一种可视化火花塞点火能量对比测试系统及测试方法与流程

1.本发明涉及汽车点火系统检测领域，尤其涉及一种可视化火花塞点火能量对比测试系统及测试方法。


背景技术：

2.火花塞是发动机点火系的主要部件，它主要通过高电压，使中心电极与侧电极间空气电离，产生电火花，从而点燃混合气。
3.为了使发动机能够正常运转，火花塞的点火能量要足够大，以使火花可以成功点燃可燃混合气；点火能量的大小对发动机有着直接的影响，当点火能量过大时，容易造成火花塞电极烧蚀，缩短火花塞使用寿命，甚至会引发早燃爆震，使发动机功率下降，机件受损；点火能量过小，则导致发动机失火，降低发动机的动力性和经济性，而且影响发动机的起动性能。
4.在现有的技术中，如中国专利cn101551302a公开的“一种火花塞点火性能和耐电压性能测试仪及测试方法和用途”，该专利只能检查火花塞是否跳火，不能对火花塞点火能量进行检测，也就不能保证火花塞在工作中能正常点燃发动机可燃混合气。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提出了一种可视化火花塞点火能量对比测试系统，其可以直接观察火花塞是否正常跳火，可以模拟火花塞实际工作情况，通过测量火花塞点火光强，对火花塞点火能量进行检测，可以将火花塞点火能量量化，输出测量曲线，并且可以直观对比出待测试火花塞点火能量是否达到标准火花塞要求。
6.本发明的一种可视化火花塞点火能量对比测试系统，包括转速调节旋钮、点火信号发生器、点火控制器、点火线圈、火花塞、暗箱体、高压充气装置和充气装置控制模块；
7.所述转速调节旋钮通过导线与点火信号发生器电连接，转速调节旋钮可以控制点火信号发生器对火花塞点火频率进行调节，点火信号发生器通过导线与点火控制器电连接，点火控制器与点火线圈电连接，点火控制器可接收点火信号发生器输出的点火控制信号并进行功率放大，用来控制点火线圈的初级电路通断，从而使点火线圈产生高压，点火线圈通过高压线与火花塞电连接，火花塞设置于暗箱体上，高压充气装置的出口连通于暗箱体上，充气装置控制模块与高压充气装置电连接，高压充气装置可通过管路对暗箱体增压，用于模拟火花塞实际工作状态下的压力，转速调节旋钮通过导线与充气装置控制模块电连接，充气装置控制模块可接收转速调节旋钮的转速值，用于调整高压充气装置对暗箱体增压压力值；
8.所述火花塞包括标准火花塞和待测试火花塞，点火线圈通过高压线与标准火花塞的端子和待测试火花塞的端子并联；
9.所述暗箱体数量为至少一个，暗箱体分别将标准火花塞的中心电极和侧电极或/和待测试火花塞的中心电极和侧电极密封容置于其腔体内；
10.还包括光强标定测试显示装置，该光强标定测试显示装置包括两个光纤传感器、光强标定装置、光纤信号分析仪和显示器；两个光纤传感器的端部光纤分别密封容置于暗箱体的腔体内，光纤信号分析仪分别通过导线与两个光纤传感器、光强标定装置和显示器电连接，光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器；光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相互作用，使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数；光纤传感器测得的光强信号输入到光纤信号分析仪上，并将测量曲线显示在显示器上，通过两个光纤传感器分别将两个火花塞点火能量量化，由光纤信号分析仪分别输出测量曲线，并且可以通过显示器直观对比出待测试火花塞点火能量是否达到标准火花塞要求，避免了现有技术通过肉眼观察跳火情况，判断火花塞是否正常，导致火花塞出现点火能量过大，在实际使用时容易造成火花塞电极烧蚀，缩短火花塞使用寿命，甚至会引发早燃爆震，使发动机功率下降，机件受损；或者火花塞点火能量过小，则导致发动机失火，降低发动机的动力性和经济性，而且影响发动机的起动性能；
11.所述点火线圈和标准火花塞的端子以及点火线圈和待测试火花塞的端子之间的导线上分别设有第一断路开关和第二断路开关。
