本發(fā)明屬汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全可視化光學(xué)發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)：

由于當(dāng)今世界石油資源日趨貧乏，可開采利用的石油資源有限，人們越來越重視燃油的節(jié)約，因此燃油經(jīng)濟(jì)性在發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)中扮演著越來越重要的角色。此外，隨著人們生活水平的提高，對環(huán)境保護(hù)的意識逐漸增強(qiáng)，為了滿足人民對綠色環(huán)境的需求，國家不斷升級排放法規(guī)，從之前的國三排放標(biāo)準(zhǔn)到國四排放標(biāo)準(zhǔn)，再到現(xiàn)在的國五排放標(biāo)準(zhǔn)，對發(fā)動機(jī)的排放性提出了更為嚴(yán)格的要求。在發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性等因素的驅(qū)動下，發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)不斷升級。

發(fā)動機(jī)的工作過程是一個(gè)極為復(fù)雜的過程，主要包括在湍流狀態(tài)下的燃油噴射、蒸發(fā)、混合、著火等一系列的物理、化學(xué)過程。在一個(gè)極短的時(shí)間以及工作空間極為有限的條件下，完成這個(gè)極為復(fù)雜的過程，對燃燒的可控性要求較高。優(yōu)化噴油和進(jìn)氣控制策略，合理組織缸內(nèi)氣流運(yùn)動，以及使用多元化的燃料，已經(jīng)使得傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的排放水平大幅度降低，燃燒效率不斷提高。一些新的燃燒模式也被不斷提出，主要有均質(zhì)壓燃(hcci)、預(yù)混壓燃(pcci)等。這些燃燒模式的燃燒效率和經(jīng)濟(jì)性較高，排放性較低。

針對這些燃燒模型，以往的發(fā)動機(jī)診斷手段，主要是通過發(fā)動機(jī)的外部特性進(jìn)行測量與分析，再結(jié)合計(jì)算計(jì)仿真，對其內(nèi)部燃燒狀況做一個(gè)推測，而不能對發(fā)動機(jī)的燃燒過程做一個(gè)可視化的微觀層面上的分析。為了對缸內(nèi)燃燒過程進(jìn)一步的了解和研究，需對缸內(nèi)的溫度場、速度場以及組分成分及其濃度等信息進(jìn)行檢測，這就需要運(yùn)用各種光學(xué)的手段，對發(fā)動機(jī)的內(nèi)部燃燒狀況進(jìn)行微觀診斷。目前國內(nèi)外的光學(xué)手段主要有：米氏(mie)、瑞利(rayleigh)和激光自發(fā)拉曼散射(raman)、相干反斯托克斯拉曼散射、激光誘導(dǎo)白熾光技術(shù)(lii)、平面激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)(plif)、化學(xué)發(fā)光法以及光學(xué)示蹤劑法等等。

針對這些光學(xué)診斷技術(shù)，人們設(shè)計(jì)了不同類型的光學(xué)發(fā)動機(jī)，主要有通過缸蓋的光學(xué)通路，如1969年，scott在一臺兩沖程單缸柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)了光學(xué)通路，從而獲得燃燒以及噴霧的可視化；英國布魯內(nèi)爾大學(xué)在一臺idi柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)側(cè)面和頂面的可視化發(fā)動機(jī)。此外，還有穿過側(cè)壁的光學(xué)通路以及穿過活塞的光學(xué)通路等。然而目前已有的光學(xué)發(fā)動機(jī)仍存在安裝透明石英缸套困難、擦拭石英玻璃不方便等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種石英視窗視野寬、透明石英缸套安裝方便、石英玻璃擦拭方便的全可視化光學(xué)發(fā)動機(jī)。

一種全可視化光學(xué)發(fā)動機(jī)，由燃油供給系統(tǒng)b、機(jī)油溫度控制系統(tǒng)c、起動電機(jī)d、水溫控制系統(tǒng)e、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)f、原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ、加長可視化部分ⅱ和原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ組成，其中原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ、加長可視化部分ⅱ和原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ自上而下順序固接，燃油供給系統(tǒng)b經(jīng)高壓油管與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ的高壓共軌連接，機(jī)油溫度控制系統(tǒng)c經(jīng)油管與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的油底殼連接，起動電機(jī)d的輸出端與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的曲軸39通過聯(lián)軸器連接，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)f通過導(dǎo)線分別與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ的噴油器、燃油壓力調(diào)節(jié)閥、節(jié)氣門、火花塞、凸輪軸相位傳感器、軌壓傳感器、發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的曲軸位置傳感器連接。

