内燃机(ICE)

堪培拉无人机的汽油动力三旋翼飞行器。 点击此处查看博文

内燃机可以延长飞行时间,但必须注意处理额外的复杂性和增加的振动。

购买什么

连接和配置

发动机的点火电源开关和启动器(可选)应连接到(飞行)控制器的伺服输出端、 点火启动器(飞行)控制器输出功能).

  • 设置 ICE_ENABLE = 1 可启用 ICE 功能(设置后可能需要重新加载参数才能看到下面的参数)

  • 设置 ICE_START_CHAN 与发射机上用于启动发动机的开关相对应的通道编号。该通道可通过 点火启动器 输出。通常,"杀死 "PWM 值为 1300us 以下,但可以使用 ice_startchn_min 参数。即使没有点火或起动控制,也需要设置该通道及其 RC 控制,以便提供油门 "熄火 "功能。

这些参数可能也需要调整:

  • ice_pwm_strt_on 是发送给启动器的 PWM 值,用于启动发动机

  • 启动时间 是启动发动机时启动电机应运行的时间(秒)。

  • ICE_PWM_IGN_ON 是发动机运行时发送到点火电源开关的 PWM 值。

  • ice_pwm_ign_off 是发动机应该停止时发送到点火电源开关的 PWM 值

  • ice_startchn_min 是最小 PWM 值,低于该值时启动通道输入将被忽略。这是一项安全功能,可防止在遥控协议配置不正确的情况下,当飞机处于视线之外时,错误的遥控输入导致电机停止。默认值为 0,表示禁用。

如果使用机载启动器,则必须为发动机配置转速传感器。这将允许 ArduPilot 检测飞行中的发动机故障并尝试重新启动发动机。ArduPilot 支持连接到 GPIO 引脚(如 PixHawk 或 Cube 上的辅助伺服引脚)的通用脉冲转速计。可以使用简单的霍尔效应开关集成电路来制作转速计。或者,某些点火模块支持转速计输出,可直接连接到 GPIO 引脚。Desert 飞机电子点火 V2 模块支持电源输入连接器信号引脚上的转速计输出。请注意,将转速传感器连接到 AUX 引脚时,必须确保该引脚未配置为输出 PWM 值,而是作为 GPIO 引脚。参见 GPIO.

要配置转速传感器,必须设置以下参数:

  • 设置 RPM1_TYPE 为 2,表示标准 GPIO 输入引脚。

  • 设置 RPM1_PIN 为所使用的辅助引脚设置合适的值。

  • 根据系统情况设置其余的 "RPM_*"参数。

  • 设置 ICE_RPM_CHAN 至 1。

内燃机引擎的油门控制与标准无刷电调的控制类似。油门伺服器可以连接到任何带有 SERVOx_FUNCTION 设置为 70(默认情况下通道 3 是这样配置的)。将该伺服输出的最小和最大 PWM 值设置在节气门组件的机械限制范围内非常重要(使用"......")。 SERVOx_MINSERVOx_MAX).在此过程中,还要验证伺服器在手动油门输入时的移动方向是否正确。请注意,除非上膛载具,否则节气门伺服器不会移动。建议在断开点火电源的情况下上膛载具,以便测试节气门伺服系统。

在配置了油门伺服的极限值后,必须设置以下参数:

  • 设置 THR_MIN 怠速时达到所需的设定值。这将在发动机测试过程中根据经验确定。

  • 设置 THR_SLEWRATE 到适合发动机的值。20%/s 是一个很好的起点。

  • 设置 THR_MAX 如果您想防止发动机全速运转,请选择 "全速运转"。

如果您使用的是垂直起降固定翼飞行器,并希望在 VTOL 下降过程中禁用内燃机引擎以降低螺旋桨撞击的风险,请设置 Q_LAND_ICE_CUT 至 1。

高级启动器配置

有多种参数可用于配置发动机启动程序。自动启动功能会在任何时候尝试启动发动机,包括载具已上膛、发动机已启用以及测量转速低于 ICE_RPM_THRESH.如果在可配置的时间内未成功启动发动机,程序将等待可配置的延迟时间后再尝试启动。请务必记住,起动器将以脉冲方式运行。在起动尝试失败之间切勿靠近发动机,因为如果发动机仍处于启用状态,起动器将尝试再次起动。

