發動機活塞噴油冷卻試驗裝置的製作方法
2023-07-26 02:20:41
專利名稱：發動機活塞噴油冷卻試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發動機實驗設備，尤其是一種發動機活塞噴油冷卻試驗裝置。
背景技術：
活塞是內燃機的關鍵部件之一，它的工作情況直接關係到內燃機工作的可靠性。 活塞工作環境惡劣，不僅承受很大的機械負荷，頂面還受高溫燃氣周期性加熱作用。高溫、 高負荷、高運動速度、潤滑不良和冷卻困難等，使其成為發動機中故障較多的零件之一。活 塞缸套間的間隙隨溫度升高而減小，因而必需合理控制活塞溫度，防止活塞溫度過高而卡 死於缸套中。另外，如果活塞的溫度超過了活塞材料所能承受的極限，將大大降低活塞材料 的強度，嚴重時還可能會使活塞燒毀。此外，如果活塞側面溫度過高，還會使潤滑油發生變 質而結膠，致使活塞環卡死。活塞熱負荷和熱強度問題的解決常常是提高整機技術水平的 關鍵，直接影響內燃機工作可靠性和耐久性。因此活塞冷卻成為柴油機設計的一項關鍵措 施，而在高強化發動機上，採用在冷卻腔中噴入機油的方式對活塞進行冷卻效果較好，也是 高強化發動機活塞冷卻的最佳方案。活塞噴油冷卻試驗是通過模擬活塞噴油冷卻過程的機油流動狀態，分析活塞冷卻 腔內機油流場，為活塞溫度場的研究奠定基礎。目前，發動機活塞噴油冷卻實驗臺都是把活 塞固定在活塞的某個行程，然後測量穩定狀態下噴入活塞冷卻腔內的機油流量。實際上發 動機活塞冷卻腔內機油是隨著活塞的上下運動而發生強烈振蕩，如果不考慮活塞運動對冷 卻腔內機油流動的影響，將很難準確的獲取發動機活塞冷卻腔的機油流量。
發明內容本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種能夠準確獲取發動機 活塞冷卻腔的機油流量，綜合考慮的發動機活塞噴油冷卻試驗裝置。為實現上述目的，本實用新型採用下述技術方案一種發動機活塞噴油冷卻試驗裝置，包括缸體和活塞，活塞設置於缸體內，活塞通 過連杆與曲軸連接，曲軸一端與動力輸入裝置連接；活塞冷卻腔入口對應設置有噴油裝置， 活塞冷卻腔出口連接一機油收集裝置。所述曲軸的兩端通過主軸承固定。所述動力輸入裝置包括電動機，電動機輸出軸通過襯套與曲軸一端連接，電動機 輸出軸上設有轉速傳感器及計數器，電動機與變頻器連接，變頻器與電源連接。所述機油收集裝置包括金屬短管、軟管、電磁換向閥和油缸，金屬短管一端與活塞 冷卻腔的出口連接，另一端與軟管一端連接，軟管另一端與電磁換向閥連接，電磁換向閥的 兩個出口分別連通到油箱A和油箱B內。本實用新型通過電動機帶動曲軸按固定的轉速旋轉，帶動活塞的上下運動，模擬 發動機在固定轉速下活塞上下運動過程。通過變頻器控制電動機的轉速，從而可以模擬不
3同轉速下活塞的運動過程。採用真實發動機上安裝的噴油裝置將冷卻機油由活塞冷卻腔入口持續噴入，模擬 發動機在實際工作時的活塞噴油冷卻過程。為了獲取活塞冷卻腔內機油流量，在冷卻腔出口處連接一金屬短管，金屬短管外 再接一根軟管。活塞冷卻腔流出的機油首先進入金屬短管，再進入軟管。另外，活塞在運動 過程中，由於軟管的柔韌性，活塞的運動狀態不受到外接管道的影響。在軟管出口處安裝一個電磁換向閥，通過換向閥將機油分別引入兩個油箱(A和 B)。在電磁閥未通電時，冷卻腔流出的機油最終流入油箱A ；通電之後，機油最終流入油箱 B0在電動機的軸上安裝轉速傳感器及計數器，用於確定電動機的轉動速度及轉動次 數。啟動試驗裝置，待機油流動狀態穩定後，讀取轉速傳感器及計數器初值。與此同 時，給電磁閥通電，將機油引入油箱B。經過一定時間後，計取計數器終值並關閉電磁閥，測 量油箱B中的油量，即獲取一定循環下流入冷卻腔的機油流量。由於流場的流動參數很難通過實驗完全獲取，通常只能通過流動計算來獲取相關 的流動參數。而為了驗證流動計算的準確性，通常需要通過實驗測量流體的流量，使用實驗 獲取的流量值與流動計算獲取的流量值進行對比，如果誤差小於一定值，可以認為流動計 算是準確的，流動計算獲取的其它參數也可認為是較為真實的。目前，國內的實驗裝置只能 獲取活塞在靜止時刻噴入冷卻腔的機油流量(與發動機實際工作情況嚴重不符)，無法用 於驗證活塞噴油冷卻流場計算的準確性。而本實用新型可以獲取發動機活塞在高速運動時 噴入冷卻腔的流量，更接近發動機實際的工作狀況。因而，本實用新型獲取的流量結果能夠 驗證活塞噴油冷卻流場計算的準確性。
