CN107806938A - 一种微型内燃机自蓄热着火温度测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种微型内燃机自蓄热着火温度测量装置，包括内燃机、高速锁相放大器、分压电阻Ro；内燃机内的蓄热点火器发热丝为待测电阻Rx；所述的分压电阻Ro与待测电阻Rx串联，所述的高速锁相放大器分别与分压电阻Ro、待测电阻Rx并联。所述的蓄热点火器发热丝的材质为铂或铂铑合金。所述的分压电阻Ro为可变电阻，阻值范围为10～50欧姆。优点是，能直接得到测定测试电路中蓄热点火器两端的电压信号来实现，通过换算获得发热丝的电阻阻值，从而获得着火温度及动态变化数据。

Description

一种微型内燃机自蓄热着火温度测量方法及装置

技术领域

本发明涉及温度测量技术领域，具体涉及一种微型内燃机连续工作模式 下电热塞自蓄热着火方式时发热丝瞬态温度的测量方法及装置。

背景技术

内燃机根据使用燃料种类和工作模式的不同，主要分为电火花点火、压 燃点火和电热塞自蓄热点火三种模式。其中的电热塞自蓄热点火原理是在发 动机启动阶段通过加电使得蓄热塞的发热丝点燃缸内可燃气，在发动机启动 后连续工作时，加热电源断开，电热塞的发热丝具有自蓄热功能，被上个循 环燃烧热气体加热并维持一定的温度，在下个循环点燃冷可燃气，实现自蓄 热点火。由于发动机缸内预混气的点燃温度由可燃混合气成分、点燃时刻缸 内压力和温度等条件综合决定，因此，通过对电热塞发热丝瞬态温度测量，可以明确蓄热点火器在工作过程的温度变化特征，能够获得着火温度和燃烧 过程热丝蓄热温度变化规律，是进一步改进自蓄热点火器技术的关键，对改 善发动机性能有着重要意义。

微型内燃机由于具有输出功率高、能量密度大和续航时间长等特性，在 微型动力系统有着重要的地位。已经商用应用的活塞式航模发动机等基本采 用自蓄热点火的方式，微型内燃机自身运行转速高，通常达到10000转每分 钟，同时由于内燃机的工作过程是高温高压复杂条件，所以，对微型内燃机 内蓄热点火器着火温度和燃烧过程的测量面临困难。现有发动机内着火温度 测量存在很大的局限性，如常规采用热电偶测温法，响应时间较长，同时直 接接触蓄热体的热电偶，会影响其蓄热性能，导致所测温度与真实温度存在较大偏差；而采用光学方法面临布置光学视窗困难的问题，特别是在微型内 燃机上实现光学测温面临条件更加苛刻，同时光学测温仪器成本昂贵。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种微型内燃机内自蓄热点火 器着火温度和缸内气体温度变化的测量方法及装置。其核心内容是根据内燃 机运行特性，进行微型内燃机连续工作条件下蓄热点火器发热丝瞬时电阻测 量，通过获得蓄热塞发热丝电阻的微小变化特征，在根据电阻随温度变化标 定曲线对照关系，从而实现高速运行条件下的蓄热自着火温度和缸内温度变 化特性的测量。

基本测温的原理是电阻阻值随温度变化而变化的特性，这种测温方法测 量精度高，不需要冷端补偿，电阻信号便于传输和采集。蓄热点火器发热丝 电阻对温度的敏感程度的温度系数αT定义为:

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种微型内燃机自蓄热着火温度测量方法，包括步骤如下：

1S.在标准加热炉中，将蓄热点火器整体放置在恒定温度环境中保持一 定时间，测量对应温度下蓄热点火器发热丝的静态电阻值；

2S.通过改变加热炉温度，获得蓄热点火器发热丝电阻变化特性，形成 一一对应温度关系图表，为计算发动机内瞬态发热丝温度特性准备；

所建立温度电阻关系式为：Rx＝R(T)

其中：Rx为发热丝电阻，T为加热炉温度；

3S.运行内燃机，并对运行中的蓄热点火器发热丝的电阻进行测量；通 过建立分压辅助测试电路，利用高速锁相放大器进行自蓄热过程中发热丝电 阻值的动态测量，根据标定电阻温度特性数据，转换为发热丝的瞬时温度；

电阻计算公式：

其中：v为上述测得的点火塞电热丝两端的电压，U为锁相放大器输入 电路的总电压，R为锁相放大器的输出阻抗，Ro为标准分压电阻；

4S.根据标定温度-电阻特性，换算为电阻-温度特性，得到发热丝温度 Ts随时间变化的动态关系：Ts＝T(Rx)。

一种微型内燃机自蓄热着火温度测量装置，包括内燃机、高速锁相放大 器、分压电阻Ro；内燃机内的蓄热点火器发热丝为待测电阻Rx；所述的分 压电阻Ro与待测电阻Rx串联，所述的高速锁相放大器分别与分压电阻Ro、 待测电阻Rx并联。

