活塞瞬态温度检测系统及发动机

摘要

本发明公开了一种活塞瞬态温度检测系统，其包括永久磁铁、活塞瞬态温度检测组件及霍尔传感器。所述永久磁铁设置在连杆朝向所述活塞瞬态温度检测组件的一侧上，其用于为所述霍尔传感器提供磁场。所述活塞瞬态温度检测组件与所述连杆相对设置，且其与所述霍尔传感器电性连接；所述活塞瞬态温度检测组件包括存储芯片，所述存储芯片为NAND Flash，其用于采集信号的同时并将采集到的所述信号存储进所述存储芯片的内部存储空间。所述霍尔传感器设置在所述活塞瞬态温度检测组件上，其用于提供电平信号。本发明还涉及一种具有所述活塞瞬态温度检测系统的发动机。

权利要求

1.一种活塞瞬态温度检测系统，其包括永久磁铁、活塞瞬态温度检测组件及霍尔传感器，其特征在于：所述永久磁铁设置在连杆朝向所述活塞瞬态温度检测组件的一侧上，其用于为所述霍尔传感器提供磁场；

所述活塞瞬态温度检测组件与所述连杆相对设置，且其与所述霍尔传感器电性连接；

所述活塞瞬态温度检测组件包括存储芯片，所述存储芯片为NAND Flash，其用于采集信号的同时并将采集到的所述信号存储进所述存储芯片的寄存器内，待所述寄存器存满后再将所述寄存器内的信号数据统一存入所述存储芯片的内部存储空间；

所述霍尔传感器设置在所述活塞瞬态温度检测组件上，其用于提供电平信号。

2.根据权利要求1所述的活塞瞬态温度检测系统，其特征在于：所述活塞瞬态温度检测系统根据所述霍尔传感器在每个工作循环中发送的所述电平信号的数量来控制采样速度。

3.根据权利要求1所述的活塞瞬态温度检测系统，其特征在于：所述存储芯片存储的每个所述信号为16位封存数据，所述16位封存数据中的低15位为温度信号，最高1位为电平信号。

4.一种发动机，其包括活塞、连杆、磁铁垫板及安装盒，其特征在于：

所述发动机还包括如权利要求1至3任一项所述的活塞瞬态温度检测系统，所述活塞开设有容纳槽，所述安装盒及所述连杆的一端收容在所述容纳槽内；所述活塞瞬态温度检测组件固定在所述安装盒上，且其与所述连杆相对设置；所述磁铁垫板固定在所述连杆朝向所述活塞瞬态温度检测组件的一侧上，所述磁铁固定在所述磁铁垫板上。

5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于：所述活塞的中心轴与所述连杆的中心轴平行时，所述永久磁铁与所述霍尔传感器之间的距离最小，此时两者之间的距离小于所述霍尔传感器的作用距离。

说明书

活塞瞬态温度检测系统及发动机

技术领域

[0001] 本发明属于内燃机相关领域，更具体地，涉及一种活塞瞬态温度检测系统及发动机。

背景技术

[0002] 活塞瞬态温度主要是指一个发动机工作循环内活塞表面的瞬时温度。通过活塞顶部瞬态温度的测量，可以得到活塞表面的温度变化，为发动机内传热研究提供数据支持，并可以依据测量数据判断是否发生燃油喷到活塞表面或者活塞表面积碳的现象。活塞瞬态温度反映活塞温度的波动，是活塞可靠性评价的重要参数。发动机内的传热影响发动机动力、经济、排放等一系列性能。因此，测量活塞瞬态温度对发动机性能的分析和评价意义非凡。

