CN113790898B - 活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法，检测装置包括曲柄连杆机构、加热机构、进油机构、回油机构；曲柄连杆机构用于与活塞的底部连接，用于驱动活塞上下往复运动；加热机构用于设置在活塞顶部，用于对活塞顶部加热；进油机构用于与活塞底部连接，进油机构用于给活塞内部喷射机油，进油机构的进油管路上设有进油温度传感器；回油机构用于与活塞的内冷油道连通，用于收集从内冷油道中流出的机油，回油机构的回油管路上还设有回油温度传感器和流量计。本发明提供的活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法，用于解决仅通过检测活塞冷却喷嘴的打靶效率不能真实地获得内冷油道冷却效率的问题。

Description

活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法。

背景技术

活塞在缸体内高速往复运动，处于高温燃烧的气体环境中，使得活塞的温度较高，需要通过在活塞内部设置内冷油道对活塞顶部冷却，通过在活塞内部设置内冷油道，向内冷油道内喷入机油，机油进入内冷油道后在活塞的高速往复运动下发生剧烈震荡，机油在内冷油道中震荡的过程中会带走活塞大部分的热量，从而降低了活塞顶部的温度。

在相关技术中，为了检测内冷油道对活塞的冷却效率，通常在活塞冷却喷嘴前和活塞内冷油腔回油处设置流量计，或者采用称重的方式，在活塞与冷却喷嘴处于静态位置时，测量进、出活塞时的机油流量，通过单位时间内活塞冷却喷嘴喷入活塞内冷油道的油量与活塞冷却喷嘴喷出的总油量的比值，获得活塞冷却喷嘴的打靶效率。

通过检测计算出活塞冷却喷嘴的打靶效率，进而根据打靶效率判断活塞的冷却效果。然而，采用上述方法仅能测量出经过活塞前、后的流量，并不能真实地获得内冷油道对活塞的冷却效率。

发明内容

本发明提供了一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法，用于解决现有技术中通过检测计算活塞冷却喷嘴的打靶效率反映活塞的冷却效果，该检测方法仅能测量出经过活塞前、后的流量，并不能真实地获得内冷油道对活塞的冷却效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置，用于对活塞的内冷油道进行检测，包括曲柄连杆机构、加热机构、进油机构、回油机构；

所述曲柄连杆机构用于与所述活塞的底部连接，用于驱动所述活塞做上下往复运动；

所述加热机构用于设置在所述活塞的顶部，用于对所述活塞顶部加热；

所述进油机构用于与所述活塞底部连接，所述进油机构用于给所述活塞内部喷射机油，所述进油机构的进油管路上设有进油温度传感器；

所述回油机构用于与所述活塞的内冷油道连通，所述回油机构用于收集从所述内冷油道中流出的机油，所述回油机构的回油管路上还设有回油温度传感器和流量计。

本发明所提供的活塞内冷油道冷却效率的检测装置，通过包括曲柄连杆机构、加热机构、进油机构和回油机构。曲柄连杆机构用于为活塞提供动力，将电动机的动力转化为活塞的上下往复运动，模拟活塞在实际使用过程中的上下往复运动，以形成机油在内冷油道内的震荡冷却。加热机构用于给活塞顶部间歇式的加热，当活塞在曲柄连杆机构的带动下上下往复运动时，加热机构采用浮动电磁感应加热的方式对活塞顶部加热，可以模拟出活塞真实工作中的受热状态。进油机构用于从油箱中输送机油给活塞内部喷射机油，回油机构用于收集从内冷油道中流出的机油，并将机油收集储存到底座的油箱中，用于形成进油机构与回油机构的循环工作，底座除了收集储存机油外，还通过加热器和散热器确保机油的油温恒定。

在一种可能实施的方式中，所述所述曲柄连杆机构包括电动机、曲轴、连杆、轴承；

所述电动机通过所述轴承连接在所述曲轴的一端，所述曲轴的径向方向连接所述连杆，将所述电动机的动力转化为连杆的上下往复运动；

所述连杆的另一端与所述活塞底部相连接，并带动所述活塞上下往复运动。

在一种可能实施的方式中，所述曲柄连杆机构还包括：导轨；

所述活塞上至少连接两个滑块，所述滑块上设有通孔，所述滑块通过所述通孔穿设在所述导轨上。

在一种可能实施的方式中，所述加热机构包括：加热器、绝缘隔热板、限位套筒；

所述加热器用于设置在所述活塞的上部，外周与所述绝缘隔热板连接；

所述绝缘隔热板上设有至少两个限位套筒，所述限位套筒上设有通孔，所述限位套筒在所述导轨上滑动设置。

在一种可能实施的方式中，所述加热机构还包括传热模块，所述传热模块用于设置在所述活塞与所述加热器之间；

所述传热模块的上下表面分别与所述加热器的下表面、所述活塞的上表面相贴合。

在一种可能实施的方式中，所述加热机构还包括至少一个限位块，所述限位块设于所述绝缘隔热板的下方，当所述限位套筒带动所述加热器向下运行时，所述绝缘隔热板的下表面抵触到所述限位块时停止运行。

