CN104279113B - 一种车用发动机点火能量测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用发动机点火能量测试装置，包括次级电压测试工装、内部具有降压模块的电压探头、钳式电流探头、信号放大器、信号采集器和PC机；所述次级电压测试工装为外部具有绝缘层的导体，其有三个连接端，第一端连接点火线圈的次级输出端、第二端连接火花塞、第三端连接电压探头的输入端，电压探头采集点火线圈的次级电压，电压探头的输出端连接信号采集器的电压信号采集端；所述钳式电流探头的输入端夹套在次级电压测试工装上，采集点火线圈的次级电流，钳式电流探头的输出端连接信号放大器的输入端，信号放大器的输出端连接信号采集器的电流信号采集端，信号采集器的输出端连接PC机。其能精确、可靠的在实车上对点火能量进行测试。

Description

一种车用发动机点火能量测试装置
技术领域
本发明属于发动机测试技术领域，具体涉及一种车用发动机点火能量测试装置，用于在实车上测试点火线圈的点火能量。
背景技术
目前汽油机的点火控制主要集中在对点火提前角、通电时间和爆震的控制上，对点火能量控制的研究还比较少。点火系统必须保证给发动机足够的能量以点燃不同工况下的发动机燃烧室内的可燃混合气。点火能量是指发动机点火时消耗在火花塞间隙的能量，是点火系统次级高压作用在火花塞电极间（即主电极与侧电极之间）随时间变化的电压和电流的乘积对时间的积分。点火能量过低，发动机的功率、扭矩下降，油耗上升，排放变差，甚至造成发动机停机；点火能量过高，会造成能量浪费，同时降低点火系统的寿命。因此，对点火能量的研究十分重要。
为了对点火能量进行测试，为后续的分析影响点火能量的因素、精确控制点火能量、提高点火系统寿命等研究作准备；现有的公告号为CN201367972Y的专利，公开了一种车用发动机点火能量测试系统，参见图1，其主要由PC机、信号发生器、点火控制系统、点火线圈、模拟负载、数字示波器等组成，是一种采用稳压管作为模拟负载的点火能量测试系统，通过计算模拟负载两端的电压信号与电流信号的乘积对时间的积分，来得到点火能量值。这种测试系统属于模拟负载试验，用稳压管来模拟实车环境，但是由于实车在不同工况下（比如不同发动机转速、喷油量、初级线圈闭合时间等）的复杂性，其并不能得到实车的真实点火能量，模拟测试的结果存在较大误差，实用性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种车用发动机点火能量测试装置，以精确、可靠的在实车上对点火能量进行测试。
本发明所述的车用发动机点火能量测试装置，包括次级电压测试工装、内部具有降压模块的电压探头、钳式电流探头、信号放大器、信号采集器和PC机；所述次级电压测试工装为外部具有绝缘层的导体，其有三个连接端，第一端连接点火线圈的次级输出端、第二端连接火花塞、第三端连接电压探头的输入端，电压探头采集点火线圈的次级电压，电压探头的输出端连接信号采集器的电压信号采集端，将点火线圈的次级电压送入信号采集器内；所述钳式电流探头的输入端夹套在次级电压测试工装上，采集点火线圈的次级电流，钳式电流探头的输出端连接信号放大器的输入端，将点火线圈的次级电流送入信号放大器内滤波、放大，信号放大器的输出端连接信号采集器的电流信号采集端，将滤波、放大后的点火线圈的次级电流送入信号采集器内；信号采集器的输出端连接PC机，将点火线圈的次级电压和次级电流送入PC机内处理。
进一步，所述次级电压测试工装由工装导体和套在工装导体外部的绝缘管构成，绝缘管的第一端封装有连接导体，工装导体的第一端与点火线圈的次级输出端通过该连接导体连接；绝缘管的第二端端部为空管，所述火花塞的接线螺母端插在该空管内与工装导体的第二端连接；绝缘管的第三端端部为空管，所述电压探头的输入端插在该空管内与工装导体的第三端连接。连接导体可以采用火花塞去掉侧电极后的剩余部分，其绝缘效果好，也能保证测量精度。
进一步，所述工装导体呈“┝”形，所述绝缘管也呈“┝”形，绝缘管的竖直段上端封装所述连接导体，工装导体的竖直段上端与点火线圈的次级输出端通过该连接导体连接；绝缘管的竖直段下端端部为空管，所述火花塞的接线螺母端插在该空管内与工装导体的竖直段下端连接；绝缘管的水平段右端端部为空管，所述电压探头的输入端插在该空管内与工装导体的水平段右端连接。
进一步，所述钳式电流探头的输入端夹套在所述绝缘管的竖直段外周上。
进一步，所述信号采集器采用内部具有数据采集卡及通讯板卡的数字示波器，数据采集卡与电压探头的输出端和信号放大器的输出端连接，数据采集卡采集点火线圈的次级电压和次级电流并保存；通讯板卡与PC机连接，数字示波器利用通讯板卡与PC机进行通讯，将数据采集卡采集到的点火线圈的次级电压和次级电流信号发送到PC机。
其测试原理如下：
电压探头采集点火线圈的次级电压，经其内的降压模块降压后，送入信号采集器，钳式电流探头采集点火线圈的次级电流，经信号放大器滤波、放大后，送入信号采集器，信号采集器保存采集到的点火线圈的次级电压和次级电流信号，并与PC机进行通讯，将该电压和电流信号发送到PC机进行处理， PC机内部的计算模块将点火线圈的次级电压与次级电流的乘积对时间进行积分运算，得到点火线圈的能量。
本发明能精确、可靠的在实车上对点火能量进行测试，解决因点火能量易受发动机工况影响，而使测试结果不准确的问题；其测试结果反映了实车点火能量的真实情况，不仅可以作为测试数据用，也可以用于实车数据的标定；采用次级电压测试工装进行连接，对于不同的发动机和不同的点火线圈安装方式都适用，通用性较强；同时，其可靠性高、安全性好。
附图说明
图1为现有的车用发动机点火能量测试系统的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图（连接有点火线圈与火花塞）。
图3为本发明中次级电压测试工装的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细阐述。
如图2所示的车用发动机点火能量测试装置，包括次级电压测试工装1、内部具有降压模块的电压探头2、钳式电流探头3、信号放大器4、信号采集器5和PC机6；电压探头2的型号为Tek P6015A，衰减倍数为1000：1，钳式电流探头3的型号为Tek TCPA300+TCP312，信号放大器4的型号为AD620AN2，信号采集器5采用内部具有数据采集卡（型号为NI PCI6221）及通讯板卡的数字示波器，数字示波器的型号为DPO2024（最大采样率为1GS/S）； 次级电压测试工装1由呈“┝”形的工装导体11和套在工装导体11外部呈“┝”形的绝缘管12（采用橡胶材质）构成，参见图3，绝缘管12的竖直段上端封装有连接导体9，连接导体9为去掉侧电极后的火花塞剩余部分，由于点火线圈7的次级输出端呈管状，因此，工装导体11的竖直段上端与点火线圈7的次级输出端通过该连接导体9连接（即点火线圈7的次级电流经连接导体9后流向工装导体11）；绝缘管12的竖直段下端端部为空管，火花塞8的接线螺母端插在该空管内与工装导体11的竖直段下端连接（即工装导体11内的电流流向火花塞8，击穿火花塞8的中心电极与侧电极之间的空气，以产生火花）；绝缘管12的水平段右端端部为空管，电压探头2的输入端插在该空管内与工装导体11的水平段右端连接（方便电压探头2探测点火线圈的次级电压）；电压探头2的输出端连接信号采集器5的电压信号采集端（即数字示波器内数据采集卡的电压采集端），钳式电流探头3的输入端夹套在绝缘管12的竖直段外周上（不包括竖直段与水平段接合处），钳式电流探头3的输出端连接信号放大器4的输入端，信号放大器4的输出端连接信号采集器5的电流信号采集端（即数字示波器内数据采集卡的电流采集端），信号采集器5的输出端连接PC机6（即数字示波器内的通讯板卡与PC机6连接）。
其测试原理如下：
电压探头2采集点火线圈的次级电压，经其内的降压模块降压后，送入数字示波器内，钳式电流探头3采集点火线圈次级电流，经信号放大器4滤波、放大后，送入数字示波器内，数字示波器内的数据采集卡保存点火线圈的次级电压和次级电流信号，数字示波器内的通讯板卡与PC机6进行通讯，将该电压和电流信号发送到PC机6进行处理， PC机6内部的计算模块将点火线圈的次级电压与次级电流的乘积对时间进行积分运算，得到点火线圈的能量。
在实车上连接时，首先，将点火线圈7从发动机缸内拔出，将次级电压测试工装1上的连接导体9的外端插入点火线圈7的次级输出端的管状部内；其次，将绝缘管12的竖直段下端端部的空管插入发动机缸体中，让工装导体11的竖直段下端与火花塞8的接线螺母端相连；最后，将电压探头2插入绝缘管12的水平段右端端部的空管内，连接工装导体11的水平段右端，将钳式电流探头3夹套在绝缘管12位于发动机缸体外的竖直段部分的外周上。