[0003] 目前主要的活塞瞬态温度测量方法有可视化磷法和电测法，可视化磷法对活塞温度场的影响较小，但只能实现固定区域温度的测量，缺乏灵活性，受到燃烧时的大量可见光的影响，测量精度低，由于受激光线的衰减周期长，导致采样速度低。电测法以热电偶为测温传感器，测量精度高，主要有引线法、无线遥测法和存储法三种信号传输形式。但是现有电测法中的引线法安装麻烦，信号线容易疲劳损坏，可靠性低，测量准确性较差；无线遥控测法信号容易受干扰，限制了测量精度，并且经常出现断信号现象，由于需要进行信号转换与发送，导致采样速度较低，且对应地信号接收装置的安装比较麻烦；存储法存储器容量小，存储速度慢，且需供电保持数据，采样速度低且调整范围小，唤醒装置安装麻烦，且与采集系统配合难度大，存储数据缺少有效的曲轴相位信号，这些导致采样速度慢，电量消耗大，有效工作时间短，测量工况数量少，数据循环起始与终止划分困难，系统故障率大幅增加。

发明内容

[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种活塞瞬态温度检测系统及具有所述活塞瞬态温度检测系统的发动机，基于活塞的工作特点，针对活塞瞬态温度检测系统的特定部件及各个部件之间的连接关系进行了设计。所述存储芯片为NAND Flash，其能够提高活塞瞬态温度的采集速度，得到的测量结果能够很好的反映活塞的瞬态温度变化情况；且所述存储芯片内的数据能够在断电情况下永久保持，节省了电量，确保了数据的安全。根据所述霍尔传感器的感应距离即可容易地确定循环的起始位置及终止位置，进而根据信号的采集存储时间，可以进一步确定每个瞬态温度值与所述发动机的曲轴位置的对应关系；且所述活塞瞬态温度检测系统依据所述霍尔传感器采集的信号的数量能够控制系统采样速度，采样速度调整灵活、范围更广。所述活塞瞬态温度检测系统能够为发动机可靠性、传热、燃油壁和活塞顶部积碳现象的研究提供数据支持。此外，所述霍尔传感器固定在所述活塞瞬态温度检测组件上，所述永久磁铁固定在所述连杆上且与所述霍尔传感器相对设置，确保了所述霍尔传感器的工作磁场的稳定，并可使得系统安装简单且工作可靠。

[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种活塞瞬态温度检测系统，其包括永久磁铁、活塞瞬态温度检测组件及霍尔传感器，其特征在于：

[0006] 所述永久磁铁设置在连杆朝向所述活塞瞬态温度检测组件的一侧上，其用于为所述霍尔传感器提供磁场；

[0007] 所述活塞瞬态温度检测组件与所述连杆相对设置，且其与所述霍尔传感器电性连接；所述活塞瞬态温度检测组件包括存储芯片，所述存储芯片为NAND Flash，其用于采集信号的同时并将采集到的所述信号存储进所述存储芯片的寄存器内，待所述寄存器存满后再将所述寄存器内的信号数据统一存入所述存储芯片的内部存储空间；

[0008] 所述霍尔传感器设置在所述活塞瞬态温度检测组件上，其用于提供电平信号。

[0009] 进一步的，所述活塞瞬态温度检测系统根据所述霍尔传感器在每个工作循环中发送的所述电平信号的数量来控制采样速度。

[0010] 进一步的，所述存储芯片存储的每个所述信号为16位封存数据，所述16位封存数据中的低15位为温度信号，最高1位为电平信号。

[0011] 按照本发明的另一方面，提供了一种发动机，其包括活塞、连杆、磁铁垫板及安装盒，其特征在于：

[0012] 所述发动机还包括如上所述的活塞瞬态温度检测系统，所述活塞开设有容纳槽，所述安装盒及所述连杆的一端收容在所述容纳槽内；所述活塞瞬态温度检测组件固定在所述安装盒上，且其与所述连杆相对设置；所述磁铁垫板固定在所述连杆朝向所述活塞瞬态温度检测组件的一侧上，所述磁铁固定在所述磁铁垫板上。

