一種通用型活塞溫度測量裝置的製作方法
2023-08-13 12:43:31
專利名稱：一種通用型活塞溫度測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到內燃機測試技術領域，具體是指內燃機通用型活塞溫度測量裝置。
背景技術：
活塞是內燃機的關鍵部件，承受機械負荷和熱負荷，活塞頂面燒蝕現象時有發生，測量活塞溫度是長久以來的熱點之一。目前活塞溫度測量手段有2大類電量測量和熱塞間接測量。一、電量測量電量測量其傳感器均為熱電偶，所不同的是測量附屬機構，其發展歷程副連杆機構一觸點式測量裝置一紅外遙測一電磁感應一晶片儲存式。其中觸點式、紅外遙測和電磁感應本質上是觸點式，只不過觸點的形式不一樣。晶片存儲式主要是見諸於國內。副連杆機構設計思想直接將一般的測溫手段運用於活塞溫度測量上，存在的最大不足是各連杆在內燃機運行時，鉸鏈處的熱電偶絲疲勞折斷；另外附屬機構對內燃機的改動大；觸點式就是為解決在副連杆鉸鏈處熱電偶絲疲勞折斷這個局限，帶來了結構進一步冗贅，隨著內燃機越來越緊湊，通用性差，而且也帶來新的標定問題，可靠性不足。例如紅外遙測技術，不能保證紅外波長信號不丟失；電磁感應方法信號微弱，不能排除內燃機震動對感應信號的幹擾，可靠性差；但由於採用了熱電偶作為測量傳感器，測量精度高，可以連續測量多個工況。晶片存儲式測量方法，只有在國內有所嘗試，這是新思路，但過於激進，直接測量內燃機瞬態溫度，數據的存儲量太大，目前的存儲晶片存儲能力不能勝任，有效工作時間太短；更為關鍵的是不能將曲軸的轉速信號實時記錄，活塞溫度的瞬態測量丟失曲軸轉角信號，由於數據的存儲與熱電偶傳感器在內燃機運轉時沒有相對位移，可靠性則大為提尚ο二、熱塞間接測量熱塞測量是以硬度塞和低熔點合金為傳感器，主要見諸於國內文章。熱塞測量沒有附屬機構，工作可靠，安裝方便，被國內外在活塞溫度測量時實際採用。使用思想是先將它們的物理特性測試出來，然後用同一批的其它熱塞完成內燃機活塞溫度測量，根據試驗後測點熱塞的物理性能的變化值反求出測點的溫度；它們主要缺點是測量精度低，國外叫作熱評估，實際上也是間接估算出活塞穩態工況下的溫度，並非嚴格意義上的測量，所以在國外公開發表的文章中鮮有所聞。
實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種結構簡單，工作可靠、高精度、高效的內燃機通用型活塞溫度測量裝置。為了實現上述目的，一種內燃機通用型活塞溫度測量裝置，其特徵在於，該裝置包括第一、第二隔溫盒，第一、第二固定座，模擬開關電路模塊，存儲器模塊和熱電偶；[0010]第一、第二隔溫盒均為長方體，分別通過固定座固定在活塞的二個銷座上，其靠近活塞外表面的側稜a距離活塞外表面的距離大於等於0. 8mm,第一、第二隔溫盒之間的距離大於等於內燃機連杆小頭的厚度；熱電偶測溫觸點採用悶頭，測溫觸點與悶頭採用高溫導熱絕緣膠封裝，封裝導線採用兩層結構封裝，內層採用絕緣層，外層採用高溫耐油套管；模擬開關電路模塊被封裝在第一隔溫盒內，它包括CPU、傳感器接口、熱電偶冷端補償電路和啟動觸發開關，傳感器接口的一端分別與熱電偶及熱電偶冷端補償電路相連；傳感器接口的另一端與CPU相連，啟動觸發開關也連接在CPU上；儲存器模塊被封裝在第二隔溫盒內，它通過導線與模擬開關電路模塊相連，儲存器模塊帶有電子時鐘，定期採集並存儲熱電偶的數據。本實用新型的優點在於同一內燃機，一次試驗可以測量出一系列穩定工況下的活塞溫度，提高了活塞溫度測量的效率，縮短了穩態溫度測量的測試時間，使不同工況下的穩態活塞溫度測量過程大大簡化；對使用相同活塞的系列機型，本裝置可以原樣不動的使用；不同類型活塞，只需改動固定座與模塊的尺寸，即可進行活塞溫度的測量。
