CN109738149A - 火花塞抗爆震性能测试装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火花塞性能测试设备技术领域，公开了一种火花塞抗爆震性能测试装置、系统及方法，火花塞抗爆震性能测试装置包括内设有测试腔的燃烧弹体以及设于燃烧弹体上的点火火花塞和待测火花塞；燃烧弹体上开设有进气口和排气口，进气口用于为测试腔内充入可燃混合气，排气口用于连接排气系统；点火火花塞用于点燃可燃混合气，并在测试腔内形成爆轰波，以冲击待测火花塞。该火花塞抗爆震性能测试装置通过在定容的燃烧弹体内形成爆轰波，提高了爆轰波形成的可控性，利用爆轰波来测试待测火花塞的抗爆震冲击性能，适用于各类火花塞测试，为火花塞的材料选择和结构设计提供了性能优化的实验支撑，测试效率高、速度快且重复性好。

Description

火花塞抗爆震性能测试装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及火花塞性能测试设备技术领域，特别是涉及一种火花塞抗爆震性能测试装置、系统及方法。

背景技术

增压技术是当前汽油机实现节能减排的重要手段之一，但随着增压比的提升，发动机中爆震现象的频次和强度均有所提高，在直喷汽油机中甚至出现了超级爆震现象。爆震是汽油机中一种不正常燃烧现象，其发生时缸内燃烧压力和压力升高率急剧增高，在压力波的剧烈冲击下，发动机内零部件所受应力大幅增加，存在失效风险。而相比于常规爆震，超级爆震对燃烧室内组件具有极高的破坏性，可在瞬间导致火花塞、活塞或气门失效。其中，火花塞失效是强烈爆震或超级爆震破坏发动机的主要形式之一，具体表现为火花塞陶瓷体断裂，致使点火失败，进而导致发动机无法正常工作。其原因在于，强烈爆震或超级爆震发生时会形成具有极高压力峰值的压力波或爆轰，作为脆性材料的火花塞中心电极陶瓷体在高强度冲击下极易断裂。

为避免上述问题，需要优化发动机结构及运行参数，以抑制强烈爆震或超级爆震，降低其发生频次。但在强烈爆震或超级爆震不能得到彻底消除的情况下，火花塞等燃烧室内组件应同时进行材料与结构等方面的优化设计，提升其抗爆震冲击的性能。因此，针对各类火花塞设计，必须对其进行测试，以评估其抗冲击性能。如果测试在发动机上进行，其装配和测试程序较为复杂，且由于强烈爆震或超级爆震的危害性大，往往还会对发动机其他零部件造成破坏，甚至导致机体损坏，潜在成本较高。另外，发动机上超级爆震为发生频率较低的随机偶发现象，较难捕捉，进一步增加了测试难度与测试成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种结构简单、重复性好的火花塞抗爆震性能测试装置，以解决直接在发动机上安装火花塞性能测试装置装配难度大、测试成本高以及爆震发生频率不可控的问题。

本发明的另一目的是提供一种包括上述火花塞抗爆震性能测试装置的测试系统，以快速、精确、高效地实现对待测火花塞进行性能测试。

本发明的又一目的是提供一种利用上述火花塞抗爆震性能测试系统的测试方法，以在与实际发动机内发生的爆震同量级的条件下对待测火花塞进行测试，获得测试数据。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种火花塞抗爆震性能测试装置，包括内设有测试腔的燃烧弹体以及设于所述燃烧弹体上的点火火花塞和待测火花塞；所述燃烧弹体上开设有进气口和排气口，所述进气口用于为所述测试腔内充入可燃混合气，所述排气口用于连接排气系统；所述点火火花塞用于点燃所述可燃混合气，并在所述测试腔内形成爆轰波，以冲击所述待测火花塞。

其中，所述燃烧弹体上开设有多个连通所述测试腔的尺寸相同的通用安装孔，其中一个所述通用安装孔作为所述进气口，另一个所述通用安装孔作为所述排气口；所述点火火花塞安装于再一个所述通用安装孔中，所述待测火花塞安装于又一个所述通用安装孔中。

