CN104952355A - 内燃机原理声光教学演示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机原理声光教学演示系统，包括内燃机结构零部件及外部的传动、光电及控制部件，该系统既可以形象生动展示汽油机工作原理又可以通过控制系统切换展示柴油机工作原理，复合了汽油机和柴油机工作原理及特点。它采用融合机电一体化的技术，以电池供电达到实现汽油机和柴油机原理展示自动化控制的目的，并且以声光等直观形式予以体现，具有零部件共用率高、节省材料、结构紧凑明晰以及自动化程度高、电力来源广泛便于携带移动等优点，主体材料多采用玻璃、塑料等透明介质以及木质等来源广泛的材料，具备能将汽油机和柴油机主要工作原理异同点清楚展现的特点。

Description

内燃机原理声光教学演示系统

技术领域

本发明涉及内燃机教学教仪领域，尤其是一种包括汽油机和柴油机的内燃机原理集成复合型声光教学演示系统。

背景技术

发动机作为交通运输、工程机械等的动力来源，对国民经济生产和技术发展具有重要作用，而当前随着我国民族自主知识产权的汽车行业和技术的飞速发展，对发动机技术行业人才的需求也越来越大，特别是近些年来发动机技术取得了飞速的进步，传统的汽油机和柴油机越来越多的应用电子控制等技术，使得发动机的工作原理也随之复杂，为了推广并满足发动机技术行业专业人才对发动机初步认识和了解，从而能够深入进行发动机新技术新材料的研发，需要开发结构和原理更加合理成本更加低廉的发动机教学仪器来满足日益增长的教学和技术推广需求。

通常的，传统的内燃发动机分为汽油机和柴油机两种，而由于这两种发动机自身工作原理的不同和结构的复杂性，以及内部结构精密、零部件数目多等原因，初步接触发动机难以对其整体工作原理加以分辨和认识，同时，由于当前的发动机教学模型大都将汽油机和柴油机分别加以展示，两者之间的区别和共同点需要学习者自己加以领悟和分辨，而且发动机内部零部件不易形象展示和表达，因此就迫切需要能够既形象生动展示发动机内部结构和工作原理又能够将汽油机和柴油机复合集成在一起便于参观学习者直观了解两种发动机异同点的教学仪器，同时考虑到近些年对教学仪器的需求增长趋势，也要对教学仪器的成本和材料的可重复利用以及环保性等加以考虑，满足既能方便展示汽油机和柴油机工作原理异同点又能节约能源和产生环保效益的发动机教学仪器就越发重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内燃机原理声光教学演示系统，该系统把往复式活塞发动机的两种内燃机模型汽油机和柴油机集成在一个展示板上，结构紧凑方便合理，能够同时实现汽油机和柴油机结构原理教学，方便教学对象对两种内燃机的根本异同点进行区分和辨别，从而产生清晰持久的印象，对内燃机行业等入门教学提供有益帮助。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于包括固定底座和置于固定底座上的展示板，展示板上设有水平放置的曲轴，在曲轴上连接有随曲轴转动而上下循环移动的活塞，活塞置于活塞缸内，在活塞缸的两侧面设有进气口和排气口，在活塞缸的进气口位置设有进油口，在活塞的正上方设有喷油嘴支架，并在展示板正反面对应实际汽油机喷油嘴、火花塞及柴油机喷油嘴位置安装LED灯，在喷油嘴支架的位置水平设有凸轮轴，在凸轮轴上设有随凸轮轴转动而上下循环移动的两个气门挺杆，气门挺杆分别位于喷油嘴支架的两侧，气门挺杆端部设有气门，所述的凸轮轴与曲轴之间同步转动，其转速比为1：2，在曲轴的另一端设有驱动装置。

对上述结构作进一步限定，所述的凸轮轴左端固定有凸轮轴端正时齿轮，曲轴的左端固定有曲轴端正时齿轮，凸轮轴端正时齿轮和曲轴端正时齿轮之间通过正时皮带连接，保证凸轮轴与曲轴按照转速比为1：2同步转动。

对上述结构作进一步限定，所述的驱动装置包括DSP控制板和电源组，所述的DSP控制板与设于活塞缸外壁的动力步进电机驱动连接，动力步进电机的输出轴设有可沿轴滑动的动力主动齿轮，动力主动齿轮与曲轴一侧固接的曲轴动力齿轮相啮合；电源组与总电源开关串联，动力步进电机与电机开关支路串联。

