CN214616777U - 一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其包括：用于检测发动机气缸内压力的缸压传感器，所述缸压传感器包括缸压传感器本体以及连接所述缸压传感器本体的第一线缆；所述缸压传感器本体通过紧固件固定于发动机壳体上，并通过第一浇封结构浇封于所述发动机壳体上；用于检测发动机曲轴转速的曲轴转速传感器，以及检测发动机内不同缸内凸轮轴位置的凸轮轴位置传感器；显示单元及控制单元，所述控制单元根据所述缸压传感器、所述曲轴转速传感器以及所述凸轮轴位置传感器的检测数据，并控制显示单元显示发动机缸压与曲柄转角的二维图像。本实用新型解决了现有防爆发动机采集分析仪无法对其燃烧状态进行采集分析的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发动机数据采集状态分析设备，特别涉及一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪。
背景技术
矿井下作业的防爆工程车辆工作环境相对比较封闭，含有甲烷等易燃易爆气体，在防爆胶轮车安全性标准的要求下，对煤矿防爆胶轮车主导车型在矿井下实际运行工况和路谱进行实际勘测，要通过大数据的采集和处理，研究得出防爆车发动机的常用稳态发动机工作点及其运行时间权重；防爆车瞬态运行时发动机转速和转矩的变化规律，从而作为制定排放标准的发动机稳态和瞬态循环及检测方法的依据，确保其科学性。因此，提供一种能够测定用于井下特殊工况要求的防爆发动机的燃烧状态数据的采集分析设备成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是现有防爆发动机采集分析仪无法对其燃烧状态进行采集分析的问题。
针对上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其包括：用于检测发动机气缸内压力的缸压传感器，所述缸压传感器包括缸压传感器本体以及连接所述缸压传感器本体的第一线缆；所述缸压传感器本体通过紧固件固定于发动机壳体上，并通过第一浇封结构浇封于所述发动机壳体上；用于检测发动机曲轴转速的曲轴转速传感器，以及检测发动机内不同缸内凸轮轴位置的凸轮轴位置传感器；显示单元及控制单元，所述控制单元与所述缸压传感器、所述曲轴转速传感器、所述凸轮轴位置传感器以及所述显示单元分别连接，所述控制单元根据所述缸压传感器、所述曲轴转速传感器、所述凸轮轴位置传感器的检测数据控制所述显示单元显示发动机缸压与曲柄转角的二维图像。
本实用新型的部分实施方式中，所述发动机壳体上设置连通气缸的第一安装孔，所述缸压传感器本体插接于所述第一安装孔内并通过密封垫片实现两者密封连接。
本实用新型的部分实施方式中，所述紧固件为压紧螺母，所述压紧螺母套设于所述缸压传感器本体上，并伸入所述第一安装孔内与所述发动机壳体螺纹连接。
本实用新型的部分实施方式中，所述缸压传感器本体包括依次连接的检测段、密封段以及连接段，其中，所述检测段与所述发动机气缸连通，所述连接段与所述第一线缆连接，所述密封段的直径大于所述检测段及连接段的直径；所述第一安装孔包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的孔径与所述检测段匹配，所述第二孔段的孔径与所述密封段匹配。
本实用新型的部分实施方式中，所述密封垫片包括位于所述密封段下侧的第一密封垫片和位于所述密封垫上侧的第二密封垫片，所述压紧螺母的端部抵靠于所述第二密封垫片上。
本实用新型的部分实施方式中，所述第一浇封结构整体呈圆柱形，其浇封于所述缸压传感器本体的位于所述发动机外侧的区域及所述缸压传感器本体与所述第一线缆连接的区域。
本实用新型的部分实施方式中，还包括尾气检测传感器，所述尾气检测传感器用于检测发动机燃烧后排放的尾气成分。
本实用新型的部分实施方式中，还包括油轨压力传感器，所述油轨压力传感器用于检测发动机的高压共轨管的压力。
本实用新型的部分实施方式中，还包括用于检测发动机进气温度的进气温度传感器，用于检测发动机排气温度的排气温度传感器以及用于检测发动机冷却系统内冷却水温度的冷却水温度传感器。
本实用新型的部分实施方式中，所述缸压传感器为压电式压力传感器，所述油轨压力传感器为压阻式压力传感器、所述曲轴转速传感器为磁电式转速传感器、凸轮轴位置传感器为光电式转速传感器、所述进气温度传感器、所述排气温度传感器及所述冷却水温度传感器为热电阻式温度传感器。
本实用新型的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本实用新型提供的本实用新型的上述发动机燃烧数据采集分析仪支持对发动机气缸内压力进行分析，通过运算建立发动机缸压与曲柄转角二维图像，同时，可通过显示单元直观显示发动机气缸内做功情况及缸内燃烧过程，得到表征发动机做功能力、缸内热负荷等重要数据；支持数据输出，使工作人员直观了解发动机的工作状态，避免发动机长时间超负荷或者非正常工作，降低发动机故障率。
附图说明
下面将通过附图详细描述本实用新型中优选实施例，将有助于理解本实用新型的目的和优点，其中:
