定的频率振荡将电能储存于电容器中，储能公式分别为３４０ｍｓ、１６８ｍｓ、１６８ｍｓ，则对应有效工作占空２为W＝CU／２（其中U为放电电压），通过调节电容器比分别为０．４２９、０．２９７、０．２２６，说明点火系统在额定的电容值C与放电电压U均可改变点火系统储能大电压及高压下工作效率较高，周期内有效工作时间较小。由于产品尺寸限制了云母纸电容器的

7、体积，因此短；同样为了满足高压端储能电路在各电压下功能的在产品实际使用中，电容器标称容值与耐压值不能同一致性，在输入低电压的情况下，只能通过延长有效工时增加，一般通过调整额定放电电压或改变储能电容作时间来满足输出能量的需要，从而造成点火周期延容值的方法来调节点火系统的储能大小。在实际产品长，占用下一个正常点火周期，使得该电压下系统点火应用中，由于用户已经提出点火系统放电电压的要求，频率减半；而低电压下系统能量转换效率低是由于低因此产品设计中，在能满足用户要求的前提下，一般不电压下直流变换电路中功率场效应管的UDS（漏极到通过增大放电电压来增加点火系统的储能量，

8、因为增源极电压）峰值较小，使得系统工作