RU2752014C1 - Method for controlling capacitive ignition system of aircraft engines - Google Patents
Method for controlling capacitive ignition system of aircraft engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752014C1 RU2752014C1 RU2020137159A RU2020137159A RU2752014C1 RU 2752014 C1 RU2752014 C1 RU 2752014C1 RU 2020137159 A RU2020137159 A RU 2020137159A RU 2020137159 A RU2020137159 A RU 2020137159A RU 2752014 C1 RU2752014 C1 RU 2752014C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time interval
- ignition
- ignition system
- control
- discharge current
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 abstract 1
- 208000035269 cancer or benign tumor Diseases 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P3/00—Other installations
- F02P3/12—Piezoelectric ignition; Electrostatic ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
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
Description
Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным системам зажигания и может быть использовано для контроля технического состояния установленных на двигатель систем зажигания в процессе и между запусками двигателя.The invention relates to a technique for igniting combustible mixtures using an electric spark, in particular to capacitive ignition systems and can be used to monitor the technical condition of the ignition systems installed on the engine during and between engine starts.
Известен способ контроля технического состояния свечей зажигания, заключающийся в том, что проверяют бесперебойность искрообразования в межэлектродном зазоре свечи, величину искрового зазора между электродами свечи, а также контролируют величину заглубления торцевой поверхности керамического изолятора в искровом зазоре свечей зажигания [1].A known method for monitoring the technical condition of spark plugs, which consists in checking the continuity of sparking in the interelectrode gap of the plug, the size of the spark gap between the electrodes of the plug, and also control the amount of deepening of the end surface of the ceramic insulator in the spark gap of the spark plugs [1].
Также известен способ контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов, заключающийся в том, что при определении наличия плазменного факела, генерируемого свечой, на нормируемом расстоянии от рабочего торца свечи, установленной в запальное устройство при работе в составе системы зажигания, смачивают искровой зазор свечи нормируемым количеством жидкого топлива, измеряют ионизационный ток плазменного факела, генерируемого свечой, сравнивают параметры ионизационного тока с эталонными и по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания [2].There is also known a method for monitoring the capacitive ignition system of aircraft engines, which consists in the fact that when determining the presence of a plasma torch generated by a candle, at a standard distance from the working end of the candle installed in the ignition device when operating as part of the ignition system, the spark gap of the candle is moistened with a standard amount liquid fuel, the ionization current of the plasma torch generated by the candle is measured, the parameters of the ionization current are compared with the reference ones, and based on the comparison results, a conclusion is made about the suitability of the ignition system [2].
К недостаткам этих способов контроля следует отнести невозможность их применения для контроля емкостных систем зажигания, установленных на двигатель. Для контроля величины заглубления торцевой поверхности керамического изолятора в искровом зазоре свечей зажигания необходим съем свечей зажигания с двигателя. А измерение ионизационного тока требует применения специальных измерительных электродов для контроля ионизационного тока. Их размещение во внутреннем объеме камеры сгорания двигателя невозможно, т.к. они сгорят при ее запуске. Кроме этого, оба способа контроля не обеспечивают контроль превышения частоты следования искровых разрядов над минимально допустимой частотой, необходимой для обеспечения надежного запуска двигателя авиационных газотурбинных двигателей [3, 4].The disadvantages of these control methods include the impossibility of their use to control capacitive ignition systems installed on the engine. To control the amount of deepening of the end surface of the ceramic insulator in the spark gap of the spark plugs, it is necessary to remove the spark plugs from the engine. And the measurement of the ionization current requires the use of special measuring electrodes to control the ionization current. Their placement in the internal volume of the combustion chamber of the engine is impossible, because they will burn when it is started. In addition, both control methods do not provide control over the excess of the repetition rate of spark discharges over the minimum permissible frequency required to ensure reliable engine start-up of aircraft gas turbine engines [3, 4].
Известен способ контроля технического состояния системы зажигания [5], заключающийся в том, что временно снижают выходное напряжение агрегата зажигания, проверяют наличие искрообразования на свечах зажигания при пониженном выходном напряжении агрегата зажигания, по наличию искрообразования на свечах зажигания при пониженном выходном напряжении агрегата зажигания судят о техническом состоянии свечей зажигания.A known method for monitoring the technical condition of the ignition system [5], which consists in the fact that temporarily reduce the output voltage of the ignition unit, check the presence of sparking on the spark plugs at a reduced output voltage of the ignition unit, by the presence of sparking on the spark plugs at a reduced output voltage of the ignition unit, they judge technical condition of the spark plugs.
Недостатком указанного способа контроля технического состояния системы зажигания является возможность контроля только технического состояния свечи зажигания. При этом проверка работоспособности свечи зажигания проводится не при запуске двигателя (т.е. при воздействии температуры, давления, жидкой фазы топливно-воздушной смеси), а в тестовых условиях, что не позволяет иметь объективные данные о ее состоянии.The disadvantage of this method for monitoring the technical condition of the ignition system is the ability to control only the technical condition of the spark plug. At the same time, the performance check of the spark plug is carried out not when the engine is started (i.e. when exposed to temperature, pressure, liquid phase of the fuel-air mixture), but under test conditions, which does not allow to have objective data on its condition.
