内燃机温度测试

1、温度测量内燃机试验中的温度测量大致可分为以下三类内燃机试验中的温度测量大致可分为以下三类n稳定或变化很慢的流体温度测量稳定或变化很慢的流体温度测量n流体介质的瞬时温度测量流体介质的瞬时温度测量n零件温度的测量零件温度的测量一.内燃机稳定温度的测量 n测温元件测温元件n测温元件的安装与温度测量误差测温元件的安装与温度测量误差n温度计的校正温度计的校正测温元件 1. 玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计 根据液体的不同分为水银温度计和有机液体温度根据液体的不同分为水银温度计和有机液体温度计。这种温度计应用液体在一定温度范围内膨胀计。这种温度计应用液体在一定温度范围内膨胀系数和温度成线性关系的原理。系数

2、和温度成线性关系的原理。应注意的两个问题：应注意的两个问题： 1. 零点漂移：玻璃的热胀冷缩也会引起零点位置的移动，因此使用玻零点漂移：玻璃的热胀冷缩也会引起零点位置的移动，因此使用玻璃管温度计应定期校验零点位置。璃管温度计应定期校验零点位置。 2. 露出液注的校正：在使用时，必须严格掌握温度计的插入深度，因露出液注的校正：在使用时，必须严格掌握温度计的插入深度，因为温度刻度是在温度计液注全部浸入介质中标定的。因此，使用时因为温度刻度是在温度计液注全部浸入介质中标定的。因此，使用时因注意修正。注意修正。测温元件2. 压力温度计压力温度计 压力温度计由温包、毛细管和弹簧管所构成的密闭压力温度计由

3、温包、毛细管和弹簧管所构成的密闭系统及传动指示机构所组成。系统及传动指示机构所组成。由工作物质不同分为以下三类：由工作物质不同分为以下三类：测温元件3.双金属温度计双金属温度计 双金属温度计是用膨胀系数不同的两种金属构成的双金属温度计是用膨胀系数不同的两种金属构成的金属片作为敢问元件。当温度变化时，两种金属的金属片作为敢问元件。当温度变化时，两种金属的膨胀不同，双金属片就产生与被测温度大小成比例膨胀不同，双金属片就产生与被测温度大小成比例的变形，通过心轴传至指针，即指示出温度数值。的变形，通过心轴传至指针，即指示出温度数值。测温元件4. 热电阻温度计热电阻温度计n原理原理：n导体或半导体的电阻

4、随温度变化的性质导体或半导体的电阻随温度变化的性质n大多数金属在温度升高大多数金属在温度升高1时电阻将增加时电阻将增加0.40.6。n半导体电阻一般随温度升高而减小，其灵敏度比半导体电阻一般随温度升高而减小，其灵敏度比金属高，每升高金属高，每升高1，电阻约减小，电阻约减小26。测温元件n优点优点:n信号灵敏度高信号灵敏度高;n与热电偶相比，无需参比温度与热电偶相比，无需参比温度 ；n信号可以远传信号可以远传;n金属热电阻稳定性高、准确度高、互换性好，可金属热电阻稳定性高、准确度高、互换性好，可以用作基准仪表。以用作基准仪表。n缺点缺点:n需要电源需要电源;n自热，影响测量精度自热，影响测量精度

5、;n测温上限，铂电阻上限低于测温上限，铂电阻上限低于1000 测温元件5. 热电偶温度计热电偶温度计 热电偶是目前在科研和生产中应用最普遍、最广泛热电偶是目前在科研和生产中应用最普遍、最广泛的测温元件。的测温元件。u原理：原理： 将温度信号转换成电势（将温度信号转换成电势（mVmV）信号，配以测量）信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度测量。毫伏的仪表或变送器可以实现温度测量。u特点：特点： 结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短。性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短。两个两个热电极热电极测温元件热电偶

6、的测温原理热电偶的测温原理热电效应热电效应n两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在两种不同材料的金属丝两端牢靠地接触在一起，组成闭合回路，当两个接触点（结一起，组成闭合回路，当两个接触点（结点）温度点）温度T和和T0不相同时，回路中即产生电不相同时，回路中即产生电势，并有电流流通，这种把热能转换成电势，并有电流流通，这种把热能转换成电能的现象称为能的现象称为热电效应热电效应。测温元件的安装与温度测量误差测温元件安装的基本要求：测温元件安装的基本要求： 测温元件应与介质形成逆流，即安装时测温元件应迎着测温元件应与介质形成逆流，即安装时测温元件应迎着被测介质流向插入，若不能迎着介质流向插入，可采用迎

