RU2236019C1

RU2236019C1 - Device for serviceability check of ignition and fuel equipment adjustment system of gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2236019C1
Application number: RU2003118796/28A
Authority: RU
Inventors: Ф.А. Гизатуллин (RU); Ф.А. Гизатуллин; В.Х. Абдрахманов (RU); В.Х. Абдрахманов; К.В. Зиновьев (RU); К.В. Зиновьев
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2004-09-10

Abstract

FIELD: electric measurement technology; measuring spark discharge parameters of spark plugs.

SUBSTANCE: device has series-connected voltage divider, signal amplitude limiter, rectifier, delay circuit, first comparator, counter, register, arithmetic multiplication unit, and display unit. Delay circuit output is also connected to inputs of second comparator and pulse repetition rate meter whose outputs are connected to inputs of AND gate and arithmetic multiplication unit, respectively. Second input of AND gate is connected to output of monostable multivibrator whose input is connected to first comparator output. AND gate output is connected to counter and register inputs. Output of fuel feed sensor is connected to counter reset input.

EFFECT: provision for adjusting fuel equipment due to measuring delay time of fuel jumping the discharge gap of spark plug.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения параметров искровых разрядов в свечах зажигания, и может быть использовано для измерения длительности задержки между моментом подачи топлива и моментом попадания топлива на рабочий торец свечи.The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for measuring the parameters of spark discharges in spark plugs, and can be used to measure the duration of the delay between the moment of fuel supply and the moment the fuel enters the working end of the spark plug.

Известен измеритель длительности искры (а.с. СССР №1679416, кл. G 01 R 29/02, опубл. 23.09.91), содержащий датчик тока, двухпороговый дискриминатор уровня, пиковый детектор, дискриминатор уровня, одновибратор, элемент И, блок счета, причем выход датчика тока соединен с входом двухпорогового дискриминатора уровня, выход которого соединен с входом пикового детектора, выход последнего соединен с входом дискриминатора уровня и с входом одновибратора, выход дискриминатора уровня соединен с первым входом элемента И, второй вход элемента И соединен с выходом одновибратора, выход элемента И соединен с входом блока счета.Known meter duration of the spark (AS USSR No. 1679416, class G 01 R 29/02, publ. 23.09.91), containing a current sensor, two-threshold level discriminator, peak detector, level discriminator, one-shot, element I, counting unit moreover, the output of the current sensor is connected to the input of a two-threshold level discriminator, the output of which is connected to the input of the peak detector, the output of the latter is connected to the input of the level discriminator and to the input of the one-shot, the output of the level discriminator is connected to the first input of the element And the second input of the element And is connected to the output one-shot, the output of the element And is connected to the input of the counting unit.

Измеритель длительности искры может использоваться для контроля работоспособности системы зажигания, так как показания измерителя свидетельствуют о наличии искрообразования в свече, однако, данное устройство по своим функциональным возможностям неприменимо для измерения времени задержки между моментом подачи топлива и моментом попадания топлива в разрядный промежуток свечи.The spark duration meter can be used to monitor the operation of the ignition system, since the meter readings indicate the presence of sparking in the candle, however, this device is not applicable in its functionality to measure the delay time between the moment of fuel supply and the moment the fuel enters the discharge gap of the candle.

Данная задача возникает при настройке пусковой топливной аппаратуры двигателя. Необходимым условием для воспламенения горючей смеси в камере сгорания является попадание смеси в искровой промежуток свечи. Момент попадания топлива в искровой промежуток может быть зафиксирован при изменении падения напряжения в свече, т.к. известно, что смачивание свечи топливом приводит к увеличению падения напряжения в свече. Если топливо не попадает в искровой промежуток свечи, или попадает со значительной задержкой, то это свидетельствует об отклонениях в настройке пусковой топливной аппаратуры, т.к. моменты включения свечи и клапанов пусковой топливной аппаратуры связаны циклограммой запуска газотурбинного двигателя.This problem arises when tuning the starting fuel equipment of the engine. A prerequisite for igniting a combustible mixture in a combustion chamber is that the mixture enters the spark gap of a candle. The moment of fuel getting into the spark gap can be fixed when the voltage drop in the candle changes, because It is known that wetting a candle with fuel leads to an increase in the voltage drop in the candle. If the fuel does not fall into the spark gap of the spark plug, or falls with a significant delay, this indicates a deviation in the setting of the starting fuel equipment, as the moments of turning on the spark plugs and valves of the starting fuel equipment are connected by the cyclogram of starting the gas turbine engine.

