CN103840371A - 火花塞的检查方法及火花塞的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种火花塞的检查方法及火花塞的制造方法,能够在绝缘体的绝缘性能的检查中更可靠地判别闪络和击穿放电,能够实现成品率的提高。火花塞(1)具有:绝缘子(2),具有沿轴线(CL1)方向延伸的轴孔;中心电极(5),被插通到轴孔(4)的前端侧;以及主体配件(3),被配置在绝缘子的外周上,该火花塞具有由绝缘子的外周面和主体配件的内周面形成的、在前端侧开口的环状空间(29)。火花塞根据在对中心电极施加电压时绝缘子是否产生电气损坏,检查绝缘子的绝缘性能。在检查中,在对中心电极施加电压时,从轴线方向前端侧拍摄至少包括中心电极、绝缘子和环状空间的范围,根据所得到的摄像图像判别有无电气损坏。
Description
技术领域
本发明涉及在内燃机等中使用的火花塞的检查方法及火花塞的制造方法。
背景技术
火花塞被安装于内燃机(发动机)等,被用于燃烧室内的混合气体等的点火。通常,火花塞具有:绝缘体,具有沿轴线方向延伸的轴孔;中心电极,被插通到所述轴孔的前端侧;主体配件,被设于所述绝缘体的外周;以及接地电极,被固定于主体配件的前端部。并且,在接地电极的前端部与中心电极的前端部之间形成有火花放电间隙,通过对中心电极(火花放电间隙)施加高电压,使在火花放电间隙中产生火花放电,实现对混合气体等的点火。
可是,在绝缘体的绝缘性能(耐电压性能)不足时,通过对中心电极施加高电压,有时导致绝缘体产生电气损坏,在中心电极及主体配件之间产生将绝缘体击穿的放电(所谓击穿放电)。在处于能够产生这种击穿放电的状态时,即使对中心电极(火花放电间隙)施加高电压,在火花放电间隙中也不能产生正常的火花放电。
因此,在火花塞的制造步骤中检查绝缘体的绝缘性能。关于绝缘性能的检查方法提出了这样的方法,利用高压气体成为在火花放电间隙中不产生火花放电的状态,然后对中心电极施加高电压,根据施加电压的波形检查绝缘性能(例如,参照专利文献1等)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2012-185963号公报
但是,在对中心电极施加高电压时可能产生的放电不限于击穿放电,也有可能在中心电极的前端部与主体配件之间产生沿着绝缘体的表面的放电(所谓闪络,即放电路径的至少一部分包括沿着绝缘体的前端面的路径的放电)。在此,与击穿放电不同,即使在产生闪络时,也不会产生绝缘体的电气损坏,绝缘体的绝缘性能没有问题。可是,产生闪络时的施加电压的波形与产生击穿放电时的施加电压的波形之间没有较大差异,在上述方法中不能判别是产生了闪络还是产生了击穿放电。因此,有可能不得不将在施加电压时产生闪络但实际上绝缘性能没有问题的产品作为不合格品进行处理,导致成品率的下降。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于,提供一种火花塞的检查方法及火花塞的制造方法,能够在绝缘体的绝缘性能的检查中更可靠地判别闪络和击穿放电,能够实现成品率的提高。
下面,关于适合于达到上述目的的各种构成方式分项进行说明。另外,根据需要也记述对应的构成方式特有的作用效果。
构成方式1.本构成方式的火花塞的检查方法,该火花塞具有:
筒状的绝缘体,具有沿轴线方向延伸的轴孔;
中心电极,被插通到所述轴孔的前端侧;以及
筒状的主体配件,被配置在所述绝缘体的外周上,
所述火花塞具有由所述绝缘体的外周面和所述主体配件的内周面形成的、在前端侧开口的环状空间,
所述火花塞的检查方法的特征在于,
根据在对所述中心电极施加电压时所述绝缘体是否产生电气损坏,检查所述绝缘体的绝缘性能,
在对所述中心电极施加电压时,从所述轴线方向前端侧拍摄至少包括所述中心电极、所述绝缘体和所述环状空间的范围,根据所得到的摄像图像判别有无所述电气损坏。
闪络是指沿着绝缘体的前端面的放电,而击穿放电是指不沿着绝缘体的前端面,而是贯穿绝缘体并在环状空间中产生的放电。
鉴于这一点,根据上述构成方式1构成为,在对中心电极施加电压时,从轴线方向前端侧拍摄至少包括中心电极、绝缘体和环状空间的范围,根据所得到的摄像图像判别有无电气损坏。例如,当在摄像图像中绝缘体前端面所处的范围内存在放电的情况下,能够判别为产生了闪络,但没有产生绝缘体的电气损坏。另一方面,当在摄像图像中绝缘体前端面所处的范围内不存在放电、而在环状空间中存在放电的情况下,能够判别为产生了击穿放电,并产生绝缘体的电气损坏。
如上所述,根据上述构成方式1,根据从轴线方向前端侧拍摄得到的摄像图像,能够更可靠地判别闪络和击穿放电(有无电气损坏)。其结果是,能够更准确地检查绝缘体的绝缘性能的良与不良,能够实现成品率的提高。
构成方式2.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式1中,根据一个共用信号控制拍摄所述摄像图像的时间、和对所述中心电极施加电压的定时。
根据上述构成方式2,能够容易使拍摄摄像图像的时间(定时)与对中心电极施加电压的定时一致,能够更可靠地拍摄在对中心电极施加电压的过程中(产生瞬间放电时)的火花塞。因此,能够根据摄像图像更准确地进行有无电气损坏的判别,能够进一步提高检查精度。
构成方式3.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式1或2中,根据基于所述摄像图像中包括所述绝缘体和所述环状空间的区域中的亮度的信息、和预先设定的阈值,判别有无所述电气损坏。
由于闪络和击穿放电的放电方式不同,因而基于产生闪络时的亮度的信息、和基于产生击穿放电时的亮度的信息不同。
利用这一点,根据上述构成方式3,能够自动判别绝缘体有无电气损坏。因此,能够进一步提高检查精度,并且能够实现检查时间的缩短。
另外,关于根据基于亮度的信息和阈值来判别有无电气损坏的方法,例如能够举出下述的构成方式4~7的方法。
构成方式4.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式3中,所述信息是指所述区域内的各像素的亮度,
根据所述各像素的亮度和所述阈值对所述区域进行二值化处理,得到二值化图像,并且,
计算在所述二值化图像中表示高亮度的部分的重心坐标,根据该重心坐标判别有无所述电气损坏。
在产生了击穿放电的情况下,在摄像图像中环状空间所处的范围内存在放电,因而在包括绝缘体和环状空间的区域内,高亮度部分位于远离中心电极的一侧。另一方面,在产生了闪络的情况下,在摄像图像中,放电以将中心电极和主体配件连接起来的方式存在,因而在所述区域内高亮度部分也位于中心电极侧。
鉴于这一点,根据上述构成方式4构成为,计算在二值化图像中表示高亮度的部分(基于放电的高亮度部分)的重心坐标,根据该重心坐标判别有无电气损坏。例如,在重心坐标位于中心电极的中心侧的情况下,能够判别为产生了闪络,但没有产生电气损坏。另一方面,在重心坐标位于远离中心电极的中心的位置的情况下,能够判别为产生了击穿放电,并产生电气损坏。即,根据上述构成方式4,能够根据击穿放电和闪络之间的放电产生位置的差异,高精度地判别有无电气损坏。