对上述结构作进一步限定，所述的在活塞缸的两侧设有活塞位置展示彩灯，在活塞缸的进排气口处分别设有进气管展示彩灯和排气管展示彩灯，所述的喷油嘴支架的中部与活塞相对的位置设有喷油嘴LED灯，所述的活塞位置展示彩灯、进气管展示彩灯、排气管展示彩灯和喷油嘴LED灯均与DSP控制板连接，形成柴油机声光教学演示系统。

对上述结构作进一步限定，所述的在活塞缸的两侧设有活塞位置展示彩灯，在活塞缸的进排气口处分别设有进气管展示彩灯和排气管展示彩灯，所述的喷油嘴支架的中部与活塞相对的位置设有火花塞LED灯，在活塞缸进油口的位置设有汽油机喷油嘴LED灯，所述的活塞位置展示彩灯、进气管展示彩灯、排气管展示彩灯、火花塞LED灯和汽油机喷油嘴LED灯均与DSP控制板连接，形成汽油机声光教学演示系统。

对上述结构作进一步限定，所述的排气管展示彩灯、进气管展示彩灯、活塞位置展示彩灯分别由5个小LED灯并联，在展示板的一角固定扬声器，扬声器由电源组供电，并有DSP控制板控制语音讲解，亮灯顺序和语音讲解过程与动力步进电机转动带动的活塞位置配合。

对上述结构作进一步限定，所述的曲轴动力齿轮的表面偏心位置设有曲轴动力齿轮手柄，并且与曲轴动力齿轮相对的展示板的外框架上设有可以开合的手孔，手孔处设有合页，且合页安装的开合挡板以能够进行手动驱动曲轴动力齿轮手柄并带动动力主动齿轮为宜。

对上述结构作进一步限定，所述的固定底座为方形铸铁，中间焊接支架安装有连接展示板的转动轴承，其中展示板为轻便易打孔的木质方形结构。

对上述结构作进一步限定，所述的展示板的顶部为中空的矩形体结构，在其顶部设有滑动挂图框架，在滑动挂图框架上等间距安装有挂图磁铁，在展示板的顶端安装有方便携带的手提带。

对上述结构作进一步限定，所述的活塞缸内设有用于展示的丁达尔胶体，所述的丁达尔胶体上部悬挂固定，活塞采用轻质铝合金并做成无顶和中空结构，在活塞上下运动过程中露出或遮盖活塞行程展示丁达尔胶体部分或全部，并控制活塞上方的LED灯，以显示活塞行程位置和喷油或点火时刻。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

(1) 本发明将往复式活塞发动机的两种内燃机模型汽油机和柴油机集成在一个演示板上，结构紧凑方便合理，能够同时实现汽油机和柴油机结构原理教学，方便教学对象对两种内燃机的根本异同点进行区分和辨别，从而产生清晰持久的印象，对内燃机行业等入门教学提供有益帮助；

(2) 本发明采用同一块展示板将汽油机和柴油机结构安排在一起，对两者不同点进行灯光展示和声音解释教学，前后面板分别展示汽油机和柴油机，调整方便灵活，而且零部件通用性较好，维护维修成本低，采用的声光效果生动形象；

(3) 本发明采用电动和手动可切换动力驱动方式，并且电力驱动依靠干电池等来源广泛价格低廉的电源，节约成本，对环境有一定的保护作用，电动工作模式依靠小型动力步进电机带动驱动主动齿轮和曲轴转动，实现往复式活塞发动机工作原理展示，手动模式可利用安装在曲轴驱动齿轮上的手柄转动曲轴，同样实现往复式活塞发动机工作原理展示；

(4) 本发明在展示板底部安装转动轴承，可方便将展示板进行转动，对面板不同面进行展示，而且对汽油机和柴油机工作原理相同的部位采用同一个零部件，展示效果明显清晰，对汽油机喷油嘴在进气管道在汽油机展示板面单独设置，柴油机喷油嘴与汽油机的火花塞采用同一个展示部件，利用彩灯和丁达尔现象形象展示；

(5) 本发明采用DSP控制板对发动机工作原理的不同时刻进行控制和展示，通过彩灯以及扬声器录音等方式全面详细解说和展示汽油机以及柴油机工作原理，方便可靠，形象生动，降低了了解认识内燃机工作原理的难度和门槛；

