CN103884499A - 一种活塞打靶试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞打靶试验台，包括打靶目标、向所述打靶目标的入口喷射油液的冷却喷嘴，还包括分别测取所述冷却喷嘴与所述入口的流量的第一流量计测装置和第二流量计测装置。将第二流量计测装置测取的收集油量作为分子，第一流量计测装置测取的喷射油量作为分母，二者相除即可以得到该活塞打靶试验的打靶率。本试验台的设计考虑了实际喷射油液过程中油液损失的问题，能够准确计算得到打靶率。

Description

一种活塞打靶试验台

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种活塞打靶试验台。

背景技术

活塞组件是发动机的重要工作部件，发动机工作时，活塞在气缸内做周期性运动，在这个过程中，一方面，活塞与气缸壁互相摩擦而产生摩擦热，另一方面，活塞压缩气体以及气体做功过程也产生大量的热量，以上两方面原因将导致发动机工作时活塞温度升高。

随着发动机的功率逐渐提升，活塞的功率密度也不断提高，导致活塞的热负荷不断加大，活塞在工作时的温度升高尤为明显，活塞温度过高有可能产生严重的热变形，甚至烧顶熔化，从而产生拉缸现象，使得发动机的动力性能丧失。因此，发动机内一般设计有冷却喷嘴，该冷却喷嘴应该对准活塞的进油口，活塞的进油口与冷却油道连通，直至出油口。冷却喷嘴向上述进油口喷射温度较活塞温度低得多的油液，该油液通过冷却油道在流过活塞内部，从出油口流出，同时将热量带走，使得活塞的温度降低。冷却喷嘴向活塞的进油口喷射油液的行为称为“打靶”，发动机出厂前，要对其活塞打靶进行试验，并且对于打靶率有严格的规定。

以下三方面因素将对活塞打靶行为，尤其是打靶率产生影响：

第一，冷却喷嘴一般带有压力调节阀，该压力调节阀为冷却喷嘴提供合适的开启压力和关闭压力，若压力不合适，则冷却喷嘴将无法开启或者关闭；

第二，随油液温度和压力的升高，冷却喷嘴喷射的油束将会发散，压力和温度越高，油束发散的范围越大，进入活塞的进油口的油量将越少；

第三，冷却喷嘴的喷射方向是否对准打靶目标。

现有的活塞打靶试验在试验台上固定设置铁板，该铁板模拟活塞作为打靶目标，同时在该铁板上设置开口以模拟活塞的进油口，将被试验的冷却喷嘴对准该开口安装，向该开口打靶的同时，观察打靶的准确性，即冷却喷嘴的喷射方向是否对准铁板的开口。

可见，现有的活塞打靶试验具有以下缺点：

第一，仅对打靶的准确性进行试验，而不能够对打靶率进行试验，功能单一；

第二，仅能对固定位置的打靶目标进行试验，不能对各冲程中活塞打靶特性进行试验；

第三，装置简单，用铁板的开口模拟活塞进油口，并采用人工观察的方式，试验可靠性低；

第四，不能够实现对喷射压力和温度的可控。

综上所述，如何提供一种活塞打靶试验台，使其能够对活塞打靶的打靶率进行准确的试验，是本领域的技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种活塞打靶试验台，该活塞打靶试验台能够对活塞打靶的打靶率进行准确的试验。

为解决上述技术问题，本发明提供一种活塞打靶试验台，包括打靶目标、向所述打靶目标的入口喷射油液的冷却喷嘴，还包括分别测取所述冷却喷嘴与所述入口的流量的第一流量计测装置和第二流量计测装置。

将第二流量计测装置测取的收集油量作为分子，第一流量计测装置测取的喷射油量作为分母，二者相除即可以得到该活塞打靶试验的打靶率。可见，本试验台的设计考虑了实际喷射油液过程中油液损失的问题，能够准确计算得到打靶率。

优选地，所述打靶目标包括活塞，所述活塞具有对准所述冷却喷嘴的进油口、供所述油液流出所述活塞的出油口，以及连接二者的冷却油道。

优选地，还包括具有固定部和活动部的行程调节装置，所述活动部相对所述固定部移动，所述固定部与所述活动部分别连接于所述冷却喷嘴与所述活塞二者之一，使二者沿所述油液喷射方向相对移动。

优选地，所述固定部包括固定于所述试验台的基座、沿所述油液喷射方向布置的轨道，所述活动部包括与所述轨道适配的滑块。

优选地，所述活塞与所述滑块连接。

优选地，所述第二流量计测装置包括集油管和称重装置，所述集油管的入口端和出口端分别连接于所述出油口和所述称重装置；所述第一流量计测装置包括连接至所述冷却喷嘴的流量计。

