RU2767663C1 - Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device - Google Patents

Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device Download PDF

Info

Publication number
RU2767663C1
RU2767663C1 RU2021113986A RU2021113986A RU2767663C1 RU 2767663 C1 RU2767663 C1 RU 2767663C1 RU 2021113986 A RU2021113986 A RU 2021113986A RU 2021113986 A RU2021113986 A RU 2021113986A RU 2767663 C1 RU2767663 C1 RU 2767663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
discharge current
activator
current sensor
Prior art date
Application number
RU2021113986A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Азат Тагирович Кузбеков
Андрей Николаевич Мурысев
Original Assignee
Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" filed Critical Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния"
Priority to RU2021113986A priority Critical patent/RU2767663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2767663C1 publication Critical patent/RU2767663C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q23/00Testing of ignition installations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/58Testing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to ignition of combustible mixtures using an electric spark, in particular to capacitive ignition units, and can be used to control ignition systems installed on aircraft engines. Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device, comprising a storage capacitor discharge current sensor, first univibrator, time interval meter, control signal generator, in which time interval meter output is connected to control signal generator first output, circuit additionally includes an activator capacitor discharge current sensor, a second univibrator, a counter, wherein the activator capacitor discharge current sensor is connected to the activator capacitor circuit, storage capacitor discharge current sensor output is connected to the first univibrator input, the first univibrator output is connected to the time interval meter input and to the counter reset input, output of the capacitor discharge current sensor is connected to the input of the second univibrator, the output of the second univibrator is connected to the counting input of the counter, the output of the counter is connected to the second input of the control signal generator.
EFFECT: increased depth of control of technical condition of capacitive ignition systems of gas turbine engines of aircraft in order to ensure operation of spark plugs according to technical condition and reduced costs for ensuring the life cycle of the engine at the operation stage and the downtime of the aircraft by replacing the spark plugs before the onset of their failure state.
1 cl, 2 dwg

Description

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 двигатели воздушных судов.The invention relates to the technique of igniting combustible mixtures using an electric spark, in particular to capacitive ignition units, and can be used to control ignition systems installed on aircraft engines.

Известно устройство контроля емкостной системы зажигания реактивных двигателей [Патент РФ №2338080, 21.02.2006], содержащее датчик ионизационного тока, электроды, расположенные с двух сторон от искрового промежутка свечи зажигания на нормированном расстоянии, регистратор ионизационного тока. Вывод о работоспособности свечи зажигания осуществляют по результатам оценки параметров ионизационного тока (амплитуда, длительность, форма) и сравнения с эталонными значениями.A control device for the capacitive ignition system of jet engines is known [RF Patent No. 2338080, February 21, 2006], containing an ionization current sensor, electrodes located on both sides of the spark gap of the spark plug at a normalized distance, and an ionization current recorder. The conclusion about the performance of the spark plug is carried out according to the results of the evaluation of the parameters of the ionization current (amplitude, duration, shape) and comparison with reference values.

К недостаткам этого устройства контроля следует отнести невозможность его применения для контроля емкостных систем зажигания, установленных на двигатель. Также данный способ контроля не позволяет контролировать частоту следования импульсов разрядного тока - частоту искрообразования на свечах зажигания.The disadvantages of this control device include the impossibility of its use to control capacitive ignition systems installed on the engine. Also, this method of control does not allow to control the frequency of the pulses of the discharge current - the frequency of sparking on the spark plugs.

Снижение частоты следования искровых разрядов ниже минимально допустимого значения приводит в ряде случаев к задержкам воспламенения топливовоздушной смеси в камерах сгорания, запускам двигателей со Значительным факелением за соплом (выбросом за сопло горящего облака топливовоздушной смеси) при осуществлении наземных запусков, к так называемым «пушечным» запускам [Х.В. Кесаев, Р.С. Трофимов Надежность летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1982 г.] с броском давления в камере сгорания, которое за счет ударного воздействия может повредить элементы двигателя и элементы систем автоматического управления. При использовании систем зажигания совместно с пусковым воспламенителем снижение частоты следования искровых разрядов на свече может привести к уменьшению диапазона розжига камеры сгорания двигателя [В.А. Сосунов, Ю.А. Литвинов. Неустановившиеся режимы работы авиационных газотурбинных двигателей, М.: Машиностроение, 1975, 216 с. (см. с. 147)], [А.Н. Лефевр. Процессы в камерах сгорания ГТД: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - 566 с. (см. с. 245)].A decrease in the repetition rate of spark discharges below the minimum allowable value in some cases leads to delays in the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chambers, engine starts with a significant torch behind the nozzle (emission of a burning cloud of the air-fuel mixture behind the nozzle) during ground launches, to the so-called "gun" launches [H.V. Kesaev, R.S. Trofimov Reliability of aircraft. - M .: Mashinostroenie, 1982] with a surge of pressure in the combustion chamber, which, due to impact, can damage engine elements and elements of automatic control systems. When using ignition systems in conjunction with a starting igniter, a decrease in the frequency of repetition of spark discharges on a candle can lead to a decrease in the ignition range of the engine combustion chamber [V.A. Sosunov, Yu.A. Litvinov. Unsteady modes of operation of aircraft gas turbine engines, M.: Mashinostroenie, 1975, 216 p. (see p. 147)], [A.N. Lefevre. Processes in the combustion chambers of gas turbine engines: Per. from English. - M.: Mir, 1986. - 566 p. (see p. 245)].