在一种可能实施的方式中，所述限位套筒上还设有复位弹簧，所述复位弹簧穿设在所述导轨上，用于所述加热器向下运行时的复位。

在一种可能实施的方式中，所述检测装置还包括底座，所述底座上设有油箱和散热器；

所述油箱用于输送和收集从所述进油机构和所述回油机构中进出的机油；

所述散热器设置于所述油箱的周围，所述油箱底部还设有加热器。

本发明还提供一种活塞内冷油道冷却效率的检测方法，用于检测活塞的内冷油道的冷却效果，所述方法通过上述的活塞内冷油道冷却效率的检测装置所检测，所述方法包括：

采用曲柄连杆机构带动所述活塞上下往复运动；

采用加热机构对所述活塞顶部加热；

在进油管路和回油管路上分别设置进油温度传感器和回油温度传感器，测量进出所述活塞的机油温差；

在所述回油管路上设有流量计，检测回油流量；

所述机油温度和所述回油流量根据如下热量计算公式获得机油从内冷油道所带走的热量Q：Q＝c*m*△t，c为机油的比热容，m为用所述流量计测得的回油流量，△t为机油温差。

本发明所提供的一种活塞内冷油道冷却效率的检测方法，用于检测内冷油道对活塞顶部的冷却效率。通过采用曲柄连杆机构带动活塞上下往复运动，采用浮动电磁感应加热装置对活塞顶部加热，模拟活塞的真实运动过程和受热过程。在进油管路和回油管路上分别设置进油温度传感器和回油温度传感器，测量进出活塞的机油温差，在回油管路上设有流量计，检测回油流量。根据上述测得的内冷油道吸热前后的机油温差，以及从活塞顶部带走热量的机油流量，采用热量计算公式可以算出机油从内冷油道中所带走的热量，也即是内冷油道对活塞的冷却效率。

本发明还提供一种活塞内冷油道冷却效率的评估方法，所述方法通过上述的活塞内冷油道冷却效率的检测装置所检测，所述方法包括：

采用曲柄连杆机构带动所述活塞上下往复运动；

采用加热机构对所述活塞顶部加热；

在所述活塞顶部和所述活塞裙部安装温度传感器，测量所述活塞顶部和所述活塞裙部的温度；

根据所述活塞顶部的温度和所述活塞裙部的温度之间的差值评估内冷油道对所述活塞的冷却效果。

本发明还提供一种活塞内冷油道冷却效率的评估方法，该方法通过采用曲柄连杆机构带动活塞上下往复运动，采用浮动电磁感应加热装置对活塞顶部加热，模拟活塞的真实运动过程和受热过程的基础上，在活塞顶部和活塞裙部分别安装温度传感器，用于检测活塞顶部和活塞裙部的温度，根据活塞顶部和活塞裙部的温度之间的差值可以评判出活塞的内冷油道冷却效率的高低。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的检测装置立体图；

图2为本发明实施例提供的检测装置主视图；

图3为本发明实施例提供的检测装置后视图；

图4为本发明实施例提供的检测装置上部立体图；

图5为本发明实施例提供的检测装置上部平面图；

图6为本发明实施例提供的检测装置平面爆炸图；

图7为本发明实施例提供的检测装置立体爆炸图；

图8为本发明实施例提供的检测方法示意图。

附图标记说明：

10：检测装置；

11：底座；

111：油箱；

112：散热器；

12：进油机构；

121：电动油泵；

122：吸油管；

123：供油管；

124：喷嘴底座；

125：冷却喷嘴；

126：进油温度传感器；

13：回油机构；

131：回油管；

132：接油管；

133：回油温度传感器；

134：流量计；

135：泄油管；

14：曲柄连杆机构；

141：电动机；

142：曲轴；

143：连杆；

144：轴承；

145：导轨；

15：加热机构；

151：加热器；

152：绝缘隔热板；

153：限位套筒；

154：复位弹簧；

155：限位块；

16：活塞；

161：传热模块；

162：滑块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

活塞作为发动机上的核心部件，活塞顶部与发动机缸体组合形成燃烧室，时常处于高温燃烧气体的环境中，使得活塞顶部温度较高，为了保证活塞使用过程的可靠性，常在活塞内部设有内冷油道，由活塞冷却喷嘴向内冷油道中喷入机油，机油在活塞的高速往复运动下剧烈震荡，从油道出口流出并带走活塞运动中产生的热量，从而对活塞顶部降温冷却。在相关技术中，为了检测内冷油道对活塞的冷却效率，通常在活塞冷却喷嘴前和活塞内冷油腔回油处设置流量计，或者采用称重的方式，在活塞与冷却喷嘴处于静态位置时，测量进、出活塞时的机油流量，通过单位时间内活塞冷却喷嘴喷入活塞内冷油道的油量与活塞冷却喷嘴喷出的总油量的比值，获得活塞冷却喷嘴的打靶效率。