构成方式5.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式3中,所述信息是指所述区域内的各像素的亮度,
根据所述各像素的亮度和所述阈值对所述区域进行二值化处理,得到二值化图像,并且,
根据在所述二值化图像中表示高亮度的部分是否从所述中心电极所处的范围连续到所述环状空间所处的范围,判别有无所述电气损坏。
根据上述构成方式5构成为,根据在二值化图像中表示高亮度的部分(基于放电的高亮度部分)是否从中心电极所处的范围连续到环状空间所处的范围,判别有无电气损坏。例如,在表示高亮度的部分从中心电极所处的范围连续到环状空间所处的范围的情况下,能够判别为产生了闪络,但没有产生电气损坏。另一方面,在表示高亮度的部分没有从中心电极所处的范围连续到环状空间所处的范围的情况下,能够判别为产生了击穿放电,并产生电气损坏。即,根据上述构成方式5,能够根据击穿放电和闪络之间的放电产生位置的差异,高精度地判别有无电气损坏。
构成方式6.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式3中,所述信息是指所述区域内的平均亮度,
通过将所述平均亮度和所述阈值进行比较,判别有无所述电气损坏。
在击穿放电中,放电产生于环状空间中,因而基于放电的光不易到达轴线方向前端侧(用于拍摄摄像图像的摄像装置)。因此,在产生了击穿放电的情况下,摄像图像整体上变暗淡,在所述区域内存在许多亮度较小的像素。另一方面,在闪络时是产生沿着绝缘体的前端面的放电,因而基于放电的光容易到达轴线方向前端侧(摄像装置)。因此,在产生了闪络的情况下,摄像图像整体上变明亮,在所述区域内存在许多亮度较大的像素。
鉴于这一点,根据上述构成方式6构成为,通过将所述区域内的平均亮度和阈值进行比较,判别有无电气损坏。例如,在平均亮度达到阈值以上的情况下,能够判别为产生了闪络,但没有产生电气损坏。另一方面,在平均亮度小于阈值的情况下,能够判别为产生了击穿放电,并产生电气损坏。即,根据上述构成方式6,摄像图像的亮度根据放电产生位置的差异而产生差异,据此能够更可靠地判别有无电气损坏。
构成方式7.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式3中,所述信息是指所述区域内的各像素的亮度,
根据所述像素中具有在与所述阈值进行比较时满足预先设定的关系的亮度的像素的总量,判别有无所述电气损坏。
根据上述构成方式7构成为,根据所述区域内的像素中满足预定的关系的像素的总量,判别有无电气损坏。例如,当在与所述阈值进行比较时满足预先设定的关系(例如,亮度为所述阈值以上)的像素的总量达到预定值以上的情况下,能够判别为产生了闪络,但没有产生电气损坏。另一方面,当在与所述阈值进行比较时满足所述关系(例如,亮度为所述阈值以上)的像素的总量小于预定值的情况下,能够判别为产生了击穿放电,并产生电气损坏。即,根据上述构成方式7,各像素的亮度根据放电产生位置的差异而产生差异,据此能够更可靠地判别有无电气损坏。
另外,在进行检查时,也可以仅采用上述构成方式4~7中的任意一种构成方式,还可以采用上述构成方式4~7中的两种以上的构成方式。
构成方式8.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式1~7的任意一种构成方式中,得到对所述中心电极的施加电压的微分值,并且在所述微分值达到预先设定的判别实施阈值以上的情况下、或者所述微分值超过所述判别实施阈值的情况下,根据所述摄像图像判别有无所述电气损坏。
根据上述构成方式8构成为,不在所得到的全部摄像图像中判别有无电气损坏,而是在对中心电极的施加电压的微分值为判别实施阈值以上或者超过判别实施阈值的情况下,判别有无电气损坏。即构成为,在对中心电极施加电压时,仅将在中心电极与主体配件之间产生了放电(闪络或者击穿放电)的火花塞作为检查对象。因此,能够减轻进行检查时的处理负担,能够进一步实现检查时间的缩短。
构成方式9.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式1~8的任意一种构成方式中,所述检查方法包括:检查步骤,当在所述判别之后对所述中心电极施加电压时,对所述中心电极施加电压并检查所述绝缘体是否产生了绝缘损坏,所述检查步骤包括:计算步骤,接收从所述火花塞产生的振动波,对表示所述振动波的振动波信号进行快速傅里叶变换并求出功率谱,然后计算所述功率谱中的预定的频率范围的积分值;以及判定步骤,利用所述积分值判定是否由于所述绝缘体的绝缘损坏而产生了放电。
根据上述构成方式9,在进行所述判别的基础上,对表示从火花塞产生的振动波的振动波信号进行快速傅里叶变换并求出功率谱,计算功率谱中的预定的频率范围的积分值,由此判定绝缘体有无绝缘损坏。即,通过利用功率谱的积分值执行判定步骤,能够高精度地进行基于绝缘体的绝缘损坏的放电、和起因于绝缘体的绝缘损坏以外的放电的判别。
构成方式10.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式9中,在所述判定步骤中,也可以通过将所述积分值和预定的阈值进行比较,判定是否由于所述绝缘体的绝缘损坏而产生了放电。
根据上述构成方式10,通过将积分值和预定的阈值进行比较,能够容易判定基于绝缘体的绝缘损坏的放电的产生。
构成方式11.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式9中,也可以是,所述计算步骤包括计算第1积分值与第2积分值的比值的步骤,所述第1积分值是指所述功率谱中的所述预定的频率范围中所包含的第1频率范围的所述积分值,所述第2积分值是指包含于所述预定的频率范围中且范围与所述第1频率范围不同的第2频率范围的所述积分值,在所述判定步骤中,根据所述比值判定是否由于所述绝缘体的绝缘损坏而产生了放电。
其中,产生的振动波的强度有时根据施加电压的大小而变化。但是,即使功率谱的大小变化时,其形状自身也不变。因此,根据上述构成方式11,通过根据第1与第2积分值的比值来执行判定步骤,即使是施加给中心电极的电压的大小不同的情况下,也能够根据固定的判定基准容易判定基于绝缘体的绝缘损坏的放电的产生。
构成方式12.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式9~11的任意一种构成方式中,所述预定的频率范围也可以是1MHz以下的范围。
其中,在通过基于绝缘体的绝缘损坏的放电或其它放电(例如闪络)而产生的振动波中,1MHz以下的振动波占主导地位。因此,根据上述构成方式12,能够将在检查步骤中用于进行放电的判定的数据抑制为最小必要限度,并且高精度地判定基于绝缘体的绝缘损坏的放电。
构成方式13.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式9~12的任意一种构成方式中,所述检查步骤也可以包括这样的步骤:在施加所述预定的电压之前,在包括所述中心电极的前端部的空间中填充被压缩为压力高于大气压的压缩气体和绝缘液中任意一方。
