CN110044633A - 一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置，包括上下端盖、上气门弹簧座、气门弹簧、气门锁销、气门、弹簧座式卡套、沟槽式卡箍、喷油器座、端盖支柱、薄壁气道、连接螺纹、连接孔；薄壁气道通过3D打印，通过沟槽式卡箍与下端盖连接，通过弹簧座式卡套与气门连接；上下端盖通过端盖支柱连接，上端盖通过连接孔与发动机气缸罩下表面固接，下端盖底部中间加工有与光学发动机连接的凹槽，通过连接孔与发动机气缸套固接。本发明结构简单紧凑，配合PIV、光学发动机及进气道试验台，不改变发动机的其他部分，且可以在不拆卸发动机的情况下，方便更换发动机进气道，操作简便；既能进行不同形式的进气道台架试验，可以测量涡流及流量系数。
Description
技术领域
本发明属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置。
背景技术
车用柴油机主要使用中小型高速柴油机，多采用半开式燃烧室，进气涡流对进气冲程缸内湍流的形成有很大的作用。由于采用压燃方式，柴油机无法通过精确控制点火正时来优化燃烧，需通过进气系统、燃油喷射系统以及燃烧室几何形状的合理组合，进气过程中，在气缸内形成湍流，从而保证了燃料和空气混合的高速度。进气涡流是影响柴油机燃烧的关键因素之一，主要取决于进气道的形状，进气道的形式多样，结构复杂，且铸造在气缸盖中。国内外学者对进气道形状、位置偏差、最小截面、螺旋坡角、涡流室高度、底坡角、偏心距和螺旋包角等多个结构参数对涡流比及流量系数的影响进行研究。由于发动机气道是铸造在气缸盖中，且一般为多缸一体机，在进行不同气道研究的时候，需要更换不同的气缸盖，成本较高，且大多数情况下要对气缸盖进行切割处理或是对其他用不到的进气结构进行密封操作，过程繁琐。本发明通过单独制作薄壁气道，不需要对发动机的其他部件进行切割或是密封处理，方便安装更换，可以进行不同形式的进气道台架试验，研究不同形态气道与燃烧室几何形状的匹配问题；发动机内气体流动复杂多样，气道由透明材质制作而成，配合PIV、光学发动机及进气道试验台，可作为一种重要的可视化光学诊断手段，方便观察流体在气道内的流动情况，可以测量涡流及流量系数，有助于发动机进气过程的研究。
发明内容
本发明的目的是通过3D打印单独打印发动机薄壁进气道，安装在发动机试验台架上，可方便的更换气道，不同发动机对进气道的形状数量要求不一，它比切割更换或密封气缸盖简单易操作，实现了同一试验台架可以方便的进行不同气道的研究；通过透明材料3D打印，壁厚3~5毫米范围内，配合PIV、光学发动机及进气道试验台，直观的观测气道内流体流动情况，方便测量涡流及流量系数。
本发明包括有上端盖、气门锁销、上气门弹簧座、气门弹簧、弹簧座式卡套、端盖支柱、薄壁气道、喷油器座、沟槽式卡箍、下端盖、气门、连接螺纹、连接孔；其中上端盖和下端盖加工有连接螺纹，通过端盖支柱连接并起到支撑作用；薄壁气道通过沟槽式卡箍与下端盖连接；弹簧座式卡套下部有螺纹拧到薄壁气道上，取代气门导管，为保证气密性，弹簧座式卡套下部螺纹上缠绕生料带；弹簧座式卡套通过气门弹簧、上气门弹簧座、气门锁销2与气门连接。
薄壁气道有切向和螺旋等多种形式的进气道，分别用透明光敏树脂材料3D打印而成，壁厚3~5毫米，且独立可更换，薄壁气道的材质可以采用亚克力PMMA材料、PC材料等透明材料。
在单独研究进气的时候，将排气道密封，或是不制作排气道，直接密封排气道与下端盖的安装接口处。
