[发明专利]一种内燃机活塞运行状态的测量装置及方法

权利要求书

1.一种内燃机活塞运行状态的测量装置，其特征在于，包括至少一组非接触式位移传感器、缸体、缸体内的活塞、导线、信号放大及采集设备和终端计算设备；

所述一组非接触式位移传感器包括四只非接触式位移传感器，其中，所述缸体的左右两侧轴对称分别设置两只非接触式位移传感器，也即，左右两侧的非接触式位移传感器在缸体上同一高度；所述非接触式位移传感器通过导线与信号放大及采集设备相连接；

所述信号放大及采集设备通过导线与终端计算设备相连接。

2.根据权利要求1所述的内燃机活塞运行状态的测量装置，其特征在于：所述至少一组非接触式位移传感器是指包括2-5组非接触式位移传感器。

3.根据权利要求1所述的内燃机活塞运行状态的测量装置，其特征在于：所述非接触式位移传感器采用磁电式或者电涡流式。

4.根据权利要求1所述的内燃机活塞运行状态的测量装置，其特征在于：所述缸体同侧的两只非接触式位移传感器之间的距离为20-40mm。

5.一种利用权利要求1-4中任一装置对内燃机活塞运行状态进行测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将设置在缸体左右两侧对称设置的一组非接触式位移传感器分别定义为第一非接触式位移传感器、第二非接触式位移传感器、第三非接触式位移传感器和第四非接触式位移传感器；其中，第一非接触式位移传感器和第三非接触式位移传感器在缸体上同一高度，第二非接触式位移传感器和第四非接触式位移传感器在缸体上同一高度；同侧的第一非接触式位移传感器和第二非接触式位移传感器之间的距离为20-40mm，同侧的第三非接触式位移传感器和第四非接触式位移传感器之间的距离为20-40mm；

2)活塞与缸体间隙的测定

第一非接触式位移传感器测定出活塞与缸体之间的水平间隙，计为d1；

第二非接触式位移传感器测定出活塞与缸体之间的水平间隙，计为d2；

第三非接触式位移传感器测定出活塞与缸体之间的水平间隙，计为d3；

第四非接触式位移传感器测定出活塞与缸体之间的水平间隙，计为d4；

同侧的两个非接触式位移传感器之间的距离计为d0；

将一组非接触式位移传感器采集到的所有位移信号经由导线传送至信号放大及采集设备，并再经过导线输送到终端计算设备；

3)活塞倾斜角度的计算

通过同侧的两个非接触式位移传感器测得的数据可计算出活塞与缸体中心线的倾角θ，计算公式如下：

θ＝arctan[(d1-d2)/d0]或θ＝arctan[(d3-d4)/d0]；

4)活塞变形量的计算

通过缸体上同一高度的两个传感器测得的数据可计算出活塞在运行过程中的变形量Δ，计算公式如下：

Δ＝(d1+d3)－(d’1+d’3)，或

Δ＝(d2+d4)－(d’2+d’4)。

其中，

d’1是指在内燃机冷机状态下第一非接触式位移传感器测量出的活塞与缸体之间的水平间隙值；

d’3是指在内燃机冷机状态下第非三接触式位移传感器测量出的活塞与缸体之间的水平间隙值；

d’2是指在内燃机冷机状态下第非二接触式位移传感器测量出的活塞与缸体之间的水平间隙值；

d’4是指在内燃机冷机状态下第非四接触式位移传感器测量出的活塞与缸体之间的水平间隙值；

5)根据获得的活塞与缸体间隙、活塞倾斜角度和活塞变形量的数据推算出活塞行程过程中的工作状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：当非接触式位移传感器设置多组时，重复步骤1)-5)即可得到各组非接触式位移传感器设置位置的活塞与缸筒间隙、活塞倾斜角度以及活塞变形量数据，从而推算出活塞行程过程中的工作状态。