Кроме этого, при уменьшенной частоте искрообразования на свечах зажигания при осуществлении повторного запуска (воспламенении топливовоздушной смеси) после отсечки подачи топлива при работе противопомпажной системы двигателя (осуществлении противопомпажного запуска) [Авиационный двигатель ПС-90А: А.А. Иноземцев, Е.А. Коняев, В.В. Медведев, А.В. Нерадько, А.Е. Ресов / Под ред. А.А. Иноземцева. М.: Либра-К, 2007, 320 с. (см. с. 134)] задержка воспламенения приводит к увеличению времени выхода двигателя из помпажа и восстановлению режима его работы: повторный розжиг камеры сгорания происходит при более низких оборотах турбины, соответственно, увеличивается время на восстановление имевшего место режима работы двигателя. Более позднее воспламенение топливовоздушной смеси в отдельных случаях может привести к срыву противопомпажного запуска двигателя и выключению его в полете.In addition, with a reduced sparking frequency on the spark plugs during a restart (ignition of the air-fuel mixture) after cutting off the fuel supply during the operation of the engine anti-surge system (anti-surge start) [PS-90A aircraft engine: A.A. Inozemtsev, E.A. Konyaev, V.V. Medvedev, A.V. Neradko, A.E. Resov / Ed. A.A. Inozemtseva. M.: Libra-K, 2007, 320 p. (see p. 134)] ignition delay leads to an increase in the time for the engine to recover from surging and restore its operating mode: the re-ignition of the combustion chamber occurs at lower turbine speeds, respectively, the time to restore the existing engine operating mode increases. A later ignition of the air-fuel mixture in some cases can lead to a failure of the anti-surge start of the engine and turn it off in flight.

Это уменьшает надежность эксплуатации газотурбинных двигателей воздушных судов.This reduces the reliability of operation of aircraft gas turbine engines.

Частично указанных недостатков лишено устройство [Патент Франции №2717534, опубликовано 17.03.94], содержащее блок детектора, к которому подключены вторичные обмотки двух датчиков тока, блок управления напряжением пробоя коммутирующего устройства, подключенный к преобразователю напряжения и к управляющему электроду коммутирующего устройства.The device [French Patent No. 2717534, published on March 17, 1994], which contains a detector unit to which the secondary windings of two current sensors are connected, a control unit for the breakdown voltage of the switching device connected to the voltage converter and to the control electrode of the switching device, is partially deprived of these shortcomings.

Данное устройство контроля позволяет по поступлению внешнего сигнала, например, от специального пульта, снизить напряжение пробоя коммутирующего устройства, контролируя при этом наличие разрядного тока через свечу зажигания. Это позволяет проконтролировать повышение пробивного напряжения свечи зажигания выше контрольного значения и по его превышению заменить свечу зажигания с повышенным пробивным напряжением.This control device allows, upon receipt of an external signal, for example, from a special remote control, to reduce the breakdown voltage of the switching device, while controlling the presence of a discharge current through the spark plug. This allows you to control the increase in the breakdown voltage of the spark plug above the control value and, if it is exceeded, replace the spark plug with an increased breakdown voltage.

Однако данное устройство также имеет существенные недостатки.However, this device also has significant disadvantages.

Съем свечей зажигания осуществляют после превышения их напряжения пробоя контрольного значения, тогда как свечи зажигания еще имеют значительный остаточный ресурс, на который возможно продлить их эксплуатацию, что ведет к экономическим потерям.The spark plugs are removed after their breakdown voltage exceeds the control value, while the spark plugs still have a significant residual life for which it is possible to extend their operation, which leads to economic losses.

Проверка свечей зажигания возможна только автономно, без запуска двигателя, так как попытка осуществления запуска двигателя со сниженным выходным напряжением системы зажигания и накопленной в агрегате зажигания энергии может привести к задержкам воспламенения двигателя, в том числе к так называемым «пушечным» запускам, при которых возможно повреждение элементов конструкции двигателя [Х.В. Кесаев, Р.С. Трофимов Надежность летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982 г.] или незапуск двигателя из-за срыва воспламенения топливоздушной смеси.Checking the spark plugs is possible only autonomously, without starting the engine, since an attempt to start the engine with a reduced output voltage of the ignition system and the energy accumulated in the ignition unit can lead to engine ignition delays, including the so-called "gun" starts, in which it is possible damage to engine structural elements [H.V. Kesaev, R.S. Trofimov Reliability of aircraft. - M.: Mashinostroenie, 1982] or failure to start the engine due to a breakdown in the ignition of the air-fuel mixture.

Кроме этого данное устройство контроля также, как и описанные выше, не позволяет контролировать частоту следования импульсов разрядного тока, которая, как указано выше, во многом определяет надежность воспламенения компонентов топлива в двигателе.In addition, this control device, as well as those described above, does not allow controlling the frequency of the discharge current pulses, which, as indicated above, largely determines the reliability of ignition of the fuel components in the engine.

Известны устройства для контроля емкостной системы зажигания двигателей воздушных судов, описанные в [Агрегат зажигания СК-44-3Б. Руководство по технической эксплуатации 8Г3.246.180 РЭ], содержащее датчик разрядного тока, измеритель временного интервала (времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока) и формирователь сигнала контроля.Known devices for controlling the capacitive ignition system of aircraft engines, described in [Ignition unit SK-44-3B. Manual for technical operation 8G3.246.180 RE], containing a discharge current sensor, a time interval meter (time between successively following discharge current pulses) and a control signal shaper.

