輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統的製作方法
2023-12-09 13:44:46 2
專利名稱：輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種進氣門組件的控制系統，具體涉及一種輔助動力裝置中進氣門組 件的控制系統。
背景技術：
隨著當今輔助動力裝置的日益發展，用戶需求的不斷提高，在系統中各類傳感器、 作動機構的設計越來越完備，系統結構日趨複雜的前提下，用戶對系統安全性、可靠性、可 維護性的要求更是越來越高，因此無論是在設計中還是維護中都要重視故障診斷技術的應 用，這樣才能提高產品的可靠性和可維護性。目前，現有輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統存在以下問題首先，進氣門 難於自動控制或實現自動控制較為複雜，導致開關門動作是否完成無法確認或確認過程繁 瑣，因此系統安全性較低；其次，現有系統未對驅動電流和驅動電壓進行監控，無法實時得 知系統運行狀態，因此系統得可靠性低；最後，由於未對驅動電流和驅動電壓進行監控，無 法對故障進行分析，難於在短時間內確定故障發生位置，因此系統的可維護性和故障診斷 率低。綜上，現有輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統無法滿足用戶對系統安全性、 可靠性、可維護性的要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其解決了背 景技術中輔助動力裝置中進氣門組件可靠性低、難於維護以及故障診斷效率低的技術問題。本發明的技術解決方案是該輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，包括與處理器連接的用於系統調試排 除故障的進氣門激勵控制電路，進氣門激勵控制電路包括開門控制信號和關門控制信號的 驅動電路、驅動電流和過流監控電路；進氣門激勵控制電路的輸入信號包括開門控制信號 (即開門命令離散信號)、關門控制信號(即關門命令離散信號)、門啟動信號和門驅動電流 信號；所述進氣門激勵控制電路的輸出信號包括開門驅動激勵信號、關門驅動激勵信號、門 驅動電壓監控、門驅動電流監控、門驅動過流監控和門電流迴繞信號；所述開門控制信號和 關門控制信號驅動電路中，當開門命令離散信號和關門命令離散信號同時輸入時，通過與 非門邏輯確定開門命令離散信號擁有優先權。開門命令離散信號是處理器發出的控制進氣門打開的命令信號；關門命令離散信 號是處理器發出的控制進氣門關閉的命令信號；門啟動信號是用於初始化進門激勵控制電 路的信號；門驅動電流信號是控制採樣電阻反饋，用於反映驅動電流的大小；開門驅動激 勵信號是控制大功率場效應管道通斷，控制開門驅動電壓是否輸出；關門驅動激勵信號是 控制大功率場效應管道通斷，控制關門驅動電壓是否輸出；門驅動電壓監控信號是監控驅動電路是否驅動進氣門，有驅動電壓輸出則為高電平；門驅動電流監控信號時監控驅動電 路是否驅動進氣門，有驅動電流輸出則為高電平；門驅動過流監控信號是監控進氣門驅動 電路是否過流，過流則為高電平；門電流迴繞信號是用於反映驅動電流的大小。以上所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統還包括用於提高故障診斷命中 率的故障樹模型；所述驅動電流和過流監控電路輸出故障記錄，故障記錄與故障樹模型的 故障點對比，定位故障。其中故障樹模型的建立包括以下步驟1]定義系統故障並建立故 障樹；2]通過對該輔助動力系統進氣門組件的分析和實驗數據，得出各事件發生概率；3] 通過各事件發生概率得出概率重要度及故障係數；4]依據故障係數大小排序，確定故障維 護流程。以上所述開門控制信號和關門控制信號驅動電路中，當開門命令離散信號為高電 平HI時，開關三極體Vl偏置導通，通過電阻R34產生電壓U1，驅動FET功率管，光偶V61控 制在過流情況下使FET功率管斷開；其中電壓Ul是由電阻R36和電容Cll組合進行延時 去尖峰；當開門命令信號為低電平LO時，關門命令能通過與非門邏輯，使開關三極體V2導 通；經過電阻R38產生電壓U2，驅動FET功率管，光偶V62控制在過流情況下使FET功率管 斷開；所述電壓U2經電阻R40和電容C12組合延遲去尖峰。