(6) 本发明在展示板上部安装一个可抽出的磁铁挂板，在进行自动展示和讲解内燃机原理的同时，教学人员可根据实际需要将内燃机平面图纸挂出展示，方便学习人员对内燃机立体与平面结构进行对照，加深学习人员印象；

(7) 本发明的整体框架支撑结构采用木质材料，齿轮和曲轴、活塞等均采用尼龙塑料等透明材料，彩灯采用LED节能小灯，因此，所用零部件来源广泛，成本低廉，并且零部件加工生产方便，便于批量化生产；

(8) 本发明采用方便携带和移动的整体式结构，将所有零部件统一安装到一个固定框架内，方便使用者移动和携带，从而能够从不同角度和方位观察展示板，加深对内燃机原理的理解；

(9) 本发明彩灯布置合理，分别在进排气管道部位和活塞气缸部位安装若干等间距彩灯，通过DSP控制板实现亮灯顺序，形象展示发动机进气、排气以及活塞运行过程，并且程序设置按照实际发动机大致的进排气门关闭和打开时间设置，具有相当高的真实性，能对初学者更进一步深入了解实际发动机工作过程和原理打下基础。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明正面的结构示意图，用于展示柴油机工作原理；

图2是本发明背面的结构示意图，用于展示汽油机工作原理；

图3是去除电路控制线路的机械结构示意图；

图4电子控制部分布线结构示意图；

其中：1、固定底座；2、转动轴承；3、曲轴轴承座；4、合页；5、曲轴动力齿轮；6、曲轴动力齿轮手柄；7、动力主动齿轮；8、动力步进电机；9、动力主动齿轮滑动轴；10、控制线路；11、电源组；12、DSP控制板；13、排气管展示彩灯；14、凸轮轴轴承座；15、凸轮轴轴承；16、凸轮轴固定架；17、扬声器；18、挂图磁铁；19、手提带；20、喷油嘴支架；21、凸轮轴；22、滑动挂图架；23、气门挺杆；24、凸轮轴端正时齿轮；25、进气管展示彩灯；26、气门；27、喷油嘴LED灯；28、丁达尔胶体；29、活塞位置展示彩灯；30、活塞；31、正时皮带；32、活塞销；33、连杆；34、曲轴端正时齿轮；35、曲拐；36、曲柄销；37、曲轴；38、展示板；39、火花塞LED灯；40、汽油机喷油嘴LED灯；A、总电源开关；B、电机开关。

具体实施方式

根据附图1和2以及附图4可以看出，本发明具体涉及一种内燃机原理声光教学演示系统，该系统包括固定底座1、转动轴承2、曲轴轴承座3、合页4、曲轴动力齿轮5、曲轴动力齿轮手柄6、动力主动齿轮7、动力步进电机8、动力主动齿轮滑动轴9、控制线路10、电源组11、DSP控制板12、排气管展示彩灯13、凸轮轴轴承座14、凸轮轴轴承15、凸轮轴固定架16、扬声器17、挂图磁铁18、手提带19、喷油嘴支架20、凸轮轴21、滑动挂图架22、气门挺杆23、凸轮轴端正时齿轮24、进气管展示彩灯25、气门26、喷油嘴LED灯27、丁达尔胶体28、活塞位置展示彩灯29、活塞30、正时皮带31、活塞销32、连杆33、曲轴端正时齿轮34、曲拐35、曲柄销36、曲轴37、展示板38、火花塞LED灯39、汽油机喷油嘴LED灯40、总电源开关A、电机开关B，其结构组成及位置关系如图1-4所示。

见附图1所示，本发明中的固定底座1为低重心配重物体，防止在工作过程中演示板倾覆，其上焊接为一段阶梯轴安装转动轴承2，在转动轴承2上安装展示板38，一侧开一个门安装合页4方便进行自动和手动切换，展示板38内部安装曲轴轴承座3、喷油嘴支架20、凸轮轴轴承座14和凸轮轴固定架16，在这些支架上分别安装动力步进电机8、动力主动齿轮滑动轴9、扬声器17、凸轮轴21、活塞30、正时皮带31以及曲轴37等内燃机主要结构零部件，在剩余空间位置分别安装控制线路10、电源组11、DSP控制板12等附属结构，展示板38上部为中空矩形体，内部安放滑动挂图架22。