12.所述光强标定装置包括光强标定密封盒体和光源，光源的发光部分容置于光强标定密封盒体内，光源的金属端部露设于光强标定密封盒体外并通过导线与光纤信号分析仪电连接，光强标定装置可对两个光纤传感器分别进行试验前标定，内置的光源可由光纤信号分析仪控制亮灭。
13.所述光强标定密封盒体外壳为不透光材质，防止外界光源影响光强标定装置对光纤传感器的标定工作。
14.高压充气装置包括高压充气泵、增压管路、单向阀、压力反馈信号线和压力控制信号线；高压充气泵与增压管路的一端联通，增压管路的另一端与至少一个暗箱体连通，靠近暗箱体的增压管路上设有单向阀，压力反馈信号线和压力控制信号线的两端分别与充气装置控制模块和高压充气泵电连接，充气装置控制模块可接收压力反馈信号线传输的增压压力信号，并根据转速调节旋钮的转速值，通过压力控制信号线控制高压充气泵的增压压力；单向阀可防止在高压充气泵停止工作时，暗箱体内的高压气体逆流。
15.所述暗箱体侧壁对应标准火花塞的中心电极和侧电极或待测试火花塞的中心电极和侧电极位置设有透明观察窗。
16.本技术还提供了一种可视化火花塞点火能量对比测试系统的测试方法，步骤如下：
17.步骤一、连接电源，对可视化火花塞点火能量对比测试系统通电，将两个光纤传感器的端部光纤分两次插入光强标定装置的光强标定密封盒体内，运行光纤信号分析仪中写入的标定程序，光纤信号分析仪控制光强标定密封盒体内的光源在同样的设定时间内分两次对两个光纤传感器亮灭各一次，并记录光强的初始值，完成对两个光纤传感器的标定；
18.步骤二、标定完成后，将两光纤传感器分别安装至暗箱体上，并利用定位装置保证安装位置一致，根据待测试火花塞的具体型号选择相同型号的标准火花塞，分别将两火花塞安装在暗箱体上，并利用定位装置保证安装位置一致；
19.步骤三、将预先设计的转速值与增压压力值的map图写入充气装置控制模块中，用于进行自动控制；
20.步骤四、将转速调节旋钮旋至需要检测的转速，此时，充气装置控制模块接收转速调节旋钮的转速值，充气装置控制模块会根据map图自动调节增压压力值，充气装置控制模块通过高压充气泵和增压管路向连通的暗箱体内充压到预设值；
21.步骤五、然后依次单独接通标准火花塞和待测试火花塞的断路开关，分别对标准火花塞和待测试火花塞根据相应转速信号进行跳火试验；分别通过暗箱体透明观察窗观察火花塞跳火情况，待测试火花塞如无跳火，关闭转速调节旋钮，切断电源，对待测试火花塞进行更换，更换待测试火花塞后，将转速调节旋钮旋至需要检测的转速，待测试火花塞有跳火后，继续进行以下步骤；
22.步骤六、开启光纤信号分析仪中的测量功能，分别对步骤五中的标准火花塞和待测试火花塞跳火光强能量进行测试，光纤信号分析仪会将对应标准火花塞和待测试火花塞设置的两个光纤传感器的输出信号绘制成测量曲线显示在显示器上；
23.步骤七、将两组测量曲线进行对比，如两组测量曲线的偏差值为：偏差值≥10％，说明待测试火花塞点火能量有问题；如两组测量曲线的偏差值为：0≤偏差值＜10％，则说明待测火花塞点火能量无问题，通过两个光纤传感器分别将两个火花塞点火能量量化，由光纤信号分析仪分别输出测量曲线，并且可以通过显示器直观对比出待测试火花塞点火能量是否达到标准火花塞要求，避免了现有技术通过肉眼观察跳火情况，判断火花塞是否正常，导致火花塞出现点火能量过大，在实际使用时容易造成火花塞电极烧蚀，缩短火花塞使用寿命，甚至会引发早燃爆震，使发动机功率下降，机件受损；或者火花塞点火能量过小，则导致发动机失火，降低发动机的动力性和经济性，而且影响发动机的起动性能。
24.所述步骤一中的光源亮灭一次的设定时间为7s-15s。
25.所述步骤三中的转速值为0转-7000转。
26.所述步骤三中的增压压力值为0bar-200bar。
27.有益效果
28.本发明可以直接观察火花塞是否正常跳火，可以模拟火花塞实际工作情况，通过测量待测试火花塞以及同型号标准火花塞的点火光强，对火花塞点火能量进行检测，可以将两火花塞点火能量量化，输出测量曲线，并且可以直观对比出待测试火花塞点火能量是否达到标准火花塞要求。