Известен также способ контроля электрической системы зажигания путем измерения падения напряжения в искровой стадии разряда в свече и сравнения его с эталонным значением (а.с. СССР №1106207, кл. F 02 С 7/266, опубл. 30.07.84, бюл. №28), который может быть использован для контроля качества настройки топливной аппаратуры на основе определения наличия или отсутствия топлива в искровом промежутке свечи в процессе запуска двигателя. К недостатку способа следует отнести то, что при этом не определяется время задержки между моментом подачи топлива и моментом попадания топлива в разрядный промежуток свечи, что ограничивает информативность контроля.There is also a method of controlling an electrical ignition system by measuring the voltage drop in the spark stage of a discharge in a candle and comparing it with a reference value (AS USSR No. 1106207, class F 02 C 7/266, publ. 30.07.84, bull. No. 28), which can be used to control the quality of fuel equipment settings based on the determination of the presence or absence of fuel in the spark gap of the spark plug during engine start-up. The disadvantage of this method is the fact that this does not determine the delay time between the moment of fuel supply and the moment the fuel enters the discharge gap of the plug, which limits the information content of the control.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является измеритель длительности подготовительной стадии разряда в свечах зажигания (патент №2182339 Россия, МКИ G 01 R 22/00, 22/02, опубл. 10.05.02, бюл. №13), содержащий счетчик, делитель напряжения, компаратор, генератор тактовых импульсов, временной селектор, блок памяти, блок управления памятью, дешифратор, блок цифровой индикации, при этом выход делителя напряжения, с которого снимается напряжение в свече, соединен с входом компаратора, при этом уровень порога срабатывания компаратора выбирается превышающим падение напряжения в свече, выход компаратора соединен с первым входом временного селектора, к второму входу последнего подключен генератор тактовых импульсов, выход компаратора подключен также к управляющему входу счетчика и ко входу блока управления памятью, выход последнего подключен к управляющему входу блока памяти, выход временного селектора соединен с счетным входом счетчика, выход последнего соединен с информационным входом блока памяти, выход последнего соединен с входом дешифратора, выход последнего соединен с блоком цифровой индикации.The closest in technical essence to the claimed device is a meter for the duration of the preparatory stage of the discharge in the spark plugs (patent No. 2182339 Russia, MKI G 01 R 22/00, 22/02, publ. 10.05.02, bull. No. 13), containing a counter, voltage divider, comparator, clock generator, time selector, memory block, memory control unit, decoder, digital display unit, while the output of the voltage divider from which the voltage is removed in the candle is connected to the input of the comparator, while the threshold level of comparator pa is selected to exceed the voltage drop in the candle, the comparator output is connected to the first input of the temporary selector, a clock pulse generator is connected to the second input of the last one, the comparator output is also connected to the counter control input and to the memory control unit input, the last output is connected to the control input of the memory unit, the output of the temporary selector is connected to the counting input of the counter, the output of the latter is connected to the information input of the memory block, the output of the latter is connected to the input of the decoder, the output of the last th unit is connected to a digital display.

