RU2579435C1 - Method of controlling gas turbine engine ignition system - Google Patents
Method of controlling gas turbine engine ignition system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579435C1 RU2579435C1 RU2015101639/07A RU2015101639A RU2579435C1 RU 2579435 C1 RU2579435 C1 RU 2579435C1 RU 2015101639/07 A RU2015101639/07 A RU 2015101639/07A RU 2015101639 A RU2015101639 A RU 2015101639A RU 2579435 C1 RU2579435 C1 RU 2579435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ignition
- candle
- ignition systems
- spark
- systems
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to techniques for igniting combustible mixtures using an electric spark, in particular to ignition systems, and can be used to control ignition systems and evaluate their performance, to compare the ignition ability of ignition systems together with ignition devices in which spark plugs are installed.
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.A known method of monitoring ignition systems [Alimbekov LI Ignition devices for gas turbine engines and measuring transducers of energy of spark discharges: Abstract dis. for a job. student Art. Ph.D., specialty 05.13.05, 09.09.03. - Ufa, 1998.], which consists in measuring the discharge current of the storage capacitor of the ignition unit per candle, while measuring the voltage on the spark plug (electrode electrodes in the spark gap), multiplying the values of the discharge current and voltage on the electrodes and integrating this product, obtaining the energy value allocated in the spark gap of the candle, and the power allocated in it.
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.The disadvantage of this method is its limited functionality, since it involves the use of two conversion sensors - a current sensor and a voltage drop sensor in the candle. With the same energy released in the spark gap of spark plugs, they can have different flammability, which is determined by the design of the ignition device in which it is installed, the design of the working end of the spark plug itself, and the size of the spark gap.
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.There is also a method of monitoring capacitive ignition systems [A.N. Murysev, A.O. Rybakov, A.G. Kayumov, Yu.D. Kurdachev. Study of working processes in shooting spark plugs and development of methods to increase their efficiency. // Theses of the report at the conference “Problems of Aviation and Cosmonautics and the Role of Scientists in Their Solution” // Ministry of Higher Education of the Russian Federation, UAI, 1988. - P. 78-81], which consists in the fact that the plasma torch generated by candles is measured optically installed in the ignition device when working as part of the ignition system, compare the magnitude of the plasma torch (along the axis of the candle) with a given value, according to the results of the comparison, we conclude that the ignition systems are suitable.
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.The disadvantage of this method is that the magnitude of the plasma torch (its range or spatial distribution) does not fully allow us to evaluate the flammability of ignition systems, because Depending on the design of the ignition devices and the parameters of the ignition systems with the same length of the plasma torch, the ignition range of the same combustion chambers of the engines may differ.
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.Also known is a method of monitoring ignition systems [RF Patent No. 95409, IPC G01R 21/06, publ. June 27, 2010], implemented in a device for measuring the energy of spark discharges in a spark plug using an optical radiation receiver as an instantaneous power sensor. This device includes a focusing device, an optical radiation receiver, an amplifier, two analog keys, an integrator, an analog-to-digital converter, a digital display unit, a comparator and two one-shots, while the focusing device is connected to a spark gap in the ignition circuit, and between the integrator and analog The digital amplifier includes a calibration amplifier.
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.The disadvantage of this method is that it is applicable only for open-end candles and is not suitable for plasma spark plugs, since energy and power are released only in the spark gap. The energy in the spark gap differs from the energy at the working end of the candle, this makes it necessary to control the energy and plasma volume released at the end of the candle, and their distribution in space.
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.Closest to the proposed method is a method of controlling the engine ignition system [RF Patent No. 2338080, IPC F02C 7/26, publ. November 10, 2008], which consists in determining the presence of a plasma torch generated by a candle at a normalized distance from the working end of the candle installed in the ignition device when operating as part of the ignition system. This method of monitoring ignition systems is as follows. The spark gap of the candle is moistened with a normalized amount of fuel, the ignition unit is connected to a power source, at the moment the discharge current of the ignition unit flows through the candle and the plasma torch is generated, the ionization currents of the plasma torch flowing between the working surfaces of the electrodes and the monitoring device in its measuring circuit formed an independent power source, a current sensor compare the current recorded by the sensor in the current recorder with the specified values of its parameters: amplitude , A duration time between the start of discharge current in the ignition unit and the start of the percolation of the plasma flame ionization current and based on the comparison conclude suitability ignition unit.
