CN101149879A - 一种仿真柴油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真柴油机，包括柴油机机体构架静止部件、柴油机机体构架运动部件，所述柴油机的至少一个气缸及包覆该气缸的静止部件为剖切处理。实施本发明，能够对柴油机主机的内/外部结构、运动部件、发火时序、燃烧过程、排气阀启/闭时序和启/闭过程等进行准确的实物仿真和形象的效果模拟，从而更有助于学习和理解柴油机的工作原理。

Description

一种仿真柴油机

技术领域

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种仿真柴油机。

背景技术

船舶轮机模拟器是各国航运界都十分重视的仿真项目，先后研制出多种类型和不同功能的船舶轮机模拟器，但在这些船舶轮机模拟器中，对船舶主动力柴油机的仿真目前还仅限于计算机软件仿真，比如，通过数学模型仿真计算出柴机运油行过程的相关热工参数，再配合功能简单的三维动画显示来表达柴油机运转的一般概念，而对于柴油机内部运动部件(曲轴、连杆、活塞、链条、凸轮轴、排气阀等)准确的运动过程，特别是，关于气缸内部燃烧室中发火时序和燃烧过程、排气阀开启时序和启/闭过程等重要工况的描述，以往的仿真方式是根本无法实现的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种对柴油机的内部工作过程等进行实物仿真的仿真柴油机。

为了解决上述问题，本发明提出一种仿真柴油机，包括柴油机机体构架静止部件、柴油机机体构架运动部件，其中，所述柴油机的至少一个气缸及包覆该气缸的静止部件为剖切处理。

并且，所述剖切处理部分还包括包覆对应所述气缸的活塞、连杆、曲轴、排气阀的静止部件。

另外，所述柴油机机体构架运动部件至少包括曲轴、连杆、活塞、排气阀，为了模拟燃烧过程，所述剖切处理的气缸燃烧室壁上设有发光器件。

另一方面，为了模拟发火时序和排气阀启/闭时序，所述曲轴设有遮光板，该遮光板的一端连接于曲轴；所述遮光板的两侧遮蔽区域内分别对应设有固定于曲柄箱内壁的红外发射头和红外接收头。

为了更好的达到上述模拟效果，所述遮光板垂直于曲轴连接，所述红外发射头和红外接收头均设置于支架上，所述支架的一端固定于所述曲柄箱内壁；并且，所述遮光板、红外发射头支架、红外接收头支架三者平行，所述红外发射头和红外接收头分别位于所述遮光板两侧的垂直投影遮蔽区域内。

其中，为了驱动所述仿真柴油机，其还包括至少一个电机，该电机驱动所述柴油机机体运动部件中的曲轴转动，进而曲轴带动其他运动部件运转。

优选的，所述柴油机机体构架运动部件至少包括曲轴、连杆、活塞、排气阀，并且所述剖切处理的气缸燃烧室壁上设有发光器件；

所述曲轴设有遮光板，该遮光板的一端连接于曲轴；所述遮光板的两侧遮蔽区域内分别对应设有固定于曲柄箱内壁的红外发射头和红外接收头；

所述仿真柴油机还包括至少一个电机，该电机驱动所述曲轴转动。

其中，为了控制仿真柴油机各个工作时序，其还包括脉冲触发整形电路、发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路、红外发射头控制电路；

所述脉冲触发整形电路接收所述红外接收头的输出信号并整形输出方波信号，该方波信号触发所述发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路驱动所述发光器件和/或排气阀的开/关；所述红外发射头控制电路在所述电机转动时控制所述红外发射头工作。

可选的，所述电磁阀的阀芯连接控制所述排气阀开闭的阀杆。

优选的，所述电机为变频电机，其受控于变频器，该变频器接收外部控制信号。

实施本发明，能够对柴油机主机的内/外部结构、运动部件、发火时序、燃烧过程、排气阀启/闭时序和启/闭过程等进行准确的实物仿真和形象的效果模拟，从而更有助于学习和理解柴油机的工作原理。

附图说明

图1是本发明仿真柴油机的单缸剖切的正面结构图；

图2是图1所示仿真柴油机的结构框图；

图3是图1所示仿真柴油机曲轴的设置传感器部分及曲柄箱的横切面视图；

图4是图1所示仿真柴油机的燃烧室局部剖视图；

图5是图1所示仿真柴油机的时序控制部分的结构框图；

图6是图3中红外发射头/接收头支架及遮光板的具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述。

首先，简要阐述本发明的原理。本发明通过将真实柴油机按比例进行缩小制造，并且将其中至少一个气缸进行剖切处理，进而暴露出其内部运动部件的运动过程以有助于理解其内部的原理。同时，在燃烧室壁上设置发光器件，并在所述仿真柴油机的曲轴设置气缸发火燃烧红外传感器和排气阀开/闭传感器，时序控制部分根据所述两个红外传感器的信号来控制所述发光器件的开关以及排气阀的开闭，进而更准确的模拟真实柴油机的运行情况。