Данный способ контроля не позволяет контролировать частоту следования искровых разрядов, тогда как стабильность и динамика запуска двигателя, в особенности при осуществлении противопомпажного запуска или автоматического запуска на выбеге, во многом определяется частотой следования разрядных импульсов на свече зажигания [3, 4].This control method does not allow controlling the spark discharge repetition rate, while the stability and dynamics of engine starting, especially when performing anti-surge starting or automatic freewheel starting, is largely determined by the repetition rate of discharge pulses on the spark plug [3, 4].
Известен способ контроля технического состояния агрегата зажигания [6] с индукционной катушкой, заключающийся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, одновременно с измерением интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания в процессе работы системы зажигания измеряют среднее значение потребляемого агрегатом зажигания тока, выявляют наличие кратковременного повышения среднего значения потребляемого тока и последующее увеличение текущего значения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, при наличии кратковременного повышения среднего значения потребляемого агрегатом зажигания тока и последующего увеличения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания принимают решение о замене агрегата зажигания.There is a known method for monitoring the technical state of an ignition unit [6] with an induction coil, which consists in measuring the time interval between successively following pulses of the discharge current of the storage capacitor to the spark plug, simultaneously with measuring the time interval between successively following pulses of the discharge current of the storage capacitor to the spark plug during the operation of the ignition system, the average value of the current consumed by the ignition unit is measured, the presence of a short-term increase in the average value of the consumed current and a subsequent increase in the current value of the time interval between successively subsequent pulses of the discharge current of the storage capacitor to the spark plug is detected, in the presence of a short-term increase in the average value of the current consumed by the ignition unit and the subsequent increase in the time interval between successively subsequent pulses of the discharge current of the storage capacitor to the spark plug They decide to replace the ignition unit.
Этот способ контроля позволяет контролировать техническое состояние агрегата зажигания с индукционной катушкой и при фиксации факта наступления предельного состояния агрегата зажигания (фактически состояния контактов индукционного прерывателя) оперативно выявить отказ агрегата зажигания и заменить его, не приостанавливая эксплуатацию всех оставшихся составных частей системы зажигания.This control method allows you to monitor the technical condition of the ignition unit with an induction coil and, when fixing the fact of the onset of the limit state of the ignition unit (in fact, the state of the contacts of the induction breaker), promptly identify the failure of the ignition unit and replace it without interrupting the operation of all remaining components of the ignition system.
Недостатком указанного способа контроля системы зажигания является то, что его возможно применить только для агрегатов зажигания с индукционной катушкой, в то время как в большинстве современных агрегатов зажигания, от которых не требуется высокая термостойкость и ресурс, преобразование напряжение питания в высокое напряжение, используемое для генерации разрядов на свече, осуществляется при помощи транзисторных преобразователей.The disadvantage of this method of monitoring the ignition system is that it can only be used for ignition units with an induction coil, while in most modern ignition units, from which high temperature resistance and resource are not required, the conversion of the supply voltage into a high voltage used for generation discharges on the candle, carried out using transistor converters.
Известны способы контроля емкостных систем зажигания двигателей летательных аппаратов, заключающиеся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу, по превышению этим временем интервала заданного значения судят о работоспособности системы зажигания [7] и способ контроля [8], выбранный за прототип, отличающийся тем, что что измеряют интервал времени между импульсами разрядного тока, вызванными только коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей контрольное значение.There are known methods of monitoring capacitive ignition systems of aircraft engines, which consist in the fact that the time interval between successively following pulses of the discharge current of the storage capacitor to the spark plug is measured, when this time exceeds the specified value, the operability of the ignition system is judged [7] and the control method [8] , chosen as a prototype, characterized in that the time interval between the discharge current pulses caused only by the switching of the energy stored on the storage capacitor exceeding the reference value is measured.
Недостатком указанного способа контроля системы зажигания является то, что решение о неработоспособности системы зажигания принимают только по факту превышения фактической частоты следования искровых разрядов на свече над контрольным значением. При этом не учитываются возможные причины снижения частоты искрообразования, возможность недостоверной выдачи сигнала контроля из-за нарушения в работе встроенной системы контроля, что приводит увеличению времени простоя двигателя, необходимого на поиск неисправности.The disadvantage of this method of monitoring the ignition system is that the decision on the inoperability of the ignition system is made only upon the fact that the actual repetition rate of spark discharges on the spark plug exceeds the reference value. This does not take into account the possible reasons for a decrease in the frequency of sparking, the possibility of an unreliable issuance of a control signal due to a malfunction of the built-in control system, which leads to an increase in the engine downtime required for troubleshooting.