[0013] 进一步的，所述活塞的中心轴与所述连杆的中心轴平行时，所述永久磁铁与所述霍尔传感器之间的距离最小，此时两者之间的距离小于所述霍尔传感器的作用距离。

[0014] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，采用本发明的活塞瞬态温度检测系统及发动机，所述存储芯片为NAND Flash，其能够提高活塞瞬态温度的采集速度，得到的测量结果能够很好的反映活塞的瞬态温度变化情况；且所述存储芯片内的数据能够在断电情况下永久保持，节省了电量，确保了数据的安全。根据所述霍尔传感器的感应距离即可容易地确定循环的起始位置及终止位置，进而根据信号的采集存储时间，可以进一步确定每个瞬态温度值与所述发动机的曲轴位置的对应关系；且所述活塞瞬态温度检测系统依据所述霍尔传感器的信号的数量能够用于控制系统采样速度，采样速度调整灵活、范围更广。所述活塞瞬态温度检测系统能够为发动机可靠性、传热、燃油碰壁和活塞顶部积碳现象的研究提供数据支持。此外，所述霍尔传感器固定在所述活塞瞬态温度检测组件上，所述永久磁铁固定在所述连杆上且与所述霍尔传感器相对设置，确保了所述霍尔传感器的工作磁场的稳定，并可使得系统安装简单且工作可靠。

附图说明

[0015] 图1是本发明较佳实施方式提供的发动机的局部结构的立体示意图。

[0016] 图2是图1中的发动机的局部结构的分解示意图。

[0017] 图3是图1中的发动机的局部结构的活塞瞬态温度检测系统的框图。

[0018] 图4是3中的活塞瞬态温度检测系统的工作流程图。

[0019] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-热电偶，2-冷端温度测量模块，3-信号处理模块，4-A/D转换器，5-单片机，6-电源模块，7-存储芯片，8-时钟芯片，9-磁铁垫板，10-永久磁铁，11-霍尔传感器，12-活塞瞬态温度检测组件，13-安装盒，14-活塞，15-连杆。

具体实施方式

[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0021] 请参阅图1至图4，本发明较佳实施方式提供的发动机，其包括磁铁垫板9、永久磁铁10、霍尔传感器11、活塞瞬态温度检测组件12、安装盒13、活塞14及连杆15，所述活塞14开设有容纳槽，所述容纳槽用于收容所述安装盒13及所述连杆15的一端。所述活塞瞬态温度检测组件12固定在所述安装盒13上。本实施方式中，所述永久磁铁10、所述霍尔传感器11及所述活塞瞬态温度检测组件12组成所述发动机的活塞瞬态温度检测系统；所述活塞瞬态温度检测组件12是被封装后才固定在所述安装盒13上的。

[0022] 所述连杆15的一端设置在所述活塞14的容纳槽内，其与所述安装盒13相对设置。所述磁铁垫板9固定在所述连杆15朝向所述活塞瞬态温度检测组件12的一侧，其用于支撑所述永久磁铁10。所述霍尔传感器11设置在所述活塞瞬态温度检测组件12上，且其与所述永久磁铁10相对设置。所述永久磁铁10用于为所述霍尔传感器11提供磁场。

[0023] 所述活塞瞬态温度检测组件12包括热电偶1、冷端温度测量模块2、信号处理模块3、A/D转换器4、单片机5、电源模块6、存储芯片7及时钟芯片8。所述热电偶1为用于测量活塞瞬态温度的传感器，其信号线采用高温胶和机械结构固定。本实施方式中，所述热电偶1将测量的温度信号传送给所述信号处理模块3。所述冷端温度测量模块2采用高精度铂电阻和电桥，其用于提供所述热电偶1的冷端补偿温度信号。同时，所述冷却温度测量模块2将其检测到的补偿温度信号传送给所述信号处理模块3。

[0024] 所述信号处理模块3电性连接所述A/D转换器4，其将接收到的多路温度信号进行处理，并选择其中一路温度信号进行放大及滤波，同时所述信号处理模块3将处理后的所述温度信号传送到所述A/D转换器4。

