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1、(10)申请公布号 CN 103808421 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103808421 A (21)申请号 201410028721.3 (22)申请日 2014.01.22 G01K 1/14(2006.01) G01K 7/02(2006.01) (71)申请人 东风商用车有限公司 地址 430056 湖北省武汉市汉阳区武汉经济 开发区东风大道 10 号 (72)发明人 邹利亚 徐惠 张晓红 (74)专利代理机构 武汉荆楚联合知识产权代理 有限公司 42215 代理人 王健 王春娇 (54) 发明名称 一种缸盖测温用铠装热电偶总成及其制作和 安装方法 (57)。
2、 摘要 一种缸盖测温用铠装热电偶总成及其制作和 安装方法， 铠装热电偶总成包括铠装热电偶 （1） ， 铠装热电偶 （1） 热电极端安装在发动机缸盖的测 温孔 （9） 内， 铠装热电偶 （1） 热电极端配装有铜衬 套 （2） ， 铜衬套 （2）为通心柱体， 铜衬套 （2）的内 径与铠装热电偶 （1） 热电极端间隙配合， 铜衬套 （2） 的外径与发动机缸盖的测温孔 （9） 直径间隙 配合。制作和安装方法， 利用开槽式压紧螺母 （4） 和紧固螺母 （5） 将铜衬套 （2） 装配于铠装热电偶 （1） 的热电极端， 最后将本铠装热电偶总成从热电 极端插入发动机缸盖的测温孔 （9） 内。保证了铠 装热电偶。
3、 （1） 测点位置一致性， 且成本低廉。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103808421 A CN 103808421 A 1/1 页 2 1. 一种缸盖测温用铠装热电偶总成， 包括铠装热电偶 （1） ， 所述的铠装热电偶 （1） 热电 极端安装在发动机缸盖的测温孔 （9） 内， 其特征在于 ： 所述的铠装热电偶 （1） 热电极端配装 有铜衬套 （2） ， 所述的铜衬套 （2） 为通心柱体， 铜衬套 （2） 的内径与铠装热电偶。
4、 （1） 热电极端 间隙配合， 铜衬套 （2） 的外径与发动机缸盖的测温孔 （9） 直径间隙配合。 2. 根据权利要求 1 所述的一种缸盖测温用铠装热电偶总成， 其特征在于 ： 所述的铜衬 套 （2） 边缘设置成倒角 （3） 。 3. 根据权利要求 2 所述的一种缸盖测温用铠装热电偶总成， 其特征在于 ： 所述的倒角 （3） 角度为 56。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种缸盖测温用铠装热电偶总成， 其特征在于 ： 所述的 铜衬套 （2） 长度为 3mm。 5. 根据权利要求 2 所述的一种缸盖测温用铠装热电偶总成制作和安装方法， 其特征在 于， 利用开槽式压紧螺母 （4） 和紧固螺。
5、母 （5） 将铜衬套 （2） 装配于铠装热电偶 （1） 的热电极 端， 具体包括以下步骤 ： 步骤一、 根据铜衬套 （2） 的长度和倒角 （3） 角度选择开槽式压紧螺母 （4） 和紧固螺母 （5） ， 使铜衬套 （2） 的长度与开槽式压紧螺母 （4） 和紧固螺母 （5） 之间的有效安装尺寸相配 合， 倒角 （3） 角度与开槽式压紧螺母 （4） 和紧固螺母 （5） 之间的锥角面 （6） 相配合， 且使紧 固螺母 （5） 内部的通孔和开槽式压紧螺母 （4） 的槽口分别与铠装热电偶 （1） 直径相配合 ； 步骤二、 将铜衬套 （2） 套在铠装热电偶 （1） 上， 且使铜衬套 （2） 安装在距离铠装热。
6、电偶 （1） 热电极端约 3mm 的位置处 ； 步骤三、 在铜衬套 （2） 与铠装热电偶 （1） 的引线接头端 （7） 之间沿开槽式压紧螺母 （4） 的槽口， 放上开槽式压紧螺母 （4） ； 步骤四、 将铠装热电偶 （1） 穿入紧固螺母 （5） 内部通孔中， 使铜衬套 （2） 位于紧固螺母 （5） 和开槽式压紧螺母 （4） 之间 ； 步骤五、 将紧固螺母 （5） 与开槽式压紧螺母 （4） 之间通过螺纹配合， 使铜衬套 （2） 夹在 两者之间， 再进一步拧紧紧固螺母 （5） 使其与开槽式压紧螺母 （4） 配合， 利用铜衬套 （2） 的 倒角 （3） 与开槽式压紧螺母 （4） 和紧固螺母 （5） 。