Снижение частоты следования искровых разрядов может произойти по нескольким причинам: при снижении напряжения питания по причине неисправности источника питания или цепей питания системы зажигания, нарушения целостности высоковольтных цепей системы зажигания и при износе свечей зажигания (повышение их пробивного напряжения).A decrease in the repetition rate of spark discharges can occur for several reasons: when the supply voltage drops due to a malfunction of the power source or the power supply circuits of the ignition system, violation of the integrity of the high-voltage circuits of the ignition system and wear of the spark plugs (increase in their breakdown voltage).
Частота следования разрядных импульсов, обеспечиваемая агрегатом зажигания, определяется выражением:The repetition rate of the discharge pulses provided by the ignition unit is determined by the expression:
где Р2 - вторичная мощность преобразователя;where Р 2 - secondary power of the converter;
Q - энергия, запасаемая на накопительном конденсаторе;Q is the energy stored in the storage capacitor;
f - частота следования искровых разрядов на свече.f is the frequency of the spark discharges on the candle.
Известно, что вторичная мощность связана с потребляемой мощностью через коэффициент полезного действия преобразователя напряжения. А мощность, которая может быть потреблена от источника питания зависит от состояния цепей питания и источника питания.It is known that the secondary power is related to the power consumption through the efficiency of the voltage converter. And the power that can be consumed from a power source depends on the state of the power supply circuits and the power source.
Неисправный источник питания может не обеспечить систему зажигания требуемой мощностью. А неисправность цепей питания, например, при повышении их активного сопротивления из-за окисления контактов соединителя, приведет к увеличению падения напряжения в цепях питания и, соответственно, к снижению мощности, которая остается на систему зажигания.A defective power source may not provide the ignition system with the required power. And a malfunction of the power circuits, for example, with an increase in their active resistance due to oxidation of the connector contacts, will lead to an increase in the voltage drop in the power circuits and, accordingly, to a decrease in the power that remains on the ignition system.
Таким образом, неисправность источника и цепей питания может привести к снижению частоты следования искровых разрядов, однако сама система зажигания не будет иметь неисправности.Thus, a malfunction of the source and power circuits can lead to a decrease in the repetition rate of sparks, but the ignition system itself will not be malfunctioning.
Уменьшение напряжения питания может произойти не только из-за неисправности источника питания, но и из-за повышения сопротивления цепей питания системы зажигания, например, при окислении контактов проводов. Уменьшение напряжения питания в таком случае произойдет по причине увеличения падения напряжения на проводах и контактах питания:A decrease in the supply voltage can occur not only due to a malfunction of the power supply, but also due to an increase in the resistance of the power supply circuits of the ignition system, for example, when the wire contacts are oxidized. A decrease in the supply voltage in this case will occur due to an increase in the voltage drop on the wires and power contacts:
где:where:
Uист - напряжение источника питания, В;U ist - power supply voltage, V;
Iпот - потребляемый ток системой зажигания;I sweat - current consumed by the ignition system;
Rпит - сопротивление цепей питания (проводов и переходных контактов).R pit - resistance of power circuits (wires and transition contacts).
В предельном случае фактическая частота следования разрядных импульсов окажется менее контрольного значения, что будет трактовано встроенной системой контроля как отказ агрегата зажигания, и она сформирует ложный сигнал о его отказе. Это приведет к потере времени на замену агрегата зажигания, повторную попытку запуска и дальнейший поиск неисправности.In the extreme case, the actual repetition rate of the discharge pulses will be less than the control value, which will be interpreted by the built-in monitoring system as a failure of the ignition unit, and it will generate a false signal about its failure. This will lead to a loss of time for replacing the ignition unit, re-attempting to start and further troubleshooting.
Снижение частоты следования разрядных импульсов также может произойти из-за повреждения высоковольтных цепей системы зажигания или износа свечей зажигания, особенно при работе системы зажигания при повышенном давлении в камере сгорания в зоне искрового промежутка свечи зажигания. В этом случае встроенная система контроля также выдаст ложную информацию о необходимости замены агрегата зажигания, что также приведет к потере времени на съем работоспособного агрегата зажигания и дальнейший поиск неисправности.A decrease in the repetition rate of the discharge pulses can also occur due to damage to the high-voltage circuits of the ignition system or wear of the spark plugs, especially when the ignition system operates at an increased pressure in the combustion chamber in the area of the spark plug gap. In this case, the built-in monitoring system will also give false information about the need to replace the ignition unit, which will also lead to a loss of time to remove a working ignition unit and further troubleshooting.
Кроме того, возможна выдача ложной информации о статусе системы зажигания, которая может произойти по различным причинам, например, при параметрическом отказе встроенной в агрегат системы контроля частоты искрообразования, изменении порога контроля интервала времени (например, из-за повреждения электрорадиоизделий или при дрейфе их характеристик и других причин), отказ выходных элементов и т.д.In addition, it is possible to issue false information about the status of the ignition system, which can occur for various reasons, for example, with a parametric failure of the spark frequency control system built into the unit, changing the control threshold for the time interval (for example, due to damage to electrical radio products or when their characteristics drift) and other reasons), failure of output elements, etc.
