存儲式活塞穩(wěn)態(tài)溫度測量裝置的研究.pdf

1、隨著內(nèi)燃機增壓技術(shù)和燃油高壓共軌系統(tǒng)的使用，發(fā)動機功率密度增大，組成發(fā)動機燃燒室各個部件的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷隨之增加。活塞是承受熱負(fù)荷和機械負(fù)荷的重要部件之一，燒蝕現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，了解發(fā)動機運行時活塞溫度分布規(guī)律是解決活塞燒蝕問題的重要手段；活塞是高速往復(fù)運動件，實測其溫度非常困難。所以活塞溫度測量是測試技術(shù)中的一個難點，也是發(fā)動機測試技術(shù)研究的熱點課題之一。
　　 本文提出并研制了一種新的存儲式活塞穩(wěn)態(tài)溫度測量裝置，它包括溫度觸發(fā)

2、開關(guān)、巡弋開關(guān)模塊、存儲器模塊的三部分。該裝置體積小、重量輕，使活塞溫度測量走向了實用化。溫度觸發(fā)開關(guān)的使用對存儲式活塞溫度測量裝置的電源進(jìn)行有效地管理，使測量裝置在高、低功耗間切換，解決了存儲式活塞溫度測量裝置能耗問題，延長了其有效工作時間。巡弋開關(guān)模塊有效地減小了測量裝置的體積，能夠使活塞布置多個測點。集成在巡弋開關(guān)模塊上的熱電偶冷端補償電路可以實時獲得活塞溫度測量裝置的環(huán)境溫度，對熱電偶低溫端進(jìn)行溫度補償；同時，為判斷存儲式活塞溫

3、度測量裝置工作穩(wěn)定性提供了溫度參考。固定座和絕熱隔溫盒的設(shè)計使得小型化的測試裝置與活塞固定在一起，熱電偶導(dǎo)線與溫度測量裝置沒有相對運動，提高了熱電偶測量活塞溫度的可靠性；根據(jù)實測數(shù)據(jù)，絕熱隔溫盒可以有效地使測量裝置的工作溫度降至90℃以下，確保了芯片的可靠工作。
　　 存儲式活塞溫度測量系統(tǒng)在75℃,100℃,120℃,135℃四個高溫環(huán)境內(nèi)的誤差標(biāo)定結(jié)果顯示，各個通道的系統(tǒng)誤差在75℃時系統(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，絕對誤差大小呈下降的趨勢，但總體上在1±0.08mV內(nèi)變動，如果去掉系統(tǒng)的偏差1mV，測試系統(tǒng)的精度為±2℃。
　　 EQD180-20天然氣發(fā)動機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，這是因為活塞裙部噴油冷卻，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)到了普通潤滑油的結(jié)焦溫度,應(yīng)使用專用的潤滑油。節(jié)氣門開度最大時，浴盆形燃燒室活塞在發(fā)動機由高轉(zhuǎn)速工況向低轉(zhuǎn)速工況過渡時，活塞的溫度會先降低，工況穩(wěn)定之后又略微上升；而發(fā)動機轉(zhuǎn)速由低轉(zhuǎn)速工況向高轉(zhuǎn)速工況過渡時，活塞的溫度會先增加，達(dá)到穩(wěn)定工況后活塞的溫度會略微降低；在冷卻水溫度恒定時，活塞的溫度對排氣溫度比較敏感，隨著發(fā)動機排溫升高，活塞溫度上升；噴油冷卻改善了活塞的

6、溫度分布，但穩(wěn)定工況下潤滑油溫度上升8℃，各測點溫度無明顯變化。
　　 由經(jīng)驗公式得到計算邊界條件用于活塞溫度場計算，計算結(jié)果誤差很大，溫度場計算須有實測溫度作為修正依據(jù)；經(jīng)過實測溫度修正后溫度場計算值可以在測點處達(dá)到較高的計算精度，其計算結(jié)果的誤差在5℃之內(nèi)。溫度場的計算結(jié)果表明，在發(fā)動機外特性上，浴盆形燃燒室活塞在低轉(zhuǎn)速時整體溫度比較低，且等溫線較為稀疏；在高速運行時，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