奇石乐发动机燃烧分析仪说明书

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
的意思,Curie 兄弟在 1880 年发现包 括石英在内的某些晶体表面受到机械 应力时会产生电荷。电荷量与作用在 晶体上的力精确地成正比。通常测量 以微微库仑为单位(1pC=10-12 库仑)。
压阻式压力传感器
压阻原理以1954年首次发现的半导体 效应为基础,即在机械应力作用下, 半导体的阻值会发生变化。与传统的 应变仪测量相比,这一发现开拓了全 新的应用领域。从那时起,其他相近 的技术开始出现,如金属薄膜技术和 陶瓷厚膜技术。
开始: – 奇石乐 – 传感器型号 – 版本 – 传感器版本号 – 传感器序号
初始校准: – 工作温度范围 – 初始校准日期 – 初始校准值
再校准: – 参考温度 – 再校准日期 – 再校准值
结尾: – 注释
传感器
密封
连接电缆
传感器、连接电缆和 TEDS 元件
PiezoSmart®适配器
压阻式低压
压电式缸压
PiezoStar®-10 多年来奇石乐在厂内培养高灵 敏和高温稳定的晶体。
2


目录
从晶体到传感器需要 200 道工序
4
奇石乐压力传感器 - 设计的多样化和创新
6
PiezoSmart® 意味着传感器的自动识别
8
技术先驱 - 引导发动机测试技术发展
压电式缸压
PiezoSmart® 传感器
优点概述
● 电荷和电压放大器参数的自动设 置
● 精确压力指示数据测量简便 ● 简化设置过程缩短试验台的测量
准备时间 ● 通过分析系统数据自动交换,简
化测量分析和记录 ● 传感器自动识别技术极大地提高
多通道校准系统的自动化程度
更多关于升级的信息, 请参考第 18 页
压电测量技术的重大突破是 1950年电 荷放大器的发明专利。电荷放大器将 压电传感器的信号转换为可测量的电 压信号。数月之后,PZ-14 压电式压力 传感器问世,它构成了后来许多设计 的核心。
为了确定复杂的解决方案,奇石乐在 传感器开发过程中使用先进的计算和 模拟工具。用模型模拟传感器的几何 形状、机械特性和温度特性,可以迅 速、有效地分析和说明各种因素的影 响结果。
奇石乐传感器的模块化也使客户获得 成本的最佳优化。这进一步提高了客 户的经济效益,确保准确的测量结果, 即使是特殊的传感器配置或工作条件。