图1为本实用新型防爆发动机燃烧数据采集分析仪的一种具体实施方式的系统构成图；
图2为本实用新型的防爆发动机燃烧数据采集分析仪中缸压传感器的浇封结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下为本实用新型的防爆发动机燃烧数据采集分析仪的一种具体实施方式，其包括：用于检测发动机气缸内压力的缸压传感器10，用于检测发动机曲轴转速的曲轴转速传感器20，以及检测发动机内不同缸内凸轮轴位置的凸轮轴位置传感器30；具体地，所述缸压传感器10为压电式压力传感器，所述曲轴转速传感器20为磁电式转速传感器、凸轮轴位置传感器30为光电式转速传感器；上述防爆发动机燃烧数据采集分析仪还包括显示单元2及控制单元3，所述控制单元3根据所述缸压传感器10、所述曲轴转速传感器20以及所述凸轮轴位置传感器30的检测数据，并控制显示单元2显示发动机缸压与曲柄转角的二维图像。
所述缸压传感器10采集发动机每循环缸内压力数据，实现缸内压力与曲柄转角的一一对应，采集精度为每0.5°采集一个缸压数据，一个循环采集1440个数据，包含发动机四个冲程的缸内压力数据；控制单元3通过计算得到的缸压与曲柄转角的二维图像数据并通过显示单元2进行显示，实现了对发动机的燃烧状态的监控，并在缸压超出正常范围时，发初报警信号。
由于所述防爆发动机工作在井下等恶劣环境，其具有较高的防爆要求，因此，发动机上的检测传感器需要进行防爆处理；其中，缸压传感器10由于用于检测发动机气缸的缸压需要进行更高级别的防爆处理；所述缸压传感器10包括缸压传感器本体101以及连接所述缸压传感器本体101的第一线缆102；所述缸压传感器本体101通过紧固件40固定于发动机壳体A上，并通过第一浇封结构50浇封于所述发动机壳体A上。所述缸压传感器10首先通过紧固件40固定于发动机壳体A上，再通过第一浇封结构50浇封，使缸压传感器10于发动机壳体A接触面被浇封剂包裹，与外部环境隔离，满足矿井下的防爆要求。
具体地，所述发动机壳体A上设置连通气缸的第一安装孔A1，所述缸压传感器本体101插接于所述第一安装孔A1内并通过密封垫片60实现两者密封连接。所述缸压传感器10与所述发动机壳体A的第一安装孔A1密封连接，以保证发动机气缸内的密封性。
具体地，所述紧固件40为压紧螺母，所述压紧螺母套设于所述缸压传感器本体101上，并伸入所述第一安装孔A1与其螺纹连接。更具体地，所述压紧螺母设置内螺纹与所述缸压传感器本体101螺纹连接，所述压紧螺母外侧设置外螺纹与所述第一安装孔A1连接。
具体地，所述缸压传感器本体101包括依次连接的检测段101a、密封段101b以及连接段101c，其中，所述检测段101a与所述发动机气缸连通并实现缸压检测，所述连接段101c与所述第一线缆102连接，同时实现缸压传感器10与发动机壳体A的连接；所述密封段101b则实现该缸压传感器本体101与所述发动机壳体A的密封；其中，所述密封段101b的直径大于所述检测段101a及连接段101c的直径。
所述第一安装孔A1包括第一孔段A1a和第二孔段A1b，所述第一孔段A1a与所述第二孔段A1b通过台肩过渡，所述第一孔段A1a接近所述发动机的气缸侧设置，所述第一孔段A1a的孔径与所述检测段101a匹配；所述第二孔段A1b靠近所述发动机壳体A外侧设置，所述第二孔段A1b的孔径与所述密封段101b匹配。
具体地，所述密封垫片60包括位于所述密封段101b下侧的第一密封垫片60a和位于所述密封垫上侧的第二密封垫片60b，所述第一密封垫片60a位于所述第一孔段A1a与所述第二孔段A1b之间的台肩上，所述第二密封垫片60b则位于所述密封段101b与所述连接段101c之间的台肩上，所述压紧螺母的端部抵靠于所述第二密封垫片60b上，所述第一密封垫片60a与所述第二密封垫片60b采用紫铜垫片。
具体地，所述第一浇封结构50整体呈圆柱形，其浇封于所述缸压传感器本体101位于所述发动机外侧的区域及所述缸压传感器本体101与所述第一线缆102连接的区域。浇封时，首先将所述缸压传感器10通过所述压紧螺母固定到发动机壳体A上之后，采用环氧树脂AB胶作为浇封剂，外部采用聚乙烯材料制作容器将所述缸压传感器10四周包围，需要将第一线缆102与缸压传感器本体101连接的部分也包裹住，容器与传感器之间留有空间以填充浇封剂，将混合后的浇封剂采用大口径注射器浇至容器内，浇注完成后，静置24小时，即完成浇封工作。经过上述浇封工作可使所述缸压传感器10完全与外部隔离，满足防爆要求。
为了检测更多的数据以获得发动机的燃烧数据；该分析仪还包括尾气检测传感器70以及油轨压力传感器80。其中，所述尾气检测传感器70用于检测所述发动机燃烧后排放的尾气成分，具体地，所述尾气检测传感器70为NOx传感器，其检测发动机尾气中如N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5等氮氧化物(NOx)含量，控制单元3根据该尾气检测传感器70的检测结果对发动机内的燃烧状态进行分析，判断燃油是否充分等问题。所述油轨压力传感器80为压阻式压力传感器，所述油轨压力传感器80用于检测发动机的高压共轨管的压力，控制单元3则可以通过对高压共轨管中的压力波动进行分析，获取燃油泵供油状态，计算喷油器的喷油状态，判断燃油系统是否出现问题。