原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ中只保留第二缸的進(jìn)排氣門，同時(shí)將原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ中第一、三、四缸的所有進(jìn)排氣門拆掉，從而減少第一缸、第三缸、第四缸的泵氣損失與壓縮負(fù)功，氣門導(dǎo)管的上端口密封，以防止?jié)櫥痛罅窟M(jìn)入第一、三、四缸。加長可視化部分ⅱ中上支撐板1的上表面與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ的下表面固接，且上支撐板1上面的油道孔與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ下表面的油道孔一一對應(yīng)。加長可視化部分ⅱ中下支撐板6的下表面與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的上表面固接，且下支撐板6下面的油道孔與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ上表面潤滑油道孔一一對應(yīng)。原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ內(nèi)除裝有原發(fā)動機(jī)活塞ⅰ28、原發(fā)動機(jī)活塞ⅱ30、原發(fā)動機(jī)活塞ⅲ32外，另加裝加長可視化部分ⅱ的加長活塞8。

原發(fā)動機(jī)活塞ⅰ28頂部加裝配重塊ⅰ27，原發(fā)動機(jī)活塞ⅱ30頂部加裝配重塊ⅱ29，原發(fā)動機(jī)活塞ⅲ32頂部加裝配重塊ⅲ33；配重塊ⅰ27、配重塊ⅱ29、配重塊ⅲ33各自的重量均與加長活塞8中加長部分的重量相等，即每個(gè)配重塊的重量分別等于加長活塞減原發(fā)動機(jī)活塞的重量，通過加裝配重塊ⅰ27、配重塊ⅱ29、配重塊ⅲ33來平衡全可視化發(fā)動機(jī)的往復(fù)慣性力，從而使全可視化光學(xué)發(fā)動機(jī)工作更穩(wěn)定；正時(shí)鏈條37通過加長原機(jī)正時(shí)鏈條改裝而來，正時(shí)鏈條37跨度間側(cè)面裝有正時(shí)鏈條張緊裝置38。

機(jī)油泵31經(jīng)機(jī)油泵鏈條40與曲軸39鏈連接，機(jī)油泵鏈條40跨度間側(cè)面裝有機(jī)油泵鏈條張緊裝置41。

水溫控制系統(tǒng)e經(jīng)兩根水管分別與加長可視化部分ⅱ的冷卻水入口和冷卻水出口連接。

所述的加長可視化部分ⅱ由上支撐板1、l型支撐板ⅰ2、加長缸體3、螺母ⅰ4、固定螺栓ⅰ5、下支撐板6固定螺栓ⅱ7、加長活塞8、螺母ⅱ9、l型支撐板ⅱ10、石英缸套支座11、石英缸套12、底視石英視窗13、l型支撐板ⅲ14、冷卻水套15、螺母ⅲ16、固定螺栓ⅲ17、45°反光鏡支架18、45°反光鏡19、固定螺栓ⅳ20、螺母ⅳ21、l型支撐板ⅳ22、加長缸套23、環(huán)墊ⅰ24、環(huán)墊ⅱ25和環(huán)墊ⅲ26組成，其中上支撐板1與下支撐板6都是長方體，上支撐板1與下支撐板6之間通過它們四個(gè)角上的l型支撐板ⅰ2、l型支撐板ⅱ10、l型支撐板ⅲ14、l型支撐板ⅳ22固接。

上支撐板1的下表面中部與石英缸套支座11固接，環(huán)墊ⅲ26裝于上支撐板1和石英缸套12之間；石英缸套裝于石英缸套支座11內(nèi)部，環(huán)墊ⅱ25裝于石英缸套12和石英缸套支座11之間；環(huán)墊ⅰ24裝于石英缸套支座11的下接觸面和加長缸體3、加長缸套23的上部之間；加長缸體3通過固定螺栓ⅰ5、固定螺栓ⅱ7、固定螺栓ⅲ17和固定螺栓ⅳ20與下支撐板6連接。

