[发明专利]内燃机活塞温度无线测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机测试技术领域，特别是一种基于蓝牙无线传输的内燃机活塞温度测量装置。

背景技术

随着人们环保意识的增强以及更严格排放法规的实施，发动机制造商对发动机热效率的要求越来越高。虽然工程师们通过减小活塞厚度来达到减小活塞质量和摩擦的目的，但这样对活塞的强度和耐用性提出了更高的要求。同时，目前采用的直喷方式需要与压缩比进行配置以在最大程度上满足发动机的燃油经济性及低排放。作为活塞工作中的一个重要因素，温度能非常直观的表现出活塞在不同工况下的性能。通过活塞的温度场确定活塞的温度边界条件，输入到必要的仿真模型中，可以综合评估出活塞优化对发动机性能的影响。

目前发动机活塞温度测量除了传统的硬度法和易熔合金法以外，主要采用热电偶或热敏电阻及相关的电子电路组成的测量系统进行实时测量，现在主要有以下几种方法：

一、有线测量法

有线测量法是比较传统的测量方式，在活塞上安装热电偶后，直接通过连杆及旋臂机构将温度信号引出。但采用有线方式需要对发动机进行较大的改造，另外，高转速下，导线很容易磨损导致系统失效。

二、无线测量法

对于无线测量法，目前主要存在下列几种形式：基于模拟电路的励磁式无线测量系统。采用该方法的精度非常低，这种方法需要在活塞上安装励磁线圈。线圈的体积较大使得测点的数量非常受限。同时，由于采用的磁感应传输信号，抗干扰能力弱。另外，一种方式是如专利CN 202329851 U所描述的采用黑匣子的工作模式，试验前将温度采集系统封装在活塞上，试验时的数据存储在装置内，结束后取出存储器读出试验数据。这种方法的主要缺点是无法实时获得温度数据，万一运行过程中出现异常，无法及时做出反应。最后一种方式是如专利CN 20253105 U及CN 104949768 A所描述的一种数字式无线测量系统，但专利CN 20253105 U并没有描述测量系统的安装方法。由于发动机在工作时内部高温度，强冲击力的复杂环境，模块的安装和布置方法对其可靠性至关重要。CN 104949768 A提供了一种自供电无线遥测装置，能够解决供电电池在活塞高速运动中的一些不可靠问题及达到持久工作的目的。但其PCB板安装于活塞上对系统的工作具有一定的挑战性，首先，活塞内腔的温度较高(200℃)，可能会使电路板上电子元器件失效；然后，在活塞连杆及曲轴机构运行过程中，活塞所受的惯性力最大，在200℃摄氏度的高温下，粘接胶的强度会大幅度下降，PCB板的固定存在脱落的风险；最后，将模块置于活塞内腔会影响冷却喷油嘴对活塞进行喷油冷却和对小头轴承及活塞的润滑，影响活塞的正常工作。

发明内容

本发明针对上述装置的不足，提供了一种内燃机活塞温度无线测量装置，解决了采用有线测量过程中，内燃机工作状态下活塞一直处于高速运动中，必须设计特殊的引线装置将信号线导出，导线容易折损，进而使得测量失效的问题，增加了测量的可靠性，降低了测量难度。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明缸盖、缸体、油底壳、活塞、电阻温度探测器、特氟龙导线、无线发送模块、开关、接收天线、数据接收模块、计算机、信号导管、线束，缸盖、缸体、油底壳一起组成发动机本体，活塞布置在缸体内，多块电阻温度探测器分别布置在活塞的内腔上，无线发送模块及电池通过高温环氧树脂胶固定在连杆中间部位，开关通过高温环氧树脂胶固定在连杆大头部位，无线发送模块通过特氟龙导线分别与电阻温度探测器、开关相连接，信号导管布置在油底壳上，接收天线的一端通过信号导管伸入发动机内，接收天线的另一端与数据接收模块相连接，数据接收模块、计算机之间通过线束相连接。

进一步地，在本发明中，电阻温度探测器的布置方法为：根据三维模型从活塞的内腔向待测点位置打盲孔，把电阻温度探测器嵌入其中，间隙用导热硅脂填充，采用螺钉将其固定在活塞上。

更进一步地，在本发明中，电阻温度探测器采用四线制与无线发送模块连接，无线通讯方式采用蓝牙4.0BLE模式；无线发送模块的电路板采用热套管包裹，电池采用耐高温电池，内部采用高强度耐高温的环氧树脂胶固定，外壳采用柔性铜皮封装；无线发送模块具有待机功能，在中断使用时，可以在不拆卸的情况下使发送模块处于休眠状态，最大限量的节省电量。