内冷油道，又叫震荡油腔，活塞上下运动中喷进的润滑油在活塞中飞溅，发生碰撞运动，润滑油通过震荡与活塞内壁接触将活塞的热量传递给机油，若活塞为静态状态，大部分机油在活塞的下半侧，而活塞是上半受热，并且该检测过程为常温状态下进行的，缺少活塞加热装置，因此上述的检测方法通过检测计算出活塞冷却喷嘴的打靶效率，仅能测量出经过活塞前、后的流量，并不能真实反映出震荡油腔在活塞中带走的热量，进而也不能真实地获得内冷油道对活塞的冷却效率。

鉴于上述问题，本发明提供一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法，用于解决现有技术中通过检测计算活塞冷却喷嘴的打靶效率反映活塞的冷却效果，该检测方法仅能测量出经过活塞前、后的流量，并不能真实地获得内冷油道对活塞的冷却效率的问题。下面对本发明实施例提供的活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法作进一步阐述。

本实施例提供一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置和检测方法。图1为本发明实施例提供的检测装置立体图，图2为本发明实施例提供的检测装置主视图，图3为本发明实施例提供的检测装置后视图，图4为本发明实施例提供的检测装置上部立体图，图5为本发明实施例提供的检测装置上部平面图，图6为本发明实施例提供的检测装置平面爆炸图，图7为本发明实施例提供的检测装置立体爆炸图，图8为本发明实施例提供的检测方法示意图。

参见图1所示，为本发明实施例提供的一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置10，用于对活塞16的内冷油道进行检测。检测装置10包括加热机构15、曲柄连杆机构14、进油机构12、回油机构13。加热机构15设于活塞16的顶部，用于对活塞16顶部加热；曲柄连杆机构14与活塞16的底部连接，用于驱动活塞16做上下往复运动；进油机构12设置在活塞16底部，进油机构12用于给活塞16内部喷射机油，进油机构12的进油管路上设有进油温度传感器126；回油机构13与活塞16的内冷油道连通，回油机构13用于收集从内冷油道中流出的机油，回油机构13的回油管路上设有回油温度传感器133和流量计134。

参见图2所示，进油机构12设于活塞16底部的一侧，用于给活塞16内部喷射机油。进油机构12上设有电动油泵121作为动力源，将油箱111中的机油沿着进油管路加压输送至冷却喷嘴125，冷却喷嘴125再将机油喷射进活塞16中，用于给活塞16内部降温。

进油机构12可以包括：电动油泵121、进油管路、冷却喷嘴125。进油管路可以分为吸油管122、供油管123，吸油管122的一端连接在油箱111中，吸油管122的另一端通过电动油泵121连接在供油管123的一端，电动油泵121设置在吸油管122上作为动力源，用于给活塞16加压输送机油。

冷却喷嘴125的底部可以设有喷嘴底座124，供油管123的另一端连接在喷嘴底座124，电动油泵121作为动力源将油箱111中的机油加压，通过吸油管122、供油管123和喷嘴底座124的内部油道输送至冷却喷嘴125，再从冷却喷嘴125中喷射至活塞16内部。在进油机构12的进油管路上设有进油温度传感器126，用于检测进油温度，需要说明的是，进油温度传感器126可以设置在喷嘴底座124内，也可以设置在冷却喷嘴125上，还可以设置在吸油管122上，进油温度传感器126的具体的位置不设限制，当然，进油温度传感器126的位置越靠近冷却喷嘴125，检测到进入活塞16前的温度更加准确，通过检测进出活塞16的机油温度以便于检测出内冷油道对于活塞16的冷却效率。

参见图3所示，回油机构13设置在活塞16底部的另一侧，与活塞16的内冷油道连通，用于收集存储经过活塞16的内冷油道流出的机油。活塞16作为发动机上的核心部件，活塞16顶部时常处于高温燃烧气体的环境中，使得活塞16顶部温度较高，为了保证活塞16使用过程的可靠性，常在活塞16内部设有内冷油道，由冷却喷嘴125向内冷油道中喷入机油，机油在活塞16的高速往复运动下剧烈震荡，在活塞16中飞溅发生碰撞运动，机油通过震荡与活塞16内壁接触将活塞16的热量传递给机油，机油从内冷油道的出口流出并带走活塞16运动中产生的热量，从而对活塞16顶部降温冷却。

