本發(fā)明專利技術(shù)具體公開了基于光纖探針的發(fā)動機缸蓋參數(shù)測量儀器及方法，在所述的缸蓋的火力面上設(shè)有U型槽，在所述的缸蓋側(cè)面鉆有若干孔，所述的孔包括兩種，一種從缸蓋側(cè)面延伸至距冷卻水腔壁面，另一種從缸蓋側(cè)面延伸至水腔壁面和火力面之間的鑄鐵部分；在所述的U型槽、孔內(nèi)和冷卻水腔壁面鋪設(shè)有光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器的輸出端連接光纖光柵解調(diào)儀。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果是：提供一套既可測試缸蓋溫度，又可測試應(yīng)變、壓力的裝置。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)具體公開了一種基于光纖探針的發(fā)動機缸蓋參數(shù)測量儀器及方法。
技術(shù)介紹
發(fā)動機氣缸蓋作為發(fā)動機的重要部件之一，其強度和可靠性為發(fā)動機強度和可靠性問題的重要部分。氣缸蓋主要由氣缸蓋體、進氣道、排氣道，油嘴、搖臂機構(gòu)等幾部分組成，被壓在氣缸套上的凸緣平面上，通過螺栓與缸體緊密連接，主要作用是密封氣缸，并與活塞頂及氣缸內(nèi)壁共同組成發(fā)動機的燃燒空間。發(fā)動機缸蓋長期在高溫下工作將會導(dǎo)致缸蓋材料強度的降低，而材料強度的降低又意味著缸蓋長期工作會出現(xiàn)永久變形。此外，由 于缸蓋火力里面直接與高溫燃氣接觸，其水套壁面與冷卻液接觸，這引起缸蓋整體溫度分布的不均勻，導(dǎo)致了缸蓋變形的不均勻，在缸蓋內(nèi)部將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，缸蓋在此熱應(yīng)力的反復(fù)作用下容易形成熱疲勞裂紋，嚴重時造成發(fā)動機缸蓋的工作失效。由此可見，缸蓋底板的工作溫度及其分布狀況是衡量缸蓋火力面裂損的主要因素，是衡量缸蓋能否保持正?？煽抗ぷ鞯末`個重要參數(shù)，也是缸蓋熱負荷大小的重要標志。因此，對缸蓋冷卻水腔以及火力面等關(guān)鍵處的溫度場進行研究，通過實測的溫度場來評價其工作的可靠性是十分有效和必要的。目前的研究中，傳感器采用的多是熱電偶。較早的是1981年重慶重型汽車研究所的羅新民、喬惠英利用多點和移動式熱電偶測量缸蓋溫度的分布，測量對象是12V150Z型柴油機的第一輪和第三輪兩種氣缸蓋，熱電偶使用直徑為I毫米的鎳鉻ー銬銅0 )套管熱電偶。1986年武漢水運工程學院的蔡軍、陸瑞松、秦毅研究柴油機過渡エ況下氣缸蓋非穩(wěn)定熱負荷的測試技術(shù)。用高溫電阻應(yīng)變片和露頭型愷裝熱電偶測取該機氣缸蓋的溫度歷程，并在材料應(yīng)カ發(fā)生最大變化的區(qū)域中測取最危險點上的應(yīng)變曲線。1997年天津大學內(nèi)燃機研究所朱維真、李志宏等采用熱電偶作為缸蓋溫度傳感器，制做了發(fā)動機缸蓋溫度監(jiān)測儀。2001年洛陽工學院汽車工程系的姬芬竹、杜發(fā)榮、司東宏也是在在汽缸蓋上共布置熱電偶，測試及分析了過渡エ況下汽車發(fā)動機汽缸蓋溫度。汽缸蓋底面熱電偶選用TCS-K型鎳鉻-鎳硅(NiCr-NiSi)雙線型結(jié)構(gòu)的薄膜熱電偶，汽缸蓋外表面選用普通套管鎧裝熱電偶。2009年江蘇大學能源與動カエ程學院潘劍鋒、趙金剛、李德桃等以直噴式6缸柴油機為研究対象，采用ー種具有銀焊接點的熱電偶，將其直接安裝在被測零件表面上，進行了多缸柴油機氣缸蓋溫度場的試驗研究。2011年南京航空航天大學金城學院的卞利云以汽油機為研究對象，設(shè)計和制作了一種基于CAN總線和J型熱電偶的缸蓋溫度數(shù)字測試裝置，用于水冷發(fā)動機的汽缸蓋溫度測定。