本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門間隙通常只能夠在冷態(tài)即不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下通過(guò)塞尺的方法測(cè)得，尚無(wú)較好的方法測(cè)量其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的熱態(tài)氣門間隙。因此很多新開發(fā)機(jī)型的冷態(tài)氣門間隙值的設(shè)置都是參考其他相近成熟機(jī)型而來(lái)，這樣得到的氣門間隙在實(shí)際使用過(guò)程中因氣門的熱脹冷縮未必是最恰當(dāng)?shù)模踔習(xí)驓忾T間隙較小引發(fā)氣門關(guān)閉不嚴(yán)或者氣門間隙較大引發(fā)進(jìn)排氣效率降低等較多相關(guān)失效，因此直接對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙進(jìn)行檢測(cè)是避免以上失效的唯一辦法，也是行業(yè)中有待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)檢測(cè)裝置，該裝置解決了塞尺不能在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行氣門間隙測(cè)試的弊端。

本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙的方法，該方法解決了直接在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行氣門間隙測(cè)試的技術(shù)難題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)檢測(cè)裝置，它安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)上，它包括檢測(cè)搖臂，所述檢測(cè)搖臂一端豎直設(shè)置有信號(hào)觸發(fā)挺桿，所述信號(hào)觸發(fā)挺桿底面設(shè)置有凸輪，所述檢測(cè)搖臂另一端豎直設(shè)置有頂針；所述頂針底部連接有氣門桿，所述檢測(cè)搖臂的臂表面水平設(shè)置有信號(hào)檢測(cè)單元，所述信號(hào)檢測(cè)單元另一端底面與頂針頂部接觸；所述信號(hào)觸發(fā)挺桿和信號(hào)檢測(cè)單元分別與信號(hào)處理模塊連接。

進(jìn)一步地，所述檢測(cè)搖臂包括上層的水平拱橋臂和下層的弓形臂，所述檢測(cè)搖臂的兩端分別開設(shè)有安裝孔和通孔。

再進(jìn)一步地，所述水平拱橋臂中段為水平面，所述水平面開設(shè)有兩個(gè)螺栓孔。

再進(jìn)一步地，所述信號(hào)檢測(cè)單元包括采集標(biāo)尺，其采集標(biāo)尺為彈簧鋼；所述采集標(biāo)尺上開設(shè)有兩個(gè)固定孔，兩個(gè)固定孔分別與對(duì)應(yīng)的螺栓孔通過(guò)螺栓固定；

所述采集標(biāo)尺上表面設(shè)置有第一應(yīng)變片，所述第一應(yīng)變片位于固定孔一側(cè)；所述信號(hào)觸發(fā)挺桿的桿壁上設(shè)置有第二應(yīng)變片。第一應(yīng)變片和第二應(yīng)變片均為1/4橋路。

再進(jìn)一步地，所述第一應(yīng)變片的信號(hào)輸出端分別與標(biāo)定信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸入端和氣門間隙信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸入端連接，所述第二應(yīng)變片與氣門間隙信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸入端連接；所述標(biāo)定信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸出端和氣門間隙信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸出端分別與氣門間隙信號(hào)計(jì)算模塊的信號(hào)輸入端連接。

再進(jìn)一步地，所述信號(hào)觸發(fā)挺桿通過(guò)頂部的螺栓固定在安裝孔內(nèi)。

再進(jìn)一步地，所述頂針固定在通孔上。

本發(fā)明還提供了一種利用上述檢測(cè)裝置檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)的方法，包括以下步驟：

