高精度磁致伸縮式燃燒傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其包括殼體和尾座，所述殼體為中空筒狀，其一端固定設(shè)有振動膜片，另一端為敞口狀并且該端部內(nèi)側(cè)與所述尾座的一端的外側(cè)通過螺紋連接，在所述殼體內(nèi)設(shè)有高性能磁致伸縮桿，其一端與所述尾座固定連接，另一端與所述振動膜片相連接。本發(fā)明提供的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，測量方便，并且對柴油發(fā)動機(jī)的燃燒時(shí)刻的測量精度遠(yuǎn)高于壓電式或磁電式傳感器。
【專利說明】
高精度磁致伸縮式燃燒傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器，特別地涉及一種用于測量柴油發(fā)動機(jī)燃燒時(shí)刻的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]在用發(fā)動機(jī)引擎固定著火滯后期法測定柴油及生物柴油十六烷值，需要精確測量柴油發(fā)動機(jī)燃燒時(shí)刻，現(xiàn)有技術(shù)中，測量柴油發(fā)動機(jī)燃燒時(shí)刻傳感器有磁電式和壓電式兩種，磁電式是利用空氣間隙的變化，產(chǎn)生的磁通量的變化而產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號有魚尾波，測量精密度(重復(fù)性和再現(xiàn)性)低，本發(fā)明的傳感器測量精密度比磁電式高5倍以上；壓電式是利用壓力在晶體上產(chǎn)生脈沖電信號，該傳感器產(chǎn)生脈沖電信號的溫漂大，使用壽命短，測量精密度不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高精度磁致伸縮式燃燒傳感器。上述傳感器利用了磁致伸縮原理，該原理具體是，除了加熱外，磁場和電場也會導(dǎo)致物體尺寸的伸長和縮短，鐵磁性物質(zhì)在外磁場的作用下，其尺寸可以伸長(或縮短)，去掉外磁場后，其又恢復(fù)原來的長度，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象(或效應(yīng))。此現(xiàn)象的機(jī)理是:鐵磁或亞鐵磁材料在居里點(diǎn)以下發(fā)生自發(fā)磁化，形成磁疇，在每個(gè)磁疇內(nèi)。晶格都沿磁化強(qiáng)度方向發(fā)生形變。當(dāng)施加外磁場時(shí)，材料內(nèi)部隨即取向的磁疇發(fā)生旋轉(zhuǎn)，是各磁疇的磁化方向趨于一致，物體對外顯示的宏觀效應(yīng)即沿磁場方向伸長或縮短。
[0004]本發(fā)明所提供的一種高精度磁致伸縮式燃燒傳感器利用了上述磁致伸縮原理，其包括殼體和尾座，所述殼體為中空筒狀，其一端固定設(shè)有振動膜片，另一端為敞口狀并且該端部內(nèi)側(cè)與所述尾座的一端的外側(cè)通過螺紋連接，在所述殼體內(nèi)設(shè)有高性能磁致伸縮桿，其一端與所述尾座固定連接，另一端與所述振動膜片相連接。
[0005]優(yōu)選的是，在所述高性能磁致伸縮桿外表面上且靠近所述尾座的一側(cè)涂有高磁導(dǎo)絕緣涂層。
[0006]優(yōu)選的是，在所述高磁導(dǎo)絕緣涂層外側(cè)繞有高溫線圈。
[0007]優(yōu)選的是，在所述高溫線圈的外側(cè)圍繞設(shè)置有呈圓錐狀的絕緣膠體。
[0008]優(yōu)選的是，在所述殼體遠(yuǎn)離所述尾座一側(cè)的外端面上設(shè)有螺紋，所述殼體通過所述螺紋與柴油發(fā)動機(jī)機(jī)體相連接。
[0009]優(yōu)選的是，在所述殼體的外緣表面上設(shè)有冷卻翅片，所述冷卻翅片配置地用于為所述高精度磁致伸縮式燃燒傳感器散熱降溫。
[0010]優(yōu)選的是，在所述高性能磁致伸縮桿的外表面上設(shè)有平衡導(dǎo)氣孔，所述平衡導(dǎo)氣孔配置地用于平衡所述高性能磁致伸縮桿管體的內(nèi)外壓差，提高測定壓力的精度。
[0011]優(yōu)選的是，所述絕緣涂層從所述高性能磁致伸縮桿激光焊接一端向另一端的涂覆長度是所述高性能磁致伸縮桿整個(gè)長度的2/3。
[0012]優(yōu)選的是，所述高性能磁致伸縮桿的一端與所述尾座通過激光點(diǎn)式焊接方式固定連接。
[0013]優(yōu)選的是，殼體由高溫高彈性不銹鋼棒加工而成。
[0014]本發(fā)明提供的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，測量方便，并且對柴油發(fā)動機(jī)的燃燒時(shí)刻的測量精度遠(yuǎn)高于壓電式或磁電式傳感器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明涉及的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中，1-殼體、2-高性能磁致伸縮桿、3-平衡導(dǎo)氣孔、4-高磁導(dǎo)絕緣涂層、5-高溫線圈、6-絕緣膠體、7-振動膜片、8-尾座、9-螺紋、10-激光點(diǎn)式焊接處、11-螺紋。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了更好地說明本發(fā)明的意圖，下面結(jié)合附圖對本