优选地，还包括具有固定件和活动件的位移调节装置，所述活动件相对所述固定件移动，所述活动件与所述固定件分别连接于所述打靶目标与所述冷却喷嘴之一，使得二者在垂直于所述油液喷射方向的平面内相对移动。

优选地，所述位移调节装置包括十字滑台，所述十字滑台的第一滑板与第二滑板能够相对移动，所述第一滑板与所述试验台的基座固定，所述冷却喷嘴连接于所述十字滑台的第二滑板。

优选地，还包括集油盘，所述十字滑台安装于所述集油盘上，所述冷却喷嘴至所述第二流量计测装置及所述集油盘之间均连接有吸油泵，所述吸油泵向所述冷却喷嘴供油。

优选地，还包括连接于所述冷却喷嘴的压力传感器和温度传感器。

附图说明

图1为本发明提供的活塞打靶试验台一种具体实施方式的组成示意图。

图1：

冷却喷嘴100、活塞200、轨道301、滑块302、称重装置401、集油管402、流量计403、十字滑台500、集油盘600、吸油泵700

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明提供的活塞打靶试验台一种具体实施方式的组成示意图。

该活塞打靶试验台包括打靶目标和连接至所述打靶目标的入口的第二流量计测装置；还包括向该打靶目标的入口喷射油液的冷却喷嘴100，和与该冷却喷嘴100连接的第一流量计测装置。

油液从供油系统流向冷却喷嘴100，从冷却喷嘴100被喷射入打靶目标，同时被第一流量计测装置测取，而得到提供给打靶目标预期能够起到冷却作用的油液量，称该油液量为喷射油量。油液到达打靶目标的入口时，可能并不完全进入，而部分流失，进入打靶目标的油液量由第二流量计测装置测取，而得到从冷却喷嘴100喷射入打靶目标实际起到冷却作用的油液量，称该油液量为收集油量。

将第二流量计测装置测取的收集油量作为分子，第一流量计测装置测取的喷射油量作为分母，二者相除即可以得到该活塞打靶试验的打靶率。可见，本试验台的设计考虑了实际喷射油液过程中油液损失的问题，能够准确计算得到打靶率。

上述方案中的打靶目标具体可以为活塞200，该活塞200优选为与真实发动机的活塞结构相一致，当然，也可以专门制作用于活塞打靶试验的活塞试件，只要其具有对准冷却喷嘴100的进油口、供油液流出的出油口，以及连接该进油口和出油口的冷却油道即可，该冷却油道应该与真实活塞内部的结构相一致，如冷却油道的走向，长度等设计参数。如此，油液经进油口进入活塞200后，将经过冷却油道后从出油口流出，而模拟油液在活塞200内部的真实流动。

根据活塞200的结构形式可知，进油口与出油口均位于活塞200端面上，方便起见，第二流量计测装置可以直接连接至出油口，进而与进油口连通。当然，若不采用该活塞200作为打靶目标，如具有油口的板状结构等也是可以的，在操作方便的前提下，第二流量计测装置也可以直接连接至进油口，而不必通过其他结构，如出油口等间接地与进油口连接。

采用活塞200作为打靶目标，能够尽量真实地对活塞打靶进行模拟，试验的可靠性较高。

进一步地，该活塞打靶试验台还可以包括行程调节装置，该行程调节装置具有活动部与固定部，活动部能够相对固定部移动。通过不同的方式安装行程调节装置，可以得到不同的相对移动方向，本方案应该以使二者沿油液喷射方向发生相对移动为原则进行安装。

另外，可以使活动部与活塞200连接，固定部与冷却喷嘴100连接，或者，使固定部与活塞200连接，活动部与冷却喷嘴100连接。应当理解，上述连接具体指在油液喷射方向固定连接，而并不限制其他方向，可以直接连接，也可以通过其他结构间接连接，只要在活动部的带动下，活塞200与冷却喷嘴100能够发生沿油液喷射方向的相对移动即可。

可见，该实施方案中的试验台能够随意设置活塞200相对冷却喷嘴100的运行区间，模拟不同冲程的活塞打靶，对于不同的试验方案，无需频繁拆卸活塞200或者冷却喷嘴100，试验的适应性更强。

另外，设置行程调节装置后，还可以对运动中的活塞200进行打靶试验，通过调节固定部与活动部的相对运动形式，比如，匀速运动形式、正弦速度运动形式等，进行不同的动态活塞打靶试验，从而适应不同的试验需求，使得该试验装置的适应性更好。