Данное устройство позволяет осуществить контроль работоспособности емкостной системы зажигания, установленной непосредственно на двигатель, а также проконтролировать частоту следования импульсов разрядного тока.This device allows you to monitor the performance of a capacitive ignition system installed directly on the engine, as well as control the frequency of the discharge current pulses.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения достаточной контролепригодности системы зажигания, т.к. решение о работоспособности системы зажигания принимают только по факту превышения фактической частоты следования искровых разрядов на свечах минимально допустимого значения. Фактически устройство контроля позволяет контролировать только внезапные отказы агрегата зажигания (пробой накопительного конденсатора, отказ преобразователя и др.).A disadvantage of the known device is the impossibility of ensuring sufficient testability of the ignition system, because the decision on the operability of the ignition system is made only upon the fact that the actual frequency of repetition of spark discharges on candles exceeds the minimum allowable value. In fact, the control device allows you to control only sudden failures of the ignition unit (breakdown of the storage capacitor, failure of the converter, etc.).

В процессе работы системы зажигания происходит постепенный износ контактов электродов за счет электроэрозионной выработки [Процессы в камерах сгорания ГТД, А. Лефевр, М: Мир, 1986, стр. 242]. Каждый искровой разряд оставляет небольшую раковину на электродах в результате их электроэрозионной выработки, что приводит к увеличению величины искрового промежутка свечи. Это в свою очередь приводит к увеличению пробивного напряжения свечи и к дальнейшему увеличению энергии, выделяемой в ее искровом промежутке, что приводит к дальнейшему увеличению электроэрозионной выработки электродов свечи зажигания.During the operation of the ignition system, there is a gradual wear of the electrode contacts due to electroerosive development [Processes in the combustion chambers of the gas turbine engine, A. Lefebvre, M: Mir, 1986, p. 242]. Each spark discharge leaves a small sink on the electrodes as a result of their electroerosive generation, which leads to an increase in the size of the spark gap of the candle. This, in turn, leads to an increase in the breakdown voltage of the spark plug and to a further increase in the energy released in its spark gap, which leads to a further increase in the electroerosive output of the spark plug electrodes.

При значительной наработке свечи зажигания наступает предельное состояние износа ее электродов, при котором пробивное напряжение искрового промежутка свечи зажигания становится близким к выходному напряжению агрегата зажигания. Данное выходное напряжения агрегата зажигания определяется пробивным напряжением коммутирующего разрядника, до которого заряжается конденсатор активизатора: при разряде конденсатора активизатора через первичную обмотку высоковольтного трансформатора, на его вторичной обмотке генерируется импульс высокого напряжения, предназначенный для предварительного пробоя искрового промежутка свечи [В.А. Балагуров. Агрегаты зажигания, М., Машиностроение, 1968 (см. с. 250)]. В связи с разбросом пробивного напряжения коммутирующего разрядника, выходное напряжение афегата зажигания также имеет разброс значений.With a significant operating time of the spark plug, the limiting state of wear of its electrodes sets in, at which the breakdown voltage of the spark gap of the spark plug becomes close to the output voltage of the ignition unit. This output voltage of the ignition unit is determined by the breakdown voltage of the switching spark gap, to which the activator capacitor is charged: when the activator capacitor is discharged through the primary winding of a high-voltage transformer, a high-voltage pulse is generated on its secondary winding, designed to preliminary breakdown of the spark gap of the candle [V.A. Balagurov. Ignition units, M., Mashinostroenie, 1968 (see p. 250)]. Due to the spread of the breakdown voltage of the switching arrester, the output voltage of the ignition booster also has a spread of values.

При нормальной работе агрегата зажигания после пробоя коммутирующего разрядника первоначально на свече зажигания генерируется импульс высокого напряжения, вызванный разрядом конденсатора активизатора через высоковольтный трансформатор, имеющий малую длительность, порядка нескольких десятков наносекунд, который приводит к пробою искрового промежутка свечи зажигания. После этого происходит основной разряд накопительного конденсатора на свечу зажигания.During normal operation of the ignition unit, after a breakdown of the switching spark gap, a high-voltage pulse is initially generated on the spark plug, caused by the discharge of the activator capacitor through a high-voltage transformer, which has a short duration, on the order of several tens of nanoseconds, which leads to a breakdown of the spark gap of the spark plug. After that, the main discharge of the storage capacitor to the spark plug occurs.

При приближении или превышении значения пробивного напряжения искрового промежутка свечи выходного напряжения афегата зажигания перед пробоем искрового промежутка свечи возникают отдельные задержки искрообразования. При этом конденсатор активизатора разряжается через первичную обмотку высоковольтного трансформатора, генерируя на его вторичной обмотке импульс высокого напряжения. Однако величины напряжения этого импульса из-за его разброса недостаточно для пробоя искрового промежутка. В этом случае разряда накопительного конденсатора не произойдет, а коммутирующий разрядник закроется. После повторного заряда конденсатора активизатора коммутирующий разрядник откроется вновь и будет осуществлена еще одна попытка пробоя искрового промежутка свечи зажигания.When approaching or exceeding the value of the breakdown voltage of the spark gap of the output voltage of the spark plug, before the breakdown of the spark gap of the spark plug, separate sparking delays occur. In this case, the activator capacitor is discharged through the primary winding of the high-voltage transformer, generating a high-voltage pulse on its secondary winding. However, the magnitude of the voltage of this pulse due to its spread is not enough for the breakdown of the spark gap. In this case, the discharge of the storage capacitor will not occur, and the switching spark gap will close. After recharging the activator capacitor, the switching gap will open again and another attempt will be made to breakdown the spark gap of the spark plug.

