CN104198112B - 高精度磁致伸缩式燃烧传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其包括壳体和尾座，所述壳体为中空筒状，其一端固定设有振动膜片，另一端为敞口状并且该端部内侧与所述尾座的一端的外侧通过螺纹连接，在所述壳体内设有高性能磁致伸缩杆，其一端与所述尾座固定连接，另一端与所述振动膜片相连接。本发明提供的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，结构紧凑，体积小，测量方便，并且对柴油发动机的燃烧时刻的测量精度远高于压电式或磁电式传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器，特别地涉及一种用于测量柴油发动机燃烧时刻的高精度磁致伸缩式燃烧传感器。
背景技术
在用发动机引擎固定着火滞后期法测定柴油及生物柴油十六烷值，需要精确测量柴油发动机燃烧时刻，现有技术中，测量柴油发动机燃烧时刻传感器有磁电式和压电式两种，磁电式是利用空气间隙的变化，产生的磁通量的变化而产生脉冲信号，脉冲信号有鱼尾波，测量精密度（重复性和再现性）低，本发明的传感器测量精密度比磁电式高5倍以上；压电式是利用压力在晶体上产生脉冲电信号，该传感器产生脉冲电信号的温漂大，使用寿命短，测量精密度不高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种高精度磁致伸缩式燃烧传感器。上述传感器利用了磁致伸缩原理，该原理具体是，除了加热外，磁场和电场也会导致物体尺寸的伸长和缩短，铁磁性物质在外磁场的作用下，其尺寸可以伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。此现象的机理是：铁磁或亚铁磁材料在居里点以下发生自发磁化，形成磁畴，在每个磁畴内。晶格都沿磁化强度方向发生形变。当施加外磁场时，材料内部随即取向的磁畴发生旋转，是各磁畴的磁化方向趋于一致，物体对外显示的宏观效应即沿磁场方向伸长或缩短。
本发明所提供的一种高精度磁致伸缩式燃烧传感器利用了上述磁致伸缩原理，其包括壳体和尾座，所述壳体为中空筒状，其一端固定设有振动膜片，另一端为敞口状并且该端部内侧与所述尾座的一端的外侧通过螺纹连接，在所述壳体内设有高性能磁致伸缩杆，其一端与所述尾座固定连接，另一端与所述振动膜片相连接。
优选的是，在所述高性能磁致伸缩杆外表面上且靠近所述尾座的一侧涂有高磁导绝缘涂层。
优选的是，在所述高磁导绝缘涂层外侧绕有高温线圈。
优选的是，在所述高温线圈的外侧围绕设置有呈圆锥状的绝缘胶体。
优选的是，在所述壳体远离所述尾座一侧的外端面上设有螺纹，所述壳体通过所述螺纹与柴油发动机机体相连接。
优选的是，在所述壳体的外缘表面上设有冷却翅片，所述冷却翅片配置地用于为所述高精度磁致伸缩式燃烧传感器散热降温。
优选的是，在所述高性能磁致伸缩杆的外表面上设有平衡导气孔，所述平衡导气孔配置地用于平衡所述高性能磁致伸缩杆管体的内外压差，提高测定压力的精度。
优选的是，所述绝缘涂层从所述高性能磁致伸缩杆激光焊接一端向另一端的涂覆长度是所述高性能磁致伸缩杆整个长度的2/3。
优选的是，所述高性能磁致伸缩杆的一端与所述尾座通过激光点式焊接方式固定连接。
优选的是，壳体由高温高弹性不锈钢棒加工而成。
本发明提供的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，结构紧凑，体积小，测量方便，并且对柴油发动机的燃烧时刻的测量精度远高于压电式或磁电式传感器。
附图说明
图1是本发明涉及的高精度磁致伸缩式燃烧传感器的结构示意图。
其中，1-壳体、2-高性能磁致伸缩杆、3-平衡导气孔、4-高磁导绝缘涂层、5-高温线圈、6-绝缘胶体、7-振动膜片、8-尾座、9-螺纹、10-激光点式焊接处、11-螺纹。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的意图，下面结合附图对本发明内容做进一步说明。
下面的实施例提供了本发明所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器。
如图1所示，图1示出了一种高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其包括壳体1和尾座8，壳体1为中空筒状且由高温高弹性不锈钢棒加工而成，其一端固定设有振动膜片7，另一端为敞口状并且端部内侧与尾座8的一端的外侧通过螺纹连接，在壳体1内设有高性能磁致伸缩杆2，其一端与尾座8通过激光点式焊接方式固定连接，另一端与振动膜片7相连接。其中，振动膜片7配置地用于阻断来自柴油发动机机体的高温燃烧气体并且能够将瞬燃压力传递给高性能磁致伸缩杆2，此外，在高性能磁致伸缩杆2的外表面上设有平衡导气孔3，该平衡导气孔3配置地用于平衡高性能磁致伸缩杆2管体的内外压差，提高测定压力的精度。
在高性能磁致伸缩杆2外表面上且靠近尾座8的一侧涂有高磁导绝缘涂层4，优选地，该绝缘涂层4从高性能磁致伸缩杆2激光焊接一端向另一端的涂覆长度是高性能磁致伸缩杆2整个长度的2/3，在高磁导绝缘涂层4外侧绕有高温线圈5，该高温线圈5可承受高达350°C的高温。在高温线圈5的外侧围绕设置有呈圆锥状的绝缘胶体6，该绝缘胶体6具有25度软度并且配置地用于保护高温线圈5，防止高温线圈5震动脱落或者震断或者定型。
在壳体1远离尾座8一侧的外端面上设有螺纹，壳体1通过该螺纹与柴油发动机机体相连接。此外，在壳体1的外缘表面上设有冷却翅片，用于为高精度磁致伸缩式燃烧传感器散热降温。
在安装本实施例的高精度磁致伸缩式燃烧传感器时，先将高性能磁致伸缩杆2一端与尾座8焊接在一起，然后将高性能磁致伸缩杆2伸入到壳体1内部，使高性能磁致伸缩杆2一端与振动膜片7相连接，最后将壳体1与尾座8通过螺纹连接在一起形成组合件。然后将整个组合件在350°C的高温磁化炉李金星整体磁化，在高性能磁致伸缩杆2完全磁化后在其外表面上涂覆高磁导绝缘涂层，光敏固化后在涂层外缠绕有高温线圈5，并涂上25度软度的绝缘胶体6。