[0025] 所述A/D转换器4用于将接收到的模拟信号形式的所述温度信号转换为数字信号形式的温度信号，同时将转换后的所述温度信号传输给所述单片机5。所述单片机5电性连接所述存储芯片7及所述时钟芯片8，其用于控制所述信号处理模块3、所述A/D转换器4、所述存储芯片7、所述时钟芯片8及所述电源模块6，其还将接受到的所述温度信号及来自所述霍尔传感器11的电平信号传输给所述存储芯片7。

[0026] 所述电源处理模块4用于为所述冷端温度测量模块2、所述信号处理模块3、所述A/D转换器4、所述单片机5、所述存储芯片7及所述时钟芯片8进行供电。

[0027] 所述存储芯片7用于存储系统时间、采集到的温度信号及电平信号，其采用边采集边存储的方式，即所述存储芯片7接受来自所述单片机5的信号的同时，并将接受到的所述信号存储进所述存储芯片7的寄存器内，待所述寄存器存满后再将所述寄存器内的信号数据统一存入所述存储芯片7的内部存储空间。

[0028] 本实施方式中，所述存储芯片7为NAND Flash(闪存)，其具有较快的存储速度及较大的存储空间，并且所述存储芯片7内的数据可以在断电的情况下永久保持。所述活塞瞬态温度检测系统进行测量数据存储时，所述温度信号及所述电平信号被封装成一个16位数据，其中低15位为温度信号，最高1位为电平信号，封装后的所述16位数据被存入所述存储芯片7内。在温度信号及电平信号存储时，采用封存后的16位数据进行存储，减少了存储次数，有效提高了存储速度，减少了存储数据量。

[0029] 所述活塞瞬态温度检测组件12调整采样速度时，其先统计所述霍尔传感器11在所述发动机的一个工作循环中发送的电平信号的数量，再根据电平信号的数量计算出所需延时数目，然后在每个数据采样过程中将所需延时数目考虑进去，使得所述活塞瞬态温度检测系统能够按照所需的采样速度进行工作。

[0030] 本实施方式中，当所述连杆15的中心轴与所述活塞14的中心轴相互平行时，所述永久磁铁10与所述霍尔传感器11的距离在所述发动机的一个工作循环中最小，此时，所述永久磁铁10与所述霍尔传感器11之间的间距小于所述霍尔传感器11的作用距离。只有当所述活塞14运动到一定位置时，所述单片机5接收到的电平信号才为低电平；所述活塞14位于其他位置时，所述单片机5接收到的电平信号均为高电平，即是说，根据所述霍尔传感器11的感应距离可以计算出每个循环的起始位置及终止位置；根据每个信号的采集存储时间，可以进一步确定每个瞬态温度值与所述发动机的曲轴位置的对应关系。

[0031] 采用本发明的活塞瞬态温度检测系统及发动机，所述存储芯片为NAND Flash，其能够提高活塞瞬态温度的采集速度，得到的测量结果能够很好的反映活塞的瞬态温度变化情况；且所述存储芯片内的数据能够在断电情况下永久保持，节省了电量，确保了数据的安全。根据所述霍尔传感器的感应距离即可容易地确定循环的起始位置及终止位置，进而根据信号的采集存储时间，可以进一步确定每个瞬态温度值与所述发动机的曲轴位置的对应关系；且所述活塞瞬态温度检测系统依据所述霍尔传感器采集的信号的数量能够控制系统采样速度，采样速度调整灵活、范围更广。所述活塞瞬态温度检测系统能够为发动机可靠性、传热、燃油碰壁和活塞顶部积碳现象的研究提供数据支持。此外，所述霍尔传感器固定在所述活塞瞬态温度检测组件上，所述永久磁铁固定在所述连杆上且与所述霍尔传感器相对设置，确保了所述霍尔传感器的工作磁场的稳定，并可使得系统安装简单且工作可靠。

[0032] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。