[发明专利]一种微型内燃机自蓄热着火温度测量方法及装置

说明书

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：