發(fā)動機缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量系統(tǒng)及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種發(fā)動機缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量系統(tǒng)及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，發(fā)動機試驗開發(fā)中還沒有能夠?qū)崟r檢測每個循環(huán)火花塞點火后，缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑デ闆r的方法和手段，從試驗和CAE方針模擬分析可以得到信息，缸內(nèi)氣流運動對火核傳播方向影響較大，從而影響缸內(nèi)混合氣體的燃燒速度和趨勢，進而導(dǎo)致發(fā)動機性能下降，影響發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種發(fā)動機缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量系統(tǒng)級測量方法，目的是實現(xiàn)探測發(fā)動機點火后缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑デ闆r。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:發(fā)動機缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量系統(tǒng)，包括
[0005]光信號采集模塊，其用于采集發(fā)動機燃燒室內(nèi)火焰光信號；
[0006]光纖放大器，其與光信號采集模塊連接，用于接收光信號并對光信號進行放大處理；
[0007]燃燒分析儀，其與光釬放大器連接，且用于將由光釬放大器放大處理后的信號轉(zhuǎn)化為電壓信號；以及
[0008]信號處理模塊，其與燃燒分析儀連接，用于接收電壓信號并對電壓信號進行處理。
[0009]所述信號處理模塊為電腦，電腦內(nèi)安裝有燃燒分析軟件。
[0010]所述光信號米集模塊為火花塞總成，火花塞總成包括中心電極、旁電極和主體金屬部件，主體金屬部件內(nèi)設(shè)有信號采集通道，信號采集通道內(nèi)填充有石英玻璃。
[0011]所述主體金屬部件內(nèi)的信號采集通道為沿軸向貫穿設(shè)置，信號采集通道在主體金屬部件的位于燃燒室內(nèi)的端面上形成觀測窗口，且該端面與活塞上表面相平行。
[0012]所述信號采集通道在所述主體金屬部件內(nèi)沿周向均布有多個。
[0013]所述信號采集通道為圓形通道。
[0014]所述光纖放大器通過光釬通訊線與所述信號采集通道內(nèi)的石英玻璃連接。
[0015]本發(fā)明還提供了一種發(fā)動機缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量方法，采用上述測量系統(tǒng)，包括步驟:
[0016]光信號采集模塊采集發(fā)動機燃燒室內(nèi)火焰光信號；
[0017]光纖放大器接收由光信號采集模塊傳遞的光信號，并對光信號進行放大處理；
[0018]燃燒分析儀將由光釬放大器放大處理后的信號轉(zhuǎn)化為電壓信號；
[0019]信號處理模塊接收燃燒分析儀傳遞的電壓信號，并對電壓信號進行處理。
[0020]所述光信號采集模塊為火花塞總成，當(dāng)發(fā)動機缸內(nèi)活塞運行至壓縮上止點附近時候，火花塞總成開始點火，正?；鸷碎_始傳播，此時火花塞總成采集光信號。
[0021]所述火花塞總成包括中心電極、旁電極和主體金屬部件，主體金屬部件內(nèi)設(shè)有信號采集通道，信號采集通道內(nèi)填充有石英玻璃；火花塞總成通過信號采集通道采集光信號，采集到的光信號通過與石英玻璃連接的光纖通訊線傳遞給光纖放大器。
[0022]本發(fā)明的發(fā)動機缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量系統(tǒng)，可實時采集發(fā)動機連續(xù)循環(huán)工況下的火焰核心傳播速度和趨勢，提供了一種更直接有效的判斷方式，可以在試驗開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)動機燃燒系統(tǒng)中由于氣道、活塞頂面形狀不適導(dǎo)致的缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣群挖厔莓惓＃瑥亩治鲈?，設(shè)計和優(yōu)化缸內(nèi)氣流運動方案，同時也可預(yù)判發(fā)動機由于火焰?zhèn)鞑テ啤惓?dǎo)致的發(fā)動機爆震，為進一步提高發(fā)動機性能和降低發(fā)動機油耗提供有力的支持。
