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1、发动机活塞温度的测量方法,孙健 研动力1201,1、概述,现在的发动机强化程度越来越高，这必然导致受热零部件温度变得很高且分布很不均匀，尤其像活塞这种零件，其热负荷较大，如果设计者设计的不恰当，很容易产生热变形、 裂纹、漏气等，还可能会使润滑油消耗量增加，并且有可能发生粘着、烧结、油品劣化、燃烧异常等不正常现象。为了分析此类现象产生的原因以及探讨解决的方法，往往需要测量活塞的温度场，以了解活塞的温度分布，从而为设计者提供必要的参考依据。,2、活塞温度的测量方法,测量方法,非电测法,电测法,硬度塞法,示温涂料法,易熔合金法,热电偶法,非接触互感式测量法,红外遥感法,2.1、硬度塞法,（1）基本原
2、理：利用某些合金经过淬火之后的硬度随着回火温度的升高而下降的这一特性来工作的。金属材料在回火加热后会产生永久性的硬度变化，通常这种硬度的最后变化既取决于它所经受的最高温度，又取决于此温度下所经历的时间。,（2）测量方法：将淬火后的M2x0.5x3或M3x0.5x4（其材料为GCr6的滚铬轴承钢）拧入被测零件的被测部位，使其在所要求的运转工况下，稳定运转2h后，再拆卸下来，抛光表面，然后用显微维氏硬度计打出准确的硬度值，在HV-t标准曲线上查出其对应的温度，即为被测点在所要求的工况下的温度值。,2.2、示温涂料法,该方法是利用示温涂料的颜色随温度变化的特性进行测温。示温涂料是由粘结剂和变色剂组成
3、。粘结剂起固定作用。变色剂起检测作用，其颜色随温度变化显著。测量时，通常在被测部件的表面涂上厚度为0.020.06mm的涂料层 ，在规定工况下运转15min后，拆下被测零件得示温涂料，并于标准试片进行对比，从而确定被测温度值。标准试片是将涂有示温涂料的一组试片分别加热到各已知温度，是试片呈现的颜色作为测定温度的标准。,2.3、易熔合金法,（1）基本原理：利用纯金属和各种合金在溶解或凝固的过程中，液态和固态共存的时候，温度保持不变的这一特性来工作的。也就是当他们在冷却结晶的过程中，由液相转化为固相，或者是在熔融过程中，由固相转化为液相时，其温度保持不变，直到其全部溶解或者全部凝固后温度才继续上升
4、或者下降。,（2）测量方法：用易熔塞法测量温度时，在被测零件的每一测量部位上钻上直径为1.5mm，深为3mm的三个小孔，可以预先估计一下测量部位可能出现的温度，然后在三个小孔中放上熔点和此估计温度相应而依次相差为10以下的三个易熔塞。有时候对所估计的温度把握不准时，第一次测量时可用相应的间隔较大的易熔塞，然后在第二次测量时就可以逼近被测温度。易熔塞放好后，将被测零件装入发动机，按照所要求的工况，发动机运转15-20min，等待测温完毕。发动机停车时，必,须降低负荷，但冷却水不要关闭，以防止突然停车时的过热，把测量时还未熔化的易熔塞熔化掉，从而失去了其真实性，发动机停车后，拆下被测量零件，消除积
5、炭，并检查哪些已经熔化，哪些还尚未熔掉，哪些发生了部分熔化，以此来确定各个被测点的温度。,2.4、热电偶法,热电偶法是将单根康铜丝焊接于制作的闷头上面然后压装在活塞的测量部位，并使康铜和铝合金活塞本身组成非标准热电偶。根据热电偶的安装方式不同，通常将热电偶测量方法分为弹性接触式测量方法和引线式测量方法。,2.4.1、弹性接触式测量方法,通过在活塞行程中动触点和静触点的持续接触，测出活塞温度值。热电偶丝的引线用高温密封胶固结在活塞内壁上并与上触点连接。每个测量点使用一个接触点，配对的接触点的布置要使连接在活塞上的接触点只能在下止点+25-25度曲轴转角区域接触。热电偶下触点固定在曲轴箱上并可自由
6、运动，以方便上触点的接触时间。,测量原理：在下止点前后的一段时间内，上下触点接触，将热电偶产生的热电势传送到测量回路。为了测量周期性的脉冲电势，一般要采用补偿电路，使脉冲电势变成近似稳定的直流电势。,2.4.2、引线式测量方法,引线式是在连杆的基础上采用附属的机构将热电偶导线引出气缸体外然后与数据采集电路相互连接，如果不采用附属机构那么此种方法只能在低速发动机上进行测量。,2.5、非接触互感式测量,（1）基本原理：利用半导体和电感传导的原理，将活塞上温度的测量值传给了静止系统。,将热敏电阻测温传感器用高温密封胶固定在活塞顶面以下大概1mm处的35mm小孔内。传感器与一个环形线圈构成互感器次级线
7、圈的闭合回路，用固定架装配在活塞的裙部。该闭合回路随活塞作上下往复运动。当活塞运行到下止点时，初、次级线圈产生磁耦合，从而在次级回路中产生互感电动势和互感电流。该互感电流大小受次级回路中热敏电阻阻值的影响。,2.6、红外遥测,红外遥感测量系统是 一种将热电偶信号转 换成电信号通过红外 遥感装置输出缸外的 测试系统。该系统精 度高、抗干扰能力强 ，是比较理想的内燃 机活塞温度测试系统。,(1)工作原理:在活塞预测部位布置好热电偶，通过热电偶将测点的温度信号转变成电压信号,再用电压/频率转换器使之转变成为频率信号，频率信号驱动红外发光二极管发送红外光脉冲。接收端的光敏三极管接收红外光脉冲，经反变换之后，通过接收器记录的电压值反映出测点的温度值，并与数据采集电路相连接。,谢谢观看,