7、之间的锥角面 （6） 相配合， 将铜衬套 （2） 压 紧在铠装热电偶 （1） 热电极端 ； 步骤六、 松开紧固螺母 （5） 与开槽式压紧螺母 （4） 之间的配合， 从铠装热电偶 （1） 热电 极端退出紧固螺母 （5） ， 开槽式压紧螺母 （4） 通过其上的槽口从铠装热电偶 （1） 上取下， 铜 衬套 （2） 安装完毕， 本铠装热电偶总成制作完成 ； 步骤七、 最后将本铠装热电偶总成从热电极端插入发动机缸盖的测温孔 （9） 内， 则本铠 装热电偶总成安装完成。 权 利 要 求 书 CN 103808421 A 2 1/4 页 3 一种缸盖测温用铠装热电偶总成及其制作和安装方法 技术领域 0001。
8、 本发明涉及一种发动机缸盖测温用铠装热电偶， 更具体地说是涉及一种缸盖测温 用铠装热电偶总成及其制作和安装方法， 属于发动机测试技术领域。 背景技术 0002 发动机运行时， 燃料在气缸中燃烧， 产生大量的热能， 其中一部分热能被缸盖吸 收， 缸盖温度升高， 这时需要循环水通过缸盖水套进行冷却 ； 由于发动机缸盖结构复杂， 而 缸盖上气阀周边的鼻梁区冷却条件最为苛刻， 容易发生缸盖开裂 ； 造成缸盖开裂的原因一 方面是最高工作温度条件不够， 另一方面是由于温度周期变化产生的疲劳， 这些统称为缸 盖的热负荷失效 ； 因此通常需要对缸盖鼻梁区温度进行测量， 以实现对缸盖的热负荷评价。 0003 目。
9、前缸盖温度场的测温方法主要是在发动机缸盖上平行底板方向打孔， 利用铠装 热电偶进行缸盖测温， 具体参见图 1， 铠装热电偶 1 热电极端安装在发动机缸盖的测温孔 9 内以实现测温。但是， 该种测温方法有如下缺陷 ： 一、 由于测温孔 9 受到常规加工水平的限 制， 使得测温孔9直径不能小于2mm， 若采用直径为2mm的铠装热电偶1配合安装时， 因为热 电偶是由两种金属材料的热偶丝制作而成， 两种金属焊接端为热电极端， 当热电偶安装在 铠装内时， 热电极端这个点相对 2mm 直径的铠装来说准确的感温点是不明确的， 所以存在 铠装热电偶 1 中的热电极端本身实际感温区不明确的问题。二、 若采用较细。
10、的铠装热电偶 1 安装时， 例如其直径为 1mm， 则铠装热电偶 1 与测温孔 9 之间存在配合差， 产生铠装热电偶 1 热电极端感温位置不一致的问题。以上两方面的缺陷都会给缸盖测温带来 1mm 以上测点 位置的偏差， 按照发动机缸盖最大温度梯度来看， 会使缸盖测温结果最大有 20的一致性 偏差 ； 因此， 需要一种简单实用的发动机缸盖测温方案。 发明内容 0004 本发明的目的在于针对现有的缸盖测温方法制作加工测温孔大、 使得常规铠装热 电偶出现测点不一致的问题， 提供一种缸盖测温用铠装热电偶总成及其制作和安装方法。 0005 为实现上述目的， 本发明的技术解决方案是 ： 一种缸盖测温用铠装。
11、热电偶总成， 包 括铠装热电偶， 所述的铠装热电偶热电极端安装在发动机缸盖的测温孔内， 所述的铠装热 电偶热电极端配装有铜衬套， 所述的铜衬套为通心柱体， 铜衬套的内径与铠装热电偶热电 极端间隙配合， 铜衬套的外径与发动机缸盖的测温孔直径间隙配合。 0006 所述的铜衬套边缘设置成倒角。 0007 所述的倒角角度为 56。 0008 所述的铜衬套长度为 3mm。 0009 一种缸盖测温用铠装热电偶总成制作和安装方法， 利用开槽式压紧螺母和紧固螺 母将铜衬套装配于铠装热电偶的热电极端， 具体包括以下步骤 ： 0010 步骤一、 根据铜衬套的长度和倒角角度选择开槽式压紧螺母和紧固螺母， 使铜衬 套。
12、的长度与开槽式压紧螺母和紧固螺母之间的有效安装尺寸相配合， 倒角角度与开槽式压 说 明 书 CN 103808421 A 3 2/4 页 4 紧螺母和紧固螺母之间的锥角面相配合， 且使紧固螺母内部的通孔和开槽式压紧螺母的槽 口分别与铠装热电偶直径相配合 ； 0011 步骤二、 将铜衬套套在铠装热电偶上， 且使铜衬套安装在距离铠装热电偶热电极 端约 3mm 的位置处 ； 0012 步骤三、 在铜衬套与铠装热电偶的引线接头端之间沿开槽式压紧螺母的槽口， 放 上开槽式压紧螺母 ； 0013 步骤四、 将铠装热电偶穿入紧固螺母内部通孔中， 使铜衬套位于紧固螺母和开槽 式压紧螺母之间 ； 0014 步骤。
