可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞的制作方法
【專利摘要】可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞屬發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明中加長(zhǎng)活塞Ⅰ與加長(zhǎng)活塞Ⅱ固接，底視石英玻璃窗固接于加長(zhǎng)活塞Ⅰ和加長(zhǎng)活塞Ⅱ之間；加長(zhǎng)活塞Ⅱ上部鑲嵌有氣環(huán)Ⅰ和氣環(huán)Ⅱ，其外表還設(shè)有導(dǎo)向面Ⅰ；加長(zhǎng)活塞Ⅱ下部鑲嵌有油環(huán)，其外表還設(shè)有導(dǎo)向面Ⅱ；加長(zhǎng)活塞Ⅱ中部設(shè)有45°反光鏡方孔，45°反光鏡固接于可視化直噴汽油機(jī)的缸體，與45°反光鏡方孔相對(duì)應(yīng)；45°反光鏡折射光的正前方為高速攝像機(jī)；加長(zhǎng)活塞Ⅱ下部還設(shè)有活塞銷孔，活塞銷孔兩端分別設(shè)有活塞銷擋圈槽Ⅰ和活塞銷擋圈槽Ⅱ；本發(fā)明可用于小排量可視化直噴汽油機(jī)，成本低，能減少活塞對(duì)昂貴石英缸套的刮傷和損害，活塞在缸內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)性更好，具有更高的同軸度和垂直度。
【專利說(shuō)明】可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，更確切地說(shuō)，本發(fā)明是一種可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞。
【背景技術(shù)】
[0002]直噴汽油機(jī)目前正逐漸成為車用汽油機(jī)的主流，因而對(duì)直噴汽油機(jī)的研究為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要意義?？梢暬眹娖蜋C(jī)為汽油直噴技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步提供了一種三維空間的立體化研究平臺(tái)，結(jié)合光學(xué)測(cè)試手段可以深入地研究發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃油噴射和霧化、燃燒及排放物生成、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)等特性，并且可以為發(fā)動(dòng)機(jī)三維計(jì)算軟件提供可靠的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。而可視化發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是具有良好的光學(xué)通路便于觀察拍攝，目前的光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)主要有側(cè)視光路和底視光路，側(cè)視光路主要通過(guò)全透明的石英缸套實(shí)現(xiàn)，而底視光路一般通過(guò)中空的加長(zhǎng)活塞結(jié)合45°發(fā)光鏡實(shí)現(xiàn)。
[0003]加長(zhǎng)活塞現(xiàn)在已成為可視化發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配件，它決定了光路采集的路徑以及拍攝范圍的大小，甚至整個(gè)可視化發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。加長(zhǎng)活塞設(shè)計(jì)不合理，可能會(huì)帶來(lái)大的往復(fù)摩擦阻力或者是與昂貴石英缸套的直接碰撞。而很多現(xiàn)有的可視化發(fā)動(dòng)機(jī)的加長(zhǎng)活塞都是通過(guò)延長(zhǎng)原改裝機(jī)活塞，并加裝底視石英玻璃窗實(shí)現(xiàn)的，這種方式不僅存在安裝延長(zhǎng)活塞的同軸度和垂直度問(wèn)題，而且不適用于活塞直徑較小的可視化直噴汽油機(jī)。因而，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)適用于可視化直噴汽油機(jī)的加長(zhǎng)活塞顯得異常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能克服現(xiàn)有技術(shù)存在問(wèn)題，適用于可視化直噴汽油機(jī)的加長(zhǎng)活塞。
[0005]本發(fā)明由加長(zhǎng)活塞I 1、加長(zhǎng)活塞II 4、密封墊片I 12、密封墊片II 14、底視石英玻璃窗13組成，其中