具体结构零部件组装形式按照实际内燃机结构进行，展示板38采用容易得到和加工的木质结构，活塞30、气门26等零部件采用轻质铝合金材料，曲轴37、凸轮轴21等零部件采用轻质耐用的尼龙塑料，进排气管、活塞30位置的丁达尔胶体28等零部件采用透明玻璃或树脂等材料，以减轻运转过程中的阻力和运动件的惯性的作用，达到提高演示精确度，加强视觉效果和方便观察的目的。

内燃机原理和零部件结构展示板，为了实现手动和电动的切换，在展示板38的外框架一侧面开一定高度方便进行手动操作的门，用合页4安装在外框架上，并且与动力步进电机8主轴相连接的动力主动齿轮7位置相配合，动力主动齿轮7通过花键与动力步进电机8主轴连接，动力主动齿轮7能够在动力步进电机8的动力主动齿轮滑动轴9上进行轴向滑动，满足自动与手动控制需要。

本发明在进行自动演示时，打开动力步进电机8带动动力主动齿轮7，与之啮合的曲轴动力齿轮5一起转动，带动曲轴37运动，实现活塞30上下运行，同时通过DSP控制板12内置程序控制进排气管道、进排气门、活塞位置等彩灯以及扬声器17进行讲解，需要手动驱动时将动力主动齿轮7滑动至一边，使得该齿轮与安装在曲轴37上的曲轴动力齿轮5脱离啮合，转动曲轴动力齿轮上5的曲轴动力齿轮手柄6即可进行分步详细演示；

该系统的正面展示汽油机结构和工作原理，背面展示柴油机结构零部件以及工作原理，通过DSP控制板12不同选择开关按钮分别进行汽油机和柴油机工作过程原理控制，其中，活塞30、曲轴37、凸轮轴21、进排气管以及气门26等为共用零部件，为了区分汽油机和柴油机工作原理的差异，汽油机展示板在活塞30上部安装火花塞LED灯39，同时在进气管道中部位置安装汽油机喷油嘴LED灯40，并在适当位置予以标注，柴油机展示板在活塞上部安装柴油机机喷油嘴LED灯27，并在适当位置予以标注；

汽油机与柴油机原理展示时，共用零部件按照正常内燃机工作原理共同点进行布置安装，曲轴动力齿轮5驱动曲轴37带动曲拐35和曲柄销36并驱动连杆33运动，带动活塞30上下运动，同时曲轴37另一端安装曲轴端正时齿轮34带动正时皮带31运动，驱动凸轮端正时齿轮24转动并使得凸轮轴21随曲轴37按照一定规律转动，并最终推动气门挺杆23带动气门26运动，共用零部件都通过轴承安装在外框架内部设置的支撑座上，能够实现正反两面看到同一个零部件。

共用零部件中，活塞30为去除活塞顶的中空的铝合金材质，下部安装活塞销32与连杆33相连，丁达尔胶体28悬挂固定在活塞30中空结构内部，汽油机火花塞LED灯39和柴油机喷油嘴LED灯27镶嵌在丁达尔胶体28的头部，当活塞30上下运动时能够利用不透光的铝合金材料遮挡或显示内部的胶体物质，当活塞30运行至上下止点通过LED灯分别展示汽油机火花塞点火或柴油机喷油的过程和时刻时间。

柴油机和汽油机的喷油嘴LED灯均通过控制线路10与电源组11和DSP控制板12相连通，在DSP控制板12内刻录活塞位置与曲轴转角的位置关系控制程序，当满足活塞30运动到上止点、下止点、喷油时刻、结束喷油时刻以及火花塞点火时刻时，控制程序打开LED亮灯，进行内燃机工作过程关键节点的原理等展示，达到视觉效果的最好效果，促进教学内容的理解，提高其生动性。

DSP控制板12通过电源组11供给电力，控制动力步进电机8运行状况和进排气管、活塞位置等彩灯和扬声器17的运行，具体控制过程为：通过正时齿轮调整曲轴位置后作为启动起始位置，以后的每次启动均以最近一次的停止位置为开启控制位置继续运行，当活塞30在气缸内上下运动过程的四个冲程内，各个彩灯配合扬声器17进行对应的详细过程演示和讲解；DSP控制板12的电源只受控于电源组11，当进行手动演示时，关闭电机开关B，不影响DSP工作过程，曲轴位置继续通过反馈传递至DSP控制板12，对操作过程进行声光展示和讲解。