其中，所述燃烧弹体为长方体结构，其中两个相对布置的壁面上嵌设有可视窗；多个所述通用安装孔设于另外四个壁面上。

其中，所述可视窗包括由内向外依次叠设的第一层视窗、聚对苯二甲酸乙二酯膜片和第二层视窗。

其中，所述燃烧弹体上还设有加热机构，所述加热机构用于加热所述测试腔。

其中，所述火花塞抗爆震性能测试装置还包括第一压力传感器，所述第一压力传感器连通所述测试腔，且与所述待测火花塞位于所述爆轰波的同一波阵面。

其中，所述火花塞抗爆震性能测试装置还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器用于检测所述待测火花塞的呼吸腔内的压力。

本发明还提供一种火花塞抗爆震性能测试系统，包括上述火花塞抗爆震性能测试装置，以及供气系统、排气系统和点火系统；所述供气系统包括连接所述进气口的可燃混合气的气源；所述排气系统包括连接所述排气口的真空泵；所述点火系统包括连接所述点火火花塞的点火线圈。

其中，所述火花塞抗爆震性能测试系统还包括可视化系统，所述可视化系统包括高速相机，所述高速相机的镜头朝向所述可视窗。

其中，所述火花塞抗爆震性能测试系统还包括脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器的第一输出端连接所述点火线圈，所述脉冲信号发生器的第二输出端连接所述高速相机。

本发明还提供一种利用上述火花塞抗爆震性能测试系统的测试方法，包括以下步骤：

步骤S10、将点火火花塞和待测火花塞安装于燃烧弹体上，连通进气口和供气系统，连通排气口和排气系统；

步骤S20、关闭进气口，打开排气口，启动真空泵抽空测试腔内的气体，直至所述测试腔呈真空状态；

步骤S30、关闭真空泵和排气口，打开进气口，向所述测试腔内充入可燃混合气，达到预设当量比和预设压力；

步骤S40、关闭进气口，启动点火线圈，使点火火花塞点燃所述可燃混合气，在所述测试腔内形成爆轰波；

步骤S50、燃烧完全后，打开排气口，启动真空泵抽空所述测试腔内的燃烧产物，以使所述测试腔卸压；

步骤S60、待卸压完毕后，检查待测火花塞的状态。

其中，所述步骤S10还包括：将可视窗安装于所述燃烧弹体上；安装高速相机，使所述高速相机的镜头朝向所述可视窗；将脉冲发生器的第一输出端连接所述点火线圈，将所述脉冲发生器的第二输出端连接所述高速相机；

所述步骤S40还包括：利用所述脉冲发生器同步启动所述点火线圈和所述高速相机。

其中，在所述步骤S20之后，在所述步骤S30之前，还包括：

步骤S21、启动加热机构，使所述测试腔升温至预设温度。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种火花塞抗爆震性能测试装置，包括内设有测试腔的燃烧弹体以及设于燃烧弹体上的点火火花塞和待测火花塞，利用点火火花塞点燃测试腔内的可燃混合气，以在测试腔内形成爆轰波，冲击待测火花塞。通过在定容的燃烧弹体内形成爆轰波，提高了爆轰波形成的可控性，相较于现有的发动机测试台架，该火花塞抗爆震性能测试装置的结构简单，降低了测试难度和测试成本。利用爆轰波来测试待测火花塞的抗爆震冲击性能，适用于各类火花塞测试，为火花塞的材料选择和结构设计提供了性能优化的实验支撑，测试效率高、速度快且重复性好，可以实现与发动机内强烈爆震或超级爆震同量级的高压条件，可以准确地模拟实际发动机的运行状态，测试效果优良，提高了测试装置的可靠性。

