CN111561397A - 用于启动发动机的方法和*** - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于启动飞行器推进发动机的方法和***。发动机的操作由具有第一通道和第二通道的发动机控制器控制。当第一通道不活动时，在第二通道上接收发动机启动请求。确定第一通道和第二通道中的哪一个被用于进行上一次成功的发动机启动。响应于确定了上一次成功的发动机启动是在第二通道上进行的，等待预定的时间段过去并且等候第一通道重新初始化，然后基于发动机启动请求经由第一通道命令发动机启动。

Description

用于启动发动机的方法和***
相关申请的交叉引用
本专利申请要求在2019年2月13日提交的序列号为16/274,384的美国申请的优先权，其全部内容在此通过引用并入。
技术领域
本发明一般地涉及发动机，更具体地涉及启动发动机。
背景技术
具有两个通道的电子发动机控制器可以用于启动飞行器发动机。在启动发动机时，如果通道中的一个没有被提供功率，则另一个通道可以用于启动发动机。然而，如果同一通道被持续用于启动发动机，则另一通道或连接到另一通道的部件可能存在缺陷。
因此，需要改进。
发明内容
在一个方面，提供了一种用于启动飞行器推进发动机的方法。发动机的操作由具有第一通道和第二通道的发动机控制器控制。该方法包括：当第一通道不活动时在第二通道上接收发动机启动请求，确定第一通道和第二通道中的哪一个被用于进行上一次成功的发动机启动，以及响应于确定了上一次成功的发动机启动是在第二通道上进行的，等待预定的时间段过去并且等候第一通道重新初始化，然后基于发动机启动请求经由第一通道命令发动机启动。
在另一方面，提供了一种用于启动飞行器推进发动机的电子发动机控制器。该控制器具有第一通道和第二通道。所述控制器包括至少一个处理单元和其上存储有程序指令的至少一个非暂时性计算机可读存储器。程序指令能够由至少一个处理单元执行，以用于：当第一通道不活动时在第二通道上接收发动机启动请求，确定第一通道和第二通道中的哪一个被用于进行上一次成功的发动机启动，以及响应于确定了上一次成功的发动机启动是在第二通道上进行的，等待预定的时间段过去并且等候第一通道重新初始化，然后基于发动机启动请求经由第一通道命令发动机启动。
附图说明
现在参考附图，其中：
图1是根据说明性实施例的示例燃气涡轮发动机的示意图；
图2A是示意图，示出了根据示例性实施例的用于启动发动机的***；
图2B是示意图，示出了根据示例性实施例的图2A的***，其中，点火激励器用于启动发动机；
图2C是示意图，示出了根据示例性实施例的图2A的***，其中，启动器用于启动发动机；
图3A是根据一个说明性实施例的用于启动发动机的方法的流程图；
图3B是根据另一说明性实施例的用于启动发动机的方法的流程图；
图4是根据说明性实施例的用于实现本文描述的***和方法的示例计算装置的框图。
应当注意，在所有附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了可使用本文所描述的方法和***启动的燃气涡轮发动机10。发动机10通常以串行流动连通的方式包括风扇转子12、压缩机区段14、燃烧器16和涡轮区段18，周围空气被推进通过风扇转子12，压缩机区段14用于对空气进行加压，压缩空气在燃烧器16中与燃料混合且被点燃以产生热燃烧气体的环形流，涡轮区段18用于从燃烧气体提取能量。风扇转子12包括多个风扇叶片20。应当理解，虽然发动机10是涡扇发动机，但是本文描述的方法和***可应用于任何其它类型的燃气涡轮发动机，例如涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机或任何其它合适的飞行器发动机。还应当理解，发动机10可以是任何合适的飞行器推进***，因此任何燃烧发动机能够适用。
参考图2A，示出了根据实施例的用于启动发动机（例如发动机10）的***200。如图所示，电子发动机控制器210可用于控制发动机10。控制器210具有两个通道：通道A和通道B。通道A、B是冗余的通道，并且通道中的一个（例如通道A）被选择作为活动的（active），而另一通道保持备用（例如通道B）。活动通道被配置成控制发动机10，而备用通道不控制发动机10，但准备好在需要时承担控制功能。如果没有功率提供给通道，则该通道是不活动的并且不起作用。虽然控制器210被示出为与发动机10分离，但是应当理解，这仅是出于说明的目的，并且在一些实施例中，控制器210可以与发动机10集成起来。