При возникновении этого явления пробой искрового промежутка свечи может осуществляться через несколько таких попыток, что приведет к задержке генерации искрового разряда. Устройство контроля [Афегат зажигания СК-44-3Б. Руководство по технической эксплуатации 8Г3.246.180 РЭ] позволит выявить только значительные задержки генерации искровых разрядов, превышающие контрольное значения, при котором эксплуатация свечей зажигания уже невозможна. Это потребует проведения немедленной замены свечей зажигания, что может привести к задержке вылета воздушного судна и финансовым потерям.When this phenomenon occurs, the breakdown of the spark gap of the candle can be carried out after several such attempts, which will lead to a delay in the generation of the spark discharge. Control device [Afegat ignition SK-44-3B. Manual for technical operation 8G3.246.180 OM] will reveal only significant delays in the generation of spark discharges that exceed the control value at which the operation of spark plugs is no longer possible. This will require the immediate replacement of the spark plugs, which can lead to a delay in the departure of the aircraft and financial losses.

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство [патент РФ №2614388, 14.09.2015], выбранное за прототип, содержащее датчик разрядного тока, устройство сравнения, задатчик контрольного значения напряжения амплитуды разрядного тока, измеритель временного интервала времени, формирователь сигнала контроля, причем 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 формирователю сигнала контроля, 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», при этом выход измерительного преобразователя давления окружающей среды подключен к первому входу второго устройства сравнения, выход задатчика контрольного напряжения давления окружающей среды подключен ко второму входу второго устройства сравнения, выход устройства сравнения подключен к входу одновибратора, выход которого, а также выход второго устройства сравнения подключены к логическому устройству «И», выход логического устройства «И» подключен к входу измерителя временного интервала.Closest to the claimed invention is a device [RF patent No. 2614388, 09/14/2015], selected as a prototype, containing a discharge current sensor, a comparison device, a setpoint of the discharge current amplitude voltage control value, a time interval meter, a control signal generator, and the sensor output of the discharge current is connected to the first input of the comparator, the output of the setter of the control value of the voltage of the amplitude of the discharge current is connected to the second input of the comparator, the output of the time interval meter is connected to the control signal generator, the ambient pressure measuring transducer containing the ambient pressure sensor connected in series, the amplifier, ambient pressure control voltage setter, second comparison device, single vibrator, AND logic device, at that the output of the ambient pressure measuring transducer is connected to the first input of the second comparator device the output of the ambient pressure control voltage setter is connected to the second input of the second comparison device, the output of the comparison device is connected to the input of a single vibrator, the output of which, as well as the output of the second comparison device, is connected to the logic device "AND", the output of the logic device "AND" is connected to input of the time interval meter.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения достаточной контролепригодности системы зажигания, т.к. решение о работоспособности системы зажигания также принимают только по факту превышения фактической частоты следования искровых разрядов на свечах минимально допустимого значения и отсутствует возможность идентификации наступления предельного состояния износа свечи зажигания. Это приводит к необходимости прекращения эксплуатации свечи зажигания и замены ее на новую задолго до наступления ее предельного предотказного состояния.A disadvantage of the known device is the impossibility of ensuring sufficient testability of the ignition system, because the decision on the operability of the ignition system is also made only upon the fact that the actual frequency of repetition of spark discharges on the candles exceeds the minimum allowable value and there is no possibility of identifying the onset of the limiting state of wear of the spark plug. This leads to the need to stop the operation of the spark plug and replace it with a new one long before the onset of its limiting pre-failure state.

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение глубины контроля технического состояния емкостных систем зажигания газотурбинных двигателей воздушных судов с целью обеспечения их эксплуатации по техническому состоянию и уменьшению затрат на обеспечение жизненного цикла двигателя на этапе эксплуатации.The task solved by the claimed invention is to increase the depth of control of the technical condition of the capacitive ignition systems of gas turbine engines of aircraft in order to ensure their operation according to the technical condition and reduce the cost of ensuring the life cycle of the engine during the operation phase.

Поставленная задача решается устройством контроля емкостной системы зажигания газотурбинных двигателей воздушных судов, содержащим датчик разрядного тока накопительного конденсатора, первый одновибратор, измеритель временного интервала, формирователь сигнала контроля, в котором выход измерителя интервала времени подключен к первому выходу формирователя сигнала контроля, отличающимся тем, что в схему дополнительно введены датчик разрядного тока конденсатора активизатора, второй одновибратор, счетчик, причем датчик разрядного тока конденсатора активизатора включен в цепь конденсатора активизатора, выход датчика разрядного тока накопительного конденсатора подсоединен ко входу первого одновибратора, выход первого одновибратора подключен ко входу измерителя интервала времени и ко входу сброса счетчика, выход датчика разрядного тока конденсатора активизатора подключен ко входу второго одновибратора, выход второго одновибратора подсоединен ко счетному входу счетчика, выход счетчика подсоединен ко второму входу формирователя сигнала контроля.The task is solved by a control device for the capacitive ignition system of gas turbine engines of aircraft, containing a discharge current sensor of the storage capacitor, the first single vibrator, a time interval meter, a control signal shaper, in which the output of the time interval meter is connected to the first output of the control signal shaper, characterized in that in The circuit additionally includes a discharge current sensor of the activator capacitor, a second one-shot, a counter, and the sensor of the discharge current of the activator capacitor is connected to the circuit of the activator capacitor, the output of the discharge current sensor of the storage capacitor is connected to the input of the first one-shot, the output of the first one-shot is connected to the input of the time interval meter and to the input counter reset, the output of the discharge current sensor of the activator capacitor is connected to the input of the second one-shot, the output of the second one-shot is connected to the counting input of the counter, the output of the counter is connected n to the second input of the control signal shaper.

