CN114243457B - 发动机火花塞寿命判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机火花塞寿命判定方法。该火花塞寿命判定方法包括：在发动机安装新的火花塞后，将预设的火花塞间隙增加量数据置零；在发动机运转过程中，火花塞每点火一次，就根据发动机即时工况来计算该次点火造成的火花塞单次点火间隙增加量；将每次计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加到火花塞间隙增加量数据中；若火花塞间隙增加量数据超过预设的间隙阈值时，则判定火花塞寿命已到；当判定火花塞寿命已到，则发出火花塞须更换提示信息。本发明的火花塞寿命判定方法根据发动机工况准确计算得出火花塞单次点火间隙增加量，并累计得出准确的火花塞间隙增加量数据，便于准确及时地更新火花塞，保障了发动机的正常运行，避免了浪费。

Description

发动机火花塞寿命判定方法

技术领域

本发明涉及一种发动机火花塞性能判定技术，尤其涉及一种发动机火花塞寿命判定方法。

背景技术

火花塞是汽油发动机和天然气发动机点火系统的重要元件，它在电极间产生高压电火花，从而点燃气缸中的可燃混合气，气缸内的可燃混合气爆燃，从而产生动力。火花塞的正常工作对于保障发动机稳定运转是十分重要的。

然而，随着火花塞使用时间的不断增加，火花塞间隙会不断增加，当火花塞间隙达到一定程度时，则会对发动机的正常运转造成诸多的不利影响，诸如启动困难、怠速抖动，等等，甚至还会造成发动机失火。因此，当火花塞间隙达到一定程度时，应对火花塞进行更新。

由于发动机上的火花塞，其拆卸安装是十分麻烦的，通常只有专业人员用专用工具才能对火花塞进行拆装，因此不可能为了要测量火花塞间隙而特地将火花塞拆卸下来，即，现实中不可能通过实际测量火花塞间隙来判断是否需要更新火花塞。

目前对于火花塞寿命的判断主要是依据发动机的做功量级来判断的。具体来说，如果该发动机是汽车发动机，则火花塞的使用寿命是依据汽车的行驶里程来判断的。然而，这种判断方式是十分粗略的，其没有考虑到各种发动机工况下火花塞间隙的增加量是不同的，就实际情况来看，这种判断火花塞寿命的方式，其结果往往是很不准确的。若判断的火花塞寿命过短时更新火花塞，则会造成浪费，若判断的火花塞寿命过长时更新火花塞，则会影响发动机的正常运转。

此外，对于本发明所涉及的一些概念作进一步说明如下：

所述火花塞间隙是指火花塞中心电极与接地电极间的间隙距离，这一间隙距离的过大的话，其产生火花所需的击穿电压会增大，从而会影响到火花塞的正常工作。

火花塞每点一次火都会造成火花塞间隙增加一定的量，火花塞点火一次所造成的火花塞间隙的增加量称为火花塞单次点火间隙增加量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机火花塞寿命判定方法，该火花塞寿命判定方法根据发动机工况准确计算得出火花塞单次点火间隙增加量，并累计得出准确的火花塞间隙增加量数据，以便于准确及时地更新火花塞。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种发动机火花塞寿命判定方法，包括如下步骤：

步骤1，在发动机安装新的火花塞后，将预设的火花塞间隙增加量数据置零；

步骤2，在发动机运转过程中，火花塞每点火一次，就根据发动机的即时工况来计算该次点火造成的火花塞单次点火间隙增加量；

步骤3，将每次计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加到所述火花塞间隙增加量数据中；

步骤4，若火花塞间隙增加量数据超过预设的间隙阈值时，则判定火花塞寿命已到，否则返回步骤2。

进一步地，所述火花塞寿命判定方法还包括：

步骤5，当判定火花塞寿命已到时，则发出火花塞须更换的提示信息。

进一步地，所述步骤2还包括：所述火花塞单次点火间隙增加量由公式G = K•C计算得出，其中G为火花塞单次点火间隙增加量，C为火花塞单次点火间隙增加标准量，K为工况修正系数。

进一步地，所述步骤2还包括：每次计算火花塞单次点火间隙增加量时，通过查询预设的修正系数查询表来确定工况修正系数K的取值。

进一步地，所述修正系数查询表为二维表头对应查询表，其中一维表头的数据为发动机转速，另一维表头的数据为发动机进气压力，修正系数查询表中设置了各种发动机进气压力对应发动机转速的工况下的工况修正系数K的取值。