Кроме этого, важно установить критичность снижения частоты следования искровых разрядов. Обычно для систем зажигания еще на этапе НИОКР устанавливается два порога величины частоты следования искровых разрядов: контрольное значение и минимально допустимое значение. Превышение минимально допустимого значения частоты следования искровых разрядов на свече зажигания необходимо для обеспечения стабильного запуска двигателя, значение минимально допустимой частоты определяется на этапе НИОКР. Контрольное значение частоты следования искровых разрядов устанавливается с запасом по отношению к минимально допустимому значению. Поэтому при снижении частоты следования искровых разрядов на свече зажигания менее контрольного значения, но при превышении минимально допустимого значения система зажигания сохраняет возможность запуска двигателя в критичной ситуации.In addition, it is important to establish the criticality of reducing the repetition rate of spark discharges. Typically, for ignition systems at the R&D stage, two thresholds for the spark repetition rate are set: the reference value and the minimum allowable value. Exceeding the minimum allowable spark plug repetition rate is necessary to ensure a stable engine start, the value of the minimum allowable frequency is determined at the R&D stage. The control value of the spark discharges repetition rate is set with a margin in relation to the minimum allowable value. Therefore, with a decrease in the repetition rate of spark discharges on the spark plug less than the control value, but when the minimum permissible value is exceeded, the ignition system retains the ability to start the engine in a critical situation.
Таким образом, все рассмотренные способы контроля технического состояния имеют общие недостатки:Thus, all the considered methods of monitoring the technical condition have common disadvantages:
1) отсутствует возможность контроля достоверности выдачи сигнала контроля о статусе системы зажигания;1) there is no possibility of checking the reliability of the control signal on the status of the ignition system;
2) решение о неработоспособности всей системы зажигания принимается по факту снижения контролируемого параметра ниже контрольного значения, при этом не выявляется причина ухода контролируемого параметра от нормального значения.2) the decision on the inoperability of the entire ignition system is made upon the fact of a decrease in the controlled parameter below the reference value, while the reason for the departure of the controlled parameter from the normal value is not revealed.
Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение достоверности и глубины контроля технического состояния элементов системы зажигания, позволяющее с высокой степенью достоверности в кратчайшие сроки осуществить проверку их работоспособности и принять решение о возможности продолжения эксплуатации системы зажигания по техническому состоянию.The problem solved by this invention is to increase the reliability and depth of control of the technical condition of the elements of the ignition system, which allows with a high degree of reliability in the shortest possible time to check their operability and decide on the possibility of continuing the operation of the ignition system according to the technical condition.
Поставленная задача решается способом контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов, заключающийся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу, по превышению этим интервалом времени заданного значения судят о работоспособности системы зажигания, отличающийся тем, что, начиная с момента времени подачи напряжения питания, формируют первоначальный импульс сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, соответствующего минимально установленной частоте искрообразования на свече зажигания, при наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равному контрольному значению интервала времени, судят о работоспособности встроенной системы контроля, при величине интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока менее заданного контрольного значения формируют непрерывный сигнал контроля и судят о работоспособности системы зажигания, при превышении интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока заданного контрольного значения встроенной системой контроля формируют импульсы сигнала контроля с частотой, равной фактической частоте генерации системой зажигания импульсов разрядного тока, и при наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, проводят проверку соответствия установленным для данного двигателя значениям напряжения питания, поданного на агрегат зажигания, сопротивления цепей питания агрегата зажигания, целостности высоковольтных цепей системы зажигания, состояния свечей зажигания и принимают решение о продолжении эксплуатации системы зажигания, а при отсутствии генерации импульсов разрядного тока агрегатом зажигания и наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, судят об отказе агрегата зажигания.The problem is solved by the method of monitoring the capacitive ignition system of aircraft engines, which consists in measuring the time interval between successively following pulses of the discharge current of the storage capacitor to the spark plug; from the moment the supply voltage is applied, an initial pulse of the control signal is formed with a duration equal to the control value of the time interval corresponding to the minimum set frequency of sparking on the spark plug, in the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value of the time interval, the operability of the built-in control system is judged, when the value of the time interval between successively following pulses of the discharge current is less than the specified control value, a continuous control signal is formed and the operability is judged of the ignition system, when the time interval between successively following discharge current pulses of a given control value is exceeded, the built-in control system generates control signal pulses with a frequency equal to the actual frequency of generation of discharge current pulses by the ignition system, and in the presence of an initial control signal pulse with a duration equal to the control value of the interval time, check that the supply voltage supplied to the ignition unit, the resistance of the power supply circuits of the ignition unit, the integrity of the high-voltage circuits of the ignition system, the state of the spark plugs are established for a given engine, and decide to continue the operation of the ignition system, and in the absence of generation of discharge current pulses by the unit ignition and the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value of the time interval, it is judged that the ignition unit has failed.