检测装置10在检测活塞16内冷油道冷却效率时，活塞16处于上下往复运动中，因此回油机构13与活塞16安装在一起可以共同往复运动，机油从内冷油道的出口流出，经过回油管路流向油箱111中，将内冷油道中流出的机油完全收集在油箱111中。在本实施例中，回油管路可以包括：回油管131、接油管132和泄油管135。

在本实施例中，机油经过内冷油道的出口流出后，可以通过回油管131收集机油，需要说明的是，回油管131的一端与内冷油道的出口相连接，使得活塞16与回油管131安装在一起可以共同往复运动，回油管131的另一端插入到接油管132中，当活塞16带动回油管131上下往复运动时，回油管131在接油管132中往复抽插运动，当回油管131与活塞16运动到上止点时，回油管131的下端仍然可以伸入到接油管132中，以确保活塞16往复运动过程中，机油不会发生飞溅并能完全地收集在接油管132中。

需要说明的是，在回油管路上还设有回油温度传感器133和流量计134，回油温度传感器133用于检测从内冷油道中流出的机油温度，当然，回油温度传感器133的位置越靠近活塞16的内冷油道，检测出从内冷油道流出的回油温度也更加准确。在回油管路上设置的流量计134用于检测冷却喷嘴125喷射进活塞16顶部的机油流量，冷却喷嘴125将机油喷射进活塞16裙部时，会有部分机油未能喷射进活塞16内部，同时也就起不到对活塞16顶部的直接降温的作用，当机油喷射进活塞16内部时，从内冷油道流出后的机油才能实现给活塞16顶部降温，也就是说，从内冷油道流出的机油流量才是实际机油所能带走热量的流量。

流量计134还可以设置在接油管132的下部管路上，用于测量冷却喷嘴125喷射进活塞16顶部的机油流量，也即是说，机油对内冷油道有效的冷却流量，当活塞16往复运动中，从内冷油道中流出的机油会经过回油管131、接油管132流入流量计134中，以此测得机油从活塞16顶部带走热量的机油流量。在流量计134与油箱111之间可以设有泄油管135，泄油管135用于将流量计134中测试完成的机油收集到油箱111中。

回油温度传感器133设置在回油管路上，用于检测从内冷油道中流出的机油温度，具体地，回油温度传感器133可以设置在回油管路的回油管131上，可以设置在接油管132上，还可以设置在泄油管135上，需要说明的是，回油温度传感器133的安装位置不设限制，当然，回油温度传感器133的安装位置越靠近活塞16的内冷油道，检测出从内冷油道流出的回油温度也更加准确。

继续参见图2所示，检测装置10上设有曲柄连杆机构14，用于驱动活塞16做上下往复运动，模拟活塞16在实际工作中的上下往复运动，以形成机油在内冷油道内的震荡冷却，当活塞16的运动状态更加接近实际时，测得的内冷油道的冷却效率也就更加准确。

在本实施例中，曲柄连杆机构14设于活塞16的底部，可以包括：电动机141、曲轴142、连杆143、轴承144。电动机141通过轴承144连接在曲轴142的一端，轴承144为转轴提供了旋转支撑，用于将电动机141的动力转化为曲轴142的旋转运动。在曲轴142的径向方向还设有连杆143，连杆143的另一端与活塞16底部支撑连接，也即是说，在电动机141的带动下，曲轴142做旋转运动驱动连杆143上下往复运动，进而带动活塞16做上下往复运动。

因此，通过在该检测装置10上设置有曲柄连杆机构14，从而使得电动机141驱动曲轴142和连杆143运动，在连杆143的带动下活塞16可以周而复始的上下往复运动，能够真实的模拟出活塞16工作过程中的上下往复运动，以及内冷油道内的震荡冷却，真实地还原出了活塞16的实际工作状态，用该检测装置10检测出的内冷油道冷却效果也更加准确。

曲柄连杆机构14还可以包括导轨145，导轨145固定设置在检测装置10上。活塞16的外周至少设有两个滑块162，滑块162上设有通孔，滑块162通过其上设置的通孔穿设在导轨145上。电动机141驱动活塞16上下往复运动过程中，滑块162在活塞16的带动下穿过导轨145上下往复运动，为活塞16的往复运动提供导向作用。需要说明的是，本实施例所提供的电动机141为可调电机，可以根据试验需要设置不同转速。

在本实施例中，活塞16在连杆143的带动下能够上下往复运动，并以导轨145为导向，沿着导轨145方向周而复始地上下运动。在导轨145的外周可以设有防护框架，导轨145的上部可以安装并抵触在防护框架上，作为滑块162上下活动的上止点，该导轨145的高度不设限制，可以根据实际检测需要设置。由于活塞16的型号不同，所匹配的滑块162也不相同，当需要检测不同规格活塞16的内冷油道冷却效率时，只需要更换相应规格的滑块162，因此该检测装置10能够实现通用化，以达到节省成本的目的。