9
技术先驱...
从先驱到技术领导者 - 50年代起,奇石 乐开始了压电传感器的开发、制造和 应用。奇石乐的传感器在内燃机的研 发中起了关键作用。其成功反映在获 得了优化燃烧室的唯一信息来源,燃 烧室“内视图”为提高燃烧效率和降低 有害排放提供了帮助。
用于发动机研发的测量仪器的发展同奇 石乐公司的历史紧密相连。这一切始 于 1944 年,当时奇石乐仪器公司的两 位奠基人 Hans-Conrad Sonderegger 先生 和 Walter P. Kistler 先生在温特图尔的 瑞士机车机械厂相识。Sonderegger先生 负责研发新型风冷柴油机,而 Kistler先 生负责研究发动机的现代测量方法。
奇石乐的压阻式传感器测量气体和液 体的静态压力。即使在最恶劣条件下 也可获得准确、良好重复性的结果。
应用概述
6041A 型 M8 水冷式压电 压力传感器
作为无源传感器,压电传感器只能用 于准静态而非纯静态测量。他们特别 适用于动态应用。压电式压力传感器 可用于 400° C 以内的高温下精确测量 和记录快速变化的压力。
10
燃烧分析的基本原理
12
典型应用
测量燃烧压力
14
气门近处的压力曲线
15
试验台上的集成系统
16
量身定制服务适合用户个性化需求
18
产品信息和范围
测量链
20
测量
24
连接
44
电子仪器与软件
47
附件
56
校准
58
技术文献
61
术语表
62
型号查询一览表
65
3
由晶体到传感器...
压电传感器的制造与精密钟表制造有 许多相近之处。通常大小只不过几毫 米的传感器的制作和精确组装需要多 达200道工序。奇石乐的精密测量设备 使这些手工操作更精巧。不同工序的 操作得到 100% 的质量控制,从而确保 传感器的长期使用寿命和可靠的精度。
传感器数据的明确定义 传感器和TEDS连接电缆构成一个整体单 元,即它们永久连接,安装传感器时不 必拆开。
通过密封将 TEDS 连接完整。单个零件 在工厂内焊接,并做了标记。用户升 级后,连接处有 ”Kistler-K” 的密封或标 签表示连接完好。
读取TEDS数据权限
用户
校准
只读
读取和写入权限
制造商 读取/写入
奇石乐的核心竞争力是测量压力、力、 力矩和加速度的传感器的开发、生产 和应用。依靠奇石乐的专业知识和仪 器,测量信号可被调理并用于分析、 控制和优化物理及其他过程,从而提 高产品质量。
奇石乐公司每年都将全球销售额的10% 用于研发,以促进技术创新,为客户 提供具有最新技术而且成本经济的解 决方案。
奇石乐公司作为动态测量技术的全球 市场领导者,现有员工约 950 名。分 布在世界各地的25个子公司和30多个 代理机构确保了与客户的紧密联系, 提供个性化应用工程支持和快速响应。
1. 用非水冷式 PiezoStar® 气缸压力 传感器精确测量气缸压力,进行 燃烧分析、换气分析和燃烧开 发。
2. 无需额外安装孔的气缸压力测量。
除了石英,特别是非水冷式传感器, 奇石乐使用工厂内开发和培育的晶体。 这些 PiezoStar® 晶体的特点是高灵敏和 高温稳定性优异。
测量火花塞:用于爆震分析和车 载试验
发动机燃烧分析
发动机研发中 的压力测量
奇石乐 - 发动机研发的 长期合作伙伴
用于测量气缸、喷射压力及记录数据 的传感器和系统在内燃机的研发中发 挥了关键作用。他们是奇石乐仪器股 份公司为广泛的工业领域提供解决方 案的核心产品之一。作为一家瑞士公 司,奇石乐为发动机试验、汽车工业、 制造和装配业、塑料加工和生物力学 提供专业的传感器和监测系统。
研究和工业的可靠开发合作 伙伴
奇石乐提供完整系列的的压电和压阻 式传感器,相匹配的信号调理仪和齐 备的附件。因而可确保选择完美的传 感器和最佳的信号调理,从而使各种 压力指示试验均可获得最高精度。
模拟和计算
燃烧压力测量的压电式传感器具有工 作范围宽、优异的温度稳定性和高固 有频率的优点。在苛刻的工作环境下, 传感器受到热冲击和机械载荷的影响。 减少这些影响的优化措施通常相互制 约,以非常复杂的方式相互影响和作 用。
6052C 型 M5 非水冷式压电 压力传感器
预热塞适配套:用于直喷式柴油 机测量。也可提供冷启动试验的 测量预热塞。
更多非水冷式传感器信息, 请参见第 24 页
更多水冷式传感器信息, 请参见第 30 页
3. 非水冷压电式 PiezoStar® 传感器 的压力指示用于热力学分析和发 动机校准。
4. 压阻式压力传感器用于进 / 排气 低压指示。水冷式或气动阀式适 配器用于排气低压指示。进行换 气分析和优化。

5
奇石乐压力传感器...
奇石乐传感器的种类对应着发动机开 发的多面性。 微型压电式压力传感器 测量气缸压力非常准确,因此可以作 为热力学分析燃烧过程的基础。同样 独特的是压阻式传感器,可以非常准 确地测量进气和排气歧管压力。
压电式压力传感器
压电效应(piezoelectric effect)前缀 “piezo”来自希腊语 piezein,是“压”
灵敏度 [pC/N]
12
10
Polystable® quartz (1970)
X-cut quartz
PiezoStar® KI100 (2002)
8
PiezoStar® KI85 (1990)
GaPO4*
6
4
2
0
0
500
600
温度 [˚C]
*非奇石乐晶体
奇石乐为不同应用提供由不同晶体材料制成的性能优化的传感器
洁净环境下组装 传感器的最后组装相当于精密工程。 这是在 5 级清洁工作室环境、显微镜 下进行的。组装时精细准确的手工操 作是绝对必要的。微小的失误也会导 致传感器失效。因而必须严格遵循组 装说明,进行每一个步骤。一旦传感 器组装完毕,用激光分别刻上代表品 牌的 ”K” 字,型号和序列号。在所有传 感器数据按序列号保存在数据库之前, 进行最终的检查。
4005B 型 M5 压阻式绝对 压力传感器
6