以單片機為核心，采用J型熱電偶，并輔以溫度信號放大電路AD594等來實現(xiàn)對缸蓋表層溫度的測量。山東大學丁大偉對226B發(fā)動機缸蓋進行了試驗研究，在缸蓋火力面以及冷卻水腔壁面布置了測點，分別采用硬度塞法和熱電偶法對額定エ況下火力面17測點以及多エ況下冷卻水腔10個測點的溫度進行了測量，并對數(shù)值計算結(jié)果和試驗結(jié)果進行了對比。中北大學張瑜、裴東興、祖靜以某柴油機氣缸蓋和氣缸套溫度場分布規(guī)律為研究對象，采用k型鎳鉻-鎳硅熱電偶，進行了存儲式測試。從國外發(fā)表的文獻來看，也尚無使用光纖光柵傳感器測量發(fā)動機缸蓋溫度的研究。1977年日本田中茂男利用應(yīng)變片和熱電偶分別測定汽缸蓋熱應(yīng)カ和溫度。日本Yasuhiro Nozue等在1986年又利用箔式熱電偶和高溫應(yīng)變儀進行了類似的實驗并分析了汽缸上的熱應(yīng)力。1991年美國的H. Zhao,N. Collings,T. Ma研制了一個通過紅外線發(fā)射監(jiān)視和記錄內(nèi)燃機缸蓋表面溫度的熱成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個紅外掃描儀、圖像處理設(shè)備和安裝在活塞內(nèi)的紅外線發(fā)射窗ロ。2009年美國威斯康星大學的Dennis M. Ward利用嵌入活塞表面的光纖光柵溫度傳感器對發(fā)動機活塞溫度進行了研究，介紹了傳感器的安裝及測試中可能出現(xiàn)的問題。 之前的各項研究，不論方法如何，均是采用的熱電偶作為傳感器測量缸蓋溫度場。而熱電偶作為傳感器檢測溫度，速度慢，測量誤差大，安裝調(diào)試復(fù)雜，且不便于遠距離傳輸。在專利(CN 200920095635. 9)中，公開了ー種發(fā)動機氣缸磨損不解體檢測儀，該測量儀主要由光電測量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理及顯示系統(tǒng)和主機組成，光電測量系統(tǒng)包括光能發(fā)射模塊、光纖傳輸模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊；數(shù)據(jù)處理及顯示系統(tǒng)包括模擬信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及運算處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊；光能發(fā)射模塊與光纖傳輸模塊連接，光纖傳輸模塊又與光電轉(zhuǎn)換模塊、模擬信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及運算處理模塊及數(shù)據(jù)顯示模塊依次連接。本專利的測量原理是采用光強反射式能量法測距原理，該專利設(shè)計了ー個位置傳感器，該專利需要在機器停止運行后將發(fā)動機單獨拆下來，專門通過不小于6_火花塞安裝孔或噴油器安裝孔進入氣缸內(nèi)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本專利技術(shù)提供了一種基于光纖探針的發(fā)動機缸蓋參數(shù)測量裝置及方法。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用下述技術(shù)方案基于光纖探針的發(fā)動機缸蓋參數(shù)測量儀器，在所述缸蓋的火力面上設(shè)有U型槽，在所述的缸蓋側(cè)面鉆有若干孔，所述的孔包括兩種，一種從缸蓋側(cè)面延伸至距冷卻水腔壁面；一種從缸蓋側(cè)面延伸至水腔壁面和火力面之間的鑄鐵部分；在所述的U型槽、孔內(nèi)和冷卻水腔壁面鋪設(shè)有光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器的輸出端連接光纖光柵解調(diào)儀。