参见图4和图5所示，加热机构15用于模拟活塞16顶部与发动机缸体组合形成燃烧室，活塞16顶部在高温气体燃烧环境中的受热状态，加热机构15包括：加热器151、绝缘隔热板152、限位套筒153；加热器151是采用电磁感应加热，加热器151设于活塞16的上部，外周与绝缘隔热板152连接，绝缘隔热板152上设有至少两个限位套筒153，限位套筒153上设有通孔，限位套筒153在导轨145上滑动设置，也即是说，限位套筒153穿过导轨145可以做上下往复运动。

由于加热器151采用的是电磁感应加热，在工作时会散发并传递热量，为安全起见以及确保检测结果的准确性，在加热器151外周设置的绝缘隔热板152为绝缘性材质，并且能够阻隔一定的热量，该绝缘隔热板152的材质可以是陶瓷，可以是玻璃，还可以是其它，需要说明的是，绝缘隔热板152的具体材质不设限制。当电动机141驱动活塞16上下往复运动时，活塞16上的滑块162在导轨145的导向下，推动限位套筒153带动加热器151上下运动。

需要说明的是，本实施例中的加热器151采用的是电磁感应加热。电磁感应加热相较于明火加热具有如下优点：一、电磁感应加热的热量是人为可控的，热量可以保持稳定且恒定状态，在实际工作过程中活塞16受到的热量也趋于稳定状态，所以热源恒定更能模拟出活塞16的真实受热过程；二、电磁感应加热相对来说更加安全，同时由于热量可控，使得活塞16顶部受热更加稳定、均匀，实验测得的数据也更加准确。

由于活塞16大多都是铝材质，电磁加热效果不好，所以在本实施例中，加热器151与活塞16之间还可以设有传热模块161，需要说明的是，传热模块161的材质为铁磁性材料，例如可以是铁，可以是钴，还可以是其它，传热模块161的具体材质不设限制。

传热模块161设置在活塞16上部，与活塞16固定连接，连接方式不设限制。传热模块161的上表面与加热器151相贴合，传热模块161的下表面与活塞16顶部形状一致，表面相贴合，可以使得加热器151对活塞16的传热效果更好。加热器151工作时，通过电磁感应的方式会先对传热模块161加热，传热模块161受热后将热量传递给活塞16顶部，由于电磁感应加热的热量是人为可控，热量可以保持稳定状态，并且加热方式相对来说更加安全，通过设置的传热模块161可以将加热器151的热量传递给活塞16顶部，使得活塞16顶部受热更加稳定、均匀，实验测得的数据也更加准确。

参见图6和图7所示，通过绝缘隔热板152上设置的限位套筒153，带动加热器151沿着导轨145上下运动。在本实施例中，加热机构15还包括至少一个限位块155，限位块155设于绝缘隔热板152的下方，当限位套筒153带动加热器151向下运行时，绝缘隔热板152的下表面抵触到限位块155时停止运行。

需要说明的是，限位块155可以上下滑动设置在检测装置10的基座上，也可以滑动设置在检测装置10上的防护框架上，当然，限位块155的具体位置不设限制。例如图4和图5所示，限位块155设置在检测装置10上的防护框架上，可以上下滑动。限位块155的上表面为加热器151运行的下止点，也即是说，当绝缘隔热板152带动加热器151沿着导轨145上下运动时，向下运行至一定位置时绝缘隔热板152会与限位块155接触并发生干涉，从而使得限位块155可以起到限位的作用。

在本实施例中，限位块155为上下可调设置。具体地，可以根据活塞16的加热时长需求调整限位块155的高度，当限位块155的位置越高，活塞16的加热时长越短，反之，限位块155的位置越低，活塞16的加热时长越长。

限位块155的上下可调设置，也即是说，该加热机构15为浮动加热，可以采用周期式的间歇加热，该加热方式具有以下优点：可以真实地模拟发动机喷油燃烧过程，当活塞16上升至上止点附近时喷油燃烧，向下运行时停止加热，当运行至下止点时温度也有所降低。这种方式还有一个优点，加热装置与活塞16并没有连接为一体，活塞16往复运行时可减少往复惯性，减少系统受力。

在本实施例中，限位套筒153的上部还设有复位弹簧154，复位弹簧154套设在导轨145上，用于加热器151向下运行时的复位，使加热器151回到最初位置。当电动机141驱动活塞16从下止点向上运行时，滑块162逐渐与限位套筒153相接触，此时加热器151中的高频电流开始对传热模块161加热，热量稳定且恒定，传热模块161的热量会传递给活塞16顶部，活塞16在电动机141的驱动下持续向上运行，滑块162会推动限位套筒153继续向上运动，进而推动加热机构15运行到上止点位置，此时复位弹簧154所受到的挤压最大。