【發(fā)明內(nèi)容】
做進(jìn)一步說明。
[0018]下面的實(shí)施例提供了本發(fā)明所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器。
[0019]如圖1所示，圖1示出了一種高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其包括殼體I和尾座8，殼體I為中空筒狀且由高溫高彈性不銹鋼棒加工而成，其一端固定設(shè)有振動膜片7，另一端為敞口狀并且端部內(nèi)側(cè)與尾座8的一端的外側(cè)通過螺紋連接，在殼體I內(nèi)設(shè)有高性能磁致伸縮桿2，其一端與尾座8通過激光點(diǎn)式焊接方式固定連接，另一端與振動膜片7相連接。其中，振動膜片7配置地用于阻斷來自柴油發(fā)動機(jī)機(jī)體的高溫燃燒氣體并且能夠?qū)⑺踩級毫鬟f給高性能磁致伸縮桿2，此外，在高性能磁致伸縮桿2的外表面上設(shè)有平衡導(dǎo)氣孔3，該平衡導(dǎo)氣孔3配置地用于平衡高性能磁致伸縮桿2管體的內(nèi)外壓差，提高測定壓力的精度。
[0020]在高性能磁致伸縮桿2外表面上且靠近尾座8的一側(cè)涂有高磁導(dǎo)絕緣涂層4，優(yōu)選地，該絕緣涂層4從高性能磁致伸縮桿2激光焊接一端向另一端的涂覆長度是高性能磁致伸縮桿2整個(gè)長度的2/3，在高磁導(dǎo)絕緣涂層4外側(cè)繞有高溫線圈5，該高溫線圈5可承受高達(dá)350° C的高溫。在高溫線圈5的外側(cè)圍繞設(shè)置有呈圓錐狀的絕緣膠體6，該絕緣膠體6具有25度軟度并且配置地用于保護(hù)高溫線圈5，防止高溫線圈5震動脫落或者震斷或者定型。
[0021]在殼體I遠(yuǎn)離尾座8 一側(cè)的外端面上設(shè)有螺紋，殼體I通過該螺紋與柴油發(fā)動機(jī)機(jī)體相連接。此外，在殼體I的外緣表面上設(shè)有冷卻翅片，用于為高精度磁致伸縮式燃燒傳感器散熱降溫。
[0022]在安裝本實(shí)施例的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器時(shí)，先將高性能磁致伸縮桿2 —端與尾座8焊接在一起，然后將高性能磁致伸縮桿2伸入到殼體I內(nèi)部，使高性能磁致伸縮桿2 —端與振動膜片7相連接，最后將殼體I與尾座8通過螺紋連接在一起形成組合件。然后將整個(gè)組合件在350° C的高溫磁化爐李金星整體磁化，在高性能磁致伸縮桿2完全磁化后在其外表面上涂覆高磁導(dǎo)絕緣涂層，光敏固化后在涂層外纏繞有高溫線圈5，并涂上25度軟度的絕緣膠體6。
[0023]通過使用本實(shí)施例所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，能夠測量柴油發(fā)動機(jī)燃燒時(shí)刻，具體而言，柴油發(fā)動機(jī)的工作是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這四個(gè)沖程來完成的:第一沖程為進(jìn)氣沖程，在進(jìn)氣沖程中，由于空氣通過進(jìn)氣管和進(jìn)氣閥時(shí)產(chǎn)生流動阻力，所以進(jìn)氣沖程的氣體壓力低于大氣壓力，其值為0.085?0.095MPa，在整個(gè)進(jìn)氣沖程中，氣缸內(nèi)氣體壓力大致保持不變；第二沖程為壓縮沖程，這個(gè)沖程的作用有兩方面，一是提高空氣的溫度，為燃料自行發(fā)火作準(zhǔn)備:二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷細(xì)小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點(diǎn)的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關(guān)，即與壓縮比有關(guān)，一般壓縮終點(diǎn)的壓力和溫度為:Pc = 4?8MPa，Tc =750?950K，此外，柴油的自燃溫度約為543— 563K，壓縮終點(diǎn)的溫度要比柴油自燃的溫度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒，噴入氣缸的柴油，并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過物理化學(xué)變化之后才發(fā)火，這段時(shí)間大約有0.001?0.005秒，稱為發(fā)火延遲期；第三沖程為燃燒膨脹沖程。在這個(gè)沖程開始時(shí)，大部分噴入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時(shí)放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，這一沖程又叫作功或工作沖程，工作沖程的壓力在氣缸內(nèi)燃燒時(shí)壓力的急劇升高，最高點(diǎn)表示最高燃燒壓力Pz，此點(diǎn)的壓力和溫度為:Pz = 6?15MPa，Tz = 1800?2200K，本發(fā)明所述的磁致伸縮式燃燒傳感器就在這時(shí)進(jìn)行檢測；第四沖程為排氣沖程。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個(gè)循環(huán)的進(jìn)氣作準(zhǔn)備。氣缸內(nèi)的氣體壓力比大氣壓力高0.025—0.035MPa，其溫度Tb = 1000?1200K。排氣沖程終點(diǎn)的壓力Pr約為0.105?0.115MPa,殘余廢氣的溫度Pr約為850?960K。