更进一步地，上述固定部可以包括与试验台的基座固定连接、沿油液喷射方向布置的轨道301，活动部可以为与该轨道301适配的滑块302，即二者能够沿轨道301的布置方向发生相对移动。

轨道301和滑块302的结构形式简单，制作成本较低，并且，产生的相对移动效果较好，可靠性较高。

上述方案中的轨道301可以与冷却喷嘴100连接，而滑块302与活塞200连接，应当理解，该处所述的连接也指沿油液喷射方向固定连接；并且，所述的轨道301与冷却喷嘴100连接，是指二者的相对位置关系，而二者不一定直接连接，即轨道301可以通过其他结构，如基座等连接至冷却喷嘴100，只要能够实现轨道301与滑块302相对移动的同时，冷却喷嘴100与活塞200也同步相对移动即可。

当然，也可以使冷却喷嘴100与滑块302连接，而活塞200与轨道301连接，连接方式与上述方案相同。只是，冷却喷嘴100与活塞200相比结构尺寸较小，较易发生移动偏差，因此应该尽量保持冷却喷嘴100相对基座沿油液喷射方向固定。

为操作方便，滑块302与活塞200的连接可以通过于滑块302安装虎钳，通过虎钳夹紧的方式，或者于滑块302安装固定座，通过固定座承载的方式等实现。

上述固定部和活动部并不限于轨道301和滑块302结构，比如，还可以为液压缸或者气缸等，只要具有能够相对移动的固定部和活动部即可；并且，轨道301也不限于与基座固定，还可以相对基座具有垂直于油液喷射方向的移动，只要使得轨道301相对基座沿油液喷射方向固定即可。

上述方案中的第二流量计测装置具体可以包括集油管402和称重装置401，上述集油管402一端连接至活塞200的出油口，另一端连接至该称重装置401，从活塞200的出油口流出的油液经过集油管402输送至该称重装置401。完成一次活塞打靶后，即读取称重装置401的示数，而得到本次试验起到有效的冷却作用的油液量，即上文所述的收集油量。另外，第一流量计测装置可以为流量计403，该流量计403连接至冷却喷嘴100，对试验中从冷却喷嘴100输出的油液量进行测量，而得到上文所述的喷射油量。

当然，第一流量计测装置和第二流量计测装置均可以以流量计403和称重装置401的形式设计，只是，考虑到由活塞200流出的油液的流量不稳定，不便于被流量计403测取，而冷却喷嘴的流量稳定，因此第二流量计测装置优选为称重装置401和集油管402，第一流量计测装置优选为流量计403。上述设计方式使得试验的准确性更高，更便于试验台的整体布局，有利于减小试验台的整体尺寸。

当然，第一流量计测装置与第二流量计测装置还可以均不与冷却喷嘴和打靶目标连接，而采用无线控制方式测取流量。

上述各方案均还可以包括位移调节装置，该位移调节装置包括固定件和相对其移动的活动件，该固定件和活动件分别连接于打靶目标和冷却喷嘴100二者之一，并使二者在垂直于油液喷射方向的平面内相对移动。需要说明的是，此处所述的连接与上文中关于行程调节装置中固定部与活动部的连接定义类似，该连接具体指在垂直于油液喷射方向固定连接，而并不限制其他方向的移动，可以直接连接，也可以通过其他结构间接连接，在活动件的带动下，只要打靶目标与冷却喷嘴100能够在垂直于油液喷射方向的平面内相对移动即可。

冷却喷嘴100与打靶目标能够在垂直于该油液喷射方向的平面上相对移动，即当打靶目标的入口与冷却喷嘴100的相对位置关系发生变化时，比如活塞200的形状尺寸变化，或者冷却喷嘴100的形状尺寸变化，或者板状结构的尺寸变化等，该试验台可以通过移动冷却喷嘴100的位置来保证打靶目标的入口与冷却喷嘴100的相对位置关系同发动机上的位置关系一致，使用方便，试验效率显著提高。

具体地，所述位移调节装置可以包括十字滑台500，固定件包括十字滑台500的第一滑板，活动件包括十字滑台500的相对第一滑板移动的第二滑板，第一滑板与基座固定连接，第二滑板连接于冷却喷嘴100。则第二滑板相对第一滑板在垂直于油液喷射方向的平面内移动时，将带动冷却喷嘴100相对打靶目标同步移动。