作为上述方案的改进，所述的蓄热点火器发热丝的材质为铂或铂铑合金。

作为上述方案的改进，所述的分压电阻Ro为可变电阻，阻值范围为 10～50欧姆。

本发明具有以下有益效果：能直接得到测定测试电路中蓄热点火器两端的 电压信号来实现，通过换算获得发热丝的电阻阻值，从而获得着火温度及动态 变化数据。

附图说明

图1为实施例2的测量装置的结构示意图。

图2为实施例3的蓄热点火器发热丝电阻和温度随时间变化图。

具体实施方式

实施例1

一种微型内燃机自蓄热着火温度测量方法，包括步骤如下：

1S.在标准加热炉中，将蓄热点火器整体放置在恒定温度环境中保持一定时 间，测量对应温度下蓄热点火器发热丝的静态电阻值；

2S.通过改变加热炉温度，获得蓄热点火器发热丝电阻变化特性，形成一一 对应温度关系图表，为计算发动机内瞬态发热丝温度特性准备；

所建立温度电阻关系式为：Rx＝R(T)

其中：Rx为发热丝电阻，T为加热炉温度；

3S.运行内燃机，并对运行中的蓄热点火器发热丝的电阻进行测量；通过建 立分压辅助测试电路，利用高速锁相放大器进行自蓄热过程中发热丝电阻值 的动态测量，根据标定电阻温度特性数据，转换为发热丝的瞬时温度；

电阻计算公式：

其中：v为上述测得的点火塞电热丝两端的电压，U为锁相放大器输入电路的 总电压，R为锁相放大器的输出阻抗，Ro为标准分压电阻；

4S.根据标定温度-电阻特性，换算为电阻-温度特性，得到发热丝温度Ts随 时间变化的动态关系：Ts＝T(Rx)。

实施例2

如图1所示，一种微型内燃机自蓄热着火温度测量装置，包括内燃机、高速 锁相放大器、分压电阻Ro；内燃机内的蓄热点火器发热丝为待测电阻Rx；所述 的分压电阻Ro与待测电阻Rx串联，所述的高速锁相放大器分别与分压电阻Ro、 待测电阻Rx并联。所述的蓄热点火器发热丝的材质为铂或铂铑合金。所述的分 压电阻Ro为可变电阻，阻值范围为10～50欧姆。

实施例3

蓄热点火器发热丝的材料为铂铑30合金，直径0.2毫米，常温下电阻0.13 欧姆。图2为发动机4000转每分钟运行条件下，蓄热点火器发热丝电阻R和温 度T随时间变化特征，能够反映出发动机着火时刻温度和缸内温度周期性变化 规律。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限 制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本 案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种微型内燃机自蓄热着火温度测量方法，其特征在于，包括步骤如下：

1S.在标准加热炉中，将蓄热点火器整体放置在恒定温度环境中保持一定时间，测量对应温度下蓄热点火器发热丝的静态电阻值；

2S.通过改变加热炉温度，获得蓄热点火器发热丝电阻变化特性，形成一一对应温度关系图表，为计算发动机内瞬态发热丝温度特性准备；

所建立温度电阻关系式为：Rx＝R(T)

其中：Rx为发热丝电阻，T为加热炉温度；

3S.运行内燃机，并对运行中的蓄热点火器发热丝的电阻进行测量；通过建立分压辅助测试电路，利用高速锁相放大器进行自蓄热过程中发热丝电阻值的动态测量，根据标定电阻温度特性数据，转换为发热丝的瞬时温度；

电阻计算公式：

<mrow> <mi>R</mi> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>v</mi> <mrow> <mi>U</mi> <mo>-</mo> <mi>v</mi> </mrow> </mfrac> <mo>.</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <msub> <mi>R</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中：v为上述测得的点火塞电热丝两端的电压，U为锁相放大器输入电路的总电压，R为锁相放大器的输出阻抗，Ro为标准分压电阻；

4S.根据标定温度-电阻特性，换算为电阻-温度特性，得到发热丝温度Ts随时间变化的动态关系：Ts＝T(Rx)。

2.一种用于权利要求1所述的微型内燃机自蓄热着火温度测量方法的装置，其特征在于，包括内燃机、高速锁相放大器、分压电阻Ro；内燃机内的蓄热点火器发热丝为待测电阻Rx；所述的分压电阻Ro与待测电阻Rx串联，所述的高速锁相放大器分别与分压电阻Ro、待测电阻Rx并联。

3.根据权利要求2所述的一种微型内燃机自蓄热着火温度测量装置，其特征在于，所述的蓄热点火器发热丝的材质为铂或铂铑合金。

4.根据权利要求2所述的一种微型内燃机自蓄热着火温度测量装置，其特征在于，所述的分压电阻Ro为可变电阻，阻值范围为10～50欧姆。