本发明提供的一种利用上述火花塞抗爆震性能测试装置的测试系统，可以快速、精确、高效地实现对待测火花塞进行性能测试。

本发明提供的一种利用上述火花塞抗爆震性能测试系统的测试方法，可以对待测火花塞进行模拟实际爆轰波冲击条件下的性能测试，获得测试数据。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种燃烧弹体的主视图；

图2是图1中的燃烧弹体的A-A向剖视图；

图3是图2中的燃烧弹体的B-B向剖视图；

图4是本发明实施例中的一种火花塞抗爆震性能测试系统的系统示意图；

图5是本发明实施例中的一种待测火花塞的结构示意图；

附图标记说明:

1：燃烧弹体； 11：测试腔； 12-1：第一通用安装孔；

12-2：第二通用安装孔； 12-3：第三通用安装孔； 12-4：第四通用安装孔；

12-5：第五通用安装孔； 12-6：第六通用安装孔； 12-7：第七通用安装孔；

12-8：第八通用安装孔； 13-1：第一专用安装孔； 13-2：第二专用安装孔；

14：加热棒安装孔； 2：点火火花塞； 3：进气口；

4：排气口； 5：加热棒； 6：第一压力传感器；

7：待测火花塞； 71：中心电极； 72：陶瓷体；

73：壳体； 74：侧电极； 75：呼吸腔；

76：测量孔； 8：可视窗； 81：第一层视窗；

82：PET膜片； 83：第二层视窗； 84：压紧块；

85：螺钉； 10：火花塞抗爆震性能测试装置；

20：点火系统； 21：点火线圈； 22：蓄电池；

30：供气系统； 31：气体燃料气源； 32：氧气气源；

33：第一进气阀； 34：第二进气阀； 35：第三进气阀；

36：第一流量控制计； 37：第二流量控制计； 38：压力表；

40：排气系统； 41：真空泵； 42：排气阀；

50：可视化系统； 51：高速相机； 52：镜头；

53：脉冲发生器； 54：计算机； 61：电荷放大器；

62：示波器。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例，对发明中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

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“第一”“第二”……“第七”“第八”等等是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明中的具体含义。

图1是本发明实施例中的一种燃烧弹体的主视图；图2是图1中的燃烧弹体的A-A向剖视图；图3是图2中的燃烧弹体的B-B向剖视图；图4是本发明实施例中的一种火花塞抗爆震性能测试系统的系统示意图，如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种火花塞抗爆震性能测试装置10，包括内设有测试腔11的燃烧弹体1以及设于燃烧弹体1上的点火火花塞2和待测火花塞7。

燃烧弹体1上开设有连通测试腔11的进气口3和排气口4。进气口3用于为测试腔11内充入可燃混合气。可燃混合气采用高纯度的氧气和气体燃料混合配置而成，从而提高能量密度，使得爆轰能够快速形成。排气口4用于连接排气系统40，在测试前可以排净测试腔11的杂质气体，并且在测试结束后排走测试腔11的燃烧废气，对测试腔11进行卸压。

点火火花塞2主要用于点燃可燃混合气，并在测试腔11内形成爆轰波，以冲击待测火花塞7。点火火花塞2可以采用准型火花塞、缘体突出型火花塞、电极型火花塞或者极型火花塞，只要满足点火需求即可。

待测火花塞7为测试主体，如图5所示，待测火花塞7包括中心电极71、陶瓷体72、壳体73以及侧电极74。中心电极71位于待测火花塞7的中轴处，陶瓷体72包裹于中心电极71外周。壳体73围设与陶瓷体72的外侧，并与陶瓷体72之间具有一定的间隙。壳体73采用圆筒形的金属壳，金属壳具有用于旋进发动机部分中的外部螺纹。侧电极74呈J形，并安装于壳体73的底部。