根据上述构成方式13,能够使用压缩气体和绝缘液中任意一方填充包括中心电极的前端部的空间。因此,能够抑制在中心电极与接地电极之间产生的正常的放电的发生,并执行检查步骤。
构成方式14.本构成方式的火花塞的检查方法的特征在于,在上述构成方式9~13的任意一种构成方式中,所述检查方法还包括:确定步骤,对于所述功率谱的不同的多个频率范围分别计算第1特定积分值和第2特定积分值,并确定所述不同的多个频率范围中所述第1与第2特定积分值之差为最大的特定频率范围,所述第1特定积分值是根据通过所述绝缘体的绝缘损坏所引起的放电而从所述被检查体产生的所述振动波求出的所述积分值,所述第2特定积分值是根据通过非起因于所述绝缘体的绝缘损坏所产生的放电而从所述被检查体产生的所述振动波求出的所述积分值,在所述计算步骤中,将在所述确定步骤中确定的所述特定频率范围用作所述预定的频率范围。
根据上述构成方式14,通过将第1与第2特定积分值之差为最大的特定频率范围作为预定的频率范围,能够高精度地执行判定步骤,在该判定步骤中利用积分值判定是否由于绝缘体的绝缘损坏而产生了放电。
构成方式15.本构成方式的火花塞的制造方法的特征在于,所述火花塞的制造方法包括实施在上述构成方式1~14的任意一种构成方式中记述的检查方法的步骤。
根据上述构成方式15,能够发挥与上述构成方式1等相同的作用效果。
构成方式16.本构成方式的火花塞的制造方法的特征在于,在上述构成方式15中,所述制造方法包括使在所述主体配件的前端部设置的直棒状的接地电极弯曲的步骤,在使所述接地电极弯曲的步骤之前实施所述检查方法。
根据上述构成方式16,能够抑制在中心电极与接地电极之间产生的正常的放电的发生,并进行检查。并且,在得到摄像图像时,能够防止包括中心电极、绝缘体和环状空间在内的范围的一部分被接地电极遮挡的情况,能够更可靠地得到包括所述范围的整体区域的摄像图像。因此,能够进一步更可靠地判别闪络和击穿放电(有无电气损坏),能够进一步准确地检查绝缘性能的良与不良。
构成方式17.本构成方式的火花塞的制造方法的特征在于,在上述构成方式15或者16中,所述制造方法包括在所述主体配件的外周组装衬垫的组装步骤,在所述组装步骤之前实施所述检查方法。
根据上述构成方式17,能够在不组装在进行所述判别或者所述判定时不需要的部件的情况下进行检查。即,通过检查而被判定为产生了基于绝缘损坏的放电的火花塞被作为不合格品进行处理。因此,能够防止将衬垫组装在不合格品上。
构成方式18.本构成方式的火花塞的制造方法的特征在于,在上述构成方式15~17中,所述制造方法包括:排除步骤,在实施了所述检查方法之后,将通过所述判别或者所述判定被判定为产生了所述绝缘体的绝缘损坏的火花塞从制造过程中排除。
根据上述构成方式18,能够防止制造产生了绝缘体的绝缘损坏的不合格品作为完成品。
附图说明
图1是表示检查装置的概要结构的示意图。
图2是表示火花塞的结构的一部分截面的主视图。
图3是表示快门的打开定时和针对中心电极的电压的施加定时等的时序图。
图4(a)是表示当在中心电极与主体配件之间没有产生放电时、对中心电极的施加电压和施加电压的微分值的曲线图,(b)是表示当在中心电极与主体配件之间产生了放电时、对中心电极的施加电压和施加电压的微分值的曲线图。
图5是表示产生了闪络时的摄像图像的示意图。
图6是表示产生了闪络时的二值化图像的示意图。
图7是表示产生了击穿放电时的摄像图像的示意图。
图8是表示产生了击穿放电时的二值化图像的示意图。
图9是表示产生了闪络时的平均亮度和产生了击穿放电时的平均亮度的曲线图。
图10是用于说明在检查步骤中使用的检查装置60的图。
图11是检查步骤的具体流程图。
图12是表示振动波的原始波形Dw和FFT波形Dt的图。
图13是表示积分值和富余量的图。
图14是表示有关检查步骤的第2实施方式的流程图。
图15是表示加压力与AE波形的实效值的关系的图。
图16是积分值的比值和变换为产生概率的图。
具体实施方式
下面,参照附图说明一个实施方式。图1是表示火花塞1的检查装置101的概要结构的示意图。检查装置101是在火花塞1的制造步骤中检查后述的绝缘子2的绝缘性能(耐电压性能)时使用的装置。
首先,在说明检查装置101之前,对作为检查对象的火花塞1的结构进行说明。图2是表示火花塞1的一部分截面的主视图。另外,在图2中,将火花塞1的轴线CL1方向设为附图中的上下方向,将下侧设为火花塞1的前端侧,将上侧设为后端侧进行说明。
火花塞1由呈筒状的作为绝缘体的绝缘子2、和保持该绝缘子2的筒状的主体配件3等构成。
绝缘子2众所周知是将氧化铝等进行烧结而形成的,在其外形部中具有形成于后端侧的后端侧主体部10、比该后端侧主体部10靠前端侧朝向径向外侧凸出形成的大径部11、比该大径部11靠前端侧形成的直径比该大径部11细的中间主体部12、以及比该中间主体部12靠前端侧形成的直径比该中间主体部12细的长腿部13。其中,绝缘子2中的大径部11、中间主体部12、和大部分的长腿部13被容纳在主体配件3的内部。并且,在中间主体部12与长腿部13的连接部形成有锥状的台阶部14,利用该台阶部14将绝缘子2卡定在主体配件3上。
另外,在绝缘子2贯通形成有沿着轴线CL1延伸的轴孔4,中心电极5被插通在该轴孔4的前端侧。中心电极5具有由导热性能良好的金属(例如铜或铜合金、纯镍(Ni)等)构成的内层5A、和由以Ni为主成分的合金构成的外层5B。并且,中心电极5整体上呈棒状(圆柱状),其前端部从绝缘子2的前端凸出。
另外,端子电极6以从绝缘子2的后端凸出的状态被插入到轴孔4的后端侧,并固定于此。
另外,在轴孔4的中心电极5与端子电极6之间设有圆柱状的电阻体7。该电阻体7的两端部通过导电性的玻璃密封层8、9分别与中心电极5和端子电极6电连接。
另外,所述主体配件3利用低碳钢等金属形成为筒状,在其外周面形成有螺纹部(外螺纹部)15,用于将火花塞1安装在内燃机或燃料电池改质器等的燃烧装置上。并且,在比螺纹部15靠后端侧朝向外周侧凸出形成有底座部16,环状的衬垫18嵌入在螺纹部15后端的螺纹颈17中。另外,在主体配件3的后端侧设有截面呈六边形状的工具卡合部19和朝向径向内侧弯曲的铆接部20,工具卡合部19用于在将主体配件3安装在燃烧装置上时卡合扳手等工具。
另外,在主体配件3的内周面设有用于卡定绝缘子2的锥状的台阶部21。并且,绝缘子2从主体配件3的后端侧朝向前端侧被插入到主体配件3中,在自身的台阶部14被卡定在主体配件3的台阶部21的状态下,将主体配件3的后端侧的开口部向径向内侧铆接即形成所述铆接部20,从而被固定于主体配件3。另外,圆环状的密封片介入设置在台阶部14、21之间。由此,保持燃烧室内的气密性,使进入到暴露于燃烧室内的绝缘子2的长腿部13与主体配件3的内周面的间隙中的燃料气体不会泄露到外部。
另外,为了使基于铆接的密封更加完备,在主体配件3的后端侧,环状的环部件23、24介入设置在主体配件3与绝缘子2之间,并在环部件23、24之间填充了滑石(talc)25的粉末。即,主体配件3通过密封片22、环部件23、24和滑石25来保持绝缘子2。
