專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種專(zhuān)用于測(cè)試和分析內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性的測(cè)試分析系統(tǒng)。
內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性包括一系列由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火過(guò)程技術(shù)參數(shù)，如次級(jí)有效電壓、斷電電流、火花電壓、火花電流、火花能量及能量轉(zhuǎn)換效率等。準(zhǔn)確及時(shí)地測(cè)量和分析這些技術(shù)參數(shù)對(duì)于客觀地評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火性能的優(yōu)劣和內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系器件質(zhì)量的好壞都有著十分重要的意義。最早的內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試實(shí)際上只是一種定性的觀察，直到80年代初期才開(kāi)始了內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性的定量檢測(cè)并建立了相應(yīng)的點(diǎn)火特性檢測(cè)系統(tǒng)。目前，最先進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性檢測(cè)系統(tǒng)主要由高壓探極、電流探極和數(shù)字存貯示波器組成，數(shù)字存貯示波器通過(guò)高壓探極和電流探極分別采集內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火過(guò)程的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)并將其數(shù)字化，數(shù)字化以后的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)由數(shù)字存貯示波器進(jìn)行顯示測(cè)量，或存入示波器存貯器內(nèi)，待必要時(shí)再顯示測(cè)量。數(shù)字存貯示波器檢測(cè)系統(tǒng)較之定性的觀察和初級(jí)的定量檢測(cè)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但由于該系統(tǒng)的顯示測(cè)量和存貯完全依賴(lài)于示波器，因而對(duì)內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性的測(cè)試和分析仍具有很大的局限性。首先，這種系統(tǒng)只能簡(jiǎn)單地測(cè)量、顯示或記錄點(diǎn)火過(guò)程的電壓和電流波形，更為重要的能量特性等仍然要依靠人工采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，誤差高達(dá)30％。而且，電壓和電流波形的顯示測(cè)量是根據(jù)示波器顯示屏所顯示的曲線(xiàn)與顯示屏坐標(biāo)的比較來(lái)估計(jì)的，因而其準(zhǔn)確性較差，檢測(cè)結(jié)果的表現(xiàn)形式也很單一。此外，數(shù)字存貯示波器的存貯器容量和顯示器面積都很小，存貯和顯示的檢測(cè)數(shù)據(jù)非常有限，所保存的數(shù)據(jù)也很容易因操作不當(dāng)而丟失。
本發(fā)明的目的即在于對(duì)現(xiàn)有的數(shù)字存貯示波器測(cè)試系統(tǒng)加以改進(jìn)，以擴(kuò)充對(duì)內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試和分析的范圍，特別是增加對(duì)點(diǎn)火過(guò)程能量特性的測(cè)試分析功能。與此同時(shí)，還希望擴(kuò)充系統(tǒng)的存貯量，提高系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度并使測(cè)試結(jié)果的表現(xiàn)形式多樣化。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在原有數(shù)字存貯示波器測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入微型計(jì)算機(jī)，以使數(shù)字存貯示波器既可獨(dú)立地、也可在微型計(jì)算機(jī)的控制下通過(guò)高壓探極和電流探極分別采集內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火過(guò)程的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)并將其數(shù)字化，數(shù)字化以后的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)由數(shù)字存貯示波器顯示測(cè)量或存入示波器存貯器內(nèi)，數(shù)字存貯示波器顯示測(cè)量或存貯的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)數(shù)據(jù)由接口線(xiàn)路進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部存貯器后，微型計(jì)算機(jī)按照內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性專(zhuān)用測(cè)試分析程序采用實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)方式對(duì)其進(jìn)行時(shí)域分析和能量分析，測(cè)量和分析結(jié)果由微型計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備打印、繪圖、顯示或存入磁盤(pán)。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試分析系統(tǒng)的技術(shù)特征作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
附

圖1為本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試分析系統(tǒng)的框圖。
