RU184468U1 - Детектор турбулентности - Google Patents
Детектор турбулентности Download PDFInfo
- Publication number
- RU184468U1 RU184468U1 RU2018108685U RU2018108685U RU184468U1 RU 184468 U1 RU184468 U1 RU 184468U1 RU 2018108685 U RU2018108685 U RU 2018108685U RU 2018108685 U RU2018108685 U RU 2018108685U RU 184468 U1 RU184468 U1 RU 184468U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flame
- turbulence
- combustion
- turbulent
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к средствам диагностики процесса сгорания углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Техническая задача предлагаемой полезной модели состоит в определении характеристик турбулентности пламени. Поставленная задача решается детектором турбулентности, установленным в камере сгорания двигателя. На торце цилиндрического корпуса (1) детектора турбулентности установлены три электрода (2), которые равноудалены от центрального электрода (3). Для регистрации характеристик турбулентности центральный электрод имеет три чувствительные зоны (5, 6 и 7), разделенные слоем диэлектрика (4). За счет конструктивного выполнения появляется возможность определения характеристик турбулентного пламени (т.е. турбулентной скорости распространения, ширины зоны турбулентного горения, пульсационной скорости пламени, масштаба турбулентности).
Description
Техническое решение относится к области энергетического машиностроения, в частности к области диагностирования процесса сгорания углеводородного топлива в энергетических установках с искровым зажиганием.
Из существующего уровня техники известны следующие аналоги полезной модели.
1) Датчик контроля режима тепловой энергетической установки, содержащий СВЧ генератор с резонатором, и предназначенный для диагностики процесса горения в тепловых энергетических установках (см. патент РФ № RU 77419 U1, дата публикации заявки: 20.10.2008). Недостатком данного технического решения являются: значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна датчика. Известный способ из-за малого количества определяемых характеристик позволяет только частично оценить техническое состояние камеры сгорания энергетической установки, а, следовательно, не может гарантировать надежную работу при возврате энергетической установки в эксплуатацию в течение назначенного или вновь установленного ресурса.
2) Устройство контроля пламени содержащее последовательно расположенные на оптической оси проекционный блок, блок выделения спектральных составляющих излучения пламени и фотоприемный блок, а также блок преобразования и связи с ЭВМ (см. патент РФ № RU 94029847 А1, дата публикации заявки: 10.07.1996). Недостатком данного технического решения являются: значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования.
3) Датчик погасания пламени, состоящий из приемника излучения, цепи интегрирования, цепи задержки и подсчета импульсов (см. патент РФ № RU 135083 U1, дата публикации заявки: 27.11.2013). Недостатком данного технического решения являются: значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования; невозможность получения информации о характеристиках процесса сгорания в энергетической установке.
4) Устройство контроля пламени горелки, содержащее два фотоэлектрических датчика, двухканальную электрическую схему обработки поступающих к датчикам оптических сигналов (см. патент РФ № RU 8087 U1, дата публикации заявки: 16.10.1998). Недостатком данного технического решения являются: затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования; невозможность получения информации о скорости химических реакций во фронте пламени.
5) Устройство для селективного контроля пламени горелки, содержащее оптический датчик и электронный блок (см. патент РФ № RU 23953 U1 дата публикации заявки: 20.07.2002). Недостатком данного технического решения являются: затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования; невозможность получения информации о скорости химических реакций во фронте пламени.
6) Ионизационный датчик содержащий два электрода, одним из которых является корпус датчика, соединенный с корпусом двигателя и имеющий полость, открытую в камеру сгорания двигателя, при этом второй электрод, изолированный от корпуса датчика и деталей двигателя, расположен внутри полости корпуса датчика (см. патент РФ № RU 2013146084 А, дата публикации заявки: 20.04.2015). Недостатком данного технического решения является необходимость в наличии на головке блока цилиндров двигателя дополнительного отверстия для ионизационного датчика, что усложняет и повышает стоимость внедрения данного технического решения производство.
7) Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе имеет комплекс ионизационных датчиков, не менее восьми, изолированных от деталей корпуса двигателей электродов, расположенных по окружности на расстоянии, диаметрально противоположном друг другу в изделии, которое также служит прокладкой между головкой цилиндра и корпусом двигателя (см. патент РФ № RU 2438070 C1, дата публикации заявки: 27.12.2011). Недостатком данного технического решения являются большие вычислительные затраты на обработку сигналов от восьми датчиков и как следствие необходимость в использовании более мощных и дорогих процессоров в электронной системе управления двигателем; невозможность получения информации о процессе сгорания в отдаленной от стенки цилиндра зоне камеры сгорания.
