一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，包括缸蓋、加長活塞、原活塞、缸體，缸體上固定下蓋板，缸蓋與下蓋板之間通過加長支柱支撐，缸蓋下方依次設(shè)置石英缸套和金屬缸套，加長活塞的上端位于金屬缸套里，加長活塞的下端與原活塞相連。本發(fā)明利用螺紋結(jié)構(gòu)將活塞蓋和加長活塞主體部分連接起來，螺紋連接的預(yù)緊力使活塞蓋和透明窗口接合面具有足夠的緊密性，解決了透明窗口與活塞之間密封不緊、漏氣的問題，同時(shí)通過改變密封墊的厚度可以改變壓縮比，實(shí)現(xiàn)不同壓縮比條件下測量的需要；同時(shí)采用四道氣環(huán)，活塞環(huán)采用石墨涂層，可以減少對缸套的磨損，在氣環(huán)與缸體之間涂有油脂，有效起到潤滑和密封的作用。
【專利說明】
一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地說是發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種可視化發(fā)動(dòng)機(jī)，利用高速攝影、拉曼散射、激光誘導(dǎo)熒光、粒子圖像測速(PIV)等不同的光學(xué)測試手段可以獲得發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃油噴霧、缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)、缸內(nèi)混合氣的形成、溫度場、濃度場、速度場、燃燒和排放物生成等的信息，為封閉的燃燒室空間提供一個(gè)可視化的研究平臺(tái)，對于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。當(dāng)前，國外的研究組織和機(jī)構(gòu)都設(shè)立有光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)可視化測試平臺(tái)，對發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及燃燒理論的發(fā)展起到了積極的作用，國內(nèi)在這一方面的研究目前處于初級(jí)的階段。
[0003]光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)典型的結(jié)構(gòu)為采用加長活塞的方式，活塞頂部利用石英做成透明窗口，活塞下部的大部分空間掏空以安置下45'傾角反射鏡，使得缸內(nèi)工作過程可通過活塞的透明窗口傳至反射鏡，從而進(jìn)行高速拍攝。
[0004]光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)采用加長活塞結(jié)構(gòu)為發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究提供了便利，但同時(shí)也存在諸多問題，比如，公開號(hào)CN101709676的專利公開了一種《一種光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)用加長活塞》，其技術(shù)方案是活塞頂部窗口部分和活塞加長部分通過螺栓連接在一起，透明窗口的上、下兩側(cè)分別墊有鉻鎳鐵合金的“C”形環(huán)，解決透明窗口與活塞頂部凹坑間密封不緊、漏氣的問題;公開號(hào)CN101737191的專利《一種光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)及其加長活塞》，采用相同的螺栓連接方式解決透明窗口與活塞頂部圓孔間密封不緊、漏氣的問題。采用上述的技術(shù)方案一方面拆卸透明窗口前需要拆卸螺栓，安裝時(shí)又需要擰緊螺栓，浪費(fèi)時(shí)間且拆卸安裝不方便，同時(shí)也無法保證螺栓預(yù)緊力在透明窗口上均勻分布，透明窗口嚴(yán)密密封；另一方面加長活塞上沒有凹坑形狀，不能根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置燃燒室形狀。
[0005]公開號(hào)CN1916380A的專利公開了一種《光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)》，其在加長活塞上表面設(shè)置螺栓將石英玻璃窗壓緊密封。上述加長活塞因?yàn)樵O(shè)置螺栓孔造成計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比困難，同時(shí)在活塞上表面也無法設(shè)置避閥坑。
[0006]公開號(hào)CN201963414U的專利公開了一種《一種由原缸機(jī)活塞改造的加長活塞》，為了保證透明窗口不會(huì)從頂部部分的上端滑出，在頂部部分的上端開有一個(gè)直徑小于透明窗口直徑的孔口。采用孔口的技術(shù)方案，雖然保證了透明窗口不會(huì)從頂部部分的上端滑出，但不能觀察到燃燒室形狀對噴霧、混合氣混合過程等的影響。
