[发明专利]一种内燃机活塞顶壁面瞬态温度的遥测系统及其测量方法

说明书

本发明属于内燃机测量的技术领域，并公开了一种内燃机活塞顶壁面瞬态温度的遥测系统及其测量方法。系统包括表面热电偶、信号处理单元和上位机，热电偶设置顶面与活塞的顶壁面平齐，用于测量活塞顶壁面的温度，并转化为模拟电压信号传递给信号处理单元；信号处理单元与表面热电偶相连，用于将接受的来自热电偶的模拟电压信号转化为温度后传递给上位机，上位机用于设定系统的初始化参数，并控制信号处理单元开始和结束接受来自热电偶的模拟电压信号，同时将来自信号处理单元反馈的热电偶相的温度进行显示。通过本发明，解决从高速运转的活塞上引出的导线容易疲劳折断，测温系统使用寿命低等问题，通用性强，可靠性高，适用范围广。

技术领域

本发明属于内燃机测量的技术领域，更具体地，涉及一种内燃机活塞顶壁面瞬态温度的遥测系统及其测量方法。

背景技术

活塞是内燃机的重要部件，承受着恶劣的交变机械应力与交变热应力的双重作用，是往复式内燃机中工作条件最严酷的部件，活塞经常发生顶面开裂与烧蚀现象，因此，精确地测量活塞顶壁面温度显得非常重要。截至目前，活塞顶壁面温度的精确测量仍是一个难题，同时也是一个热点问题。测量活塞顶壁面温度的方法可分为非电测法与电测法。

非电测法主要有硬度塞法、易熔合金法和可视化磷法，其中硬度塞法只能粗略测量整个测量过程中的温度最高值；易熔合金法只能确定测温位置点的温度范围，误差大，测量工作量大；可视化磷法利用磷在一定波长光作用下会受激发射可见光进行表面温度测量，该方法测温的有效工作时间很短，另外，可视化磷法测温设备昂贵，加工过程麻烦，安装精度要求高；电测法采用热电阻或热电偶测量，难点在于传感器的动态响应与数据传输。数据传输方式有直接引线式测量法、电磁感应法、存储测试法、红外遥感测试法和无线传输法等。现如今采用最多的活塞顶壁面温度测量方法是电测法，电测法又可分为有线测量法和无线测量法。其中有线测量法是在活塞上安装的热电偶或热电阻传感器，通过巧妙利用活塞、连杆位置关系，并设计附属机构使传输导线得以布置。但是随着活塞、连杆机构的往复运动，导线很容易磨损或疲劳折断，降低了系统的可靠性。对于无线测量法，主要有以下几种方式：电磁感应法无线测温装置，该装置是利用活塞到达下止点时初级与次级线圈耦合产生的电磁感应现象测量活塞表面温度变化，此法测量精度低，需要在活塞上安装励磁线圈，使得测点的数量受到很大的限制，而且只能测量下止点附近的温度。红外遥感测温系统由于转换发射数据需要一定的时间，温度测量的实时性不能得到保证。存储测试技术包括数据采集、存储模块和数据解读模块两大部分，在数据采集与存储模块中，单片机将收集到的数据打包为一个自定义的数据包，存储在专用的存储器中，待停机后取出数据。存储式测温装置不能实时收集到温度数据，并且受存储器存储空间的限制，采集的温度信息有限，不利于数据的后期处理。

专利CN 102156005 B所描述的采用隔热盒形式的存储式活塞温度测量装置；专利CN 106017712 B采用NAND Flash存储芯片，提高了活塞瞬态温度的采集速度；最后一种无线信号传输方式，如专利CN 106908164 A所描述的一种基于蓝牙传输的活塞温度无线测量装置，但专利CN 106908164 A需要在机体上安装导线，系统包括接收天线，数据接收模块及线束，系统结构复杂，Wi Fi通信相对于蓝牙通信具有传输速度快，传输距离远，能实现双向通信，可以由单片机程序控制多通道信号处理单元实现唤醒与休眠状态切换；专利CN102749149 A通过ZigBee无线技术收发数据，但是ZigBee作为一种新兴技术，传输速度不高，并且由于可靠性方面的原因，还没有大规模推广。

发明内容