当待测火花塞7被安装于发动机中正常使用时，通过施加点火电压脉冲到中心电极71，由此在中心电极71和侧电极74的间隙间引发火花，进而点燃燃烧室中的燃料产生高温燃烧，以向发动机提供动力。陶瓷体72主要起到绝缘作用，若陶瓷体72发生断裂或者退化，则会导致陶瓷体72的介电击穿，这将使得中心电极71与侧电极74之间产生穿越陶瓷体72的电通路，进而影响火花的位置和质量。火花的质量直接影响燃烧效率、燃烧温度和燃烧产物，因此影响发动机的功率输出、燃料效率性能以及尾气排放。由此可见，对火花塞的陶瓷体72的相关性能测试极为重要。

本发明实施例提供的一种火花塞抗爆震性能测试装置，包括内设有测试腔的燃烧弹体以及设于燃烧弹体上的点火火花塞和待测火花塞，利用点火火花塞点燃测试腔内的可燃混合气，以在测试腔内形成爆轰波，冲击待测火花塞。通过在定容的燃烧弹体内形成爆轰波，提高了爆轰波形成的可控性，相较于现有的发动机测试台架，该火花塞抗爆震性能测试装置的结构简单，降低了测试难度和测试成本。利用爆轰波来测试待测火花塞的抗爆震冲击性能，适用于各类火花塞测试，为火花塞的材料选择和结构设计提供了性能优化的实验支撑，测试效率高、速度快且重复性好，可以实现与发动机内强烈爆震或超级爆震同量级的高压条件，可以准确地模拟实际发动机的运行状态，测试效果优良，提高了测试装置的可靠性。

进一步地，如图2所示，燃烧弹体1上开设有多个连通测试腔11的尺寸相同的通用安装孔。通用安装孔为圆柱形的沉头螺纹孔，数量等于或者大于四个。其中一个通用安装孔作为进气口3，另一个通用安装孔作为排气口4，点火火花塞2安装于再一个通用安装孔中，待测火花塞7安装于又一个通用安装孔中。在所有的通用安装孔中选择其中的四个作为进气口3、排气口4、点火火花塞2的安装孔以及待测火花塞7的安装孔。此外，还可以根据测试需求，调换进气口3、排气口4、点火火花塞2和待测火花塞7的位置。若通用安装孔出现空余的未安装位，需要采用堵头封起来，以保证测试腔11的封闭性。

进一步地，如图1至图3所述，燃烧弹体1为长方体结构，测试腔11也为长方体结构，以便于爆轰波在测试腔11的长度方向上发展为稳定的平面波。具体地，长方体结构的长度是宽度的五倍以上，高度与宽度基本相当。此外，燃烧弹体1也可以为圆柱体结构或者棱柱体结构，只要保证可以设置多个通用安装孔即可，此处不做限制。

以长方体结构的燃烧弹体1为例，在两个相对布置的壁面上嵌设有可视窗8，多个通用安装孔设于另外四个壁面上。具体地，如图3所示，燃烧弹体1的左侧和右侧上嵌设有可视窗8。可视窗8的内侧朝向测试腔11，且与测试腔11之间设置密封垫片，以提高测试腔11的密封性；可视窗8的外侧连接压紧块84，压紧块84上对应可视窗8的区域开设有光路通孔。压紧块84通过螺钉85连接于燃烧弹体1的侧壁上，将可视窗8固定于燃烧弹体1上。可视窗8采用蓝宝石视窗。若测试时不需要使用可视化功能，即可选择在可视窗8的安装位处安装金属堵块，以保证测试腔11的密封性。若在爆轰波的传播方向上布置可视窗，还可以使用纹影法对爆轰波进行测试观察。除了上述的方案外，燃烧弹体1的左侧和右侧也可以设置通用安装孔。

如图2所示，本实施例中的通用安装孔的数量为八个，在燃烧弹体1的前端面和后端面的中心处各设置一个通用安装孔，分别为第一通用安装孔12-1和第五通用安装孔12-5。同时，在燃烧弹体1的上侧面和下侧面沿着燃烧弹体1的长度方向各设置三个通用安装孔，分别为第二通用安装孔12-2、第三通用安装孔12-3、第四通用安装孔12-4、第六通用安装孔12-6、第七通用安装孔12-7、第八通用安装孔12-8。实际使用时可以根据不同的测试条件，选择合适的通用安装孔。通用安装孔的数量也可以根据测试需求进行预设，不局限于八个。

