Способ контроля систем зажигания газотурбинных двигателей

Изобретение относится к технике поджига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности, к системам зажигания, и может быть использовано для контроля систем зажигания и оценки их работоспособности, сравнительной оценки воспламеняющей способности систем зажигания совместно с запальными устройствами, в которые установлены свечи зажигания.

Технический результат - возможность проверки общей работоспособности систем зажигания, как с подачей топлива, так и без нее, сравнение систем зажигания, прогнозирование наиболее характерных отказов на стадиях разработки, доводки и эксплуатации, регистрация объема выделяющейся плазмы, определение видимой световой энергии, выделяющейся от источника, оценка дальнобойности свечи зажигания (длины выброса пламени), осуществление допускового контроля систем зажигания.

Сущность изобретения: измеряют оптическое отображение плазменного факела с торца свечи, фиксируемого фотоэлектрическим датчиком, установленным на заданном расстоянии от рабочего торца свечи, показания тока, напряжения, фототока регистрируют цифровым запоминающим осциллографом с датчиков тока, напряжения и фотодатчика, сравнивают значения протекающего фототока с заданными значениями и по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания. 4ил.

 

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к системам зажигания, и может быть использовано для контроля систем зажигания и оценки их работоспособности, сравнительной оценки воспламеняющей способности систем зажигания совместно с запальными устройствами, в которые установлены свечи зажигания.

Известен способ контроля систем зажигания [Алимбеков Л.И. Устройства зажигания газотурбинных двигателей и измерительные преобразователи энергии искровых разрядов: Автореферат дис. на соиск. уч. ст. к.т.н., спец-ти 05.13.05, 05.09.03. - Уфа, 1998.], заключающийся в измерении разрядного тока накопительного конденсатора агрегата зажигания на свечу, при одновременном измерении напряжения на свече зажигания (электродах свечи в искровом зазоре), перемножении значений разрядного тока и напряжения на электродах и интегрировании этого произведения, получении значения энергии, выделенной в искровом промежутке свечи, и мощности, выделенной в нем.

Недостатком этого способа являются его ограниченные функциональные возможности, поскольку он предполагает использование двух преобразовательных датчиков - датчика тока и датчика падения напряжения в свече. При одинаковой энергии, выделяемой в искровом зазоре свечей зажигания, они могут иметь различную воспламеняющую способность, которая определяется конструкцией запального устройства, в которое она установлена, конструкцией рабочего торца самой свечи, величиной искрового зазора.

Известен также способ контроля емкостных систем зажигания [А.Н. Мурысев, А.О. Рыбаков, А.Г. Каюмов, Ю.Д. Курдачев. Исследование рабочих процессов в стреляющих свечах зажигания и разработка методов повышения их эффективности. // Тезисы доклада на конференции «Проблемы авиации и космонавтики и роль ученых в их решении» // МинВУЗ РФ, УАИ, 1988. - С. 78-81], заключающийся в том, что оптическим путем измеряют величину плазменного факела, генерируемого свечами, установленными в запальные устройства при работе в составе системы зажигания, сравнивают величину плазменного факела (по оси свечи) с заданным значением, по результатам сравнения делают вывод о пригодности систем зажигания.

Недостатком данного способа является то, что величина плазменного факела (его дальнобойность или пространственное распространение) не в полной мере позволяет оценивать воспламеняющую способность систем зажигания, т.к. в зависимости от конструкции запальных устройств и параметров систем зажигания при одной и той же протяженности плазменного факела диапазон розжига одних и тех же камер сгорания двигателей может отличаться.

Также известен способ контроля систем зажигания [Патент РФ №95409, МПК G01R 21/06, опубл. 27.06.2010 г.], реализованный в устройстве-измерителе энергии искровых разрядов в свече зажигания с использованием в качестве датчика мгновенной мощности приемника оптического излучения. Данное устройство включает фокусирующее устройство, приемник оптического излучения, усилитель, два аналоговых ключа, интегратор, аналогово-цифровой преобразователь, блок цифровой индикации, компаратор и два одновибратора, при этом фокусирующее устройство подключено к искровому разряднику в цепи зажигания, а между интегратором и аналогово-цифровым преобразователем включен калибровочный усилитель.

