存儲(chǔ)式活塞穩(wěn)態(tài)溫度測(cè)量裝置的研究.pdf

1、隨著內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)和燃油高壓共軌系統(tǒng)的使用，發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度增大，組成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室各個(gè)部件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷隨之增加?；钊浅惺軣嶝?fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的重要部件之一，燒蝕現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，了解發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)活塞溫度分布規(guī)律是解決活塞燒蝕問(wèn)題的重要手段；活塞是高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，實(shí)測(cè)其溫度非常困難。所以活塞溫度測(cè)量是測(cè)試技術(shù)中的一個(gè)難點(diǎn)，也是發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)研究的熱點(diǎn)課題之一。
　　 本文提出并研制了一種新的存儲(chǔ)式活塞穩(wěn)態(tài)溫度測(cè)量裝置，它包括溫度觸發(fā)

2、開關(guān)、巡弋開關(guān)模塊、存儲(chǔ)器模塊的三部分。該裝置體積小、重量輕，使活塞溫度測(cè)量走向了實(shí)用化。溫度觸發(fā)開關(guān)的使用對(duì)存儲(chǔ)式活塞溫度測(cè)量裝置的電源進(jìn)行有效地管理，使測(cè)量裝置在高、低功耗間切換，解決了存儲(chǔ)式活塞溫度測(cè)量裝置能耗問(wèn)題，延長(zhǎng)了其有效工作時(shí)間。巡弋開關(guān)模塊有效地減小了測(cè)量裝置的體積，能夠使活塞布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)。集成在巡弋開關(guān)模塊上的熱電偶冷端補(bǔ)償電路可以實(shí)時(shí)獲得活塞溫度測(cè)量裝置的環(huán)境溫度，對(duì)熱電偶低溫端進(jìn)行溫度補(bǔ)償；同時(shí)，為判斷存儲(chǔ)式活塞溫

3、度測(cè)量裝置工作穩(wěn)定性提供了溫度參考。固定座和絕熱隔溫盒的設(shè)計(jì)使得小型化的測(cè)試裝置與活塞固定在一起，熱電偶導(dǎo)線與溫度測(cè)量裝置沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提高了熱電偶測(cè)量活塞溫度的可靠性；根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，絕熱隔溫盒可以有效地使測(cè)量裝置的工作溫度降至90℃以下，確保了芯片的可靠工作。
　　 存儲(chǔ)式活塞溫度測(cè)量系統(tǒng)在75℃,100℃,120℃,135℃四個(gè)高溫環(huán)境內(nèi)的誤差標(biāo)定結(jié)果顯示，各個(gè)通道的系統(tǒng)誤差在75℃時(shí)系統(tǒng)誤差在1.03～1.08mV，在10

4、0℃、120℃、135℃是系統(tǒng)誤差在0.94～1.06mV，系統(tǒng)誤差在環(huán)境溫度升高時(shí)，絕對(duì)誤差大小呈下降的趨勢(shì)，但總體上在1±0.08mV內(nèi)變動(dòng)，如果去掉系統(tǒng)的偏差1mV，測(cè)試系統(tǒng)的精度為±2℃。
　　 EQD180-20天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)浴盆型燃燒室的活塞最高溫度出現(xiàn)在活塞凹坑頂面邊緣圓角處，最高平均溫度溫度為264℃，最高瞬時(shí)溫度為272℃；燃燒室底面中心的溫度比底面圓角處的溫度略高，這是因?yàn)榛钊共繃娪屠鋮s，燃燒室底面圓角靠裙部

5、，熱量更容易傳導(dǎo)給冷卻油。第一環(huán)槽溫度最低有188℃，最高有224℃，達(dá)到了普通潤(rùn)滑油的結(jié)焦溫度,應(yīng)使用專用的潤(rùn)滑油。節(jié)氣門開度最大時(shí)，浴盆形燃燒室活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)由高轉(zhuǎn)速工況向低轉(zhuǎn)速工況過(guò)渡時(shí)，活塞的溫度會(huì)先降低，工況穩(wěn)定之后又略微上升；而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由低轉(zhuǎn)速工況向高轉(zhuǎn)速工況過(guò)渡時(shí)，活塞的溫度會(huì)先增加，達(dá)到穩(wěn)定工況后活塞的溫度會(huì)略微降低；在冷卻水溫度恒定時(shí)，活塞的溫度對(duì)排氣溫度比較敏感，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排溫升高，活塞溫度上升；噴油冷卻改善了活塞的

6、溫度分布，但穩(wěn)定工況下潤(rùn)滑油溫度上升8℃，各測(cè)點(diǎn)溫度無(wú)明顯變化。
　　 由經(jīng)驗(yàn)公式得到計(jì)算邊界條件用于活塞溫度場(chǎng)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果誤差很大，溫度場(chǎng)計(jì)算須有實(shí)測(cè)溫度作為修正依據(jù)；經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)溫度修正后溫度場(chǎng)計(jì)算值可以在測(cè)點(diǎn)處達(dá)到較高的計(jì)算精度，其計(jì)算結(jié)果的誤差在5℃之內(nèi)。溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果表明，在發(fā)動(dòng)機(jī)外特性上，浴盆形燃燒室活塞在低轉(zhuǎn)速時(shí)整體溫度比較低，且等溫線較為稀疏；在高速運(yùn)行時(shí)，活塞表面溫度上升很快，從第一環(huán)槽到活塞頂面的溫度梯度較大