在电动机141的带动下，曲轴142做旋转运动驱动连杆143上下往复运动，进而带动活塞16做上下往复运动，所以当活塞16推动加热器151向上运行至上止点后，活塞16会在连杆143的带动下向下运行，复位弹簧154受到挤压后也会驱使加热机构15向下运动。当加热机构15上的绝缘隔热板152抵触到限位块155的上表面时，加热器151停止运动，复位弹簧154恢复到最初状态，但活塞16在连杆143的带动下会一直向下运行到下止点位置，所以此时加热器151开始与传热模块161相分离，活塞16停止加热。

伴随着连杆143的上下往复运动，活塞16会在连杆143的带动下运行至下止点位置，然后再从下止点位置向上运行，直到滑块162的上表面开始与限位套筒153相接触，在此阶段活塞16停止加热，温度也就慢慢降下来。当滑块162开始推动限位套筒153向上运行时，活塞16又开始受到传热模块161的热量传递，周而复始，活塞16会上下往复运动，并受到加热器151的间歇式加热。因此加热机构15采用上述的浮动电磁感应加热，可以用于模拟活塞16真实工作中的受热状态，测试得出的内冷油道冷却效率也更加准确。

继续参见图2所示，检测机构还可以包括底座11，底座11上设有油箱111和散热器112，油箱111用于存储和收集实验过程中所需的机油，具体地，油箱111用于输送和收集从进油机构12和回油机构13中进出的机油。散热器112设置在油箱111周围，具体可以设置在油箱111的四周，也可以设置在油箱111的底部或上部，具体位置不设限制，散热器112主要用于给油箱111中的机油散热，当油箱111温度过高时，散热器112开始工作。

油箱111底部还设有加热器(图中未示出)，用于给油箱111中的机油加热，当然，加热器可以设在油箱111的底部，还可以设在油箱111的四周或顶部，当加热器设在油箱111底部时加热效果更好。由于环境温度会随着季节的更换不断变化，实验前后阶段的温度也会不同，所以就会造成油箱111中机油温度时而过高时而过低，此时加热器和散热器112会根据油温的变化工作，时刻保持油箱111中的油温恒定。

本实施例所提供的活塞16内冷油道冷却效率的检测装置10，通过包括曲柄连杆机构14、加热机构15、进油机构12和回油机构13。曲柄连杆机构14用于为活塞16提供动力，将电动机141的动力转化为活塞16的上下往复运动，模拟活塞16在实际使用过程中的上下往复运动，以形成机油在内冷油道内的震荡冷却。加热机构15用于给活塞16顶部间歇式的加热，当活塞16在曲柄连杆机构14的带动下上下往复运动时，加热机构15采用浮动电磁感应加热的方式对活塞16顶部加热，可以模拟出活塞16真实工作中的受热状态。进油机构12用于从油箱111中输送机油给活塞16内部喷射机油，回油机构13用于收集从内冷油道中流出的机油，并将机油收集储存到底座11的油箱111中，用于形成进油机构12与回油机构13的循环工作，底座11除了收集储存机油外，还通过加热器和散热器112确保机油的油温恒定。

参见图8所示，本发明实施例还提供一种活塞16内冷油道冷却效率的检测方法，用于检测活塞16的内冷油道的冷却效果，该方法通过上述的活塞16内冷油道冷却效率的检测装置10所检测。具体方法包括：采用曲柄连杆机构14带动活塞16上下往复运动；采用加热机构15对活塞16顶部加热；在进油管路和回油管路上分别设置进油温度传感器126和回油温度传感器133，测量进出活塞16的机油温差；在回油管路上设有流量计134，检测回油流量；根据机油温差和回油流量获得从内冷油道所带走的热量。

S101，采用曲柄连杆机构14带动活塞16上下往复运动。通过上述检测装置10上设有曲柄连杆机构14，用于将电动机141的动力转化为活塞16的往复运动，用来模拟活塞16在实际使用过程中的上下往复运动，以形成机油在内冷油道内的震荡冷却。另外，在检测装置10上设有进油机构12和回油机构13，进油机构12用于从油箱111中输送机油给活塞16内部喷射机油，回油机构13用于收集从内冷油道中流出的机油，并将机油收集储存到油箱111中，以形成进油机构12与回油机构13的循环工作。

S102，采用加热机构15对活塞16顶部加热。通过上述检测装置10上设有加热机构15，该加热机构15为浮动电磁感应加热，相对于明火加热更加安全、可控，输出的热量也更加稳定，此外该加热机构15为周期式的间歇加热，可以真实地模拟发动机喷油燃烧过程，当活塞16上升至上止点附近时喷油燃烧，向下运行时停止加热，当运行至下止点时温度也有所降低。