[0024]當(dāng)柴油發(fā)動機(jī)燃燒且處于工作沖程時(shí)，發(fā)動機(jī)缸體內(nèi)的壓力瞬增，振動膜片7將該柴油發(fā)動機(jī)的瞬增壓力傳遞給高性能磁致伸縮桿2，壓力變化導(dǎo)致高性能磁致伸縮桿2導(dǎo)通的磁通量瞬增，從而在高溫線圈5內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)脈沖信號，從而測量柴油發(fā)動機(jī)的燃燒時(shí)刻。。
[0025]在0_50MPa量程內(nèi)，經(jīng)過壓力測試系統(tǒng)測試，本實(shí)施例所提到的磁致伸縮式燃燒傳感器的分辨力0.024MPa，高精度壓電式傳感器的分辨力0.076MPa，磁電式燃燒傳感器的分辨力0.2MPa，因此，本發(fā)明的磁致伸縮式燃燒傳感器的測量精度遠(yuǎn)高于壓電式傳感器和磁電式傳感器。
[0026]本發(fā)明的代表性實(shí)施例得到了詳細(xì)的描述。這些詳細(xì)的描述僅僅給本領(lǐng)域技術(shù)人員更進(jìn)一步的相信內(nèi)容，以用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方面，并且不會對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。僅有權(quán)利要求用于確定本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，在前述詳細(xì)描述中的特征和步驟的結(jié)合不是必要的用于在最寬廣的范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明，并且可替換地僅對本發(fā)明的特別詳細(xì)描述的代表性實(shí)施例給出教導(dǎo)。此外，為了獲得本發(fā)明的附加有用實(shí)施例，在說明書中給出教導(dǎo)的各種不同的特征可通過多種方式結(jié)合，然而這些方式?jīng)]有特別地被例舉出來。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其包括殼體(I)和尾座(8)，所述殼體(I)為中空筒狀，其一端固定設(shè)有振動膜片(7)，另一端為敞口狀并且該端部內(nèi)側(cè)與所述尾座(8)的一端的外側(cè)通過螺紋連接，其特征在于:在所述殼體(I)內(nèi)設(shè)有高性能磁致伸縮桿(2)，其一端與所述尾座(8)固定連接，另一端與所述振動膜片(7)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:在所述高性能磁致伸縮桿(2)外表面上且靠近所述尾座(8)的一側(cè)涂有高磁導(dǎo)絕緣涂層(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:在所述高磁導(dǎo)絕緣涂層(4)外側(cè)繞有高溫線圈(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:在所述高溫線圈(5)的外側(cè)圍繞設(shè)置有呈圓錐狀的絕緣膠體(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:在所述殼體(I)遠(yuǎn)離所述尾座(8) —側(cè)的外端面上設(shè)有螺紋，所述殼體(I)通過所述螺紋與柴油發(fā)動機(jī)機(jī)體相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:在所述殼體(I)的外緣表面上設(shè)有冷卻翅片，所述冷卻翅片配置地用于為所述高精度磁致伸縮式燃燒傳感器散熱降溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:在所述高性能磁致伸縮桿(2)的外表面上設(shè)有平衡導(dǎo)氣孔(3)，所述平衡導(dǎo)氣孔(3)配置地用于平衡所述高性能磁致伸縮桿(2)管體的內(nèi)外壓差，提高測定壓力的精度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:所述絕緣涂層(4)從所述高性能磁致伸縮桿(2)激光焊接一端向另一端的涂覆長度是所述高性能磁致伸縮桿⑵整個(gè)長度的2/3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:所述高性能磁致伸縮桿(2)的一端與所述尾座(8)通過激光點(diǎn)式焊接方式固定連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高精度磁致伸縮式燃燒傳感器，其特征在于:殼體I由高溫高彈性不銹鋼棒加工而成。
【文檔編號】G01L23/22GK104198112SQ201410427730
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】丁明林, 郭磊 申請人:上海滬順石化裝備有限公司