動いているエンジンバルブの温度を測定する:伝達電圧と無線読み取り値?

私は、電気/電子の経験がほとんどない、またはほとんど経験がない自動車エンジニアです。エンジンの排気バルブにリアルタイムの温度値を記録し、熱電対を取り付け、ケーブルをバルブトレインとバルブカバーを通して配線する作業をしています。その代わりに、誰かが、熱電対の電圧値をワイヤレスで転送できるかどうかを尋ねました(送信側ユニットはバルブ先端に取り付けられています。

A valve's picture

私はこれが可能でさえあるかどうか、そしてこのプロジェクトが自動車技術者にとってどれほど難しいかを知りたいですか?

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私の最大の懸念は、厳密に熱平衡がないことです。高温の排気ガスはしばしば冷たい空気と交換され、その中に燃料が噴射され、それからさらに蒸発して内部をさらに冷却する。
追加された 著者 Jonathan Hartley,
とてもおもしろい問題です。 :)質問:1.バルブは何から作られていますか、そしてそれらの熱膨張係数は何ですか? 2.それら(バルブ)は、それらの温度膨張係数が等方性ではないように働きましたか?もしそうなら、異方性の比率と方向は何ですか?
追加された 著者 EM Fields,
動きを避けるために、サーミスタを排気口の壁に置くことはできますか?ヘッダガスケットから細い(?)ワイヤをこっそり抜かなければなりません(漏れている可能性があります)。これは、バルブが経験している熱をよりよく読むためのものです。バルブステムに沿って温度が低下する可能性があります。
追加された 著者 algorytmus,

5 答え

良い方法は高温計を使うことでしょう。それは、温度を測定する必要がある対象物によって発せられた熱/光を受け取り、次にその「スペクトル」の一部を使用して温度を計算する光学装置である。

それはオブジェクトからの「黒体」放射とその放射率を理解することに頼っています -

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私は航空エンジンのタービンブレードで600℃という低い温度でそれを使用しました、しかし、理論的には、はるかに低い使用することができます。あなたは適切な光ファイバーで放射をパイプで外すことができます、そしてそれは非接触方法です。

それは放出された放射線の帯域幅のごく一部をフィルタリングすることに依存していますし、あなたのためにこれを行うことができる光学フィルタがあります。私は、放射の1.7 \ $ \ mu \ $ m部分を選択するために光学フィルターとフォトダイオードの自然なスペクトル応答を使いました。あなたが約3 \ $ \ mu \ $ mの帯域通過フィルタリングに適しているデバイスとフィルタを見つけることができるなら、あなたはビジネスにいるべきです。

私がよくわからない唯一の分野は600℃以下の地域ですが、あなたがこの点かそれ以上の温度を測定しようとしているならそれは確かに行われることができます。

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簡単なグーグル検索では 650℃ ピーク
追加された 著者 Jonathan Hartley,
さらにもう少し検索すると、こちら - 200〜1600度、0.6 mmスポットサイズ@ 50 mmレンズ距離、実際のセンサーは約1メートル離れています。
追加された 著者 Jonathan Hartley,

これはややこしいので、あなたがしなければならない最初の事は彼らが電子機器でしていることを知っている誰かを得ることです。高温と振動のために、センサーから外部にデータを取得する方法にかかわらず、これは困難です。

私は動いている弁に行かなければならないものは何でも最小限に抑えたいと思います。それはたぶんあなたにいくつかの役に立つ読書をするのに十分に長く働くであろうフレキシブルワイヤを持つただの高温サーミスタを意味する。それから、電子機器の残りの部分は、冷たく、動かず、汚れた油で覆われていない場所に置きます。

一見すると変圧器だけがその価値よりはるかに多くの問題のように思われるとしても、ある種の無線送信機、そして次に無線受信機。繰り返しますが、私はこの過酷な環境で電子機器を最小限に抑えたいと思います。サーミスタとワイヤだけにしてください。