[0006]加長(zhǎng)活塞I I與加長(zhǎng)活塞II 4固接,底視石英玻璃窗13固接于加長(zhǎng)活塞I I和加長(zhǎng)活塞II 4之間，且底視石英玻璃窗13與加長(zhǎng)活塞I I和加長(zhǎng)活塞II 4接觸處分別置有密封墊片II 13和密封墊片112;
[0007]氣環(huán)I 2和氣環(huán)II 3分別鑲嵌于加長(zhǎng)活塞II 4上部所設(shè)的氣環(huán)槽I和氣環(huán)槽II內(nèi)；油環(huán)5鑲嵌于加長(zhǎng)活塞II 4下部所設(shè)的油環(huán)槽內(nèi)；
[0008]加長(zhǎng)活塞II 4中部設(shè)有45°反光鏡方孔9，45°反光鏡8固接于可視化直噴汽油機(jī)缸體a,與45°反光鏡方孔9相對(duì)應(yīng)；45°反光鏡8折射光的正前方為高速攝像機(jī)b ；
[0009]加長(zhǎng)活塞II 4上部最大直徑處還設(shè)有導(dǎo)向面I 10，加長(zhǎng)活塞II 4下部最大直徑處還設(shè)有導(dǎo)向面II 7 ；
[0010]加長(zhǎng)活塞II 4下部還設(shè)有活塞銷孔6，活塞銷孔6兩端分別設(shè)有活塞銷擋圈槽
I15和活塞銷擋圈槽II 16。
[0011]所述的加長(zhǎng)活塞I I和加長(zhǎng)活塞II 4的材料為鋁合金。[0012]所述的45°反光鏡8為平面鍍招反光鏡。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1.本發(fā)明是一種用于小排量可視化直噴汽油機(jī)的加長(zhǎng)活塞；
[0015]2.本發(fā)明的加長(zhǎng)活塞不與石英缸套直接接觸，減少了對(duì)昂貴石英缸套的刮傷和損害;
[0016]3.本發(fā)明的加長(zhǎng)活塞上設(shè)有兩處與缸套的接觸導(dǎo)向面，活塞在缸內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)性更好;
[0017]4.本發(fā)明的加長(zhǎng)活塞II是一個(gè)整體，相比在原機(jī)活塞上安裝延長(zhǎng)部分的加長(zhǎng)活塞具有更高的同軸度和垂直度；
[0018]5.本發(fā)明的加長(zhǎng)活塞通過(guò)機(jī)械加工就可生產(chǎn)出來(lái)，相比重新開(kāi)模鑄造的活塞成本更低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞主視圖
[0020]圖2是可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞右視圖
[0021]圖3是加長(zhǎng)活塞I俯視圖
[0022]圖4是圖2中A-A截面視圖
[0023]其中:1.加長(zhǎng)活塞I 2.氣環(huán)I 3.氣環(huán)II 4.加長(zhǎng)活塞II 5.油環(huán)6.活塞銷孔7.導(dǎo)向面II 8.45°反光鏡9.45°反光鏡方孔10.導(dǎo)向面I 11.緊固螺紋孔12.密封墊片I 13.底視石英玻璃窗14.密封墊片II 15.活塞銷擋圈槽I 16.活塞銷擋圈槽II a.可視化直噴汽油機(jī)缸體b.高速攝像機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述:
[0025]所述的加長(zhǎng)活塞I I用于固定底視石英玻璃窗13，選用強(qiáng)度高密度小的鋁合金材料以減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中活塞的往復(fù)慣性力，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，總高為281.5mm，最大直徑79.7mm,整體為中空的凹臺(tái)形狀，外形尺寸與底視石英玻璃窗13相匹配，通過(guò)12個(gè)沉孔用螺栓將底視石英玻璃窗13固定到加長(zhǎng)活塞II 4上。加長(zhǎng)活塞I I的外徑小于石英缸套的內(nèi)徑，運(yùn)行過(guò)程中不接觸石英缸套。
[0026]所述的氣環(huán)I 2和氣環(huán)II 3安裝在導(dǎo)向面I 10處加工的兩個(gè)氣環(huán)槽內(nèi)，用于密封燃燒室。兩處氣環(huán)環(huán)槽高度均為2.6mm，環(huán)槽深度均為4.3mm，氣環(huán)I 2和氣環(huán)II 3的開(kāi)口成反向布置，可減少燃燒室內(nèi)高溫高壓燃?xì)獾母Z氣量；氣環(huán)I 2和氣環(huán)II 3均為標(biāo)準(zhǔn)件，其尺寸與氣環(huán)槽相匹配，氣環(huán)I 2和氣環(huán)II 3—般由灰鑄鐵合金材料制作，具有較好的耐磨性和導(dǎo)熱性。