通常进气口3和排气口4一般相对地装配在燃烧弹体1的长度方向上的相对的两壁面上，如第二通用安装孔12-2作为进气口3，第八通用安装孔12-8作为排气口4。

另外，点火火花塞2一般装配在第一通用安装孔12-1或者第五通用安装孔12-5上，用于在测试腔11的长度方向上形成稳定的平面爆轰波。若需要形成特殊条件下的爆轰波，则点火火花塞2也可以装配在燃烧弹体1的长边的壁面上，如安装在第三通用安装孔12-3上。

待测火花塞7可以选择安装于不同的通用安装孔中。通过将待测火花塞7安装在不同的通用安装孔中，可以考察爆轰波从不同位置、不同角度冲击待测火花塞7情况下，待测火花塞7的陶瓷体72的失效情况，以满足不同的测试需求。

更进一步地，如图3所示，可视窗8包括由内向外依次叠设的第一层视窗81、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，以下简称PET)膜片和第二层视窗83。可视窗8采用双层视窗设计，第一层视窗81的厚度小于第二层视窗83的厚度，且第一层视窗81和第二层视窗83之间以高透光度PET膜片82隔开。

进一步地，如图2所示，燃烧弹体1上还设有加热机构，加热机构用于加热测试腔。具体地，在燃烧弹体1的上侧壁和下侧壁上开设多个加热棒安装孔14，使用时将加热棒5安装于加热棒安装孔14中。加热棒安装孔14设置在相邻的两个通用安装孔中间，因而本实施例中的加热棒安装孔14为四个。通过设置加热机构，既可以对测试腔内的气体加热，考察在不同温度下的爆轰波形成过程；又可以对待测火花塞进行加热，模拟其在真实发动机上工作过程中的温度情况，使测试条件更接近真实条件。

进一步地，火花塞抗爆震性能测试装置10还包括第一压力传感器6，第一压力传感器6安装于通用安装孔中，且与待测火花塞7位于爆轰波的同一波阵面。以点火火花塞2安装于第一通用安装孔12-1中为例，爆轰波沿燃烧弹体1的长度方向发展为平面波。若待测火花塞7装配在燃烧弹体1的长边侧壁，则第一压力传感器6装配在待测火花塞7的对侧通用安装孔内，例如待测火花塞7装配在第四通用安装孔12-4，第一压力传感器6装配在第六通用安装孔12-6。若待测火花塞7装配在燃烧弹体1的短边端部，则第一压力传感器6装配在待测火花塞7的临近通用安装孔内，例如待测火花塞7装配在第五通用安装孔12-5，第一压力传感器6装配在第六通用安装孔12-6。由于波阵面上各点的相位相同，所以波阵面即是同相面，通过第一压力传感器6即可测得待测火花塞7承受的压力。

更进一步地，火花塞抗爆震性能测试装置10还包括第二压力传感器(图中未示出)，第二压力传感器用于检测待测火花塞7的呼吸腔75内的压力。如图5所示，呼吸腔75为陶瓷体72与壳体73之间的空腔，使用时需要在待测火花塞7的壳体73上对应于专用安装孔的位置开设测量孔76。如图2所示，使用时将第二压力传感器安装于专用安装孔中。由于第二压力传感器的直径小于第一压力传感器6的直径，因而专用安装孔的直径也小于通用安装孔的直径。具体地，专用安装孔的轴线垂直于通用安装孔的轴线。