...设计的多样化和创新
创新能力,与全球领先的发动机制造 企业的紧密联系和专业知识的应用是 奇石乐发动机测量领域占有主导地位 的原因。奇石乐一直为各种精密压力 测量应用包括高精密研究、高要求的 赛车应用等提供最佳解决方案。
水冷式传感器
电缆 冷却水管
陶瓷绝缘插头
外壳 电极
晶体 温度补偿 ThermoComp® 膜片
电缆
前端密封传感器的有限元分析模型

外壳 电极 抗应变设计 晶体 ThermoComp® 膜片 非水冷式传感器
7
PiezoSmart®...
测试详细计划:包括测量链参数的全 面设置和测量点的精确定义- 甚至发动 机压力指示的准备,所需的准备文件 和实施需要花费很多时间,并且容易出 错。使用 PiezoSmart® 传感器自动识别 技术和信号调理仪(SCP)使试验台的操 作人员得以提高过程的可靠性和灵活 性,用较少的准备时间提高数据质量。
● PiezoSmart的模块化设计使得可以将 现有或使用过的无传感器识别功能的 传感器升级
灵敏度数值的自动设置
最佳灵敏度自动设置,以适合使用的压力测量范围和定义的工作 温度范围
数据库
PiezoSmart® 数据存储
8

...意味着传感器的自动识别
TEDS 包括序号、传感器的初始和当前 校准值以及有关制造企业和传感器身 份识别数据。单个传感器的初始校准 值和再校准值的比对可早期识别异常 传感器。因而有利于防止试验台故障 和数据丢失。
4

...需要 200 道工序
这使得奇石乐能够提供具有特别优化 的高性能传感器,精度高、长寿命。
从 X 射线检查开始 测量元件的表面相对于晶轴的方向是 元件特性的决定因素。为了确定晶体 的每一个晶轴,从而根据晶轴方向切 割测量元件,每个晶体在加工之前需 经 X 光检查,然后才被切割成薄晶片, 切割过程需要 24 小时。
TEDS 芯片具有不同级别的读写权限, 允许用户对传感器再校准或更换故障 传感器和电缆。
独立操作 分散存储的传感器数据意味着PiezoSmart 允许传感器和测量链的独立操作。因 此,该系统随时可用,无需与主数据库 连接。
传感器和试验台的接口 信号调理平台(SCP)连接传感器和试验 台。作为灵活的仪器平台,兼容支持不 同试验配置的传感器的测量模块。
100% 质量控制每一环节 不同传感器中形状和尺寸各异的测量 元件是由经过众多加工步骤(主要为手 工)的薄晶片加工而组成。晶体元件被 切割、重叠、上涂层、再重叠并精密 安装。奇石乐将每一个工序都做得完 美极致。
在每一道工序后,都要清洁测量元件 并重新检查它们的尺寸精度和表面光 洁度,不允许遗漏任何一步。如:外 壳、膜片、绝缘、压紧弹簧和接头等 等也都要如此精细地处理。
压电传感器的核心是晶体测量元件。 晶体受力时会在其表面产生成比例的 电荷的特性可用于测量。压电传感器 特别适合于在高温和宽测量范围内对 快速变化的现象进行精密测量。
培育 PiezoStar® 晶体用于燃烧分析 奇石乐主要使用石英(二氧化硅(SiO2)) 作为晶体材料。但是,为使传感器能 在极端环境条件下工作,如发动机燃 烧分析应用,奇石乐公司 10 年来不断 开发自己的晶体。奇石乐公司用这些 PiezoStar 晶体制造具有不同特性的测 量元件。
PiezoSmart® 是自动识别单个压力传感 器的主动系统。即插即测(测量链参数 的自动设置)减少了设置出错的风险。 此外还具有保证压力指示数据质量的 功能。对终端的用户尤为重要的两点 是:
● PiezoSmart适合所有发动机压力传感 器和所有现有电缆及转接接头
传感器数据的直接定义 PiezoSmart的核心是传感器电子数据表 (TEDS)。传感器的数据保存在传感器 电缆连接放大器一端接头处的 TEDS 芯 片中。接头和压力传感器组合为易于 安装的一个单元。这保证了在试验台 操作期间传感器数据的可靠性和明确 定义。密封和粘接标记为系统完整性 提供了额外保护。
相关文档
最新文档