(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジン燃焼器に関し、エンジンの点火及び監視方法及びシステムを提供する。【解決手段】燃焼器１０２は、燃焼帯１０６を取り囲むケーシング１０４と、先端１１０、基端１１２、及びそれらの間に延在する本体１１４を含む点火プラグ１０８とを含み、本体は、先端が燃焼帯に近接するように燃焼器ケーシングを通って延在し、点火プラグは、基端から点火エネルギーを受け取って、先端で点火源１１６を形成するように構成され、点火プラグは、更に、燃焼帯の燃焼力を検知して、検知された燃焼力に関する信号を生成するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼帯（１０６）を取り囲むケーシング（１０４）と、
先端（１１０）、基端（１１２）、及びそれらの間に延在する本体（１１４）を含む点火プラグ（１０８）とを備えており、前記本体は、前記先端が前記燃焼帯に近接するように前記ケーシングを通って延在し、前記点火プラグは、前記基端から点火エネルギーを受け取って、前記先端で点火源を形成するように構成され、前記点火プラグは、更に、前記燃焼帯の燃焼力を検知して、検知された燃焼力に関する信号を生成するように構成される、燃焼器（１０２）。
【請求項２】
前記先端（１１０）は、前記燃焼帯（１０６）内の静電界に関する情報を受け取るように構成される、請求項１に記載の燃焼器（１０２）。
【請求項３】
前記点火プラグ（１０８）は、受け取った静電界情報に関する電気信号を生成するように構成される、請求項２に記載の燃焼器（１０２）。
【請求項４】
前記点火プラグ（１０８）は、受け取った点火エネルギー、形成された点火源、検知された燃焼力、及び生成された静電界情報信号の少なくとも１つに基づいて、前記点火プラグの健全性に関する電気信号を生成するように構成される、請求項１に記載の燃焼器（１０２）。
【請求項５】
燃焼器（１０２）を備えており、前記燃焼器（１０２）が、
燃焼帯（１０６）を取り囲むケーシング（１０４）と、
先端（１１０）、基端（１１２）、及びそれらの間に延在する本体（１１４）を含む点火プラグ（１０８）とを備えており、前記本体は、前記先端が少なくとも部分的に前記ケーシングで取り囲まれる燃焼帯に近接するように燃焼器ケーシングを通って延在し、前記点火プラグは、前記基端から点火エネルギーを受け取って、前記先端で点火源を形成するように構成され、前記点火プラグは、更に、前記燃焼帯の燃焼力を検知して、検知された燃焼力に関する信号を生成するように構成される、点火システム（１００）。
【請求項６】
前記点火プラグ（１０８）は、第１電極（１１８）と、第２電極（１２０）と、電気絶縁体（１２２）とを備えており、これらは、前記第１電極及び前記第２電極が協働して電荷を担持し、前記第１電極の先端と前記第２電極の先端の間に前記燃焼器（１０２）の点火火花を生じさせるように配設される、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記点火プラグ（１０８）は、第１電極（１１８）と、第２電極（１２０）と、電気絶縁体（１２２）とを備えており、これらは、前記第１電極及び前記第２電極が協働して、前記第１電極及び前記第２電極に近接する静電界に関連する電流を担持するように配設される、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記点火プラグから燃焼力情報を受け取るように構成されたセンサ回路を更に備えており、前記センサ回路は、火花を形成するための前記点火プラグに伝達されるエネルギー量の少なくとも一部を遮断するように構成される、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記点火プラグ（１０８）に連結されたＡＣセンサ回路（１２６）を更に備える、請求項５に記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してガスタービンエンジン燃焼器に関し、より詳細には、エンジンの点火及び監視方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼不安定性は、任意のガスタービンエンジン又はピストン駆動エンジンに伴う多くの障害及び運転上の問題によって生じる可能性がある。例えば、燃料ノズルの詰まり又は開き、圧縮ノズルの閉塞、及び入口案内翼（ＩＧＶ）のスケジュールの間違いが、燃焼不安定性につながることがある。これらの障害の中には、早く検出しなければ、エンジンの予想寿命を全体として大幅に減少させる可能性があるものもある。燃焼器の騒音（ランブル）もまた、検出するのが困難で、燃焼器構成部品及びタービンノズルの寿命を大幅に縮める状態である。
【０００３】