  • ICE_START_PCT 在启动过程中覆盖油门设置。

  • ICE_START_TIME 控制启动器每次启动的最长运行时间。

  • ice_start_delay 设置启动尝试之间的延迟时间。当启动器的占空比有限时,这将非常有用。

  • ICE_RPM_THRESH 设置发动机运行时的最小转速读数。该值应低于怠速转速。

为使飞行员能够通过发射机直接控制点火和启动器(可选),应设置遥控直通装置:

  • 设置 SERVOx_FUNCTION (其中 "x "是连接到点火装置或启动器的(飞行)控制器输出通道)到 RCINy (其中 "y "为发射机频道)。例如设置 servo8_function = 59/"RCIN9",允许发射机通道 9 控制(飞行)控制器输出 8

请务必检查发射机关闭时发动机的表现,以模拟遥控故障安全时的情况。

启动和停止电机

使用 ArduPilot ICE 库控制引擎时,可通过遥控开关、MAVLink 命令或任务命令启用或禁用引擎。通常,遥控发射器上的 3 位开关用于控制引擎。该开关有以下三个位置:

  • 低:强制禁用引擎。这将忽略试图控制引擎状态的 MAVLink 命令和任务项目。

  • 中:保持引擎当前状态,但允许 MAVLink 命令和任务项目改变引擎状态。

  • 高:强制启用引擎。这将忽略试图控制引擎状态的 MAVLink 命令和任务项目。

如果 ICE_START_CHAN 未配置时,行为将与开关位于中间位置时相同。

使用遥控启动电机:

  • 上膛载具

  • 抬起发射机的启动开关以启动电机

  • 如果发动机没有起动马达,则使用手持式起动马达起动发动机

使用 RC 控制停止电机:

  • 放下发射机的启动开关

  • 解除载具上膛

一旦进入 VTOL 降落的最后阶段,QuadPlanes 还可以通过设置 Q_LAND_ICE_CUT 参数为 1。

备注

在自主飞行任务中,可以通过使用 控制发动机 任务指令。在 NAV_VTOL_TAKEOFF 或 NAV_VTOL_LAND 之前使用该命令启动或停止发动机,可防止在风中着陆时螺旋桨撞击低间隙螺旋桨。参见 任务指令 节。

怠速和红线调节器

这些功能依赖于发动机转速的来源。参见 转速测量 了解更多信息。

怠速调速器允许(飞行)控制器在指令油门较低时调节油门以保持转速值。这在发动机等待起飞时非常有用,可以减少飞行员在此期间的工作量。增加油门指令将获得预期的油门响应。

  • ICE_IDLE_PCT 这是运行时节流阀输出的最小百分比,包括撤膛时,但不包括安全开关禁用输出时。

  • ICE_IDLE_RPM 此项配置怠速调速器指令的转速。设置为 -1 则禁用。

  • ICE_IDLE_DB 这将配置在调整怠速设定点之前可容忍的转速死区。

  • ICE_IDLE_SLEW 此选项配置用于调整空闲设定点的回转速率,单位为每秒百分点。

如果转速一直高于给定的转速值,红线调速器就会缓慢减小油门。一般来说,该转速值由发动机制造商提供。如果指令节气门下降的速度快于或低于调速器启动点,则调速器将被释放,节气门的正常控制将恢复正常节气门响应。GCS 上将显示警告信息。设置 ICE_OPTIONS 位 1 允许禁用红线调速器的油门动作,但仍会显示 GCS 警告信息。

  • 冰红线转速 制造商提供的发动机最大转速。数值为 0 时将禁用此功能。

选项

使用 ICE_OPTIONS 位掩码参数:

位(设置为启用)

功能

0

将点火输出设置为 ice_pwm_ign_off 在任何遥控故障保护期间

1

禁用红线限速功能(但仍显示 GCS 警告)

2

在 MANUAL(手动)模式下解除警报时允许油门伺服输出

3

防止撤膛时启动

振动隔离

内燃机的高振动意味着 减振 这一点至关重要。通常有必要将(飞行)控制器安装在一个带有 自粘铅块 以增加其质量。