8) Система обнаружения детонации в камере сгорания двигателя, использующая для этого электроды свечи зажигания (см. патент US 6725834 В2, дата публикации заявки: 27.04.2004). Недостатком данного технического решения являются: невозможность получения информации: о процессах, удаленных от свечи зажигания, о скорости химических реакций во фронте пламени, скорости распространения пламени, динамике образования токсичных компонентов (оксидов азота и несгоревших углеводородов) в продуктах сгорания.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для исследования процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания, представляющее собой ионизационный датчик содержащий три изолированных от деталей корпуса электродов (см. патент РФ № RU 167337 U1, дата публикации заявки: 10.01.2017). Недостатком данного технического решения являются: невозможность получения информации: о ширине зоны турбулентного горения, пульсационной скорости пламени и масштабов турбулентности.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является определение характеристик турбулентности пламени в двигателе внутреннего сгорания.
Данная задача решается за счет того, что заявленный детектор турбулентности, содержащий цилиндрический корпус, на торце которого установлены четыре электрода, отличается тем, что центральный электрод имеет три чувствительные зоны, разделенные слоем диэлектрика.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является определение турбулентной скорости распространения, ширины зоны турбулентного горения, пульсационной скорости пламени и масштаба турбулентности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на которых изображен датчик пламени:
1 - корпус детектора турбулентности;
2 - электроды свечи зажигания;
3 - центральный электрод свечи зажигания;
4 - слой диэлектрика;
5 - первая чувствительная зона;
6 - вторая чувствительная зона;
7 - третья чувствительная зона.
Работает устройство следующим образом.
После возникновения искрового разряда между центральным электродом (3) и окружающими его электродами свечи зажигания (2) возникший фронт пламени начинает распространяться вглубь камеры сгорания.
В момент времени, когда фронт пламени будет находиться между первой (5) и второй (6) чувствительной зоной, искровой разряд свечи зажигания прекратит свое существование и не будет влиять на показания датчика пламени. В это время электроны, находящиеся в продуктах сгорания, омывают первую чувствительную зону (5) центрального электрода и корпус камеры сгорания, замыкают электрическую цепь, в которой возникает импульс электронного тока. Поскольку образование электронов в продуктах сгорания обусловлено термической ионизацией, то сигнал с первой чувствительной зоны (5) дает информацию о температуре, давлении и детонации в камере сгорания. При этом в данный момент времени вторая чувствительная зона будет находиться в низкотемпературной зоне несгоревшей топливовоздушной смеси, обладающей на порядок меньшим содержанием заряженный частиц, чем в продуктах сгорания. Значит, сигнал со второй чувствительной зоны не повлияет на точность сигнала с первой зоны.
В момент времени, когда фронт пламени, омывает вторую чувствительную зону (6) и корпус камеры сгорания, то замыкается электрическую цепь, в которой возникает импульс ионного тока, обусловленный электропроводностью углеводородного пламени. Продолжительность сигнала устанавливается временем замыкания цепи, т.е. временем соприкосновения фронта пламени со второй чувствительной зоной. Поскольку образование заряженных частиц во фронте углеводородного пламени обусловлено химической ионизацией, то сигнал со второй чувствительной зоны (6) дает информацию о скорости распространения пламени, скорости химических реакций во фронте пламени, скорости сгорания топлива и динамике образования токсичных компонентов (оксидов азота и несгоревших углеводородов) в продуктах сгорания. Поскольку концентрация заряженных частиц, образованных в результате химической ионизации, на порядок превышает концентрацию заряженных частиц, образованных в результате термической ионизации, то ток, получаемый с первой чувствительной зоны, будет на порядок меньше тока, получаемого со второй чувствительной зоны, и, таким образом, не повлияет на точность сигнала получаемого со второй чувствительной зоны.
В момент времени, когда фронт пламени, омывает третью чувствительную зону (7) и корпус камеры сгорания, то замыкается электрическую цепь, в которой возникает импульс ионного тока, обусловленный электропроводностью углеводородного пламени. Продолжительность сигнала устанавливается временем замыкания цепи, т.е. временем соприкосновения фронта пламени с третьей чувствительной зоной.
