一种活塞测温系统的制作方法

1.本申请属于发动机技术领域，尤其涉及一种活塞测温系统。


背景技术：

2.发动机活塞的温度，对于燃烧分析、可靠性评估、受热件设计及材料选型、仿真分析边界标定等方面具有关键作用，因此需要准确地获取到活塞温度。
3.现有技术中采用在活塞表面安装温度传感器，通过温度传感器测量活塞温度，并将温度传感器测量得到的活塞温度通过信号线传输至发动机外部的测试设备，以获取到活塞温度。
4.但是，申请人发现，受到信号线连接好坏的影响，导致获取到的活塞温度可靠性差。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种活塞测温系统，用于解决现有技术中获取到的活塞温度可靠性差的问题。
6.技术方案如下：
7.本实用新型公开了一种活塞测温系统，包括：
8.设置在机体内部的活塞；
9.分别设置在所述活塞内部的至少一个无线测温模块和无线发射模块；所述无线发射模块分别与每个无线测温模块连接；
10.分别设置在所述活塞外部且所述机体内部的无线接收模块和数据转发模块；所述无线接收模块的接收端与所述无线发射模块无线连接，所述无线接收模块的输出端与所述数据转发模块连接；
11.所述数据转发模块与所述机体外部设备的接收端无线连接。
12.优选地，所述无线发射模块与所述无线接收模块通过微波通信连接。
13.优选地，还包括：
14.采集模块和处理器；
15.所述采集模块的输入端与所述无线测温模块连接，所述采集模块的输出端与所述处理器的输入端连接，所述处理器的输出端与所述发射模块连接。
16.优选地，还包括：
17.设置在所述机体内部的无线供电模块；
18.设置在所述活塞内部的无线供电接收器、充电模块和储能模块；
19.其中，在所述活塞运行到下止点一定范围内时，所述无线供电接收器与所述无线供电模块之间的距离满足一定条件，能够从所述无线供电模块接收能量；
20.所述无线供电接收器的输出端与所述充电模块的接收端连接，所述充电模块的输出端与所述储能模块连接。
21.优选地，还包括：
22.在所述机体上开设电气接口；
23.所述无线供电模块的供电线穿过所述电气接口与所述机体外部的电源连接。
24.优选地，所述无线测温模块为热电偶。
25.优选地，还包括：
26.与所述热电偶的采集通道连接的补偿电路。
27.与现有技术相比，本申请提供的上述技术方案具有如下优点：
28.从上述技术方案可知，本实用新型中在无线测温模块测量得到活塞温度后，通过无线发射模块将活塞温度发送到活塞外部，设置在活塞外部且机体内部的无线接收模块可以接收到所述活塞温度，并通过数据转发模块将所述活塞温度转发至机体外部的设备。这样，通过二次转发的方式将测量得到的活塞温度无线发送至机体外部的设备，如测试设备，避免了由于信号线连接不好、弯折而干扰活塞温度，导致获取到的活塞温度可靠性差的问题产生。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本申请公开的一种活塞测温系统的结构示意图；
31.图2是本申请公开的测温系统电路结构示意图；
32.图3是本申请公开的另一种活塞测温系统的结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
34.本申请提供了一种活塞测温系统，能够实现准确地测量活塞温度。
35.具体地，参见图1所示，该活塞测温系统可以包括：
36.机体1。
37.设置在机体1内部的活塞2。在实际应用中，机体1内部可以包括多个活塞，此处不限定机体1内部包括的活塞数量。
38.分别设置在活塞2内部的至少一个无线测温模块21和无线发射模块22。无线发射模块22分别与每个无线测温模块21连接。
39.无线测温模块21用于检测活塞2的温度，可以为现有的温度传感器，例如，热电阻传感器或热电偶传感器。
40.通过无线测温模块21测量得到活塞2的温度后，通过无线发射模块22发送所述温度。
41.所述测温系统还包括：分别设置在所述活塞外部且所述机体内部的无线接收模块11和数据转发模块12；无线接收模块11的接收端与无线发射模块22无线连接，无线接收模块11的输出端与数据转发模块12连接。数据转发模块12与所述机体外部设备的接收端无线连接。
42.这样，无线发射模块22发送所述温度后，设置在活塞2外部、机体1内部的无线接收模块11可以接收到所述温度。其中，无线接收模块11包括接收天线，通过接收天线可以接收到所述温度。
43.并通过同样设置在活塞2外部、机体1内部的数据转发模块12将无线接收模块11接收到的所述温度转发至机体1外部，使得机体1外部的设备可以获取到测量得到的活塞2的温度。
44.通过上述技术方案，本实施例在无线测温模块测量得到活塞温度后，通过无线发射模块将活塞温度发送到活塞外部，设置在活塞外部且机体内部的无线接收模块可以接收到所述活塞温度，并通过数据转发模块将所述活塞温度转发至机体外部的设备。这样，通过二次转发的方式将测量得到的活塞温度无线发送至机体外部的设备，如测试设备，避免了由于信号线连接不好、弯折而干扰活塞温度，导致获取到的活塞温度可靠性差的问题产生。
45.可选地，无线测温模块21为热电偶。例如，特制k型热电偶，其球头直径1mm以下，可直接安装至活塞顶面。这样可以获得活塞表面燃烧温度，提高了测量得到的活塞温度的准确性。
