专利名称：一种通用型活塞温度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到内燃机测试技术领域，具体是指内燃机通用型活塞温度测量装置。
背景技术：
活塞是内燃机的关键部件，承受机械负荷和热负荷，活塞顶面烧蚀现象时有发生，测量活塞温度是长久以来的热点之一。目前活塞温度测量手段有2大类电量测量和热塞间接测量。一、电量测量电量测量其传感器均为热电偶，所不同的是测量附属机构，其发展历程副连杆机构一触点式测量装置一红外遥测一电磁感应一芯片储存式。其中触点式、红外遥测和电磁感应本质上是触点式，只不过触点的形式不一样。芯片存储式主要是见诸于国内。副连杆机构设计思想直接将一般的测温手段运用于活塞温度测量上，存在的最大不足是各连杆在内燃机运行时，铰链处的热电偶丝疲劳折断；另外附属机构对内燃机的改动大；触点式就是为解决在副连杆铰链处热电偶丝疲劳折断这个局限，带来了结构进一步冗赘，随着内燃机越来越紧凑，通用性差，而且也带来新的标定问题，可靠性不足。例如红外遥测技术，不能保证红外波长信号不丢失；电磁感应方法信号微弱，不能排除内燃机震动对感应信号的干扰，可靠性差；但由于采用了热电偶作为测量传感器，测量精度高，可以连续测量多个工况。芯片存储式测量方法，只有在国内有所尝试，这是新思路，但过于激进，直接测量内燃机瞬态温度，数据的存储量太大，目前的存储芯片存储能力不能胜任，有效工作时间太短；更为关键的是不能将曲轴的转速信号实时记录，活塞温度的瞬态测量丢失曲轴转角信号，由于数据的存储与热电偶传感器在内燃机运转时没有相对位移，可靠性则大为提尚ο二、热塞间接测量热塞测量是以硬度塞和低熔点合金为传感器，主要见诸于国内文章。热塞测量没有附属机构，工作可靠，安装方便，被国内外在活塞温度测量时实际采用。使用思想是先将它们的物理特性测试出来，然后用同一批的其它热塞完成内燃机活塞温度测量，根据试验后测点热塞的物理性能的变化值反求出测点的温度；它们主要缺点是测量精度低，国外叫作热评估，实际上也是间接估算出活塞稳态工况下的温度，并非严格意义上的测量，所以在国外公开发表的文章中鲜有所闻。

实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种结构简单，工作可靠、高精度、高效的内燃机通用型活塞温度测量装置。为了实现上述目的，一种内燃机通用型活塞温度测量装置，其特征在于，该装置包括第一、第二隔温盒，第一、第二固定座，模拟开关电路模块，存储器模块和热电偶；[0010]第一、第二隔温盒均为长方体，分别通过固定座固定在活塞的二个销座上，其靠近活塞外表面的侧棱a距离活塞外表面的距离大于等于0. 8mm,第一、第二隔温盒之间的距离大于等于内燃机连杆小头的厚度；热电偶测温触点采用闷头，测温触点与闷头采用高温导热绝缘胶封装，封装导线采用两层结构封装，内层采用绝缘层，外层采用高温耐油套管；模拟开关电路模块被封装在第一隔温盒内，它包括CPU、传感器接口、热电偶冷端补偿电路和启动触发开关，传感器接口的一端分别与热电偶及热电偶冷端补偿电路相连；传感器接口的另一端与CPU相连，启动触发开关也连接在CPU上；储存器模块被封装在第二隔温盒内，它通过导线与模拟开关电路模块相连，储存器模块带有电子时钟，定期采集并存储热电偶的数据。本实用新型的优点在于同一内燃机，一次试验可以测量出一系列稳定工况下的活塞温度，提高了活塞温度测量的效率，缩短了稳态温度测量的测试时间，使不同工况下的稳态活塞温度测量过程大大简化；对使用相同活塞的系列机型，本装置可以原样不动的使用；不同类型活塞，只需改动固定座与模块的尺寸，即可进行活塞温度的测量。

[0015]图1是本实用新型装置的结构示意图；[0016]图2是固定座示意图，其中，2. 1是主视图，2. 2是俯视图[0017]图3是模拟开关电路模块示意图；[0018]图4是热电偶补偿电路示意图；[0019]图5是测量装置系统误差；[0020]图6是存储器模块中一个周期内的测量数据截屏；[0021]图7是发动机试验过程中，隔温盒内实测的温度值；[0022]图8是外特性上lOOOr/min时，测点的实测温度值；[0023]图9是发动机外特性上不同转速下的温度值。
具体实施方式