ガスタービンの燃焼プロセスは、燃焼器の上流のガス経路及びその関連の燃料システムにおける不安定性及び初期の故障を検出するために注意深く監視される。ガスタービンエンジンの燃焼器に点火火花を導入するために、点火プラグが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許７５０９８１２号明細書
【発明の概要】
【０００５】
点火システムは、一般的に、一旦エンジンが始動してかかっていれば使用されない。
【０００６】
一実施形態において、燃焼器は、燃焼帯を取り囲むケーシングと、先端、基端、及びそれらの間に延在する本体を含む点火プラグとを備えている。本体は、先端が燃焼帯に近接するように燃焼器ケーシングを通って延在する。点火プラグは、基端から点火エネルギーを受け取って、先端で点火源を形成するように構成される。点火プラグは、更に、燃焼帯の燃焼力を検知して、検知された燃焼力に関する信号を生成するように構成される。
【０００７】
別の実施形態において、エンジンの点火及び監視方法は、点火プラグを用いてエンジンの燃焼帯に火花を発生させるステップと、点火プラグを用いて燃焼帯から燃焼力情報を受け取るステップとを含む。
【０００８】
更に別の実施形態において、点火システムは、燃焼器と、燃焼帯を取り囲むケーシングと、先端、基端、及びそれらの間に延在する本体を含む点火プラグとを備えている。本体は、先端が少なくとも部分的にケーシングで取り囲まれる燃焼帯に近接するように燃焼器ケーシングを通って延在する。点火プラグは、基端から点火エネルギーを受け取って、先端で点火源を形成するように構成される。点火プラグは、更に、燃焼帯の燃焼力を検知して、検知された燃焼力に関する信号を生成するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の例示的実施形態に従った点火システムの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を一例として、限定することなく例証する。本発明は、工業、商業、及び居住用途におけるエンジンの点火及び監視に関する分析的且つ体系的な実施形態に全般的に適用されることが想定される。
【００１１】
本明細書において、単数形で記述され、単語「ａ」又は「ａｎ」に続く要素又はステップは、複数の要素又はステップを除外することが明示されていない限り、それらを除外するものではないと理解されたい。更にまた、本発明の「一実施形態」との記載は、既述した特徴を更に組み込んだ更なる実施形態の存在を除外するものと解釈されることを意図するものではない。
【００１２】
点火に使用しない時、燃焼器の点火プラグは、燃焼器の内部のセンサプローブとして使用して、燃焼プロセスの静電熱特性を監視することができる。点火プラグは、点火目的で使用しない時はセンサとして使用することができる。燃焼プロセスそのものは、エンジンの出力レベルだけでなく、燃焼器環境における障害状態によって変化する電界符号を作成する。従って、点火プラグは、この電気符号を受けて、燃焼器のガス経路内の電気プローブとして作用する。利用及び健全性データと、収集されたデータからの情報とを抽出するために、増幅器と、点火プラグに連結されたセンサ回路内の信号処理とが使用される。
【００１３】
現在、点火プラグは点火目的のみに使用されている。本発明の実施形態は、燃焼環境において電気プローブとして点火プラグを利用するため、典型的な使用モデルではごく一部の時間だけ使用される装置に二通りの使われ方をもたらすことになる。
【００１４】
図１は、本発明の例示的実施形態に従った点火システム１００の概略ブロック図である。例示的実施形態において、点火システム１００は、燃焼帯１０６を取り囲むケーシング１０４と、点火プラグ１０８とを含む燃焼器１０２を備えている。一実施形態では、燃焼器１０２は、ガスタービンエンジン燃焼器である。様々な実施形態において、燃焼器１０２は、ピストン駆動内燃機関のピストンシリンダを包含する。点火プラグ１０８は、先端１１０、基端１１２、及びそれらの間に延在する本体１１４を含む。本体１１４は、先端１１０が少なくとも部分的にケーシング１０４で取り囲まれる燃焼帯１０６に近接するように燃焼器ケーシング１０４を通って延在する。点火プラグ１０８は、基端１１２から点火エネルギーを受け取って、先端１１０で点火源１１６を形成するように構成される。様々な実施形態において、点火源１１６は火花である。点火プラグ１０８は、更に、燃焼帯１０６の燃焼力を検知して、検知された燃焼力に関する信号を生成するように構成される。
【００１５】
点火プラグ１０８は、第１電極１１８と、第２電極１２０と、電気絶縁体１２２とを含んでおり、これらは、第１電極１１８及び第２電極１２０が協働して電荷を担持し、第１電極１１８の先端と第２電極１２０の先端の間に燃焼器１０２の点火火花を生じさせるように配設される。第１電極１１８、第２電極１２０、及び電気絶縁体１２２はまた、第１電極１１８及び第２電極１２０が協働して、第１電極１１８及び第２電極１２０に近接する静電界に関連する電流を担持するように配設される。