以上所述驅動電流和過流監控電路的電源和激勵電路之間設置一個精密電阻，精 密電阻上的壓降與放大器連接；所述放大器分別通過兩個分壓電阻在同相端輸入，另兩個 分壓電阻在反向端輸入；所述激勵電路產生的激勵電流迴繞信號傳給A/D轉換器作為比例 電壓；所述放大器的輸出電壓為每IA激勵電流對應0. IV電壓。以上所激勵電流迴繞信號還與比較器連接；所述比較器包括第一比較器N4A和第 二比較器N4B，當電流大於0. 5V，第一比較器N4A輸出門電流監控離散量為高時，表示有驅 動電流工作；當電流大於10A，第二比較器N4B輸出門過流監控離散量為高時，表示過流；門 正常驅動時，通過母板上大功率管輸出的開門/關門驅動電壓也反饋回本功能模塊，通過 分壓和穩壓電路提供門驅動電壓監控離散量，其類型為TTL電平，若為高電平時則表示有 門驅動電壓輸出；過流時，該門過流監控離散量通過D觸發器D2A驅動光偶V61、光偶V62使 開/關門激勵信號從13V變為28V使母板上大功率管斷開，從而關斷門驅動輸出。以上所述精密電阻為0. 1 Ω，用於保證精度；驅動電流和過流監控電路的電源為 +28V ；電壓Ul與電壓U2均為+13V。本發明的優點在於1、優化了輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統相關電路，控制合理，可靠性 尚；2、考慮到維護的需要，按照故障樹分析結論設置故障點，通過故障記錄來定位故 障；可以使用地面維護機查看記錄的故障；3、維護時，可根據系統報出的故障結合故障診斷得到故障係數制定排故流程，可 以提高維護排故效率。
圖1為進氣門組件故障樹模型圖；圖2為進氣門激勵控制電路框圖3為開門控制信號和關門控制信號調節電路；圖4為驅動電流和過流監控電路。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明進行詳述，該輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，包括與處理器連接的用於系統調試排 除故障的進氣門激勵控制電路，進氣門激勵控制電路包括開門控制信號和關門控制信號的 驅動電路、驅動電流和過流監控電路；進氣門激勵控制電路的輸入信號包括開門命令離散 信號、關門命令離散信號、門啟動信號和門驅動電流信號；進氣門激勵控制電路的輸出信號 包括開門驅動激勵信號、關門驅動激勵信號、門驅動電壓監控、門驅動電流監控、門驅動過 流監控和門電流迴繞信號；開門控制信號和關門控制信號驅動電路中，當開門命令離散信 號D0PENC0DS和關門命令離散信號DCL0SC0DS同時輸入時，通過與非門邏輯確定開門命令 離散信號擁有優先權。具體參見表-1進氣門相關信號表 1
6 開門控制信號和關門控制信號驅動電路的具體電路設計如圖2所示開門命令信號D0PENC0DS(P2B16)HI時使Vl偏置導通，這樣通過R34產生一個 +13V驅動FET功率管。這個電壓由R36和Cll組合進行延時去尖峰。光偶V61控制在過流 情況下使功率管斷開。如果開門命令信號D0PENC0DS為L0，關門命令DCL0SC0DS才能通過與非門邏輯，使 V2導通。這樣經過R38產生一個+13V電壓。該電壓經R40/C12組合延遲去尖峰驅動FET 功率管。光偶V62控制在過流情況下使功率管斷開。除了完成進氣門的打開、關閉控制，同時考慮到了對驅動電流、驅動電壓的監控， 作為離散量提供給處理器，用以提高系統的可靠性。一個0. 1Ω的精密電阻連接在+28V電 源和激勵電路之間。其上壓降被連接到放大器N10C，通過分壓電阻R124，R125在同相端輸 入，R126，R127在反向端輸入，該放大器輸出電壓為每IA激勵電流對應0. IV電壓。這樣激 勵電流迴繞信號D00RCWADC (P2A9)傳給A/D轉換器作為比例電壓。 激勵電流迴繞信號D00RCWADC(P2A9)還連接到比較器。如果電流大於0. 5V比較器N4A輸出DOORCD為高(HI)，表示有驅動電流工作。如 果電流大於IOA則N4B輸出D00R0C為高，表示過流。這時該信號通過D觸發器D2A驅動光 偶V61、V62使開/關門激勵信號D0PNC0G5/DCL0SC0G4從13V變為28V使母板上大功率管 斷開，從而關斷門驅動輸出。