本实施例中以两个专用安装孔为例进行说明，分别是第一专用安装孔13-1和第二专用安装孔13-2。其中第一专用安装孔13-1用于测量安装于第四通用安装孔12-4中的待测火花塞7的呼吸腔75的压力，第一专用安装孔13-1轴线垂直于第四通用安装孔12-4的轴线。同样地，第二专用安装孔13-2用于测量安装于第五通用安装孔12-5中的待测火花塞7的呼吸腔75的压力，第二专用安装孔13-2轴线垂直于第五通用安装孔12-5的轴线。其余的通用安装孔上也可以开设专用安装孔，考虑到功能最大化，在第二通用安装孔12-2、第四通用安装孔12-4和第五通用安装孔12-5上设置专用安装孔即可满足测试需求。

如图4所示，本发明还提供一种火花塞抗爆震性能测试系统，包括上述火花塞抗爆震性能测试装置10，以及点火系统20、供气系统30和排气系统40。

点火系统20包括连接点火火花塞2的点火线圈21，以及为点火线圈21供电的蓄电池22。通过设置点火系统20来控制点燃可燃混合气的时间和电压。

供气系统30包括连接进气口3的可燃混合气的气源。具体地，可燃混合气的气源包括气体燃料气源31和氧气气源32。供气系统30包括三段供气管路，分别是气体燃料管路、氧气管路和可燃混合气管路，三段管路通过三通管连通起来。

气体燃料管路上连有气体燃料气源31、第一流量控制计36和第一进气阀33。通过调节第一进气阀33的开度以及第一流量控制计36，可以调节气体燃料的含量。

氧气管路上连有氧气气源32、第二流量控制计37、第二进气阀34和压力表38。通过调节第二进气阀34的开度以及第二流量控制计37，可以调节氧气的含量。气路中的压力可以通过压力表38获取。

可燃混合气管路上连有第三进气阀35和进气口3。通过第三进气阀35的开启或者关闭，实现对测试腔11的供气或者隔离。通过调节第一进气阀33、第二进气阀34、第三进气阀35、第一流量控制计36和第二流量控制计37，可以得到测试所需的当量比和初始压力。

排气系统40包括连接排气口4的真空泵41。排气管路上还设置有排气阀42，通过排气阀42的开启或者关闭，实现对测试腔11的排气或者隔离。

进一步地，火花塞抗爆震性能测试系统还包括可视化系统50，可视化系统50包括高速相机51，高速相机51的镜头52朝向可视窗8。通过设置高速相机，可以记录爆轰波的传播及对火花塞的冲击过程进行观察。

进一步地，火花塞抗爆震性能测试系统还包括脉冲信号发生器53，脉冲信号发生器53的第一输出端连接点火线圈21，脉冲信号发生器53的第二输出端连接高速相机51。通过脉冲信号发生器可以控制点火线圈充放电，并可同时触发高速相机拍摄记录整个燃烧过程。

更进一步地，火花塞抗爆震性能测试系统还包括计算机54，计算机54连接高速相机51，用于存储拍摄数据，同时计算机54还可以连接压力传感器、加热机构、点火系统20、供气系统30以及排气系统40，以实现对全系统的数据采集和综合控制。更进一步地，第一压力传感器6和第二压力传感器均连接电荷放大器61和示波器62，以增加测量的准确度。

本发明实施例还提供一种利用上述火花塞抗爆震性能测试系统的测试方法，包括以下步骤：

步骤S10、将点火火花塞2和待测火花塞7安装于燃烧弹体1上，连通进气口3和供气系统30，连通排气口4和排气系统40；

步骤S20、关闭进气口3，打开排气口4，启动真空泵41抽空测试腔11内的气体，直至测试腔11呈真空状态；

步骤S30、关闭真空泵41和排气口4，打开进气口3，向测试腔11内充入可燃混合气，达到预设当量比和预设压力；

步骤S40、关闭进气口3，启动点火线圈21，使点火火花塞2点燃可燃混合气，在测试腔11内形成爆轰波；

步骤S50、燃烧完全后，打开排气口4，启动真空泵41抽空测试腔11内的燃烧产物，以使测试腔11卸压；

步骤S60、待卸压完毕后，检查待测火花塞7的状态。

进一步地，若需要使用可视化系统50，则步骤S10还包括：将可视窗8安装于燃烧弹体1上；安装高速相机51，使高速相机51的镜头52朝向可视窗8；将脉冲发生器53的第一输出端连接点火线圈21，将脉冲发生器53的第二输出端连接高速相机51。