螺母ⅰ4裝于固定螺栓ⅰ5上，螺母ⅱ9裝于固定螺栓ⅱ7上，螺母ⅲ16裝于固定螺栓ⅲ17上，螺母ⅳ21裝于固定螺栓ⅳ20上，加長缸體3、加長缸套23的移動是通過旋轉(zhuǎn)螺母ⅰ4、螺母ⅱ9、螺母ⅲ16、螺母ⅳ21實(shí)現(xiàn)，從而起到不用拆卸原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ就能擦拭石英缸套12與底視石英視窗13的作用；加長缸體兩側(cè)設(shè)有冷卻水入口44和冷卻水出口45，分別與冷卻水管連接；冷卻水套15設(shè)于加長缸體3與加長缸套23之間，冷卻水套15的下端側(cè)面與冷卻水入口44接通，冷卻水套15的上端側(cè)面與冷卻水出口45接通。

加長活塞8裝于加長缸套23內(nèi)，底視石英視窗13裝于加長活塞8頂部，加長活塞8的下部開有矩形孔34；45°反光鏡19安裝在45°反光鏡支架18上，45°反光鏡支架18與下支撐板6固接；上支撐板1與下支撐板6內(nèi)有潤滑油道，上支撐板1的潤滑油道孔ⅲ48與下支撐板6的潤滑油道孔ⅰ46通過一油管連接，上支撐板1的潤滑油道孔ⅳ49與下支撐板6的潤滑油道孔ⅱ47通過另一油管連接，以保證潤滑油從下支撐板6的潤滑油道孔ⅰ46流入油管，再從油管流入上支撐板1的潤滑油道孔ⅲ48，完成原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ與上支撐板1的潤滑與冷卻后，潤滑油從上支撐板1的潤滑油道孔ⅳ49流入油管，再從油管流入下支撐板的潤滑油道孔ⅱ47。

本發(fā)明的工作過程如下：

首先通過機(jī)油溫度控制系統(tǒng)c和水溫控制系統(tǒng)e，調(diào)整全可視化光學(xué)發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度和冷卻水的溫度。將二者的溫度加熱到80℃左右，然后通過起動電機(jī)d拖動光學(xué)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，再通過燃油供給系統(tǒng)供給b燃油，以及噴油器噴油和火花塞點(diǎn)火。這一過程是通過發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)f協(xié)調(diào)控制的。當(dāng)將全可視化光學(xué)發(fā)動機(jī)調(diào)整到需要研究的工況如cai燃燒模式下時(shí)，由發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)f觸發(fā)激光器g發(fā)射激光，激光穿過石英缸套12直接射入氣缸內(nèi)，然后由45°反光鏡19反射出被激發(fā)的散射光線，再由外部的光譜儀和iccdh接受。做幾次實(shí)驗(yàn)后，需要擦拭被燃燒產(chǎn)物污染的石英缸套12內(nèi)表面，通過旋轉(zhuǎn)固定螺栓ⅰ5、固定螺栓ⅱ7、固定螺栓ⅲ17、固定螺栓ⅳ20上的螺母ⅰ4、螺母ⅱ9、螺母ⅲ16、螺母ⅳ21向下移動加長缸體3，擦拭石英缸套12以及加長活塞8上部的底視石英視窗13。擦拭結(jié)束后旋轉(zhuǎn)固定螺栓ⅰ5、固定螺栓ⅱ7、固定螺栓ⅲ17、固定螺栓ⅳ20上的螺母ⅰ4、螺母ⅱ9、螺母ⅲ16、螺母ⅳ21，使加長缸體3和加長缸套上移，通過密封環(huán)墊與石英缸套支座下端面壓緊，對稱旋緊螺母ⅰ4、螺母ⅱ9、螺母ⅲ16、螺母ⅳ21，用帶有指示力矩值的扳手先擰60n，然后在擰120n，對角擰緊。

本發(fā)明的缸套為360°全可視化，在配合加長活塞頂部的石英視窗，視野更加廣闊；采用本發(fā)明可不拆卸原發(fā)動機(jī)缸蓋部分，就能擦洗石英缸套內(nèi)表面，解決了光學(xué)發(fā)動機(jī)所存在的安裝透明石英缸套困難和擦拭石英玻璃不方便等問題。

附圖說明

圖1是全可視化光學(xué)發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是全可視光學(xué)發(fā)動機(jī)以及外部儀器示意圖