通道A、B中的每一个可以从发动机10所属的飞行器接收电功率。在所示实施例中，当飞行器在地面上并且发动机10未启动时，每个通道A、B由二级功率总线202提供功率。然而，在发动机10启动之前，希望通道A、B不被连接到同一个飞行器功率总线。因此，当飞行员将启动面板旋转开关212从关断（OFF）位置移动到启动（START）位置时，通道A可以从二级功率总线202切换到飞行器的一级功率总线201，导致通道A的功率中断。当通道A是活动通道并且通道A发生功率中断，导致通道A变得不起作用时，控制器210切换到通道B作为活动通道。相反，当飞行员将启动面板旋转开关212从关断位置移动到启动位置时，通道B保持连接到二级功率总线202并且不易受具有可导致活动通道切换的持续时间的功率中断的影响。如本文所使用的，通道切换指的是从一个通道（例如，通道A）作为活动通道切换到另一通道（例如，通道B）作为活动通道。通道切换可能由于功率中断之外的其它原因而发生，并且上述示例仅说明了通道切换可能发生的一种情况。例如，可能响应于检测到故障而发生通道切换。作为另一示例，可能由于定期调度以轮换行使通道A、B二者的功能而发生通道切换。
一旦启动面板旋转开关212处于启动位置，则飞行员可以致动驾驶舱中的发动机启动致动器214（例如，按下独立的按钮）以命令发动机10的启动。当发动机启动致动器214被致动时，发动机启动请求被发送到控制器210。当通道A不活动（例如，由于功率中断而不起作用）时，由通道B接收发动机启动请求。控制器210确定哪一个通道被用于进行上一次成功的发动机启动。响应于确定了上一次成功的发动机启动是在通道B上进行的，控制器210等待预定的时间段过去并且等候通道A重新初始化，然后基于发动机启动请求经由通道A命令发动机启动。该时间段可以至少对应于通道A重置（例如，响应于功率中断而重新初始化并变得起作用）所要花费的时间。例如，预定时间段可以是3秒、4秒、5秒或任何其他合适的时间段。控制器210检测通道A何时变得起作用，并且当通道A在预定时间段内变得起作用时切换到通道A。
在一些实施例中，响应于确定了上一次成功的发动机启动是在通道A上进行的，控制器210基于发动机启动请求经由通道B命令发动机启动。当通道A上一次成功地启动了发动机时，可以在没有任何延迟（例如，上述预定时间段）的情况下利用通道B启动发动机10。应当理解，控制器210的上述功能可允许控制器210在通道A和通道B之间轮换以用于启动发动机10。在一些实施例中，响应于确定了上一次成功的发动机启动是在通道B上进行的，控制器210等候预定的时间段过去，检测到通道A是不起作用的，并且基于发动机启动请求经由通道B命令发动机启动。
参照图2B，示出了***200，其中，点火器261、262用于启动发动机10。如图所示，通道A具有第一计算装置221和第一电子开关231，并且通道B具有第二计算装置222和第二电子开关232。电子开关231、232可以使用低侧开关（LSS）来实现。当通道A是活动通道并且用于启动发动机时，第一计算装置221可以命令第一电子开关231闭合。第一电子开关231在闭合时导致飞行器的第一继电器241从一级功率总线201向第一点火激励器251提供功率，第一点火激励器251利用第一点火器261启动发动机10。第一点火激励器251被示出连接到一级功率总线回线（bus return）201RTN以用于功率返回。类似地，当通道B是活动通道并且用于启动发动机时，第二计算装置222可以命令第二电子开关232闭合。第二电子开关232在闭合时导致飞行器的第二继电器242从二级功率总线202向第二点火激励器252提供功率，第二点火激励器252利用第二点火器262启动发动机10。第二点火激励器252被示出连接到二级功率总线回线202RTN以用于功率返回。
参考图2C，示出了***200，其中，启动器270用于启动发动机10。图2C所示的***类似于图2B所示的***，并且在此不描述相同的特征。在该实施例中，第一电子开关231在闭合时导致第一继电器241从一级功率总线201向启动器270提供功率，启动器270启动发动机10。类似地，在该实施例中，第二电子开关232在闭合时导致第二继电器242从二级电功率总线202向启动器270提供电功率，启动器270启动发动机10。如本领域技术人员所知地控制流向发动机10的用于启动发动机的燃料流。
参考图3A，示出了根据实施例的用于启动发动机（例如发动机10）的方法300的流程图。发动机10的操作由具有第一和第二通道的发动机控制器（例如控制器210）控制。在步骤302，在第一通道（例如通道A）不活动（例如由于第一通道的功率中断而不起作用）时，在控制器210的第二通道（例如通道B）处接收发动机启动请求。发动机启动请求可从发动机启动致动器214接收。发动机启动请求可从用于检测发动机启动致动器214的致动的一个或多个传感器接收。发动机启动请求可从飞行器和/或发动机计算机接收。在步骤304，在基于发动机启动请求启动发动机10之前，确定第一通道和第二通道中的哪一个被用于进行上一次成功的发动机启动。确定第一通道和第二通道中的哪一个上一次成功地启动了发动机10可包括从控制器210的存储器获得数据，该数据指示了第一通道和第二通道中的哪一个上一次成功地启动了发动机10。在步骤306，响应于确定了上一次成功的发动机启动是在第二通道上进行的，方法300包括等候预定的时间段过去并且等候第一通道重新初始化，然后基于发动机启动请求经由第一通道命令发动机启动。在一些实施例中，等候第一通道重新初始化包括当第一通道在预定时间段内变得起作用时检测第一通道是起作用的并且切换到第一通道。在一些实施例中，等候通道切换到第一通道是在第一通道的功率中断之后一旦功率恢复到第一通道就等候第一通道重启。