[0007]因此，設(shè)計(jì)一種拆卸安裝方便、透明窗口均勻密封、帶燃燒室凹坑形狀且可以設(shè)置避閥坑的光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)加長活塞結(jié)構(gòu)對提高光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)用價(jià)值顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供可對發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴霧、缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)、缸內(nèi)混合氣的形成等進(jìn)行研究的一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本發(fā)明一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，其特征是:包括缸蓋、加長活塞、原活塞、缸體，缸體上固定設(shè)置有通孔的下蓋板，缸蓋與下蓋板之間通過加長支柱支撐，缸蓋下方依次設(shè)置石英缸套和金屬缸套，加長活塞的上端位于金屬缸套里，加長活塞的下端穿過下蓋板的通孔伸入至缸體并與原活塞相連。
[0011]本發(fā)明還可以包括:
[0012]1、所述加長活塞包括活塞蓋、主體部分，活塞蓋與主體部分通過螺紋相連，活塞蓋位于主體部分上方，主體部分上設(shè)置圓臺(tái)，圓臺(tái)與活塞蓋之間固定有透明玻璃，主體部分兩側(cè)開有方形通孔，方形通孔處安裝反射鏡，在反射鏡的反射路徑上設(shè)置CCD相機(jī)，主體部分的外側(cè)設(shè)置活塞環(huán)。
[0013]2、方形通孔的高度大于加長活塞行程，方形通孔的寬度大于透明玻璃的直徑。
[0014]3、活塞環(huán)的行程不超出金屬缸套的區(qū)域。
[0015]4、活塞蓋里設(shè)置凹坑，活塞蓋上開設(shè)避閥坑。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明利用螺紋結(jié)構(gòu)將活塞蓋和加長活塞主體部分連接起來，螺紋連接的預(yù)緊力使活塞蓋和透明窗口接合面具有足夠的緊密性，解決了透明窗口與活塞之間密封不緊、漏氣的問題，同時(shí)通過改變密封墊的厚度可以改變壓縮比，實(shí)現(xiàn)不同壓縮比條件下測量的需要，另外活塞蓋的形狀可以任意設(shè)計(jì)成各種燃燒室的凹坑形狀，滿足試驗(yàn)對各種燃燒室形狀的需要；同時(shí)采用四道氣環(huán)，活塞環(huán)采用石墨涂層，可以減少對缸套的磨損，在氣環(huán)與缸體之間涂有油脂，有效起到潤滑和密封的作用。加長活塞主體部分底部通孔和凸臺(tái)的設(shè)計(jì)保證了加長活塞與缸套的同軸度，避免加長活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)與缸套碰撞。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明加長活塞的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0020]結(jié)合圖1、2，本發(fā)明一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞5，包括缸蓋1、加長活塞5、原活塞9、缸體10等。
[0021]加長活塞5由活塞蓋11和加長活塞主體部分17兩部分組成，活塞蓋11包括凹坑12和螺紋14，加長活塞包括螺紋14、活塞環(huán)15、圓臺(tái)18、方形通孔19、通孔20和凸臺(tái)21。
[0022]活塞蓋11和加長活塞主體部分17通過螺紋14結(jié)構(gòu)連接。通過設(shè)計(jì)凹坑12形狀可以把活塞蓋11的形狀設(shè)計(jì)成各種燃燒室形狀，同時(shí)在活塞蓋11上面還可以開設(shè)避閥坑，通過調(diào)整活塞蓋的高度可以改變光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比。
[0023]在加長活塞主體部分17的圓臺(tái)18上安裝有透明窗口 16，同時(shí)在透明窗口 16的上下兩側(cè)墊有墊片13，活塞蓋11和加長活塞主體部分17通過螺紋14預(yù)緊力將透明窗口 16壓緊，使透明窗口 16與加長活塞5緊固密封。