同时，步骤S40还包括：利用脉冲发生器53同步启动点火线圈21和高速相机51。

进一步地，若需要使用加热功能，则在步骤S20之后，在步骤S30之前，还包括：

步骤S21、启动加热机构，使测试腔11升温至预设温度。

下面结合具体的工作过程来进一步说明本实施例中的火花塞抗爆震性能测试方法。

首先对燃烧弹体1进行装配。将待测火花塞7安装于第四通用安装孔12-4中，将点火火花塞2安装于第一通用安装孔12-1中，将第一压力传感器6安装于第六通用安装孔12-6中，将第二压力传感器安装于第一专用安装孔13-1中，将四个加热棒5分别安装于四个加热棒安装孔14中。同时，在燃烧弹体1的左侧和右侧装配蓝宝石的可视窗8。若不需要观测，则在可视窗8的安装位安装堵头。

然后连通进气口3和供气系统30，连通排气口4和排气系统40，并检查各系统是否符合试验要求。

接着开始进行测试。

1)关闭第三进气阀35，打开真空泵41及排气阀42，抽排测试腔11内的气体，直至呈真空状态；

2)控制装配于加热棒5，将燃烧弹体1加热至预设温度；

3)关闭真空泵41和排气阀42，打开第一进气阀33、第二进气阀34、第三进气阀35，控制第一流量控制计36和第二流量控制计37，依次向燃烧弹体1内充入气体燃料和氧气，达到预设当量比和压力。

3)关闭第三进气阀35，使用脉冲信号发生器53控制点火线圈21充放电，使点火火花塞2点燃可燃混合气，在测试腔11内形成爆轰；

并且脉冲信号发生器53同步触发高速相机51，拍摄记录测试腔11内的燃烧过程；

并且同步采集测试腔11内的第一压力传感器6和第二压力传感器的测试数据；

4)打开真空泵41和排气阀42，将燃烧产物从排气口4抽出，使燃烧弹体1卸压；

5)拆卸可视窗8或者堵头，检查待测火花塞7的陶瓷体72的状态，分析拍摄图像及压力数据。

再将待测火花塞7安装于不同的通用安装孔，即可进行下一轮的测试。

通过以上实施例可以看出，本发明提供的火花塞抗爆震性能测试装置，包括内设有测试腔的燃烧弹体以及设于燃烧弹体上的点火火花塞和待测火花塞，利用点火火花塞点燃测试腔内的可燃混合气，以在测试腔内形成爆轰波，冲击待测火花塞。通过在定容的燃烧弹体内形成爆轰波，提高了爆轰波形成的可控性，相较于现有的发动机测试台架，该火花塞抗爆震性能测试装置的结构简单，降低了测试难度和测试成本。利用爆轰波来测试待测火花塞的抗爆震冲击性能，适用于各类火花塞测试，为火花塞的材料选择和结构设计提供了性能优化的实验支撑，测试效率高、速度快且重复性好，可以实现与发动机内强烈爆震或超级爆震同量级的高压条件，可以准确地模拟实际发动机的运行状态，测试效果优良，提高了测试装置的可靠性。

进一步地，通过将点火火花塞、待测火花塞安装在不同的通用安装孔中，可以考察爆轰波从不同位置、不同角度冲击待测火花塞情况下，待测火花塞的陶瓷体的失效情况，以满足不同的测试需求。