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно по своим функциональным возможностям неприменимо для измерения длительности задержки между моментом подачи топлива и моментом попадания топлива в разрядный промежуток свечи.The disadvantage of this device is that in its functionality it is not applicable for measuring the duration of the delay between the moment of fuel supply and the moment the fuel enters the discharge gap of the plug.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства контроля, обеспечивающее возможность настройки топливной аппаратуры, за счет измерения времени задержки попадания топлива в разрядный промежуток свечи по отношению к моменту подачи топлива.The objective of the invention is to expand the functionality of the control device, providing the ability to configure the fuel equipment, by measuring the delay time of getting fuel into the discharge gap of the candle with respect to the time of fuel supply.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство контроля работоспособности системы зажигания и настройки топливной аппаратуры газотурбинного двигателя, содержащее счетчик, компаратор, делитель напряжения и блок индикации, в отличие от прототипа, введены ограничитель амплитуды сигнала, выпрямитель, цепь задержки, датчик подачи топлива, регистр, измеритель периода следования импульсов, блок арифметического умножения, одновибратор и логический элемент И, при этом выход делителя напряжения соединен с входом ограничителя амплитуды сигнала, выход которого соединен с входом выпрямителя, выход последнего подключен к цепи задержки, выход которой соединен одновременно с входом второго компаратора, входом измерителя частоты следования импульсов и входом первого компаратора, выход последнего подключен одновременно к входу одновибратора и счетному входу счетчика, выход которого соединен с входом регистра, выход которого подключен к входу блока арифметического умножения, выход последнего соединен с входом блока индикации, при этом выход второго компаратора соединен с первым входом элемента И, выход одновибратора соединен со вторым входом элемента И, выход которого подключен к одновременно к входу разрешения записи регистра и к входу остановки счета счетчика, выход датчика подачи топлива соединен с входом обнуления счетчика.This object is achieved in that in the device for monitoring the operability of the ignition system and tuning the fuel equipment of a gas turbine engine, which contains a counter, comparator, voltage divider and display unit, in contrast to the prototype, a signal amplitude limiter, a rectifier, a delay circuit, a fuel supply sensor, a register are introduced , a pulse repetition period meter, an arithmetic multiplication unit, a single vibrator and an AND logic element, while the output of the voltage divider is connected to the input of the amplitude limiter the signal whose output is connected to the input of the rectifier, the output of the latter is connected to the delay circuit, the output of which is connected simultaneously with the input of the second comparator, the input of the pulse-frequency meter and the input of the first comparator, the output of the latter is connected simultaneously to the input of the single-vibrator and the counting input of the counter, the output of which is connected with the input of the register, the output of which is connected to the input of the arithmetic multiplication unit, the output of the latter is connected to the input of the display unit, while the output of the second comparator is connected to the first input of the And element, the output of the single-vibrator is connected to the second input of the And element, the output of which is connected to both the register enable input and the counter stop input, the fuel supply sensor output is connected to the counter zeroing input.

На фиг.1 изображена структурная схема заявляемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы заявляемого устройства.Figure 1 shows a structural diagram of the inventive device; figure 2 - timing diagrams of the operation of the claimed device.

Устройство содержит делитель напряжения 1, ограничитель амплитуды сигнала 2, выпрямитель 3, цепь задержки 4, датчик подачи топлива 5, первый компаратор 6, второй компаратор 7, одновибратор 8, счетчик 9, логический элемент И 10, регистр 11, измеритель периода следования импульсов 12, блок арифметического умножения 13, блок индикации 14, при этом выход делителя напряжения 1 соединен с входом ограничителя амплитуды сигнала 2, выход которого соединен с входом выпрямителя 3, выход последнего подключен к цепи задержки 4, выход которой соединен одновременно с входом второго компаратора 7, входом измерителя периода следования импульсов 12 и входом первого компаратора 6, выход последнего подключен одновременно к входу одновибратора 8 и счетному входу счетчика 9, выход которого соединен с входом регистра 11, выход которого подключен к входу блока арифметического умножения 13, выход последнего соединен с входом блока индикации 14, при этом выход второго компаратора 7 соединен с первым входом элемента И 10, выход одновибратора 8 соединен со вторым входом элемента И 10, выход которого подключен одновременно к входу разрешения записи регистра 11 и к входу остановки счета счетчика 9, выход датчика подачи топлива 5 соединен с входом обнуления счетчика 9.The device comprises a voltage divider 1, a signal amplitude limiter 2, a rectifier 3, a delay circuit 4, a fuel supply sensor 5, a first comparator 6, a second comparator 7, a one-shot 8, a counter 9, an AND 10 logic element, a register 11, a pulse repetition period meter 12 , arithmetic multiplication unit 13, display unit 14, while the output of the voltage divider 1 is connected to the input of the amplitude limiter of the signal 2, the output of which is connected to the input of the rectifier 3, the output of the latter is connected to the delay circuit 4, the output of which is connected simultaneously with the input of the second comparator 7, the input of the pulse period meter 12 and the input of the first comparator 6, the output of the latter is connected simultaneously to the input of the single vibrator 8 and the counting input of the counter 9, the output of which is connected to the input of the register 11, the output of which is connected to the input of the arithmetic multiplication unit 13, the output the latter is connected to the input of the display unit 14, while the output of the second comparator 7 is connected to the first input of the element And 10, the output of the single vibrator 8 is connected to the second input of the element And 10, the output of which is connected simultaneously to the input enable register entries 11 and to the input stop counting counter 9, the output of the fuel supply sensor 5 is connected to the input of zeroing the counter 9.