附图说明
29.图1是本发明实施例一结构示意图。
30.图2是本发明实施例二结构示意图。
31.图3是本发明实施例三结构示意图。
32.图中：
33.1、转速调节旋钮；
34.2、点火信号发生器；
35.3、点火控制器；
36.4、点火线圈；
37.41、第一断路开关；
38.42、第二断路开关；
39.5、火花塞；
40.51、标准火花塞；
41.52、待测试火花塞；
42.6、暗箱体；
43.61、透明观察窗；
44.7、高压充气装置；
45.71、高压充气泵；
46.72、增压管路；
47.73、单向阀；
48.74、压力反馈信号线；
49.75、压力控制信号线；
50.8、充气装置控制模块；
51.9、光强标定测试显示装置；
52.91、光纤传感器；
53.92、光强标定装置；
54.921、光强标定密封盒体；
55.922、光源；
56.93、光纤信号分析仪；
57.94、显示器。
具体实施方式
58.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
59.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
60.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.实施例1
62.参见图1所示，一种可视化火花塞点火能量对比测试系统，包括转速调节旋钮1、点火信号发生器2、点火控制器3、点火线圈4、火花塞5、暗箱体6、高压充气装置7和充气装置控制模块8；
63.所述转速调节旋钮1通过导线与点火信号发生器2电连接，点火信号发生器2通过导线与点火控制器3电连接，点火控制器3与点火线圈4电连接，点火线圈4通过高压线与火花塞5电连接，火花塞5设置于暗箱体6上，高压充气装置7的出口连通于暗箱体6上，充气装置控制模块8与高压充气装置7电连接，转速调节旋钮1通过导线与充气装置控制模块8电连接；
64.所述火花塞5包括标准火花塞51和待测试火花塞52，点火线圈4通过高压线与标准火花塞51的端子和待测试火花塞52的端子并联；
65.所述暗箱体6数量为一个，暗箱体6先将标准火花塞51的中心电极和侧电极密封容置于其腔体内；对标准火花塞51测试完成后，将标准火花塞51从暗箱体6上取下，再将待测试火花塞52的中心电极和侧电极密封容置于暗箱体6腔体内；
66.还包括光强标定测试显示装置9，该光强标定测试显示装置9包括两个光纤传感器91、光强标定装置92、光纤信号分析仪93和显示器94；首先，将对应于标准火花塞51的一个光纤传感器91的端部光纤密封容置于暗箱体6的腔体内，待标准火花塞51测试完成后，将对应的一个光纤传感器91的端部光纤从暗箱体6上取下，再将对应于待测试火花塞52的另一个光纤传感器91的端部光纤密封容置于暗箱体6的腔体内，光纤信号分析仪93分别通过导线与两个光纤传感器91、光强标定装置92和显示器94电连接；
67.所述点火线圈4和标准火花塞51的端子以及点火线圈4和待测试火花塞52的端子之间的导线上分别设有第一断路开关41和第二断路开关42。
68.所述光强标定装置92包括光强标定密封盒体921和光源922，光源922的发光部分容置于光强标定密封盒体921内，光源922的金属端部露设于光强标定密封盒体921外并通过导线与光纤信号分析仪93电连接。
69.所述光强标定密封盒体921外壳为不透光材质。
70.高压充气装置7包括高压充气泵71、增压管路72、单向阀73、压力反馈信号线74和压力控制信号线75；高压充气泵71与增压管路72的一端联通，增压管路72的另一端与至少一个暗箱体6连通，靠近暗箱体6的增压管路72上设有单向阀73，压力反馈信号线74和压力控制信号线75的两端分别与充气装置控制模块8和高压充气泵71电连接。
71.一个暗箱体6侧壁对应标准火花塞51的中心电极和侧电极或对应待测试火花塞52的中心电极和侧电极位置设有透明观察窗61。
72.实施例2
