一种测量高速内燃机排气压力的光学方法

发动机高速排气压力的测量对计算发动机效率、计算流体动力学分析和涡轮增压器匹配是重要的。目前使用的压阻式传感器体积庞大，需要冷却且寿命有限。新型传感器系统采用干涉测量技术，通过测量光学腔的大小来测量压力，光学腔的大小随隔膜的移动而变化（见文中FIG.1和FIG.5）。这种压力测量系统已经用于测量温度和压力没有明显变化的瞬态变化的燃气轮机，但是从未应用于内燃机。该传感器与代表当前最新技术的压阻式传感器在与轻负载和满负载对应的三个发动机工作点上进行了比较。结果表明，除温度快速波动外，新传感器可以与压阻式传感器的测量结果相匹配，因此排气扫气期间的后一部分压力仅以偏移量进行跟踪。本文也对用于补偿这些温度影响的改进传感器进行了测试。新型传感器作为一款小巧耐用的传感器显示出巨大的潜力，不需要外部冷却。

本文设计的光学压力传感器已被用于测量单缸柴油机在三个工作点的排气压力。从数据中得出以下结论：

•与当前最先进的压阻式传感器相比，光学传感器能够匹配发动机排气压力的趋势，然而高温波动的影响导致两个传感器之间的一些显著的偏移。

•光学传感器对温度敏感性的影响因素是其传感元件的热膨胀。改进的光学传感器在减少这种情况方面有一定的影响，仍然存在重大偏差。

•在排气放空期间，在标准传感器上观察到亥姆霍兹共振，这是由于光学传感器直接安装而导致的。……