参考图1，图示了本发明仿真柴油机的单缸剖切的正面结构图。本实施例中仿真柴油机包括8个气缸，其中最右边气缸及其对应曲轴部分进行剖切处理以暴露其内部运动部件的运动过程。如图所示，该仿真柴油机包括仿真柴油机机体构架静止部件中的机壳1，该机壳1上设置开口2和开口3分别暴露气缸及该气缸对应的曲轴部分。通过开口2可以观察到排气阀、活塞、连杆的运动以及发火燃烧的过程，通过开口3可以观察到部分曲轴及所述气缸对应的曲柄的运动过程。所述发火燃烧的过程通过下述的发光器件(也即下述的发火燃烧指示灯)的发光的亮灭来表示，详细情况可以参考下述相关部分的文字说明。

参考图2，图示了图1所示仿真柴油机的结构框图。如图所示，其整体上包括机体构架静止部件及机体构架运动部件。其中，所述机体构架运动部件中又包括发火/燃烧指示灯(也即发光器件)21、排气阀22、电磁阀23，以及传动组件27；所述传动组件27又进一步包括曲轴、连杆、活塞、链条、凸轮轴等；所述机体构架静止部件中又包括时序控制部分24、气缸发火燃烧红外传感器25、排气阀开/闭红外传感器26，以及变频电机27。

其中，变频电机27驱动曲轴转动，曲轴进而带动连杆、活塞，以及链条、凸轮轴(如图箭头所示，为两路)，而设置于曲轴上的气缸发火燃烧红外传感器25及排气阀开/闭红外传感器26分别感知气缸发火燃烧时刻/时长及排气阀开/闭时刻，并将所述感知信号发送至时序控制部分24处理，时序控制部分24根据接收到的来自传感器的信号控制排气阀22的开闭以及发火/燃烧指示灯21的亮灭。其中，对于排气阀22的开闭控制通过电磁阀23完成，具体的，由电磁阀23的阀芯连接所述排气阀22开闭的阀杆(图未示)进而控制所述排气阀22的开闭。所述气缸发火燃烧红外传感器25以及排气阀开/闭红外传感器的具体实现将在下文进行详细阐述，所述时序控制部分24的具体实现可以参考图5所示实施例的相关描述。

需要说明的是，所述的发火/燃烧指示灯21可以采用发光二极管，或者其它普通灯管/泡等，本发明不限于此。所述电磁阀23对排气阀22的控制也不限于上文所述的阀杆控制，可以采用任何其它适当的方式而不超出本发明的保护范围。

参考图3，图示了图1所示仿真柴油机曲轴的设置传感器部分及曲柄箱的横切面视图。如图所示，包括曲轴31，一端固定于曲轴31上的遮光板33，以及分别位于遮光板33的两侧并一端固定于曲柄箱内壁30上的红外发射头支架32和红外接收头支架34，其中红外发射头支架32位于本视图的最外层，红外接收头支架34位于本视图的最里层。并且，所述红外发射头支架32上设置有红外发射头321，在对应该红外发射头321的红外接收头支架34上设置有红外接收头(由于视图角度原因，图未示)。红外发射头支架32、遮光板33、红外接收头支架34的具体结构可以参考图6所示，如图所示，三者的形状大致相同，其中红外发射头支架32、红外接收头支架34的较宽一端固定于曲柄箱内壁，遮光板33的较窄一端固定于曲轴上，并且遮光板33位于红外发射头支架32、红外接收头支架34之间；所述红外接收头支架34上设有红外接收头341，当上述三者装配完毕后，则所述红外发射头321和红外接收头341位于同一直线上且被遮光板33在二者中间遮蔽。所述位于同一直线上使得红外发射头321的发射方向正对红外接收头341的接收方向。

在本发明的一个优选实施例中，所述红外发射头支架32、红外接收头支架34，以及遮光板33在空间中相互平行，且红外发射头支架32、红外接收头支架34之间的间距为1cm左右，所述遮光板33位于红外发射头支架32、红外接收头支架34之间。所述红外发射头支架32、红外接收头支架34以及遮光板33均呈扇形。

所述红外发射头支架32与红外接收头支架34合在一起即为上文所述红外传感器。通过将所述遮光板33设置在曲轴31的不同转角位置来实现不同的功能，例如上述发火时刻、排气阀开启时刻；而发火燃烧持续时间、排气阀开启持续时间可通过调整所述遮光板33的形状(也即宽度，能够遮挡所述红外发射头的宽度)来实现。