另外,棒状的接地电极27被接合在主体配件3的前端部26上,接地电极27在自身的中间部分被折返,使自身的前端侧侧面与中心电极5的前端部相对。并且,在中心电极5的前端部与接地电极27的前端部之间形成有火花放电间隙28,在该火花放电间隙28中,在基本沿着轴线CL1的方向上进行火花放电。
另外,在火花塞1的前端部设有环状空间29,环状空间29是由绝缘子2(长腿部13)的外周面和主体配件3的内周面形成的,并在前端侧开口。
下面说明检查装置101。如图1所示,检查装置101具有电压施加装置51、微分值取得装置61、摄像装置71、处理装置81、和信号发生装置91。
电压施加装置51用于对中心电极5施加高电压,具有一次线圈52、二次线圈53、铁芯54、点火器55、和电极供给用的电池56。
一次线圈52以所述铁芯54为中心进行卷绕,其一端与电池56连接,其另一端与点火器55连接。另外,二次线圈53以所述铁芯54为中心进行卷绕,其一端连接在一次线圈52和电池56之间。此外,二次线圈53的另一端在检查后述的绝缘子2的绝缘性能时与火花塞1(端子电极6)连接。
另外,点火器55利用预定的晶体管形成,被输入了从所述信号发生装置91输出的共用信号。并且,点火器55根据所输入的共用信号,切换从电池56向一次线圈52供给电力和停止供给。在对中心电极5施加高电压的情况下,如图3所示,通过将来自信号发生装置91的共用信号从截止切换为导通,使电流从电池56流向一次线圈52,在所述铁芯54的周围形成磁场。然后,通过将来自信号发生装置91的共用信号从导通切换为截止,停止从电池56向一次线圈52的通电。通过停止通电,所述铁芯54的磁场变化,在二次线圈53产生负极性的高电压(例如30kV~50kV),所产生的高电压通过端子电极6被施加给中心电极5。
微分值取得装置61是在火花塞1与电压施加装置51之间的通电路径中设置的、用于取得针对中心电极5的施加电压的微分值的装置。在此,在对中心电极5施加电压时,当在中心电极5与主体配件3之间没有产生放电(闪络或者击穿放电)的情况下,如图4(a)所示,针对中心电极5的施加电压比较平缓地变化,因而所述微分值的绝对值都比较小。另一方面,在对中心电极5施加电压时,当在中心电极5与主体配件3之间产生放电(闪络或者击穿放电)的情况下,如图4(b)所示,针对中心电极5的施加电压在放电时急剧变化,因而表现出具有比较大的绝对值的微分值。在本实施方式中,在所得到的微分值达到预先设定的判别实施阈值VT以上的情况下,微分值取得装置61向处理装置81输出预定的判别实施请求信号。
摄像装置71利用预定的CCD摄像机构成,从轴线CL1方向前端侧拍摄被配置在暗处的火花塞1的前端部,并得到摄像图像。具体地讲,摄像装置71从轴线CL1方向前端侧拍摄至少包括中心电极5、绝缘子2和环状空间29在内的范围,并得到包括所述范围的摄像图像。另外,根据从信号发生装置91输入的共用信号,控制摄像装置71的快门的打开定时(即,拍摄摄像图像的时间(定时))。即,如图3所示,在从信号发生装置91输入的共用信号处于导通状态时,快门被打开,对火花塞1的摄像开始。
另外,摄像装置71被设定成使快门的打开时间(摄像时间)T1比共用信号从导通到截止的时间T2足够长。因此,在快门被打开时,从电压施加装置51向中心电极5施加电压,摄像装置71能够拍摄在对中心电极5施加电压的过程中的火花塞1。
另外,通过摄像装置71得到的摄像图像被输入到处理装置81。处理装置81仅在从微分值取得装置61被输入判别实施请求信号时,根据所述摄像图像判别绝缘子2有无电气损坏。即,仅将在中心电极5与主体配件3之间产生了放电的火花塞1作为对象,判别所产生的放电是闪络(绝缘子2没有产生电气损坏)还是击穿放电(绝缘子2产生电气损坏)。在本实施方式中,处理装置81根据基于摄像图像中包括绝缘子2和环状空间29的区域中的亮度的信息、和预先设定的阈值,判别绝缘子2有无电气损坏。
具体地讲,处理装置81通过将摄像图像中包括绝缘子2和环状空间29的区域内的各像素的亮度(相当于本发明的“信息”)与所述阈值进行比较,对所述区域进行二值化处理,并得到二值化图像。并且,计算在二值化图像中表示高亮度的部分的重心坐标,根据计算出的重心坐标判别绝缘子2有无电气损坏。
具体地讲,在产生了闪络的情况下,如图5所示,在所得到的摄像图像IM1中,高亮度的部分RA(基于放电的高亮度部分,在图5中附加了散点图案的部分)从中心电极5所处的范围连续到环状空间29所处的范围。并且,在对这种摄像图像IM1进行二值化处理而得到的二值化图像IM2中,如图6(在图6中附加了斜线的部分是表示低亮度的部分)所示,表示高亮度的部分HB从中心电极5所处的范围连续到环状空间29所处的范围,所述部分HB的重心坐标CG位于比较接近中心电极5的中心的位置。因此,在重心坐标CG的位置位于中心电极5侧的情况下(例如,重心坐标CG在绝缘子2所处的范围内时等、从重心坐标CG到中心电极5的中心的距离为预定值以下的情况),判别为产生了闪络,但绝缘子2没有产生电气损坏(即,绝缘子2的绝缘性能良好)。
另一方面,在产生了击穿放电的情况下,如图7所示,在所得到的摄像图像IM1中,高亮度的部分RA(基于放电的高亮度部分,在图7中附加了散点图案的部分)主要位于环状空间29所处的范围中。并且,在对这种摄像图像IM1进行二值化处理而得到的二值化图像IM2中,如图8(在图8中附加了斜线的部分是表示低亮度的部分)所示,表示高亮度的部分HB主要位于环状空间29所处的范围中,所述部分HB的重心坐标CG位于比较远离中心电极5的中心的位置。因此,在重心坐标CG的位置位于远离中心电极5的中心的位置的情况下(例如,重心坐标CG在环状空间29所处的范围内时等、从重心坐标CG到中心电极5的中心的距离大于所述预定值的情况),判别为产生了击穿放电,绝缘子2产生电气损坏(即,绝缘子2的绝缘性能有问题)。
另外,处理装置81使预定的显示单元(未图示)显示判别结果。
信号发生装置91将所输入的共用信号分别输出给电压施加装置51和摄像装置71。在本实施方式中,如上所述根据一个共用信号控制电压施加装置51对中心电极5施加电压的定时、和摄像装置71拍摄图像的摄像时间(摄像定时)。
下面,说明火花塞1的制造方法。
首先,成形加工绝缘子2。例如,使用以氧化铝为主体并含有粘接剂等的原料粉末调制成形用坯料造粒物,通过使用该成形用坯料造粒物进行橡胶压制成形得到筒状的成形体。并且,对所得到的成形体实施磨削加工并对其外形进行整形,然后对整形后的成形体实施烧结加工,由此得到绝缘子2。
另外,制造与绝缘子2分体的中心电极5。即,对在中央部配置了用于提高散热性的铜合金等的Ni合金进行锻造加工,制作中心电极5。
并且,利用玻璃密封层8、9将如上所述得到的绝缘子2和中心电极5、电阻体7、端子电极6进行密封固定。关于玻璃密封层8、9,通常是将硼硅酸玻璃和金属粉末进行混合并调制,将该调制后的物质隔着电阻体7填充在绝缘子2的轴孔4内,然后从后方利用所述端子电极6进行按压并在烧结炉内加热,由此被烧结固化。另外,此时也可以在绝缘子2的后端侧主体部10的表面同时烧结釉层,还可以事前形成釉层。