弹簧座式卡套由接头体、卡套、弹簧座螺母三部分组成，接头体取代气门导管的作用及位置，拧到气道上，为保证气密性，在接头体上缠绕生料带，内表面直接接触气门杆，对气门杆起导向作用，弹簧座螺母外圈有弹簧座，放置气门弹簧，同时对气门弹簧起径向稳定作用，气门弹簧上端放置上气门弹簧座，用气门锁销来固定上气门弹簧座，对应气门的气门杆尾部加工有用来安装气门锁销的径向孔。
上端盖与下端盖通过端盖支柱螺纹连接，上下端盖加工有不同方向的连接螺纹，端盖支柱两端加工有与之对应的反向螺纹，将四根端盖支柱同时拧到连接螺纹上，为气道更换安装提供充足且牢固的空间，上端盖与下端盖10加工有连接孔，方便与发动机其他部件正常连接。
本发明的工作原理及过程是：
本发明包括上端盖、气门锁销、上气门弹簧座、气门弹簧、弹簧座式卡套、端盖支柱、薄壁气道、喷油器座、沟槽式卡箍、下端盖、气门、连接螺纹、连接孔；其中薄壁气道通过沟槽式卡箍与下端盖连接；弹簧座式卡套下部有螺纹缠绕生料带并拧到气道上，以保证气密性；弹簧座式卡套通过气门弹簧、上气门弹簧座、气门锁销与气门连接；下端盖底部中间加工有卡槽，可连接光学发动机，通过螺栓与气缸套固接；上端盖和下端盖分别加工有反方向的连接螺纹，端盖支柱两端加工有与之对应的外螺纹，通过端盖支柱连接并起到支撑作用，上下端盖加工有与其他部分连接的连接孔，下端盖上表面加工有与薄壁气道连接的突起部分及放置喷油器的喷油器座。在研究发动机内的气体流动尤其是进气过程中的气体流动时，发动机控制系统在协调控制发动机不同零件工作，达到需要的试验条件后，在气体中加入示踪粒子，通过PIV在流场中的照明平面内，短时间间隔内拍摄两幅示踪粒子位置的照片，比较各示踪粒子的位置，可获得全流场照明平面上的速度分布情况，再配合光学发动机及进气道试验台，当气流通过气道时，同时气门驱动机构驱动气门规律运动，可以方便直观的观察气体在气道内流场涡流运动情况，也可以测量涡流及流量系数；在进行不同形式的进气道台架试验，研究不同形态气道与燃烧室几何形状的匹配时，可以不拆卸改变发动机的其他部分，方便更换不同形状的气道进行研究。
本发明的有益效果：
1.本装置配合PIV、光学发动机及进气道试验台，进行不同形式的进气道台架试验，研究不同形态气道与燃烧室几何形状的匹配问题，可以方便的观测进气道内流场涡流运动情况，测量涡流及流量系数，有助于发动机进气过程光学诊断试验研究。
2.由于发动机气道是铸造在气缸盖中，且一般为多缸一体机，在进行不同气道研究的时候，需要更换不同的气缸盖，成本较高，且大多数情况下要对气缸盖进行切割处理或是对其他用不到的进气结构进行密封操作，过程繁琐。本发明通过单独制作薄壁气道，不需要对发动机的其他部件进行切割或是密封处理，可以减少对发动机气缸盖部分的拆卸，方便的更换不同形状气道，操作简便。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图
图2为本发明实施的主要结构爆炸示意图。
其中：1-上端盖、2-气门锁销、3-上气门弹簧座、4-气门弹簧、5-弹簧座式卡套、6-端盖支柱、7-薄壁气道、8-喷油器座、9-沟槽式卡箍、10-下端盖、11-气门、12-连接螺纹、13-连接孔。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例包括上端盖1、气门锁销2、上气门弹簧座3、气门弹簧4、弹簧座式卡套5、端盖支柱6、薄壁气道7、喷油器座8、沟槽式卡箍9、下端盖10、气门11、连接螺纹12、连接孔13；其中薄壁气道7通过沟槽式卡箍9与下端盖10连接；弹簧座式卡套5下部有螺纹缠绕生料带并拧到气道上，以保证气密性；弹簧座式卡套5通过气门弹簧4、上气门弹簧座3、气门锁销2与气门11连接；下端盖10下表面开有与光学发动机连接的凹槽，通过螺栓连接到气缸套；上端盖1和下端盖10分别加工有反方向连接螺纹12，端盖支柱6两端加工有与之对应的外螺纹，通过端盖支柱6连接并起到支撑作用，上下端盖开有与其他部分连接的连接孔13，下端盖10上表面加工有与气道连接的突起部分及放置喷油器的喷油器8。