1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將檢測(cè)裝置安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中，同時(shí)旋轉(zhuǎn)曲軸將待測(cè)氣門間隙對(duì)應(yīng)的活塞調(diào)整到上止點(diǎn)位置；然后將采集標(biāo)尺上的第一應(yīng)變片和標(biāo)定信號(hào)處理模塊的輸入端連接，此時(shí)檢測(cè)裝置進(jìn)入氣門間隙信號(hào)標(biāo)定模式：

a.向頂針和氣門之間的間隙內(nèi)依次插入不同厚度塞尺，利用采集標(biāo)尺收集與塞尺相同厚度的待測(cè)氣門間隙形變時(shí)所產(chǎn)生的微應(yīng)變數(shù)據(jù)；

b.通過(guò)第一應(yīng)變片將收集的微應(yīng)變數(shù)據(jù)傳輸給標(biāo)定信號(hào)處理模塊，將微應(yīng)變數(shù)據(jù)整理形成離散標(biāo)定數(shù)據(jù)；同時(shí)，利用標(biāo)定信號(hào)處理模塊對(duì)離散標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到離散標(biāo)定數(shù)據(jù)曲線(該離散標(biāo)定數(shù)據(jù)曲線為氣門間隙dn與采集標(biāo)尺上所測(cè)微應(yīng)變量μεn之間的連續(xù)曲線，)，其離散標(biāo)定數(shù)據(jù)曲線的關(guān)系式為：

dn＝kμεn+b

式中，n為塞尺插入的次數(shù)，n＝1、2、3、4、5、……；

dn為頂針和氣門尾端間隙，0≤dn≤0.60mm；

μεn為與塞尺厚度相同的氣門間隙條件下的采集標(biāo)尺微應(yīng)變，

k為標(biāo)定系數(shù)，0.001≤k≤0.002，b為標(biāo)定常量，0.40≤b≤0.60；

2)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，將第二應(yīng)變片和第一應(yīng)變片分別與氣門間隙信號(hào)處理模塊信號(hào)輸入端連接，此時(shí)檢測(cè)裝置進(jìn)入動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)處理模式：

a.凸輪旋轉(zhuǎn)推動(dòng)信號(hào)觸發(fā)挺桿和檢測(cè)搖臂，同時(shí)，檢測(cè)搖臂繞搖臂軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)頂針運(yùn)動(dòng)，使得信號(hào)觸發(fā)挺桿和采集標(biāo)尺產(chǎn)生形變，

采集并記錄發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)第二應(yīng)變片和第一應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)為：m(t)＝με1(t)n(t)＝με2(t)，

其中m(t)、n(t)為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)信號(hào)觸發(fā)挺桿和采集標(biāo)尺上的應(yīng)變信號(hào),με1(t)和με2(t)測(cè)試應(yīng)變片實(shí)時(shí)微應(yīng)變，t為時(shí)間，秒；m(t)為采集標(biāo)尺應(yīng)變信號(hào)n(t)的輔助信號(hào)，檢驗(yàn)配氣機(jī)構(gòu)處于受力運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

b.氣門間隙計(jì)算模塊獲取標(biāo)定系數(shù)k、標(biāo)定常量b和采集標(biāo)尺發(fā)生形變的微應(yīng)變數(shù)據(jù)n(t)代入如下公式b(t)＝kn(t)+b，得到發(fā)動(dòng)機(jī)氣門間隙的實(shí)時(shí)信號(hào)b(t)。

作為優(yōu)選方案，所述塞尺的厚度逐漸增大，塞尺厚度為h＝h0+(n-1)x；

式中，h0為塞尺初始厚度，單位為mm，n為塞尺插入的次數(shù)，n＝1、2、3……，x為塞尺增加的厚度，x＝0.05mm。

作為優(yōu)選方案，所述待測(cè)氣門間隙的范圍為0～0.6mm。

作為優(yōu)選方案，所述步驟2)中，檢測(cè)裝置進(jìn)入動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)處理模式前，先進(jìn)行低通1000hz濾波處理后輸送給氣門間隙信號(hào)計(jì)算模塊。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明具有氣門間隙信號(hào)標(biāo)定模式和氣門間隙信號(hào)處理模式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將以上兩種模式配合檢測(cè)，形成了上述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法不受發(fā)動(dòng)機(jī)及外界振動(dòng)影響，可靠性好，測(cè)量精度高，分析計(jì)算方便，適應(yīng)性較強(qiáng)，重量輕，便攜性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明檢測(cè)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為信號(hào)觸發(fā)挺桿的細(xì)節(jié)圖；