В блоке преобразования и связи с ЭВМ выходной сигнал с детектора турбулентности подвергается преобразованию из аналоговой формы в цифровую и передается в ЭВМ. В результате анализа сигнала, по специальному алгоритму, рассчитываются характеристики турбулентного пламени (т.е. турбулентная скорость распространения пламени, ширина зоны турбулентного горения, пульсационная скорость пламени, масштабы турбулентности).
Claims (1)
- Детектор турбулентности, содержащий цилиндрический корпус, на торце которого установлены четыре электрода, отличающийся тем, что центральный электрод имеет три чувствительные зоны, разделенные слоем диэлектрика.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108685U RU184468U1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Детектор турбулентности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108685U RU184468U1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Детектор турбулентности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU184468U1 true RU184468U1 (ru) | 2018-10-29 |
Family
ID=64103708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108685U RU184468U1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Детектор турбулентности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU184468U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096690C1 (ru) * | 1993-02-26 | 1997-11-20 | Тольяттинский политехнический институт | Способ контроля и управления сжиганием топлива и ионизационный датчик для его осуществления |
| RU2010137790A (ru) * | 2010-09-10 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU) | Способ исследования процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания и система для его осуществления |
| RU2013146084A (ru) * | 2013-10-15 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Ионизационный датчик |
| RU167337U1 (ru) * | 2016-04-04 | 2017-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Датчик пламени |
-
2018
- 2018-03-12 RU RU2018108685U patent/RU184468U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096690C1 (ru) * | 1993-02-26 | 1997-11-20 | Тольяттинский политехнический институт | Способ контроля и управления сжиганием топлива и ионизационный датчик для его осуществления |
| RU2010137790A (ru) * | 2010-09-10 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU) | Способ исследования процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания и система для его осуществления |
| RU2013146084A (ru) * | 2013-10-15 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Ионизационный датчик |
| RU167337U1 (ru) * | 2016-04-04 | 2017-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Датчик пламени |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2841979A (en) | Combustion study device | |
| US20200256308A1 (en) | Spark plug combustion ionization sensor | |
| US4437334A (en) | Method and apparatus for detecting knocking combustion | |
| RU184468U1 (ru) | Детектор турбулентности | |
| US4665737A (en) | Device for detecting pressure fluctuations in a combustion chamber of internal combustion engine | |
| RU167337U1 (ru) | Датчик пламени | |
| Spicher et al. | Application of a new optical fiber technique for flame propagation diagnostics in IC engines | |
| JP2017214917A (ja) | 内燃機関の制御装置及びノック解析方法 | |
| MXPA02008499A (es) | Empaque de camara de salida con detectores electronicos para oxigeno, especificos para cada cilindro. | |
| US7624627B2 (en) | Ion-based triple sensor | |
| Mock et al. | A miniaturized high-temperature pressure sensor for the combustion chamber of a spark ignition engine | |
| GB2131177A (en) | Flame front sensor | |
| CN109716603A (zh) | 火花塞 | |
| US5271265A (en) | Process and device for sensing and evaluating knocking combustion during operation of an internal combustion engine | |
| JP4006781B2 (ja) | 内燃機関のノック検出方法及び装置 | |
| RU2309334C1 (ru) | Способ контроля и управления сгорания топлива в двс и ионизационный датчик для его осуществления | |
| US5987373A (en) | Diagnostic apparatus and method for detecting noise on a combustion sensor feedback system | |
| Kumar et al. | An ionization current based cylinder gas pressure estimation for knock detection and control in a single cylinder SI engine | |
| Zhao et al. | Engine performance monitoring using spark plug voltage analysis | |
| JPH02293639A (ja) | ノッキング検知システム | |
| CN115200035B (zh) | 基于调制解调技术的离子式火焰检测系统及其方法 | |
| KR100219456B1 (ko) | 연소실내의 화염전파속도 측정용 스파크 플러그 | |
| RU214342U1 (ru) | Адаптивный детектор пламени | |
| Ivashin et al. | Evaluation of internal combustion engine cycle work using an ionic current sensor | |
| Salvat et al. | Flame shape determination using an optical-fiber spark plug and a head-gasket ionization probe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190313 |