CN205015160U

CN205015160U - 一种发动机曲轴连杆模拟机构

Info

Publication number: CN205015160U
Application number: CN201520690922.XU
Authority: CN
Inventors: 韩伟强; 钱云寿; 赵家辉; 邱鹏; 杨皓然
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2025-09-08

Abstract

本实用新型公开了一种发动机曲轴连杆模拟机构，包括活塞、活塞导向板、安装座、连杆和单拐曲轴；所述活塞导向板具有两块，平行且对称的固定设置于安装座的一侧；所述活塞为长方体结构，设置于两块活塞导向板之间，与活塞导向板滑动配合；单拐曲轴包括曲柄、连杆轴颈和主轴；活塞靠近安装座一面为内凹面，内凹面的相对面与连杆一端可转动连接；连杆另一端通过连杆轴颈分别与对称设置于其两侧的左曲柄、右曲柄连接；主轴与曲柄连接；本实用新型可视化定容系统配合使用可真实地模拟燃烧室活塞往复运动，通过活塞的结构和燃烧室形状设计可以更加方便的观察其运动状态。

Description

一种发动机曲轴连杆模拟机构

技术领域

本实用新型涉及定容燃烧弹可视化试验系统，具体涉及一种应用于定容燃烧弹可视化系统的发动机曲轴连杆模拟机构。

背景技术

面对当前能源危机和环境污染日益严重，合理利用资源和寻找清洁理想的代用燃料成为当务之急；为了获得发动机最佳经济性、排放性和动力性，最根本是要解决发动机缸内燃料喷雾混合及燃烧机理问题；但是发动机燃烧室是封闭不可见的，这为研究带来非常大的困难；因此为了解决这个难题，定容燃烧弹可视化试验系统就应运而生了，这为研究发动机燃烧机理带来巨大的便利和帮助；韩国东亚大学Yuliu等人利用定容燃烧弹可视化系统研究缸内直喷天然气喷雾发展过程、着火机率以及燃烧火焰传播过程，研究观察了空气流速、喷射压力、环境温度以及环境压力对天然气喷雾和燃烧过程的影响；DerekBradley等人在定容燃烧弹可视化系统基础上进行了甲烷—空气燃烧速度、马克斯坦长度、火焰淬熄等燃烧参数的计算研究；ZuohuaHuang等人利用定容燃烧弹模拟天然气直喷，进行了天然气—氢气—空气混合气燃烧特性的研究；J.k.Yeom等人在定容燃烧弹中放置挡块，以用来模拟燃烧室形状研究燃烧室形状对喷雾发展的影响。

上述在定容燃烧弹可视化试验系统基础上研究燃料喷射和燃烧时，几乎都是在模拟当发动机活塞运动在上止点附近时的某一状态，即模拟研究燃烧室内静态状态；这相较于真实的发动机缸内活塞运动具有较大的落差；发动机在运行中时，活塞会对气缸内的气体进行压缩，导致缸内气流运动变得很是复杂；活塞运动对缸内气流运动和燃烧机理具有十分重要的影响作用。

实用新型内容

本实用新型涉及一种应用于定容燃烧弹可视化系统的发动机曲轴连杆模拟机构。

本实用新型采用的技术方案是：一种发动机曲轴连杆模拟机构，包括活塞、活塞导向板、安装座、连杆和单拐曲轴；所述活塞导向板具有两块，平行且对称地固定设置于安装座的一侧；所述活塞为长方体结构，设置于两块活塞导向板之间，与活塞导向板滑动配合；单拐曲轴包括曲柄、连杆轴颈和主轴；活塞靠近安装座一面为内凹面，内凹面的相对面与连杆一端可转动连接；连杆另一端通过连杆轴颈分别与对称设置于其两侧的左曲柄、右曲柄连接；主轴包括左轴和右轴，左轴一端与左曲柄固定连接，另一端连接曲轴位置传感器；右轴一端连接右曲柄固定连接，另一端通过联轴器连接电机；还包括有控制机构，曲轴位置传感器和电机连接到控制机构。

作为优选，所述控制机构包括信号调理电路、A/D转换器、接口电路、ECU、驱动电路；电机目标转速依次经过信号调理、第一接口电路，传到ECU；曲轴位置传感器（16）接收的信号通过A/D转换器后经过第一接口电路传到ECU；所述ECU还连接有第二接口电路，第二接口电路连接驱动电路。