Новым в заявленном изобретении является то, что начиная с момента времени подачи напряжения питания, формируют первоначальный импульс сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, соответствующего минимально установленной частоте искрообразования на свече зажигания, при наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равному контрольному значению интервала времени, судят о работоспособности встроенной системы контроля, при величине интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока менее заданного контрольного значения формируют непрерывный сигнал контроля и судят о работоспособности системы зажигания, при превышении интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока заданного контрольного значения встроенной системой контроля формируют импульсы сигнала контроля с частотой, равной фактической частоте генерации системой зажигания импульсов разрядного тока, и при наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, проводят проверку соответствия установленным для данного двигателя значениям напряжения питания, поданного на агрегат зажигания, сопротивления цепей питания агрегата зажигания, целостности высоковольтных цепей системы зажигания, состояния свечей зажигания и принимают решение о продолжении эксплуатации системы зажигания, а при отсутствии генерации импульсов разрядного тока агрегатом зажигания и наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, судят об отказе агрегата зажигания.What is new in the claimed invention is that starting from the time the supply voltage is applied, an initial pulse of the control signal is formed with a duration equal to the control value of the time interval corresponding to the minimum set frequency of sparking on the spark plug, in the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value of the interval time, the operability of the built-in control system is judged, when the time interval between successively following discharge current pulses is less than a predetermined control value, a continuous control signal is formed and the operability of the ignition system is judged, if the time interval between successively following discharge current pulses of a predetermined control value is exceeded by the built-in control system form pulses of the control signal with a frequency equal to the actual frequency of generation of discharge current pulses by the ignition system, and if initially of the first pulse of the control signal with a duration equal to the control value of the time interval, a check is made for compliance with the supply voltage supplied to the ignition unit, the resistance of the power supply circuits of the ignition unit, the integrity of the high-voltage circuits of the ignition system, the state of the spark plugs, and a decision is made to continue the operation of the system ignition, and in the absence of generation of discharge current pulses by the ignition unit and the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value of the time interval, the failure of the ignition unit is judged.
Формирование первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, позволяет проконтролировать величину заданного контрольного значения интервала времени, а также работу выходных элементов встроенной системы контроля.The formation of the initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value of the time interval makes it possible to control the value of the specified control value of the time interval, as well as the operation of the output elements of the built-in control system.
Отсутствие первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, показывает на неисправность встроенной системы контроля.The absence of the initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value of the time interval indicates a malfunction of the built-in control system.
При выявлении превышения фактической частоты искрообразования более контрольного значения (при величине интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока менее заданного контрольного значения) формирование непрерывного (от момента подачи напряжения питания) сигнала контроля позволяет понять, что и встроенная система контроля, и система зажигания находятся в работоспособном состоянии (обеспечивается следование искровых разрядов на свече зажигания с частотой, превышающей установленное контрольное значение).If the actual sparking frequency exceeds the control value (when the time interval between successively following discharge current pulses is less than the specified control value), the formation of a continuous (from the moment the supply voltage is applied) control signal makes it possible to understand that both the built-in control system and the ignition system are in operable state (the following of spark discharges on the spark plug with a frequency exceeding the set control value is ensured).
Фиксация снижения фактической частоты искрообразования менее контрольного значения (при величине интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока более заданного значения) при наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению, позволяет выявить состояние агрегата зажигания, при котором его выходные параметры по каким-либо причинам снижаются менее заданных контрольных значений, но при этом он еще сохраняет работоспособность (обеспечивает искрообразование с частотой, превышающей минимально допустимое значения для двигателя).Fixing a decrease in the actual frequency of sparking less than the control value (when the time interval between successively following pulses of the discharge current is more than a predetermined value) in the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value makes it possible to identify the state of the ignition unit, in which its output parameters for any For reasons, less than the specified control values are reduced, but at the same time it still remains operational (provides sparking with a frequency exceeding the minimum permissible value for the engine).
Проверка работы источника питания, состояния цепей питания, высоковольтных цепей и свечей зажигания позволяют в кратчайшие сроки выявить причину снижения частоты следования искровых разрядов и принять решение о возможности продолжения работы системы зажигания до ближайшего технического обслуживания двигателя или необходимости немедленной замены отказавшей составной части системы зажигания, показывает необходимость привести цепи питания в соответствии с установленными нормами.Checking the operation of the power supply, the state of the power supply circuits, high-voltage circuits and spark plugs allows you to quickly identify the reason for the decrease in the frequency of spark discharges and make a decision about the possibility of continuing the operation of the ignition system until the next engine maintenance or the need to immediately replace a failed component of the ignition system, shows the need to bring power circuits in accordance with established standards.
Отсутствие генерации импульсов разрядного тока агрегатом зажигания при наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению, показывает, что встроенная система контроля продолжает работать штатно, однако генерации разрядных импульсов нет. Это однозначно свидетельствует, что произошел отказ агрегата зажигания и необходимы работы по его замене.The absence of generation of discharge current pulses by the ignition unit in the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value indicates that the built-in control system continues to operate normally, but there is no generation of discharge pulses. This clearly indicates that the ignition unit has failed and work is needed to replace it.