上述防爆发动机燃烧数据采集分析仪还包括用于检测发动机进气温度的进气温度传感器91，用于检测发动机排气温度的排气温度传感器92以及用于检测发动机冷却系统内冷却水温度的冷却水温度传感器93。所述进气温度传感器91、所述排气温度传感器92及所述冷却水温度传感器93为热电阻式温度传感器。通过不同温度传感器采集的温度值与发动机正常工作状态下的温度值进行比对，可确定发动机工作是否正常。
上述防爆发动机燃烧数据采集分析仪还包括数据存储单元4，所述数据存储单元4包括正常数据分区和故障数据分区，控制单元3对上述各种传感器输入进来的不同测量对象实际值进行判断后，分析是否超出正常工作的范围，如果输入进来的不同测量对象实际值都没有超出正常值，说明发动机工作正常，此时数据被保存在正常文件分区，如果同一批输入进来的不同测量对象实际值存在有数据超出正常范围，此时这一批数据会被保存在故障文件分区。
通过上述多个传感器的应用，可以对上述防爆发动机进行缸内燃烧分析诊断，分析发动机运行的油耗、排放等性能参数恶化的原因。同时支持数据输出，将分析结果传输至导出至数据存储单元，使工作人员直观了解发动机的工作状态，避免发动机长时间超负荷或者非正常工作，降低发动机故障率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，其包括：
用于检测发动机气缸内压力的缸压传感器，所述缸压传感器包括缸压传感器本体以及连接所述缸压传感器本体的第一线缆；所述缸压传感器本体通过紧固件固定于发动机壳体上，并通过第一浇封结构浇封于所述发动机壳体上；
用于检测发动机曲轴转速的曲轴转速传感器，以及检测发动机内不同缸内凸轮轴位置的凸轮轴位置传感器；
显示单元及控制单元，所述控制单元与所述缸压传感器、所述曲轴转速传感器、所述凸轮轴位置传感器以及所述显示单元分别连接，所述控制单元根据所述缸压传感器、所述曲轴转速传感器、所述凸轮轴位置传感器的检测数据控制所述显示单元显示发动机缸压与曲柄转角的二维图像。
2.根据权利要求1所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，所述发动机壳体上设置连通气缸的第一安装孔，所述缸压传感器本体插接于所述第一安装孔内并通过密封垫片实现两者密封连接。
3.根据权利要求2所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，所述紧固件为压紧螺母，所述压紧螺母套设于所述缸压传感器本体上，并伸入所述第一安装孔内与所述发动机壳体螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，所述缸压传感器本体包括依次连接的检测段、密封段以及连接段，其中，所述检测段与所述发动机气缸连通，所述连接段与所述第一线缆连接，所述密封段的直径大于所述检测段及连接段的直径；所述第一安装孔包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的孔径与所述检测段匹配，所述第二孔段的孔径与所述密封段匹配。
5.根据权利要求4所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，所述密封垫片包括位于所述密封段下侧的第一密封垫片和位于所述密封垫上侧的第二密封垫片，所述压紧螺母的端部抵靠于所述第二密封垫片上。
6.根据权利要求5所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，所述第一浇封结构整体呈圆柱形，其浇封于所述缸压传感器本体的位于所述发动机外侧的区域及所述缸压传感器本体与所述第一线缆连接的区域。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，还包括尾气检测传感器，所述尾气检测传感器用于检测发动机燃烧后排放的尾气成分。
8.根据权利要求7所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，还包括油轨压力传感器，所述油轨压力传感器用于检测发动机的高压共轨管的压力。
9.根据权利要求8所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，还包括用于检测发动机进气温度的进气温度传感器，用于检测发动机排气温度的排气温度传感器以及用于检测发动机冷却系统内冷却水温度的冷却水温度传感器。
10.根据权利要求9所述的一种防爆发动机燃烧数据采集分析仪，其特征在于，所述缸压传感器为压电式压力传感器，所述油轨压力传感器为压阻式压力传感器、所述曲轴转速传感器为磁电式转速传感器、凸轮轴位置传感器为光电式转速传感器、所述进气温度传感器、所述排气温度传感器及所述冷却水温度传感器为热电阻式温度传感器。
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