一种活塞内冷油道机油温度的模拟测量装置及方法与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种活塞内冷油道机油温度的模拟测量装置及方法。


背景技术：

2.发动机活塞在运转过程中处于高温燃烧的气体环境下，使得活塞的温度升高，因此需要设计活塞的内冷油道对活塞顶部进行冷却。机油通过喷沟喷入到内冷油道内，机油在内冷油道中的流动过程会带走活塞大部分的热量，从而降低活塞顶部、环岸及环槽的温度。因此内冷油道内的温度往往较高，机油处于高温的环境下极易产生结焦物附着在内冷油道壁上，导致内冷油道的传热效率降低、活塞散不了热进而发生故障。实际运行中，燃烧温度随着发动机各个工况点的变化而变化，并且活塞顶部和活塞环岸的温度往往也不一致。以现有技术手段我们可以通过硬度塞、热电偶、贴片温度传感器等较为精确的测量活塞顶部、活塞环岸部位的温度，但内冷油道空间窄小、壁厚不足，无法安装传感器测量机油的温度，因此以目前的技术手段对于活塞内冷油道内的机油温度几乎无法测量。内冷油道冷却效率不足会使机油长时间处于高温下，加速内冷油道机油的结焦物生成、导致发动机故障。因此活塞的内冷油道机油温度数值对于发动机活塞零件设计具有极大的参考意义，可以直观判断内冷油道冷却效率是否满足设计要求。
3.综上所述，如何解决模拟发动机运行环境因素、实现测量活塞内冷油道机油温度，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种活塞内冷油道机油温度的模拟测量装置及方法，模拟发动机实际运行时的活塞温度环境，对流经内冷油道的机油温度进行测量。
5.本发明采取以下技术方案实现上述目的：
6.一种活塞内冷油道机油温度的模拟测量装置，包括机油盒和安装在所述机油盒上的测试活塞，所述测试活塞的顶面安装有活塞顶面加热器和活塞顶面温度传感器，所述测试活塞的环岸部位安装有活塞环岸加热器和活塞环岸温度传感器；所述测试活塞的相对两侧分别设有内冷油道进油口和内冷油道出油口，所述内冷油道出油口下方设有出油口温度传感器模块；所述机油盒的顶部设有输油管，且所述输油管位于所述测试活塞的下方，所述输油管的顶端安装有与所述测试活塞相配套的活塞喷沟，所述内冷油道进油口和所述活塞喷沟位置相对，所述输油管上安装有进油机油压力传感器和进油机油温度传感器；所述机油盒通过导油管连接所述输油管，所述导油管上设有机油泵，所述机油盒内设有恒温加热器和机油温度传感器。
7.优选地，所述测试活塞通过活塞支撑板安装在所述机油盒的顶部。
8.优选地，所述出油口温度传感器模块通过支撑杆安装在所述活塞支撑板上，且所述出油口温度传感器模块靠近所述内冷油道出油口。
9.优选地，所述活塞环岸加热器设有4～6个，所述活塞环岸加热器均布在所述测试活塞的环岸部位。
10.优选地，所述输油管通过输油管支持板固定在所述机油盒的顶部，所述输油管的相对两端分别连接所述活塞喷沟和所述导油管。
11.优选地，所述机油盒的底部设有放油开关。
12.优选地，所述内冷油道进油口和所述活塞喷沟的间距与实际发动机内的设置距离保持一致。
13.一种活塞内冷油道机油温度的模拟测量方法，包括以下步骤：
14.步骤一，启动所述活塞顶面加热器，通过所述活塞顶面温度传感器探测所述测试活塞的顶面温度，使所述测试活塞顶面温度达到发动机活塞顶面实际运行温度；启动所述活塞环岸加热器，通过所述活塞环岸温度传感器探测所述测试活塞的环岸温度，使所述测试活塞环岸温度达到发动机活塞环岸温度实际运行温度；
15.步骤二，启动所述恒温加热器，通过所述机油温度传感器探测所述机油盒内的机油温度，使所述机油盒内的机油温度达到发动机实际运行时油底壳温度；
16.步骤三，控制所述机油泵的转速，通过所述进油机油压力传感器探测所述输油管的机油压力，使机油压力达到发动机实际运行时的机油压力；
17.步骤四，所述机油盒内的机油从所述机油盒内流出，依次经过所述导油管和所述活塞喷沟，从所述活塞喷沟喷入所述内冷油道进油口内，再从所述内冷油道出油口流出，通过所述出油口温度传感器模块测量得出所述测试活塞内冷油道内的机油温度数值。
18.本发明的有益效果是：
19.1、本发明提供了一种活塞内冷油道机油温度测量装置及方法，模拟发动机实际运行时的活塞温度环境，对流经内冷油道的机油温度进行测量。通过控制活塞顶面加热器与活塞环岸加热器使得活塞的顶面温度和环岸温度与发动机实际运行时一致，保证测量结果的准确性。
20.2、出油口温度传感器模块与内冷油道出油口间隙控制在3-5mm内，使得机油从内冷油道出油口流出后便可直接通过出油口温度传感器模块进行测量，减少温度热量的流失。
21.3、本发明在相同试验条件下，可以对不同规格活塞的内冷油道机油温度进行测量，但需要配备与相应活塞配套的活塞喷沟。
附图说明
22.图1为本发明实施方式提供的活塞内冷油道机油温度的模拟测量装置的结构示意图。
