CN2356338Y - 离子流压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种离子流压力传感器，由火花塞电极，电源和检测电路组成。当发动机工作时，通过检测流经火花塞电极之间的离子电流及离子电流密度的变化，从而判断发动机的工作状态，如爆震、失火及压力等。由于不使用专用传感器，则其结构简单，价格低廉，体积小，测定迅速，响应时间快并可实现高温高压下连续检测等特点，可用于发动机及其他热能机械。
Description
本实用新型涉及传感器和发动机工作过程参数测定领域，尤其是一种用于发动机工作过程信号监测及检测系统，如用于发动机爆震、失火及压力等信号的离子流压力传感器。
众所周知，发动机工作过程参数的测定，如燃气压力、失火，爆震等一般均是通过安装在发动机气缸盖上的专用压力传感器探测得到。使用专用压力传感器不仅需要专门在气缸盖上设计和加工出安装的位置，并且由于专用压力传感器不能直接在高温下工作，而发动机燃气瞬时最高温度可达2000℃以上，气缸盖的工作温度也可高达300～400℃，因此还需一套复杂的冷却系统。例如要对一个六缸发动机的工作过程实现随机监测和检测，则需要在气缸盖上安装六个带有冷却系统的专用压力传感器。现代发动机愈来愈追求更高的功率指标及更加紧凑的结构型式，不仅使发动机的结构更加复杂，成本升高，而且还增加了发动机运行中的不可靠因素，以至于其应用仅限于实验室，而无法在工程实际中得到普及，这在很大程度上制约了发动机工作过程实现计算机的优化控制。
本实用新型的目的是提供一种离子流压力传感器，使其在不改变原发动机零部件的前提下，直接利用汽油发动机燃烧室内特有的火花塞电极，并通过检测流经火花塞电极上的离子电流及离子电流密度的变化，从而实现发动机工作过程参数，如压力、负荷、爆震及失火等参数的无专用传感器监测和随机检测。由于该传感器无需安装专用冷却系统，并且还具有成本低、体积小、耐高温、工作可靠、测定迅速、响应时间快和连续检测等特点，为在工程实际中实现热力机械的随机连续监测和检测以及实现工作过程的优化控制开辟了一条新路。
本实用新型的目的是这样实现的：一种离子流压力传感器，由火花塞电极，电源和检测电路所组成。其中，电源为200V～500V的直流电源，电源的正极与火花塞电极的正电极相连，电源的负极与检测电路相连。当发动机工作时，点火线圈将点火能量传入火花塞电极并使燃气燃烧，燃气与氧气发生作用，生成CHO+，C3H3 +，C2H2 +，CH3 +，CH3O+，CH3H3 +，NO+，e-等大量离子，如果在火花塞电极两端加一定的电压，这些离子即可通过电极间隙形成离子电流。当发动机负荷升高，气缸内压力升高，通过火花塞电极间隙的离子电流将增大；当发动机失火时，缸内燃气没有燃烧或者没有完全燃烧，则离子电流较正常燃烧时小，因此可以通过检测火花塞电极之间离子电流密度的大小来判断发动机的缸内压力及失火状况；当发动机爆震时，其燃烧速率大大高于发动机正常燃烧时的燃烧速率，并在此期间产生急剧变化的压力波，这一现象将使火花塞电极之间的离子电流密度也随之发生变化，因此同样可以通过检测火花塞电极间离子电流密度的变化来判断发动机的爆震情况。
下面结合附图对本实用新型作进一步地说明。
附图1是本实用新型结构示意图。
附图2是本实用新型检测原理图。
在附图1中，火花塞点火器1由固定在绝缘体4上的正电极5和负电极6组成。其中负电极6连接点燃式发动机的机体7，正电极5与发动机高压点火线圈8相连，同时与直流电源2的正极相连，而直流电源2的负极直接连接检测电路3后输出。当发动机高压点火线圈8将点火能量传入火花塞点火器1，使火花塞点火器1的正负电极之间产生电火花，火花出现时两电极间电阻显著减小，火花转变成为电弧来点燃发动机缸内的燃气使其燃烧并产生大量离子，通过加在火花塞点火器1上的直流电源2和检测电路3，可使点火器1的正负电极之间产生离子电流，并可检测出相应的离子电流及离子电流密度的变化。
在附图2中，设R1为火花塞点火器1正负电极之间的燃气电阻，R2为检测电阻，E为直流电源2的电压，V是所需测量的信号电压。当燃气燃烧产生大量的离子，通过加在火花塞点火器1电极上的直流电源2可使火花塞点火器1的电极之间产生离子电流，这相当于在火花塞点火器1上的电极之间存在一个燃气电阻R1，其阻值将随燃烧过程变化而变化，当火花塞点火器1电极之间的离子电流发生变化时，燃气电阻R1也将发生变化。在附图2中，检测电阻R2，直流电源2的电压E均为常数，因此信号电压V将随燃气电阻R1的变化而变化。通过检测信号电压V及其变化，即可得到相应的离子电流及离子电流密度的变化。为了防止高压点火脉冲对信号电压V的干扰，可在检测电阻R2上设置信号保护电路，如并联或串联一个高压二极管。输出的信号电压V可通过一般信号处理技术进行检测和处理，例如采用高速数据采集系统，数字示波器等。因此，检测电路3由检测电阻R2和信号保护电路组成。
本实用新型不仅可用于点燃式发动机，实现发动机工作过程信号，如压力、负荷、爆震及失火等参数的无专用传感器的测量和随机监测，并可发展成为一种具有学术意义和实用价值的测控系统，为汽车发动机电控开辟一条新路；而且还可作为一种新型传感器用于内燃机、外燃机和锅炉等具有燃烧状态的热力机械，从而实现对其工作过程的高温测量和高温实际监测控制。本实用新型结构简单、工作可靠、耐高温、成本低、便于微型化和普及应用，同时还具有测定迅速，响应时间快和可实现连续检测等特点。
Claims (2)
1、一种离子流压力传感器，由火花塞电极，电源和检测电路所组成，其特征在于：电源为200V～500V的直流电源，电源的正极与火花塞电极的正电极相连，电源的负极与检测电路相连。
2、由权利要求1所述的离子流压力传感器，其特征在于：所述的检测电路由检测电阻和信号保护电路组成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98251777 CN2356338Y (zh) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | 离子流压力传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98251777 CN2356338Y (zh) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | 离子流压力传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2356338Y true CN2356338Y (zh) | 1999-12-29 |
Family
ID=33995624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 98251777 Expired - Fee Related CN2356338Y (zh) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | 离子流压力传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2356338Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1920512B (zh) * | 2006-09-19 | 2011-05-18 | 天津大学 | 均质压燃与火花点燃双模式汽油发动机燃烧信息在线检测装置 |
| CN110895177A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-03-20 | 南京航空航天大学 | 面向智能发动机分布式控制的智能压力传感器系统 |
-
1998
- 1998-12-30 CN CN 98251777 patent/CN2356338Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1920512B (zh) * | 2006-09-19 | 2011-05-18 | 天津大学 | 均质压燃与火花点燃双模式汽油发动机燃烧信息在线检测装置 |
| CN110895177A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-03-20 | 南京航空航天大学 | 面向智能发动机分布式控制的智能压力传感器系统 |
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