另外参考图3B，示出了方法300的另一实施例。在步骤302，接收发动机启动请求。在步骤304，在基于发动机启动请求启动发动机10之前，确定哪一个通道上一次成功地启动了发动机10。在步骤358，进行评估以确定第二通道是否上一次成功地启动了发动机10。如果第二通道上一次启动了发动机10，则方法从步骤358进行到步骤362。
在一些实施例中，方法300包括当第一通道上一次成功地启动了发动机10时，利用第二通道启动发动机。如果在步骤358确定了第二通道没有用于执行发动机10的上一次成功启动（即，如果第一通道上一次成功地启动了发动机10），则在步骤360使用第二通道启动发动机10。换句话说，响应于确定了上一次成功的发动机启动是在第一通道上进行的，方法300可包括基于发动机启动请求经由第二通道命令发动机启动。可以在不等候预定时间段过去的情况下作出这个发动机启动的命令。
在一些实施例中，方法300包括当第一通道在预定时间段内未能变得起作用时利用第二通道启动发动机10。在步骤362，确定第一通道是否起作用。如果第一通道是不起作用的，则在步骤364确定是否已经超过预定的时间段。如果没有超过该时间段，则方法300返回到步骤362。如果已经超过该时间段，则在步骤360利用第二通道启动发动机10。换句话说，响应于确定了上一次成功的发动机启动是在第二通道上进行的，方法300可包括等候预定时间段过去，检测到第一通道是不起作用的，以及基于发动机启动请求经由第二通道命令发动机启动。
在步骤362，如果确定了第一通道是起作用的，则在步骤356利用第一通道启动发动机10。
在一些实施例中，在步骤366，在启动发动机10之后，成功地启动了发动机10的那个通道被记录在控制器210的存储器中。
在一些实施例中，点火器261、262中的一个用于启动发动机10；然而，如果在预定时间段（例如，5秒、10秒、15秒等）之后，没有检测到发动机10的点火，则点火器261、262二者均可用于尝试启动发动机10。
如本文所描述的用于启动发动机10的方法和***可用于发动机10的地面启动。在一些实施例中，响应于检测到飞行器在地面上，在步骤304确定第一通道和第二通道中的哪一个被用于进行上一次成功的发动机启动。
当控制器210利用单通道操作时，可使用如本文所描述的用于启动发动机10的方法和***。例如，如果控制器210利用通道A操作（并且通道B是不可操作的），则响应于接收到发动机启动请求，控制器210尝试利用通道A启动发动机10。如果通道A经历功率中断，则控制器210在通道A重启之后持续尝试启动发动机10，直到实现了成功的发动机启动或者启动请求被中止。类似地，例如，如果控制器210利用通道B操作（并且通道A是不可操作的），则响应于接收到发动机启动请求，控制器210将会利用通道B启动发动机10，这可以在没有任何预定延迟的情况下进行。
在方法300的一些实施例中，经由第一通道命令发动机启动包括命令第一通道的第一电子开关231闭合，第一电子开关231在闭合时导致第一继电器241向第一点火激励器251或启动器270提供功率以用于启动发动机。在方法300的一些实施例中，经由第二通道命令发动机启动包括命令第二通道的第二电子开关232闭合，第二电子开关232在闭合时导致第二继电器242向第二点火激励器252或启动器270提供功率以用于启动发动机。
参考图4，示出了计算装置400的示例。控制器210可以使用一个或多个计算装置400来实现。例如，图2B和图2C的第一计算装置221和第二计算装置222中的每一个可以用相应的计算装置400来实现。计算装置400包括处理单元412和其内存储有计算机可执行指令416的存储器414。处理单元412可包括配置成实施方法300的任何合适装置，使得指令416在由计算装置400或其它可编程设备执行时可导致作为如本文所描述的方法300的一部分而实施的功能/动作/步骤被执行。处理单元412可以包括例如任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理（DSP）处理器、中央处理单元（CPU）、集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）、可重构处理器、其他适当编程的或可编程的逻辑电路、或其任何组合。