【附圖說明】
[0023]圖1為火花塞總成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為火花塞總成的下端部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為火花塞總成安裝專用套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]上述圖中的標(biāo)記均為:101、主體金屬部件；102、石英玻璃；103、信號采集通道；104、旁電極;105、中心電極;106、石英串口采光示意;107、觀測窗口 ;108、端面;201、安裝套筒;202、套筒標(biāo)記線;301、氣門;302、火核;303、缸內(nèi)氣流方向;304、活塞;305、光纖通訊線；306、光纖放大器；307、燃燒分析儀；308、電腦；309、信號線。
【具體實施方式】
[0028]下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實施。
[0029]如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供了一種發(fā)動機缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y量系統(tǒng)，包括光信號采集模塊、光釬放大器、燃燒分析儀307和信號處理模塊；光信號采集模塊是用于采集發(fā)動機燃燒室內(nèi)火焰光信號；光纖放大器306是與光信號采集模塊連接，用于接收光信號并對光信號進行放大處理；燃燒分析儀307是與光釬放大器連接，且用于將由光釬放大器放大處理后的信號轉(zhuǎn)化為電壓信號；信號處理模塊是與燃燒分析儀307連接，用于接收電壓信號并對電壓信號進行處理。
[0030]具體地說，如圖1至圖3所示，本發(fā)明測量系統(tǒng)采用的光信號采集模塊為發(fā)動機的火花塞總成，火花塞總成包括中心電極105、旁電極104和主體金屬部件101，主體金屬部件101內(nèi)設(shè)有信號采集通道103，信號采集通道103內(nèi)填充有石英玻璃102。石英玻璃102是高純度透明耐高溫高壓材料，用于將采集的光信號輸出給光釬放大器。
[0031]如圖1至圖3所示，本發(fā)明中的火花塞總成，除了設(shè)置有信號采集通道103，處，其余部分的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)中的火花塞總成結(jié)構(gòu)相同。作為優(yōu)選的，主體金屬部件101內(nèi)的信號采集通道103為沿與主體金屬部件101的軸線相平行的方向貫穿設(shè)置，具體的，信號采集通道103為從主體金屬部件101的位于燃燒室內(nèi)的端面108上開始延伸至主體金屬部件101的位于燃燒室外的端面上，信號采集通道103并在主體金屬部件101的位于燃燒室內(nèi)的端面108上形成觀測窗口 107，且該端面108與下方的活塞304上表面相平行。
[0032]作為優(yōu)選的，信號采集通道103在主體金屬部件101內(nèi)沿周向均布有多個，相應(yīng)在端面108上形成多個觀測窗口 107，這些觀測窗口 107是以火花塞總成的主軸線為中心線，在中心電極105周圍呈均勻分布。信號采集通道103在端面108上形成的觀測窗口 107，用于捕捉火焰?zhèn)鞑サ墓庑盘枏娙醯牟町悾鸷说竭_周圍各個觀測窗口 107的光信號并通過信號采集通道103輸出。信號采集通道103的個數(shù)越多，對缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ゲ町惙治鲈綔?zhǔn)確。通過觀測窗口 107采集到的燃燒室內(nèi)火焰光信號通過信號采集通道103輸出，并通過光纖通訊線305傳送至光纖放大器306進行信號放大后給燃燒分析儀307進行分析處理。
[0033]作為優(yōu)選的，如圖2所示，信號采集通道103為圓形通道，相應(yīng)在主體金屬部件101的端面108上形成的觀測窗口 107為圓形。信號采集通道103的軸線與火花塞總成的主軸線平行，從而使得端面108與活塞304上表面平行，當(dāng)火花塞總成點火，火焰開始傳播后，各觀測窗口 107可以采集火花塞總成點火后火焰核心傳播到信號采集通道103的光強判斷火核傳播速度趨勢。
[0034]在本實施例中，如圖2所示，信號采集通道103共設(shè)置8個，相應(yīng)在主體金屬部件101的端面108上形成8個觀測窗口 107，相鄰兩個信號采集通道103之前的夾角為45度，從而可以全方位的探測缸內(nèi)近乎360度的火焰?zhèn)鞑デ闆r。除此以外，信號采集通道103還可擴展為16個、32個或64個。
[0035]如圖2所示，8個觀測窗口 107均布在中心電極105周圍成環(huán)形分布(多通道分布原理相同)，相對于旁電極104的角度是固定的，通過火花塞安裝后旁電極104在缸內(nèi)的位置就可以計算8個信號采集