7、着被测介质流向插入，若不能迎着介质流向插入，可采用迎着被测介质流向斜插，至少也许与被测介质正交，应尽量避免被测介质流向斜插，至少也许与被测介质正交，应尽量避免与被测介质顺流。与被测介质顺流。测温元件的安装与温度测量误差 测温元件要在管道中心，即应使它处于管道中流速最大处，测温元件要在管道中心，即应使它处于管道中流速最大处，当在管道上倾斜安装时，保护管顶端要高出中心线当在管道上倾斜安装时，保护管顶端要高出中心线5-10mm实践证明：随着测温元件插入深度的增加，测温误差则减少，实践证明：随着测温元件插入深度的增加，测温误差则减少，故应保证足够的插入深度，同时，热电偶的插入深度应符合故应保证足够的插

8、入深度，同时，热电偶的插入深度应符合出厂使用说明书的要求。如不用保护管时，热电偶插入深度出厂使用说明书的要求。如不用保护管时，热电偶插入深度不应小于热电偶直径的不应小于热电偶直径的50倍。倍。 测定液体温度时，插入深度应使保护管直径的测定液体温度时，插入深度应使保护管直径的9-12倍。倍。测温元件的安装与温度测量误差n温度测量误差温度测量误差1.环境温度、压力的影响环境温度、压力的影响2.由辐射引起的误差由辐射引起的误差3.由于热传导引起的误差由于热传导引起的误差4.高温流动气体的温度测量高温流动气体的温度测量温度计的校正温度计的校正温度计的校正n热电偶的校验热电偶的校验二.内燃机瞬时温度的测

9、量 用温度计测量温度的变化时，仪表的指示值用温度计测量温度的变化时，仪表的指示值要经过一定时间才逐渐接近被测介质的温度，要经过一定时间才逐渐接近被测介质的温度，这个时间的滞后叫时滞、滞后、滞延。这个时间的滞后叫时滞、滞后、滞延。 温度计的时滞都是由温度计的时滞都是由感温器的热惯性感温器的热惯性和和指示指示仪表的机械惯性及阻尼仪表的机械惯性及阻尼这两种情况形成的。这两种情况形成的。时滞的测定n衡量时滞的单位衡量时滞的单位 衡量感温器时滞大小是以时间常数来衡量的。这里衡量感温器时滞大小是以时间常数来衡量的。这里是时间常数是指温度计从温度是时间常数是指温度计从温度T1的恒温槽中插入的恒温槽中插入T2

10、的恒温槽中的这一时刻开始，直到温度计的温度达的恒温槽中的这一时刻开始，直到温度计的温度达到到T2温度的温度的63.2%时为止所需的时间。时为止所需的时间。感温器质量、比热、插入感温器质量、比热、插入表面积、放热系数都影响表面积、放热系数都影响着时间常数。着时间常数。时滞的测定n时间常数的测定时间常数的测定 内燃机测试中，对热阻尼，尤其是对热电偶用来测量瞬时内燃机测试中，对热阻尼，尤其是对热电偶用来测量瞬时温度前，必须先测定他们的时间常数。温度前，必须先测定他们的时间常数。热阻尼时间常数的测定：采用热阻尼时间常数的测定：采用瞬时反应法瞬时反应法可以对各种材料和结可以对各种材料和结构的热电阻作时间

11、常数的测定。构的热电阻作时间常数的测定。利用热电阻或热电偶测气体瞬时温度 内燃机测试中，常见的瞬时温度测定是测量排气瞬时温度，内燃机测试中，常见的瞬时温度测定是测量排气瞬时温度，因此对于这样的测量装置要求采用灵敏度和测量精度高、能因此对于这样的测量装置要求采用灵敏度和测量精度高、能耐高温、机械强度高、电阻温度系数大的材料。耐高温、机械强度高、电阻温度系数大的材料。原理图：原理图：非接触式测瞬时温度n声速法声速法 声速法是利用声速声速法是利用声速-温度关系，原理是以气、液、固三相温度关系，原理是以气、液、固三相中，温度与音速的相关性为基础的。中，温度与音速的相关性为基础的。n超声波法超声波法n光