23.附图中，1-机油盒，2-测试活塞，3-活塞顶面加热器，4-活塞顶面温度传感器，5-活塞环岸加热器，6-活塞环岸温度传感器，7-内冷油道进油口，8-内冷油道出油口，9-出油口温度传感器模块，10-输油管，11-活塞喷沟，12-进油机油压力传感器，13-进油机油温度传感器，14-导油管，15-机油泵，16-恒温加热器，17-机油温度传感器，18-活塞支撑板，19-固定块，20-支撑杆，21-输油管支持板，22-放油开关。
具体实施方式
24.下面结合附图1和具体实施方式对本发明进行详细说明。
25.请参见图1，本实施方式提供一种活塞内冷油道机油温度的模拟测量装置，包括机油盒1和安装在机油盒1上的测试活塞2。测试活塞2的顶面安装有活塞顶面加热器3和活塞顶面温度传感器4，测试活塞2的环岸部位安装有活塞环岸加热器5和活塞环岸温度传感器6。测试活塞2内顶部的相对两侧分别设有内冷油道进油口7和内冷油道出油口8，内冷油道出油口8下方设有出油口温度传感器模块9。机油盒1的顶部设有输油管10，且输油管10位于测试活塞2的下方，输油管10的顶端安装有与测试活塞2相配套的活塞喷沟11，内冷油道进油口7和活塞喷沟11位置相对。输油管10上安装有进油机油压力传感器12和进油机油温度传感器13。机油盒1通过导油管14连接输油管10，导油管14上设有机油泵15，机油盒1内设有恒温加热器16和机油温度传感器17。
26.本发明的活塞内冷油道机油温度的模拟测量装置在使用时，通过控制活塞顶面加热器3与活塞环岸加热器5使得测试活塞2的顶面和环岸温度与发动机实际运行时一致；通过机油盒1内的恒温加热器16使得机油温度与发动机实际运行时油底壳温度一致；控制机油泵15的转速使机油压力与发动机实际运行时一致，然后机油依次经过导油管14、输油管10和活塞喷沟11，从内冷油道进油口7进入测试活塞2的内冷油道，从内冷油道出油口8流出后便可直接通过出油口温度传感器模块9测量得出测试活塞2的内冷油道内的机油温度数值。
27.具体地，通过调节活塞顶面加热器3和活塞环岸加热器5，使测试活塞2的顶面温度和环岸温度分别达到发动机实际运行时的温度，并分别通过活塞顶面温度传感器4和活塞环岸温度传感器6测量、监控测试活塞2的顶面温度和环岸温度。活塞顶面加热器3的尺寸小于测试活塞2的顶面尺寸，方便安放。活塞顶面温度传感器4设为贴片式活塞顶面温度传感器，可以设一个，也可以设多个。在本实施方式中，活塞顶面温度传感器4设两个。
28.机油盒1内的机油温度通过机油温度传感器17进行测量和监控。进油机油压力传感器12和进油机油温度传感器13分别用于测量输油管10内的机油压力和机油温度。
29.在本实施方式中，测试活塞2通过活塞支撑板18安装在机油盒1的顶部，并通过可调节的固定块19进行固定。
30.在本实施方式中，出油口温度传感器模块9通过支撑杆20安装在活塞支撑板18上，且出油口温度传感器模块9靠近内冷油道出油口8。具体地，出油口温度传感器模块9贴近、对准内冷油道出油口8，将出油口温度传感器模块9与内冷油道出油口8的间距控制在3～5mm内，使得机油从内冷油道出油口8流出后便可直接流过出油口温度传感器模块9，减少机油温度热量的流失。
31.在本实施方式中，活塞环岸加热器5设有4～6个，活塞环岸加热器5均布在测试活塞2的环岸部位。活塞环岸温度传感器6设为贴片式活塞顶面温度传感器，可以设一个，也可以设多个。活塞环岸温度传感器6设在两个活塞环岸加热器5之间的间隙位置。
32.在本实施方式中，输油管10通过输油管支持板21固定在机油盒1的顶部，输油管10的相对两端分别连接活塞喷沟11和导油管14。具体地，输油管支持板21的位置对准内冷油道进油口7，使输油管10及位于输油管10上的活塞喷沟11均对准内冷油道进油口7，设置活塞喷沟11与内冷油道进油口7之间的距离要与实际发动机内的距离保持一致，保证模拟测
试结果更加准确。
33.在本实施方式中，机油盒的底部设有放油开关22，用于清理机油盒1内的剩余机油。
34.在本实施方式中，内冷油道进油口7和活塞喷沟11的间距与实际发动机内的设置距离保持一致，保证模拟测试结果更加准确。
35.在本实施方式中，测试活塞2的内顶部也安装有贴片式温度传感器，用于测量、监控测试活塞2内顶部的温度。
36.一种活塞内冷油道机油温度的模拟测量方法，包括以下步骤：
37.步骤一，启动活塞顶面加热器3，通过活塞顶面温度传感器4探测测试活塞2的顶面温度，使测试活塞2顶面温度达到发动机活塞顶面实际运行温度；启动活塞环岸加热器5，通过活塞环岸温度传感器6探测测试活塞2的环岸温度，使测试活塞2环岸温度达到发动机活塞环岸温度实际运行温度；
38.步骤二，启动恒温加热器16，通过机油温度传感器17探测机油盒1内的机油温度，使机油盒1内的机油温度达到发动机实际运行时油底壳温度；
39.步骤三，控制机油泵15的转速，通过进油机油压力传感器12探测输油管10内的机油压力，使机油压力达到发动机实际运行时的机油压力；
40.步骤四，机油盒1内的机油从机油盒1内流出，依次经过导油管14和活塞喷沟11，从活塞喷沟11喷入内冷油道进油口7内，再从内冷油道出油口8流出，通过出油口温度传感器模块9测量得出测试活塞2内冷油道内的机油温度数值。
41.虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。