第4期（总第237期） 2018年8月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 4(Serial No 237)
Aug2018
基于Zigbee的活塞顶面瞬态温度遥测系统
任姣，张卫正，原彦鹏，张帅，绍光
（北京理工大学动力系统工程研所，北京100081）
摘要：针对快速稳定地采集与传输内燃机活塞顶面麟态温度数据的问题，设计了一套活塞顶面瞬态温度采集系统，分别对硬件系统和款件系统进行了设计与开发。该系统采用高可靠性、低成本、低功耗的Z论bee无线通信技术，克服了红外测试过程中油雾干扰与安装困难以及蓝牙测试过程中高功耗等问题。将所设计的系统在4100QB-2巢油机上进行实机试验验证，结果表明该系统在高温、高往复加速度环境下具有良好的可靠性与较高的测试精度。
关键词：Zigbee技术；活塞；温度测量测量系统 DOI : 10 3969 /j issn 1001-2222 2018 04 016
文献标志码：B
中图分类号：TK421
文章编号：1001-2222(2018)04-0083-06
活塞作为内燃机的核心部件，其项面容易出现高周疲劳破坏1-2]、烧蚀、热裂纹等热损伤现象[3]，严重影响高强化柴油机运行的可靠性。活塞表面瞬态温度是评估活塞热变形、热应力的重要参数，准确地测量活塞顶面瞬态温度的变化对降低有害物质的排放以及提高内燃机运行的可靠性等都具有重要的学术意义和工程价值。
目前，活塞顶面瞬态温度测试方法主要有引线
式、储测式、遥测式以及互感式，其中引线式测温使用比较广泛，如国外Eicheberg"、Assina“等利用线式方法进行了活寒测温，但该方法对发动机改动较大，需要较大的曲轴箱空间，不适用于小型内燃机。张志勇"、王庆峰汀将储测式测温技术运用到活塞测温中，发现该技术具有良好的可靠性和测试精度，但整个测试的数据需要停机拆卸后才能获得。与储测式技术相比，遥测式技术[8-9具有实时获得活塞表面温度数据和测试系统工作状况信息的优点，互感式技术01可以应用于高转速内燃机活塞测温·但电磁信号容易受到于扰
缸内复杂环境对无线数据传输的可靠性提出较高要求。目前常见的短距离无线通信技术包括 IrDA,Bluetooth,Zigbee等几种。IrDA在测试过程中会存在油雾干扰与安装困难的问题;Bluetooh技术功耗较大，并且在温度高于100℃时会出现工作不可靠的问题"」；Zigbee技术由于具有高可靠性、
收稿日期：2017-11-18；修回日期：2018-05-09
低成本、低功耗、低延退、网络容量大且自组网和自愈能力极强的优势，在工业领域应用正在迅速发展[12]。为满足测试要求，本研究最终选择Zigbee 技术组建无线遥测系统以实现对活塞顶面瞬态温度的测量。
本研究的目的在于开发一个全新的内燃机缸内遥测平台，设计开发遥测系统的软件与硬件系统，使用Zigbee无线通信技术作为温度数据传输的载体从而实现活塞顶面瞬态温度的测试，并通过试验验
证了该系统的稳定性和测量的准确性。 1测温系统结构
活塞顶面瞬态温度测试系统的系统架构见图1。系统可以分为内燃机缸内模块与缸外模块两部分。
照号控制模
电源模块
大
号调
路 K型热生他
转换换电路
微控制通信无线通信模块
威器
药燃机旗内环境
压算机 TusE 无线模块
图1活塞顶面瞬态温度测试系统架构示意
作者简介：任效（1994—），女，硕士，主要研究方向为发动机热疲劳和内燃机测试技术；1033434124@qeom，