熱電対ではなくサーミスタ(可変抵抗温度センサ)と言っているのは、熱電対を使用するとワイヤ用の特定の材料で固着しているからです。あなたはたわみの多くに耐えるのに最適な素材を選びたいと思います。それはマルチストランド銅です。熱電対への両方のワイヤを同じ材料にすることはできません。高温の「プラチナRTD」タイプのサーミスタはここで動作するはずです。

油が飛散することが予想されますが、それ以外の場合はIR温度検知をお勧めします。

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@EMFieldsゴドウィンの法則をこんなに早く実現できますか?私はそれをあなたの立場で言うべき建設的なことを思いつくことができない失敗として捉えます。
追加された 著者 W5VO,

これは、バルブの上部にリボンまたは細線の熱電対を取り付けて行うことができると思います。

バルブにめくれ穴を開けて(EDMプランジなどで)、ポリイミド絶縁(予想される温度をチェックする)センサーをバルブ自体の奥深くに配置することを検討することをお勧めします。タイプKまたはNの熱電対(JまたはTとは対照的にニッケル合金タイプ)は必要な特性を持っているかもしれませんが、テストの予想される実行時間に対して疲労寿命をチェックする必要があります。

このような熱電対は、非常に小さい直径の穴に収まることができ、接続が続く限り(およびミリ秒以内に破損が容易に検出される限り)、接合部の温度を正確かつ信頼性高く読み取ることができます。

私は、バルブステムに接続された電子機器が、少なくとも一見したところではないが、非常に実用的になるとは思わないが、いくつかの RFIDセンサーチップ実用的ではありません。

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だから私はこのプロジェクトをゆっくり進めています。 EDMはバルブの切り込みを機械加工する唯一の方法ですか?他に方法はありますか?
追加された 著者 MrKit678,

あなたの質問は、動いているエンジンバルブの温度を決定する問題に対する特定の解決策の実装についてです。そして、あなたはさまざまな解決策を受け取りました。ただし、より簡単な解決策は、バルブガイドに1つ(または複数)の熱電対を設置することです(確認されていません)。 バルブの温度は直接測定されているわけではありませんが、バルブの温度とガイドの温度の間の相関を確認し、その値をバルブの温度を反映するように調整できます。 熱電対ワイヤを引き回すか、またはその電圧値をバルブカバーの外側に無線送信するかにかかわらず、どちらの方法も実施することができる。

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はい、これは絶対に可能です。

以下に、提案された解決策とそれに関連する問題を要約し、私自身のアイデアを提案します。

解決策1:高温計はAndy別名によって提案され、Olin Lathropによって言及されました。関連する問題は、粘着性の汚れが光路をブロックすることです。

解決策2:銅線がOlin Lathropによって提案されました。関連した問題は、ワイヤの多くの消耗です。

解決策3:トランス/コイルはOlin Lathropによって言及されています。これはサーミスタと一緒に使うことができます、あるいはあなたが測定しようとしている地域であなたのバルブがその磁気特性の有用な勾配を持っているかどうかを見ることができます。私はこのアプローチを好むでしょう、特にそれがバルブをコアとして使用し、他のものではない場合は特にそうです。多分Olinは関連する問題を説明するでしょう。

解決策4:RFIDセンサーチップのようなもの。関連する問題は、窒化ガリウムまたは他のいくつかの耐熱半導体材料で作られた特注の高温センサーチップの必要性である。大手エンジンメーカーは非常にうまくそのようなチップを注文することができます、しかしあなたは確かに専門家のコンサルティングを必要とするでしょう。また、ここでは、おそらくピエゾ発電や熱電発電など、RFIDチップに電力を供給するための代替オプションが多数あることを説明します。そのため、電力をワイヤレスで転送する必要はなく、信号だけが必要です。

最初の2つの解決策は、LC回路の構築ではなく、元の問題の解決を試みることに注意してください。

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