13、五、 将紧固螺母与开槽式压紧螺母之间通过螺纹配合， 使铜衬套夹在两者之 间， 再进一步拧紧紧固螺母使其与开槽式压紧螺母配合， 利用铜衬套的倒角与开槽式压紧 螺母和紧固螺母之间的锥角面相配合， 将铜衬套压紧在铠装热电偶热电极端 ； 0015 步骤六、 松开紧固螺母与开槽式压紧螺母之间的配合， 从铠装热电偶热电极端退 出紧固螺母， 开槽式压紧螺母通过其上的槽口从铠装热电偶上取下， 铜衬套安装完毕， 本铠 装热电偶总成制作完成 ； 0016 步骤七、 最后将本铠装热电偶总成从热电极端插入发动机缸盖的测温孔内， 则本 铠装热电偶总成安装完成。 0017 与现有技术相比较， 本发明的有益效果是 ： 00。
14、18 1、 设计新颖， 结构简单， 保证了铠装热电偶测点位置一致性， 且成本低廉。本发明 中铠装热电偶热电极端配装有铜衬套， 使得铜衬套的内径与铠装热电偶热电极端间隙配 合， 铜衬套的外径与发动机缸盖的测温孔直径间隙配合， 工作时避免了铠装热电偶出现测 点不一致的问题， 提高了缸盖测温方法的测量效果 ； 且不对目前市场铠装热电偶产品提出 过高的要求， 保证了以往加工的缸盖样件都可以使用， 使得制作成本低廉， 节约了生产成 本。 0019 2、 本发明中的一种缸盖测温用铠装热电偶总成制作和安装方法， 利用开槽式压紧 螺母 4 和紧固螺母 5 将铜衬套 2 装配于铠装热电偶 1 的热电极端， 保证。
15、了在很低的生产工 艺条件下可以重复性安装， 由此保证了本缸盖测温用铠装热电偶总成可实施。 附图说明 0020 图 1 是现有的发动机缸盖用测温方式示意图。 0021 图 2 是本发明结构示意图。 0022 图 3 是本发明中铜衬套结构示意图。 0023 图 4 是本发明中步骤二制作安装示意图。 0024 图 5 是本发明中步骤三制作安装示意图。 0025 图 6 是本发明中步骤四制作安装示意图。 0026 图 7 是本发明中步骤五制作安装示意图。 0027 图 8 是本发明中步骤六制作安装示意图。 0028 图中 ： 铠装热电偶1， 铜衬套2， 倒角3， 开槽式压紧螺母4， 紧固螺母5， 锥角。
16、面6， 引 线接头端 7， 延长导线 8， 测温孔 9。 说 明 书 CN 103808421 A 4 3/4 页 5 具体实施方式 0029 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。 0030 参见图 2- 图 4， 一种缸盖测温用铠装热电偶总成， 包括铠装热电偶 1， 所述的铠装 热电偶 1 通常是将热电偶封装在通体直径不变的金属套内制作而成， 金属套直径通常为 0.5-3mm ； 热电偶则是由两种不同材质的导电材料、 利用热电效应原理、 制作而成的测 温传感器。铠装热电偶 1 包括热电极端和引线接头端 7， 所述的热电极端为传感器头部， 用 来测量温度 ； 引线接头端 。
17、7 为传感器尾部。金属套长度按测量需求可以订制， 如 10-500mm， 热电偶长度按金属套长度制作， 引线接头端焊接延长导线 8 ； 引线接头端 7 考虑接线与可靠 保护， 通常将该处的直径制作较大。 0031 参见图2-图4， 所述的铠装热电偶1热电极端安装在发动机缸盖的测温孔9内， 铠 装热电偶 1 热电极端配装有铜衬套 2。所述的铜衬套 2 为通心柱体， 铜衬套 2 的内径与铠装 热电偶 1 热电极端间隙配合， 一般比热电极端直径大 0.1mm ； 铜衬套 2 的外径与发动机缸盖 的测温孔 9 直径间隙配合， 间隙量不大于 0.1mm， 保证铜衬套 2 外径满足缸盖测温孔 9 直 径的。
18、配合要求即可。所述的铜衬套 2 边缘设置成倒角 3 以便于其制作安装 ； 本具体实施方 式中倒角 3 角度为 56。本具体实施方式中所述的铜衬套 2 长度为 3mm。 0032 本发明一种缸盖测温用铠装热电偶总成， 在普通铠装热电偶 1 上加装铜衬套 2， 保 证了铠装热电偶总成与缸盖测点孔相配合， 解决了缸盖测点孔大、 普通铠装热电偶 1 热点 极端感温位置不一致、 给缸盖测温带来偏差等问题。由于缸盖测温孔 9 直径不易加工过小， 一般加工为 2mm， 现以 2mm 测温孔 9、 1mm 铠装热电偶 1 分析， 铜衬套 2 与测温孔 9 配 合间隙 0.1mm、 铠装热电偶 1 热电极端位置。