Новым согласно заявленному изобретению является то, что в схему дополнительно введены датчик разрядного тока конденсатора активизатора, второй одновибратор, счетчик, причем датчик разрядного тока конденсатора активизатора включен в цепь конденсатора активизатора, выход датчика разрядного тока накопительного конденсатора подсоединен ко входу первого одновибратора, выход первого одновибратора подключен ко входу измерителя интервала времени и ко входу сброса счетчика, выход датчика разрядного тока конденсатора активизатора подключен ко входу второго одновибратора, выход второго одновибратора подсоединен ко счетному входу счетчика, выход счетчика подсоединен ко второму входу формирователя сигнала контроля.New according to the claimed invention is that the circuit additionally includes a discharge current sensor of the activator capacitor, a second single vibrator, a counter, and the sensor of the discharge current of the activator capacitor is included in the circuit of the activator capacitor, the output of the discharge current sensor of the storage capacitor is connected to the input of the first one vibrator, the output of the first one vibrator connected to the input of the time interval meter and to the reset input of the counter, the output of the discharge current sensor of the activator capacitor is connected to the input of the second one-shot, the output of the second one-shot is connected to the counting input of the counter, the output of the counter is connected to the second input of the control signal shaper.

При приближении износа свечей зажигания к предельному пробивное напряжение ее искрового промежутка становится близким к выходному напряжению агрегата зажигания. При нормальной работе свечи при пробое коммутирующего разрядника через него протекают ток разряда конденсатора активизатора и ток разряда накопительного конденсатора. При отсутствии пробоя свечи зажигания ток разряда конденсатора активизатора также протекает через коммутирующий разрядник, однако ток разряда накопительного конденсатора отсутствует.When the wear of the spark plugs approaches the limit, the breakdown voltage of its spark gap becomes close to the output voltage of the ignition unit. During normal operation of the spark plug, during the breakdown of the switching spark gap, the discharge current of the activator capacitor and the discharge current of the storage capacitor flow through it. In the absence of a spark plug breakdown, the discharge current of the activator capacitor also flows through the switching spark gap, but there is no discharge current of the storage capacitor.

Одновременный контроль количества импульсов разряда конденсатора активизатора, предназначенного совместно с высоковольтным трансформатором для предварительного пробоя искрового промежутка свечи, при помощи второго одновибратора и счетчика и контроль интервала времени между импульсами разрядного тока накопительного конденсатора при помощи первого одновибратора и измерителя временного интервала позволяют идентифицировать нормальную работу афегата зажигания и выявить приближение выработки электродов свечи зажигания к предельной, при котором пробивное напряжение искрового промежутка свечи зажигания становится близким к выходному напряжению афегата зажигания. Заявленное устройство позволяет выявлять такой режим работы системы зажигания и оперативно заменить свечу зажигания при ближайшем техническом обслуживании воздушного судна без приостановки его эксплуатации.Simultaneous control of the number of discharge pulses of the activator capacitor, designed together with a high-voltage transformer for preliminary breakdown of the spark gap of the spark plug, using the second one-shot and a counter, and control of the time interval between pulses of the discharge current of the storage capacitor using the first one-shot and a time interval meter make it possible to identify the normal operation of the ignition factor and to identify the approach of the spark plug electrode output to the limit, at which the breakdown voltage of the spark gap of the spark plug becomes close to the output voltage of the spark plug. The claimed device allows you to detect this mode of operation of the ignition system and quickly replace the spark plug during the next maintenance of the aircraft without suspending its operation.

Кроме того, заявленный устройство контроля позволяет осуществить проверку состояния свечей зажигания на всех видах запуска двигателя при различных условиях в зоне искрового промежутка свечи зажигания по давлению и температуре. Это обеспечивает повышенную контролепригодность устройства контроля.In addition, the claimed control device makes it possible to check the condition of the spark plugs in all types of engine start under various conditions in the spark gap zone of the spark plug in terms of pressure and temperature. This provides improved testability of the control device.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства конфоля емкостной системы зажигания двигателей воздушных судов.In FIG. 1 shows a functional diagram of the configuration of the capacitive ignition system for aircraft engines.

Устройство конфоля емкостной системы зажигания содержит первый датчик тока 9, второй датчик тока 7, первый одновибратор 11, измеритель интервала времени 12, формирователь сигнала конфоля 13, второй одновибратор 14, счетчик 15.The confole device of the capacitive ignition system contains the first current sensor 9, the second current sensor 7, the first single vibrator 11, the time interval meter 12, the confer signal shaper 13, the second single vibrator 14, the counter 15.

