航空发动机分组点火装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于采用增程式航空发动机的电动直升飞机上的航空发动机分组点火装置。


背景技术：

2.现有的点火线圈结构均是针对汽车发动机，无法直接应用于电动直升机增程式航空发动机中，由于汽车发动机与电动直升机增程式航空发动机的结构和性能要求均存在一定程度的不同，例如汽车发动机分组点火顺序一般为对角1-3-4-2，而电动直升机增程式航空发动机的要求为逆时针点火顺序，因此需要对现有的点火线圈进行改变才能应用于电动直升机增程式航空发动机。
3.另外，航空发动机供电系统电压范围在 0到60v之间变化。当供电系统电压升高时，在初级电路接通瞬间，次级电路产生的感应电压也随之增加。当次级电路产生的感应电压超过一定值时，跳火现象就有可能在火花塞间隙中产生。一旦跳火现象出现，发动机的正常点火正时就会被扰乱从而导致发动机点火失效，需要解决航空发动机在高系统供电电压时因次级回路产生过高的感应电压可能导致发动机点火失效的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是解决现有技术中火花塞间隙跳火现象从而导致点火失效的问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种航空发动机分组点火装置，包括外壳，所述的外壳上设置有信号输入端，所述的外壳的底部沿逆时针方向依次设置有高压输出端a、高压输出端b、高压输出端c、高压输出端d，所述的高压输出端a、高压输出端b、高压输出端c、高压输出端d内分别设置有高压销；所述的外壳内设置有高压定位块，所述的高压定位块的上方沿横向平行设置有第一定位槽和第二定位槽，所述的第一定位槽上设置有第一线圈组件，所述的第二定位槽上设置有第二线圈组件，所述的第一线圈组件和第二线圈组件分别包括磁芯、设置于所述的磁芯外部的初级骨架以及初级绕线、设置于初级骨架外部的次级骨架以及次级绕线，所述的磁芯包括t型铁芯组件以及与所述的t型铁芯组件组合在一起的c型铁芯组件，所述的t型铁芯组件穿过初级骨架内部，所述的c型铁芯组件具有一长端和一短端，所述的t型铁芯组件的底面和长端之间固定在一起，所述的t型铁芯组件和初级骨架穿过次级骨架后与短端固定在一起，所述的c型铁芯组件、t型铁芯组件整体构成完成磁路，所述的c型铁芯组件的外表套设有缓冲罩；所述的高压定位块的底面上设置有第一高压连接片、第二高压连接片、第三高压连接片、第四高压连接片，所述的第一高压连接片包括1a端和a’端，所述的1a端通过纵向延伸的高压连接头连接于第一线圈组件的次级绕线的负高压输出端，所述的高压输出端a的高压销向上延伸穿过填充块连接于a’端，所述的第二高压连接片包括2b端和d’端，所述的2b端通过纵向延伸的高压连接头连接于第二线圈组件的次级绕线的负高压输出端，所述的
高压输出端d的高压销向上延伸穿过填充块连接于d’端，所述的第三高压连接片包括3c端和b’端，所述的3c端通过纵向延伸的高压连接头连接于第二线圈组件的次级绕线的正高压输出端，所述的高压输出端b的高压销向上延伸穿过填充块连接于b’端，所述的第四高压连接片包括4d端和c’端，所述的4d端通过纵向延伸的高压连接头连接于第一线圈组件的次级绕线的正高压输出端，所述的高压输出端c的高压销向上延伸穿过填充块连接于c’端，其中，所述的第三高压连接片的3c端和b’端之间设置有第一高压二极管，所述的第四高压连接片的4d端和c’端之间设置有第二高压二极管；所述的高压定位块的下方设置有填充块，所述的填充块的上表面和下表面各自设置有多个间隔壁，所述的间隔壁各自将填充块的上表面和下表面分隔为多个独立的区域，所述的高压定位块上设置有导流孔，所述的填充块上设置有复数个连通各区域的导流孔，所述的外壳内整体填充环氧树脂，在所述的填充块的上表面形成上部环氧树脂组合体、在所述的填充块的下表面形成下部环氧树脂组合体。
6.优选的，应用于间隙为0.4mm的航空发动机火花塞。
7.优选的，所述的航空发动机火花塞的跳火临界电压为3.2kv。
8.优选的，所述的第一高压二极管、第二高压二极管为3kv。
9.优选的，所述的初级骨架上设置有保持次级线圈位置的定位柱。