46.可选地，无线发射模块22与无线接收模块11通过微波通信连接。这样，采用微波通讯方式传输测量得到的活塞温度，例如，采用2.4ghz微波传输测量得到的活塞温度。
47.相较于使用wifi、蓝牙等通讯方式，摒弃了wifi、蓝牙等通讯方式的复杂通讯协议，仅使用2.4ghz物理层进行数据传输，根据发动机气缸内的环境，在保证数据传输的情况下进行小功率发射，使得功耗非常低。在不对电池进行充电的情况下，电池仍可连续工作7天。
48.且数据传输速率可达2mbps，为实现高速采集提供了充足的带宽。
49.参见图2所示，为测温系统电路结构示意图，该测温系统还包括：
50.采集模块和处理器；
51.其中，采集模块可以为现有的adc采集模块。采集模块的输入端与无线测温模块连接，采集模块的输出端与处理器的输入端连接，这样，通过采集模块将无线测温模块输出的模拟信号转换为数字信号，并输入至处理器。
52.为了提高测量结果的准确性，选择高精度的adc采集模块。
53.adc采集模块包括多路采集通道，则每路采集通道分别与一个无线测温模块连接，以采集该无线测温模块输出的模拟信号。
54.当然，如果一个adc采集模块不能满足采集要求。例如，存在9个无线测温模块，而一个adc采集模块仅具有8路采集通道，这样，一个adc采集模块仅能采集到8个无线测温模块的模拟信号，此种情况下，设置第二个adc采集模块，结合第一个adc采集模块共同实现采集到9个无线测温模块的模拟信号。
55.采集到的数据经过处理器读取后，通过无线发射模块无线发送，接收天线接收到数据后，通过数据转发模块再次无线发送出去，通过二次无线转发实现将采集到的数据发
送至机体外部的设备，如测试设备。
56.可选地，所述测温系统还可以包括：
57.设置在机体1内部的无线供电模块，以及设置在活塞内部的无线供电接收器、充电模块和储能模块。
58.其中，无线供电模块和无线供电接收器配对使用。位置关系满足，在活塞运行到下止点的过程中，无线供电接收器逐渐靠近无线供电模块。
59.在活塞运行到下止点一定范围内时，无线供电接收器与无线供电模块之间的距离满足一定条件，这样，无线供电接收器能够从无线供电模块接收能量。
60.所述无线供电接收器的输出端与所述充电模块的接收端连接，所述充电模块的输出端与所述储能模块连接。这样，在无线供电接收器从无线供电模块接收到能量后，通过充电模块为储能模块充电。
61.储能模块可以为电池，用于为无线测温模块供电。
62.在需要外部电源为无线供电模块供电的情况下，所述测温系统还可以包括：
63.在机体上开设电气接口，通过电气接口将外部电源与无线供电模块连接，实现了利用外部电源为无线供电模块供电。参见图3所示。其中，图3所示的系统结构示意图未示出设置在活塞内部的采集模块、处理器、无线供电接收器、充电模块和储能模块。
64.其中，可以使用电控发动机的线束直接为无线供电模块供电。
65.可选地，数据转发模块包括数据传输天线，则将数据传输天线通过所述电气接口引出到机体外部。
66.可选地，所述测温系统，还可以包括：补偿电路。
67.可以采用温度传感器作为热电偶的冷端补偿电路，其稳定工作温度可达150℃以上，直接连接至任意一个采集通道。如连接至图2所示的adc_0这一采集通道。
68.图2所示的测温系统的工作原理为：
69.无线测温模块在电池的供电下，实时的将测量得到的活塞温度通过无线发射模块无线发送出来；安装于机体内部的接收天线接收到活塞温度后，进行数据解析并将数据组合为规定的格式，并通过数据转发模块再次无线发送出去，通过二次无线转发实现将采集到的数据发送至机体外部的设备，如测试设备。需要注意的是，可以一次将采集到的多个活塞的活塞温度无线发送至机体外部的设备。
70.为了保证无线测温模块能够正常工作，需要保证电池能够提供充足的电量，进而需要为电池充电。
71.当活塞运行到下止点附近时，无线供电模块的能量将激活无线供电接收器，产生电能为电池充电；当活塞离开下止点附近时，充电结束。其中，无论电池是否处在充电状态，无线测温模块均连续工作，以实现动态测温。
72.为保证发动机未工作前，降低电池电量的消耗，采用软件动态节能方法，保证电池电量充足。软件动态节能方法是使用软件方式检测当前无线测温模块的工作环境温度，即活塞裙部温度。每隔一定时间采集一次当前工作环境温度，当连续两次采集到的工作环境温度均高于预定温度时，无线测温模块进入高速连续工作模式，实时发送测量得到的活塞温度；当连续一定次数采集到的工作环境温度均低于预定温度时，退出高速连续工作模式而进入节能间歇工作模式，从而实现超长时间待机。经测试，采用软件动态节能方法可实现
待机45天以上。
73.通过上述技术方案，本实施例采用热电偶可以直接测量活塞顶面温度，测量精度高，提高了测量得到的活塞温度的准确性。且使用寿命长。而且安装时，不需要破坏现有结构，例如不需要破坏连杆等重要部件，提高了使用安全性。
74.由于活塞内电路仅包括无线测温模块、采集模块、处理器、无线发射模块、无线供电接收器、充电模块和储能模块，因此电路简单，且pcb的尺寸小、重量轻，在发动机活塞高速运行下的惯量非常小，提高了系统可靠性。
75.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
76.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。