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.The disadvantage of the described method is that it does not allow the control of ignition systems without fuel supply and makes it possible to compare only spark plugs of the same type to each other.
Задача изобретения - упрощение процесса испытаний и контроля работоспособности систем зажигания, снижение затрат на проведение испытаний.The objective of the invention is to simplify the testing process and control the performance of ignition systems, reducing the cost of testing.
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.EFFECT: possibility of checking the general operability of ignition systems, both with and without fuel supply, comparing ignition systems, predicting the most typical failures at the stages of development, development and operation, registering the volume of released plasma, determining the visible light energy released from the source, assessment of the range of the spark plug (flame length), the implementation of tolerance control of ignition systems.
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.The problem is solved, and the technical result is achieved by monitoring the ignition systems of gas turbine engines, which consists in determining the presence of a plasma torch generated by a candle at a normalized distance from the working end of the candle installed in the ignition device when operating as part of the ignition system. In this case, the optical display of the plasma torch from the end of the candle, fixed by a photoelectric sensor installed at a predetermined distance from the working end of the candle, is measured, current, voltage, and photocurrent readings are recorded with a digital storage oscilloscope from current, voltage, and photosensor sensors, the values of the flowing photocurrent are compared with the set values, and according to the results of comparison, they conclude that the ignition system is suitable.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего данный способ контроля систем зажигания.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of a device that implements this method of monitoring ignition systems.
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.The device comprises an
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.The device operates as follows. Connect the
Пример конкретной реализации способа.An example of a specific implementation of the method.
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.To the ignition unit with normalized parameters, spark plugs with various spark gaps are connected in series. When the ignition unit is turned on, sparking occurs on the working end of the candle with the release of a plasma discharge. The photodetector is placed at a fixed distance from the end of the candle. The light flux is received by the photodetector, a photocurrent is formed at its output, the amplitude of which is proportional to the length of the plasma ejection from the end of the candle, while the integral value of the photocurrent is proportional to the volume of the released plasma. The magnitude of the plasma torch at the nozzle exit of the candle is visually fixed using a measuring ruler, as well as a photo and video camera followed by a storyboard for images, while the accuracy of the measurement of the discharge of the discharge plasma is 0.05 mm. The plasma lifetime, the amplitude values of the photocurrent and its integral values for the period, i.e. spatio-temporal plasma propagation, which determines the ignition ability of a spark plug. The greater the maximum amplitude values of the photocurrent and its integral values for the period, the higher the igniting ability of both the spark plug and the ignition system as a whole. Typical oscillograms reflecting the dependence of the recorded photocurrents (I f ) on the energy of the ignition unit (W) using an example of a spark plug with a spark gap of 1.2 mm are shown in FIG. 2 (at W = 3 J) and FIG. 3 (at W = 9 J), where the abscissa shows the signal duration in ms, and the ordinate shows the amplitude value of voltage in B. They demonstrate that the ignition units with different energies have different photocurrents. The waveforms of the signals, as well as the recorded values of the volume and duration of the discharge of the discharge plasma, showed a correlation between the photocurrent and the volume of the discharge of the discharge plasma in the form of a linear dependence with a correlation coefficient (R 2 ) of more than 0.98 shown in FIG. 4. By comparing the integral and amplitude values of the photocurrent of various candles, spark plugs with the highest flammability are selected. The higher these indicators, the better the characteristics of the spark plug or the ignition system as a whole.