Недостаток данного способа заключается в том, что он применим только для свечей с открытым торцом и не пригоден для плазменных свечей зажигания, поскольку энергия и мощность выделяются только в искровом промежутке. Энергия в искровом промежутке отличается от энергии на рабочем торце свечи, это обусловливает необходимость контролировать энергию и объем плазмы, выделяемые на торце свечи, и их распространение в пространстве.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ контроля системы зажигания двигателей [Патент РФ №2338080, МПК F02C 7/26, опубл. 10.11.2008 г.], заключающийся в определении наличия плазменного факела, генерируемого свечой на нормируемом расстоянии от рабочего торца свечи, установленной в запальное устройство при работе в составе системы зажигания. Данный способ контроля систем зажигания осуществляют следующим образом. Смачивают искровой зазор свечи нормированным количеством топлива, подключают агрегат зажигания к источнику питания, в момент протекания разрядного тока агрегата зажигания через свечу и генерации ею плазменного факела измеряют ионизационные токи плазменного факела, протекающие между рабочими поверхностями электродов, и устройства контроля в измерительном его контуре, образованном автономным источником питания, датчиком тока сравнивают регистрируемый датчиком ток в регистраторе тока с заданными значениями его параметров: амплитудой, длительностью, временем между началом разрядного тока в агрегате зажигания и началом протекания ионизационного тока плазменного факела и по результатам сравнения делают вывод о пригодности агрегата зажигания.

Недостатком описанного способа является то, что он не позволяет производить контроль систем зажигания без подачи топлива и дает возможность сравнивать между собой только свечи зажигания одного и того же типа.

Задача изобретения - упрощение процесса испытаний и контроля работоспособности систем зажигания, снижение затрат на проведение испытаний.

Технический результат - возможность проверки общей работоспособности систем зажигания, как с подачей топлива, так и без нее, сравнение систем зажигания, прогнозирование наиболее характерных отказов на стадиях разработки, доводки и эксплуатации, регистрация объема выделяющейся плазмы, определение видимой световой энергии, выделяющейся от источника, оценка дальнобойности свечи зажигания (длины выброса пламени), осуществление допускового контроля систем зажигания.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом контроля систем зажигания газотурбинных двигателей, заключающимся в определении наличия плазменного факела, генерируемого свечой на нормируемом расстоянии от рабочего торца свечи, установленной в запальное устройство при работе в составе системы зажигания. При этом измеряют оптическое отображение плазменного факела с торца свечи, фиксируемого фотоэлектрическим датчиком, установленным на заданном расстоянии от рабочего торца свечи, показания тока, напряжения, фототока регистрируют цифровым запоминающим осциллографом с датчиков тока, напряжения и фотодатчика, сравнивают значения протекающего фототока с заданными значениями и по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего данный способ контроля систем зажигания.

Устройство содержит агрегат зажигания 1, блок 2, соединяющий исследуемый искровой промежуток, например, свечу поверхностного разряда 3 и фотоприемник 4, при этом фотоприемник расположен на фиксированном расстоянии от торца свечи; преобразователь сигнала 5, устройство регистрации сигналов - цифровой осциллограф 6, аналогово-цифровой преобразователь 8, устройство обработки сигналов - ЭВМ с программным обеспечением 9, устройство отображения информации 10. Агрегат зажигания 1, блок 2, преобразователь сигнала 5 и цифровой осциллограф 6 последовательно соединены в блок 7, выход которого соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя 8, подключенного к ЭВМ 9 с устройством отображения информации 10.

Устройство работает следующим образом. Подключают агрегат зажигания 1 к источнику питания (не показан), в момент протекания разрядного тока агрегата зажигания 1 через свечу поверхностного разряда 3 измеряют оптическое отображение плазменного факела с торца свечи, фиксируемого фотоприемником 4, сравнивают регистрируемые цифровым осциллографом 6 показания тока, напряжения и фототока с заданными значениями (например, с характеристиками эталонной свечи зажигания), по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания.

Пример конкретной реализации способа.