圖3為檢測(cè)搖臂的細(xì)節(jié)圖；

圖4為信號(hào)檢測(cè)單元的細(xì)節(jié)圖；

圖5為信號(hào)傳遞圖；

圖6為實(shí)施例中塞尺插入檢測(cè)裝置的示意圖；

圖7為實(shí)施例中步驟1中的離散標(biāo)定信號(hào)曲線圖；

圖8為第二應(yīng)變片2.1和第一應(yīng)變片4.2采集示意圖；

圖9為實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)實(shí)時(shí)示意圖。

圖中，凸輪1、信號(hào)觸發(fā)挺桿2、第二應(yīng)變片2.1、螺栓2.2、檢測(cè)搖臂3、水平拱橋臂3.1、水平面3.11、螺栓孔3.1a下層的弓形臂3.2、搖臂軸孔3.21、安裝孔3.3、通孔3.4、信號(hào)檢測(cè)單元4、采集標(biāo)尺4.1、固定孔4.11、第一應(yīng)變片4.2、頂針5、氣門桿6、標(biāo)定信號(hào)處理模塊7、氣門間隙信號(hào)處理模塊8、氣門間隙信號(hào)計(jì)算模塊9。

具體實(shí)施方式

為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。

如圖1～5所示：一種發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)檢測(cè)裝置，它安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)上，它包括檢測(cè)搖臂3，檢測(cè)搖臂3包括上層的水平拱橋臂3.1和下層的弓形臂3.2，檢測(cè)搖臂3的兩端分別開設(shè)有安裝孔3.3和通孔3.4；水平拱橋臂3.1中段為水平面3.11，水平面3.11開設(shè)有兩個(gè)螺栓孔3.1a。

信號(hào)觸發(fā)挺桿2通過(guò)頂部的螺栓2.2固定在安裝孔3.3內(nèi)；信號(hào)觸發(fā)挺桿2底面設(shè)置有凸輪1，檢測(cè)搖臂3另一端豎直設(shè)置有頂針5；頂針5底部連接有氣門桿6，檢測(cè)搖臂3的臂表面水平設(shè)置有信號(hào)檢測(cè)單元4，信號(hào)檢測(cè)單元4另一端底面與頂針5頂部接觸；

信號(hào)檢測(cè)單元4包括采集標(biāo)尺4.1，其采集標(biāo)尺4.1為彈簧鋼；采集標(biāo)尺4.1上開設(shè)有兩個(gè)固定孔4.11，兩個(gè)固定孔4.11分別與對(duì)應(yīng)的螺栓孔3.1a通過(guò)螺栓固定；采集標(biāo)尺4.1上表面設(shè)置有第一應(yīng)變片4.2，第一應(yīng)變片4.2位于固定孔4.11一側(cè)；信號(hào)觸發(fā)挺桿2的桿壁上設(shè)置有第二應(yīng)變片2.1。第一應(yīng)變片4.2和第二應(yīng)變片2.1均為1/4橋路。

采集標(biāo)尺上第一應(yīng)變片4.2的信號(hào)輸出端分別與標(biāo)定信號(hào)處理模塊7的信號(hào)輸入端和氣門間隙信號(hào)處理模塊8的信號(hào)輸入端連接，信號(hào)觸發(fā)挺桿高溫上第二應(yīng)變片2.1與氣門間隙信號(hào)處理模塊8的信號(hào)輸入端連接；標(biāo)定信號(hào)處理模塊7的信號(hào)輸出端和氣門間隙信號(hào)處理模塊8的信號(hào)輸出端分別與氣門間隙信號(hào)計(jì)算模塊9的信號(hào)輸入端連接。

如圖6所示：上述檢測(cè)裝置檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)的方法，包括以下步驟：

