專利名稱：用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和監(jiān)測(cè)的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域主要涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器，并且更具體地涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和監(jiān)測(cè)的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定對(duì)于任何給定的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或活塞傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)而言可能由許多故障和操作問(wèn)題造成。例如，阻塞或開(kāi)著的燃料噴嘴、堵塞的壓縮機(jī)噴嘴以及不正確的入口導(dǎo)葉(IGV)排定(schedule)都可導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。如果未能較早檢測(cè)到，則這些故障中的一些總體上可顯著地縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)計(jì)壽命。燃燒器聲響也是難以檢測(cè)的一種狀態(tài)且顯著地縮短燃燒器構(gòu)件和渦輪噴嘴的壽命。燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒過(guò)程受到仔細(xì)地監(jiān)測(cè)以檢測(cè)燃燒器上游的氣體通路及其相關(guān)燃料系統(tǒng)的不穩(wěn)定和潛在故障。點(diǎn)火塞用于引入點(diǎn)火火花到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器中。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，點(diǎn)火系統(tǒng)通常不再使用。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，一種燃燒器包括包繞燃燒區(qū)的殼體，以及包括頂端(tip)、基部和在二者之間延伸的本體的點(diǎn)火塞。本體延伸穿過(guò)燃燒器殼體使得頂端鄰近燃燒區(qū)。點(diǎn)火塞構(gòu)造成用以通過(guò)基部接收點(diǎn)火能量和在頂端處產(chǎn)生點(diǎn)火源。點(diǎn)火塞還構(gòu)造成用以感測(cè)燃燒區(qū)中的燃燒動(dòng)態(tài)特性(dynamics)和產(chǎn)生關(guān)于所感測(cè)的燃燒動(dòng)態(tài)特性的信號(hào)。在另一實(shí)施例中，一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和監(jiān)測(cè)的方法包括使用點(diǎn)火塞在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒區(qū)中產(chǎn)生火花，以及使用點(diǎn)火塞從燃燒區(qū)接收燃燒動(dòng)態(tài)特性信息。在又一實(shí)施例中，一種點(diǎn)火系統(tǒng)包括燃燒器、包繞燃燒區(qū)的殼體，以及包括頂端、 基部和在二者之間延伸的本體的點(diǎn)火塞。本體延伸穿過(guò)燃燒器殼體使得頂端鄰近至少部分地由殼體包繞的燃燒區(qū)。點(diǎn)火塞構(gòu)造成用以通過(guò)基部接收點(diǎn)火能量和在頂端處產(chǎn)生點(diǎn)火源。點(diǎn)火塞還構(gòu)造成用以感測(cè)燃燒區(qū)中的燃燒動(dòng)態(tài)特性和產(chǎn)生關(guān)于所感測(cè)的燃燒動(dòng)態(tài)特性的信號(hào)。


圖1示出了本文所述的系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例。圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的點(diǎn)火系統(tǒng)的示意性框圖。零件清單100點(diǎn)火系統(tǒng)102燃燒器104燃燒器殼體106燃燒區(qū)108點(diǎn)火塞
110 頂端112 基部114 本體Il6點(diǎn)火源118 第一電極120 第二電極122電絕緣體124點(diǎn)火電路126傳感器電路128實(shí)例，電容器130處理器132存儲(chǔ)器
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)描述通過(guò)舉例而非通過(guò)限制的方式示出了本發(fā)明的實(shí)施例。構(gòu)思出的是，本發(fā)明具有在工業(yè)、商業(yè)和居住應(yīng)用中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和監(jiān)測(cè)的分析和方法實(shí)施例的一般應(yīng)用。如本文所用，以單數(shù)形式記載且冠以詞語(yǔ)〃 一個(gè)〃或〃 一種〃的元件或步驟應(yīng)當(dāng)理解為未排除復(fù)數(shù)個(gè)元件或步驟，除非明確地指明此類排除。此外，參看本發(fā)明的"一個(gè)實(shí)施例"并非意圖解釋為排除了也結(jié)合有所述特征的其它實(shí)施例的存在。當(dāng)不用于點(diǎn)火時(shí)，燃燒器點(diǎn)火塞可用作燃燒器內(nèi)的傳感器探頭(probe)以監(jiān)測(cè)燃燒過(guò)程的靜電高溫特性。在不用于點(diǎn)火目的時(shí)，點(diǎn)火塞可用作傳感器。燃燒過(guò)程自身產(chǎn)生電場(chǎng)特性(signature)，該電場(chǎng)特性隨發(fā)動(dòng)機(jī)功率水平以及燃燒器環(huán)境內(nèi)的故障狀態(tài)而變化。因此，點(diǎn)火塞經(jīng)受該種電特性并用作進(jìn)入燃燒器氣體通路中的電性探頭。耦接到點(diǎn)火塞上的傳感器電路中的放大器和信號(hào)處理用于從所收集的數(shù)據(jù)中獲取使用和可用狀況 (health)數(shù)據(jù)和信息。目前，點(diǎn)火塞僅用于點(diǎn)火目的。本發(fā)明的實(shí)施例將點(diǎn)火塞用作燃燒環(huán)境中的電性探頭；因此，使得在其典型使用模型期間僅在較小百分比的時(shí)間使用的裝置具有雙重用途。圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的點(diǎn)火系統(tǒng)100的示意性框圖。在示例性實(shí)施例中，點(diǎn)火系統(tǒng)100包括燃燒器102，燃燒器102包括包繞燃燒區(qū)106的殼體104以及點(diǎn)火塞 108。在一個(gè)實(shí)施例中，燃燒器102包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器。在各種實(shí)施例中，燃燒器 102包括活塞傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的活塞缸。點(diǎn)火塞108包括頂端110、基部112，以及在二者之間延伸的本體114。本體114延伸穿過(guò)燃燒器殼體104，使得頂端110鄰近至少部分地由殼體 104包繞的燃燒區(qū)106。點(diǎn)火塞108構(gòu)造成用以經(jīng)由基部112接收點(diǎn)火能量和在頂端110 處產(chǎn)生點(diǎn)火源116。在各種實(shí)施例中，點(diǎn)火源116包括火花。點(diǎn)火塞108還構(gòu)造成用以感測(cè)燃燒區(qū)106中的燃燒動(dòng)態(tài)特性和產(chǎn)生關(guān)于所感測(cè)的燃燒動(dòng)態(tài)特性的信號(hào)。點(diǎn)火塞108包括第一電極118、第二電極120，以及電絕緣體122，它們布置成使得第一電極118和第二電極120協(xié)作以傳遞電荷和在第一電極118的頂端與第二電極120的頂端之間產(chǎn)生用于燃燒器102的點(diǎn)火火花。第一電極118、第二電極120和電絕緣體122還布置成使得第一電極118和第二電極120協(xié)作以傳遞關(guān)于鄰近第一電極118和第二電極 120的靜電場(chǎng)的電流。點(diǎn)火系統(tǒng)100還包括通信地耦接到點(diǎn)火塞108上的點(diǎn)火電路124。點(diǎn)火電路124 構(gòu)造成用以產(chǎn)生傳輸至點(diǎn)火塞108的一定量的點(diǎn)火能量，在點(diǎn)火塞108處點(diǎn)火源116產(chǎn)生并引入燃燒區(qū)106中。點(diǎn)火系統(tǒng)100還包括通信地耦接到點(diǎn)火塞108上的傳感器電路126。 傳感器電路126構(gòu)造成用以從點(diǎn)火塞108接收燃燒動(dòng)態(tài)特性信息。傳感器電路126構(gòu)造成用以阻塞或截留傳輸至點(diǎn)火塞108以產(chǎn)生點(diǎn)火源116的點(diǎn)火能量的至少一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器電路126例如使用電容器128而AC(或交流)耦接到點(diǎn)火塞108上。處理器130包括存儲(chǔ)器132，存儲(chǔ)器132儲(chǔ)存指令和數(shù)據(jù)以有助于處理數(shù)據(jù)和產(chǎn)生控制和信號(hào)數(shù)據(jù)以便由點(diǎn)火系統(tǒng)100使用。處理器130可為點(diǎn)火電路124、傳感器電路126的一部分，或整個(gè)點(diǎn)火系統(tǒng)100的一部分。如本文所用，用語(yǔ)“處理器”是指中央處理單元、微處理器、微控制器、簡(jiǎn)化指令集電路(RISC)、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路，以及能夠執(zhí)行本文所述的功能的任何其它電路或處理器。如本文所用，用語(yǔ)"軟件"和"固件"可互換，且包括儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中以便由處理器130執(zhí)行的任何計(jì)算機(jī)程序，其中，存儲(chǔ)器包括RAM存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、 EEPROM存儲(chǔ)器以及非易失性RAM(NVRAM)存儲(chǔ)器。上述存儲(chǔ)器類型僅為示例性的，且因此并不限制有關(guān)可用于儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)器類型。如基于前述說(shuō)明將認(rèn)識(shí)到的那樣，本公開(kāi)內(nèi)容的上述實(shí)施例可使用計(jì)算機(jī)編程或設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)實(shí)施，包括計(jì)算機(jī)軟件、固件、硬件或它們的任何組合或子集，其中技術(shù)效果為使用發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)以在點(diǎn)火系統(tǒng)不用于點(diǎn)火目的時(shí)的周期期間來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒狀態(tài)。具有計(jì)算機(jī)可讀代碼方式的任何此種產(chǎn)生的程序都可體現(xiàn)或提供在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)，從而根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的所述實(shí)施例來(lái)制造計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，也即制品。例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可為但不限于固定(硬)驅(qū)動(dòng)器、磁盤、光盤、磁帶、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器如只讀存儲(chǔ)器(ROM)，以及/或者任何傳輸/接收介質(zhì)，例如國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)或其它通信網(wǎng)絡(luò)或鏈路。 包括計(jì)算機(jī)代碼的制品可通過(guò)執(zhí)行直接來(lái)自于一個(gè)介質(zhì)的代碼、通過(guò)將代碼從一個(gè)介質(zhì)復(fù)制到另一個(gè)介質(zhì)、或通過(guò)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸代碼而產(chǎn)生和/或使用。