К агрегату зажигания с нормированными параметрами последовательно подключают свечи зажигания с различными искровыми зазорами. При включении агрегата зажигания происходит искрообразование на рабочем торце свечи с выделением плазменного разряда. Фотоприемник располагают на фиксированном расстоянии от торца свечи. Световой поток принимается фотоприемником, на его выходе образуется фототок, амплитуда которого пропорциональна длине выброса плазмы с торца свечи, при этом интегральное значение фототока пропорционально объему выделившейся плазмы. Величину плазменного факела на срезе сопла свечи фиксируют визуально при помощи измерительной линейки, а также фото и видеокамеры с последующей раскадровкой изображений, при этом точность измерения выброса плазмы разряда составляет 0,05 мм. Фиксируют время жизни плазмы, амплитудные значения фототока и его интегральные значения за период, т.е. пространственно-временное распространение плазмы, которое определяет воспламеняющую способность свечи зажигания. Чем больше максимальные амплитудные значения фототока и его интегральные значения за период, тем выше воспламеняющая способность как свечи зажигания, так и системы зажигания в целом. Характерные осциллограммы, отражающие зависимость регистрируемых фототоков (Iф) от энергии агрегата зажигания (W) на примере свечи зажигания с искровым зазором 1,2 мм, представлены на фиг. 2 (при W=3 Дж) и фиг. 3 (при W=9 Дж), где по оси абсцисс показана длительность сигнала в мс, а по оси ординат - амплитудное значение напряжения в B. Они демонстрируют, что у агрегатов зажигания с разной энергией величина фототока различна. Осциллограммы сигналов, а также регистрируемые значения объема и длительности выброса плазмы разряда показали корреляционную взаимосвязь фототока и объема выброса плазмы разряда в виде линейной зависимости с коэффициентом корреляции (R2) более 0,98, представленной на фиг. 4. Путем сравнения интегральных и амплитудных значений фототока различных свечей выбирают свечи зажигания с наиболее высокой воспламеняющей способностью. Чем выше эти показатели, тем лучше характеристики свечи или системы зажигания в целом.

Итак, заявляемый способ контроля систем зажигания позволяет регистрировать объем выделяющейся плазмы и определять видимую световую энергию, выделяющуюся от источника. Кроме того, он позволяет осуществлять контроль систем зажигания, как с подачей топлива, так и без нее, оценивать дальнобойность свечи (длину выброса пламени), проводить сравнение систем зажигания и может быть применен для их допускового контроля. Это позволит значительно сократить затраты на проведение испытаний систем зажигания камер сгорания газотурбинных двигателей.

Способ контроля систем зажигания газотурбинных двигателей, заключающийся в определении наличия плазменного факела, генерируемого свечой на нормируемом расстоянии от рабочего торца свечи, установленной в запальное устройство при работе в составе системы зажигания, отличающийся тем, что измеряют оптическое отображение плазменного факела с торца свечи, фиксируемого фотоэлектрическим датчиком, установленным на заданном расстоянии от рабочего торца свечи, показания тока, напряжения, фототока регистрируют цифровым запоминающим осциллографом с датчиков тока, напряжения и фотодатчика, сравнивают значения протекающего фототока с заданными значениями и по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для бортовой диагностики катушек зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением от искрового разряда, формируемого микропроцессорной системой зажигания в условиях сложной электромагнитной обстановки.

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано в процессе проектирования систем зажигания (ее составных частей: агрегатов, проводов, свечей зажигания), их испытаний в процессе серийного производства для подтверждения качества изготовления составных частей систем зажигания при проведении их выборочного контроля.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в устройствах управления двигателем внутреннего сгорания. Технический результат - обеспечение баланса между предотвращением чрезмерного повышения температуры поршня и предотвращением ухудшения различных эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания в результате выполнения управления, применяемого для подавления аномального сгорания даже тогда, когда аномальное сгорание происходит последовательно или практически последовательно в течение множества циклов.

Изобретение направлено на дальнейшее расширение арсенала технических средств этого назначения. Технический результат заключается в более эффективной эксплуатации ДВС для успешного решения насущных и прогнозируемых задач по их модернизации, связанной с повышением экологической безопасности, термического КПД и удельной габаритной мощности.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для контроля блока управления двигателем внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано для контроля системы зажигания, установленной на двигатель, в т.ч.

Изобретение относится к тепловым двигателям с искровым зажиганием горючей смеси, в частности к способам искрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к устройству распознавания перебоев зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), транспортному средству, оборудованному таким устройством, и способу распознавания перебоев зажигания двигателя.

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для диагностирования автомобильного электрооборудования в условиях массового промышленного производства и на станциях технического обслуживания автомобилей.