薄壁气道7用透明材料制作而成，壁厚3~5毫米，且独立可更换，在研究发动机内的气体流动尤其是进气过程中的气体流动时，将排气道密封，或是不制作排气道，直接密封排气道与下端盖10的安装接口处。发动机控制系统在协调控制发动机不同零件工作，达到需要的试验条件后，在气体中加入示踪粒子，通过PIV在流场中的照明平面内，短时间间隔内拍摄两幅示踪粒子位置的照片，比较各示踪粒子的位置，可获得全流场照明平面上的速度分布情况，再配合光学发动机及进气道试验台，当气流通过气道时，同时气门驱动机构驱动气门规律运动，可以方便直观的观察气体在气道内流场涡流运动情况，也可以测量涡流及流量系数；在进行不同形式的进气道台架试验，研究不同形态气道与燃烧室几何形状的匹配时，可以不拆卸改变发动机的其他部分，方便更换不同形状的气道进行研究。
弹簧座式卡套6由接头体、卡套、弹簧座螺母三部分组成，接头体取代气门导管的作用及位置，拧到气道上，为保证气密性，在接头体上缠绕生料带，取代气门导管的作用，内表面直接接触气门杆，对气门杆起导向作用，弹簧座螺母外圈有弹簧座，放置气门弹簧4，同时对气门弹簧4起径向稳定作用，气门弹簧4上端放置上气门弹簧座3，用气门锁销2来固定上气门弹簧座3，对应气门11气门杆尾部加工有用来安装锁销的径向孔。
Claims (5)
1.一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置，其特征在于，包括上端盖（1）、气门锁销（2）、上气门弹簧座（3）、气门弹簧（4）、弹簧座式卡套（5）、端盖支柱（6）、薄壁气道（7）、喷油器座（8）、沟槽式卡箍（9）、下端盖（10）、气门（11）、连接螺纹（12）和连接孔（13）；上端盖（1）和下端盖（10）加工有连接螺纹（12），通过端盖支柱（6）连接并起到支撑作用；薄壁气道（7）壁厚在3~5毫米，薄壁气道（7）通过沟槽式卡箍（9）与下端盖（10）连接；弹簧座式卡套（5）下部有螺纹拧到气道上，弹簧座式卡套（5）下部螺纹上缠绕生料带；弹簧座式卡套（5）通过气门弹簧（4）、上气门弹簧座（3）、气门锁销（2）与气门（11）连接。
2.根据权利要求1所述的一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置，其特征在于：所述的薄壁气道（7）用透明光敏树脂材料3D打印而成，壁厚为3~5毫米，且独立可更换。
3.根据权利要求1所述的一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置，其特征在于：所述的薄壁气道（7）的材质为亚克力PMMA材料或PC材料。
4.根据权利要求1所述的一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置，其特征在于：所述的弹簧座式卡套（5）由接头体、卡套、弹簧座螺母组成，弹簧座螺母外圈有弹簧座，放置气门弹簧（4），同时对气门弹簧（4）起径向稳定作用，气门弹簧（4）上端放置上气门弹簧座（3），用气门锁销（2）来固定上气门弹簧座（3），对应气门（11）气门杆尾部加工有用来安装锁销的径向孔。
5.根据权利要求1所述的一种可更换进气道的发动机缸盖试验装置，其特征在于：所述的上端盖（1）与下端盖（10）通过端盖支柱（6）连接，上下端盖分别加工有方向相反的连接螺纹（12），端盖支柱两端加工有与之对应的反向的螺纹，起到连接与支撑作用。
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