发动机缸套温度无线测试技术研究

发布时间：2021-11-02 17:13

　　发动机传热问题一直是业内关注的热点之一,但当引线实时测试难于进行时,发动机温度热特性分析往往束手无策。为此,以柴油机缸套热特性分析为切入点,基于STM32单片机,研发一套发动机缸套温度无线测试系统,并进行相应的发动机台架试验与验证。该无线温度测试系统具有采样频率和精度高、无线传输稳定等特点,同时具备有（引）线、无线传输和数据存储三种功能,并可作为终端具有实时显示功能。台架测试结果表明,实测值与仿真计算值吻合较好,各工况下误差均小于5%。 

【文章来源】：湖北工业大学学报. 2018,33(05)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１无线温度测试系统功能框图其具体工作功能如下：

源３．３Ｖ和０ＶＶＤＤＡ、ＶＳＳＡ电源模拟电源模拟电源３．３Ｖ和０Ｖ２．２放大电路由于热电偶的热电动势在０～３０ｍＶ之间，必须经过模拟放大电路进行放大之后，再由单片机的ＡＤＣ外设采集，才能输出精度较高的温度数据。本文选用了ＡＤ８４９５作为热电偶热电信号的放大芯片。ＡＤ８４９５是亚诺德公司（ＡＮＡＬＯＧ）推出的一款精密模拟放大芯片，专门用于热电偶的信号放大，且其芯片内部自带有冷端补偿结，内部放大增益为１２２．４。图２中，ＴＣ＿０－和ＴＣ＿０＋分别连接热电偶的正负极，ＴＣ＿０连接ＳＴＭ３２单片机的ＡＤＣ采集通道。Ａ５Ｖ为模拟电路的５Ｖ供电正极电源，ＡＧＮＤ为模拟地。由于发动机台架上环境复杂，电噪声大，而热电图２模拟放大电路原理图偶这样的模拟信号在传输过程中十分容易引入干扰信号，所以在ＡＤ８４９５放大电路的前端加入了一个简单的低通滤波器。其截止频率ｆＤＩＦＦ＝１２πＲ（２ＣＤ＋ＣＣ）８５湖北工业大学学报２０１８年第５期

图３简单的低通滤波器ｆＣＭ＝１２πＲＣＣ其中，ＣＤ≥１０ＣＣ。ＡＤ８４９５对热电偶热电动势放大后的输出ＶＯＵＴ＝（ＴＭＪ×５ｍＶ／℃）＋ＶＲＥＦ式中：ＴＭＪ为热电偶测量结的温度；ＶＲＥＦ为参考电压，且ＶＲＥＦ＝０Ｖ。ＶＯＵＴ电压由单片机ＡＤＣ采集输出，所以其测量点温度ＴＭＪ＝（ＶＯＵＴ－ＶＲＥＦ）／（５ｍＶ／℃）２．３２．４Ｇ无线模块无线传输选择了ＮＲＦ２４Ｌ０１２．４Ｇ模块。无线测试板上的ＮＲＦ２４Ｌ０１无线模块接口电路如图４所示。图４无线模块接口电路图ＮＲＦ２４Ｌ０１无线模块和ＦＬＡＳＨ存储模块一样都是通过ＳＰＩ协议与ＳＴＭ３２单片机进行通信，ＦＬＡＳＨ存储模块占用了ＳＴＭ３２的ＳＰＩ１外设，无线模块占用了ＳＴＭ３２的ＳＰＩ２外设。打样完成的无线温度测试印刷电路板如图５所示。图５无线温度测试印刷电路板３发动机台架试验３．１台架搭建以ＺＳ１１００单缸卧式柴油机为对象搭建实验台架。为考察气缸套轴向与周向温度分布，需要在柴油机的卧式自然冷却缸套上布置多个热电偶测量点。考虑到缸套在活塞上止点处的温度及热应力最大，缸套在活塞下止点处的温度及热应力、与上止点比相对较小，此２处的温度最具有代表性，更能反映出缸套温度场分布。因此，测点轴向布置时选择３层进行测试，第１层测试点选取离缸套在活塞上止点最近且不影响缸套与水箱之间密封性位置；第３层测试点选取缸套在活塞下止点位置，第

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FEM及KIVA的内燃机耦合部件传热建模[J]. 董哲林,陈国华,蒋炎坤,王春发.  华中科技大学学报(自然科学版). 2012(09)
[2]柴油机气缸盖与气缸套温度场测试系统[J]. 张瑜,裴东兴,祖静.  车用发动机. 2011(04)
[3]温度测量技术现状和发展概述[J]. 杨永军.  计测技术. 2009(04)
[4]风冷汽油机缸盖及活塞不稳定传热研究的对比[J]. 蒋炎坤,刘志恩,彭智峰,陈国华.  车用发动机. 2004(03)
[5]柴油机活塞温度遥测[J]. 程怀诗,方裕国,黄锟剑.  拖拉机. 1980(02)
[6]活塞的温度测量——内燃机热负荷的试验研究之一[J]. 杨大发,王缵先,肖永宁,高桐生,潘克煜.  西安交通大学学报. 1965(03)

硕士论文
[1]基于单片机的存储式活塞温度测量系统研究[D]. 李桂全.华中科技大学 2015



本文编号：3472125