一种可自动修复的点火装置的制作方法

本发明涉及一种点火装置。尤其涉及一种可自动修复的点火装置。

背景技术：

点火装置，是航空器、汽车等机动装置中发动机点火系统的重要组成部分，其作用是将航空器等机动装置上的直流或交流电源转变成高压电能脉冲，通过点火电缆传递到点火电嘴，在点火电嘴的发火端产生高能电火花，点燃发动机燃烧室内的可燃混合气体。

现阶段，以航空器上的点火装置为例，其主要由点火电路和壳体组成，其中，如图2所示，点火电路包含有滤波模块、逆变模块、整流模块、储能模块、升压模块、放电模块。壳体一般为通过熔焊或钎焊的形成的封闭空间。所有功能模块都装配在密封或密闭的壳体部件内，通过壳体上的高低压接触装置与点火电缆和航空器电源连接。点火电路的工作原理为:航空器电源的电流通过发动机电缆和点火装置的低压接触装置传递到滤波模块，经滤波模块滤波后，通过逆变模块转换为高压交流脉冲，该脉冲经整流模块向储能模块充电:当储能模块上的电压达到要求值后，取样电路产生取样信号至逆变模块，使逆变截止:放电控制由独立的放电模块输出定频脉冲，控制放电模块的开关:储能模块上的电能经放电模块传输至升压模块并转换为电能脉冲后通过点火装置的高压接触装置传递到点火电缆，再由点火电缆传输至点火电嘴，在点火电嘴电极间的半导体表面放电产生电火花，然后重复这个过程。其不足之处在于:点火装置工作过程中，由于其功能模块或者模块中的功能元器件的固有可靠性不可能100%，任何一个功能模块或模块中元器件故障都将导致点火装置故障，使点火系统点火失败，其整体可靠性偏低:同时，某些功能模块或模块中功能元器件的使用寿命较其他功能模块或模块中功能元器件低，不能满足点火装置全寿命使用要求，必须中途进行大修，更换使用寿命较短的功能模块或模块中功能元器件，而点火装置大都是通过焊接形成的密封或密闭结构，现场维修性较差，必须返回制造厂家进行大修，导致全寿命周期内的维护时间长、成本高。

综上，现有技术中点火装置，存在可靠性偏低，全寿命周期内维护时间长、成本高的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中点火装置，可靠性偏低，全寿命周期内维护时间长、成本高的技术问题。本发明提供了一种可自动修复的点火装置。

所述的一种可自动修复的点火装置，包括点火电路和壳体，其特征在于:还包括控制电路；所述控制电路由控制开关、控制处理器和电能脉冲检测传感器组成；所述点火电路的功能模块均采用双份配置，相同功能模块先并联后再与其它的功能模块串联;所述相同功能模块在其并联的输入端均安装有控制开关:所述控制开关用于根据控制处理器的控制信号将两个相同功能模块中的其中一个切换至点火电路的工作通路；所述点火电路的末端，设有电能脉冲检测传感器，用于对点火电路输出的高压电能脉冲进行检测,并将检测信息传递给控制处理器；所述控制处理器，用于周期性接收检测信息，并根据检测信息判断点火装置是否正常，判断为异常时，控制控制开关依次切换，判断为正常时，控制控制开关保持当前状态。