На фиг. 1 также показаны элементы системы зажигания: фанзисторный преобразователь 1, выпрямитель 2, накопительный конденсатор 3, разрядник 4, резистор гальванической связи 5, конденсатор активизатора 6, высоковольтный фансформатор 8, свеча зажигания 10.In FIG. 1 also shows the elements of the ignition system: a fan-storing converter 1, a rectifier 2, a storage capacitor 3, a spark gap 4, a galvanic coupling resistor 5, an activator capacitor 6, a high-voltage fan-former 8, and a spark plug 10.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При работе системы зажигания транзисторный преобразователь 1 преобразует напряжение питания в импульсы высокого напряжения, которые через выпрямитель 2 заряжают накопительный конденсатор 3 и через резистор гальванической связи 5 конденсатор активизатора 6. При достижении на накопительном конденсаторе 3 и конденсаторе активизатора 6 напряжения, равного напряжению пробоя разрядника 4, последний открывается, и начинается процесс разряда конденсаторов. Так как емкость конденсатора активизатора 6 много меньше емкости накопительного конденсатора 3, его разряд происходит значительно быстрее, порядка десятков наносекунд. При прохождении разрядного тока конденсатора активизатора через первичную обмотку высоковольтного трансформатора 8, на его вторичной обмотке генерируется высоковольтный импульс напряжения, который складывается с напряжением накопительного конденсатора. Указанный импульс высокого напряжения позволяет инициировать первоначальный пробой свечи зажигания 10, по каналу носителей зарядов от которого происходит уже пробой накопительного конденсатора.During operation of the ignition system, the transistor converter 1 converts the supply voltage into high voltage pulses, which charge the storage capacitor 3 through the rectifier 2 and through the galvanic coupling resistor 5 the activator capacitor 6. When the storage capacitor 3 and the activator capacitor 6 reach a voltage equal to the breakdown voltage of the spark gap 4 , the latter opens, and the process of discharging capacitors begins. Since the capacitance of the activator capacitor 6 is much less than the capacitance of the storage capacitor 3, its discharge occurs much faster, on the order of tens of nanoseconds. When the discharge current of the activator capacitor passes through the primary winding of the high-voltage transformer 8, a high-voltage voltage pulse is generated on its secondary winding, which is added to the storage capacitor voltage. The specified high voltage pulse allows you to initiate the initial breakdown of the spark plug 10, through the charge carrier channel from which the breakdown of the storage capacitor occurs.

При прохождении импульса разрядного тока конденсатора активизатора 6 через первичную обмотку второго датчика тока 7, на его вторичной обмотке формируется импульс напряжения, по поступлению которого второй одновибратор 14 формирует прямоугольный импульс, который поступает на счетный вход счетчика 15, счет счетчика при этом увеличивается на единицу.When the pulse of the discharge current of the capacitor of the activator 6 passes through the primary winding of the second current sensor 7, a voltage pulse is formed on its secondary winding, upon receipt of which the second one-shot 14 forms a rectangular pulse, which is fed to the counting input of the counter 15, the count of the counter is increased by one.

При прохождении импульса разрядного тока накопительного конденсатора 3 через первичную обмотку первого датчика тока 9, на его вторичной обмотке формируется импульс напряжения, по поступлению которого первый одновибратор 11 формирует прямоугольный импульс, который поступает на вход измерителя интервала времени 12 и вход сброса счетчика 15. Измеритель интервала времени 12, выполненный, например, на основе RC цепи, контролирует не превышение интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока контрольного значения, что показывает превышение фактической частоты следования разрядным импульсов над контрольным значением.When the pulse of the discharge current of the storage capacitor 3 passes through the primary winding of the first current sensor 9, a voltage pulse is formed on its secondary winding, upon receipt of which the first one-shot 11 forms a rectangular pulse, which is fed to the input of the time interval meter 12 and the reset input of the counter 15. Interval meter time 12, made, for example, on the basis of an RC circuit, controls not exceeding the time interval between sequential pulses of the discharge current of the control value, which shows the excess of the actual repetition rate of the discharge pulses over the control value.

При нормальной работе системы зажигания, когда ресурс свечей еще далек от предельного, сброс счета счетчика происходит каждый раз при прохождении импульса разрядного тока накопительного конденсатора 3, и счетчик не завершает счет.During normal operation of the ignition system, when the resource of the candles is still far from the limit, the counter reset occurs every time a pulse of the discharge current of the storage capacitor 3 passes, and the counter does not complete the count.

При значительной наработке свечи зажигания наступает ее предельное состояние износа (предотказное состояние), при котором пробивное напряжение искрового промежутка свечи зажигания 10 становится близким к величине импульса с высоковольтного трансформатора 8. В связи с тем, что выходное напряжение агрегата зажигания имеет разброс за счет разброса пробивного напряжения разрядника 4, при приближении значения пробивного напряжения искрового промежутка свечи 10 к величине импульса с высоковольтного трансформатора 8 пробой может осуществляться через несколько разрядных импульсов конденсатора активизатора 6 через первичную обмотку импульсного высоковольтного трансформатора 8. В этом случае по поступлению нескольких импульсов от второго одновибратора 14 (в зависимости от модуля счета выбранного счетчика) счетчик 15 завершит счет и выдаст на формирователь сигнала контроля соответствующий сигнал.With a significant operating time of the spark plug, its wear limit state (pre-failure state) occurs, at which the breakdown voltage of the spark gap of the spark plug 10 becomes close to the value of the pulse from the high-voltage transformer 8. Due to the fact that the output voltage of the ignition unit has a spread due to the spread of the breakdown voltage of the arrester 4, when the value of the breakdown voltage of the spark gap of the spark plug 10 approaches the value of the pulse from the high-voltage transformer 8, the breakdown can be carried out through several discharge pulses of the capacitor of the activator 6 through the primary winding of the pulse high-voltage transformer 8. In this case, upon receipt of several pulses from the second single vibrator 14 ( depending on the counting module of the selected counter), the counter 15 will complete the counting and will issue a corresponding signal to the control signal generator.