然后加工主体配件3。即,对圆柱状的金属素材(例如S17C或S25C这样的铁族素材或不锈钢素材)实施冷锻加工等,由此形成贯通孔,同时形成外形。然后,通过切削加工对外形进行整形,得到主体配件中间体。
然后,在主体配件中间体的前端面上阻焊由Ni合金等构成的直棒状的接地电极27。由于在该焊接时产生所谓“塌边”,因而在去除该“塌边”后,通过滚压成形在主体配件中间体的预定部位形成螺纹部15。由此,得到被接合了接地电极27的主体配件3。另外,为了实现耐蚀性的提高,也可以对焊接有接地电极27的主体配件3实施电镀处理。
然后,将具有如上所述分别制作的中心电极5和端子电极6的绝缘子2、及具有接地电极27的主体配件3进行固定。具体地讲,将绝缘子2从主体配件3的后端侧开口插入主体配件3中,然后沿着轴线CL1方向按压主体配件3的后端部,使所述后端部朝向径向内侧弯曲(即形成铆接部20),由此将绝缘子2和主体配件3固定。
然后,使用所述检查装置101检查绝缘子2的绝缘性能。首先,如图1所示,以使前端部向上的方式支撑火花塞1,同时将主体配件3的前端部插入筒状的管TU中。然后,在管TU内注入绝缘油IO,利用绝缘油IO将环状空间29填满,同时在中心电极5和绝缘子2的前端部的周围配置绝缘油IO。由此,能够增大中心电极5的前端部与主体配件3之间的绝缘电阻值,能够抑制闪络的发生(但是,并非一定不产生闪络)。另外,在本实施方式中,绝缘油IO是透明的,浊度被设为100NTU以下(“NTU”表示使用了福尔马肼(Formazine)浊度标准的福尔马肼浊度的测定单位)。
然后,将从信号发生装置91输出的共用信号设为导通。由此,摄像装置71的快门被打开,包括在绝缘油IO中通过的中心电极5和绝缘子2等在内的区域的摄像开始,同时从电池56向一次线圈52的通电开始。并且,通过将共用信号从导通切换为截止,从电压施加装置51对中心电极5施加电压,并且通过摄像装置71得到了中心电极5被施加电压的过程中的火花塞1的摄像图像。并且,所得到的摄像图像被输入处理装置81。
处理装置81不是在所输入的全部摄像图像中判别有无电气损坏,而是仅在与从微分值取得装置61输入了判别实施请求信号的火花塞1相关的摄像图像中判别有无电气损坏。如上所述从摄像图像得到二值化图像,然后根据二值化图像中高亮度的部分HB的重心坐标CG判别有无电气损坏。并且,判别结果被显示于所述显示单元。
在进行了绝缘子2的绝缘性能的检查后,使接地电极27向中心电极5侧弯曲,使形成火花放电间隙28。即,在本实施方式中,绝缘子2的绝缘性能的检查是在使接地电极27弯曲之前进行的。
在形成火花放电间隙28后微调该火花放电间隙28的尺寸,由此得到上述火花塞1。
如以上详细说明的那样,根据本实施方式,能够根据从轴线CL1方向前端侧进行拍摄得到的摄像图像,更可靠地判别闪络和击穿放电(有无电气损坏)。其结果是,能够更准确地检查绝缘子2的绝缘性能的良与不良,能够实现成品率的提高。
另外,根据一个共用信号控制拍摄摄像图像的时间和对中心电极5施加电压的定时。因此,能够容易使拍摄摄像图像的时间(定时)与对中心电极5施加电压的定时一致,能够更可靠地拍摄在对中心电极5施加电压的过程中(产生瞬间放电时)的火花塞1。其结果是,能够根据摄像图像更准确地进行有无电气损坏的判别,能够进一步提高检查精度。
另外,在本实施方式中,能够通过处理装置81自动判别绝缘子2有无电气损坏。因此,能够进一步提高检查精度,能够实现检查时间的缩短。
另外,在本实施方式中构成为不在所得到的全部摄像图像中判别有无电气损坏,而是在针对中心电极5的施加电压的微分值达到判别实施阈值VT以上的情况下,判别有无电气损坏。即,构成为在对中心电极5施加电压时,仅将在中心电极5与主体配件3之间产生放电(闪络或者击穿放电)的火花塞1作为检查对象。因此,能够减轻进行检查时的处理负担,能够进一步实现检查时间的缩短。
并且,在本实施方式中,在使接地电极27弯曲之前实施绝缘子2的绝缘性能的检查。因此,在得到摄像图像时,能够防止包括中心电极5、绝缘子2和环状空间29在内的范围的一部分被接地电极27遮挡的情况,能够更可靠地得到包括所述范围的整体区域的摄像图像。其结果是,能够进一步更可靠地判别闪络和击穿放电(有无电气损坏),能够进一步准确地检查绝缘性能的良与不良。
另外,不限于上述实施方式的记述内容,例如也可以按照下面所述来实施。当然,也能够是下面未示例的其它应用例、变更例。
(a)在上述实施方式中,微分值取得装置61在所得到的微分值达到判别实施阈值VT以上的情况下,向处理装置81输出判别实施请求信号,但也可以构成为在所述微分值超过判别实施阈值VT的情况下,向处理装置81输出判别实施请求信号。
(b)在上述实施方式中,处理装置81根据二值化图像IM2中高亮度的部分HB的重心坐标CG,判别绝缘子2有无电气损坏。与此相对,也可以根据二值化图像IM2中高亮度的部分HB是否从中心电极5所处的范围连续到环状空间29所处的范围,判别有无电气损坏。
具体地讲,闪络是以将中心电极5的前端部和主体配件3连接起来的方式而产生的,因而在摄像图像中存在将中心电极5的前端部和主体配件3连接起来的高亮度的部分。鉴于这种情况,在高亮度的部分HB从中心电极5所处的范围连续到环状空间29所处的范围的情况下,处理装置81判别为产生了闪络,但绝缘子2没有产生电气损坏(绝缘子2的绝缘性能良好)。
另一方面,由于击穿放电将绝缘子2击穿,因而在摄像图像中高亮度的部分HB仅存在于环状空间29及其周围,不存在于中心电极5的前端部周围。鉴于这种情况,当在二值化图像中高亮度的部分HB没有从中心电极5所处的范围连续到环状空间29所处的范围的情况下,处理装置81判别为产生了击穿放电,绝缘子2产生电气损坏(绝缘性能有问题)。
(c)在上述实施方式中,根据从摄像图像得到的二值化图像判别绝缘子2有无电气损坏,但不一定需要得到二值化图像,也可以根据摄像图像判别有无电气损坏。
因此,例如求出摄像图像中包括绝缘子2和环状空间29的区域内的各像素的亮度,并且计算出所述区域内的平均亮度(相当于本发明的“信息”),将计算出的平均亮度和预先设置的阈值进行比较,由此判别绝缘子2有无电气损坏。
具体地讲,闪络是在中心电极5的前端部与主体配件3之间沿着绝缘子2的前端面而产生的,因而光不易到达摄像装置71,在绝缘子2所处的范围和环状空间29所处的范围中亮度都比较大。因此,在摄像图像中,所述区域内的各像素的亮度比较大,如图9所示,平均亮度也增大。鉴于这种情况,在平均亮度为所述阈值以上或者大于所述阈值的情况下,处理装置81判别为产生了闪络,但绝缘子2没有产生电气损坏(绝缘子2的绝缘性能良好)。
另一方面,在击穿放电的情况下,由于在环状空间29中产生放电,因而光不易到达摄像装置71,环状空间29所处的范围的亮度的比较大,而绝缘子2所处的范围的亮度的比较小,进而平均亮度也比较小。鉴于这种情况,在平均亮度小于所述阈值或者为所述阈值以下的情况下,处理装置81判别为产生了击穿放电,绝缘子2产生电气损坏(绝缘子2的绝缘性能有问题)。