存储器414可以包括任何合适的已知或其他机器可读存储介质。存储器414可以包括非暂时性计算机可读存储介质，例如但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体***、设备或装置，或前述的任何合适的组合。存储器414可以包括位于装置内部或外部的任何类型的计算机存储器的适当组合，例如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、光盘只读存储器（CDROM）、电光存储器、磁光存储器、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、铁电RAM（FRAM）等。存储器414可包括适于可检索地存储能够由处理单元412执行的机器可读指令416的任何存储器件（例如，装置）。注意，计算装置400可实施为全权限数字发动机控制器（FADEC）或其它类似装置的一部分，包括电子发动机控制器（EEC）、发动机控制单元（ECU）等。
本文所描述的用于启动发动机的方法和***可以用高级过程语言或面向对象的编程或脚本语言或其组合来实现，以与计算机***（例如计算装置400）通信或辅助其操作。替代地，用于启动发动机的方法和***可以用汇编语言或机器语言来实现。语言可以是经编译的或经解释的语言。用于实现用于启动发动机的方法和***的程序代码可以存储在存储介质或装置上，例如ROM、磁盘、光盘、闪存驱动器或任何其他合适的存储介质或装置。程序代码可以是能够由通用或专用可编程计算机读取的，用于在计算机读取存储介质或装置以执行本文描述的过程时配置和操作计算机。用于启动发动机的方法和***的实施例也可以被认为是通过具有存储在其上的计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质来实现。计算机程序可以包括计算机可读指令，其导致计算机（或者更具体地，计算装置400的处理单元412）以特定和预定义的方式操作以执行本文描述的功能，例如方法300中描述的那些功能。
计算机可执行指令可以是许多形式，包括由一个或多个计算机或其它装置执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，程序模块的功能可按需在各个实施例中组合或分布。
以上描述仅是示例性的，并且本领域技术人员将会认识到，在不背离所公开的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例作出改变。根据对本公开的回顾，落入本发明范围内的其他修改对于本领域技术人员而言将是明显的。
用于启动发动机的方法和***的各个方面可单独使用、组合起来使用或以未在前文所描述的实施例中具体讨论的各种布置方式来使用，并且因此其应用不限于在前述描述中阐述或在附图中示出的部件的细节和布置方式。例如，在一个实施例中描述的方面可以以任何方式与在其它实施例中描述的方面组合。尽管已经示出和描述了特定实施例，但是对于本领域技术人员来说明显的是，在不背离本发明的情况下，可以在其更广泛的方面作出改变和修改。所附权利要求的范围不应由示例中阐述的实施例限制，而是应被给予与本说明书整体一致的最宽的合理解释。

Claims (20)

1.一种用于启动飞行器推进发动机的方法，所述发动机的操作由具有第一通道和第二通道的发动机控制器控制，所述方法包括：
当所述第一通道不活动时，在所述第二通道上接收发动机启动请求；
确定所述第一通道和所述第二通道中的哪一个被用于进行上一次成功的发动机启动；以及
响应于确定了所述上一次成功的发动机启动是在所述第二通道上进行的，等待预定的时间段过去并且等候所述第一通道重新初始化，然后基于所述发动机启动请求经由所述第一通道命令发动机启动。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于确定了所述上一次成功的发动机启动是在所述第一通道上进行的，基于所述发动机启动请求经由所述第二通道命令所述发动机启动。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在不等候所述预定时间段过去的情况下，经由所述第二通道命令所述发动机启动。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于确定了所述上一次成功的发动机启动是在所述第二通道上进行的，等候所述预定时间段过去，检测到所述第一通道是不起作用的，并且基于所述发动机启动请求经由所述第二通道命令所述发动机启动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，等候所述第一通道重新初始化包括：当所述第一通道在所述预定时间段内变得起作用时，检测到所述第一通道是起作用的并且切换到所述第一通道。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，经由所述第一通道命令所述发动机启动包括：命令所述第一通道的电子开关闭合，所述电子开关在闭合时导致继电器向点火激励器和启动器中的一个提供功率以用于启动所述发动机。