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.So, the claimed method of control of ignition systems allows you to register the amount of released plasma and to determine the visible light energy released from the source. In addition, it allows monitoring ignition systems, both with and without fuel supply, evaluating the range of the spark plug (flame length), comparing ignition systems and can be used for their tolerance control. This will significantly reduce the cost of testing the ignition systems of the combustion chambers of gas turbine engines.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015101639/07A RU2579435C1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Method of controlling gas turbine engine ignition system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015101639/07A RU2579435C1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Method of controlling gas turbine engine ignition system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2579435C1 true RU2579435C1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015101639/07A RU2579435C1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Method of controlling gas turbine engine ignition system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2579435C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU186367U1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | FLAME PRESENCE SENSOR |
| RU2680024C1 (en) * | 2018-03-16 | 2019-02-14 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК - УМПО") | Method for determining technical state of ionization flame sensors |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596871A (en) * | 1995-05-31 | 1997-01-28 | Alliedsignal Inc. | Deceleration fuel control system for a turbine engine |
| RU2108481C1 (en) * | 1996-02-29 | 1998-04-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "МЕДАП" | Device for checking fuel combustion in cylinders of internal combustion engine |
| RU2168044C2 (en) * | 1994-08-08 | 2001-05-27 | Компрессор Контролз Корпорейшн | Method of and device for preventing deviation of gas turbine parameters (versions) |
| RU2245491C2 (en) * | 2002-05-22 | 2005-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение измерительной техники | Method and device for monitoring combustion conditions in gas-turbine power unit |
-
2015
- 2015-01-20 RU RU2015101639/07A patent/RU2579435C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2168044C2 (en) * | 1994-08-08 | 2001-05-27 | Компрессор Контролз Корпорейшн | Method of and device for preventing deviation of gas turbine parameters (versions) |
| US5596871A (en) * | 1995-05-31 | 1997-01-28 | Alliedsignal Inc. | Deceleration fuel control system for a turbine engine |
| RU2108481C1 (en) * | 1996-02-29 | 1998-04-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "МЕДАП" | Device for checking fuel combustion in cylinders of internal combustion engine |
| RU2245491C2 (en) * | 2002-05-22 | 2005-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение измерительной техники | Method and device for monitoring combustion conditions in gas-turbine power unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680024C1 (en) * | 2018-03-16 | 2019-02-14 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК - УМПО") | Method for determining technical state of ionization flame sensors |
| RU186367U1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | FLAME PRESENCE SENSOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102454529B (en) | High-energy monomode plasma ignition system capable of detecting ionization | |
| US5777216A (en) | Ignition system with ionization detection | |
| WO1997028366A9 (en) | Ignition system with ionization detection | |
| JP6103353B2 (en) | Non-contact discharge test method and apparatus | |
| JP5854468B2 (en) | Non-contact discharge evaluation method and apparatus | |
| RU2579435C1 (en) | Method of controlling gas turbine engine ignition system | |
| CN105891769B (en) | A kind of arc discharge energy correction factor calibration method and calibrating installation | |
| KR20040032874A (en) | Coil-on plug capacitive signal amplification and method of determining burn-time | |
| RU2558751C1 (en) | Control over aircraft engine capacitive ignition system | |
| US4097800A (en) | Laser screen | |
| JP2017049025A (en) | Explosive spark evaluating system, and explosive spark evaluating method | |
| CN105317613B (en) | Engine igniting system spark frequency on-line measuring device | |
| US5491416A (en) | Method and device for the measuring and monitoring of electrical spark gaps during operation | |
| US20090292438A1 (en) | Circuit Detecting Combustion-Related Variables | |
| RU2338080C2 (en) | Method for controlling jet engine capacitive ignition system | |
| RU2614388C2 (en) | Aircraft engines capacitive ignition system control device | |
| CN104457457A (en) | Novel method for delay test of delay element of detonator | |
| RU95409U1 (en) | SPARK DISCHARGE ENERGY METER | |
| JP2006077762A (en) | Ion current detecting device for internal combustion engine | |
| CN102445325A (en) | Device and method for measuring shade number of automatic darkening welding filter | |
| US2842956A (en) | Apparatus for detecting uncontrolled combustion within internal combustion engines | |
| CN107228955A (en) | A kind of sky calibrating installation | |
| GB2131177A (en) | Flame front sensor | |
| JP2017106777A (en) | Fine particle measurement system | |
| US3526124A (en) | Apparatus for measuring the burning rate of fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170121 |