作为优选，所述活塞导向板相对面上对称的设置有矩形槽，活塞与活塞导向板上的矩形槽滑动配合。

作为优选，所述活塞与连杆连接面设置有矩形凹槽，活塞销可转动的架设在矩形凹槽相对面的两个销孔上，连杆与活塞销固定连接。

作为优选，所述连杆通过限位套筒与活塞销固定连接。

作为优选，所述连杆与主轴连接端通过连杆螺栓与连杆盖固定连接；曲柄通过连杆轴颈分别与连杆和连杆盖连接；连杆轴颈外部设置有轴瓦。

作为优选，所述ECU还连接显示器。

作为优选，所述曲轴位置传感器为旋转光电编码器式传感器。

作为优选，所述连杆杆身上设置有凹槽。

作为优选，所述连杆与活塞连接端设置有衬套。

本实用新型的有益效果是：

1本实用新型与可视化定容系统配合使用可真实地模拟燃烧室活塞往复运动；

2本实用新型采用外观为长方体结构的活塞，燃烧室的形状设置不规则形状，可以便于光学系统拍摄实验所需的图片；

3本实用新型活塞结构简单，其燃烧室形状可根据活塞内凹面的形状变化，便于实验研究；

4本实用新型设置于定容器内部，不会有活塞密封问题，可靠性高；

5本实用新型使用曲轴传感器，检测曲轴的运动，相应的得到活塞的运动状况，根据活塞运动研究不同时刻喷射和点火对结构的影响。

附图说明

图1为本实用新型侧视图。

图2为本实用新型俯视图。

图3为本实用新型活塞正视图。

图4为本实用新型正视图的A-A剖面图。

图5为实用新型控制结构流程图。

图中：1-活塞，2-活塞销，3-限位套筒，4-连杆，5-连杆螺栓，6-曲柄，6-1-左曲柄，6-2-右曲柄，7-轴瓦，8-连杆盖，9-连杆轴颈，10-主轴，10-1-左轴，10-2-右轴，11-安装座，12-活塞导向板，13-衬套，14-联轴器，15-电机，16-曲轴位置传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

一种发动机曲轴连杆模拟机构，包括活塞1、活塞导向板12、安装座11、连杆4和单拐曲轴；所述活塞导向板12具有两块，平行且对称地固定设置于安装座11的一侧；所述活塞1为长方体结构，设置于两块活塞导向板12之间，与活塞导向板12滑动配合；单拐曲轴包括曲柄6、连杆轴颈9和主轴10；活塞1靠近安装座11一面为内凹面，内凹面的相对面与连杆4一端可转动连接；连杆4另一端通过连杆轴颈9分别与对称设置于其两侧的左曲柄6-1、右曲柄6-2连接；主轴10包括左轴10-1和右轴10-2，左轴10-1一端与左曲柄6-1固定连接，另一端连接曲轴位置传感器16；右轴10-2一端连接右曲柄6-2固定连接，另一端通过联轴器14连接电机15；还包括有控制机构，曲轴位置传感器16和电机15连接到控制机构；燃烧室形状可以随活塞1内凹面的改变而改变，可以根据观察需要设计燃烧室的形状，便于观测；曲柄6为椭圆柱体，曲柄6、连杆轴颈9和主轴10一体加工；曲轴位置传感器16与电机15通过联轴器14连接为一体，曲轴位置传感器16不仅可以测单拐曲轴的转速和转角同时也可以测电机15的瞬时转速。

所述控制机构包括信号调理电路、A/D转换器、接口电路、ECU、驱动电路；电机目标转速依次经过信号调理、第一接口电路，传到ECU；曲轴位置传感器16接收的信号通过A/D转换器后经过第一接口电路传到ECU；所述ECU还连接有第二接口电路，第二接口电路连接驱动电路；电机目标转速为理论设计的电机转速，其信号通过信号调理电路通过第一接口电路传到ECU；曲轴位置传感器16接收到的电机15转速和单拐曲轴的转速和转角等信号，通过A/D转换器转换为数字信号，通过第一接口电路传到ECU；ECU通过设定的算法处理接收到的信号，经过第二接口电路和驱动电路控制电机15的工作状态；ECU还可以根据设定的算法和触发条件，通过第二接口电路和驱动电路控制照相机、火花塞和喷油器的工作。

所述活塞导向板12相对面上对称的设置有矩形槽，活塞1与活塞导向板12上的矩形槽滑动配合；矩形槽从活塞导向板12远离安装座11的一侧开设到中央位置，活塞1在沿矩形槽反复运动。

所述活塞1与连杆4连接面设置有矩形凹槽，活塞销2可转动的架设在矩形凹槽相对面的两个销孔上，连杆4与活塞销2固定连接；活塞销2过盈配合安装在两个销孔内，并且活塞销2长度大于销孔之间的距离，这种连接方式可以使得转动更加方便。