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，经由所述第二通道命令所述发动机启动包括：命令所述第二通道的电子开关闭合，所述电子开关在闭合时导致继电器向点火激励器和启动器中的一个提供功率以用于启动所述发动机。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述预定时间段至少对应于所述第一通道重置所要花费的时间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，响应于检测到包括所述发动机的飞行器在地面上，确定所述发动机控制器的所述第一通道和所述第二通道中的哪一个被用于进行所述上一次成功的发动机启动。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，在所述发动机控制器的所述第一通道由于所述第一通道的功率中断而不起作用时接收所述发动机启动请求。
11. 一种用于启动飞行器推进发动机的电子发动机控制器，所述控制器具有第一通道和第二通道，所述控制器包括：
至少一个处理单元；和
其上存储有程序指令的至少一个非暂时性计算机可读存储器，所述程序指令能够由所述至少一个处理单元执行以用于：
当所述第一通道不活动时，在所述第二通道上接收发动机启动请求；
确定所述第一通道和所述第二通道中的哪一个被用于进行上一次成功的发动机启动；以及
响应于确定了所述上一次成功的发动机启动是在所述第二通道上进行的，等待预定的时间段过去并且等候所述第一通道重新初始化，然后基于所述发动机启动请求经由所述第一通道命令发动机启动。
12.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述程序指令还能够由所述至少一个处理单元执行以用于：响应于确定了所述上一次成功的发动机启动是在所述第一通道上进行的，基于所述发动机启动请求经由所述第二通道命令所述发动机启动。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述程序指令能够由所述至少一个处理单元执行以用于：在不等候所述预定时间段过去的情况下，经由所述第二通道命令所述发动机启动。
14.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述程序指令还能够由所述至少一个处理单元执行以用于：响应于确定了所述上一次成功的发动机启动是在所述第二通道上进行的，等候所述预定时间段过去，检测到所述第一通道是不起作用的，并且基于所述发动机启动请求经由所述第二通道命令所述发动机启动。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的控制器，其中，所述程序指令能够由所述至少一个处理单元执行以用于等候所述第一通道重新初始化，其包括：当所述第一通道在所述预定时间段内变得起作用时，检测到所述第一通道是起作用的并且切换到所述第一通道。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的控制器，其中，所述程序指令能够由所述至少一个处理单元执行以用于经由所述第一通道命令所述发动机启动，其包括：命令所述第一通道的电子开关闭合，所述电子开关在闭合时导致继电器向点火激励器和启动器中的一个提供功率以用于启动所述发动机。
17.根据权利要求12至15中任一项所述的控制器，其中，所述程序指令能够由所述至少一个处理单元执行以用于经由所述第二通道命令所述发动机启动，其包括：命令所述第二通道的电子开关闭合，所述电子开关在闭合时导致继电器向点火激励器和启动器中的一个提供功率以用于启动所述发动机。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的控制器，其中，所述预定时间段至少对应于所述第一通道重置所要花费的时间。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的控制器，其中，所述程序指令能够由所述至少一个处理单元执行以用于：响应于检测到包括所述发动机的飞行器在地面上，确定所述发动机控制器的所述第一通道和所述第二通道中的哪一个被用于进行所述上一次成功的发动机启动。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的控制器，其中，所述程序指令能够由所述至少一个处理单元执行以用于：在所述发动机控制器的所述第一通道由于所述第一通道的功率中断而不起作用时接收所述发动机启动请求。
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