Claims (4)

1.一种车用发动机点火能量测试装置，其特征是：包括次级电压测试工装（1）、内部具有降压模块的电压探头（2）、钳式电流探头（3）、信号放大器（4）、信号采集器（5）和PC机（6）；所述次级电压测试工装（1）为外部具有绝缘层的导体，由工装导体（11）和套在工装导体外部的绝缘管（12）构成，具有三个连接端；绝缘管（12）的第一端封装有连接导体（9），连接导体（9）为去掉侧电极后的火花塞剩余部分，工装导体（11）的第一端与点火线圈（7）的次级输出端通过该连接导体（9）连接；绝缘管（12）的第二端端部为空管，所述火花塞（8）的接线螺母端插在该空管内与工装导体（11）的第二端连接；绝缘管（12）的第三端端部为空管，所述电压探头（2）的输入端插在该空管内与工装导体（11）的第三端连接，电压探头采集点火线圈的次级电压，电压探头（2）的输出端连接信号采集器（5）的电压信号采集端；所述钳式电流探头（3）的输入端夹套在次级电压测试工装（1）上，采集点火线圈的次级电流，钳式电流探头的输出端连接信号放大器（4）的输入端，信号放大器的输出端连接信号采集器（5）的电流信号采集端，信号采集器（5）的输出端连接PC机（6）。
2.根据权利要求1所述的车用发动机点火能量测试装置，其特征是：所述工装导体（11）呈“┝”形，所述绝缘管（12）也呈“┝”形，绝缘管（12）的竖直段上端封装所述连接导体（9）；所述火花塞（8）的接线螺母端插在绝缘管（12）的竖直段下端端部的空管内，所述电压探头（2）的输入端插在绝缘管（12）的水平段右端端部的空管内。
3.根据权利要求2所述的车用发动机点火能量测试装置，其特征是：所述钳式电流探头（3）的输入端夹套在所述绝缘管（12）的竖直段外周上。
4.根据权利要求1或2或3所述的车用发动机点火能量测试装置，其特征是：所述信号采集器（5）采用内部具有数据采集卡及通讯板卡的数字示波器，该数据采集卡与电压探头（2）的输出端和信号放大器（4）的输出端连接，该通讯板卡与PC机（6）连接。
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