演示位置彩灯和内燃机工作过程关键时间节点的彩灯归类为汽油机行为彩灯和柴油机行为彩灯分别由DSP控制板12内记录的两套程序控制，控制程序记录介质安装分别控制开关按钮，根据汽油机和柴油机演示需要进行控制，归为两类的彩灯按照对应的连接方式分别使得这些彩灯受控于两套程序，并不发生干涉。

其主要工作原理为：

（1）自动演示过程

进行自动演示过程时，如附图1和附图2同时打开总电源开关A和电机开关B，进行汽油机或柴油机原理展示时，分别将展示板对应面转动至正对方向，按下DSP控制板12上对应的控制汽油机和柴油机工作原理和过程的程序控制按钮，动力步进电机8通过动力主动齿轮滑动轴9带动动力主动齿轮7，并驱动曲轴动力齿轮5转动，带动曲轴37做圆周运动，其中，曲轴37运动过程中带动曲拐35和曲柄销36转动，驱动与曲柄销36和活塞30相连的连杆33作平面运动并驱动活塞30作往复上下直线运动；在活塞30运动过程中，由曲轴37另一端安装的曲轴端正时齿轮34通过正时皮带31带动凸轮轴端正时齿轮24与曲轴37作有对应运动关系的圆周运动，带动凸轮轴21运动并驱动气门挺杆23在合适时刻打开或关闭气门26, 曲轴37和凸轮轴21的转速比为2:1；同时，活塞行程展示的丁达尔胶体28、活塞位置展示彩灯29以及排气管展示彩灯13、进气管展示彩灯25、喷油嘴LED灯27、火花塞LED灯39和汽油机喷油嘴LED灯40以及扬声器17根据对应选择的汽油机或柴油机控制程序进行自动亮灯和播报控制，完成汽油机或柴油机工作过程以及原理的演示。

（2）手动分解演示过程

 进行手动分解步骤演示过程时，如附图1和附图2以及附图3所示，打开总电源开关A同时关闭电机开关B，转动展示板38边侧的合页4，打开所开设的小门，将动力主动齿轮7沿动力主动齿轮滑动轴9外侧滑动，使得动力主动齿轮7脱离与曲轴动力齿轮5的啮合，转动曲轴动力齿轮手柄6驱动曲轴动力齿轮5转动，从而带动曲轴37与手动分解演示速度同步的圆周运动，按上述自动驱动过程原理完成活塞30上下运动，同时，对应LED灯和扬声器17正常工作，进行汽油机或柴油机工作过程和原理手动分解演示。

本发明的汽油机或柴油机工作过程原理借助于声光展示效果展示的具体过程为：

1、当进行活塞30上行压缩过程时，汽油机和柴油机工作过程相同，活塞位置展示彩灯29逐次由下向上亮灯，同时喷油嘴LED灯27或火花塞LED灯39发光照射至丁达尔胶体28上，在丁达尔胶体28上产生亮度逐步加深的视觉效果，演示压缩过程气缸气体温度升高特征，上行初期，进气管展示彩灯25由外向内逐次亮灯，演示进气门迟闭过程，扬声器17播报活塞压缩行程以及与之相关的主要特征；

2、活塞30运行到上止点前某一段时刻时，若为汽油机根据点火提前角时间闪烁火花塞LED灯39演示点火，若为柴油机根据喷油提前角时间闪烁柴油机喷油嘴LED灯27演示喷油过程，扬声器17播报火花塞点火或柴油机喷油特征；

3、活塞30下行进行做功行程时，活塞位置展示彩灯29逐次由上向下亮灯，丁达尔胶体28上方的喷油嘴LED灯27或火花塞LED灯39亮度逐渐减弱，演示做功冲程气缸内气体温度下降特征，下止点前一段时间，排气管展示彩灯13由内向外逐次亮灯，演示排气门提前开启过程，扬声器17播报膨胀作功行程以及与之相关主要特征；