[0015]圖1是本實用新型裝置的結構示意圖；[0016]圖2是固定座示意圖，其中，2. 1是主視圖，2. 2是俯視圖[0017]圖3是模擬開關電路模塊示意圖；[0018]圖4是熱電偶補償電路示意圖；[0019]圖5是測量裝置系統誤差；[0020]圖6是存儲器模塊中一個周期內的測量數據截屏；[0021]圖7是發動機試驗過程中，隔溫盒內實測的溫度值；[0022]圖8是外特性上lOOOr/min時，測點的實測溫度值；[0023]圖9是發動機外特性上不同轉速下的溫度值。
具體實施方式
如圖1所示，內燃機通用型活塞溫度測量裝置包括第一、第二隔溫盒1和2，第一、第二固定座3和4，模擬開關電路模塊5，存儲器模塊6和熱電偶7。第一、第二隔溫盒1和2分別通過固定座固定在活塞的二個銷座上，第一、第二隔溫盒1和2的側稜a距離活塞外表面大於等於0. 8mm,隔溫盒的外形是長方體，隔溫盒外壁採用不鏽鋼製作，隔溫盒內壁採用2層絕熱板和雲母片設計；兩個隔溫盒的之間的距離不小於內燃機連杆小頭厚度值。模擬開關電路模塊5具有熱電偶補償電路和啟動觸發開關8和傳感器接口，被封裝在隔溫盒1內。模擬開關電路具有可編程性，根據需要可以調解其開閉頻率。有待機模式和工作模式；電路處在工作模式時，周期適時開閉。待機模式時，模擬開關模塊只有觸發開關8處在工作狀態，整個模塊處在低功耗狀態。模擬開關電路模塊與存儲器模塊用導線連接。儲存器模塊6自帶電子時鐘，它與模擬開關電路模塊5通過導線連接，定期進行熱電偶7的數據採集與存儲；儲存器模塊6帶有斷電保護措施，即便是電量耗盡也可以讀出所存數據。儲存器模塊固化後被封裝於隔溫盒2內。熱電偶7測溫觸點採用悶頭，測溫觸點與悶頭採用高溫導熱絕緣膠封裝，封裝導線採用兩層結構封裝，內層採用絕緣層，外層採用高溫耐油套管。熱電偶導線沿活塞內壁使用剛性壓片固定，與模擬開關電路模塊5相連。實例第一、第二隔溫盒1和2的側稜a距離活塞外表面有0. 8mm,隔溫盒的外形是長方體，隔溫盒外壁採用0. 8mm不鏽鋼製作，隔溫盒內壁採用2層絕熱板和2層雲母片設計；其中隔溫盒1外形長X寬X高的尺寸為54mmX22mmX50mm，隔溫盒1的內腔為長方體，其尺寸為長X寬X高的尺寸為43mmX18mmX37mm;溫盒2外形長X寬X高的尺寸為60mmX22mmX50mm，隔溫盒2的內腔為長方體，其尺寸為長X寬X高的尺寸為54mmX 16mmX32mm ；兩個隔溫盒的之間的距離=40_。固定座3、4下端有圓孔，其尺寸與活塞銷孔相同；座面有長方形的平面，固定座3的座面尺寸為56mmX21mm，固定座4的座面尺寸為60mmX21mm。固定座3、隔溫盒1採用M4螺釘固定在右側的活塞銷上，固定座4、隔溫盒2採用M4螺釘固定在左側的活塞銷座上。固定座主視圖如圖2. 1，固定座左視圖如圖2. 2。模擬開關電路模塊如圖3所示，熱電偶補償電路如圖4所示，熱電偶低溫端的補償
(V-V )
溫度公式-X = V X260，其中Pticici與100Ω定值電阻兩端的電壓Vx和Vltltl,試驗過程