1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將檢測(cè)裝置安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中，同時(shí)旋轉(zhuǎn)曲軸將待測(cè)氣門間隙對(duì)應(yīng)的活塞調(diào)整到上止點(diǎn)位置；然后將采集標(biāo)尺4.1上的第一應(yīng)變片4.2和標(biāo)定信號(hào)處理模塊7的輸入端連接，此時(shí)檢測(cè)裝置進(jìn)入氣門間隙信號(hào)標(biāo)定模式：

a.向頂針5和氣門之間的間隙內(nèi)依次插入不同厚度塞尺10，利用采集標(biāo)尺4.1收集與塞尺10相同厚度的待測(cè)氣門間隙形變時(shí)所產(chǎn)生的微應(yīng)變數(shù)據(jù)；其中，所述塞尺10的厚度逐漸增大，塞尺厚度為h＝h0+nx；

式中，h0為塞尺初始厚度，單位為mm，n為塞尺增加厚度次數(shù)，n＝0、1、2、3……，x為塞尺增加的厚度，x＝0.05mm；

b.通過(guò)第一應(yīng)變片4.2將收集的微應(yīng)變數(shù)據(jù)傳輸給標(biāo)定信號(hào)處理模塊7，將微應(yīng)變數(shù)據(jù)整理形成離散標(biāo)定數(shù)據(jù)；同時(shí)，利用標(biāo)定信號(hào)處理模塊7對(duì)離散標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到離散標(biāo)定數(shù)據(jù)曲線見圖7(該離散標(biāo)定數(shù)據(jù)曲線為氣門間隙dn與采集標(biāo)尺4b上所測(cè)微應(yīng)變量μεn之間的連續(xù)曲線，)，其離散標(biāo)定數(shù)據(jù)曲線的關(guān)系式為：

dn＝kμεn+b

式中，n為塞尺插入的次數(shù)，n＝1、2、3、4、5、……；

dn為頂針和氣門尾端間隙，0≤dn≤0.60mm；

μεn為與塞尺10厚度相同的氣門間隙條件下的采集標(biāo)尺微應(yīng)變，

k為標(biāo)定系數(shù)，0.001≤k≤0.002，b為標(biāo)定常量，0.40≤b≤0.60；

2)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，將信號(hào)觸發(fā)挺桿上第二應(yīng)變片2.1和采集標(biāo)尺上第一應(yīng)變片4.2分別與氣門間隙信號(hào)處理模塊8信號(hào)輸入端連接，先進(jìn)行低通1000hz濾波處理后輸送給氣門間隙信號(hào)計(jì)算模塊9；此時(shí)檢測(cè)裝置進(jìn)入動(dòng)態(tài)氣門間隙信號(hào)處理模式：

a.凸輪1旋轉(zhuǎn)推動(dòng)信號(hào)觸發(fā)挺桿2和檢測(cè)搖臂3，同時(shí)，檢測(cè)搖臂3推動(dòng)頂針5運(yùn)動(dòng)，使得信號(hào)觸發(fā)挺桿2和采集標(biāo)尺4.1產(chǎn)生形變，

采集并記錄發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)第二應(yīng)變片2.1和第一應(yīng)變片4.2的應(yīng)變信號(hào)：m(t)＝με1(t)和n(t)＝με2(t)見圖8，

其中m(t)、n(t)為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)信號(hào)觸發(fā)挺桿2和采集標(biāo)尺4.1上的應(yīng)變信號(hào)，με1(t)和με2(t)測(cè)試應(yīng)變片實(shí)時(shí)微應(yīng)變，t為時(shí)間，秒；m(t)為采集標(biāo)尺應(yīng)變信號(hào)n(t)的輔助信號(hào)，檢驗(yàn)配氣機(jī)構(gòu)處于受力運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

b.氣門間隙計(jì)算模塊9獲取標(biāo)定系數(shù)k、標(biāo)定常量b和采集標(biāo)尺發(fā)生形變的微應(yīng)變數(shù)據(jù)n(t)代入如下公式b(t)＝kn(t)+b，得到發(fā)動(dòng)機(jī)氣門間隙的實(shí)時(shí)信號(hào)b(t)見圖9。

其它未詳細(xì)說(shuō)明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。盡管上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，人們還可以根據(jù)本實(shí)施例在不經(jīng)創(chuàng)造性前提下獲得其他實(shí)施例，這些實(shí)施例都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。