內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系是由多個(gè)環(huán)節(jié)組成的，如汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)就包括了蓄電池、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線(xiàn)圈、分電器、電子組件、高壓線(xiàn)和火花塞等環(huán)節(jié)。內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性實(shí)際上包括了點(diǎn)火系各環(huán)節(jié)的一系列與點(diǎn)火過(guò)程有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如次級(jí)有效電壓、斷電電流、火花電壓、火花電流、火花能量等。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的點(diǎn)火技術(shù)參數(shù)雖然為數(shù)頗多，但大都與點(diǎn)火過(guò)程中各環(huán)節(jié)的電壓、電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)有直接或間接的關(guān)系。在本系統(tǒng)中，點(diǎn)火系各環(huán)節(jié)電壓、電流時(shí)域信號(hào)是分別通過(guò)高壓探極和電流探極采集的。高壓探極用于點(diǎn)火系各環(huán)節(jié)脈沖高壓的動(dòng)態(tài)測(cè)量，其電壓衰減比為1/1000，最大輸入電壓為60KV，頻率寬度為20HZ—10MHZ。電流探極用于點(diǎn)火系各環(huán)節(jié)脈沖電流的動(dòng)態(tài)測(cè)量，其電流電壓轉(zhuǎn)換比為1∶1(A/V)，電流上升速率為150A/μS。
數(shù)字存貯示波器的作用是將高壓探極和電流探極采集的電壓電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)數(shù)字化并實(shí)時(shí)顯示測(cè)量電壓電流時(shí)域波形或存入示波器存貯器內(nèi)，其模擬帶寬大于或等于0—10MHZ，采樣速率大于或等于20MSa/S，存貯容量大于或等于2×8blt×1024點(diǎn)，其存貯器為非易失存貯器。數(shù)字存貯示波器還配有與微型計(jì)算機(jī)連接的接口，其上述功能既可獨(dú)立完成，也可在微型計(jì)算機(jī)控制下完成。
數(shù)字存貯示波器采集或存貯的原始數(shù)據(jù)由接口線(xiàn)路傳入微型計(jì)算機(jī)后，微型計(jì)算機(jī)即按照內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性專(zhuān)用測(cè)試分析程序?qū)ζ溥M(jìn)行時(shí)域分析、能量分析和頻域分析，以獲得有關(guān)的特征參數(shù)。首先，對(duì)傳送到微機(jī)內(nèi)存中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行還原處理，以得到電壓電流的實(shí)際數(shù)值并以數(shù)組的形式加以編排存入磁盤(pán)中。在原始數(shù)據(jù)的還原處理過(guò)程中，同時(shí)計(jì)算出與電壓電流動(dòng)態(tài)時(shí)域波形直接有關(guān)的某些特征參數(shù)。在獲得電壓電流的實(shí)際數(shù)組之后，根據(jù)積分求能量的原理，利用各時(shí)間點(diǎn)的電壓電流值和時(shí)間值并采用梯形迭代法進(jìn)行逐點(diǎn)積分運(yùn)算，以求得點(diǎn)火過(guò)程的能量數(shù)組并存入磁盤(pán)中。
為了更仔細(xì)地觀察和分析點(diǎn)火過(guò)程中電壓電流的實(shí)時(shí)特性以及能量相對(duì)于電壓電流時(shí)域波形的分布與走勢(shì)，本系統(tǒng)還可在微型計(jì)算機(jī)的顯示器屏幕上繪制電壓電流及能量曲線(xiàn)。為了能適應(yīng)不同數(shù)值范圍和不同性質(zhì)的曲線(xiàn)，以便充分利用屏幕面積，獲得最佳的顯示效果，本系統(tǒng)不采用固定的曲線(xiàn)坐標(biāo)系，而是根據(jù)數(shù)據(jù)的數(shù)值范圍和時(shí)間范圍以及特征參數(shù)來(lái)生成特定的曲線(xiàn)坐標(biāo)系。坐標(biāo)平面的形式為方格，縱向定為8個(gè)分格，橫向分為10個(gè)分格(與示波器坐標(biāo)平面一致)。繪制電壓電流曲線(xiàn)時(shí)，首先在屏幕上畫(huà)出標(biāo)題和坐標(biāo)平面，然后根據(jù)數(shù)組中的數(shù)值用畫(huà)點(diǎn)語(yǔ)句逐點(diǎn)繪制電壓和電流波形。在時(shí)間軸上，將1024個(gè)采樣點(diǎn)與屏幕上的橫向640象素按比例分配在屏幕縱向象素點(diǎn)上。為了使曲線(xiàn)清晰分明，在點(diǎn)與點(diǎn)之間用畫(huà)線(xiàn)語(yǔ)句畫(huà)上直線(xiàn)段。完整的曲線(xiàn)繪成之后，再在屏幕上打出各種特征參數(shù)及提示語(yǔ)句。根據(jù)需要，還可以對(duì)曲線(xiàn)的某個(gè)局部在時(shí)間軸上進(jìn)行擴(kuò)展顯示。能量曲線(xiàn)的繪制與電壓電流曲線(xiàn)的繪制基本相同。
點(diǎn)火系各環(huán)節(jié)的能量轉(zhuǎn)換效率也是點(diǎn)火系的重要特征參數(shù)，本系統(tǒng)對(duì)各環(huán)節(jié)能量轉(zhuǎn)換效率的計(jì)算是與能量轉(zhuǎn)換效率曲線(xiàn)的繪制同時(shí)進(jìn)行的。在屏幕上先畫(huà)出圖形區(qū)和數(shù)據(jù)表，在計(jì)算出或從磁盤(pán)中讀入一個(gè)能量數(shù)據(jù)后先填入數(shù)據(jù)表，再計(jì)算出本環(huán)節(jié)與前一環(huán)節(jié)或本環(huán)節(jié)與點(diǎn)火線(xiàn)圈初級(jí)能量數(shù)值的百分比，即本環(huán)節(jié)的能量轉(zhuǎn)換效率，然后以彩色矩形條的形式將能量曲線(xiàn)繪制在圖形區(qū)中并將能量轉(zhuǎn)換效率填入相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中，直至讀完指定環(huán)節(jié)的能量并運(yùn)算處理完畢。