中，測量Vx和Vltltl並通過模擬開關模塊直接輸入並記錄在存儲器中。模擬開關電路模塊在低功耗時，耗電量為0. 65mAh，正常工作時，耗電量為12mAh ；模擬開關電路模塊的開啟周期為2秒，存儲器模塊具有3 組數據存儲容量，存儲數據的時間間隔2秒，使用高性能HOOmAh的鋰電為整套測量裝置供電。在75°C、120°C、15(TC的環境溫度下，以電位差計模擬熱電偶的輸出，每個點測試時間為2. 5個小時，每半個小時測試系統誤差一次，對整套系統進行了誤差測試.結果顯示系統絕對誤差隨著環境溫度的升高而降低，相對誤差隨著電位差計輸出值的增高而下降，三個測試溫度點上，絕對誤差在Imv附近波動，如果消除誤差lmV，測試精度為士 1°C (士 0. 04mV)，整個系統在高溫下工作穩定可靠。圖3是開關電路模塊示意圖；圖4補償電路示意圖；圖5是測量裝置系統誤差；圖6存儲器模塊中一個周期內的測量數據截屏；圖7是發動機試驗過程中，隔溫盒內實測的溫度值；圖8外特性上lOOOr/min，測點的實測溫度值；圖9是發動機外特性上不同轉速下的
溫度值。以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，但本實用新型不應該局限於該實施例和附圖所公開的內容。所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種內燃機通用型活塞溫度測量裝置，其特徵在於，該裝置包括第一、第二隔溫盒， 第一、第二固定座，模擬開關電路模塊，存儲器模塊和熱電偶；第一、第二隔溫盒均為長方體，分別通過固定座固定在活塞的二個銷座上，其靠近活塞外表面的側稜a距離活塞外表面的距離大於等於0. 8mm，第一、第二隔溫盒之間的距離大於等於內燃機連杆小頭厚度；熱電偶測溫觸點採用悶頭，測溫觸點與悶頭採用高溫導熱絕緣膠封裝，封裝導線採用兩層結構封裝，內層採用絕緣層，外層採用高溫耐油套管；模擬開關電路模塊被封裝在第一隔溫盒內，它包括CPU、傳感器接口、熱電偶冷端補償電路和啟動觸發開關，傳感器接口的一端分別與熱電偶及熱電偶冷端補償電路相連；傳感器接口的另一端與CPU相連，啟動觸發開關也連接在CPU上；儲存器模塊被封裝在第二隔溫盒內，它通過導線與模擬開關電路模塊相連，儲存器模塊帶有電子時鐘，定期採集並存儲熱電偶的數據。
2.根據權利要求1所述的內燃機通用型活塞溫度測量裝置，其特徵在於，隔溫盒外壁採用不鏽鋼製作，隔溫盒內壁由二層雲母片中間夾置絕熱板構成。
專利摘要本實用新型公開了一種通用型活塞溫度測量裝置，該裝置包括第一、第二隔溫盒，第一、第二固定座，模擬開關電路模塊，存儲器模塊和熱電偶。本實用新型採用黑瞎子工作模式。試驗前封裝在活塞上，試驗結束後取出存儲器讀出試驗數據，一次試驗可以連續測量多個發動機工況下活塞溫度，系統工作穩定，誤差可以標定消除。整套裝置隨活塞一起運動，各個子系統之間沒有相對運動，大大提高了熱電偶測量活塞溫度的可靠性。本裝置是獨立封閉自成一體，結構緊湊，對活塞只需少許改動，對發動機本身無需改動；本裝置適用於不同用途內燃機的活塞溫度測量。
文檔編號G01K7/04GK202329851SQ20112045743
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者張志勇, 黃榮華 申請人:華中科技大學