CN101608575A - 一种光学发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学发动机，其在发动机的缸体、缸盖之间设置透明缸套，活塞为发动机原有活塞，所述透明缸套的长度大于发动机冲程。具体提供一种基于多缸原型机快速改造的光学发动机，其适合研究发动机缸内流场、喷雾以及混合气的形成，特别是研究缸内直喷发动机，优化发动机混合气的形成。
Description
技术领域
本发明涉及发动机领域，具体涉及一种光学发动机。
背景技术
目前国内光学发动机较少，主要用于研究缸内的燃烧情况。按透明的窗口的位置主要有两类，一类采用透明活塞，由于透明活塞的固定问题，透明活塞只能是尽可能大，所以这种方式光学发动机仅能看到燃烧室内部分的流场或者燃烧。另一类在采用透明活塞的基础上，增加一段很短的透明石英缸套，由于透明石英玻璃缸套非常容易被一般活塞环刮伤，而活塞环在两个不同介质间运动，也非常难保证运动的平顺还容易损坏活塞环或者光学发动机本体，所以一般情况下活塞环都运动不到透明石英玻璃的位置。为了保证光学发动机燃烧系统参数和原发动机燃烧系统的一致性，和石英玻璃材质强度问题，目前大部分应用在光学发动机的石英玻璃缸套都很短，观察范围非常有限。
综上所述，现有技术中存在如下技术问题：
(1)现有技术中采用透明活塞的方案，其观察受限；
(2)采用较短的透明缸套的方案，运动不平顺易造成损坏且观察也受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学发动机，其在发动机的缸体、缸盖之间设置透明缸套，活塞为发动机原有活塞，所述透明缸套的长度大于发动机冲程。具体提供一种基于多缸原型机快速改造的光学发动机，其适合研究发动机缸内流场、喷雾以及混合气的形成，特别是研究缸内直喷发动机，优化发动机混合气的形成。发动机运转的速度在2000r/min以内。
具体技术方案如下：
一种光学发动机，其在发动机的缸体、缸盖之间设置透明缸套，活塞为发动机原有活塞，所述透明缸套的长度大于发动机冲程。
所述发动机为多缸原型机。
所述透明缸套为透明石英玻璃缸套。
还包括活塞环，其材质为石墨。
透明缸套与发动机缸套内径相等。
对应透明缸套的长度，活塞采用相应加长连杆。
缸体、缸盖之间的透明缸套采用螺栓固定连接。
还包括同轴套，其安装在缸体上，用于确保透明缸套和原缸套的同轴度。
透明缸套的长度大于发动机冲程和活塞最后一道环到活塞顶面的距离之和。
还包括一外接管路，其一端连接至缸体原主油道，另一端连接缸盖原主油道，用于对缸盖进行润滑。
还包括一第二外接管路，其一端连接缸盖回油孔，另一端连接缸体回油孔，用于缸盖的回油。
还包括机油泵和曲轴箱，曲轴连杆的润滑采用缸体原润滑油道进行润滑。
在原有的发动机缸盖系统，缸体、曲轴箱系统，活塞等零部件不变，缸体、缸盖之间加入透明石英玻璃缸套，通过透明石英玻璃，可以检测缸内的流场、喷雾以及混合气的形成；石英玻璃缸套内径和发动机缸套内径相等，石英玻璃缸套的长度大于发动机冲程，保证了活塞环整个行程在缸套中运行；由于石英玻璃缸套比较容易被刮伤，活塞环采用石墨材质，保证了石英玻璃缸套不被刮伤，同时石墨具有自润滑作用和较好热传导系数，保证了活塞环和透明缸套之间的润滑，同时对降低透明缸套由于摩擦引起的温度升高有一定的意义；活塞采用原活塞，由于采用透明缸套引起长度增加，通过加长连杆来进行补充，很大程度上减轻了活塞连杆机构的重量；为了保持透明缸套和原缸套的同轴度设计了同轴套。
与目前现有技术相比，本发明
1.在原型机上进行改造，采用透明石英玻璃缸套，石墨活塞环；
2.采用原型机活塞，保持活塞顶面形状不变，即可保证光学发动机压缩比原发动机一致，又可验证活塞顶面形状对缸内气流、喷雾以及混合气形成的影响；
3.透明缸套长度大于发动机冲程，保证活塞环仅在透明缸套内运动，避免活塞环在不同材质的缸套中运动带来的不良影响；
4.很大程度上，保留光学发动机燃烧系统参数和实际发动机燃烧系统参数的一致性，提高试验结果可信度和参考价值。
附图说明
图1为本发明整体视图
图2为活塞连杆机构示意图
图3为同轴套示意图
图中：
1.缸盖系统；2.透明缸套；3.活塞；4.加长连杆；5.缸体；6曲轴箱系统；7.同轴套
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
如图1所示，该光学发动机主要在多缸原型机上进行改造，在多缸原型机上改造过程中保持原有的发动机缸盖系统，缸体、曲轴箱系统，活塞等零部件大部分零部件不变，缸体、缸盖之间加入透明石英玻璃缸套，并用螺栓固定连接，改造后的光学发动机最大运行速度2000r/min主要用于研究发动机缸内的流场、喷雾和混合气的形成等，但不做缸内燃烧的研究。采用原型机活塞，保持活塞顶面形状不变，这样光学发动机压缩比可以得到保证，同时可以验证活塞顶面形状对缸内气流、喷雾以及混合气形成的影响。