12、学法光学法 利用燃气对光波的散射性与吸收性随温度变化而变化的原利用燃气对光波的散射性与吸收性随温度变化而变化的原 理。有光谱线反转法、红外线高温计、比色高温计和辐射高理。有光谱线反转法、红外线高温计、比色高温计和辐射高温计等。温计等。内燃机零件温度的测量 内燃机试验中的内燃机试验中的零件温度的测量零件温度的测量主主要采用热电偶测量法，除此之外还要采用热电偶测量法，除此之外还有易熔合金法、硬度标定法和硬度有易熔合金法、硬度标定法和硬度塞测温法塞测温法一.热电偶测量法 n热接点的要求和形成热接点的要求和形成n热电偶的引出热电偶的引出n间歇信号的测量系统间歇信号的测量系统热接点的要求和形成1. 用来

13、形成热接点的热电偶材料主要依据零件工作用来形成热接点的热电偶材料主要依据零件工作温度和它的热电势值来选择。温度和它的热电势值来选择。例如，用铜例如，用铜康铜测温度在康铜测温度在300以下工作的以下工作的零件。零件。 2. 热电偶电极导线的表面绝缘层要依据不同的工作热电偶电极导线的表面绝缘层要依据不同的工作温度进行严格的试验。温度进行严格的试验。对于测高温的热电极，一般采用套上石英膏或对于测高温的热电极，一般采用套上石英膏或瓷管的方法来绝缘。瓷管的方法来绝缘。热电极除了在热接点处有良好的电接触外其他地方不热电极除了在热接点处有良好的电接触外其他地方不应有短路现象。应有短路现象。3. 热接点的形成

14、最常见的是压接法（图热接点的形成最常见的是压接法（图e）和焊接法）和焊接法（图（图a、b、c、d）。）。其中，焊接法是先把热电偶丝焊接成热电极直其中，焊接法是先把热电偶丝焊接成热电极直径为径为0.2mm左右的热电偶，然后再把热电偶用左右的热电偶，然后再把热电偶用电容冲击法焊在压块孔底，再填满磷酸锌粘固电容冲击法焊在压块孔底，再填满磷酸锌粘固剂或其他耐热绝缘粘固剂，再将此压块紧紧压剂或其他耐热绝缘粘固剂，再将此压块紧紧压入被测试件所钻的孔内，再涂以粘固剂。入被测试件所钻的孔内，再涂以粘固剂。二.热电偶的引出热电偶信号的引出可以分为连续的和间歇的两热电偶信号的引出可以分为连续的和间歇的两种，信号连

15、续引出即直接引线法，但对于像活种，信号连续引出即直接引线法，但对于像活塞这样做往复运动的运动零件，由于电缆极易塞这样做往复运动的运动零件，由于电缆极易折断而安装引出机构需要足够的空间，一般不折断而安装引出机构需要足够的空间，一般不采用连续引出，而是采用间歇引出装置，常见采用连续引出，而是采用间歇引出装置，常见的间歇引出装置有以下几种：的间歇引出装置有以下几种：滑行式接触装置n常见的滑行式接触装置有滑板式常见的滑行式接触装置有滑板式(a)和插座式和插座式(b)u滑行式接触装置虽然接触时间长（信号引出滑行式接触装置虽然接触时间长（信号引出时间长），但装置容易磨损，使用期限短，时间长），但装置容易磨

16、损，使用期限短，由于接触电阻大而不稳定。由于接触电阻大而不稳定。打击式接触装置打击式接触装置主要有以下几种：打击式接触装置主要有以下几种：(a)悬臂式簧片接触悬臂式簧片接触装置装置(b)弹簧触头接触装置弹簧触头接触装置(c)采用压缩空气来代替弹簧采用压缩空气来代替弹簧的气动触头接触装置的气动触头接触装置三.间歇信号的测量系统引出的间歇信号是一个脉冲热电势，经过电容引出的间歇信号是一个脉冲热电势，经过电容积累器变为波动很小的稳定电压，然后用高抗积累器变为波动很小的稳定电压，然后用高抗阻的电位差计进行测量、用光电检流计进行监阻的电位差计进行测量、用光电检流计进行监测，这种测量方法称为热电积累法。路线图如测，这种测量方法称为热电积累法。路线图如下所示