所述连杆4通过限位套筒3与活塞销2固定连接；所述连杆4与主轴连接端通过连杆螺栓5与连杆盖8固定连接；曲柄6通过连杆轴颈9分别与连杆4和连杆盖8连接；连杆轴颈9外部设置有轴瓦7；连杆4端部设置有一内凹半圆，连杆盖8对应位置设置有对称的内凹半圆；连杆4大头端与连杆盖8构成的圆形孔内部设置有两片对称的轴瓦7，通过穿过其中间的连杆轴颈9分别与左曲柄6-1和右曲柄6-2连接；连杆轴颈9为圆柱体结构，长度稍大于连杆盖8的厚度，主轴10轴线和连杆轴颈9的轴线在同一平面内，连杆轴颈9、曲柄6和主轴10构成一体的单拐曲轴。

所述ECU还连接显示器，电机转速和活塞1运动曲线可以直观的从显示器上显示出来，更加方便控制。

所述曲轴位置传感器16为旋转光电编码器式传感器；所述连杆4杆身上设置有凹槽，可以最大限度的减轻装置的重量，便于实验；所述连杆4与活塞1连接端设置有衬套13。

使用时，电机15作为动力源，通过联轴器14带动主轴10作旋转运动，同时带动曲柄6作旋转运动，带动连杆轴颈9作旋转运动；连杆轴颈9带动连杆4一端作旋转运动，连杆4另一端上下摆动，连杆4与活塞1连接端上下摆动的同时做直线运动，从而带动活塞1在活塞导向板12的矩形槽内做往复运动，完成工作过程。

本实用新型将电机15的旋转运动转变为活塞1的往复运动，活塞1的运动规律类似于正弦波，运动幅值随着曲轴角度变化而变化，活塞1运动的平均速度可以通过改变电机15的转速来改变。

与其它定容燃烧弹可视化系统静态模拟研究而言，使用本实用新型的模拟机构所获得的研究结果更接近于真实发动机的结果，更具有参考价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：包括活塞（1）、活塞导向板（12）、安装座（11）、连杆（4）和单拐曲轴；所述活塞导向板（12）具有两块，平行且对称地固定设置于安装座（11）的一侧；所述活塞（1）为长方体结构，设置于两块活塞导向板（12）之间，与活塞导向板（12）滑动配合；单拐曲轴包括曲柄（6）、连杆轴颈（9）和主轴（10）；活塞（1）靠近安装座（11）一面为内凹面，内凹面的相对面与连杆（4）一端可转动连接；连杆（4）另一端通过连杆轴颈（9）分别与对称设置于其两侧的左曲柄（6-1）、右曲柄（6-2）连接；主轴（10）包括左轴（10-1）和右轴（10-2），左轴（10-1）一端与左曲柄（6-1）固定连接，另一端连接曲轴位置传感器（16）；右轴（10-2）一端连接右曲柄（6-2）固定连接，另一端通过联轴器（14）连接电机（15）；还包括有控制机构，曲轴位置传感器（16）和电机（15）连接到控制机构。

2.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述控制机构包括信号调理电路、A/D转换器、接口电路、ECU、驱动电路；电机目标转速依次经过信号调理、第一接口电路，传到ECU；曲轴位置传感器（16）接收的信号通过A/D转换器后经过第一接口电路传到ECU；所述ECU还连接有第二接口电路，第二接口电路连接驱动电路。

3.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述活塞导向板（12）相对面上对称的设置有矩形槽，活塞（1）与活塞导向板（12）上的矩形槽滑动配合。

4.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述活塞（1）与连杆（4）连接面设置有矩形凹槽，活塞销（2）可转动的架设在矩形凹槽相对面的两个销孔上，连杆（4）与活塞销（2）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述连杆（4）通过限位套筒（3）与活塞销（2）固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述连杆（4）与主轴（10）连接端通过连杆螺栓（5）与连杆盖（8）固定连接；曲柄（6）通过连杆轴颈（9）分别与连杆（4）和连杆盖（8）连接；连杆轴颈（9）外部设置有轴瓦（7）。

7.根据权利要求2所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述ECU还连接显示器。

8.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述曲轴位置传感器（16）为旋转光电编码器式传感器。

9.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述连杆（4）杆身上设置有凹槽。

10.根据权利要求1所述的一种发动机曲轴连杆模拟机构，其特征在于：所述连杆（4）与活塞（1）连接端设置有衬套（13）。