现代温度测量技术在内燃机中的应用综述

现代温度测量技术在内燃机中的应用综述

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摘要：

本文主要从接触式与非接触两种类型上，介绍了热电偶燃气测量技术、蓝宝石高温光纤测量技术，光谱线自蚀和CCD三基色摄像温度测量技术，通过这几种现代温度检测技术在内燃机上的应用，进而探讨了内燃机温度检测技术的发展趋势与发展瓶颈。

关键词：

热电偶燃气温度测量 蓝宝石高温光纤温度计 接触式 非接触式 光谱线自蚀 CCD三基色

正文：

在现代汽车生产中，研究汽车的心脏——发动机，显得尤为重要。因为发动机决定了汽车本身的动力性，直接关系到汽车用途本身。我们汽车研究中，对于内燃机的研究是当今科技发展的重点，也是学术界中的重要课题。在内燃机研究过程中，温度是一个关键性的参数。但是内燃机各部分温度具有突变性、局部性、瞬时性，而且整个化学反应过程中，温度高、压力大，在不干扰内燃机燃烧反应过程本身的情况下去测量内燃机各部位温度，传统方法比较吃力，因此，我将在这里介绍几种现代的温度测量技术在内燃机中的应用。

现代的温度测量技术可以分为两类，接触式与非接触式。

一、接触式：

1.热电偶燃气温度测量技术：

热电偶由贵金属丝制成，如果直接将热电偶至于反应缸内，其会产生催化作用而导致气缸内温度场分布误差，从而造成测量误差，因此，不能用热电偶对缸内直接进行测量，但是可以对于缸内排出的燃气各部位安装热电偶，对燃气进行温度场分析。还有一种简洁测量方法是将热电偶改为取样探头，收集各部位燃气样本，分析成分后，利用热平衡关系分析C、H比例，计算出缸内温度，是一种利用化学方法间接的接触式温度测量技术。

2.接触式光纤传感温度测量：

光纤出来后，由于光纤稳定的性质，在各行各业中得到广泛的使用。在温度测量领域中，光纤由于早期表面覆膜材料热性能不够理想，使得传感器本身寿命不长，推广收到限制。但是最新的研究中镀膜材料的改进使得该产品推广成为可能。它的原理是顶端做一个小黑体腔作为探测器，这探测器被镀覆在它被镀覆在高温光纤温度计(蓝宝石)的尖端。它镀了一层2μm的非金属薄膜。由于镀膜材料和蓝宝石光纤的高熔点以及它们在高温下稳定的光学性能，使得在动态响应方面和在空间分辨能力以及测量精度方面大大提高。通过对通过光纤传递出来的辐射进行光谱分析，就可以比较精确的得到该点的温度，这样，通过较长的光纤，将光纤伸入内燃机内部缸体内，可以在尽可能不破坏温度场情况下，将该处的温度比较准确

的测量出来。

这就是两个比较新型的接触式温度测量技术，接触式温度测量技术具有准确性，但是会干扰温度场本身，而且，现代温度测量技术发展也逐渐趋向于非接触式，下面来介绍一下非接触式温度测量技术在内燃机内的应用。

二、非接触式：

1.光谱线自蚀技术：

这个跟传统光谱分析略微有些不同，它是将少量钠盐渗在燃气中，其中的钠盐将散发出一定波长的光，即钠光的光谱，将这个光谱与背景的光线对比，产生自蚀效应，即钠光发出的谱线消失在当前背景源温度色当中，原理很类似全辐射高温计，不过是将高温计的热电堆中铂箔与背景色比较变成了钠光谱与背景色比较，这样对于在不阻碍燃气流动情况下，比较少的影响了燃气温度场分布，却能够较好的测得内燃机燃气温度。

2.彩色CCD三基色温度测量技术：

该技术是对温度场进行摄像拍摄，接受该温度场的波长辐射后，利用相应的矩阵转换成红绿蓝三基色进行存储，在有些温度场场处理中，需要加上滤光片处理，干扰杂光。该种温度测量方法其实本质上还是辐射测量，而且利用的摄像技术精度并非很好，但是有个很大的优点，就是能在一个时刻观察一整个场的情况并转化为图片，在现在温度测量，尤其是内燃机缸内各项温度测量中应用广泛，利于成像分析整个温度场，并研究温度场沿时间变化情况，因此也是一种不错的方法来测量内燃机各个部分的温度场情况。

总结：上述四种比较新型的现代温度测量技术在内燃机温度研究中都有比较好的应用，但是我们可以发现，在温度测量中，比较好测量的是燃气测量，而缸内温度测量其实都比较难，误差会比较大，因为在缸内高温高压情况下，如果在缸内分布传感器必然造成温度场的干扰，所以，随着科学进步，人类对内燃机缸内温度测量技术，还是有很大的发展空间。

参考文献：

《汽车性能优化》——高松编著，机械工业出版社

《一种接触式新型光纤温度传感器》——来自于中国测控网（作者佚名）

《燃气涡轮发动机高温燃气温度测量技术》——黄春峰，石小江，钟华贵，中国燃气涡轮研究院

《现代温度测量技术综述》——倪震楚，袁宏永，疏学明，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽合肥

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z4p1.html