圖1是本實用新型結構示意圖；圖2是活塞結構結構示意圖；其中，1.缸體，2.活塞，3.連杆，4.軟管，5.電磁換向閥，6.油缸A，7.油缸B，8.主 軸承，9.曲軸，10.噴油裝置，11.襯套，12.計數器，13.轉速傳感器，14.電動機，15.變頻 器，16.電源，17.活塞冷卻腔入口，18.活塞冷卻腔出口，19.冷卻腔；20.金屬短管，21.噴 射的機油流動路線。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1、2所示，發動機活塞噴油冷卻試驗裝置，包括缸體1和活塞2，活塞2設置於 缸體1內，活塞2通過連杆3與曲軸9連接，曲軸9 一端與動力輸入裝置連接；活塞2內設 有冷卻腔19，活塞冷卻腔入口 17對應設置有噴油裝置10，活塞冷卻腔出口 18連接一機油 收集裝置。所述曲軸9的兩端通過主軸承8固定。所述動力輸入裝置包括電動機14，電動機輸出軸通過襯套11與曲軸9 一端連接，
4電動機輸出軸上設有轉速傳感器13及計數器12，電動機14與變頻器15連接，變頻器15與 電源16連接。所述機油收集裝置包括金屬短管20、軟管4、電磁換向閥5和油缸，金屬短管20 — 端與活塞冷卻腔出口 18連接，另一端與軟管4 一端連接，軟管4另一端與電磁換向閥5連 接，電磁換向閥5的兩個出口分別連通到油箱A6和油箱B7內。本實用新型通過電動機14帶動曲軸9按固定的轉速旋轉，帶動活塞2的上下運 動，模擬發動機在固定轉速下活塞2上下運動過程。通過變頻器15控制電動機14的轉速， 從而可以模擬不同轉速下活塞2的運動過程。採用真實發動機上安裝的噴油裝置將冷卻機油由活塞冷卻腔入口 17持續噴入， 模擬發動機在實際工作時的活塞噴油冷卻過程。為了獲取活塞冷卻腔內機油流量，在活塞冷卻腔出口 18處連接一金屬短管20，金 屬短管20外再接一根軟管4。活塞冷卻腔流出的機油首先進入金屬短管20，再進入軟管4。 另外，活塞2在運動過程中，由於軟管4的柔韌性，活塞2的運動狀態不受到外接管道的影 響。在軟管出口處安裝一個電磁換向閥，通過換向閥將機油分別引入兩個油箱(A和 B)。在電磁閥未通電時，冷卻腔流出的機油最終流入油箱A ；通電之後，機油最終流入油箱 B0在電動機14的軸上安裝轉速傳感器13及計數器12，用於確定電動機14的轉動速 度及轉動次數。啟動試驗裝置，待機油流動狀態穩定後，讀取轉速傳感器13及計數器12初值。與 此同時，給電磁換向閥5通電，將機油引入油箱B7。經過一定時間後，計取計數器12終值並 關閉電磁換向閥5，測量油箱B7中的油量，即獲取一定循環下流入冷卻腔的機油流量。
權利要求一種發動機活塞噴油冷卻試驗裝置，包括缸體和活塞，活塞設置於缸體內，活塞通過連杆與曲軸連接，其特徵在於曲軸一端與動力輸入裝置連接；活塞冷卻腔入口對應設置有噴油裝置，活塞冷卻腔出口連接一機油收集裝置。
2.根據權利要求1所述的發動機活塞噴油冷卻試驗裝置，其特徵在於所述曲軸的兩 端通過主軸承固定。
3.根據權利要求1所述的發動機活塞噴油冷卻試驗裝置，其特徵在於所述動力輸入 裝置包括電動機，電動機輸出軸通過襯套與曲軸一端連接，電動機輸出軸上設有轉速傳感 器及計數器，電動機與變頻器連接，變頻器與電源連接。
4.根據權利要求1所述的發動機活塞噴油冷卻試驗裝置，其特徵在於所述機油收集 裝置包括金屬短管、軟管、電磁換向閥和油缸，金屬短管一端與活塞冷卻腔的出口連接，另 一端與軟管一端連接，軟管另一端與電磁換向閥連接，電磁換向閥的兩個出口分別連通到 油箱A和油箱B內。
專利摘要本實用新型涉及一種發動機活塞噴油冷卻試驗裝置，包括缸體和活塞，活塞設置於缸體內，活塞通過連杆與曲軸連接，曲軸一端與動力輸入裝置連接；活塞冷卻腔的入口對應設置有噴油裝置，活塞冷卻腔出口連接一機油收集裝置。本實用新型能夠準確獲取發動機活塞冷卻腔的機油流量。
文檔編號G01M15/04GK201653698SQ20102014497
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月30日 優先權日2010年3月30日
發明者劉浩業, 孫平, 李世偉, 李國祥, 王任信, 王慧輝, 白書戰, 胡玉平, 邊曉婷, 閆理貴, 陸健 申請人:山東大學