Совокупность преимуществ заявляемого изобретения над известными аналогами позволяет обеспечить эксплуатацию систем зажигания по техническому состоянию, оперативно выявить и при необходимости заменить отказавшую составную часть системы зажигания, т.е. обеспечивает повышение достоверности и глубины контроля технического состояния элементов системы зажигания, позволяющее с высокой степенью достоверности в кратчайшие сроки осуществить проверку их работоспособности и принять решение о возможности продолжения эксплуатации системы зажигания по техническому состоянию.The combination of the advantages of the claimed invention over the known analogs makes it possible to ensure the operation of the ignition systems according to the technical condition, to promptly identify and, if necessary, replace the failed component of the ignition system, i.e. provides an increase in the reliability and depth of control of the technical condition of the ignition system elements, which allows with a high degree of reliability in the shortest possible time to check their operability and make a decision on the possibility of continuing the operation of the ignition system according to the technical condition.
Способ контроля осуществляют следующим образом.The control method is carried out as follows.
Начиная с момента времени подачи напряжения питания формируют первоначальный импульс сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, соответствующего минимально установленной частоте искрообразования на свече зажигания. При наличии этого импульса судят о работоспособности встроенной системы контроля.Starting from the moment of supply voltage supply, an initial pulse of the control signal is formed with a duration equal to the control value of the time interval corresponding to the minimum set frequency of sparking on the spark plug. In the presence of this impulse, the performance of the built-in monitoring system is judged.
При величине интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока менее заданного контрольного значения формируют непрерывный сигнал контроля и судят о работоспособности системы зажигания.When the value of the time interval between successively following pulses of the discharge current is less than a predetermined control value, a continuous control signal is formed and the operability of the ignition system is judged.
При превышении интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока заданного значения встроенной системой контроля формируют импульсы сигнала контроля с частотой, равной фактической частоте генерации системой зажигания импульсов разрядного тока, и при наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению, проводят проверку соответствия установленным для данного двигателя значениям напряжения питания, поданного на агрегат зажигания, сопротивления цепей питания агрегата зажигания, целостности высоковольтных цепей системы зажигания, состояния свечей зажигания и принимают решение о продолжении эксплуатации системы зажигания,When the time interval between successively following pulses of the discharge current of a predetermined value is exceeded, the built-in control system generates pulses of the control signal with a frequency equal to the actual frequency of generation of the discharge current pulses by the ignition system, and in the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value, the compliance with the set for of the given engine to the values of the supply voltage supplied to the ignition unit, the resistance of the power supply circuits of the ignition unit, the integrity of the high-voltage circuits of the ignition system, the state of the spark plugs and decide on the continuation of the operation of the ignition system,
При отсутствии генерации импульсов разрядного тока агрегатом зажигания и наличии первоначального импульса сигнала контроля длительностью, равной контрольному значению, судят об отказе агрегата зажигания.In the absence of generation of discharge current pulses by the ignition unit and the presence of an initial pulse of the control signal with a duration equal to the control value, the failure of the ignition unit is judged.
Пример устройства, реализующего способ контроля емкостного агрегата зажигания, приведен на фиг. 1.An example of a device that implements a method for controlling a capacitive ignition unit is shown in Fig. one.
Изображенная на фиг. 1 система зажигания содержит транзисторный преобразователь 1 (например, обратноходовой транзисторный преобразователь), выпрямитель 2, накопительный конденсатор 3, разрядник 4, свечу зажигания 5, датчик контроля 6, блок питания 7, блок разряда 8, времязадающая цепь 9, повторитель 10, задатчик опорного напряжения компаратора 11, компаратор 12, выходной элемент 13.Shown in FIG. 1, the ignition system contains a transistor converter 1 (for example, a flyback transistor converter), a rectifier 2, a storage capacitor 3, a spark gap 4, a spark plug 5, a control sensor 6, a power supply unit 7, a
При первоначальной подаче напряжения питания компаратор 12 переключает состояние выходного элемента 13 из непроводящего состояние в проводящее. Одновременно с этим начинается заряд времязадающей цепи 9. Работу схемы стабилизированным напряжения питания обеспечивает блок питания 7 (например, на базе микросхемы 142ЕН12). При этом формируется первоначальный импульс контроля длительностью, равной контрольному значению интервала времени, соответствующей минимальной установленной частоте искрообразования.When the supply voltage is initially applied, the
При отсутствии разрядных импульсов (см. фиг. 2) напряжение на времязадающей цепи 9 и повторителе 10 через контрольное значение времени, соответствующее контрольному значению частоты искрообразования, превысит пороговое значение напряжения, которое задается задатчиком опорного напряжения компаратора 11. В результате этого компаратор 12 переключит выходной элемент 13 из проводящего состояния в непроводящее.In the absence of discharge pulses (see Fig. 2), the voltage on the
Формирование первоначального импульса сигнала контроля в данном случае позволяет проконтролировать величину контрольного значения интервала времени, а также проконтролировать работу задействованных элементов встроенной системы контроля. Такой режим работы позволяет сделать вывод о сохранении работоспособности встроенной системы контроля, но прекращении работы агрегата зажигания.The formation of the initial pulse of the control signal in this case allows you to control the value of the control value of the time interval, as well as control the operation of the involved elements of the built-in control system. This mode of operation allows us to conclude that the built-in control system remains operational, but the ignition unit stops working.