上述方案中，所述的点火电路的功能模块均采用双方备份是指在现有模块化点火装置的基础上,采用两套完全相同的功能模块组成点火电路；并且相同的功能模块通过并联后进行串联形成点火电路，使点火电路中的每种功能模块均具有双余度，使点火电路的整体上满足交叉的多余度设计。所述相同功能模块在其并联输入端都安装有控制开关，意味着点火电路中有多少种功能模块，即需配置有多少个控制开关。控制开关为可控的选通开关器件，其功能可以类比为受控的单刀双掷开关，其通过连接控处理器，接收控制处理器的控制指令，实现选通切换，使两个相同功能模块中的其中一个切入至点火电路的工作通路。所述点火电路的工作通路即指所有被选通的工作模块连成的电路，该电路的组成与现有单路点火电路相同。点火电路中，当某一功能模块出现故障时，点火电路末端的高压电能脉冲将会异常，因此在点火电路末端设置电能脉冲检测传感器，配合控制处理器的判断，可以检测点火电路中是否有模块故障，当判定高压电能脉冲异常时，则表示有一个以上的功能模块存在故障，此时，控制处理器则会发出控制指令，使相应的控制开关进行切换，让备份的功能模块切入工作通路，把故障的功能模块进行隔离，实现点火装置的自动修复。所述控制控制开关进行依次切换的原理是：因为控制处理器是周期性接收检测信息的，当第一次检测到高压脉冲是异常时，控制处理器控制其中一个控制开关进行切换，下一个周期时，检测到仍然为异常时，则控制下一个控制开关进行切换，直到某个周期，检测为正常时，即保持控制开关状态，停止切换，在时间轴上，不同控制开关进行切换具有一个先后顺序，且该先后顺序是初始化时预置的，故点火电路异常时，控制开关的切换是依次进行的。特别需要说明的是，由于功能模块损坏情况的不同，有时，某一个或多个控制开关可能不需要进行切换，点火电路就已正常；有时，某一个或多个控制开关可能需要切换多次，点火电路才能恢复正常。采用分别控制功能模块的余度接入和依次切换，可以保证只要不存在某种功能模块全部损坏的极端情况，始终能够形成一个满足点火电路功能需求的工作通路。

进一步，所述壳体上设有控制调试接口，用于将外部调试信号传递到控制处理器；所述控制处理器还用于接收外部调试信号，并根据外部调试信号控制控制开关的切换。

上述方案，通过设置控制调试接口，直接控制处理器发送控制信号，以控制相应的控制开关处于相应的状态，便于检测各功能模块的状态，进行人工调试。且在电能脉冲检测传感器故障或自动控制逻辑故障时，可以无需拆盖和返厂，利用外部控制信号，直接进行选通控制，手动实现点火装置的快速修复，进一步降低点火装置的维护时间和维护成本。

进一步，所述点火电路的功能模块采用双份配置后，包括第一滤波模块、第二滤波模块、第一逆变模块、第二逆变模块、第一整流模块、第二整流模块、第一储能模块、第二储能模块、第一升压模块、第二升压模块、第一放电模块和第二放电模块；所述第一滤波模块与第二滤波模块，第一逆变模块与第二逆变模块、第一整流模块与第二整流模块、第一储能模块与第二储能模块、第一升压模块与第二升压模块、第一放电模块与第二放电模块分别完全相同；所述第一滤波模块与第二滤波模块并联后组成滤波模块组、第一逆变模块与第二逆变模块并联后组成逆变模块组、第一整流模块与第二整流模块并联后组成整流模块组、第一储能模块与第二储能模块并联后组成储能模块组、第一升压模块与第二升压模块并联后组成升压模块组、第一放电模块与第二收电模块并联后组成放电模块组；所述壳体上设有低压接触装置和高压接触装置；所述低压接触装置用于连接外部电源；所述高压接触装置用于连接外部点火电缆；所述滤波模块组的输入端与低压接触装置连接；所述放电模块组的输出端与高压接触装置连接；所述滤波模块组、逆变模块组、整流模块组、储能模块组、升压模块组、放电模块组依次串联。

进一步，所述滤波模块组的输入端设有第一控制开关；所述第一控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通滤波模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一滤波模块和第二滤波模块的输入端，所述第一滤波模块与第二滤波模块的输出端相连后作为滤波模块组的输出端；所述逆变模块组的输入端设有第二控制开关；所述第二控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通逆变模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一逆变模块和第二逆变模块的输入端，所述第一逆变模块与第二逆变模块的输出端相连后作为逆变模块组的输出端；所述的整流模块组的输入端设有第三控制开关；所述第三控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通整流模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一整流模快和第二整流模块的输入端，所述第一整流模块与第二整流模块的输出端相连后作为整流模块组的输出端；所述的储能模块组的输入端设有第四控制开关；所述第四控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通储能模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一储能模块和第二储能模块的输入端，所述第一储能模块与第二储能模块的输出端相连后作为储能模块的输出端；所述的升压模块组的输入端设有第五控制开关；所述第五控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通升压模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一升压模块和第二升压模块的输入端，所述第一升压模块与第二升压模块的输出端相连后作为升压模块的输出端；所述的放电模块组的输入端设有第六控制开关；所述第六控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通放电模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一放电模块和第二放电模块的输入端，所述第一放电模块与第二放电模块的输出端相连后作为放电模块的输出端；所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第六控制开关均受控制处理器的选通控制，使其常闭端口与任一个选通端口接通。