10.优选的，所述的c型铁芯组件的长端的侧面通过磁片和t型铁芯组件的底面吸附在一起，所述的t型铁芯组件的顶端通过磁片和c型铁芯组件的短端的顶面吸附在一起。优选的，所述的第一线圈组件和第二线圈组件的初级骨架上设置有初级卡线槽，所述的外壳的内壁设置有低压插片，所述的低压插片插入初级卡线槽中与初级绕线相连接，所述的信号输入端与低压插片电连接。
11.优选的，所述的高压定位块的底面设置有与所述的第一高压连接片、第二高压连接片、第三高压连接片、第四高压连接片的形状相匹配的定位槽，所述的定位槽彼此之间相互隔离的设置，所述的第一高压连接片、第二高压连接片、第三高压连接片、第四高压连接片、第一高压二极管、第二高压二极管设置在对应的定位槽内。
12.优选的，所述的高压定位块上设置有定位孔，所述的高压连接头的下端穿设在所述的定位孔中，所述的第一线圈组件和第二线圈组件的次级骨架上设置有连接套，所述的高压连接头的顶端穿设在所述的连接套中并与次级绕相连接。
13.优选的，所述的初级骨架和次级骨架上分别设置有多个应力降低墙，所述的应力降低墙沿t型铁芯组件分布并且相互间隔设置，所述的上部环氧树脂组合体、下部环氧树脂组合体的包括一系列厚度不同的环氧树脂单元。由于采用了以上技术方案，本方案在航空发动机分组点火装置内的次级线圈正高压输出端置入一个高压二极管能够有效地抑制因系统供电电压过高时而产生高电位的次级感应电压，根除了在初级电路接通瞬间次级电路产生的感应电压过大而导致发动机点火失效的故障模式。
附图说明
14.附图1和附图2为根据本发明的航空发动机分组点火装置的线圈组件的立体拆分图;
附图3为根据本发明的航空发动机分组点火装置的线圈组件的立体拆分图；附图4为根据本发明的航空发动机分组点火装置的立体图；附图5为根据本发明的航空发动机分组点火装置的工作原理图；附图6为根据本发明的航空发动机分组点火装置的次级感应电压与系统供电电压关系图；附图7为根据本发明的航空发动机分组点火装置的跳火状况下初级电流波形和次级感应电压波形图；附图8为根据本发明的航空发动机分组点火装置的跳火状况下次级感应电压波形和次级电流波形图。
具体实施方式
15.在下文中，将简要地描述在说明书中使用的术语，并且将详细地描述实施例。本文使用的包括描述性术语或技术术语的所有术语应被解释为具有本领域普通技术人员所理解的含义。然而，根据本领域普通技术人员的意图、先例或新技术的出现，这些术语可以具有不同的含义。
16.此外，一些术语可以由申请人选择，并且在这种情况下，选择的术语的含义将在实施例的详细说明中被详细描述。因此，本文使用的术语必须基于术语的含义连同整个说明书中的描述被定义。此外，当部件“包括”或“包含”元件时，除非存在与其相反的特定描述，否则该部件还可以包括其他元件，而不排除其他元件。在下面的描述中，诸如“组件”和“模块”的术语指示用于处理至少一个功能或操作的单元，其中、单元和模块可以被实施为硬件或软件或者通过将硬件和软件进行组合而被实施。
17.现在将参照附图更全面地描述实施例。然而，实施例可以以许多不同的形式被实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域普通技术人员充分地传达实施例的构思。在下面的描述中，不详细描述公知的功能或结构，因为它们将用不必要的细节来模糊实施例，并且在整个说明书中，附图中相同的参考标号表示相同或相似的元件。
18.附图1和附图2为根据本发明的航空发动机分组点火装置的线圈组件的立体拆分图;本实施例中的航空发动机分组点火装置，包括外壳1，外壳1上设置有信号输入端2，外壳1的底部沿逆时针方向依次设置有高压输出端a3、高压输出端b4、高压输出端c5、高压输出端d6，高压输出端a3、高压输出端b4、高压输出端c5、高压输出端d6内分别设置有高压销7，外壳1内设置有高压定位块8，高压定位块8的上方沿横向平行设置有第一定位槽9和第二定位槽10，第一定位槽9上设置有第一线圈组件11，第二定位槽10上设置有第二线圈组件12，高压定位块8的下方设置有填充块17。