通过使用本实施例所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，能够测量柴油发动机燃烧时刻，具体而言，柴油发动机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个冲程来完成的：第一冲程为进气冲程，在进气冲程中，由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气冲程中，气缸内气体压力大致保持不变；第二冲程为压缩冲程，这个冲程的作用有两方面，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K，此外， 柴油的自燃温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧，喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001～0.005秒，称为发火延迟期；第三冲程为燃烧膨胀冲程。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，这一冲程又叫作功或工作冲程，工作冲程的压力在气缸内燃烧时压力的急剧升高，最高点表示最高燃烧压力Pz，此点的压力和温度为： Pz＝6～15MPa， Tz＝1800～2200K ，本发明所述的磁致伸缩式燃烧传感器就在这时进行检测；第四冲程为排气冲程。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。气缸内的气体压力比大气压力高0.025—0.035MPa，其温度Tb＝1000～1200K。排气冲程终点的压力Pr约为0.105～0.115MPa,残余废气的温度Pr约为850～960K。
当柴油发动机燃烧且处于工作冲程时，发动机缸体内的压力瞬增，振动膜片7将该柴油发动机的瞬增压力传递给高性能磁致伸缩杆2，压力变化导致高性能磁致伸缩杆2导通的磁通量瞬增，从而在高温线圈5内产生感应脉冲信号，从而测量柴油发动机的燃烧时刻。。
在0-50MPa量程内，经过压力测试系统测试，本实施例所提到的磁致伸缩式燃烧传感器的分辨力0.024MPa，高精度压电式传感器的分辨力0.076MPa，磁电式燃烧传感器的分辨力0.2MPa，因此，本发明的磁致伸缩式燃烧传感器的测量精度远高于压电式传感器和磁电式传感器。
本发明的代表性实施例得到了详细的描述。这些详细的描述仅仅给本领域技术人员更进一步的相信内容，以用于实施本发明的优选方面，并且不会对本发明的范围进行限制。仅有权利要求用于确定本发明的保护范围。因此，在前述详细描述中的特征和步骤的结合不是必要的用于在最宽广的范围内实施本发明，并且可替换地仅对本发明的特别详细描述的代表性实施例给出教导。此外，为了获得本发明的附加有用实施例，在说明书中给出教导的各种不同的特征可通过多种方式结合，然而这些方式没有特别地被例举出来。
Claims (9)
1.一种高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其包括壳体(1)和尾座(8)，所述壳体(1)为中空筒状，其一端固定设有振动膜片(7)，另一端为敞口状并且该端部内侧与所述尾座(8)的一端的外侧通过螺纹连接，其特征在于：在所述壳体(1)内设有高性能磁致伸缩杆(2)，其一端与所述尾座(8)固定连接，另一端与所述振动膜片(7)相连接，在所述高性能磁致伸缩杆(2)外表面上且靠近所述尾座(8)的一侧涂有高磁导绝缘涂层(4)。
2.根据权利要求1所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：在所述高磁导绝缘涂层(4)外侧绕有高温线圈(5)。
3.根据权利要求2所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：在所述高温线圈(5)的外侧围绕设置有呈圆锥状的绝缘胶体(6)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：在所述壳体(1)远离所述尾座(8)一侧的外端面上设有螺纹，所述壳体(1)通过所述螺纹与柴油发动机机体相连接。
5.根据权利要求4所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：在所述壳体(1)的外缘表面上设有冷却翅片，所述冷却翅片配置地用于为所述高精度磁致伸缩式燃烧传感器散热降温。
6.根据权利要求5所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：在所述高性能磁致伸缩杆(2)的外表面上设有平衡导气孔(3)，所述平衡导气孔(3)配置地用于平衡所述高性能磁致伸缩杆(2)管体的内外压差，提高测定压力的精度。
7.根据权利要求6所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：所述绝缘涂层(4)从所述高性能磁致伸缩杆(2)激光焊接一端向另一端的涂覆长度是所述高性能磁致伸缩杆(2)整个长度的2/3。
8.根据权利要求6所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：所述高性能磁致伸缩杆(2)的一端与所述尾座(8)通过激光点式焊接方式固定连接。
9.根据权利要求7或8所述的高精度磁致伸缩式燃烧传感器，其特征在于：壳体1由高温高弹性不锈钢棒加工而成。
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