[0024]由于透明缸套2非常容易被活塞環(huán)15劃破，而活塞環(huán)15在透明缸套2和金屬缸套3兩個(gè)不同介質(zhì)見運(yùn)動(dòng)，很難保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)，因此活塞環(huán)15設(shè)計(jì)成僅在金屬缸套3內(nèi)運(yùn)動(dòng)，活塞環(huán)15采用四道氣環(huán)，同時(shí)活塞環(huán)15采用石墨涂層，以減少對缸套的磨損，因?yàn)闆]有由于沒有潤滑系統(tǒng)，在氣環(huán)與缸體之間涂有油脂，有效起到潤滑和密封的作用。
[0025]加長活塞主體部分17兩側(cè)開有安裝45°角反射鏡8的方形通孔19，方形通孔19的高度大于發(fā)動(dòng)機(jī)行程，以避免加長活塞5上下運(yùn)動(dòng)時(shí)碰到反射鏡8;方形通孔19的寬度最好大于透明窗口 16的直徑，以便盡可能增大觀察缸內(nèi)噴霧、燃燒等情況的視野。
[0026]加長活塞5與原活塞9通過凸臺(tái)21定位，而螺栓穿過通孔20將加長活塞5和原活塞9固定連接在一起，保證加長活塞5和原活塞9同軸。
[0027]啟動(dòng)可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)，控制燃油噴射開始，平行光源沿垂直于石英缸套2的軸線方向進(jìn)入燃燒室，其中一部分平行光沿燃燒室軸線方向穿過透明玻璃16并被45°反射鏡8反射，反射光進(jìn)入CCD相機(jī)6，將燃燒室某一確定橫截面方向的噴霧、燃燒等情況記錄在CCD相機(jī)6上。
[0028]活塞蓋11的形狀可以任意設(shè)計(jì)成各種燃燒室的凹坑形狀，同時(shí)上面還可以開設(shè)避閥坑，通過設(shè)計(jì)活塞蓋的高度可以改變光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比。
[0029]透明窗口16安裝在加長活塞主體部分內(nèi)部的圓臺(tái)18上，上下面墊有密封墊13，依靠螺紋預(yù)緊力，活塞蓋將透明窗口壓緊，使透明窗口與加長活塞緊密密封。
[0030]活塞環(huán)15由四道氣環(huán)組成，氣環(huán)采用石墨涂層以減少對缸套的磨損；由于沒有潤滑系統(tǒng)，在氣環(huán)與缸套之間涂有油脂，能有效起到潤滑和密封的作用。
[0031]加長活塞主體部分17底部設(shè)有與原活塞9定位固定連接的凸臺(tái)21和通孔20。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，其特征是:包括缸蓋、加長活塞、原活塞、缸體，缸體上固定設(shè)置有通孔的下蓋板，缸蓋與下蓋板之間通過加長支柱支撐，缸蓋下方依次設(shè)置石英缸套和金屬缸套，加長活塞的上端位于金屬缸套里，加長活塞的下端穿過下蓋板的通孔伸入至缸體并與原活塞相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，其特征是:所述加長活塞包括活塞蓋、主體部分，活塞蓋與主體部分通過螺紋相連，活塞蓋位于主體部分上方，主體部分上設(shè)置圓臺(tái)，圓臺(tái)與活塞蓋之間固定有透明玻璃，主體部分兩側(cè)開有方形通孔，方形通孔處安裝反射鏡，在反射鏡的反射路徑上設(shè)置CCD相機(jī)，主體部分的外側(cè)設(shè)置活塞環(huán)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，其特征是:方形通孔的高度大于加長活塞行程，方形通孔的寬度大于透明玻璃的直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，其特征是:活塞環(huán)的行程不超出金屬缸套的區(qū)域。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，其特征是:活塞蓋里設(shè)置凹坑，活塞蓋上開設(shè)避閥坑。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可視化光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置用的加長活塞機(jī)構(gòu)，其特征是:活塞蓋里設(shè)置凹坑，活塞蓋上開設(shè)避閥坑。
【文檔編號(hào)】F02F3/00GK106089479SQ201610421624
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號(hào)201610421624.X, CN 106089479 A, CN 106089479A, CN 201610421624, CN-A-106089479, CN106089479 A, CN106089479A, CN201610421624, CN201610421624.X
【發(fā)明人】董全, 王德玉, 黃濤, 蔡志勇, 李越, 趙緯, 陶鋒
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)