19.高压定位块8的底面上设置有第一高压连接片21、第二高压连接片22、第三高压连接片23、第四高压连接片24，第一高压连接片21包括1a端和a’端，1a端通过纵向延伸的高压连接头20连接于第一线圈组件11的次级绕线的负高压输出端，高压输出端a3的高压销7向上延伸穿过填充块17连接于a’端，第二高压连接片22包括2b端和d’端，2b端通过纵向延伸的高压连接头20连接于第二线圈组件12的次级绕线的负高压输出端，高压输出端d6的高压销7向上延伸穿过填充块17连接于d’端，第三高压连接片23包括3c端和b’端，3c端通过纵向
延伸的高压连接头20连接于第二线圈组件12的次级绕线的正高压输出端，高压输出端b4的高压销7向上延伸穿过填充块17连接于b’端，第四高压连接片24包括4d端和c’端，4d端通过纵向延伸的高压连接头20连接于第一线圈组件11的次级绕线的正高压输出端，高压输出端c5的高压销7向上延伸穿过填充块17连接于c’端，第三高压连接片的3c端和b’端之间设置有第一高压二极管28，第四高压连接片的4d端和c’端之间设置有第二高压二极管29。
20.高压定位块8的底面设置有与第一高压连接片21、第二高压连接片22、第三高压连接片23、第四高压连接片24的形状相匹配的定位槽25，定位槽彼此之间相互隔离的设置，第一高压连接片21、第二高压连接片22、第三高压连接片23、第四高压连接片24、第一高压二极管、第二高压二极管设置在对应的定位槽25内，另外，高压定位块8上设置有导流孔19。
21.高压定位块8上设置有定位孔26，高压连接头20的下端穿设在定位孔26中，第一线圈组件11和第二线圈组件12的次级骨架上设置有连接套27，高压连接头20的顶端穿设在连接套27中并与次级绕相连接。
22.附图3为根据本发明的航空发动机分组点火装置的线圈组件的立体拆分图；第一线圈组件11和第二线圈组件12分别包括磁芯、设置于磁芯外部的初级骨架以及初级绕线、设置于初级骨架外部的次级骨架以及次级绕线，磁芯包括t型铁芯组件13以及与t型铁芯组件13组合在一起的c型铁芯组件14，t型铁芯组件13穿过初级骨架内部，c型铁芯组件14具有一长端和一短端，c型铁芯组件的外表套设有由tpe材料制成的缓冲罩31。t型铁芯组件13的底面和长端之间固定在一起，t型铁芯组件13和初级骨架穿过次级骨架后与短端固定在一起，t型铁芯组件13、c型铁芯组件14整体构成完成磁路。c型铁芯组件14的长端的侧面可以通过磁片32和t型铁芯组件13的底面吸附在一起，t型铁芯组件13的顶端通过磁片32和c型铁芯组件14的短端的顶面吸附在一起。在本发明的其他实施例中，t型铁芯组件13的顶端和c型铁芯组件14的短端之间设置有锁定机构。
23.第一线圈组件11和第二线圈组件12的初级骨架上绕设初级绕线、次级骨架外部设置有次级绕线，初级骨架上设置有保持次级骨架位置的定位柱。初级骨架上设置有初级卡线槽15，外壳1的内壁设置有低压插片16，当第一线圈组件11和第二线圈组件12安装到位的时候，低压插片16插入初级卡线槽15恰好与槽中的初级线相连接，信号输入端2与低压插片16电连接。
24.填充块17的上表面和下表面各自设置有多个间隔壁18，间隔壁18各自将填充块17的上表面和下表面分隔为多个独立的区域，填充块17上设置有复数个连通独立的区域的导流孔19，外壳1内整体填充环氧树脂，在填充块17的上表面形成上部环氧树脂组合体、在填充块17的下表面形成下部环氧树脂组合体，上部环氧树脂组合体、下部环氧树脂组合体的包括一系列厚度不同的环氧树脂单元。初级骨架和次级骨架上设置有多个应力降低墙30，每个应力降低墙30均沿t型铁芯组件分布并且相互间隔设置，具体的在一个最佳实施例中，沿t型铁芯组件延伸方向从次级骨架的高压输出端开始，应力降低墙30的高度是逐渐降低的，并且各个应力降低墙30之间的间距是逐渐增大的，从而将上部环氧树脂组合体分隔为一系列厚度不同的环氧树脂单元。由于航空发动机分组点火装置的持续工作，在高压连接片处由于冷热冲击过程中产生巨大内应力，易于造成环氧树脂开裂使得产品失效，本发明将高压连接片置于同一平面内形成一个热平面，在紧邻该热平面的位置处设置上部环氧树脂组合体，由于该上部环氧树脂组合体包括一系列厚度不同的环氧树脂单元，消除了此处
的内应力，而下部环氧树脂组合体与高压塔相邻，在竖直方向上将应力分散开，进一步消除了裂开的风险。