一般來(lái)說(shuō)，在點(diǎn)火過(guò)程的起始階段都有很高的電流尖脈沖，其峰值可達(dá)正常電流值的數(shù)百倍，甚至上千倍，它是由器件電容引起的瞬時(shí)放電，該電流脈沖是點(diǎn)火過(guò)程的重要的電磁干擾源。因此，分析點(diǎn)火過(guò)程電壓電流的頻譜特性對(duì)于研究點(diǎn)火系的抗干擾性能和測(cè)試設(shè)備本身的性能都有很重要的意義。本系統(tǒng)的FFT頻域分析只對(duì)電壓電流波形進(jìn)行，首先將所指定的電壓電流數(shù)組波形逐點(diǎn)畫(huà)在屏幕上方，然后對(duì)其進(jìn)行FFT運(yùn)算并將所得到的頻域數(shù)據(jù)組逐點(diǎn)畫(huà)在屏幕上，最后在屏幕上給出必要的參數(shù)及提示語(yǔ)句。
借助于內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性專(zhuān)用測(cè)試分析程序的輸出軟件，可將時(shí)域分析、能量分析或頻域分析的所有計(jì)算結(jié)果存貯在磁盤(pán)中或以表格的形式輸出到打印機(jī)上，還可將繪制的各種圖形曲線(xiàn)拷貝到打印機(jī)上或從繪圖儀中輸出。
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試分析系統(tǒng)除可對(duì)內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火過(guò)程的電壓電流波形進(jìn)行時(shí)域分析外，還可對(duì)點(diǎn)火過(guò)程進(jìn)行能量分析和頻域分析，而且其準(zhǔn)確性很高，分析結(jié)果的表現(xiàn)形式也多樣化。此外，本系統(tǒng)的存貯容量和顯示器面積較之?dāng)?shù)字存貯示波器系統(tǒng)大大增加，所保存的數(shù)據(jù)也很安全，不致因操作不當(dāng)而丟失，因此，本系統(tǒng)特別適用于內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性的測(cè)試和分析。
權(quán)利要求
1.一種專(zhuān)用于測(cè)試和分析內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性的內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試分析系統(tǒng)，其特征在于它是由高壓探極和電流探極、數(shù)字存貯示波器、微型計(jì)算機(jī)及其輸入輸出設(shè)備組成，數(shù)字存貯示波器獨(dú)立地或在微型計(jì)算機(jī)控制下通過(guò)高壓探極和電流探極分別采集內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火過(guò)程各環(huán)節(jié)的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)并將其數(shù)字化，數(shù)字化后的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)由數(shù)字存貯示波器實(shí)時(shí)顯示測(cè)量其時(shí)域波形或存入示波器存貯器內(nèi)，數(shù)字存貯示波器顯示測(cè)量或存貯的脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)數(shù)據(jù)由接口線(xiàn)路進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)存貯器后，微型計(jì)算機(jī)按照內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性專(zhuān)用測(cè)試分析程序采用實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)方式對(duì)其進(jìn)行時(shí)域分析和能量分析，測(cè)量和分析結(jié)果由微型計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備顯示、打印、繪圖或存入磁盤(pán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試分析系統(tǒng)，其特征在于所述時(shí)域分析和能量分析程序是，首先對(duì)傳入微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的電壓電流原始數(shù)據(jù)進(jìn)行還原處理，以得到電壓電流的實(shí)際數(shù)值，同時(shí)計(jì)算出與電壓電流動(dòng)態(tài)時(shí)域波形直接有關(guān)的特征參數(shù)，然后利用各時(shí)間點(diǎn)的電壓電流值和時(shí)間值并采用梯形迭代法進(jìn)行逐點(diǎn)積分運(yùn)算，以求得點(diǎn)火系各環(huán)節(jié)的錯(cuò)量，然后計(jì)算出本環(huán)節(jié)與前一環(huán)節(jié)或本環(huán)節(jié)與點(diǎn)火線(xiàn)圈初級(jí)能量的百分比即本環(huán)節(jié)的能量轉(zhuǎn)換效率。
全文摘要
內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性測(cè)試分析系統(tǒng)涉及一種專(zhuān)用于測(cè)試和分析內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性的測(cè)試分析系統(tǒng)，由高壓探極、電流探極、數(shù)字存貯示波器、微型計(jì)算機(jī)及其輸入輸出設(shè)備組成。數(shù)字存貯示波器通過(guò)高壓探極和電流探極采集內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火過(guò)程脈沖高壓和脈沖電流動(dòng)態(tài)時(shí)域信號(hào)并將其數(shù)字化后顯示測(cè)量其時(shí)域波形或存入其存貯器內(nèi)，微型計(jì)算機(jī)按照內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火特性專(zhuān)用測(cè)試分析程序?qū)ζ溥M(jìn)行分析處理，測(cè)試分析結(jié)果由微型計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備顯示、打印、繪圖或存入磁盤(pán)。
文檔編號(hào)F02P17/12GK1126278SQ9411335
公開(kāi)日1996年7月10日 申請(qǐng)日期1994年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月30日
發(fā)明者馬法成, 王宗凱 申請(qǐng)人:天津中德現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心