进一步地，修正系数查询表中设置的工况修正系数K的取值通过实测数据迭代优化的过程来确定。

进一步地，所述实测数据迭代优化的过程包括：将火花塞间隙增加量的计算值与实际值作比较得出两者的偏差值，并根据所述偏差值来优化调整修正系数查询表中的工况修正系数K的取值。

进一步地，所述步骤2还包括：所述火花塞单次点火间隙增加标准量为发动机处于额定转速满负荷工况下的火花塞单次点火间隙增加量。

进一步地，所述火花塞单次点火间隙增加标准量由发动机额定转速满负荷运转试验来确定。

进一步地，所述发动机为汽车发动机。

在本发明的火花塞寿命判定方法中，在火花塞每次点火时，根据发动机的即时工况来实时地计算得出火花塞单次点火间隙增加量，并将每次计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加起来，就可得出实际的火花塞间隙增加量数据，最后，通过判断火花塞间隙增加量数据是否超过预设的间隙阈值来判断火花塞寿命是否已到，当火花塞寿命已到时，则发出提示信息来提示火花塞须更换。

本发明的火花塞寿命判定方法相对于现有技术，其有益效果在于：在火花塞每次点火时，只要能够准确地根据发动机工况计算得出火花塞单次点火间隙增加量，累计得出的火花塞间隙增加量数据也将会十分准确，从而便于准确及时地更新火花塞，进而保障了发动机的正常运行，也避免了浪费。

附图说明

图1为本发明发动机火花塞寿命判定方法所述涉及的修正系数查询表；

图2为本发明发动机火花塞寿命判定方法的流程图；

图3为本发明的火花塞寿命判定方法的实施例的修正系数查询表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

参见图1和图2，本实施方式提供了一种发动机火花塞寿命判定方法，本实施方式所涉及的发动机为汽车发动机。

参见图2，本实施方式的火花塞寿命判定方法包括如下步骤：

步骤1，在发动机安装新的火花塞后，将发动机控制模块中预设的火花塞间隙增加量数据置零。

所述火花塞间隙增加量数据是预先设置在发动机控制模块的数据存储区中的一个变量数据，该数据用于指示火花塞间隙增加量。

步骤2，在发动机运转过程中，火花塞每点火一次，发动机控制模块就根据发动机的即时工况来计算该次点火造成的火花塞单次点火间隙增加量。

在本实施方式中，所述火花塞单次点火间隙增加量由公式G = K•C计算得出，该公式设置在发动机控制模块中，其中G为火花塞单次点火间隙增加量，C为火花塞单次点火间隙增加标准量，K为工况修正系数。

所述火花塞单次点火间隙增加标准量，是指，发动机处于额定转速满负荷工况下的火花塞单次点火间隙增加量。所述发动机处于额定转速满负荷工况下，是指，发动机的转速为额定转速且处于满负荷运转的工况下。

所述火花塞单次点火间隙增加标准量可通过发动机额定转速满负荷运转试验来确定，所述发动机额定转速满负荷运转试验的具体过程是：将安装有新火花塞的发动机放置在试验台上，记录好火花塞间隙的初始值，然后启动发动机，使发动机处于额定转速满负荷工况下运转一段时间，发动机运转过程中须保持额定转速满负荷工况，发动机试验运转的时间通常要大于1000小时，待试验运转时间到后，使发动机停止运转，将火花塞拆下后重新测量火花塞间隙的数值，将重新测量火花塞间隙得到的数值减去其初始值，就可得到发动机试验运转的这段时间里火花塞间隙的增加量，将该火花塞间隙的增加量除以发动机试验运转的这段时间里火花塞的点火次数，最后得出的数值就可作为火花塞单次点火间隙增加标准量。

发动机试验运转时间里火花塞的点火次数，可通过计算发动机输出轴的旋转圈数来获取。由于确定的输出轴旋转圈数，其对应的火花塞的点火次数也是确定的，因此，只要根据发动机转速和运转时间就可计算出发动机试验运转过程中输出轴的旋转圈数，然后根据所述旋转圈数就可得出发动机试验运转时间里火花塞的点火次数。上述确定火花塞的点火次数的方式是本领域技术人员均知晓的常识。