4、活塞30再次上行完成排气冲程时，活塞位置展示彩灯29逐次由下向上亮灯，丁达尔胶体28上方的喷油嘴LED灯27或火花塞LED灯39亮度进一步减弱，演示排气行程气缸内部气体温度变化特征，排气管展示彩灯13由内向外逐次亮灯，演示排气路线，直至上止点之后某一时间段，演示排气门迟闭过程；在上止点之前某一段时间，进气管展示彩灯25由外向内逐次亮灯，演示进气门提前开启过程，扬声器17播报排气行程以及与之相关主要特征；

5、当活塞30再次下行进行进气冲程时，进气管展示彩灯25由外向内逐次亮灯，演示进气过程，活塞位置展示彩灯29由上向下逐次亮灯，若为汽油机则根据喷油时刻和喷油持续期闪烁汽油机喷油嘴LED灯40，演示汽油机喷油位置和油气混合过程，丁达尔胶体28上方的喷油嘴LED灯27或火花塞LED灯39保持较弱亮度，演示气缸内气体温度变化特征，扬声器17播报进气过程以及与之相关特征。

附图4为本发明的电路控制系统，分为两条支路，分别控制汽油机和柴油机展示所需LED灯，其中，排气管展示彩灯13、进气管展示彩灯25、丁达尔胶体28、活塞位置展示彩灯29和动力步进电机8为汽油机和柴油机共用，喷油嘴LED灯27火花塞LED灯39、汽油机喷油嘴LED灯40和扬声器17分别受控于DSP控制板12上不同的程序和开关，DSP控制板12与电源组11通过控制线路10串联，电源组11单独设置总电源开关A，动力步进电机8受控于DSP控制板12并在动力步进电机8与DSP控制板12之间设置电机开关B，单独控制动力步进电机8的运行，方便进行自动和手动驱动切换。

本发明中的展示板38顶部设计为中空的矩形体，滑动挂图架22能够在矩形体空腔内滑动拉出，滑动挂图架22上设计等间距若干挂图磁铁18，方便进行立体展示板演示过程中，挂出汽油机或柴油机的平面图形，进行多视角多维度教学，促进教学创新启发，在展示板38顶部设计手提带19方便随时移动和携带该展示板，提高教学灵活性。

综上所述，本发明中采用轻质耐用的木质、铝合金、透明玻璃、尼龙塑料等材料，可以利用废弃材料进行改进加工，符合节能减排和环保的理念，同时减轻了汽油机或柴油机展示板的重量和体积，提高了教学的灵活性，在展示板38上设置滑动挂图架22和挂图磁铁18，方便进行演示教学的过程中，促进学生对立体实物的汽油机或柴油机进行形象直观的认识的同时，能够在滑动挂图架22上挂出内燃机平面图，进行三维和二维同时展示，促进学生识图能力提高，并激发学生创新视角；采用曲轴动力齿轮手柄6和动力步进电机8双重动力驱动形式，在动力切换时，只需将动力主动齿轮7沿动力主动齿轮滑动轴9滑动，使得曲轴动力齿轮5与动力主动齿轮7脱离啮合，关闭电机开关B即可，能够有效满足自动化和手动教学需求，在自动进行演示的过程中，扬声器17和排气管展示彩灯13、进气管展示彩灯25、油嘴LED灯27、丁达尔胶体28、活塞位置展示彩灯29、火花塞LED灯39和汽油机喷油嘴LED灯40等能够采用声光效果尽可能提供汽油机或柴油机工作过程的详细细节和原理，同时教师也可旁注，提高了教学的生动性和丰富性，加深了初学者对汽油机和柴油机工作过程和原理以及异同点的印象；将凸轮轴21、气门挺杆23、凸轮轴端正时齿轮24、气门26、活塞30、正时皮带31、活塞销32、连杆33、曲轴端正时齿轮34、曲拐35、曲柄销36和曲轴37等汽油机和柴油机原理结构相容的零部件共用，组装简单灵活，提高了展示板零部件的利用率，同时表达了汽油机和柴油机的共同点，因此，该展示板零部件通用性高，便于维护和维修；动力步进电机8小巧可靠，对电源要求不高，自动控制电源组11可以采用废旧电池进行供电，提高了能源利用率，对展示板的量化生产降低了要求。

Claims (10)