当然，也可以使得打靶目标与第二滑板连接，与第二滑板共同相对第一滑板移动，而冷却喷嘴100相对第一滑板在垂直于油液喷射方向的平面内固定。上述十字滑台500包括直线电机滑台或者滚珠丝杆滑台，可以手动操作也可以自动操作。

应当理解，即使上文所述的行程调节装置的固定部能够相对基座在垂直于油液喷射方向的平面内移动，其移动规律也不能够限制冷却喷嘴100相对打靶目标在该平面内移动。

上述位移调节装置也不限于十字滑台500，还可以为轨道301和滑块302结构等，只是十字滑台500能够同时调节在平面内的纵横两方向的移动，使用方便，更适合打靶目标的入口位置变化的活塞打靶试验；并且，还可以将打靶目标安装于十字滑台500，只是，若采用活塞200或板状结构等为打靶目标时，其尺寸过大，不易与十字滑台500安装，因此应该尽量采用尺寸较小的冷却喷嘴100与十字滑台500安装的设计方式。

进一步地，于上述十字滑台500与基座之间还可以设置集油盘600，将十字滑台500安装于该集油盘600，并且，该集油盘600至冷却喷嘴100之间，以及上文所述的第二流量计测装置至冷却喷嘴100之间均设置有吸油泵700，将从集油盘600和打靶目标收集的油液泵向冷却喷嘴100，避免出现回油不畅的现象，有利于实验顺利进行。

更进一步地，该试验台还可以包括连接于冷却喷嘴100的压力传感器和温度传感器，如此，能够实时监测喷射压力和温度。以在不同喷射温度和压力下进行试验，如不同压力、不同温度下的流量和打靶率的测量等，以实现对冷却喷嘴100的质量检测及参数调整，使冷却喷嘴100能在合适的温度和压力下喷射油液，以避免由于油束过于发散，或者关闭、开启压力不合适等原因，导致的打靶效率低下，自动化程度较高。

以上对本发明所提供的一种活塞打靶试验台进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种活塞打靶试验台，包括打靶目标、向所述打靶目标的入口喷射油液的冷却喷嘴(100)，其特征在于，还包括分别测取所述冷却喷嘴(100)与所述入口的流量的第一流量计测装置和第二流量计测装置。

2.如权利要求1所述的活塞打靶试验台，其特征在于，所述打靶目标包括活塞(200)，所述活塞(200)具有对准所述冷却喷嘴(100)的进油口、供所述油液流出所述活塞(200)的出油口，以及连接二者的冷却油道。

3.如权利要求2所述的活塞打靶试验台，其特征在于，还包括具有固定部和活动部的行程调节装置，所述活动部相对所述固定部移动，所述固定部与所述活动部分别连接于所述冷却喷嘴(100)与所述活塞(200)二者之一，使二者沿所述油液喷射方向相对移动。

4.如权利要求3所述的活塞打靶试验台，其特征在于，所述固定部包括固定于所述试验台的基座、沿所述油液喷射方向布置的轨道(301)，所述活动部包括与所述轨道(301)适配的滑块(302)。

5.如权利要求4所述的活塞打靶试验台，其特征在于，所述活塞(200)与所述滑块(302)连接。

6.如权利要求5所述的活塞打靶试验台，其特征在于，所述第二流量计测装置包括集油管(402)和称重装置(401)，所述集油管(402)的入口端和出口端分别连接于所述出油口和所述称重装置(401)；所述第一流量计测装置包括连接至所述冷却喷嘴(100)的流量计(403)。

7.如权利要求1-6任一项所述的活塞打靶试验台，其特征在于，还包括具有固定件和活动件的位移调节装置，所述活动件相对所述固定件移动，所述活动件与所述固定件分别连接于所述打靶目标与所述冷却喷嘴(100)之一，使得二者在垂直于所述油液喷射方向的平面内相对移动。

8.如权利要求7所述的活塞打靶试验台，其特征在于，所述位移调节装置包括十字滑台(500)，所述十字滑台(500)的第一滑板与第二滑板能够相对移动，所述第一滑板与所述试验台的基座固定，所述冷却喷嘴(100)连接于所述第二滑板。

9.如权利要求8所述的活塞打靶试验台，其特征在于，还包括集油盘(600)，所述十字滑台(500)安装于所述集油盘(600)上，所述冷却喷嘴(100)至所述第二流量计测装置及所述集油盘(600)之间均连接有吸油泵(700)，所述吸油泵(700)向所述冷却喷嘴(100)供油。

10.如权利要求9所述的活塞打靶试验台，其特征在于，还包括连接于所述冷却喷嘴(100)的压力传感器和温度传感器。

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