一种集缸压测量和碳烟检测的探测装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于发动机技术领域，特别是火花塞点火汽油发动机领域，更具体地说，涉及一种发动机缸压和缸内碳烟形成测量的探测装置。
【背景技术】
[0002]在目前发动机开发过程中，我们为了了解发动机的运行情况，特别是缸内燃烧情况是否满足设计要求，是否达到发动机性能和排放要求，因此我们需要对缸内的压力和燃烧情况进行实时监测，以保证我们能够真正获得缸内燃烧情况，从而在发动机开发过程中通过优化控制策略来优化和设计更加可靠的燃烧系统。
[0003]目前针对火花塞点火式汽油发动机，在试验开发过程中能够利用预埋式和火花塞式缸压传感器测量缸内压力变化，但是关于缸内燃烧情况是无法同步采集和记录，从而导致我们目前不能全面的收集缸内的燃烧情况。因此不利于后续燃烧系统开发和优化，以及排放目标的达成。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种可便捷高效的测量发动机缸压和缸内碳烟形成的集缸压测量和碳烟检测的探测装置，结构简单，便于携带安装，应用在发动机台架试验和整车道路试验过程中，从而可根据测量情况针对性的对发动机燃烧系统进行优化设计。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为:所提供的这种集缸压测量和碳烟检测的探测装置，包括火花塞，在所述火花塞上设有采集检测缸压的缸压传感器及用于捕捉采集燃烧室内火焰发光信号的观测窗口，在所述火花塞上端设有分别输出缸压信号及光信号的缸压通讯线和光纤通讯线。
[0006]为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果:
[0007]所述观测窗口为设于所述火花塞端面上的圆柱形石英通道。
[0008]所述缸压传感器布置于火花塞壳体下端的螺纹段上。
[0009]在所述火花塞壳体一侧设有竖直方向的切削平面，在该平面上加工有通向火花塞内部通道的螺纹孔，所述缸压传感器安装连接在所述螺纹孔内。
[0010]所述缸压通讯线和光纤通讯线分别连接至缸压信号放大器和光纤信号放大器，缸压信号及光信号经信号放大器和光纤信号放大器进行信号放大处理。
[0011]经放大处理的缸压信号及光信号输出连接至燃烧分析仪组件，所述燃烧分析仪组件连接至电脑，经燃烧分析仪组件进行分析转化为电压信号输出至电脑进行处理显示。
[0012]在所述火花塞端面上设有中心电极和侧电极，所述中心电极设于所述火花塞端面上偏移中心的一侧。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下优点:本发明集缸压测量和碳烟检测的探测装置，实时采集发动机连续循环工况下的同一个缸内的缸压和燃烧数据，根据试验现象可以更具针对性的分析产生原因，从而能够采取更有效的优化方案和方法。为进一步提高发动机性能和降低发动机油耗提供有力的支持，同时为应对后续针对直喷汽油机更加严苛的排放法规提供了有效的检测方式。具有便携性，可以应用于对整车试验过程中的发动机燃烧监控，尤其是目前车辆排放日趋严格的情况下，通过对整车冷启动试验过程中火焰和碳烟的检测，从而有针对性的对发动机燃烧系统进行优化和设计，从发动机原排层面解决发动机排放法规的限制。
【附图说明】
[0014]下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0015]图1为本发明探测装置结构示意图；
[0016]图2为本发明探测装置端部结构示意图；
[0017]图3为本发明探测装置使用工作示意图；
[0018]图4为正常燃烧缸压和碳烟显示示意图；
[0019]图5为扩散燃烧缸压和碳烟显示示意图。
[0020]图中标记为:101、火花塞，102、缸压传感器，103、观测窗口，104、中心电极，105、侧电极，106、火花塞陶瓷体，107、光纤通讯线，108、缸压通讯线，109、壳体，201、气门，202、活塞，203、电脑，204、缸压信号放大器，205、光纤信号放大器，206、燃烧分析仪分析组件，207、
信号线。
【具体实施方式】
[0021]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0022]本发明集缸压测量和碳烟检测的探测装置，用于火花塞点火汽油发动机测量缸压和燃烧碳烟测量。如图1所示，该探测装置包括火花塞I，在火花塞I上设有采集检测缸压的缸压传感器102及用于捕捉采集燃烧室内火焰发光信号的观测窗口 103，在火花塞I上端设有分别输出缸压信号及光信号的缸压通讯线108和光纤通讯线107。
[0023]本发明集缸压测量和碳烟检测的探测装置，如图3所示，缸压通讯线108和光纤通讯线107分别连接至缸压信号放大器204和光纤信号放大器205，采集到的缸压信号及光信号经信号放大器204和光纤信号放大器205进行信号放大处理。经放大处理的缸压信号及光信号输出连接至燃烧分析仪组件206，燃烧分析仪组件206连接至电脑203，经燃烧分析仪组件206进行分析转化为电压信号输出至电脑203进行处理显示。电脑203中安装燃烧分析软件，根据燃烧分析仪组件206输入的电压信号处理显示出分析图表，如图4、5所示，分别为正常燃烧缸压和碳烟显示示意图及扩散燃烧缸压和碳烟显示示意图。如此方法可以将同一个缸内的燃烧数据和缸压数据在-360到360度曲轴转角坐标内进行实时对比分析。
[0024]本发明，如图2所示，观测窗口 103为设于火花塞101端面上的圆柱形石英通道。圆柱的轴线与火花塞101主轴线平行分布，从而使得端面与活塞上表面平行，当火花塞点火，火焰开始传播后，窗口用于采集火花塞点火后传递到光纤通道的光强判断缸内燃烧情况，以及碳烟产生情况。在火花塞101头部端面设计的石英玻璃通道采集到的燃烧室内火焰光信号通过贯穿火花塞101内部的光纤通道输出，并通过光纤通讯线107传送至光纤放大器进行信号放大后给燃烧分析仪组件进行分析处理。
[0025]缸压传感器102布置于火花塞壳体109下端的螺纹段上。在火花塞壳体109—侧设有竖直方向的切削平面，在该平面上加工有通向火花塞101内部通道的螺纹孔，缸压传感器102安装连接在螺纹孔内，便于安装更换。缸压传感器102可设计为压电式传感器，将信号通过缸压通讯线108传递给放大器进行信号放大后给燃烧分析仪分析组件206进行分析处理。
[0026]在火花塞101端面上设有中心电极104和侧电极105，中心电极104设于火花塞101端面上偏移中心的一侧。为了将缸压传感器102和光纤通道布置在同一个火花塞101上，采用中心电极104和侧电极105偏置处理，将中心电极104由原来的中心位置偏移至一侧，侧电极105同样也进行了偏移，由常规的设置在壳体边缘更改为设置与端面位置。因此在电极的另一侧有足够的空间用于缸压传感器102和观测窗口 103，及在火花塞壳体109内部加工布线通道和相关接头。同时为了便于布置缸压传感