Формирователь сигнала контроля 13, который, например, может быть выполнен в виде дешифратора на микросхеме К176ИД3, в зависимости от поступления сигналов от измерителя интервала времени 12 и счетчика 15 на входы А0 и А1 выдает на выходе код, который может быть использован системой управления двигателя для идентификации состояния системы зажигания. Устройство контроля с использованием дешифратора может выдать различные сигналы контроля в зависимости от состояния входов:The control signal generator 13, which, for example, can be made in the form of a decoder on the K176ID3 chip, depending on the receipt of signals from the time interval meter 12 and the counter 15 to the inputs A0 and A1, outputs a code at the output that can be used by the engine control system for identification of the state of the ignition system. A control device using a decoder can generate different control signals depending on the state of the inputs:

- на входах А0 и А1 логические нули, логическая единица на выходе Y0 дешифратора: «Частота следования разрядных импульсов менее контрольного значения, повторные разряды конденсатора активизатора отсутствуют». При этом необходимо прекратить эксплуатацию системы зажигания, выявить отказавшую составную часть (наиболее вероятно агрегат зажигания) и заменить ее;- at the inputs A0 and A1, logical zeros, a logical unit at the output Y0 of the decoder: "The frequency of the discharge pulses is less than the control value, there are no repeated discharges of the activator capacitor." In this case, it is necessary to stop the operation of the ignition system, identify the failed component (most likely the ignition unit) and replace it;

- на входе А0 логическая единица, на входе А1 логический ноль, логическая единица на выходе Y1 дешифратора: «Частота следования разрядных импульсов менее контрольного значения, обнаружены повторные разряды конденсатора активизатора». Соответствует полной выработке ресурса свечей зажигания, при котором из-за задержки пробоя свечи зажигания интервал времени между последовательными импульсами разрядного тока становится менее контрольного значения. Необходимо прекратить эксплуатацию системы зажигания и заменить свечу зажигания;- at the input A0, a logical unit, at the input A1, a logical zero, a logical unit at the output Y1 of the decoder: "The frequency of the discharge pulses is less than the control value, repeated discharges of the activator capacitor are detected." Corresponds to the full depletion of the spark plugs, at which, due to the delay in the breakdown of the spark plug, the time interval between successive pulses of the discharge current becomes less than the control value. It is necessary to stop the operation of the ignition system and replace the spark plug;

- на входе А0 логический ноль, на входе А1 логическая единица, логическая единица на выходе Y2 дешифратора: «Частота следования разрядных импульсов соответствует требованиям, повторные разряды конденсатора активизатора отсутствуют». Данный сигнал соответствует нормальной работе системы зажигания;- at the input A0, a logical zero, at the input A1, a logical unit, a logical unit at the output Y2 of the decoder: "The repetition rate of the discharge pulses meets the requirements, there are no repeated discharges of the activator capacitor." This signal corresponds to the normal operation of the ignition system;

- на входах А0 и А1 логические единицы, логическая единица на выходе Y3 дешифратора: «Частота следования разрядных импульсов соответствует требованиям, обнаружены повторные разряды конденсатора активизатора». Соответствует приближению износа электродов свечей зажигания к предельному, частота следования импульсов разрядного тока соответствует требованиям. Возможно продолжить эксплуатацию свечи зажигания с необходимостью ее замены при ближайшем техническом обслуживании воздушного судна.- at the inputs A0 and A1, logical units, a logical unit at the output Y3 of the decoder: "The repetition rate of the discharge pulses meets the requirements, repeated discharges of the activator capacitor are detected." Corresponds to the approach of spark plug electrode wear to the limit, the frequency of the discharge current pulses meets the requirements. It is possible to continue the operation of the spark plug with the need to replace it at the next aircraft maintenance.

Очевидно, что описанное устройство контроля может быть использовано и для контроля работы низковольтной емкостной системы зажигания, не содержащей высоковольтный трансформатор, например, для контроля низковольтной системы зажигания с полупроводниковыми свечами зажигания [В.А. Балагуров. Агрегаты зажигания, М., Машиностроение, 1968 (см. с. 263)], показанной на фиг. 2.Obviously, the described control device can also be used to control the operation of a low-voltage capacitive ignition system that does not contain a high-voltage transformer, for example, to control a low-voltage ignition system with semiconductor spark plugs [V.A. Balagurov. Ignition units, M., Mashinostroenie, 1968 (see p. 263)], shown in Fig. 2.

Конкретное описание схемной реализации функциональных узлов устройства контроля не требует более подробных пояснений, т.к. они могут быть реализованы с использованием различных известных типовых аппаратно-схемных построений, например, описанных в [В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев Электроника и микропроцессорная техника – М.: Высшая школа, 2005 - 790 с.].A specific description of the circuit implementation of the functional units of the control device does not require more detailed explanations, because they can be implemented using various well-known typical hardware-circuit constructions, for example, those described in [V.G. Gusev, Yu.M. Gusev Electronics and microprocessor technology - M .: Higher school, 2005 - 790 p.].

Таким образом, применение устройства контроля позволяет выявить наступление предельного состояния контактов электродов свечей зажигания при всех видах запуска двигателя непосредственно в условиях эксплуатации (при различных сочетаниях давления, температуры в зоне рабочего торца свечи зажигания, интенсивности заливания их искровых зазоров жидкой фазой топлива), что выгодно отличает предлагаемое устройство контроля от известных аналогов и прототипа.Thus, the use of a control device makes it possible to detect the onset of the limiting state of the contacts of the electrodes of the spark plugs for all types of engine start directly in operating conditions (at various combinations of pressure, temperature in the area of the working end of the spark plug, the intensity of filling their spark gaps with the liquid phase of the fuel), which is beneficial distinguishes the proposed control device from the known analogues and prototype.