圖3是加長可視化部分結(jié)構(gòu)示意圖

圖4是加長可視化部分剖視圖

圖5是原發(fā)動機(jī)缸體部分以及加長活塞示意圖

圖6是發(fā)動機(jī)的側(cè)面示意圖

圖7是加長缸體結(jié)構(gòu)示意圖

圖8是加長缸體剖視圖

圖9是下支撐板俯視圖

圖10是下支撐板主視圖

圖11是上支撐板俯視圖

圖12是上支撐板主視圖

其中：a.光學(xué)發(fā)動機(jī)b.燃油供給系統(tǒng)c.機(jī)油溫度控制系統(tǒng)d.起動電機(jī)e.水溫控制系統(tǒng)f.發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)g.激光器h.光譜儀和iccdⅰ.原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅱ.加長可視化部分ⅲ.原發(fā)動機(jī)缸體1.上支撐板2.l型支撐板ⅰ3.加長缸體4.螺母ⅰ5.固定螺栓ⅰ6.下支撐板7.固定螺栓ⅱ8.加長活塞9.螺母ⅱ10.l型支撐板ⅱ11.石英缸套支座12.石英缸套13.底視石英視窗14.l型支撐板ⅲ15.冷卻水套16.螺母ⅲ17.固定螺栓ⅲ18.45°反光鏡支架19.45°反光鏡20.固定螺栓ⅳ21.螺母ⅳ22.l型支撐板ⅳ23.加長缸套24.環(huán)墊ⅰ25.環(huán)墊ⅱ26.環(huán)墊ⅲ27.配重塊ⅰ28.原發(fā)動機(jī)活塞ⅰ29.配重塊ⅱ30.原發(fā)動機(jī)活塞ⅱ31.機(jī)油泵32.原發(fā)動機(jī)活塞ⅲ33.配重塊ⅲ34.矩形孔35.進(jìn)氣凸輪軸36.進(jìn)氣管37.正時(shí)鏈條38.正時(shí)鏈條張緊裝置39.曲軸40.機(jī)油泵鏈條41.機(jī)油泵鏈條張緊裝置42.排氣凸輪軸43.排氣管44.冷卻水入口45.冷卻水出口46.潤滑油道孔ⅰ47.潤滑油道孔ⅱ48.潤滑油道孔ⅲ49潤滑油道孔ⅳ

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利做詳細(xì)的描述：

如圖1、圖2、圖5和圖6所示，本發(fā)明由燃油供給系統(tǒng)b、機(jī)油溫度控制系統(tǒng)c、起動電機(jī)d、水溫控制系統(tǒng)e、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)f、原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ、加長可視化部分ⅱ和原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ組成，其中原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ、加長可視化部分ⅱ和原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ自上而下順序固接，燃油供給系統(tǒng)b經(jīng)高壓油管與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ的高壓共軌連接，機(jī)油溫度控制系統(tǒng)c經(jīng)油管與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的油底殼連接，起動電機(jī)d的輸出端與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的曲軸39通過聯(lián)軸器連接，發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)f通過導(dǎo)線分別與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ的噴油器、燃油壓力調(diào)節(jié)閥、節(jié)氣門、火花塞、凸輪軸相位傳感器、軌壓傳感器、發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的曲軸位置傳感器連接；其中原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ中只保留第二缸的進(jìn)排氣門，同時(shí)將原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ中第一、三、四缸的所有進(jìn)排氣門拆掉，氣門導(dǎo)管的上端口密封。加長可視化部分ⅱ中上支撐板1的上表面與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ的下表面固接，且上支撐板1上面的油道孔與原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ下表面的油道孔一一對應(yīng)。加長可視化部分ⅱ中下支撐板6的下表面與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ的上表面固接，且下支撐板6下面的油道孔與原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ上表面潤滑油道孔一一對應(yīng)。

原發(fā)動機(jī)缸體ⅲ內(nèi)除裝有原發(fā)動機(jī)活塞ⅰ28、原發(fā)動機(jī)活塞ⅱ30、原發(fā)動機(jī)活塞ⅲ32外，另加裝加長可視化部分ⅱ的加長活塞8。