由于石英玻璃缸套比较容易被刮伤，活塞环采用石墨材质，保证了石英玻璃缸套不被刮伤，同时石墨具有自润滑作用和较好热传导系数，保证了活塞环和透明缸套之间的润滑，同时对降低透明缸套由于摩擦引起的温度升高有一定的意义。
透明缸套长度大于发动机冲程，保证活塞环仅在透明缸套内运动，避免活塞环在不同材质的缸套中运动带来的不良影响。
如图2所示，采用加长连杆，不采用加长活塞方式，很大程度上减轻了活塞连杆机构的重量。
如图3所示，采用同轴套，以保证透明缸套和原缸套的同轴度。同轴套加工时需要安装在缸体上，和缸体一起加工，加工精度不低于缸套内表面的加工精度。
具体每一构件的方式优先采用下述方案：
1.透明石英玻璃缸套：
透明石英玻璃缸套内径和发动机缸径相等，石英玻璃缸套的长度大于发动机冲程和活塞最后一道环到活塞顶面的距离之和，保证活塞环整个行程在缸套中运行，活塞环运动平顺而且不易损坏活塞环或者光学发动机本体。同时，使得发动机缸内的流场的变化在整个冲程里面均可可视化，便于研究。
2.活塞：
由于本光学发动机主要研究缸内流场，喷雾以及混合气的形成，活塞采用了原型机的活塞，减少了零部件开发，同是可以考察活塞顶面对缸内流场的影响。
3.加长连杆：
透明缸套引起缸体缸盖之间距离的增加，通过加长连杆来进行补充，这种设计比采用加长活塞，活塞连杆机构的质量大大下降，有利于降低发动机运动的震动。(如图2)
4.同轴套：
为了保证活塞连杆机构运动的平稳性，减少整个光学发动机震动，透明缸套和原缸套的同轴度通过同轴套来保证。(如图3)
5.光学发动机的润滑：
发动机的机油泵仍保留。
缸盖的润滑通过外接一个管路，管路一端到缸体原主油道，另一端接缸盖原主油道。缸盖的回油，也通过通过外接管路，管路一端连接缸盖回油孔，一端连接缸体回油孔。
曲轴连杆的润滑仍采用缸体原润滑油道进行润滑。
活塞环和缸套之间的润和主要依靠石墨活塞环的自润滑进行。
6.光学发动机的冷却和加温：
由于本光学发动机不进行燃烧试验，所有主要的热源来自于摩擦，缸盖系统摩擦热主要通过润滑系统进行冷却，曲轴连杆机构机构也主要通过润滑系统进行冷却，透明石英缸套的冷却主要通过石墨活塞环传递给活塞，由于发动机实际运行转速在2000r/min，而且运转时间较短，所以摩擦产生的热量也非常有限。光学发动机的冷却系统中的水道在这里主要起到加温的作用，使得缸内的环境和发动机实际运转相接近。
7.通过缸体、缸盖间的透明石英玻璃，即可检测缸内的流场、喷雾以及混合气的形成，同时可以考察活塞对缸内流场，喷雾以及混合气的形成的影响。由于很大程度上保留与实际发动机燃烧系统参数的一致性，提高光学发动机试验结果可信度和参考价值。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1、一种光学发动机，其特征在于，其在发动机的缸体、缸盖之间设置透明缸套，活塞为发动机原有活塞，所述透明缸套的长度大于发动机冲程。
2、如权利要求1所述的一种光学发动机，其特征在于，所述发动机为多缸原型机。
3、如权利要求1或2所述的一种光学发动机，其特征在于，所述透明缸套为透明石英玻璃缸套。
4、如权利要求3所述的一种光学发动机，其特征在于，还包括活塞环，其材质为石墨。
5、如权利要求1，2，4中任一项所述的一种光学发动机，其特征在于，透明缸套与发动机缸套内径相等。
6、如权利要求1，2，4中任一项所述的一种光学发动机，其特征在于，对应透明缸套的长度，活塞采用相应加长连杆。
7、如权利要求3所述的一种光学发动机，其特征在于，缸体、缸盖之间的透明缸套采用螺栓固定连接。
8、如权利要求1，2，4，7中任一项所述的一种光学发动机，其特征在于，还包括同轴套，其安装在缸体上，用于确保透明缸套和原缸套的同轴度。
9、如权利要求1，2，4，7中任一项所述的一种光学发动机，其特征在于，透明缸套的长度大于发动机冲程和活塞最后一道环到活塞顶面的距离之和。
10、如权利要求9所述的一种光学发动机，其特征在于，还包括一外接管路，其一端连接至缸体原主油道，另一端连接缸盖原主油道，用于对缸盖进行润滑。
11、如权利要求10所述的一种光学发动机，其特征在于，还包括一第二外接管路，其一端连接缸盖回油孔，另一端连接缸体回油孔，用于缸盖的回油。
12、如权利要求11或12所述的一种光学发动机，其特征在于，还包括机油泵和曲轴箱，曲轴连杆的润滑采用缸体原润滑油道进行润滑。
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