本發(fā)明專利涉及內(nèi)燃機(jī)測(cè)試技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度測(cè)量。

背景技術(shù)：

1、內(nèi)燃機(jī)是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動(dòng)力設(shè)備，其結(jié)構(gòu)緊湊、輸出功率大、穩(wěn)定可靠，是熱效率最高的移動(dòng)動(dòng)力裝置，被廣泛應(yīng)用于車輛、船舶等各個(gè)領(lǐng)域。在內(nèi)燃機(jī)中，活塞作為一個(gè)“心臟”部件，發(fā)揮著熱功轉(zhuǎn)換、流場(chǎng)組織、燃燒組織等關(guān)鍵作用。但活塞的工作條件非常苛刻，與高溫燃?xì)?2500k)直接接觸，且經(jīng)受著交變熱應(yīng)力和交變機(jī)械應(yīng)力的耦合作用，易出現(xiàn)燒蝕、開(kāi)裂、拉缸等機(jī)械故障，測(cè)量活塞溫度是評(píng)價(jià)其熱負(fù)荷與可靠性的重要基礎(chǔ)。

2、目前工程中，常用的測(cè)溫方法是硬度塞法，該方法不能實(shí)時(shí)測(cè)量活塞的溫度數(shù)據(jù)，且實(shí)際操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，試驗(yàn)效率低下。此外由于活塞一直在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)處于密閉、電磁干擾、高溫﹑高壓的惡劣環(huán)境下工作，尋常測(cè)溫設(shè)備難以在該環(huán)境下運(yùn)行。因此，需要開(kāi)發(fā)出一款穩(wěn)定可靠的實(shí)時(shí)測(cè)量機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞表面溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量。

3、目前專利cn109612736a提出一種內(nèi)燃機(jī)活塞頂壁面瞬態(tài)溫度的遙測(cè)系統(tǒng)，但是內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)為高溫高壓環(huán)境，且空間狹小，如何合理的布置各部件，保證在復(fù)雜環(huán)境下的可靠工作成為一個(gè)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其目的在于通過(guò)合理布置各元器件，保證內(nèi)燃機(jī)活塞溫度測(cè)量系統(tǒng)的可靠工作。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，包括位于缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器、數(shù)據(jù)接收天線，以及缸外無(wú)線信號(hào)接收器。溫度傳感器感知待測(cè)活塞表面的溫度，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為待測(cè)電壓信號(hào)，所測(cè)得的電壓信號(hào)傳輸至缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，經(jīng)數(shù)據(jù)發(fā)送天線通過(guò)433mhz無(wú)線通信，將待測(cè)點(diǎn)溫度、冷端溫度等信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)接收天線，數(shù)據(jù)接收天線將數(shù)據(jù)傳輸至缸外無(wú)線信號(hào)接收器，并有線傳輸至上位機(jī)，最終在上位機(jī)中完成溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。

3、缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器包括供電裝置、控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送天線、開(kāi)關(guān)。其中設(shè)置開(kāi)關(guān)以控制缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器電源通斷，從而降低待機(jī)能耗。考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)溫度較高，為了保護(hù)缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，發(fā)射器各組件均通過(guò)外殼進(jìn)行封裝，其中，控制器安裝在外殼一側(cè)底部，另一側(cè)放置供電裝置，開(kāi)關(guān)由外側(cè)推進(jìn)從上方壓住控制器，數(shù)據(jù)發(fā)送天線粘貼在頂蓋下方。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研究，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器外殼由耐高溫環(huán)氧樹(shù)脂材料制成，其高溫穩(wěn)定性好，且無(wú)線信號(hào)通過(guò)性好，便于無(wú)線信號(hào)發(fā)送；缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器裝配完成后，整體使用耐高溫環(huán)氧樹(shù)脂灌封，從而保證其結(jié)構(gòu)可靠性。

4、進(jìn)一步地，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器安裝在活塞銷座下方。

5、進(jìn)一步地，為了避免活塞高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器脫落，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器通過(guò)連接件固定在活塞銷座下方。外殼由底殼和頂蓋兩部分組成，底殼與連接件的中部均加工有安裝孔一，活塞銷座下方加工有安裝孔二，底殼與連接件通過(guò)中部的安裝孔一與活塞銷座安裝孔二連接，底殼、頂蓋、連接件四周均加工有安裝孔三，底殼、頂蓋和連接件通過(guò)四周的安裝孔三進(jìn)行連接，雙重連接保證了活塞高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器連接的可靠性。

6、進(jìn)一步地，在底殼長(zhǎng)邊一側(cè)加工方形孔，用于開(kāi)關(guān)的安裝。短邊一側(cè)加工圓弧狀孔，熱電偶線束插頭通過(guò)此圓孔裝入底殼內(nèi)部。