【００１６】
点火システム１００は、点火プラグ１０８に通信可能に連結された点火回路１２４を更に含む。点火回路１２４は、点火源１１６が形成されて、燃焼帯１０６に導入される場所である点火プラグ１０８に伝達される点火エネルギー量を生成するように構成される。点火システム１００はまた、点火プラグ１０８に通信可能に連結されたセンサ回路１２６を含む。センサ回路１２６は、点火プラグ１０８から燃焼力情報を受け取るように構成される。センサ回路１２６は、点火源１１６を形成するための点火プラグ１０８に伝達される点火エネルギーの少なくとも一部を遮断又はクランプするように構成される。一実施形態では、センサ回路１２６は、例えばキャパシタ１２８を用いて点火プラグ１０８に連結されたＡＣである。プロセッサ１３０は、データの処理と、点火システム１００用の制御及び信号データの生成とを促進するための命令及びデータを保存するメモリ１３２を備えている。プロセッサ１３０は、点火回路１２４、センサ回路１２６、又は点火システム１００全体の一部であってもよい。
【００１７】
本明細書において、プロセッサという用語は、中央処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び本明細書に記載の機能を実行することができるその他の回路又はプロセッサを意味する。
【００１８】
本明細書において、「ソフトウェア」及び「ファームウェア」という用語は置き換え可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリなどのメモリに保存された、プロセッサ１３０の実行用の任意のコンピュータプログラムを包含する。上記のメモリのタイプは例示に過ぎず、コンピュータプログラムの保存に使用できるメモリの種類について、限定するものではない。
【００１９】
上記の詳述に基づいて明らかなように、本発明の上記の実施形態は、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、或いはそれらの任意の組み合わせ又は一部を含む、コンピュータプログラミング又はエンジニアリング技法を用いて実行することができ、その技術的効果は、エンジンの点火システムを利用して、点火システムが点火目的で使用されていない時にエンジン内の燃焼状態を監視することである。コンピュータ可読コード手段を有する、そのような結果として得られたプログラムは、本発明の上述した実施形態に従って、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体内に具現化又は提供することによって、コンピュータプログラム製品、即ち、製造品を製作することができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、それに限定されないが、固定（ハード）ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等の半導体メモリ、及び／又は、インターネット或いはその他の通信ネットワーク又はリンク等の送信／受信媒体であってもよい。コンピュータコードを含む製造品は、１つの媒体から直接コードを実行すること、１つの媒体から別の媒体にコードをコピーすること、又はネットワークを通じてコードを送信することによって、製作及び／又は使用することができる。
【００２０】
上記のエンジンの点火及び燃焼監視方法及びシステムの実施形態は、点火シーケンス中以外の時にエンジンの点火システムを用いて、エンジン及び点火システムの性能を監視するための、費用効果的で信頼性が高い手段を提供する。その結果、本明細書に記載の方法及びシステムは、費用効果的で信頼性が高い方法で車両エンジンの状態の操作及び監視を促進する。
【００２１】
本明細書は、実施例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、更にあらゆる装置又はシステムを製作且つ使用すること及びあらゆる組み込まれた方法を実行することを含む本発明の実施を当業者が行なうのを可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する同等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになるものとする。
【符号の説明】
【００２２】
１００  点火システム
１０２  燃焼器
１０４  燃焼器ケーシング
１０６  燃焼帯
１０８  点火プラグ
１１０  先端
１１２  基端
１１４  本体
１１６  点火源
１１８  第１電極
１２０  第２電極
１２２  電気絶縁体
１２４  点火回路
１２６  センサ回路
１２８  キャパシタ
１３０  プロセッサ
１３２  メモリ
【図１】
2012112641.tif 000003