同一发动机和火花塞组合（发动机型号规格和火花塞型号规格均相同），其火花塞单次点火间隙增加标准量则是相同的，而换了一种发动机和火花塞组合，其火花塞单次点火间隙增加标准量就会发生变化，因此，对于不同的发动机和火花塞组合，其火花塞单次点火间隙增加标准量都是不同的，不同的发动机和火花塞组合都需要通过试验来获取相应的火花塞单次点火间隙增加标准量。

每次计算火花塞单次点火间隙增加量时，工况修正系数K的取值是根据发动机所处的工况来确定的。在本实施方中，确定工况修正系数K具体取值的做法如下：

参见图1，在发动机控制模块中预先设置一个修正系数查询表，如图1所示，该修正系数查询表为二维表头对应查询表，其中一维表头的数据为发动机转速，如图1中的S₁至S_i，另一维表头的数据为发动机进气压力，如图1中的M₁至M_j，该修正系数查询表中设置了各种发动机进气压力对应发动机转速的工况下的工况修正系数K的取值，如图1中的K₁₁至K_ij。每次计算火花塞单次点火间隙增加量时，发动机控制模块根据即时的发动机进气压力和发动机转速的数据来查询修正系数查询表，以查找相应工况下对应的工况修正系数K的取值，并将该取值用于计算火花塞单次点火间隙增加量。在查询修正系数查询表时，结合双线性插值法来进行查表。

不同的发动机和火花塞组合，修正系数查询表中设置的工况修正系数K的取值均不相同，每一种发动机和火花塞组合应对应一份专属的修正系数查询表，发动机控制模块中设置的修正系数查询表须与发动机和火花塞组合相对应。

步骤3，将每次计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加到所述火花塞间隙增加量数据中。

步骤4，若火花塞间隙增加量数据超过预设的间隙阈值时，则判定火花塞寿命已到，否则返回步骤2。所述间隙阈值预先设置在发动机控制模块中。

步骤5，当判定火花塞寿命已到时，发动机控制模块则发出火花塞须更换的提示信息。具体到本实施方式中，发动机控制模块控制汽车的中控台显示器显示火花塞须更换的提示信息，车主收到提示信息后则可按照提示来更换发动机火花塞。

在其它实施方式中，控制模块也可通过控制其它的车载信息输出设备来发出火花塞须更换的提示信息。比如，也可在驾驶位仪表盘上设置专用的指示信号灯，控制模块控制指示信号灯常亮或闪亮，以指示火花塞须更换的信息。或者，如果车辆上配置有T-Box，也可通过T-Box向手机、平板电脑等移动终端发出火花塞须更换的提示信息。在其它实施方式中，若发动机所在设备并非是汽车，同样也可在设备的面板上设置指示信号灯，以指示火花塞须更换的信息。

本实施方式中所述的发动机控制模块为汽车的ECU（Electronic Control Unit，中译文为电子控制单元，又称行车电脑或车载电脑）。

所述修正系数查询表中设置的工况修正系数K的取值，这些取值是通过实测数据迭代优化的过程来确定的，具体来说，就是将火花塞间隙增加量的计算值与实际值作比较得出两者的偏差值，并根据所述偏差值来优化调整修正系数查询表中的工况修正系数K的取值。