另外,例如求出摄像图像中包括绝缘子2和环状空间29的区域内的各像素的亮度(相当于本发明的“信息”),根据所述像素中具有与预先设定的阈值满足预先设定的关系的亮度的像素的总量(在该示例中是指达到所述阈值以上或者超过所述阈值的亮度的像素的总量),判别绝缘子2有无所述电气损坏。
具体地讲,在产生闪络的情况下,在所述区域内高亮度的像素增多,因而所述总量也比较大。鉴于这种情况,在所述总量为预先设定的判定值以上或者大于判定值的情况下,处理装置81判别为产生了闪络,绝缘子2没有产生电气损坏(绝缘子2的绝缘性能良好)。
另一方面,在产生击穿放电的情况下,在所述区域内高亮度的像素减少,因而所述总量也比较小。鉴于这种情况,在所述总量小于所述判定值或者为所述判定值以下的情况下,处理装置81判别为产生了击穿放电,绝缘子2产生电气损坏(绝缘子2的绝缘性能有问题)。
另外,在该示例中,关于关系举出了亮度与阈值的大小关系,但所述关系能够适当变更。
(d)在上述实施方式中,在进行绝缘性能的检查时,当在中心电极5和绝缘子2的前端部的周围配置有绝缘油IO的状态下,对中心电极5施加电压,以便抑制闪络的产生,但也可以是,当在中心电极5和绝缘子2的前端部的周围填充了高压气体(例如高压空气)的状态下,对中心电极5施加电压。另外,在进行绝缘性能的检查时,不一定使用绝缘油IO或高压气体。
(e)在上述实施方式中,处理装置81仅在与从微分值取得装置61输入了判别实施请求信号的火花塞1相关的摄像图像中判别有无电气损坏,但也可以在所得到的全部摄像图像中判别有无电气损坏。
本构成方式的火花塞的检查方法在上述构成方式1~8的任意一种构成方式中,所述检查方法包括检查步骤,当在所述判别之后对所述中心电极施加电压时,对所述中心电极施加电压并检查所述绝缘体是否产生了绝缘损坏,所述检查步骤包括:计算步骤,接收从所述火花塞产生的振动波,对表示所述振动波的振动波信号进行快速傅里叶变换并求出功率谱,然后计算所述功率谱中的预定的频率范围的积分值;以及判定步骤,利用所述积分值判定是否由于所述绝缘体的绝缘损坏而产生了放电。
下面,对所述检查步骤进行说明。
图10是用于说明在检查步骤中使用的检查装置60的图。在图10中也图示了设置在检查装置60的被检查体100t。并且,为了容易理解,也用实线描画出了检查装置60内部的构造、和在内部配置的被检查体100t的一部分。
检查装置60具有设置台62、外壳65、加压盖66、声发射传感器(也称为“AE传感器”)74。在设置台62形成有贯通孔,被检查体100t从贯通孔被设置在检查装置60上。加压盖66呈有底筒状,被检查体100t的前端侧部分被配置在内侧。具体地讲,在被检查体100t被安装于加压盖66时,在加压盖66内部形成有空间72。包括中心电极5的前端部5t在内的被检查体100t的前端侧部分被配置在空间72中。另外,在被检查体100t被设置于检查装置60的情况下,接地电极27被接地。
在加压盖66形成有流通流路68,用于连通外部和在加压盖66内部形成的空间72。在检查步骤中,通过流通流路68向空间72中填充绝缘液和被压缩成压力高于大气压的压缩体(压缩空气)中任意一方。在本实施方式中采用了压缩空气。另外,在采用压缩气体的情况下,空间72被加压为预定的压力(例如0.8MPa~3.5MPa)。
外壳65以包围加压盖66的周围的方式进行配置。并且,在外壳65安装有AE传感器74。AE传感器74与未图示的个人电脑(PC)电连接。AE传感器65接收在向接地电极27与中心电极5之间施加预定的电压时产生的振动波,并变换为振动波信号。利用在PC中安装的分析程序对振动波信号进行分析。关于在检查步骤中进行的分析将在后面进行详细说明。
图11是有关检查步骤的第1实施方式的流程图。检查步骤是在将被检查体100t设置在检查装置60上后开始的。检查步骤包括填充步骤(步骤S22)、计算步骤(步骤S24)和判定步骤(步骤S26)。
填充步骤是通过流通流路68向包括前端部5t的空间72(图10)中填充压缩气体和绝缘液中任意一方,将空间72加压为高于大气压的预定的压力的步骤(步骤S22)。
计算步骤是按照以下步骤进行的(步骤S24)。首先,在对设置于检查装置60的被检查体100t施加了预定的电压的情况下,AE传感器74接收从被检查体100t产生的振动波。并且,AE传感器74将接收到的振动波变换为振动波信号。并且,在PC中安装的分析程序对振动波信号进行快速傅里叶变换(FFT),由此求出功率谱。并且,分析程序计算功率谱中的预定的频率范围(例如800~1000kHz)的积分值。
在判定步骤中,利用在计算步骤中求出的积分值判定在计算步骤时产生的振动波是否是起因于由于绝缘子2的绝缘损坏而产生的放电(步骤S26)。具体地讲,在判定步骤中,通过将预先确定的预定的阈值和积分值进行比较,判定是否由于绝缘子2的绝缘损坏而产生了放电。在本实施方式中,在判定步骤中,当在计算步骤中求出的积分值大于预定的阈值时判定为产生了气体放电,当在计算步骤中求出的积分值小于预定的阈值时判定为产生了起因于绝缘子2的绝缘损坏的放电(也称为“击穿放电”)(步骤S26)。
图12是表示通过计算步骤(步骤S24)而取得的振动波的原始波形Dw、和对原始波形Dw进行快速傅里叶变换得到的FFT波形(功率谱)Dt的图。图12的横轴对于原始波形Dw表示时间、对于功率谱Dt表示频率。另外,图12的纵轴表示伏特(V)。图12示出了起因于击穿放电和气体放电任意一种放电的波形。但是,在原始波形Dw中,基于击穿放电或气体放电的原始波形Dw是相同的波形,因而难以判定产生了击穿放电和气体放电中的哪种放电。
因此,在本实施方式中,从原始波形Dw求出FFT波形Dt,并计算FFT原始波形Dt的积分值,利用计算出的积分值判定在检查步骤时从被检查体100t产生的放电是击穿放电还是气体放电。在具体说明其理由之前,首先说明用于确定在检查步骤的判定步骤中使用的预定的阈值的步骤(确定步骤)。
图13是表示积分值和富余量的图。另外,图13的左侧的纵轴表示积分值,图13的右侧的纵轴表示富余量。所谓富余量表示后述的气体放电的积分值与击穿放电的积分值之差。在本实施方式中,富余量表示从多个被检查体100t计算出的多个气体放电的积分值的平均值±3σ(σ表示标准偏差)的最低值、与从多个被检查体100t计算出的多个气体放电的积分值的平均值±3σ(σ表示标准偏差)的最高值之差。另外,图13的横轴中的“气体放电”是指在检查步骤(步骤S20)中仅产生了气体放电的被检查体100t,“击穿放电”是指在检查步骤(步骤S20)中仅产生了击穿放电的被检查体100t。