1.一种内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于包括固定底座（1）和置于固定底座（1）上的展示板（38），所述的展示板（38）上设有水平放置的曲轴（37），所述的曲轴（37）上连接有随曲轴（37）转动而上下循环移动的活塞（30），活塞（30）置于活塞缸内，在活塞缸的两侧面设有进气口和排气口，在活塞缸的进气口位置设有进油口，在活塞（30）的正上方设有喷油嘴支架（20），在喷油嘴支架（20）的位置水平设有凸轮轴（21），在凸轮轴（21）上设有随凸轮轴（21）转动而上下循环移动的两个气门挺杆（23），气门挺杆（23）分别位于喷油嘴支架（20）的两侧，气门挺杆（23）端部设有气门（26），所述的凸轮轴（21）与曲轴（37）之间同步转动，其转速比为1：2，在曲轴（37）的另一端设有驱动装置。

2.根据权利要求１所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的凸轮轴（21）左端固定有凸轮轴端正时齿轮（24），曲轴（37）的左端固定有曲轴端正时齿轮（34），凸轮轴端正时齿轮（24）和曲轴端正时齿轮（34）之间通过正时皮带（31）连接，保证凸轮轴（21）与曲轴（37）按照转速比为1：2同步转动。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的驱动装置包括DSP控制板（12）和电源组（11），所述的DSP（12）控制板与设于活塞缸外壁的动力步进电机（8）驱动连接，动力步进电机（8）的输出轴设有可沿轴滑动的动力主动齿轮（7），动力主动齿轮（7）与曲轴（37）一侧固接的曲轴动力齿轮（5）相啮合；电源组（11）与总电源开关（A）串联，动力步进电机（8）与电机开关（B）支路串联。

4.根据权利要求3所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的在活塞缸的两侧设有活塞位置展示彩灯（29），在活塞缸的进排气口处分别设有进气管展示彩灯（25）和排气管展示彩灯（13），所述的喷油嘴支架（20）的中部与活塞（30）相对的位置设有喷油嘴LED灯（27），所述的活塞位置展示彩灯（29）、进气管展示彩灯（25）、排气管展示彩灯（13）和喷油嘴LED灯（27）均与DSP控制板（12）连接，形成柴油机声光教学演示系统。

5.根据权利要求3所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的喷油嘴支架（20）的中部与活塞（30）相对的位置设有火花塞LED灯（39），在活塞缸进油口的位置设有汽油机喷油嘴LED灯（40），所述的活塞位置展示彩灯（29）、进气管展示彩灯（25）、排气管展示彩灯（13）、火花塞LED灯（39）和汽油机喷油嘴LED灯（40）均与DSP控制板（12）连接，形成汽油机声光教学演示系统。

6.根据权利要求4或5所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的排气管展示彩灯（13）、进气管展示彩灯（25）、活塞位置展示彩灯（29）分别由5个小LED灯并联，在展示板（38）的一角固定扬声器（17），扬声器（17）由电源组（11）供电，并由DSP控制板（12）控制语音讲解，亮灯顺序和语音讲解过程与动力步进电机（8）转动带动的活塞（30）位置配合。

7.根据权利要求6所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的曲轴动力齿轮（5）的表面偏心位置设有曲轴动力齿轮手柄（6），并且与曲轴动力齿轮（5）相对的展示板（38）的外框架上设有可以开合的手孔，手孔处设有合页（4），且合页（4）安装的开合挡板以能够进行手动驱动曲轴动力齿轮手柄（6）并带动动力主动齿轮（7）为宜。

8.根据权利要求1所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的固定底座（1）为方形铸铁，中间焊接支架安装有连接展示板（38）的转动轴承（2），其中展示板（38）为轻便易打孔的木质方形结构。

9.根据权利要求8所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的展示板（38）的顶部为中空的矩形体结构，在其顶部设有滑动挂图框架（22），在滑动挂图框架（22）上等间距安装有挂图磁铁（18），在展示板（38）的顶端安装有方便携带的手提带（19）。

10.根据权利要求1所述的内燃机原理声光教学演示系统，其特征在于所述的活塞缸内设有用于展示的丁达尔胶体（28），所述的丁达尔胶体（28）上部悬挂固定，活塞（30）采用轻质铝合金并做成无顶和中空结构，在活塞（30）上下运动过程中露出或遮盖活塞行程展示丁达尔胶体（28）部分或全部，并控制活塞（30）上方的LED灯，以显示活塞（30）行程位置和喷油或点火时刻。