當門正常驅動時，則通過母板上大功率管輸出的開門/關門驅動電壓D0PNC0DSP 和DCL0SC0DSP也反饋回ACM模塊，通過分壓和穩壓電路提供門驅動電壓監控D00RVD，為TTL電平，高則表示有門驅動電壓輸出。該輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統還包括用於提高故障診斷命中率的故 障樹模型；其中驅動電流和過流監控電路輸出故障記錄，故障記錄與故障樹模型的故障點 對比，定位故障。其中故障樹模型的建立包括以下步驟1]定義系統故障並建立故障樹；2] 通過對該輔助動力系統進氣門組件的分析和實驗數據，得出各事件發生概率；3]通過各事 件發生概率得出概率重要度及故障係數；4]依據故障係數大小排序，確定故障維護流程。其建立具體過程如下通過對該輔助動力裝置進氣門組件的分析，對系統劃定邊 界，即進氣門故障，然後分析頂事件發生的、直接的、必要的和充分的原因得出8個次級頂 事件，進而通過不斷地對系統的分析，逐層向下，一直到達故障樹的分解極限，將故障樹分 解為若干個底事件。如圖1所示，故障樹各門事件的含義參見表2，故障記錄表見表3。由此故障樹模型，通過定性分析、故障樹定量分析、重要度分析，可得各故障概率重要度順序為X11 > X13 > X7 > X10 > X9 > X8 = X6 > X5 > X12 > X2 = X4 > X1 = X3各故障概故障係數順序為X11 > X7 > X12 > X10 > X9 > X8 = X6 > X5 > X13 > X2 = X4 > X1 = X3其中概率重要度順序能為可靠性設計提供依據，故障係數順序可提高系統調試排 故的效率。表2故障樹門事件含義 表3故障記錄表 通過對該輔助動力系統進氣門組件的分析和實驗數據，各底事件發生的大致概率 見表4 表4底事件故障概率 底事件概率重要度是指底事件對頂事件發生作出貢獻的大小，並記作Ig 故障係數F Fi = Ig (i) 『 Ki(2)從式(1)、式(2)與表4可求得各底事件的概率重要度、故障係數，見表5表5底事件概率重要度、故障係數 根據以上分析，按故障係數值從大到小的次序進行檢測，從而提高故障診斷命中 率，減少測試工作量。得出的該輔助動力裝置進氣門組件的故障維護流程見表6表6故障維護流程 可以使用地面維護機查看記錄的故障。維護時，可根據系統報出的故障結合故障診斷得到故障係數制定排故流程，可以 提高維護排故效率。
權利要求
一種輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，包括用於系統調試排除故障的進氣門激勵控制電路，其特徵在於所述進氣門激勵控制電路包括開門控制信號和關門控制信號驅動電路以及驅動電流和過流監控電路；所述開門控制信號和關門控制信號驅動電路，當開門命令和關門命令同時發生時，二者經過與非門邏輯保證開門命令擁有優先權。
2.根據權利要求1所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其特徵在於所述開門控制信號是開門命令離散信號，關門控制信號是關門命令離散信號；所述進氣門激勵控制電路的輸入信號包括開門命令離散信號、關門命令離散信號、門 啟動信號和門驅動電流信號；所述進氣門激勵控制電路的輸出信號包括開門驅動激勵信號、關門驅動激勵信號、門 驅動電壓監控、門驅動電流監控、門驅動過流監控和門電流迴繞信號；所述開門控制信號和關門控制信號驅動電路中，當開門命令離散信號和關門命令離散 信號同時發生時，通過與非門邏輯確定開門命令離散信號擁有優先權。所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統還包括用於提高故障診斷命中率的故障 樹模型；所述驅動電流和過流監控電路輸出故障記錄，故障記錄與故障樹模型的故障點對 比，定位故障。
3.根據權利要求1或2所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其特徵在於所 述故障樹模型的建立包括以下步驟1]定義系統故障並建立故障樹；2]通過對該輔助動力系統進氣門組件的分析和實驗數據，得出各事件發生概率；3]通過各事件發生概率得出概率重要度及故障係數；4]依據故障係數大小排序，確定故障維護流程。