图13中的“气体放电”和“击穿放电”的曲线是按照下面所述作成的。即,对于多个被检查体100t,分别在相同条件下使用检查装置60施加预定的电压,其振动波被AE传感器74接收。并且,使用分析程序求出功率谱Dt,并计算出预定的频率范围的积分值。另一方面,对于在通过检查装置60来施加预定的电压时产生了放电的多个被检查体100t,按照如下所述的基准判定产生了击穿放电和气体放电中的哪种放电。即,通过目视来确认绝缘子2是否产生了绝缘损坏,将产生了绝缘损坏的被检查体100t设为产生了击穿放电的被检查体100t,将没有产生绝缘损坏的被检查体100t设为产生了气体放电的被检查体100t。并且,将产生了气体放电的被检查体100t的积分值绘制为图13所示的“气体放电”的积分值。另外,将产生了击穿放电的被检查体100t的积分值绘制为图13所示的“击穿放电”的积分值。并且,对于功率谱Dt的三个不同的频率范围分别作成了“气体放电”和“击穿放电”的曲线。在本实施方式中,作成了频率范围为(i)400~1000kHz、(ii)600~1000kHz、(iii)800~1000kHz这三种范围的曲线。另外,各图中的“气体放电”和“击穿放电”的条形的范围是平均值±3σ(σ表示标准偏差)。该条形的范围只要考虑积分值相对于实测值的偏差来设定即可,不限于上述实施方式。另外,例如也可以将实测值的上限值和下限值设为条形的上限值和下限值。
如图13所示,在所有频率范围中,在气体放电和击穿放电时功率谱Dt的积分值都位于不同的积分值范围中。即,预先进行检查步骤中的填充步骤(步骤S22)和计算步骤(步骤S24),并分类为产生了击穿放电时的积分值(也称为“第1特定积分值”)、和产生了气体放电时的积分值(也称为“第2特定积分值”)。由此,能够确定第1特定积分值分布的第1特定积分值范围、和第2特定积分值分布的第2特定积分值范围。并且,在开始检查步骤之前,确定第1特定积分值范围与第2特定积分值范围之间的积分值作为预定的阈值。例如,在检查步骤开始前作成如图13所示的图。并且,如果将图13的400~1000kHz用作示例,则将位于“气体放电”的积分值范围和“击穿放电”的积分值范围之间的积分值(例如20kV·Hz)设定为预定的阈值。
另外,优选在计算步骤时使用的预定的频率范围是1000kHz(1MHz)以下的范围。通过击穿放电或气体放电而产生的振动波在1000kHz以下时占主导地位。因此,通过将预定的频率范围设定为1000kHz以下的范围,能够将用于在检查步骤中进行放电的判定的数据抑制为最小限度,并且高精度地判定基于绝缘损坏的放电。
另外,优选按照以下内容来确定预定的频率范围。即,如图13所示,对于不同的每种频率范围,分别计算根据通过绝缘子2的绝缘损坏所引起的放电而从被检查体100t产生的振动波求出的第1特定积分值、和根据由于气体放电而从被检查体100t产生的振动波求出的第2特定积分值,并确定不同的频率范围中的第1特定积分值与第2特定积分值之差(富余量)为最大的特定频率范围(确定步骤)。例如,在图13中,将400~1000kHz确定为特定频率范围。由此,能够进一步高精度地执行判定步骤,在该判定步骤中利用积分值判定是否是由于绝缘损坏而产生了放电。其中,也可以是,第1特定积分值和第2特定积分值分别是一个积分值,还可以如本实施方式这样是具有多个积分值分布的预定的数值范围的积分值。
根据上述实施方式,通过计算功率谱中的预定的频率范围的积分值,判定有无绝缘损坏(图11的步骤S26)。即,通过利用功率谱的积分值来执行判定步骤,能够高精度地进行击穿放电和气体放电的判别。
另外,根据上述实施方式,通过将在计算步骤中计算出的积分值和预定的阈值进行比较,能够容易判定击穿放电的发生。
另外,根据上述实施方式,在填充步骤中利用压缩空气和绝缘液中任意一方来填充空间72(图10、图11)。由此,能够对被检查体100t施加高电压,并抑制正常的放电的发生来进行检查步骤。
另外,根据上述实施方式,在检查步骤中使用的被检查体100t采用弯曲步骤前的火花塞。由此,能够使用形成所设计的火花间隙以前的被检查体100t执行检查步骤,因而能够抑制在中心电极5与接地电极27之间产生的正常的放电的发生来进行检查步骤。
另外,根据上述实施方式,能够在不组装在检查步骤时不需要的部件的情况下进行检查步骤。即,通过检查步骤被判定为产生了基于绝缘损坏的放电的被检查体100t,被作为不合格品进行处理。因此,能够防止将衬垫安装在不合格品上。
另外,根据上述实施方式,被判定为产生了基于绝缘损坏的放电的被检查体100t,作为不合格品被排除(步骤S30)。因此,能够防止制造不合格品作为完成品,能够制造绝缘子2的耐电压性能良好的火花塞1。
图14是表示有关检查步骤的第2实施方式(步骤S20a)的流程图。另外,在火花塞的制造方法中,检查步骤的内容与有关检查步骤的第1实施方式不同,其它步骤是与该第1实施方式相同的内容。因此,省略有关内容与该第1实施方式相同的步骤的说明。
本实施方式的计算步骤按照如下的步骤来进行(步骤S24a)。与有关检查步骤的第1实施方式相同地,对振动波信号进行FFT,求出功率谱Dt。并且,将预定的频率范围(例如0~500kHz)划分为彼此不重复的第1频率范围和第2频率范围。例如,在本实施方式中,将第1频率范围设为0~250kHz,将第2频率范围设为250~500kHz。并且,分别计算功率谱Dt中、第1频率范围的积分值(也称为“第1积分值”)和第2频率范围的积分值(也称为“第2积分值”)。并且,计算第1积分值与第2积分值的比值。在本实施方式中,设比值为(第1积分值)/(第2积分值)。
在判定步骤中,根据在计算步骤中求出的比值,判定在计算步骤时产生的振动波是否是起因于由于绝缘子2的绝缘损坏而产生的放电(步骤S26a)。具体地讲,在判定步骤中,通过将预先确定的预定的阈值与比值进行比较,判定是否是由于绝缘损坏而产生了放电。在此,在上述第2实施方式中,预定的阈值采用比值(第1积分值/第2积分值)。
根据上述第2实施方式,在计算步骤时,即使是施加给被检查体100t的电压的大小变化的情况下,也能够根据固定的判定基准容易判定基于绝缘损坏的放电的发生。下面,使用图15和图16详细说明其原因。
图15是表示加压力与声发射波形(AE波形)的实效值(AE实效值)的关系的图。其中,图15的纵轴所示的AE实效值通常被称为AE能量,表示波形具有的能量的相对的值。图15的横轴所示的加压力表示导入空间72中的压缩气体的压力。图15是计算在使导入空间72中的压缩气体的压力变化时从被检查体100t产生的声发射波形的AE实效值的图。并且,对于导入空间72中的压缩气体的每种压力,使用多个被检查体100t计算AE实效值。在图15中也绘制了对于每种压力而绘制的AE实效值的平均值。
在图15中,对于0.8MPa、2.5MPa、3.5MPa这三种压力,分别计算AE实效值并进行绘图。在此,加压力越大,越增大施加给被检查体100t的电压。如图8所示可知,加压力(施加电压)越大,AE实效值也越大。即,在计算步骤中,在变更施加给被检查体100t的电压的大小的情况下,在将积分值用作预定的阈值时,需要对每种施加电压重新设定预定的阈值。
图16是积分值的比值和变换为发生概率的图。横轴表示比值(第1积分值/第2积分值),左侧的纵轴表示发生概率(%)。图16是与图15相同地对于三种加压力分别使用多个被检查体100t计算功率谱,求出第1积分值/第2积分值的比值(第1积分值/第2积分值),并通过威布尔分析计算出每个比值的发生概率的图。另一方面,对于求出比值后的被检查体100t,通过目视来确认绝缘子2是否产生了绝缘损坏,并判定产生了击穿放电和气体放电中的哪种放电。在图9所示的左侧围框的范围内绘制的点是产生了击穿放电的被检查体100t,在图16所示的右侧围框的范围内绘制的点是产生了气体放电的被检查体100t。