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和燃燒監(jiān)測(cè)的方法及系統(tǒng)的上述實(shí)施例提供了一種成本效益合算且可靠的方式以便在除點(diǎn)火程序期間之外的周期期間使用發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)的性能。結(jié)果，本文所述的方法及系統(tǒng)有助于以成本效益合算且可靠的方式操作和監(jiān)測(cè)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)。本書面說(shuō)明使用了包括最佳模式的實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，且還使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員所構(gòu)思出的其它實(shí)例。 如果這些其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言并無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的同等結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為這些實(shí)例處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃燒器(102)，包括包繞燃燒區(qū)(106)的殼體(104)；以及點(diǎn)火塞(108)，所述點(diǎn)火塞(108)包括頂端(110)、基部(112)以及在二者之間延伸的本體(114)；所述本體延伸穿過(guò)所述燃燒器的殼體使得所述頂端鄰近所述燃燒區(qū)，所述點(diǎn)火塞構(gòu)造成用以經(jīng)由所述基部接收點(diǎn)火能量且在所述頂端處產(chǎn)生點(diǎn)火源，所述點(diǎn)火塞還構(gòu)造成用以感測(cè)所述燃燒區(qū)中的燃燒動(dòng)態(tài)特性且產(chǎn)生關(guān)于所感測(cè)的燃燒動(dòng)態(tài)特性的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(102)，其特征在于，所述頂端(110)構(gòu)造成用以接收關(guān)于所述燃燒區(qū)(106)內(nèi)的靜電場(chǎng)的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒器(102)，其特征在于，所述點(diǎn)火塞(108)構(gòu)造成用以產(chǎn)生關(guān)于所接收的靜電場(chǎng)信息的電信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(102)，其特征在于，所述點(diǎn)火塞(108)構(gòu)造成用以基于所接收的點(diǎn)火能量和所產(chǎn)生的點(diǎn)火源以及所感測(cè)的燃燒動(dòng)態(tài)特性和所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)信息信號(hào)中的至少一個(gè)而產(chǎn)生關(guān)于所述點(diǎn)火塞的可用狀況的電信號(hào)。
5.一種點(diǎn)火系統(tǒng)(100)，包括燃燒器(102)，其包括包繞燃燒區(qū)(106)的殼體(104)；以及點(diǎn)火塞(108)，所述點(diǎn)火塞(108)包括頂端(110)、基部(112)以及在二者之間延伸的本體(114)；所述本體延伸穿過(guò)燃燒器殼體使得所述頂端鄰近至少部分地由所述殼體包繞的燃燒區(qū)，所述點(diǎn)火塞構(gòu)造成用以經(jīng)由所述基部接收點(diǎn)火能量且在所述頂端處產(chǎn)生點(diǎn)火源，所述點(diǎn)火塞還構(gòu)造成用以感測(cè)所述燃燒區(qū)中的燃燒動(dòng)態(tài)特性且產(chǎn)生關(guān)于所感測(cè)的燃燒動(dòng)態(tài)特性的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述點(diǎn)火塞(108)包括第一電極 (118)、第二電極(120)和電絕緣體(122)，所述第一電極(118)、第二電極(120)和電絕緣體(122)布置成使得所述第一電極和所述第二電極協(xié)作以傳送電荷且在所述第一電極的頂端與所述第二電極的頂端之間產(chǎn)生用于所述燃燒器(102)的點(diǎn)火火花。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述點(diǎn)火塞(108)包括第一電極 (118)、第二電極(120)和電絕緣體(122)，所述第一電極(118)、第二電極(120)和電絕緣體(122)布置成使得所述第一電極和所述第二電極協(xié)作以傳送與鄰近所述第一電極和所述第二電極的靜電場(chǎng)相關(guān)的電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述系統(tǒng)(100)還包括構(gòu)造成用以從所述點(diǎn)火塞接收燃燒動(dòng)態(tài)特性信息的傳感器電路，所述傳感器電路構(gòu)造成用以阻擋傳輸至所述點(diǎn)火塞以產(chǎn)生火花的一定量能量的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述系統(tǒng)(100)還包括AC耦接到所述點(diǎn)火塞(108)上的傳感器電路(126)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和監(jiān)測(cè)的方法及系統(tǒng)。具體而言，一種燃燒器(102)包括包繞燃燒區(qū)(106)的殼體(104)，以及包括頂端(110)、基部(112)和在二者之間延伸的本體(114)的點(diǎn)火塞(108)，本體延伸穿過(guò)燃燒器殼體使得頂端鄰近燃燒區(qū)，點(diǎn)火塞構(gòu)造成經(jīng)由基部接收能量且在頂端處產(chǎn)生點(diǎn)火源，點(diǎn)火塞還構(gòu)造成用以感測(cè)燃燒區(qū)中的燃燒動(dòng)態(tài)特性且產(chǎn)生關(guān)于所感測(cè)的燃燒動(dòng)態(tài)特性的信號(hào)。
文檔編號(hào)F02C7/266GK102477904SQ20111039410
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者J·B·斯特夫勒 申請(qǐng)人:通用電氣航空系統(tǒng)有限責(zé)任公司