25.附图4为根据本发明的航空发动机分组点火装置的立体图；附图5为根据本发明的航空发动机分组点火装置的工作原理图；线圈内部内置高压连接顺序转接片t1-a，t2-d，t3-b， t4-c，输入端信号c1、b+、c2，满足航空发动机逆时针点火顺序 a-b-c-d 要求（高压塔标记）。此分组点火线圈有4个高压输出端，高压线分别连接高压塔和在发动机缸上的火花塞，b、c 端为正高压输出端，a、d端为负高压输出端。抑制航空发动机分组点火线圈在高系统电压时在次级输出端产生过高的感应电压抑制在临界点以内，只需将高压二极管加到正高压输出端，一组线圈只需用一个在回路中就可解决问题。本装置和可以满足航空发动机分组点火机构的要求，结构较为可靠，产品性能较高，另外适应性的结构使得各个零部件与现有产品相通用，可以满足自动生产线的要求。
26.附图6为根据本发明的航空发动机分组点火装置的次级感应电压与系统供电电压关系图；经过一系列实验室测试以及对测试数据的整理分析发现，在次级回路中接入高压二极管和不接高压二极管，次级线圈在初级线圈接通瞬间产生的感应电压与系统供电电压成正比，即系统供电电压越高次级回路产生的感应电压就越大。在次级回路正高压输出端置入一个3kv的高压二极管时，次级感应电压很明显地被抑制在2500v以内，其感应电压远小于3.2kv火花塞间隙出现跳火的临界电压（间隙为0.4mm的航空发动机火花塞在常温常压下的跳火电压临界点），能有效的根除跳火现象产生。
27.附图7为根据本发明的航空发动机分组点火装置的跳火状况下初级电流波形和次级感应电压波形图；附图8为根据本发明的航空发动机分组点火装置的跳火状况下次级感应电压波形和次级电流波形图。当跳火现象开始出现时，初级电流开始闪动，滞后于正常工作时的初级电流，而且快速上升，出现类似于短路现象。当跳火现象开始出现时，次级电流在初级电流切断前就已出现，与正常工作状况下的次级电流方向相反。而本发明可解决当供电电压过高（18v~60v）时，在初级回路接通瞬间，次级线圈上产生过高的感应电压（》3.2kv），出现火花塞间隙跳火现象从而导致点火失效问题。
28.应理解，本文描述的实施例应仅在描述性意义上而不是出于限制的目的来考虑。每个实施例内的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了一个或更多个实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

技术特征：
1.一种航空发动机分组点火装置，其特征在于：包括外壳，所述的外壳上设置有信号输入端，所述的外壳的底部沿逆时针方向依次设置有高压输出端a、高压输出端b、高压输出端c、高压输出端d，所述的高压输出端a、高压输出端b、高压输出端c、高压输出端d内分别设置有高压销；所述的外壳内设置有高压定位块，所述的高压定位块的上方沿横向平行设置有第一定位槽和第二定位槽，所述的第一定位槽上设置有第一线圈组件，所述的第二定位槽上设置有第二线圈组件，所述的第一线圈组件和第二线圈组件分别包括磁芯、设置于所述的磁芯外部的初级骨架以及初级绕线、设置于初级骨架外部的次级骨架以及次级绕线，所述的磁芯包括t型铁芯组件以及与所述的t型铁芯组件组合在一起的c型铁芯组件，所述的t型铁芯组件穿过初级骨架内部，所述的c型铁芯组件具有一长端和一短端，所述的t型铁芯组件的底面和长端之间固定在一起，所述的t型铁芯组件和初级骨架穿过次级骨架后与短端固定在一起，所述的c型铁芯组件、t型铁芯组件整体构成完成磁路，所述的c型铁芯组件的外表套设有缓冲罩；所述的高压定位块的底面上设置有第一高压连接片、第二高压连接片、第三高压连接片、第四高压连接片，所述的第一高压连接片包括1a端和a’端，所述的1a端通过纵向延伸的高压连接头连接于第一线圈组件的次级绕线的负高压输出端，所述的高压输出端a的高压销向上延伸穿过填充块连接于a’端，所述的第二高压连接片包括2b端和d’端，所述的2b端通过纵向延伸的高压连接头连接于第二线圈组件的次级绕线的负高压输出端，所述的高压输出端d的高压销向上延伸穿过填充块连接于d’端，所述的第三高压连接片包括3c端和b’端，所述的3c端通过纵向延伸的高压连接头连接于第二线圈组件的次级绕线的正高压输出端，所述的高压输出端b的高压销向上延伸穿过填充块连接于b’端，所述的第四高压连接片包括4d端和c’端，所述的4d