一种发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置的制作方法

1.本发明属于发动机测试技术领域，尤其是涉及一种发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置。


背景技术：

2.随着发动机向高转速、高升功率方向不断发展，活塞的工作环境越来越恶劣，高温燃气和往复高速运动使活塞受热膨胀，活塞和缸套之间的横向间隙必须要配合的非常讲究，间隙太大易导致活塞漏气量加大、窜气烧机油，间隙过小则会增加摩擦功甚至引起拉缸。目前，在活塞和缸套的尺寸公差设计过程中需要综合考虑以上因素，根据工程经验对冷态配缸间隙进行设计，还无法对发动机热机工作状态的活塞和缸套动态间隙进行实时测量。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，以解决无法对发动机热机工作状态的活塞和缸套动态间隙进行实时测量的问题。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，包括活塞、间隙传感器、发射器、接收器和上位机，间隙传感器安装于活塞侧面，间隙传感器连接至发射器，发射器将间隙传感器测得的信号进行放大、滤波、a/d模数转换后以高频无线信号发射出；天线和接收器接收到高频无线信号，将频率信号转换为电压信号后通过上位机进行数据显示和保存。
6.进一步的，所述间隙传感器为电涡流式位移传感器。
7.进一步的，所述间隙传感器安装于活塞侧面，活塞侧面是第一环岸、第二环岸或活塞裙部，传感器与活塞侧面平齐，不能伸出原活塞侧面。
8.进一步的，所述发射器由放大模块、滤波模块、a/d模数转换模块、控制模块、发射模块组成，集成了ieee802.15.4标准2.4ghz频段的rf无线电发射机。
9.进一步的，所述发射器电路板上集成了蛇形印刷天线。
10.进一步的，所述发射器功耗管理采用节能唤醒算法。
11.进一步的，所述第一电源为耐高温锂电池或感应耦合线圈。
12.进一步的，所述感应耦合线圈包括位于活塞裙部的铁芯线圈以及位于活塞下止点附近的永磁铁。
13.相对于现有技术，本发明所述的发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置具有以下优势：
14.(1)本发明所述的发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，发射器和接收器通过无线通讯协议进行数据传输，通讯可靠性高，实现了发动机活塞缸套间隙测量的实时化和无线化。
15.(2)本发明所述的发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，通过将间隙传感器安
装于活塞环岸处，可测量多个位置处的配缸间隙；将信号发射器布置于活塞，可随活塞往复运动，接收器置于发动机外，两者通过zigbee协议进行无线通讯；信号接收器与上位机通过can协议或串口协议通讯，可在上位机上显示信号、保存数据、设置发射频率。
16.(3)本发明所述的发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，功耗管理采用节能唤醒算法，发射器上的控制模块采集环境温度，唤醒温度和发射频率均可通过上位机软件更改设置。
附图说明
17.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1为本发明实施例所述的发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置系统图；
19.图2为本发明实施例所述的第一电源为电池供电的示意图；
20.图3为本发明实施例所述的第一电源为感应耦合线圈供电的示意图。
21.附图标记说明：
22.1-活塞；2-间隙传感器；3-第一电源；4-发射器；5-天线；6-接收器；7-第二电源；8-上位机。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本发明的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.一种发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，适用于发动机台架试验，在发动机处于运转状态时进行活塞和缸套之间动态间隙的实时测量，如图1至图3所示，包括活塞1、间隙传感器2、第一电源3、发射器4、天线5、接收器6、第二电源7和上位机8，所述间隙传感器2安装于活塞1侧面，其信号线穿过活塞内部的孔道，连接到位于活塞裙部内侧或活塞销座的所述发射器4，所述发射器4由第一电源3供电，将所述间隙传感器2测得的信号进行放大、
滤波、a/d模数转换后以高频无线信号发射出；所述接收器6通过第二电源7供电，所述天线5和接收器6接收到高频无线信号，将频率信号转换为电压信号后通过所述上位机8进行数据显示和保存。
28.本发明所述的一种发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，通过将间隙传感器安装于活塞环岸处，可测量多个位置处的配缸间隙；将信号发射器布置于活塞，可随活塞往复运动，接收器置于发动机外，两者通过zigbee协议进行无线通讯；信号接收器与上位机通过can协议或串口协议通讯，可在上位机上显示信号、保存数据、设置发射频率。
29.所述间隙传感器2为电涡流式位移传感器，型号为μ-eps s05,量程为0～0.5mm。所述间隙传感器2安装于活塞1侧面，活塞侧面可以是第一环岸、第二环岸或活塞裙部，传感器与活塞侧面平齐，不能伸出原活塞侧面。
30.所述间隙传感器2的信号线穿过活塞内部经过二次加工的孔道，孔道内部剩余空间用环氧树脂填充，将信号线固定。
31.所述间隙传感器2的信号线连接到所述发射器4。
32.所述发射器4由放大模块、滤波模块、a/d模数转换模块、控制模块、发射模块组成，集成了ieee802.15.4标准2.4ghz频段的rf无线电发射机，发射模块芯片可选型号cc2430或nrf2401。
33.所述发射器4将所述间隙传感器2测得的信号进行放大、滤波、模数转换后以2.4ghz高频无线信号发射。所述发射器4电路板上集成了蛇形印刷天线。
34.所述发射器4功耗管理采用节能唤醒算法，发射器4上的控制模块采集环境温度，即根据发射器4所处环境温度选择工作在高低不同的发射频率下，唤醒温度和发射频率均可通过上位机软件进行更改设置。
35.在一个实施例中，当发射器4所处环境温度低于60℃时，发射器4处于休眠状态，不发射数据，系统处于节能状态；当发射器4所处环境温度高于60℃时，发射器4进入工作模式，以高频率发射信号，系统处于实时测量状态。
36.所述发射器4和接收器6通过zigbee无线通讯协议进行数据传输。
37.第一电源可以是耐高温锂电池(如图2)，优选的，型号为ls14250，也可以是感应耦合线圈(如图3)。感应耦合线圈包括位于活塞裙部的铁芯线圈以及位于活塞下止点附近的永磁铁，由于活塞往复运动使铁芯线圈和永磁铁耦合接触，在铁芯线圈内产生感应交流电，经过整流滤波变为直流电供给发射器使用。
38.所述天线5头部位于发动机内，天线尾端连接所述接收器6，接收高频无线信号，采用天线降低发射器功耗。
39.所述接收器6位于发动机外，通过第二电源7供电，第二电源为220v直流稳压电源。
40.所述上位机8软件的功能包括实时显示测量的活塞缸套间隙、保存试验数据、设置发射频率。上位机8是pc机。所述上位机8与接收器6之间通过can协议或串口协议通讯。
41.所述间隙测量精度≤
±
3μm。
42.所述采样时间分辨率24μs。
43.本发明所述的一种发动机活塞缸套动态间隙遥感测量装置，发射器和接收器通过zigbee无线通讯协议进行数据传输，通讯可靠性高，测量精度高，实现了发动机活塞缸套动态间隙测量的实时化和无线化；同时可实时动态测量热机状态下多个位置处的配缸间隙，
该测试技术对研究活塞热负荷，进一步提高活塞强度，改善发动机性能，降低噪声和排放具有重要意义。
44.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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。