在本实施方式中，实测数据迭代优化的具体过程如下：

先根据经验，将修正系数查询表中所有工况修正系数K的取值初始设置为0.2~1.8范围中的一个数值，在没有经验的情况下，也可全部设置为1。给发动机配置一个数据记录装置，用于记录发动机运行过程中的进气压力和转速数据，具体到本实施方式中，就是将T-Box作为数据记录装置。给发动机安装新的火花塞，在安装火花塞前先测量火花塞间隙的初始数据。让发动机随机地运行一段时间，具体到本实施方式中，就是让汽车随机行驶一段时间，通常为一个月的时间，在发动机随机运行的这段时间里，数据记录装置实时地记录发动机进气压力和转速数据。待发动机随机运行一段时间结束后，将火花塞拆卸下来并实际测量火花塞间隙，将火花塞间隙的实际测量数据与其初始数据相减，则得出实际的火花塞间隙增加量。从数据记录装置中导出记录的发动机进气压力和转速数据，用这些数据记录装置中记录的数据来查修正系数查询表，以获取每次火花塞点火时的工况（发动机进气压力和转速）对应的工况修正系数K的取值，并根据公式G = K•C计算火花塞单次点火间隙增加量（可参考步骤2），然后将发动机随机运行的这段时间里所有计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加起来，则得出火花塞间隙增加量的计算值（可参考步骤3）；这一过程数据量巨大，通常采用计算机软件来实施。将火花塞间隙增加量的实际数值与计算值进行比较，并根据比较得出的偏差值来对修正系数查询表中的工况修正系数K的取值进行调整；调整修正系数查询表中的工况修正系数K取值的总的原则是，若火花塞间隙增加量实际值大于计算值，则将修正系数查询表中K的取值调大，否则将修正系数查询表中K的取值调小；然而具体调整表中哪几个K的取值以及调整的量级，须根据数据记录装置中记录的工况数据的分布情况并结合经验来确定；参见图1，比如，当数据记录装置中记录的工况数据中，S₂对应M₂的工况数据占比较大时，则就对该工况对应的K₂₂进行调整，其它K的取值暂不调整。上述的实测数据迭代优化过程不断地重复实施，直到修正系数查询表中的工况修正系数K的取值能够用于准确计算火花塞间隙增加量为止，即，火花塞间隙增加量的的实际数值与计算值偏差不大为止。

本实施方式的火花塞寿命判定方法中，在火花塞每次点火时，根据发动机的即时工况来实时地计算得出火花塞单次点火间隙增加量，并将每次计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加起来，就可得出实际的火花塞间隙增加量数据，最后，通过判断火花塞间隙增加量数据是否超过预设的间隙阈值来判断火花塞寿命是否已到，当火花塞寿命已到时，则发出提示信息来提示火花塞须更换。该火花塞寿命判定方法的优点在于：只要修正系数查询表中的数据设置得足够准确，在火花塞每次点火时，就能够准确地计算得出火花塞单次点火间隙增加量，累计得出的火花塞间隙增加量数据也将会十分准确，待判定火花塞寿命到时发出提示信息，以便于准确及时地更新火花塞，从而保障了发动机的正常运行，也避免了浪费。

以下提供一个具体实施例，在该实施例中，所采用的修正系数查询表如图3所示，单次点火间隙增加标准量C的值为4.78×10^-9 mm，间隙阈值设置为0.7mm。

1)在发动机安装新的火花塞后，将预设的火花塞间隙增加量数据置零。

2)在发动机运转过程中，火花塞每点火一次，就根据发动机的即时工况来计算该次点火造成的火花塞单次点火间隙增加量。

第一次点火时，发动机转速为1000rpm，发动机进气压力为130kpa，在修正系数查询表中查表得出工况修正系数K的取值为0.45，则单次点火间隙增加量G = K•C=0.45×4.78×10^-9 = 2.15×10^-9 mm。

第二次点火时，发动机转速为1100rpm，发动机进气压力为130kpa，在修正系数查询表中查表（线性插值）得出工况修正系数K的取值为0.46，则单次点火间隙增加量G = K•C=0.46×4.78×10^-9 = 2.20×10^-9 mm。

第三次点火时，发动机转速为1200rpm，发动机进气压力为130kpa，在修正系数查询表中查表得出工况修正系数K的取值为0.47，则单次点火间隙增加量G = K•C=0.47×4.78×10^-9 = 2.25×10^-9 mm。

第四次点火时，发动机转速为1400rpm，发动机进气压力为130kpa，在修正系数查询表中查表得出工况修正系数K的取值为0.5，则单次点火间隙增加量G = K•C=0.5×4.78×10^-9 = 2.39×10^-9 mm。

第五次点火时，发动机转速为1600rpm，发动机进气压力为130kpa，在修正系数查询表中查表得出工况修正系数K的取值为0.46，则单次点火间隙增加量G = K•C=0.46×4.78×10^-9 = 2.20×10^-9 mm。

后续点火以此类推。

3)将每次计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加到所述火花塞间隙增加量数据中。

第一次点火后，将单次点火间隙增加量2.15×10^-9 mm累加到火花塞间隙增加量数据中，则火花塞间隙增加量数据为0 + 2.15×10^-9 = 2.15×10^-9 mm。