原發(fā)動機(jī)活塞ⅰ28頂部加裝配重塊ⅰ27，原發(fā)動機(jī)活塞ⅱ30頂部加裝配重塊ⅱ29，原發(fā)動機(jī)活塞ⅲ32頂部加裝配重塊ⅲ33；配重塊ⅰ27、配重塊ⅱ29、配重塊ⅲ33各自的重量均與加長活塞8中加長部分的重量相等，即每個(gè)配重塊的重量分別等于加長活塞減原發(fā)動機(jī)活塞的重量；正時(shí)鏈條37通過加長原機(jī)正時(shí)鏈條改裝而來，正時(shí)鏈條37跨度間側(cè)面裝有正時(shí)鏈條張緊裝置38。

機(jī)油泵31經(jīng)機(jī)油泵鏈條40與曲軸39鏈連接，機(jī)油泵鏈條40跨度間側(cè)面裝有機(jī)油泵鏈條張緊裝置41。

水溫控制系統(tǒng)e經(jīng)兩根水管分別與加長可視化部分ⅱ的冷卻水入口和冷卻水出口連接。

如圖3、圖4、圖7至圖12所示，所述的加長可視化部分ⅱ由上支撐板1、l型支撐板ⅰ2、加長缸體3、螺母ⅰ4、固定螺栓ⅰ5、下支撐板6固定螺栓ⅱ7、加長活塞8、螺母ⅱ9、l型支撐板ⅱ10、石英缸套支座11、石英缸套12、底視石英視窗13、l型支撐板ⅲ14、冷卻水套15、螺母ⅲ16、固定螺栓ⅲ17、45°反光鏡支架18、45°反光鏡19、固定螺栓ⅳ20、螺母ⅳ21、l型支撐板ⅳ22、加長缸套23、環(huán)墊ⅰ24、環(huán)墊ⅱ25和環(huán)墊ⅲ26組成，其中上支撐板1與下支撐板6都是長方體，上支撐板1與下支撐板6之間通過它們四個(gè)角上的l型支撐板ⅰ2、l型支撐板ⅱ10、l型支撐板ⅲ14、l型支撐板ⅳ22固接。

上支撐板1的下表面中部與石英缸套支座11固接，環(huán)墊ⅲ26裝于上支撐板1和石英缸套12之間；石英缸套裝于石英缸套支座11內(nèi)部，環(huán)墊ⅱ25裝于石英缸套12和石英缸套支座11之間；環(huán)墊ⅰ24裝于石英缸套支座11的下接觸面和加長缸體3、加長缸套23的上部之間；加長缸體3通過固定螺栓ⅰ5、固定螺栓ⅱ7、固定螺栓ⅲ17和固定螺栓ⅳ20與下支撐板6連接。

螺母ⅰ4裝于固定螺栓ⅰ5上，螺母ⅱ9裝于固定螺栓ⅱ7上，螺母ⅲ16裝于固定螺栓ⅲ17上，螺母ⅳ21裝于固定螺栓ⅳ20上，加長缸體3、加長缸套23的移動是通過旋轉(zhuǎn)螺母ⅰ4、螺母ⅱ9、螺母ⅲ16、螺母ⅳ21實(shí)現(xiàn)；加長缸體兩側(cè)設(shè)有冷卻水入口44和冷卻水出口45，分別與冷卻水管連接；冷卻水套15設(shè)于加長缸體3與加長缸套23之間，冷卻水套15的下端側(cè)面與冷卻水入口44接通，冷卻水套15的上端側(cè)面與冷卻水出口45接通。

加長活塞8裝于加長缸套23內(nèi)，底視石英視窗13裝于加長活塞8頂部，加長活塞8的下部開有矩形孔34；45°反光鏡19安裝在45°反光鏡支架18上，45°反光鏡支架18與下支撐板6固接；上支撐板1與下支撐板6內(nèi)有潤滑油道，上支撐板1的潤滑油道孔ⅲ48與下支撐板6的潤滑油道孔ⅰ46通過一油管連接，上支撐板1的潤滑油道孔ⅳ49與下支撐板6的潤滑油道孔ⅱ47通過另一油管連接，以保證潤滑油從下支撐板6的潤滑油道孔ⅰ46流入油管，再從油管流入上支撐板1的潤滑油道孔ⅲ48，完成原發(fā)動機(jī)缸蓋ⅰ與上支撐板1的潤滑與冷卻后，潤滑油從上支撐板1的潤滑油道孔ⅳ49流入油管，再從油管流入下支撐板的潤滑油道孔ⅱ47。