ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ИСКРОВЫХ РАЗРЯДОВ В СВЕЧЕ ЗАЖИГАНИЯ

Полезная модель относится к области электроизмерительной техники и может быть использована для измерения электрической энергии разрядных процессов в свечах систем зажигания газотурбинных двигателей.
Известно устройство для измерения энергии искры (авторское свидетельство №1651222, В.Н.Зайцев, И.А.Великжанин, Ф.А.Гизатуллин, О.А.Попов от 23.05.1991 г., Бюл. №19, G01R 22/00), содержащее датчики тока и падения напряжения в свече, перемножитель сигналов, интегратор аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой индикации, компаратор, одновибратор, RS-триггер, формирователь импульса, аналоговый ключ. В этом измерителе датчик падения напряжения в свече подключается к электродам свечи в месте образования искровых разрядов, что недопустимо при измерении энергии разрядов в свече, расположенной непосредственно в камере сгорания двигателя.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является измеритель энергии искры (авторское свидетельство №1631455, Л.И.Алимбеков, Ф.А.Гизатуллин, В.Н.Зайцев, Ю.Н.Прохорчев, И.А.Великжанин, О.А.Попов, С.Г.Зайцев, Р.Л.Алимбеков от 28.02.1991 г., Бюл. №8, G01R 21/06), содержащий фокусирующее устройство, которое стыкуется с рабочим торцем свечи зажигания, приемник оптического излучения, усилитель, два аналоговых ключа, интегратор, аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой индикации, компаратор и два одновибратора.
К недостаткам прототипа следует отнести ограниченные функциональные возможности, так как фокусирующее устройство должно стыковаться со свечой зажигания, в которой измеряется энергия искрового разряда. При этом энергию искрового разряда нельзя измерить в рабочих условиях при воздействии на свечу топливовоздушной смеси, как это имеет место в камерах сгорания двигателей.
Задача полезной модели - косвенная регистрация энергии искровых разрядов без подключения фокусирующего устройства к свече зажигания.
Для этого в предлагаемом измерителе энергии искровых разрядов в свече зажигания, содержащем фокусирующее устройство, приемник оптического излучения, усилитель, два аналоговых ключа, интегратор, аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой индикации, компаратор и два одновибратора, в отличие от прототипа, фокусирующее устройство подключено к искровому разряднику в цепи свечи зажигания, а между интегратором и аналого-цифровым преобразователем включен калибровочный усилитель.
На фиг. приведена структурная схема предлагаемой полезной модели.
Измеритель энергии искровых разрядов в свече зажигания содержит фокусирующее устройство 1, воспринимающее поток светового излучения от разрядника FV в цепи свечи F, приемник оптического излучения 2, усилитель 3, первый аналоговый ключ 4, интегратор 5, калибровочный усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь 7, блок цифровой индикации 8, компаратор 9, первый одновибратор 10, второй одновибратор 11, второй аналоговый ключ 12.
Предлагаемый измеритель работает следующим образом.
Приемник оптического излучения 2, например, полупроводниковой фотоприемник, через фокусирующее устройство 1 воспринимает поток излучения от искрового разрядника FV в цепи свечи зажигания F. В искровом разряднике с определенной частотой образуются искровые разряды, причем поток излучения пропорционален мгновенной мощности искры. Усилитель 3 предназначен для усиления фототока в приемнике оптического излучения. Фототок, как известно, пропорционален потоку излучения (Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптикоэлектронных приборов. - Л.: Машиностроения, 1936, с.43) и, следовательно, мгновенной мощности искры. При отсутствии искрового разряда аналоговый ключ 4 заперт. В момент появления сигнала на выходе усилителя 3 при появлении искрового разряда, компаратор 9 формирует импульс, по фронту которого срабатывает первый одновибратор 10, включающий первый аналоговый ключ 4. Компаратор срабатывает с некоторым запаздыванием по отношению к началу искрового разряда, поэтому с целью уменьшения потери части информации, уровень дискриминации выбирается соответствующим току начала искрового разряда. Одновременно с первым одновибратором срабатывает второй одновибратор 11, сигнал с прямого выхода которого запускает аналого-цифровой преобразователь 7.
Через открытый первый аналоговый ключ 4 сигнал от усилителя 3 поступает на вход интегратора 5, в котором осуществляется интегрирование сигнала, пропорционального мгновенной мощности искры, в течение длительности искры. Напряжение на выходе интегратора пропорционально энергии искры. Калибровочный усилитель 6, подключенный к выводу интегратора 5, необходим для настройки блока цифровой индикации 8. Настройка осуществляется экспериментально учитывая известное положение о том, что энергия искры в свече и энергия в искровом разряднике являются пропорциональными величинами. В аналого-цифровом преобразователе происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код и считывание информации с последующей ее индикацией в блоке цифровой индикации 8.
Размыкание первого аналогового ключа 4 происходит по истечении времени, равного длительности импульса первого одновибратора, причем длительность импульса первого одновибратора заведомо превышает максимально возможную длительность искрового разряда.
Выключение аналого-цифрового преобразователя происходит по окончании импульса на прямом выходе второго одновибратора 11, длительность импульса которого выбирается заведомо большей, чем время считывания аналого-цифрового преобразователя. Одновременно от сигнала с инверсного выхода второго одновибратора осуществляется сброс интегратора 5 вторым аналоговым ключом 12. На этом цикл измерения энергии искры в разряднике FV заканчивается.
По окончании интегрирования, счета и индикации результатов измерения энергии искры устройство готово к приему информации о следующем разрядном импульсе в искровом разряднике. Цикл измерения энергии повторяется.
Таким образом, за счет подключения фокусирующего устройства к искровому разряднику в цепи свечи зажигания и введения калибровочного усилителя измеритель позволяет косвенным образом регистрировать энергию разрядов в свече в реальных условиях, т.е. при воздействии на свечу топливовоздушной смеси в камере сгорания.