进一步，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第六控制开关均为多路选择器；所述的常闭端口为多路选择器的输入端口；所述选通端口为多路选择器的输出端口；所述控制处理器包含单片机及单片机外围接口；所述单片机与第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第六控制开关的选通使能端口相连；所述单片机包含控制程序。

进一步，所述控制处理器，判断高压电能脉冲为非正常时，控制控制开关依次切换的顺序为：可靠性高的功能模块对应的控制开关在前、可靠性低的功能模块对应的控制开关在后。

上述方案中，功能模块的可靠性可以参考预研产品的可靠性理论预期值，以及定型产品的可靠性实测值。

本发明提供的一种可自动修复的点火装置，通过在点火装置中进行每种功能模块的多余度设计，并且在每种功能模块的输入端设置独立的控制开关，以从每种功能模块中，各选一个功能模块接入工作通路；通过在点火电路末端设置检测传感器，自动解析点火装置工作模块状态，并自动控制控制开关进行功能模块的切换，使点火装置在内部功能模块出现故障时，能够实现功能模块的自动切换，隔离故障功能模块，接通正常功能模块，实现点火装置的自动修复，提高了点火装置的可靠性，节省了全寿命周期内的维护时间和维护成本，并且可以提高点火装置的寿命；通过各级控制开关的逐个、依次切换，使点火装置多个功能模块损坏时，依然可以组成一个完整的工作通路，实现点火装置的功能，进一步提高了点火装置的可靠性；通过设置控制调试接口，直接控制处理器发送控制信号，以控制相应的控制开关处于相应的状态，便于检测各功能模块的状态，进行人工调试，且在电能脉冲检测传感器故障或自动控制逻辑故障时，可以无需拆盖和返厂，利用外部控制信号，直接进行选通控制，手动实现点火装置的快速修复，进一步降低点火装置的维护时间和维护成本；通过在检测到异常时，首先对于可靠性低的功能模块进行切换，最后对可靠性高的功能模块进行切换，加快了点火装置自动修复，缩短了维护时间。

综上，本发明相比于现有技术中的点火装置，具有可靠性高，全寿命周期内的维护时间短、成本低的有益效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

图1是利用本发明一种可自动修复的点火装置的连接关系示意图；

图2是现有技术点火装置的连接关系示意图；

图中：1.控制处理器，2.控制开关，3.电能脉冲检测传感器，4.低压接触装置，5.高压接触装置，6.控制调试接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明，在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

如图1所示，本实施例所述的一种可自动修复的点火装置，包括点火电路和壳体，其特征在于:还包括控制电路；所述控制电路由控制开关2、控制处理器1和电能脉冲检测传感器3组成；所述点火电路的功能模块均采用双份配置，相同功能模块先并联后再与其它功能模块串联;所述相同功能模块在其并联的输入端均安装有控制开关2:所述控制开关2用于根据控制处理器1的控制信号将两个相同功能模块中的其中一个切换至点火电路的工作通路；所述点火电路的末端，设有电能脉冲检测传感器3，用于对点火电路输出的高压电能脉冲进行检测,并将检测信息传递给控制处理器1；所述控制处理器1，用于周期性接收检测信息，并根据检测信息判断点火装置是否正常，判断为异常时，控制控制开关2依次切换，判断为正常时，控制控制开关2保持当前状态。