活塞16在曲柄连杆机构14的带动下上下往复运动，运行至与加热机构15相接触时，加热器151采用电磁感应加热，传热模块161受热后将热量传递给活塞16。在活塞16的上下往复运动过程中，加热器151会周期性的与传热模块161相接触，将热量传递给活塞16，从而保证对活塞16顶部的周期性间歇式加热。

S103，在进油管路和回油管路上分别设置进油温度传感器126和回油温度传感器133，测量进出活塞16的机油温差。具体地，在进油机构12上设有进油温度传感器126，用于检测进油温度，需要说明的是，进油温度传感器126可以设置在喷嘴底座124内，也可以设置在冷却喷嘴125上，还可以设置在吸油管122上，进油温度传感器126的具体的位置不设限制，当然，进油温度传感器126的位置越靠近冷却喷嘴125，检测到进入活塞16前的温度更加准确，通过检测进出活塞16的机油温度以便于检测出内冷油道对于活塞16的冷却效率。

在回油管路上还设有回油温度传感器133，回油温度传感器133用于检测从内冷油道中流出的机油温度，回油温度传感器133可以设置在回油管路的回油管131上，可以设置在接油管132上，还可以设置在泄油管135上，回油温度传感器133的安装位置不设限制，当然，回油温度传感器133的位置越靠近活塞16的内冷油道，检测出从内冷油道流出的回油温度更加准确。

S104，在回油管路上设有流量计134，检测回油流量。根据机油温差、回油流量计134算出机油带走的热量。具体地，在回油机构13上设有流量计134，用于检测冷却喷嘴125喷射进活塞16顶部的机油流量，冷却喷嘴125将机油喷射进活塞16裙部时，会有部分机油未能喷射进活塞16内部，同时也就起不到降温的作用，当机油喷射进活塞16内部时，从内冷油道流出后的机油才能实现给活塞16顶部降温，也就是说，从内冷油道流出的机油流量才是实际机油所能带走热量的流量。当活塞16往复运动中，从内冷油道中流出的机油会经过回油管131、接油管132流入流量计134中，以此测得从活塞16顶部带走热量的机油流量。

S105，机油温度和回油流量根据如下热量计算公式获得机油从内冷油道所带走的热量Q：Q＝c*m*△t，c为机油的比热容，m为用流量计134测得的回油流量，△t为机油温差。通过上述检测方法可以获得进入活塞16前后的机油温差，以及从活塞16内部流出的回油流量，其中，回油流量就是经过活塞16的内冷油道所带热量的机油流量。根据热量计算公式Q＝c*m*△t，其中，Q为热量，c为比热容，m为燃料质量，△t为吸热前后的温度差，可以计算出机油从内冷油道中所带走的热量，具体地，公式中的c为机油的比热容，m为回油流量的质量，本实施例中设置的流量计134可以为质量流量计134，也可以为体积流量计134，当采用质量流量计134时可以直接测出回油流量的质量，当采用体积流量计134时，测出的机油体积乘以机油密度可以计算得出回油流量的质量，公式中的△t为机油吸热前后的温度差，也即是说，通过进油温度传感器126和回油温度传感器133测得的温度差。通过上述温度可以计算得出机油从内冷油道中所带走的热量，也即是说，内冷油道对活塞16的冷却效率，上述方法可以用于检测不同活塞16的内冷油道的冷却效率。

本实施例提供的一种活塞16内冷油道冷却效率的检测方法，用于检测内冷油道对活塞16顶部的冷却效率。通过采用曲柄连杆机构14带动活塞16上下往复运动，采用浮动电磁感应加热装置对活塞16顶部加热，模拟活塞16的真实运动过程和受热过程。在进油管路和回油管路上分别设置进油温度传感器126和回油温度传感器133，测量进出活塞16的机油温差，在回油管路上设有流量计134，检测回油流量。根据上述测得的内冷油道吸热前后的机油温差，以及从活塞16顶部带走热量的机油流量，采用热量计算公式可以算出机油从内冷油道中所带走的热量，也即是内冷油道对活塞16的冷却效率。

本发明实施例还提供一种活塞16内冷油道冷却效率的检测方法，该方法通过上述的活塞16内冷油道冷却效率的检测装置10所检测。通过采用曲柄连杆机构14带动活塞16上下往复运动，采用浮动电磁感应加热装置对活塞16顶部加热，模拟活塞16的真实运动过程和受热过程的基础上，在活塞16顶部和活塞16裙部分别安装温度传感器，用于检测活塞16顶部和活塞16裙部的温度，根据活塞16顶部和活塞16裙部的温度之间的差值获得机油从内冷油道所带走的热量。