第二次点火后，将单次点火间隙增加量2.20×10^-9 mm累加到火花塞间隙增加量数据中，则火花塞间隙增加量数据为2.15×10^-9 + 2.20×10^-9 = 4.35×10^-9 mm。

第三次点火后，将单次点火间隙增加量2.25×10^-9 mm累加到火花塞间隙增加量数据中，则火花塞间隙增加量数据为4.35×10^-9 + 2.25×10^-9 = 6.6×10^-9 mm。

第四次点火后，将单次点火间隙增加量2.39×10^-9 mm累加到火花塞间隙增加量数据中，则火花塞间隙增加量数据为6.6×10^-9 + 2.39×10^-9 = 8.99×10^-9 mm。

第五次点火后，将单次点火间隙增加量2.20×10^-9 mm累加到火花塞间隙增加量数据中，则火花塞间隙增加量数据为8.99×10^-9 + 2.20×10^-9 = 11.19×10^-9 mm。

后续点火以此类推。

4)若火花塞间隙增加量数据超过预设的间隙阈值0.7mm时，则判定火花塞寿命已到。

5)当判定火花塞寿命已到时，则在汽车的中控台显示器显示火花塞须更换的提示信息。

本发明的火花塞寿命判定方法并不限于用于汽车发动机，也可用于其它具有火花塞的发动机。

本文中所提及的双线性插值法属于现有技术，在数学上，双线性插值法是有两个变量的插值函数的线性插值扩展，其核心思想是在两个方向分别进行一次线性插值。结合双线性插值法来进行查表是本领域技术人员均知晓的常识。

本文中所提及的T-Box又称车载T-Box，属于现有技术，其是车联网系统的组成部分，其主要用于和后台系统/手机APP通信，实现手机APP的车辆信息显示与控制。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发动机火花塞寿命判定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，在发动机安装新的火花塞后，将预设的火花塞间隙增加量数据置零；

步骤2，在发动机运转过程中，火花塞每点火一次，就根据发动机的即时工况来计算该次点火造成的火花塞单次点火间隙增加量；

所述火花塞单次点火间隙增加量由公式G＝K·C计算得出，其中G为火花塞单次点火间隙增加量，C为火花塞单次点火间隙增加标准量，K为工况修正系数；

所述火花塞单次点火间隙增加标准量为发动机处于额定转速满负荷工况下的火花塞单次点火间隙增加量；

所述工况修正系数K是通过查询预设的修正系数查询表来确定取值；

所述修正系数查询表为二维表头对应查询表，其中一维表头的数据为发动机转速，另一维表头的数据为发动机进气压力，修正系数查询表中设置有各种发动机进气压力对应发动机转速的工况下的工况修正系数K的取值；

每次计算火花塞单次点火间隙增加量时，根据即时的发动机进气压力和发动机转速的数据来查询修正系数查询表，以查找确定对应的工况修正系数K的取值；

步骤3，将每次计算得出的火花塞单次点火间隙增加量累加到所述火花塞间隙增加量数据中；

步骤4，若火花塞间隙增加量数据超过预设的间隙阈值时，则判定火花塞寿命已到，否则返回步骤2。

2.根据权利要求1所述发动机火花塞寿命判定方法，其特征在于：所述火花塞寿命判定方法还包括：

步骤5，当判定火花塞寿命已到时，则发出火花塞须更换的提示信息。

3.根据权利要求1所述发动机火花塞寿命判定方法，其特征在于：修正系数查询表中设置的工况修正系数K的取值通过实测数据迭代优化的过程来确定。

4.根据权利要求3所述发动机火花塞寿命判定方法，其特征在于：所述实测数据迭代优化的过程包括：将火花塞间隙增加量的计算值与实际值作比较得出两者的偏差值，并根据所述偏差值来优化调整修正系数查询表中的工况修正系数K的取值。

5.根据权利要求1所述发动机火花塞寿命判定方法，其特征在于：所述火花塞单次点火间隙增加标准量由发动机额定转速满负荷运转试验来确定。

6.根据权利要求1或2所述发动机火花塞寿命判定方法，其特征在于：所述发动机为汽车发动机。

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