本实施例中，所述的点火电路的功能模块均采用双方备份是指在现有模块化点火装置的基础上,采用两套完全相同的功能模块组成点火电路；并且相同的功能模块通过并联后进行串联形成点火电路，使点火电路中的每种功能模块均具有双余度，使点火电路的整体上满足交叉的多余度设计。所述相同功能模块在其并联输入端都安装有控制开关2，意味着点火电路中有多少种功能模块，即需配置有多少个控制开关2。控制开关2为可控的选通开关器件，其功能可以类比为受控的单刀双掷开关，其通过连接控处理器，接收控制处理器1的控制指令，实现选通切换，使两个相同功能模块中的其中一个切入至点火电路的工作通路。所述点火电路的工作通路即指所有被选通的工作模块连成的电路，该电路的组成与现有单路点火电路相同。点火电路中，当某一功能模块出现故障时，点火电路末端的高压电能脉冲将会异常，因此在点火电路末端设置电能脉冲检测传感器3，配合控制处理器1的判断，可以检测点火电路中是否有模块故障，当判定高压电能脉冲异常时，则表示有一个以上的功能模块存在故障，此时，控制处理器1则会发出控制指令，使相应的控制开关2进行切换，让备份的功能模块切入工作通路，把故障的功能模块进行隔离，实现点火装置的自动修复。所述控制控制开关2进行依次切换的原理是：因为控制处理器1是周期性接收检测信息的，当第一次检测到高压脉冲是异常时，控制处理器1控制其中一个控制开关2进行切换，下一个周期时，检测到仍然为异常时，则控制下一个控制开关2进行切换，直到某个周期，检测为正常时，即保持控制开关2状态，停止切换，在时间轴上，不同控制开关2进行切换具有一个先后顺序，且该先后顺序是初始化时预置的，故点火电路异常时，控制开关2的切换是依次进行的。特别需要说明的是，由于功能模块损坏情况的不同，有时，某一个或多个控制开关2可能不需要进行切换，点火电路就已正常；有时，某一个或多个控制开关2可能需要切换多次，点火电路才能恢复正常。采用分别控制功能模块的余度接入和依次切换，可以保证只要不存在某种功能模块全部损坏的极端情况，始终能够形成一个满足点火电路功能需求的工作通路。

其原理为:电源的电流接入点火装置后，先后通过各级控制开关2和功能模块进行滤波、逆变、整流、储能、放电形成高压电能脉冲,再经点火电缆传递到点火电嘴。电路正常工作时，电能脉冲检测传感器3将检测的高压电能脉冲信号传递控制处理器1。控制处理器1判断信号正常后，不发出控制信号给控制开关2，控制开关2保持默认接入两个相同功能模块中的一个，使电路保持工作。当某一功能模块出现故障时，点火电路的末端的高压电能脉冲将会异常或无，当电能脉冲检测传感器3检测到高压电能脉冲异常或无的情况后，将信息传递给控制处理器1。控制处理器1对信号进行判别确认，发现信号不正常后，发出控制信号，传递给控制开关2。控制开关2按定的顺序将点火电路各级输入切换到两个相同功能模块中的另一个，直至检测到高压电能脉冲正常，无控制信号，实现自动修复功能。

本实施例，通过在点火装置中进行每种功能模块的多余度设计，并且在每种功能模块的输入端设置独立的控制开关2，以从每种功能模块中，各选一个功能模块接入工作通路；通过在点火电路末端设置检测传感器，自动解析点火装置工作模块状态，并自动控制控制开关2进行功能模块的切换，使点火装置在内部功能模块出现故障时，能够实现功能模块的自动切换，隔离故障功能模块，接通正常功能模块，实现点火装置的自动修复，提高了点火装置的可靠性，节省了全寿命周期内的维护时间和维护成本，并且可以提高点火装置的寿命；通过各级控制开关2的逐个、依次切换，使点火装置多个功能模块损坏时，依然可以组成一个完整的工作通路，实现点火装置的功能，进一步提高了点火装置的可靠性。

实施例2：

在上述实施例的基础上，提出实施例2，如图1所示，其特征在于：所述壳体上设有控制调试接口6，用于将外部调试信号传递到控制处理器1；所述控制处理器1还用于接收外部调试信号，并根据外部调试信号控制控制开关2的切换。

上述方案，通过设置控制调试接口6，直接控制处理器1发送控制信号，以控制相应的控制开关2处于相应的状态，便于检测各功能模块的状态，进行人工调试。且在电能脉冲检测传感器3故障或自动控制逻辑故障时，可以无需拆盖和返厂，利用外部控制信号，直接进行选通控制，手动实现点火装置的快速修复，进一步降低点火装置的维护时间和维护成本。