7、進(jìn)一步地，供電裝置使用cr2450hr耐高溫電池，保證系統(tǒng)高溫下工作可靠性。發(fā)送天線采用ipex接頭fpc柔性天線，保證了其耐高溫性能，同時(shí)方便在狹窄空間內(nèi)布置，開(kāi)關(guān)采用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。

8、進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)接收天線安裝在缸套下方，以保證數(shù)據(jù)傳輸需要。

9、進(jìn)一步地，為了便于接收天線的布置，將數(shù)據(jù)接收天線通過(guò)工裝安裝在缸套下方。具體的，接收天線工裝由耐高溫環(huán)氧樹(shù)脂材料制成，結(jié)構(gòu)為圓環(huán)狀，其內(nèi)外徑相較于缸套，接收天線工裝內(nèi)徑比缸套內(nèi)徑略大，接收天線外徑比缸套外徑略小，從而避免與缸內(nèi)活塞及其它部件干涉。在工裝側(cè)面加工略大于天線直徑的安裝孔，將天線裝入工裝內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)接收天線的安裝固定。進(jìn)一步地，工裝為兩段圓弧狀，從而減輕工裝整體重量，減小對(duì)被測(cè)活塞的影響。

10、進(jìn)一步地，接收天線采用433m鋼化玻璃天線，由于接收天線位于發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)，存在大量的潤(rùn)滑油，為了保證其穩(wěn)定工作，433m鋼化玻璃耐高溫潤(rùn)滑油沖刷，研究發(fā)現(xiàn)其天線信號(hào)穩(wěn)定性，接收效果好，可滿足工作需求。

11、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，提供了一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，能夠取得以下有益效果：

12、(1)考慮到缸內(nèi)高溫高壓以及油霧的工作環(huán)境，通過(guò)將缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器進(jìn)行封裝處理，并對(duì)封裝材料、各零部件材質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)選型，避免了惡劣工作環(huán)境造成測(cè)量系統(tǒng)故障，保證了測(cè)量系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。

13、(2)考慮到缸內(nèi)布置空間狹窄緊湊，將缸內(nèi)無(wú)線傳感器布置在活塞銷座下方，并通過(guò)合理化設(shè)計(jì)外殼結(jié)構(gòu)、連接件結(jié)構(gòu)，以及外殼、連接件和活塞銷座之間的連接方案，能夠盡可能減小對(duì)測(cè)量活塞的影響，同時(shí)保證測(cè)量系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性。將數(shù)據(jù)接收天線布置在缸套下方，并通過(guò)合理設(shè)計(jì)接收天線工裝，保證接收天線的安裝可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，包括缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器、數(shù)據(jù)接收天線和缸外無(wú)線信號(hào)接收器，其特征在于，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器包括供電裝置、控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送天線、開(kāi)關(guān)和外殼，所述供電裝置、控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送天線和開(kāi)關(guān)封裝在所述外殼內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼由耐高溫環(huán)氧樹(shù)脂制成，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器裝配完成后，整體使用耐高溫環(huán)氧樹(shù)脂灌封。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器安裝在活塞銷座下方。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器通過(guò)連接件與活塞銷座連接，所述外殼由底殼和頂蓋兩部分組成，底殼與連接件的中部均加工有安裝孔一，活塞銷座下方加工有安裝孔二，底殼與連接件通過(guò)中部的安裝孔一與活塞銷座安裝孔二連接，底殼、頂蓋、連接件四周均加工有安裝孔三，底殼、頂蓋和連接件通過(guò)四周的安裝孔三進(jìn)行連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)發(fā)送天線采用ipex接頭fpc柔性天線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收天線安裝在缸套下方。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)接收天線通過(guò)接收天線工裝固定在缸套下方，所述接收天線工裝為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)或兩段圓弧結(jié)構(gòu)，接收天線工裝側(cè)面加工安裝孔，數(shù)據(jù)接收天線插入所述安裝孔內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)接收天線采用433m鋼化玻璃天線。

9.權(quán)利要求4所述的一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的安裝方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，包括缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器、數(shù)據(jù)接收天線和缸外無(wú)線信號(hào)接收器，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器包括供電裝置、控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送天線、開(kāi)關(guān)，供電裝置、控制器、數(shù)據(jù)發(fā)送天線和開(kāi)關(guān)封裝在外殼內(nèi)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種內(nèi)燃機(jī)活塞溫度無(wú)線實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的安裝方法，缸內(nèi)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器通過(guò)外殼封裝并安裝于活塞銷座下方，數(shù)據(jù)接收天線通過(guò)工裝安裝在缸套下方，能夠盡可能減小對(duì)測(cè)量活塞的影響，同時(shí)保證測(cè)量系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊燦,成曉北,梁珈琨,董喆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6