本发明提供的一种利用上述火花塞抗爆震性能测试装置的测试系统，可以快速、精确、高效地实现对待测火花塞进行性能测试。

本发明提供的一种利用上述火花塞抗爆震性能测试系统的测试方法，可以对待测火花塞进行模拟实际爆轰波冲击条件下的性能测试，获得测试数据。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种火花塞抗爆震性能测试装置，其特征在于，包括内设有测试腔的燃烧弹体以及设于所述燃烧弹体上的点火火花塞和待测火花塞；所述燃烧弹体上开设有进气口和排气口，所述进气口用于为所述测试腔内充入可燃混合气，所述排气口用于连接排气系统；所述点火火花塞用于点燃所述可燃混合气，并在所述测试腔内形成爆轰波，以冲击所述待测火花塞。

2.根据权利要求1所述的火花塞抗爆震性能测试装置，其特征在于，所述燃烧弹体上开设有多个连通所述测试腔的尺寸相同的通用安装孔，其中一个所述通用安装孔作为所述进气口，另一个所述通用安装孔作为所述排气口；所述点火火花塞安装于再一个所述通用安装孔中，所述待测火花塞安装于又一个所述通用安装孔中。

3.根据权利要求2所述的火花塞抗爆震性能测试装置，其特征在于，所述燃烧弹体为长方体结构，其中两个相对布置的壁面上嵌设有可视窗；多个所述通用安装孔设于另外四个壁面上。

4.根据权利要求3所述的火花塞抗爆震性能测试装置，其特征在于，所述可视窗包括由内向外依次叠设的第一层视窗、聚对苯二甲酸乙二酯膜片和第二层视窗。

5.根据权利要求1所述的火花塞抗爆震性能测试装置，其特征在于，所述燃烧弹体上还设有加热机构，所述加热机构用于加热所述测试腔。

6.根据权利要求1所述的火花塞抗爆震性能测试装置，其特征在于，还包括第一压力传感器，所述第一压力传感器连通所述测试腔，且与所述待测火花塞位于所述爆轰波的同一波阵面。

7.根据权利要求6所述的火花塞抗爆震性能测试装置，其特征在于，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器用于检测所述待测火花塞的呼吸腔内的压力。

8.一种火花塞抗爆震性能测试系统，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的火花塞抗爆震性能测试装置，以及供气系统、排气系统和点火系统；所述供气系统包括连接所述进气口的可燃混合气的气源；所述排气系统包括连接所述排气口的真空泵；所述点火系统包括连接所述点火火花塞的点火线圈。

9.根据权利要求8所述的火花塞抗爆震性能测试系统，其特征在于，还包括可视化系统，所述可视化系统包括高速相机，所述高速相机的镜头朝向所述可视窗。

10.根据权利要求9所述的火花塞抗爆震性能测试系统，其特征在于，还包括脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器的第一输出端连接所述点火线圈，所述脉冲信号发生器的第二输出端连接所述高速相机。

11.一种利用如权利要求8至10中任一项所述的火花塞抗爆震性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10、将点火火花塞和待测火花塞安装于燃烧弹体上，连通进气口和供气系统，连通排气口和排气系统；

步骤S20、关闭进气口，打开排气口，启动真空泵抽空测试腔内的气体，直至所述测试腔呈真空状态；

步骤S30、关闭真空泵和排气口，打开进气口，向所述测试腔内充入可燃混合气，达到预设当量比和预设压力；

步骤S40、关闭进气口，启动点火线圈，使点火火花塞点燃所述可燃混合气，在所述测试腔内形成爆轰波；

步骤S50、燃烧完全后，打开排气口，启动真空泵抽空所述测试腔内的燃烧产物，以使所述测试腔卸压；

步骤S60、待卸压完毕后，检查待测火花塞的状态。

12.根据权利要求11所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S10还包括：

将可视窗安装于所述燃烧弹体上；安装高速相机，使所述高速相机的镜头朝向所述可视窗；将脉冲发生器的第一输出端连接所述点火线圈，将所述脉冲发生器的第二输出端连接所述高速相机；

所述步骤S40还包括：

利用所述脉冲发生器同步启动所述点火线圈和所述高速相机。

13.根据权利要求11所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤S20之后，在所述步骤S30之前，还包括：

步骤S21、启动加热机构，使所述测试腔升温至预设温度。