端通过纵向延伸的高压连接头连接于第一线圈组件的次级绕线的正高压输出端，所述的高压输出端c的高压销向上延伸穿过填充块连接于c’端，其中，所述的第三高压连接片的3c端和b’端之间设置有第一高压二极管，所述的第四高压连接片的4d端和c’端之间设置有第二高压二极管；所述的高压定位块的下方设置有填充块，所述的填充块的上表面和下表面各自设置有多个间隔壁，所述的间隔壁各自将填充块的上表面和下表面分隔为多个独立的区域，所述的高压定位块上设置有导流孔，所述的填充块上设置有复数个连通各区域的导流孔，所述的外壳内整体填充环氧树脂，在所述的填充块的上表面形成上部环氧树脂组合体、在所述的填充块的下表面形成下部环氧树脂组合体。2.根据权利要求1所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：应用于间隙为0.4mm的航空发动机火花塞。3.根据权利要求2所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的航空发动机火花塞的跳火临界电压为3.2kv。4.根据权利要求3所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的第一高压二极管、第二高压二极管为3kv。5.根据权利要求1所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的初级骨架上设置有保持次级线圈位置的定位柱。6.根据权利要求1所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的c型铁芯组件
的长端的侧面通过磁片和t型铁芯组件的底面吸附在一起，所述的t型铁芯组件的顶端通过磁片和c型铁芯组件的短端的顶面吸附在一起。7.根据权利要求3所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的第一线圈组件和第二线圈组件的初级骨架上设置有初级卡线槽，所述的外壳的内壁设置有低压插片，所述的低压插片插入初级卡线槽中与初级绕线相连接，所述的信号输入端与低压插片电连接。8.根据权利要求1所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的高压定位块的底面设置有与所述的第一高压连接片、第二高压连接片、第三高压连接片、第四高压连接片的形状相匹配的定位槽，所述的定位槽彼此之间相互隔离的设置，所述的第一高压连接片、第二高压连接片、第三高压连接片、第四高压连接片、第一高压二极管、第二高压二极管设置在对应的定位槽内。9.根据权利要求1所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的高压定位块上设置有定位孔，所述的高压连接头的下端穿设在所述的定位孔中，所述的第一线圈组件和第二线圈组件的次级骨架上设置有连接套，所述的高压连接头的顶端穿设在所述的连接套中并与次级绕相连接。10.根据权利要求1所述的航空发动机分组点火装置，其特征在于：所述的初级骨架和次级骨架上分别设置有多个应力降低墙，所述的应力降低墙沿t型铁芯组件分布并且相互间隔设置，所述的上部环氧树脂组合体、下部环氧树脂组合体的包括一系列厚度不同的环氧树脂单元。

技术总结
一种航空发动机分组点火装置，包括外壳，外壳内设置有高压定位块，高压定位块的上方沿横向平行设置有第一定位槽和第二定位槽，第一定位槽上设置有第一线圈组件，第二定位槽上设置有第二线圈组件，高压定位块的下方设置有填充块，填充块的上表面和下表面各自设置有多个间隔壁，间隔壁各自将填充块的上表面和下表面分隔为多个独立的区域，外壳内整体填充环氧树脂，在填充块的上表面形成上部环氧树脂组合体、在填充块的下表面形成下部环氧树脂组合体。本方案在航空发动机分组点火装置内的次级线圈正高压输出端置入一个高压二极管能够有效地根除了在初级电路接通瞬间次级电路产生的感应电压过大而导致发动机点火失效的故障模式。模式。模式。


技术研发人员：童彬 王文敏
受保护的技术使用者：昆山凯迪汽车电器有限公司
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/6/6