4.根據權利要求3所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其特徵在於所述開 門命令離散信號是處理器發出的控制進氣門打開的命令信號；所述關門命令離散信號是處 理器發出的控制進氣門關閉的命令信號；所述門啟動信號是用於初始化進門激勵控制電路 的信號；所述門驅動電流信號是控制採樣電阻反饋，用於反映驅動電流的大小；所述開門 驅動激勵信號是控制大功率場效應管道通斷，控制開門驅動電壓是否輸出；所述關門驅動 激勵信號是控制大功率場效應管道通斷，控制關門驅動電壓是否輸出；所述門驅動電壓監 控信號是監控驅動電路是否驅動進氣門，有驅動電壓輸出則為高電平；所述門驅動電流監 控信號時監控驅動電路是否驅動進氣門，有驅動電流輸出則為高電平；所述門驅動過流監 控信號是監控進氣門驅動電路是否過流，過流則為高電平；所述門電流迴繞信號是用於反 映驅動電流的大小。
5.根據權利要求4所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其特徵在於所述開 門控制信號和關門控制信號驅動電路中，當開門命令離散信號為高電平HI時，開關三極體 Vl偏置導通，通過電阻R34產生電壓U1，驅動FET功率管，光偶V61控制在過流情況下使 FET功率管斷開；所述電壓Ul是由電阻R36和電容Cll組合進行延時去尖峰；當開門命令 信號為低電平LO時，關門命令能通過與非門邏輯，使開關三極體V2導通；經過電阻R38產 生電壓U2，U2 = U1，驅動FET功率管，光偶V62控制在過流情況下使FET功率管斷開；所述電壓U2經電阻R40和電容C12組合延遲去尖峰。
6.根據權利要求5所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其特徵在於所述驅 動電流和過流監控電路的電源和激勵電路之間設置一個精密電阻，精密電阻上的壓降，即 門驅動電流信號與放大器連接；所述放大器分別通過兩個分壓電阻在同相端輸入，另兩個 分壓電阻在反向端輸入；所述激勵電路產生的激勵電流迴繞信號傳給A/D轉換器作為比例 電壓；所述放大器的輸出電壓為每IA激勵電流對應0. IV電壓。
7.根據權利要求6所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其特徵在於所激勵 電流迴繞信號還與比較器連接；所述比較器包括第一比較器N4A和第二比較器N4B，當電流 大於0. 5V，第一比較器N4A輸出門電流監控離散量為高時，表示有驅動電流工作；當電流大 於10A，第二比較器N4B輸出門過流監控離散量為高時，表示過流；門正常驅動時，通過母 板上大功率管輸出的開門/關門驅動電壓也反饋回本功能模塊，通過分壓和穩壓電路提供 門驅動電壓監控離散量，其類型為TTL電平，若為高電平時則表示有門驅動電壓輸出；過流 時，該門過流監控離散量通過D觸發器D2A驅動光偶V61、光偶V62使開/關門激勵信號從 13V變為28V使母板上大功率管斷開，從而關斷門驅動輸出。
8.根據權利要求7所述輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其特徵在於所述精 密電阻為0. 1 Ω，用於保證精度；驅動電流和過流監控電路的電源為+28V ；電壓Ul與電壓 U2 均為 +13V。
全文摘要
一種輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統，其依靠一個進氣門激勵控制電路實現高效率的系統調試排故，進氣門激勵控制電路包括開門控制信號和關門控制信號驅動電路以及驅動電流和過流監控電路；開門控制信號和關門控制信號驅動電路，當開門命令和關門命令同時發生時，二者經過與非門邏輯保證開門命令擁有優先權。本發明優化了輔助動力裝置中進氣門組件的控制系統相關電路，控制合理，可靠性高，還可以提高維護排故效率。
文檔編號F02D41/22GK101922365SQ201010242010
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月30日 優先權日2009年12月23日
發明者劉海堂, 喻鳴, 毛寧 申請人:中國航空工業集團公司第六三一研究所