需要说明的是，本发明所述的红外发射头支架32、红外接收头支架34，以及遮光板33并不限于三者平行的情况，还可以是红外发射头支架32、红外接收头支架34平行，而遮光板33不与其二者平行；或者，三者两两不平行等；总之，只要能使得曲轴旋转时所述遮光板33能在所述红外发射头支架32、红外接收头支架34之间进行遮蔽并旋转即可，均属于本发明的保护范围。

参考图4，图示了图1所示仿真柴油机的燃烧室局部剖视图。如图所示，包括燃烧室壁40，位于燃烧室壁40上的发光器件(例如发光二极管)41，以及位于燃烧室顶端的排气阀22。所述发光器件41也即上述的发火/燃烧指示灯21。

需要注意的是，所述发光器件41的位置并不固定，其可以设置在燃烧室壁上的任意位置，可以嵌入燃烧室壁40中，也可以设置于燃烧室壁40的内表面等，只要其发光时能使得观察者感知到光线即可。

参考图5，图示了图1所示仿真柴油机的时序控制部分的结构框图。如图所示，包括脉冲触发整形电路51、发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路52，及红外发射头控制电路53。其中，脉冲触发整形电路51接收来自红外接收头341的脉冲信号，并将该信号进行整形输出方波信号至发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路52，由发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路52控制发光器件/电磁阀的开闭。进一步，所述电磁阀通过阀杆控制排气阀的开闭。所述红外发射头控制电路53用于在仿真柴油机发火时控制红外发射头321工作，并在仿真柴油机停止工作的时候停止红外发射头321的工作。另外，所述脉冲触发整形电路51输出的方波信号中，高电平处即表示遮光板遮光时间，低电平处即表示不遮光时间，当为高电平时触发所述发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路52工作。

由于所述脉冲触发整形电路51、发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路52，及红外发射头控制电路53均为常见电路，本领域普通技术人员根据上述描述很容易实现，因此不进行进一步的阐述。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种仿真柴油机，包括柴油机机体构架静止部件、柴油机机体构架运动部件，其特征在于，所述柴油机的至少一个气缸及包覆该气缸的静止部件为剖切处理。

2.根据权利要求1所述的仿真柴油机，其特征在于，所述剖切处理部分还包括包覆对应所述气缸的活塞、连杆、曲轴、排气阀的静止部件。

3.根据权利要求1或2所述的仿真柴油机，其特征在于，所述柴油机机体构架运动部件至少包括曲轴、连杆、活塞、排气阀，并且所述剖切处理的气缸燃烧室壁上设有发光器件。

4.根据权利要求1或2所述的仿真柴油机，其特征在于，所述柴油机机体构架运动部件至少包括曲轴、连杆、活塞、排气阀，并且所述曲轴设有遮光板，该遮光板的一端连接于曲轴；所述遮光板的两侧遮蔽区域内分别对应设有固定于曲柄箱内壁的红外发射头和红外接收头。

5.根据权利要求4所述的仿真柴油机，其特征在于，所述遮光板垂直于曲轴连接，所述红外发射头和红外接收头均设置于支架上，所述支架的一端固定于所述曲柄箱内壁；并且，所述遮光板、红外发射头支架、红外接收头支架三者平行，所述红外发射头和红外接收头分别位于所述遮光板两侧的垂直投影遮蔽区域内。

6.根据权利要求1或2所述的仿真柴油机，其特征在于，所述仿真柴油机还包括至少一个电机，该电机驱动所述柴油机机体运动部件中的曲轴转动。

7.根据权利要求1或2所述的仿真柴油机，其特征在于，所述柴油机机体构架运动部件至少包括曲轴、连杆、活塞、排气阀，并且所述剖切处理的气缸燃烧室壁上设有发光器件；

所述曲轴设有遮光板，该遮光板的一端连接于曲轴；所述遮光板的两侧遮蔽区域内分别对应设有固定于曲柄箱内壁的红外发射头和红外接收头；

所述仿真柴油机还包括至少一个电机，该电机驱动所述曲轴转动。

8.根据权利要求7所述的仿真柴油机，其特征在于，还包括脉冲触发整形电路、发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路、红外发射头控制电路；

所述脉冲触发整形电路接收所述红外接收头的输出信号并整形输出方波信号，该方波信号触发所述发光器件驱动电路和/或电磁阀驱动电路驱动所述发光器件和/或排气阀的开/关；所述红外发射头控制电路在所述电机转动时控制所述红外发射头工作。

9.根据权利要求8所述的仿真柴油机，其特征在于，所述电磁阀的阀芯连接控制所述排气阀开闭的阀杆。

10.根据权利要求8所述的仿真柴油机，其特征在于，所述电机为变频电机，其受控于变频器，该变频器接收外部控制信号。

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