如图1所示，内燃机通用型活塞温度测量装置包括第一、第二隔温盒1和2，第一、第二固定座3和4，模拟开关电路模块5，存储器模块6和热电偶7。第一、第二隔温盒1和2分别通过固定座固定在活塞的二个销座上，第一、第二隔温盒1和2的侧棱a距离活塞外表面大于等于0. 8mm,隔温盒的外形是长方体，隔温盒外壁采用不锈钢制作，隔温盒内壁采用2层绝热板和云母片设计；两个隔温盒的之间的距离不小于内燃机连杆小头厚度值。模拟开关电路模块5具有热电偶补偿电路和启动触发开关8和传感器接口，被封装在隔温盒1内。模拟开关电路具有可编程性，根据需要可以调解其开闭频率。有待机模式和工作模式；电路处在工作模式时，周期适时开闭。待机模式时，模拟开关模块只有触发开关8处在工作状态，整个模块处在低功耗状态。模拟开关电路模块与存储器模块用导线连接。储存器模块6自带电子时钟，它与模拟开关电路模块5通过导线连接，定期进行热电偶7的数据采集与存储；储存器模块6带有断电保护措施，即便是电量耗尽也可以读出所存数据。储存器模块固化后被封装于隔温盒2内。热电偶7测温触点采用闷头，测温触点与闷头采用高温导热绝缘胶封装，封装导线采用两层结构封装，内层采用绝缘层，外层采用高温耐油套管。热电偶导线沿活塞内壁使用刚性压片固定，与模拟开关电路模块5相连。实例第一、第二隔温盒1和2的侧棱a距离活塞外表面有0. 8mm,隔温盒的外形是长方体，隔温盒外壁采用0. 8mm不锈钢制作，隔温盒内壁采用2层绝热板和2层云母片设计；其中隔温盒1外形长X宽X高的尺寸为54mmX22mmX50mm，隔温盒1的内腔为长方体，其尺寸为长X宽X高的尺寸为43mmX18mmX37mm;温盒2外形长X宽X高的尺寸为60mmX22mmX50mm，隔温盒2的内腔为长方体，其尺寸为长X宽X高的尺寸为54mmX 16mmX32mm ；两个隔温盒的之间的距离=40_。固定座3、4下端有圆孔，其尺寸与活塞销孔相同；座面有长方形的平面，固定座3的座面尺寸为56mmX21mm，固定座4的座面尺寸为60mmX21mm。固定座3、隔温盒1采用M4螺钉固定在右侧的活塞销上，固定座4、隔温盒2采用M4螺钉固定在左侧的活塞销座上。固定座主视图如图2. 1，固定座左视图如图2. 2。模拟开关电路模块如图3所示，热电偶补偿电路如图4所示，热电偶低温端的补偿
(V-V )
温度公式-X = V X260，其中Pticici与100Ω定值电阻两端的电压Vx和Vltltl,试验过程
中，测量Vx和Vltltl并通过模拟开关模块直接输入并记录在存储器中。模拟开关电路模块在低功耗时，耗电量为0. 65mAh，正常工作时，耗电量为12mAh ；模拟开关电路模块的开启周期为2秒，存储器模块具有3 组数据存储容量，存储数据的时间间隔2秒，使用高性能HOOmAh的锂电为整套测量装置供电。在75°C、120°C、15(TC的环境温度下，以电位差计模拟热电偶的输出，每个点测试时间为2. 5个小时，每半个小时测试系统误差一次，对整套系统进行了误差测试.结果显示系统绝对误差随着环境温度的升高而降低，相对误差随着电位差计输出值的增高而下降，三个测试温度点上，绝对误差在Imv附近波动，如果消除误差lmV，测试精度为士 1°C (士 0. 04mV)，整个系统在高温下工作稳定可靠。图3是开关电路模块示意图；图4补偿电路示意图；图5是测量装置系统误差；图6存储器模块中一个周期内的测量数据截屏；图7是发动机试验过程中，隔温盒内实测的温度值；图8外特性上lOOOr/min，测点的实测温度值；图9是发动机外特性上不同转速下的
温度值。以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种内燃机通用型活塞温度测量装置，其特征在于，该装置包括第一、第二隔温盒， 第一、第二固定座，模拟开关电路模块，存储器模块和热电偶；第一、第二隔温盒均为长方体，分别通过固定座固定在活塞的二个销座上，其靠近活塞外表面的侧棱a距离活塞外表面的距离大于等于0. 8mm，第一、第二隔温盒之间的距离大于等于内燃机连杆小头厚度；热电偶测温触点采用闷头，测温触点与闷头采用高温导热绝缘胶封装，封装导线采用两层结构封装，内层采用绝缘层，外层采用高温耐油套管；模拟开关电路模块被封装在第一隔温盒内，它包括CPU、传感器接口、热电偶冷端补偿电路和启动触发开关，传感器接口的一端分别与热电偶及热电偶冷端补偿电路相连；传感器接口的另一端与CPU相连，启动触发开关也连接在CPU上；储存器模块被封装在第二隔温盒内，它通过导线与模拟开关电路模块相连，储存器模块带有电子时钟，定期采集并存储热电偶的数据。
2.根据权利要求1所述的内燃机通用型活塞温度测量装置，其特征在于，隔温盒外壁采用不锈钢制作，隔温盒内壁由二层云母片中间夹置绝热板构成。
专利摘要本实用新型公开了一种通用型活塞温度测量装置，该装置包括第一、第二隔温盒，第一、第二固定座，模拟开关电路模块，存储器模块和热电偶。本实用新型采用黑瞎子工作模式。试验前封装在活塞上，试验结束后取出存储器读出试验数据，一次试验可以连续测量多个发动机工况下活塞温度，系统工作稳定，误差可以标定消除。整套装置随活塞一起运动，各个子系统之间没有相对运动，大大提高了热电偶测量活塞温度的可靠性。本装置是独立封闭自成一体，结构紧凑，对活塞只需少许改动，对发动机本身无需改动；本装置适用于不同用途内燃机的活塞温度测量。
文档编号G01K7/04GK202329851SQ20112045743
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者张志勇, 黄荣华 申请人:华中科技大学