73.参见图2所示，一种可视化火花塞点火能量对比测试系统，其与实施例1不同之处在于，
74.所述暗箱体6数量为一个，一个暗箱体6分别将标准火花塞51的中心电极和侧电极和待测试火花塞52的中心电极和侧电极密封容置于其腔体内两侧；
75.还包括光强标定测试显示装置9，该光强标定测试显示装置9包括两个光纤传感器91、光强标定装置92、光纤信号分析仪93和显示器94；两个光纤传感器91的端部光纤对应于标准火花塞51和待测试火花塞52分别密封容置于一个暗箱体6的腔体内，光纤信号分析仪
93分别通过导线与两个光纤传感器91、光强标定装置92和显示器94电连接。
76.一个暗箱体6侧壁对应标准火花塞51的中心电极和侧电极以及对应待测试火花塞52的中心电极和侧电极位置分别设有透明观察窗61。
77.实施例3
78.参见图3所示，一种可视化火花塞点火能量对比测试系统，其与实施例1不同之处在于，
79.所述暗箱体6数量为两个，一个暗箱体6将标准火花塞51的中心电极和侧电极密封容置于其腔体内；另一个暗箱体6将待测试火花塞52的中心电极和侧电极密封容置于其腔体内；
80.还包括光强标定测试显示装置9，该光强标定测试显示装置9包括两个光纤传感器91、光强标定装置92、光纤信号分析仪93和显示器94；两个光纤传感器91的端部光纤对应于标准火花塞51和待测试火花塞52分别密封容置于两个暗箱体6的腔体内，光纤信号分析仪93分别通过导线与两个光纤传感器91、光强标定装置92和显示器94电连接。
81.一个暗箱体6侧壁对应标准火花塞51的中心电极和侧电极位置设有透明观察窗61；另一个暗箱体6侧壁对应待测试火花塞52的中心电极和侧电极位置设有透明观察窗61。
82.实施例4
83.本技术还提供了一种可视化火花塞点火能量对比测试系统的测试方法，步骤如下：
84.步骤一、连接电源，对可视化火花塞点火能量对比测试系统通电，将两个光纤传感器的端部光纤分两次插入光强标定装置的光强标定密封盒体内，运行光纤信号分析仪中写入的标定程序，光纤信号分析仪控制光强标定密封盒体内的光源在同样的设定时间内分两次对两个光纤传感器亮灭各一次，并记录光强的初始值，完成对两个光纤传感器的标定；
85.步骤二、标定完成后，将两光纤传感器分别安装至两个暗箱体上，并利用定位装置保证安装位置一致，根据待测试火花塞的具体型号选择相同型号的标准火花塞，分别将两火花塞安装在两个暗箱体上，并利用定位装置保证安装位置一致；
86.步骤三、将预先设计的转速值与增压压力值的map图写入充气装置控制模块中，用于进行自动控制；
87.步骤四、将转速调节旋钮旋至需要检测的转速，此时，充气装置控制模块接收转速调节旋钮的转速值，充气装置控制模块会根据map图自动调节增压压力值，充气装置控制模块通过高压充气泵和增压管路向连通的两个暗箱体内充压到预设值；
88.步骤五、然后依次单独接通标准火花塞和待测试火花塞的断路开关，分别对标准火花塞和待测试火花塞根据相应转速信号进行跳火试验；分别通过两个暗箱体透明观察窗观察火花塞跳火情况，待测试火花塞如无跳火，关闭转速调节旋钮，切断电源，对待测试火花塞进行更换，更换待测试火花塞后，将转速调节旋钮旋至需要检测的转速，待测试火花塞有跳火后，继续进行以下步骤；
89.步骤六、开启光纤信号分析仪中的测量功能，分别对步骤五中的标准火花塞和待测试火花塞跳火光强能量进行测试，光纤信号分析仪会将对应标准火花塞和待测试火花塞设置的两个光纤传感器的输出信号绘制成测量曲线显示在显示器上；
90.步骤七、将两组测量曲线进行对比，如两组测量曲线的偏差值为：偏差值≥10％，
说明待测试火花塞点火能量有问题；如两组测量曲线的偏差值为：0≤偏差值＜10％，则说明待测火花塞点火能量无问题。
91.所述步骤一中的光源亮灭一次的设定时间为7s-15s。
92.所述步骤三中的转速值为0转-7000转。
93.所述步骤三中的增压压力值为0bar-200bar。
94.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。