Форма сигнала падения напряжения в свече u_св, снимаемого с делителя напряжения 1, подключенного ко входу свечи зажигания, показана на фиг.2а, где обозначено: t_и - длительность искровой стадии разряда, t_пс - длительность подготовительной стадии разряда. Приведенные временные диаграммы работы устройства соответствуют моменту времени после попадания топлива в разрядный промежуток свечи.The waveform of the voltage drop in the candle u _sv taken from the voltage divider 1 connected to the input of the spark plug is shown in Fig.2a, where it is indicated: t _and is the duration of the spark stage of the discharge, t _ps is the duration of the preparatory stage of the discharge. The given time diagrams of the device operation correspond to the point in time after fuel has entered the discharge gap of the plug.

Сигнал u_св с делителя напряжения 1 проходит через ограничитель амплитуды сигнала 2 и выпрямитель 3 и попадает в цепь задержки 4, в которой осуществляется заполнение промежутков между полуволнами сигнала (фиг.2б). Затем сигнал поступает на входы первого и второго компараторов. Пороговое напряжение первого компаратора U_пор.1 устанавливается на уровне, заведомо большем амплитуды падения напряжения в свече во время искрового разряда. Пороговое напряжение второго компаратора U_пор.2 устанавливается на уровне большем, чем амплитуда падения напряжения в свече до момента попадания топлива в разрядный промежуток свечи U_св.до. и меньшем, чем пороговое напряжение первого компаратора U_пор.1:U_св.дo.<U_пор.2<U_пop.1. Вид сигналов на выходах первого U_вых.К1 и второго компараторов U_вых.К2 после попадания топлива в разрядный промежуток свечи показан на фиг.2в и 2г соответственно. По срезу сигнала U_вых.К1 осуществляется счет разрядных импульсов на счетчике. Обнуление счетчика производится в момент подачи топлива от датчика подачи топлива. По срезу сигнала U_вых.K1 производится также запуск одновибратора, время задержки которого t_одн выбирается заведомо меньшим минимально возможной длительности искровой стадии разряда t_и.min: t_одн<t_и.min. По истечении времени t_одн от момента начала искровой стадии разряда элементом И по сигналу U_вых.К2 проверяется наличие факта попадания топлива в разрядный промежуток свечи, соответствующее сигналу "логическая единица" на выходе второго компаратора. Форма сигнала на выходе одновибратора показана на фиг.2д. Вид сигнала на выходе элемента И показан на фиг.2е, срез этого импульса останавливает счет в счетчике и разрешает запись содержимого счетчика в регистр, в котором фиксируется, таким образом, число разрядных импульсов, проследовавших от момента подачи топлива до момента попадания топлива в разрядный промежуток свечи. К входу цепи задержки подключен цифровой измеритель периода следования импульсов. В блоке арифметического умножения производится операция арифметического умножения цифровых кодов регистра и измерителя периода следования импульсов. С выхода блока арифметического умножения результат измерения - задержка между моментом подачи топлива и моментом попадания топлива в разрядный промежуток свечи поступает в блок индикации.The signal u _sv from the voltage divider 1 passes through the signal amplitude limiter 2 and the rectifier 3 and enters the delay circuit 4, in which the gaps between the half-waves of the signal are filled (Fig.2b). Then the signal goes to the inputs of the first and second comparators. The threshold voltage of the first comparator U _{pore 1 is} set at a level known to be greater _{than the} amplitude of the voltage drop in the candle during a spark discharge. The threshold voltage of the second comparator U _{por.2 is} set at a level greater than the amplitude of the voltage drop in the candle until fuel _{enters the} discharge gap of the candle U _sv.do. and less than the threshold voltage of the first comparator U _por . ₁ : U _{St. to.