При нормальной работе системы зажигания при прохождении искрового разряда датчик контроля 6 формирует импульсный сигнал, который поступает на вход блока разряда 8. Блок разряда 8 разряжает времязадающую цепь 9 (конденсатор), в результате чего напряжение на выходе повторителя 10 не превысит пороговое значение напряжения на компараторе 12. В этом случае состояние компаратора 12 и выходного элемента 13 останется без изменений (см. фиг. 3). Такой режим работы показывает, что и встроенная система контроля, и система зажигания в целом находятся в работоспособном состоянии.During normal operation of the ignition system, when the spark discharge passes, the control sensor 6 generates a pulse signal that is fed to the input of the
При снижении частоты следования искровых разрядов менее контрольного значения (при увеличении интервала времени между разрядами более контрольного значения) времязадающая цепь 9 будет завершать счет после каждого искрового разряда, в это время будет происходить переключение компаратора 12 и выходного элемента 13. При этом после поступления импульсного сигнала от датчика контроля 6 на блок разряда 8 времязадающая цепь 9 будет разряжаться, а компаратор 12 и выходной элемент 13 в результате этого будут переключаться в проводящее состояние (см. фиг. 4). При таком режиме работы частота изменения состояния выходного элемента 13 позволит судить о фактической частоте следования искровых разрядов.With a decrease in the repetition rate of spark discharges less than the reference value (with an increase in the time interval between the discharges more than the reference value), the
Появление таких импульсов контроля позволяет сделать выводы о статусе системы зажигания:The appearance of such control pulses allows drawing conclusions about the status of the ignition system:
1) система зажигания сохраняет функцию генерации импульсов разрядного тока, способных обеспечить воспламенение компонентов топлива;1) the ignition system retains the function of generating discharge current pulses capable of ensuring the ignition of fuel components;
2) необходимо проведение проверки соответствия установленным для данного двигателя значениям напряжения питания, поданного на агрегат зажигания, сопротивления цепей питания агрегата зажигания, целостности высоковольтных цепей системы зажигания, состояния свечей зажигания (повышения их пробивного напряжения).2) it is necessary to verify compliance with the values of the supply voltage supplied to the ignition unit, the resistance of the power supply circuits of the ignition unit, the integrity of the high-voltage circuits of the ignition system, the state of the spark plugs (increase in their breakdown voltage) established for this engine.
В зависимости от критичности повышения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока принимают решение о замене отказавшей составной части системы зажигания и продолжении эксплуатации или о возможности продолжения эксплуатации системы зажигания до следующего технического обслуживания двигателя.Depending on the criticality of the increase in the time interval between successively subsequent pulses of the discharge current, a decision is made to replace the failed component of the ignition system and continue operation or the possibility of continuing to operate the ignition system until the next engine maintenance.
Заявленный способ контроля может быть реализован при других помощи различных функциональных узлов, широко описанных в [9].The claimed control method can be implemented using other different functional units, widely described in [9].
Эффективность использования заявляемого способа контроля технического состояния емкостного агрегата зажигания в составе системы зажигания подтверждена результатами испытаний емкостных систем зажигания, в том числе в составе промышленных ГТУ.The effectiveness of using the proposed method for monitoring the technical state of a capacitive ignition unit as part of an ignition system is confirmed by the results of tests of capacitive ignition systems, including those in industrial gas turbines.
Предлагаемый способ контроля агрегата зажигания в составе системы зажигания обладает повышенной глубиной контроля работоспособности (статуса) емкостной системы зажигания и обеспечивает оценку технического состояния агрегата зажигания с возможностью ускоренного выявления отказавших составных частей и продолжении эксплуатации системы зажигания.The proposed method for monitoring the ignition unit as part of the ignition system has an increased depth of monitoring the performance (status) of the capacitive ignition system and provides an assessment of the technical condition of the ignition unit with the possibility of accelerated detection of failed components and continued operation of the ignition system.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. Патент России RU 2717457, опубл. 23.03.2020, кл. F02C 7/26 (2006.01); F02P 17/12 (2006.01); Н01Т 13/00 (2006.01).1. Patent of Russia RU 2717457, publ. 03/23/2020, cl. F02C 7/26 (2006.01); F02P 17/12 (2006.01); Н01Т 13/00 (2006.01).
2. Патент России RU 2338080, опубл. 27.09.2007, кл. F02C 7/26 (2006.01).2. Patent of Russia RU 2338080, publ. 27.09.2007, cl. F02C 7/26 (2006.01).