实施例3：

在上述实施例的基础上，提出实施例3，如图1所示，其特征在于：所述点火电路的功能模块采用双份配置后，包括第一滤波模块、第二滤波模块、第一逆变模块、第二逆变模块、第一整流模块、第二整流模块、第一储能模块、第二储能模块、第一升压模块、第二升压模块、第一放电模块和第二放电模块；所述第一滤波模块与第二滤波模块，第一逆变模块与第二逆变模块、第一整流模块与第二整流模块、第一储能模块与第二储能模块、第一升压模块与第二升压模块、第一放电模块与第二放电模块分别完全相同；所述第一滤波模块与第二滤波模块并联后组成滤波模块组、第一逆变模块与第二逆变模块并联后组成逆变模块组、第一整流模块与第二整流模块并联后组成整流模块组、第一储能模块与第二储能模块并联后组成储能模块组、第一升压模块与第二升压模块并联后组成升压模块组、第一放电模块与第二放电模块并联后组成放电模块组；所述壳体上设有低压接触装置4和高压接触装置5；所述低压接触装置4用于连接外部电源；所述高压接触装置5用于连接外部点火电缆；所述滤波模块组的输入端与低压接触装置4连接；所述放电模块组的输出端与高压接触装置5连接；所述滤波模块组、逆变模块组、整流模块组、储能模块组、升压模块组、放电模块组依次串联。

本实施例中，共六种功能模块，每种功能模块包含两个完全相同功能模块；两个相同功能模块串联组成对应的功能模块组，各功能模块组依次串联即组成点火电路。

实施例4：

在上述实施例的基础上，提出实施例4，如图1所示，其特征在于：所述滤波模块组的输入端设有第一控制开关；所述第一控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通滤波模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一滤波模块和第二滤波模块的输入端，所述第一滤波模块与第二滤波模块的输出端相连后作为滤波模块组的输出端；所述逆变模块组的输入端设有第二控制开关；所述第二控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通逆变模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一逆变模块和第二逆变模块的输入端，所述第一逆变模块与第二逆变模块的输出端相连后作为逆变模块组的输出端；所述的整流模块组的输入端设有第三控制开关；所述第三控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通整流模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一整流模块和第二整流模块的输入端，所述第一整流模块与第二整流模块的输出端相连后作为整流模块组的输出端；所述的储能模块组的输入端设有第四控制开关；所述第四控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通储能模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一储能模块和第二储能模块的输入端，所述第一储能模块与第二储能模块的输出端相连后作为储能模块的输出端；所述的升压模块组的输入端设有第五控制开关；所述第五控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通升压模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一升压模块和第二升压模块的输入端，所述第一升压模块与第二升压模块的输出端相连后作为升压模块的输出端；所述的放电模块组的输入端设有第六控制开关；所述第六控制开关包括常闭端口和两个选通端口，其中常闭端口连通放电模块组的输入端，两个选通端口分别连接第一放电模块和第二放电模块的输入端，所述第一放电模块与第二放电模块的输出端相连后作为放电模块的输出端；所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第六控制开关均受控制处理器1的选通控制，使其常闭端口与任一个选通端口接通。

本实施例，提供了本发明的一种优选的布局和连接方式，每个功能模块组的输入端连接有对应的控制开关2，在各功能模块串联的情况下，通过控制对应的控制开关2，可以选通功能模块组中的其中一个功能模块接入工作通路。实现依次、逐个切换功能模块，确保点火装置的自动修复和高可靠性。

实施例5：

在上述实施例的基础上，提出实施例5，如图1所示，其特征在于：所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第六控制开关均为多路选择器；所述的常闭端口为多路选择器的输入端口；所述选通端口为多路选择器的输出端口；所述控制处理器1包含单片机及单片机外围接口；所述单片机与第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第六控制开关的选通使能端口相连；所述单片机包含控制程序。

本实施例，通过多路选择器，实现控制开关2功能，调试方便，可扩展性强，通过单片机配合其内部程序实现控制处理器1的相关功能，能够结合现有技术，实现周期性接收检测信息，并根据检查信息判断高压电能脉冲是否正常，且根据判断结果，控制相应的多路选择器进行选通切换或状态保持。其通信端口可以接收控制调试接口6的调试指令，实现手动控制和人工调试，且可靠性高，成本低。

实施例6：

在上述实施例的基础上，提出实施例6，如图1所示，其特征在于：所述控制处理器1，判断高压电能脉冲为非正常时，控制控制开关2依次切换的顺序为：可靠性高的功能模块对应的控制开关2在前、可靠性低的功能模块对应的控制开关2在后。

本实施例中，功能模块的可靠性可以参考预研产品的可靠性理论预期值，以及定型产品的可靠性实测值。在检测到异常时首先对可靠性低的功能模块进行切换，最后对可靠性高的功能模块进行切换，加快了点火装置自动修复的速度，缩短了维护时间。