[发明专利]发动机受热件内壁面温度测量方法验证装置

说明书

本发明涉及一种发动机受热件内壁面温度测量方法验证装置，包括液化气瓶、发动机受热试验件、冷却循环装置、燃烧控制单元、温度测量分析系统；发动机受热试验件包括发动机同材料受热件、铠装热电偶传感器和测温塞，测温塞根据铠装热电偶传感器的安装方式分为三种系列；燃烧控制单元用于实现模拟发动机周期脉冲燃烧频率和控制热源温度；冷却循环装置用于模拟发动机受热试验件实际冷却环境；温度测量分析系统用于分析不同温度测量方法的精度。本发明通过模拟发动机周期脉冲加热频率和控制加热温度，加工受热试验件，布置热电偶传感器，设计不同类型的锥形测温塞和对应测量方案，分析验证发动机受热件内壁面温度测量方法的可行性和精准性。

技术领域

本发明涉及发动机温度测试技术领域，具体涉及一种发动机受热件内壁面温度测量方法验证装置。

背景技术

强载度是目前发动机的重要发展方向之一，与之相关的高增压、高功率密度和高效燃烧等新技术的应用给其受热件的热负荷提出了新挑战，尤其是大功率发动机，受热件温度测量是其自主研发中CAD、CAE和CAM的重要环节，验证发动机是否达到设计指标要求，也是评价该零部件在设计工况条件下是否可靠运行的重要依据，同时还是新技术在发动机上应用验证的“瓶颈”。

发动机受热件温度测量中最高温度和温度梯度的测量是评价其工作状态和可靠性的重要指标，目前存在非电测法和电测法两种，主要包括易熔合金法、氪化法、硬度塞法、室温涂料法、联动传动机构法和无线遥测法等测量方法。其中，易熔合金法、氪化法、硬度塞法、室温涂料法等非电测法在测试精度、数据传输实时性和可靠性、变工况和试验便利性等方面存在不足，较难测量最高温度和温度梯度。联动传动机构法和无线遥测法均为电测法，因其反应灵敏，测量精度较高，且可满足不同的工况需求，是目前测量受热件较为合适的方法，由于发动机燃烧室为密封腔室、且受热件内壁面存在着摩擦副和高温流动的燃气等问题，无法直接测量内壁面温度，在发动机受热件传热方向埋设双热电偶传感器测量其温度和温度梯度，并计算获取内壁面温度是一种较为适合方案，其测量原理如图1所示，即通过温度梯度的测量，受热件传热特点，通过公式(1)和(2)计算分析获取内壁面温度，该方法适用性较强。

t₃＝t₁+gradt·x₂ (2)

式中，t₁和t₂为传感器测试温度，gradt为温度梯度，t₃为受热面温度。

但由于发动机缸内燃烧过程存在较大的温度波动，这会导致所测受热面平面温度波动。虽然温度为缓变信号，但若是测点布置在波动区域，会对温度测量分析带来不利影响，同时也会对温度梯度及其内壁面的计算分析产生较大影响。因此，针对发动机受热件内壁面存在的摩擦副、封闭内腔和周期性燃烧传热等较难测量问题，提出模拟实际工作环境和不同测量方法，同时验证该方法的精度，提供不同转速和不同负荷下发动机受热件内壁面测量方法和技术方案，对发动机热负荷测量和可靠性研究具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的发动机受热件内壁面因存在的摩擦副、封闭内腔和周期性燃烧传热等导致的温度较难测量和测不准的问题，提出一种模拟发动机受热件内壁面温度测量方法验证装置，该验证装置通过控制发动机周期脉冲燃烧频率和冷热源温度，模拟实际发动机受热件工作环境，同时通过设计不同的测温塞，提出基于热电偶温度梯度的内壁面测温方法，并验证不同测试方法的精度，为发动机受热件内壁面温度测量提供方法和技术方案。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种发动机受热件内壁面温度测量方法验证装置，包括液化气瓶、发动机受热试验件、燃气喷嘴环、冷却循环装置、燃烧控制单元、温度测量分析系统、贴片式铠装热电偶传感器；