所述的光纖光柵傳感器封裝在毛細金屬管內(nèi)。所述的光纖光柵傳感器包括兩種ー種是在每條光纖只布置單個光柵，每個測點使用一條光纖，另ー種是使用在一根光纖上分布多個光柵。所述的從缸蓋側(cè)面延伸至距冷卻水腔壁面孔的直徑為12mm至18mm ;所述的從缸蓋側(cè)面延伸至水腔壁面和火力面之間的鑄鐵部分孔的直徑為2_以下?；诠饫w探針的發(fā)動機缸蓋參數(shù)測量方法，包括如下步驟步驟I在發(fā)動機缸蓋上設(shè)置U型槽和若干孔；步驟2將光纖光柵傳感器進行封裝；步驟3將封裝好的光纖光柵傳感器鋪設(shè)在步驟I中的U型槽和若干孔內(nèi)。步驟3所述鋪設(shè)包括在U型槽內(nèi)的鋪設(shè)、孔內(nèi)的鋪設(shè)和冷卻水腔壁面的鋪設(shè)。所述的在U型槽內(nèi)的鋪設(shè)步驟如下(I)對U型槽進行表面處理先清除銹斑和氧化物，然后用丙酮和酒精清除油污、油脂；(2)開始鋪設(shè)，首先利用一根裝著黏結(jié)劑的針管沿U型槽擠出一串直徑為4_6mm的黏結(jié)劑珠，然后使黏結(jié)劑珠沿U型槽平滑連接以產(chǎn)生l-2mm厚的粘貼線，隨后把光纖光柵傳感器放入黏結(jié)劑中，確使其位于U型槽之內(nèi)；(3)密封在缸蓋和缸體的密封處添加黏結(jié)劑，使黏結(jié)劑高于火力面平面，然后將高出的黏結(jié)劑打磨到與火力面齊平，最后缸蓋與缸體合體時在火力面一周涂上密封劑密封。在孔內(nèi)的的鋪設(shè)步驟將封裝好的的光纖光柵傳感器放入孔內(nèi)，用黏結(jié)劑封裝。在冷卻水腔壁面的鋪設(shè)步驟將封裝好的光纖光柵傳感器通過缸蓋側(cè)面的孔放入冷卻水腔，沿水腔壁面鋪設(shè)，用黏結(jié)劑固定。在上述中所指的火力面是指缸蓋安裝在缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室?；鹆γ婕锤咨w下側(cè)的面，與燃燒室中的燃氣直接接觸。所述的冷卻水腔壁面缸蓋內(nèi)部分布有冷卻水腔，利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分，水腔周圍即冷卻水腔壁面。普通光柵也可以在高溫環(huán)境中實現(xiàn)對溫度的測量，但考慮到測量精度，可以在光纖光柵外鍍層耐高溫金屬實現(xiàn)精確測量。本專利技術(shù)的有益效果是提供ー套既可測試缸蓋溫度，又可測試應(yīng)變、壓カ的裝置，本設(shè)計利用光纖光柵傳感器，該傳感器與熱電偶相比有顯著優(yōu)點，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
基于光纖探針的發(fā)動機缸蓋參數(shù)測量儀器，其特征在于：在所述的缸蓋的火力面上設(shè)有U型槽，在所述的缸蓋側(cè)面鉆有若干孔，所述的孔包括兩種，一種從缸蓋側(cè)面延伸至距冷卻水腔壁面，另一種從缸蓋側(cè)面延伸至水腔壁面和火力面之間的鑄鐵部分；在所述的U型槽、孔內(nèi)和冷卻水腔壁面鋪設(shè)有光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器的輸出端連接光纖光柵解調(diào)儀。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣奇，李國祥，胡玉平，樊曉軍，劉守洪，
申請(專利權(quán))人：山東大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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