} <U _p . ₂ <U _p . ₁ . The type of signals at the outputs of the first U _o.K1 and the second comparators U _o.K2 after fuel has entered the discharge gap of the plug is shown in FIGS. 2c and 2d, respectively. By cutting the signal U _o.K1 , the discharge pulses are _counted on the counter. The counter is zeroed at the moment of fuel supply from the fuel supply sensor. By cutting off the signal U _out.K1 , a single- _shot is also launched, the delay time of which t _one is chosen obviously less than the minimum possible duration of the spark stage of the discharge t _and.min : t _one <t _and.min . After _{a one-time} t from the start of the spark discharge stage U of AND gate _vyh.K2 signal checks for the fuel falling fact in spark discharge gap corresponding to the signal "logical one" at the output of the second comparator. The waveform at the output of the one-shot is shown in fig.2d. The type of signal at the output of the And element is shown in Fig. 2e, a slice of this pulse stops the count in the counter and allows writing the contents of the counter into a register, which thus fixes the number of discharge pulses that followed from the moment the fuel was supplied until the fuel hit the discharge gap candles. A digital pulse period meter is connected to the input of the delay circuit. In the block of arithmetic multiplication, the operation of arithmetic multiplication of the digital codes of the register and the pulse period meter is performed. From the output of the arithmetic multiplication unit, the measurement result is the delay between the moment of fuel supply and the moment the fuel enters the discharge gap of the candle enters the display unit.

Итак, заявляемое изобретение позволяет измерять с высокой точностью длительность задержки между моментом подачи топлива и моментом попадания топлива на рабочий торец свечи и, таким образом, обеспечивает более широкие возможности настройки топливной аппаратуры, сохраняя функцию контроля работоспособности системы зажигания.So, the claimed invention allows to measure with high accuracy the duration of the delay between the moment of fuel supply and the moment of fuel getting on the working end of the spark plug and, thus, provides more extensive settings for fuel equipment, while maintaining the function of monitoring the health of the ignition system.

Claims

A device for monitoring the operability of the ignition system and tuning the fuel equipment of a gas turbine engine, comprising a counter, a comparator, a voltage divider and an indication unit, characterized in that the device comprises a signal amplitude limiter, a rectifier, a delay circuit, a fuel supply sensor, a register, a pulse repetition period meter, a unit arithmetic multiplication, one-shot and logical element AND, while the output of the voltage divider is connected to the input of the limiter of the amplitude of the signal, the output of which is connected with the input of the rectifier, the output of the latter is connected to the delay circuit, the output of which is connected simultaneously with the input of the second comparator, the input of the pulse-frequency meter and the input of the first comparator, the output of the latter is connected simultaneously to the input of the single-vibrator and the counting input of the counter, the output of which is connected to the register input, the output which is connected to the input of the arithmetic multiplication unit, the output of the latter is connected to the input of the display unit, while the output of the second comparator is connected to the first input of the element AND, the output of novibratora connected to the second input of AND gate whose output is connected both to the input resolution register entry and entry counter stops counting, the fuel supply sensor output is connected to the reset input of the counter.