19、偏差 0.15mm， 按最大缸盖温度梯度 20 /mm 计 算， 测温一致性偏差小于 5， 大大提高了缸盖测温精确度。 0033 参见图 4- 图 8， 一种缸盖测温用铠装热电偶总成制作和安装方法， 利用开槽式压 紧螺母 4 和紧固螺母 5 将铜衬套 2 装配于铠装热电偶 1 的热电极端， 具体包括以下步骤 ： 0034 步骤一、 根据铜衬套 2 的长度和倒角 3 角度选择开槽式压紧螺母 4 和紧固螺母 5， 使铜衬套 2 的长度与开槽式压紧螺母 4 和紧固螺母 5 之间的有效安装尺寸相配合， 开槽式 压紧螺母 4 和紧固螺母 5 之间的有效安装尺寸指的是开槽式压紧螺母 4 和紧固螺母 5 之。
20、间 配合螺纹的有效范围， 本具体实施方式中铜衬套 2 长度为 3mm ； 倒角 3 角度与开槽式压紧螺 母 4 和紧固螺母 5 之间的锥角面 6 相配合， 一般情况下倒角 3 角度比锥角面 6 夹角小 2， 此处的锥角面 6 夹角指的是开槽式压紧螺母 4 和紧固螺母 5 配合铜衬套 2 倒角面的锥面夹 角， 本具体实施方式中锥角面 6 夹角为 60、 倒角 3 角度为 56。而且， 需要使紧固螺母 5 内部的通孔和开槽式压紧螺母 4 的槽口分别与铠装热电偶 1 直径间隙配合。 0035 步骤二、 具体参见图4， 将铜衬套2套在铠装热电偶1上， 因铜衬套2与铠装热电偶 1 之间存在间隙， 铜衬套。
21、 2 在铠装热电偶 1 上滑动， 因此使铜衬套 2 安装在距离铠装热电偶 1 热电极端约 3mm 的位置处， 以便于下一步的制作安装。 0036 步骤三、 具体参见图 5， 在铜衬套 2 与铠装热电偶 1 的引线接头端 7 之间沿开槽式 压紧螺母 4 的槽口， 放上开槽式压紧螺母 4。 0037 步骤四、 具体参见图6， 将铠装热电偶1穿入紧固螺母5内部通孔中， 图6中箭头所 示为紧固螺母 5 装入方向 ； 且使铜衬套 2 位于紧固螺母 5 和开槽式压紧螺母 4 之间。 0038 步骤五、 具体参见图 7， 将紧固螺母 5 与开槽式压紧螺母 4 之间通过螺纹配合， 使 说 明 书 CN 103。
22、808421 A 5 4/4 页 6 铜衬套 2 夹在两者之间， 再进一步拧紧紧固螺母 5 使其与开槽式压紧螺母 4 配合， 利用铜衬 套 2 的倒角 3 与开槽式压紧螺母 4 和紧固螺母 5 之间的锥角面 6 相配合， 将铜衬套 2 压紧 在铠装热电偶 1 热电极端。 0039 步骤六、 具体参见图8， 松开紧固螺母5与开槽式压紧螺母4之间的配合， 从铠装热 电偶 1 热电极端退出紧固螺母 5， 图 8 中左向箭头所示为退出紧固螺母 5 方向 ； 开槽式压紧 螺母 4 通过其上的槽口从铠装热电偶 1 上取下， 图 8 中右斜向上为开槽式压紧螺母 4 取下 方向 ； 此时铜衬套 2 安装完毕，。
23、 本铠装热电偶总成制作完成。 0040 步骤七、 最后将本铠装热电偶总成从热电极端插入发动机缸盖的测温孔 9 内， 则 本铠装热电偶总成安装完成。 0041 本发明中的一种缸盖测温用铠装热电偶总成制作和安装方法， 利用开槽式压紧螺 母 4 和紧固螺母 5 将铜衬套 2 装配于铠装热电偶 1 的热电极端， 使得在很低的生产工艺成 本条件下， 可以保证铠装热电偶1可以重复性安装， 提高铠装热电偶1热电极端测点安装位 置一致性。 0042 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说， 在 不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 上述结构都应当视为属于 本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103808421 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103808421 A 7 2/2 页 8 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103808421 A 8 。