专利名称：柴油机无外载测功夹持式压电传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于柴油机技术性能测量装置，一种无外载电子测功装置上的夹持式压电传感器。
目前，国内外已研制成的各类柴油机电子功率油耗测量装置，它们都是对柴油机加速过程中转速信号的采集和处理实现对发动机动力和经济指标的测量。在这类装置所用的传感器中，应用最广的传感器是光电传感器，由于它具有响应快、重量轻、成本较低而得到广泛的应用。例如它可以制成接触式传感器插入柴油机起动爪或曲轴端内，也可以接收飞轮上所贴反光片上反射回来的光能脉冲制成非接触式传感器，以获取柴油机的转速信号。但是，它们在测量时存在以下二点不足，其一，在测量精度上，因为使用这类传感器所产生的转速信号脉冲与柴油机曲轴之间不存在固定的相位关系，而使每次测量值之间的离散度超过允许范围；对接触式光电传感器，因曲轴传动链之间存在着间隙，会导致传感元件的剧烈振动，进一步影响测量精度的提高。其二，在使用性能上，接触式传感器往往要用手来保持传感器与柴油机曲轴之间的运动关系，如曲轴输出端或起动爪处于不易插入位置时，就难以使用；对非接触式传感器来说，虽可采用三维可调的支架，但在选用发光管类型时，若采用可见光，则在现场使用时，易受阳光的干扰，如采用非可见光，又会造成“对光”的困难，而且当飞轮带有罩壳时，使用非接触式传感器很不方便。
为了能弥补以上所存在的问题，现设计制造出一种夹持式压电转速传感器，特提出本实用新型。
本实用新型的传感器，夹持在柴油机的高压油管上，根据柴油机的工作原理，当活塞处于压缩上止点前，高压油泵出油阀打开，高压油管内的柴油压力不断提高，则管壁亦随之膨胀，当油压超过喷油嘴开启压力时，柴油开始喷入气缸内。当喷油过程结束，高压油管内压力下降，则管壁亦随之收缩。高压油管管壁的这种“膨胀——收缩”的周期运动，从而使夹持式压电转速传感器上的压电陶瓷片输出一串电荷脉冲，因为这种脉冲的序列与柴油机曲轴转角保持着相对稳定的相位关系，为功率测量精度的提高创造了先决条件。
根据实验研究得到发动机在一定转速区间的加速度具有匀加速转动的结论，采用平均加速扭矩法来测定加速功率。平均加速扭矩Me可按下式求出
式中I——运动部件的转动惯量T1、T2——在额定转速附近曲轴旋转一转的起止时间φ——角位移对于一种确定的机型，I是常数，对于已经设定的测功方案，φ也是常数。因此，只要根据传感器采集的信号，由专用微机算出T1、T2即可求出Me。在求出Me后，可按Ne＝f(Me，n)关系式求出额定功率Ne(n为柴油机转速)。若配以本实用新型的传感器，即使应用在加速过程中两转之间的转速变化达50转／分的单缸柴油机中，功率测量值的离散度可由7％降至3％以下。
附图
夹持式压电传感器的结构原理图。
结合附图对本实用新型的结构进行描述，如附图所示，它包括开有半圆的上夹板2，外包有半环形缓冲垫片9的半环形压电陶瓷8并一起装入开有半圆的下夹板10内，并与上夹板2相配，上下夹板中装有绝缘压板6并用压板螺钉3固定在下夹板10上，当旋开夹紧螺母4使夹紧杆5离开上夹板2，上夹板2可沿铰链镶块1上的支点转动，将柴油机的高压油管7固定在由上夹板2及下夹板10组成的圆孔内，旋紧夹紧螺母4使压电陶瓷8承受一定的预紧力，当柴油机运转时，高压油管的管壁张弛频率恰好等于柴油机曲轴旋转的频率(对二冲程活塞式柴油机)或二分之一(对四冲程活塞式柴油机)，从而使传感器上的压电陶瓷片8通过导线11输出一串电荷脉冲经并行接口输入专用微机中，专用微机对柴油机在加速过程中压电传感器发出的脉冲信号以及装在油耗测量装置上传感器发出的计量信号进行处理，简便快速地检测出柴油机的功率和油耗，除用发光二极管直接显示转速、功率、油耗值以外，配置微型打印机还能伴以汉字注释打印出测量结果。
本实用新型的效果是，传感器夹持在柴油机高压油管上，安装容易，使用方便；传感器输出的一串电荷脉冲与柴油机曲轴转角保持着相对稳定的相位关系，为功率测量精度的提高创造了有利条件；若配以我们已研制成的专用微机、油耗测量装置，通过专用微机的信息处理，可快速检测出柴油机的有效功率和油耗，其误差分别小于4％和6％。为修理部门和生产厂快速检测柴油机的技术性能状态，提供了先进的测试手段。
权利要求1.一种柴油机无外载测功夹持式压电传感器，本实用新型的特征是，它包括开有半圆的上夹板[2]，外包有半环形缓冲垫片[9]的半环形压电陶瓷[8]并装入开有半圆的下夹板[10]内，将柴油机的高压油管[7]固定在由上夹板[2]及下夹板[10]组成的孔内。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征是，上夹板〔2〕和下夹板〔10〕中装有绝缘压板〔6〕。
专利摘要柴油机无外载测功夹持式压电传感器，主要包括开有半圆的上夹板、外包有半环形缓冲垫片的半环形压电陶瓷并一起装入开有半圆的下夹板内，将柴油机高压油管固定在由上、下夹板组成的孔内。若配以我们研制成的专用微机、油耗测量装置，经过微机的信息处理可快速检测出柴油机的有效功率和油耗，其误差分别小于4％和6％，为修理部门和生产厂快速检测柴油机的技术性能状态，提供了先进的测试手段。
文档编号H01L41/00GK2072684SQ9020830
公开日1991年3月6日 申请日期1990年6月6日 优先权日1990年6月6日
发明者赵阳, 徐航, 朱崇基, 许耀良, 周有平, 齐放 申请人:浙江大学