Заявленное устройство позволяет повысить глубину контроля технического состояния емкостных систем зажигания газотурбинных двигателей воздушных судов, что позволяет обеспечить эксплуатацию свечей зажигания по техническому состоянию, снизить затраты на обеспечение жизненного цикла двигателя на этапе эксплуатации, уменьшить время простоя воздушного судна за счет замены свечей зажигания до наступления их отказного состояния.The claimed device makes it possible to increase the depth of control of the technical condition of capacitive ignition systems of gas turbine engines of aircraft, which makes it possible to ensure the operation of spark plugs according to their technical condition, to reduce the cost of ensuring the life cycle of the engine at the operating stage, to reduce aircraft downtime by replacing spark plugs before they occur. failure state.

Claims (1)

Устройство контроля емкостной системы зажигания газотурбинных двигателей воздушных судов, содержащее датчик разрядного тока накопительного конденсатора, первый одновибратор, измеритель временного интервала, формирователь сигнала контроля, в котором выход измерителя интервала времени подключен к первому выходу формирователя сигнала контроля, отличающееся тем, что в схему дополнительно введены датчик разрядного тока конденсатора активизатора, второй одновибратор, счетчик, причем датчик разрядного тока конденсатора активизатора включен в цепь конденсатора активизатора, выход датчика разрядного тока накопительного конденсатора подсоединен к входу первого одновибратора, выход первого одновибратора подключен к входу измерителя интервала времени и к входу сброса счетчика, выход датчика разрядного тока конденсатора активизатора подключен к входу второго одновибратора, выход второго одновибратора подсоединен к счетному входу счетчика, выход счетчика подсоединен ко второму входу формирователя сигнала контроля.A control device for the capacitive ignition system of gas turbine engines of aircraft, containing a storage capacitor discharge current sensor, a first single vibrator, a time interval meter, a control signal shaper, in which the output of the time interval meter is connected to the first output of the control signal shaper, characterized in that a discharge current sensor of the activator capacitor, a second one-shot, a counter, wherein the sensor of the discharge current of the activator capacitor is connected to the circuit of the activator capacitor, the output of the discharge current sensor of the storage capacitor is connected to the input of the first one-shot, the output of the first one-shot is connected to the input of the time interval meter and to the reset input of the counter, the output of the discharge current sensor of the activator capacitor is connected to the input of the second single vibrator, the output of the second single vibrator is connected to the counting input of the counter, the output of the counter is connected to the second input of the signal generator drove control.
RU2021113986A 2021-05-17 2021-05-17 Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device RU2767663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113986A RU2767663C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113986A RU2767663C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767663C1 true RU2767663C1 (en) 2022-03-18

Family

ID=80737316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021113986A RU2767663C1 (en) 2021-05-17 2021-05-17 Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767663C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983002023A1 (en) * 1981-12-04 1983-06-09 Bear Automative Service Equipm Ignition coil test apparatus
RU2558751C1 (en) * 2014-07-07 2015-08-10 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (АО УНПП "Молния") Control over aircraft engine capacitive ignition system
RU2614388C2 (en) * 2015-09-14 2017-03-27 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" Aircraft engines capacitive ignition system control device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983002023A1 (en) * 1981-12-04 1983-06-09 Bear Automative Service Equipm Ignition coil test apparatus
RU2558751C1 (en) * 2014-07-07 2015-08-10 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (АО УНПП "Молния") Control over aircraft engine capacitive ignition system
RU2614388C2 (en) * 2015-09-14 2017-03-27 Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" Aircraft engines capacitive ignition system control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2584628C (en) Triggered pulsed ignition system and method
US5269282A (en) Misfire detector for use in internal combustion engine
EP0513995B1 (en) A misfire detector for use in internal combustion engine
EP3196444B1 (en) Solid state spark device
US4487192A (en) Plasma jet ignition system
RU2463523C1 (en) Method of controlling aircraft engine capacitive ignition system
RU2614388C2 (en) Aircraft engines capacitive ignition system control device
US3529910A (en) Reignite system
RU2767663C1 (en) Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device
RU2608888C1 (en) Method of controlling aircraft engines capacitive ignition system
US3561900A (en) Igniter system
US3441356A (en) Pulsed spark gas ignition and fuel control system
US2931948A (en) Flash producing circuit
RU2767662C1 (en) Method for monitoring serviceability of high-voltage capacitive ignition systems of gas turbine engines
RU2680724C1 (en) Method of controlling aircraft engines capacitive ignition system
RU2628224C2 (en) Method of controlling capacitor ignition unit with induction coil as part of ignition system
EP0628719B1 (en) Ignition apparatus employing a lower voltage capacitor discharge self-triggering circuit
RU2752014C1 (en) Method for controlling capacitive ignition system of aircraft engines
US6647974B1 (en) Igniter circuit with an air gap
US3450940A (en) Electrical pulse generating apparatus
EP0001354A1 (en) Ignition system
RU2494314C1 (en) Ignition method of combustion chamber of aircraft gas-turbine engines
CN215949713U (en) High-energy and high-stability repeated ignition module
US2978611A (en) segall
RU2738210C1 (en) Control method of capacitive ignition unit