如图16所示,在改变空间72(图10)的加压力(即施加电压)的情况下,根据击穿放电的功率谱计算出的比值和根据气体放电的功率谱计算出的比值分布在不同的范围内。并且,在改变空间72的加压力的情况下,根据击穿放电的功率谱计算出的比值与加压力无关地分布在相同范围(第1范围)内,并且根据气体放电的功率谱计算出的比值与加压力无关地分布在相同范围内。即,通过将第1范围与第2范围之间的比值确定为在判定步骤中使用的预定的阈值,能够高精度地执行判定步骤。
即,在判定步骤中,将预先确定的预定的阈值与在计算步骤中计算出的比值进行比较,在计算出的比值小于预定的阈值时判定为产生了击穿放电,在计算出的比值大于预定的阈值时判定为产生了气体放电(步骤S26a)。
根据上述第2实施方式,与第1实施方式相同的步骤和结构能够发挥与第1实施方式相同的效果。另外,根据该第2实施方式,根据第1积分值/第2积分值的比值来执行判定步骤(步骤S26a),因而无论施加给被检查体100t的电压的大小如何,都能够根据固定的判定基准容易判定击穿放电的发生。
另外,上述实施方式的构成要素中、在权利要求书的独立权利要求中记载的要素以外的要素是附加的要素,能够适当省略。并且,本发明不限于上述实施方式,能够在不脱离其宗旨的范围内以各种方式来实施,例如也能够实施如下所述的变形。
在上述第1实施方式中,将预先求出的、击穿放电的积分值与气体放电的积分值之间的值设为预定的阈值,但不限于此。即,也可以利用预先求出的、气体放电的积分值的范围(“第1积分值范围”)和击穿放电的积分值的范围(“第2积分值范围”)中至少一种范围执行判定步骤。例如,在判定步骤时,在利用预先求出的第1积分值范围的情况下,将在计算步骤中计算出的积分值与第1积分值范围进行比较,当计算出的积分值在第1积分值范围内时判定为产生了气体放电,当计算出的积分值在第1积分值范围外时判定为产生了击穿放电。另外,例如在判定步骤时,在利用预先求出的第2积分值范围的情况下,将在计算步骤中计算出的积分值与第2积分值范围进行比较,当计算出的积分值在第2积分值范围内时判定为产生了击穿放电,当计算出的积分值在第2积分值范围外时判定为产生了气体放电。
在上述第2实施方式中,将预先求出的、根据起因于气体放电而产生的声发射(AE)计算出的第1与第2积分值的比值所分布的范围(第1比值范围)、与根据起因于击穿放电而产生的AE计算出的第1与第2积分值的比值所分布的范围(第2比值范围)之间的值设为预定的阈值,但不限于此。即,也可以利用预先求出的第1比值范围和第2比值范围中至少一种比值范围进行判定步骤。例如,在判定步骤时,在利用预先求出的第1比值范围的情况下,当在计算步骤中计算出的比值在第1比值范围内时判定为产生了气体放电,当在计算步骤中计算出的比值在第1比值范围外时判定为产生了击穿放电。另外,例如在判定步骤时,在利用预先求出的第2比值范围的情况下,当在计算步骤中计算出的比值在第2比值范围内时判定为产生了击穿放电,当在计算步骤中计算出的比值在第2比值范围外时判定为产生了气体放电。
Claims (11)
1.一种火花塞的检查方法,该火花塞具有:
筒状的绝缘体,具有沿轴线方向延伸的轴孔;
中心电极,被插通到所述轴孔的前端侧;以及
筒状的主体配件,被配置在所述绝缘体的外周上,
所述火花塞具有由所述绝缘体的外周面和所述主体配件的内周面形成的、在前端侧开口的环状空间,
所述火花塞的检查方法的特征在于,
根据在对所述中心电极施加电压时所述绝缘体是否产生电气损坏,检查所述绝缘体的绝缘性能,
在对所述中心电极施加电压时,从所述轴线方向前端侧拍摄至少包括所述中心电极、所述绝缘体和所述环状空间的范围,根据所得到的摄像图像判别有无所述电气损坏。
2.根据权利要求1所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
根据一个共用信号控制拍摄所述摄像图像的时间、和对所述中心电极施加电压的定时。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
根据基于所述摄像图像中包括所述绝缘体和所述环状空间的区域中的亮度的信息、和预先设定的阈值,判别有无所述电气损坏。
4.根据权利要求3所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
所述信息是指所述区域内的各像素的亮度,
根据所述各像素的亮度和所述阈值对所述区域进行二值化处理,得到二值化图像,并且,
计算在所述二值化图像中表示高亮度的部分的重心坐标,根据该重心坐标判别有无所述电气损坏。
5.根据权利要求3所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
所述信息是指所述区域内的各像素的亮度,
根据所述各像素的亮度和所述阈值对所述区域进行二值化处理,得到二值化图像,并且,
根据在所述二值化图像中表示高亮度的部分是否从所述中心电极所处的范围连续到所述环状空间所处的范围,判别有无所述电气损坏。
6.根据权利要求3所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
所述信息是指所述区域内的平均亮度,
通过将所述平均亮度和所述阈值进行比较,判别有无所述电气损坏。
7.根据权利要求3所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
所述信息是指所述区域内的各像素的亮度,
根据所述像素中具有在与所述阈值进行比较时满足预先设定的关系的亮度的像素的总量,判别有无所述电气损坏。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
得到对所述中心电极的施加电压的微分值,并且在所述微分值达到预先设定的判别实施阈值以上的情况下、或者所述微分值超过所述判别实施阈值的情况下,根据所述摄像图像判别有无所述电气损坏。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的火花塞的检查方法,其特征在于,
所述检查方法包括:检查步骤,在所述判别之后时,对所述中心电极施加电压并检查所述绝缘体是否产生了绝缘损坏,
所述检查步骤包括:
计算步骤,接收在对所述中心电极施加电压时从所述火花塞产生的振动波,对表示所述振动波的振动波信号进行快速傅里叶变换并求出功率谱,然后计算所述功率谱中的预定的频率范围的积分值;以及
判定步骤,利用所述积分值判定是否由于所述绝缘体的绝缘损坏而产生了放电。
10.一种火花塞的制造方法,其特征在于,
所述火花塞的制造方法包括实施权利要求1~9中任意一项所述的检查方法的步骤。
11.根据权利要求10所述的火花塞的制造方法,其特征在于,
所述火花塞的制造方法包括使在所述主体配件的前端部设置的直棒状的接地电极弯曲的步骤,
在使所述接地电极弯曲的步骤之前实施所述检查方法。
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