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано для контроля систем зажигания, установленных на двигатель. Технический результат - повышение достоверности контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов. Способ контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов, заключающийся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу, вызванными только коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей установленное контрольное значение энергии, измеренный интервал времени между указанными импульсами разрядного тока накопительного конденсатора сравнивают с заданным интервалом времени, характеризующим допустимую минимальную частоту следования искровых разрядов в искровом промежутке свечи, отличающийся тем, что в процессе работы системы зажигания измеряют изменение давления окружающей среды в объеме, в котором размещен рабочий торец свечи, обусловленное воздействием на эту среду искрового разряда на рабочем торце свечи, вызванного коммутацией на свечу запасенной накопительным конденсатором энергии, превышающей установленное контрольное значение, о работоспособности системы зажигания судят по превышению измеряемым давлением установленного контрольного значения. 1 ил.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности в емкостных системах зажигания для контроля системы зажигания, установленной на двигатель в составе летательного аппарата, для оценки технического состояния системы зажигания в перерывах между запусками двигателей летательных аппаратов. Техническим результатом является повышение достоверности контроля работоспособности емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов. Устройство контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов содержит датчик разрядного тока, устройство сравнения, задатчик контрольного значения напряжения амплитуды разрядного тока, измеритель временного интервала времени, исполнительный элемент. Выход датчика разрядного тока соединен с первым входом устройства сравнения, выход задатчика контрольного значения напряжения амплитуды разрядного тока подключен к второму входу устройства сравнения. Выход измерителя временного интервала подключен к исполнительному элементу. В устройство контроля дополнительно введены измерительный преобразователь давления окружающей среды, содержащий последовательно соединенные датчик давления окружающей среды, усилитель, задатчик контрольного напряжения давления окружающей среды, второе устройство сравнения, одновибратор, логическое устройство «И». Выход измерительного преобразователя давления окружающей среды подключен к первому входу второго устройства сравнения. Выход задатчика контрольного напряжения давления окружающей среды подключен к второму входу второго устройства сравнения, выход устройства сравнения подключен к входу одновибратора, выход которого и выход второго устройства сравнения подключены к логическому устройству «И», выходом подключенному к входу измерителя временного интервала. 1ил.

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано для контроля технического состояния системы зажигания, установленной на двигатель, в перерывах между запусками двигателей летательных аппаратов, а также в процессе их запуска. Технический результат - повышение глубины контроля работоспособности агрегатов зажигания емкостных систем зажигания двигателей летательных аппаратов с целью обеспечения их эксплуатации по техническому состоянию и уменьшение затрат на обеспечение жизненного цикла двигателя на этапе эксплуатации. Способ контроля емкостного агрегата зажигания с индукционной катушкой в составе системы зажигания, заключающийся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, одновременно с измерением интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания в процессе работы системы зажигания измеряют среднее значение потребляемого агрегатом зажигания тока, выявляют наличие кратковременного повышения среднего значения потребляемого тока и последующее увеличение текущего значения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, при наличии кратковременного повышения среднего значения потребляемого агрегатом зажигания тока и последующего увеличения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания принимают решение о замене агрегата зажигания. 5 ил.

Изобретение относится к технике поджига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности, к системам зажигания, и может быть использовано для контроля систем зажигания и оценки их работоспособности, сравнительной оценки воспламеняющей способности систем зажигания совместно с запальными устройствами, в которые установлены свечи зажигания.Технический результат - возможность проверки общей работоспособности систем зажигания, как с подачей топлива, так и без нее, сравнение систем зажигания, прогнозирование наиболее характерных отказов на стадиях разработки, доводки и эксплуатации, регистрация объема выделяющейся плазмы, определение видимой световой энергии, выделяющейся от источника, оценка дальнобойности свечи зажигания, осуществление допускового контроля систем зажигания.Сущность изобретения: измеряют оптическое отображение плазменного факела с торца свечи, фиксируемого фотоэлектрическим датчиком, установленным на заданном расстоянии от рабочего торца свечи, показания тока, напряжения, фототока регистрируют цифровым запоминающим осциллографом с датчиков тока, напряжения и фотодатчика, сравнивают значения протекающего фототока с заданными значениями и по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания. 4ил.

Наверх