当机油从活塞16裙喷射进活塞16内部，从内冷油道中流出带走活塞16顶部的热量时，活塞16顶部的温度也会有所降低。通过检测活塞16顶部与活塞16裙部的温度差值可以获得机油从内冷油道所带走的热量，活塞16顶部与活塞16裙部的温差越小时，说明内冷油道对活塞16的冷却效率越好，反之，当活塞16顶部与活塞16裙部的温差越大时，说明内冷油道对活塞16的冷却效率越差。当然该方法仅能大致评判出活塞16的内冷油道冷却效率的高低，通过活塞16顶部和活塞16裙部的温度差可以间接地反映出活塞16的内冷油道的冷却效率。该方法与上述第一种检测方法所获得的冷却效率趋势是一致的，但该方法仅能大致评判出活塞16的内冷油道冷却效率的高低，要确切的算出从内冷油道所带走的具体热量，可通过上述实施例中的第一种方法检测获取。

在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“包括”、“包含”、“还包括”等等被理解为包括所陈述的部件或组成部分，而未排除其它部件或其它组成部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种活塞内冷油道冷却效率的检测装置，用于对活塞的内冷油道进行检测，其特征在于，包括曲柄连杆机构、加热机构、进油机构、回油机构；

所述曲柄连杆机构用于与所述活塞的底部连接，用于驱动所述活塞做上下往复运动；

所述加热机构用于设置在所述活塞的顶部，用于对所述活塞顶部加热；

所述进油机构用于与所述活塞底部连接，所述进油机构用于给所述活塞内部喷射机油，所述进油机构的进油管路上设有进油温度传感器；

所述回油机构用于与所述活塞的内冷油道连通，所述回油机构用于收集从所述内冷油道中流出的机油，所述回油机构的回油管路上还设有回油温度传感器和流量计；

所述加热机构包括：加热器、绝缘隔热板、限位套筒；所述加热器采用电磁感应加热；

所述加热器用于设置在所述活塞的上部，外周与所述绝缘隔热板连接；

所述绝缘隔热板上设有至少两个限位套筒，所述限位套筒上设有通孔，所述限位套筒在导轨上滑动设置；

所述加热机构还包括传热模块，所述传热模块用于设置在所述活塞与所述加热器之间；

所述传热模块的上下表面分别与所述加热器的下表面、所述活塞的上表面相贴合；所述传热模块的下表面与所述活塞顶部形状一致；

所述加热机构还包括至少一个限位块，所述限位块设于所述绝缘隔热板的下方，当所述限位套筒带动所述加热器向下运行时，所述绝缘隔热板的下表面抵触到所述限位块时停止运行；

所述限位套筒上还设有复位弹簧，所述复位弹簧穿设在所述导轨上，用于所述加热器向下运行时的复位。

2.根据权利要求1所述的活塞内冷油道冷却效率的检测装置，其特征在于，所述曲柄连杆机构包括电动机、曲轴、连杆、轴承；

所述电动机通过所述轴承连接在所述曲轴的一端，所述曲轴的径向方向连接所述连杆，将所述电动机的动力转化为连杆的上下往复运动；

所述连杆的另一端与所述活塞底部相连接，并带动所述活塞上下往复运动。

3.根据权利要求2所述的活塞内冷油道冷却效率的检测装置，其特征在于，所述曲柄连杆机构还包括：导轨；

所述活塞上至少连接两个滑块，所述滑块上设有通孔，所述滑块通过所述通孔穿设在所述导轨上。

4.根据权利要求1所述的活塞内冷油道冷却效率的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括底座，所述底座上设有油箱和散热器；

所述油箱用于输送和收集从所述进油机构和所述回油机构中进出的机油；

所述散热器设置于所述油箱的周围，所述油箱底部还设有加热器。

5.一种活塞内冷油道冷却效率的检测方法，用于检测活塞的内冷油道的冷却效果，其特征在于，所述检测方法通过上述权利要求1-4任一所述的活塞内冷油道冷却效率的检测装置所检测，所述方法包括：

采用曲柄连杆机构带动所述活塞上下往复运动；

采用加热机构对所述活塞顶部加热；

在进油管路和回油管路上分别设置进油温度传感器和回油温度传感器，测量进出所述活塞的机油温差；

在所述回油管路上设有流量计，检测回油流量；

所述机油温度和所述回油流量根据如下热量计算公式获得机油从内冷油道所带走的热量Q：Q＝c*m*△t，c为机油的比热容，m为用所述流量计测得的回油流量，△t为机油温差。

6.一种活塞内冷油道冷却效率的评估方法，其特征在于，所述评估方法通过上述权利要求1-4任一所述的活塞内冷油道冷却效率的检测装置所检测，所述方法包括：

采用曲柄连杆机构带动所述活塞上下往复运动；

采用加热机构对所述活塞顶部加热；

在所述活塞顶部和所述活塞裙部安装温度传感器，测量所述活塞顶部和所述活塞裙部的温度；

根据所述活塞顶部的温度和所述活塞裙部的温度之间的差值评估内冷油道对所述活塞的冷却效果。