3. Неустановившиеся режимы работы авиационных газотурбинных двигателей, В.А. Сосунов, Ю.А. Литвинов - М: Машиностроение, 1975,216 с. (см. с. 147).3. Transient operating modes of aircraft gas turbine engines, V.А. Sosunov, Yu.A. Litvinov - M: Mechanical Engineering, 1975, 216 p. (see p. 147).
4. Запуск авиационных газотурбинных двигателей, М.А. Алабин, Б.М. Кац, Ю.А. Литвинов - М.: Машиностроение, 1968 (см. с. 62).4. Start-up of aircraft gas turbine engines, M.А. Alabin, B.M. Katz, Yu.A. Litvinov - M .: Mechanical Engineering, 1968 (see p. 62).
5. Патент Франции FR 2717534, опубл. 22.09.1995, кл. F02C 7/266; F02P 15/00; F02P 17/12; F23Q 3/00.5. French patent FR 2717534, publ. 09/22/1995, cl. F02C 7/266; F02P 15/00; F02P 17/12; F23Q 3/00.
6. Патент России RU 2628224, опубл. 01.06.2017., F02P 17/00 (2006.01).6. Patent of Russia RU 2628224, publ. 01.06.2017., F02P 17/00 (2006.01).
7. Агрегат зажигания СК-44-3Б. Руководство по технической эксплуатации 8Г3.246.180 РЭ.7. Ignition unit SK-44-3B. Technical operation manual 8G3.246.180 OM.
8. Патент России RU 2463523, опубл. 10.10.2012, кл. F23Q 23/00 (2006.01); F02P 17/00 (2006.01).8. Patent of Russia RU 2463523, publ. 10.10.2012, cl. F23Q 23/00 (2006.01); F02P 17/00 (2006.01).
9. Электроника и микропроцессорная техника, В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев - М.: Высшая школа, 2005.9. Electronics and microprocessor technology, V.G. Gusev, Yu.M. Gusev - M .: Higher school, 2005.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137159A RU2752014C1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Method for controlling capacitive ignition system of aircraft engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137159A RU2752014C1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Method for controlling capacitive ignition system of aircraft engines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752014C1 true RU2752014C1 (en) | 2021-07-21 |
Family
ID=76989532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020137159A RU2752014C1 (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Method for controlling capacitive ignition system of aircraft engines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752014C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394170C2 (en) * | 2008-03-26 | 2010-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of determining test discharge parametres of capacitive ignition systems |
| RU2463523C1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Method of controlling 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 |
| RU2680724C1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-02-26 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Method of controlling aircraft engines capacitive ignition system |
| US20190120199A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-25 | Airbus Operations Sas | Ignition system of an aircraft turbine engine |
-
2020
- 2020-11-11 RU RU2020137159A patent/RU2752014C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394170C2 (en) * | 2008-03-26 | 2010-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of determining test discharge parametres of capacitive ignition systems |
| RU2463523C1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Method of controlling 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 |
| US20190120199A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-25 | Airbus Operations Sas | Ignition system of an aircraft turbine engine |
| RU2680724C1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-02-26 | Акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" | Method of controlling aircraft engines capacitive ignition system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9726140B2 (en) | Internal combustion engine control apparatus | |
| US7768767B2 (en) | Triggered pulsed ignition system and method | |
| US4760341A (en) | Method and apparatus for monitoring operation of a spark ignition device in a gas turbine engine | |
| JP2008522066A (en) | Fast multi-spark ignition | |
| RU2463523C1 (en) | Method of controlling aircraft engine capacitive ignition system | |
| RU2614388C2 (en) | Aircraft engines capacitive ignition system control device | |
| US20140358399A1 (en) | Method for controlling a corona ignition device | |
| US5572135A (en) | Diagnostic apparatus and methods for ignition circuits | |
| RU2752014C1 (en) | Method for controlling capacitive ignition system of aircraft engines | |
| CN112154265A (en) | Current curve optimization for ignition systems | |
| US3529910A (en) | Reignite system | |
| JPH0868372A (en) | Superposed discharge type ignition device | |
| RU2608888C1 (en) | Method of controlling aircraft engines capacitive ignition system | |
| US3343366A (en) | Spark discharge monitoring device | |
| 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 | |
| EP0045572A2 (en) | A relaxation oscillator type spark generator | |
| JP6882031B2 (en) | Capacitive ignition device for ion measurement and AC ringing suppression | |
| RU2678231C1 (en) | Method of controlling aircraft engines capacitive ignition system | |
| RU2767662C1 (en) | Method for monitoring serviceability of high-voltage capacitive ignition systems of gas turbine engines | |
| JP7208404B2 (en) | Spark igniter life detection | |
| RU2767663C1 (en) | Aircraft gas turbine engine capacitive ignition system control device | |
| RU2738210C1 (en) | Control method of capacitive ignition unit | |
| JP6723477B2 (en) | Ignition device | |
| JP4968203B2 (en) | Plasma ignition device |