[0027]所述的加長(zhǎng)活塞II 4是整個(gè)加長(zhǎng)活塞最主要的部分，其中部設(shè)有45°反光鏡方孔9，加長(zhǎng)活塞II 4上部的最大直徑處設(shè)有導(dǎo)向面I 10 ;在加長(zhǎng)活塞II 4的下部設(shè)有安裝活塞銷的活塞銷孔6，加長(zhǎng)活塞II 4下部的最大直徑處設(shè)有導(dǎo)向面II 7，加長(zhǎng)活塞I I和加長(zhǎng)活塞II 4的材料均為鋁合金。
[0028]所述加長(zhǎng)活塞II 4下部的油環(huán)5安裝在導(dǎo)向面II 7上邊緣處的油環(huán)槽內(nèi)，起到刮油布油的作用，在缸套和導(dǎo)向面II 7之間形成潤(rùn)滑油膜，減少導(dǎo)向面II 7與發(fā)動(dòng)機(jī)原機(jī)缸套的摩擦阻力，油環(huán)槽高度為2.5mm,深度為3_ ;油環(huán)5為標(biāo)準(zhǔn)件，其尺寸與油環(huán)槽相匹配，且油環(huán)5為組合油環(huán),具有出色的刮油和布油效果。
[0029]所述的活塞銷擋圈槽I 15和活塞銷擋圈槽II 16位于活塞銷孔6的兩端，用于安裝活塞銷擋圈，防止活塞銷在活塞銷孔6的軸線竄動(dòng)。活塞銷擋圈槽I 15和活塞銷擋圈槽
II16的加工尺寸根據(jù)現(xiàn)有的擋圈尺寸確定。
[0030]所述的活塞銷孔6用于安裝活塞銷，大小根據(jù)原機(jī)活塞銷的直徑確定，并與活塞銷小間隙配合?；钊N孔6的加工中心與加長(zhǎng)活塞II 4的中心線要保證較高的垂直度，防止活塞安裝后偏離中心線而帶來(lái)大的摩擦阻力和碰撞的可能性。
[0031]所述的導(dǎo)向面I 10是加長(zhǎng)活塞II 4下部與原機(jī)缸套的接觸面，直徑為76.3mm，接觸面之間的間隙為0.1_，較小的間隙可以減小活塞運(yùn)行過(guò)程中的橫向擺動(dòng)，但間隙不能過(guò)小，防止活塞受熱以后卡死在缸套里面，導(dǎo)向面I 10與導(dǎo)向面II 7要求有較高的同軸度。
[0032]所述的45°反光鏡方孔9根據(jù)活塞行程和45°反光鏡8的尺寸確定，保證活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)和下止點(diǎn)時(shí)不會(huì)碰到45°反光鏡8。45°反光鏡8為平面鍍鋁反光鏡，其折射光的正前方為高速攝像機(jī)b。
[0033]所述的導(dǎo)向面II 7與外加加長(zhǎng)缸套接觸，導(dǎo)向面處直徑為79.7_，與接觸面之間的間隙為0.15mm,導(dǎo)向面I 10和導(dǎo)向面II 7共同保證了加長(zhǎng)活塞I I和加長(zhǎng)活塞II 4在缸套內(nèi)的近直線運(yùn)行。
[0034]所述的緊固螺紋孔11用于加長(zhǎng)活塞I I和加長(zhǎng)活塞II 4之間的固定，周向均布的12個(gè)緊固螺紋孔11，安裝M4的螺栓，螺紋深度15mm。
[0035]所述的密封墊片I 12和密封墊片II 14為相同材料的聚四氟乙烯墊片，用于底視石英玻璃窗13和鋁合金之間的密封，大小根據(jù)接觸面的尺寸確定。
[0036]所述底視石英玻璃窗13的材料為JGSl石英玻璃，底視石英玻璃窗13整體為凸臺(tái)形，上圓直徑為55mm,下圓直徑為60mm,根據(jù)燃燒最高缸內(nèi)壓力和安全余量計(jì)算確定底視石英玻璃窗13的厚度為25_，可安裝在加長(zhǎng)活塞I I和加長(zhǎng)活塞II 4之間。底視石英玻璃窗13按照透光度要求上下拋光處理，保證高質(zhì)量的圖像采集效果。
【權(quán)利要求】
1.一種可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞，其特征在于由加長(zhǎng)活塞I (I)、加長(zhǎng)活塞II (4)、密封墊片I (12)、密封墊片II (14)、底視石英玻璃窗(13)組成，其中加長(zhǎng)活塞I(I)與加長(zhǎng)活塞II (4)固接，底視石英玻璃窗(13)固接于加長(zhǎng)活塞I (I)和加長(zhǎng)活塞II(4)之間，且底視石英玻璃窗(13)與加長(zhǎng)活塞I (I)和加長(zhǎng)活塞II (4)接觸處分別置有密封墊片II (14)和密封墊片I (12);氣環(huán)I (2)和氣環(huán)II (3)分別鑲嵌于加長(zhǎng)活塞II (4)上部所設(shè)的氣環(huán)槽I和氣環(huán)槽II內(nèi)；油環(huán)(5)鑲嵌于加長(zhǎng)活塞II (4)下部所設(shè)的油環(huán)槽內(nèi)；加長(zhǎng)活塞II (4)中部設(shè)有45°反光鏡方孔(9)，45°反光鏡(8)固接于可視化直噴汽油機(jī)的缸體(a)，與45°反光鏡方孔(9)相對(duì)應(yīng)；45°反光鏡(8)折射光的正前方為高速攝像機(jī)(b);加長(zhǎng)活塞II (4)上部最大直徑處還設(shè)有導(dǎo)向面I (10)，加長(zhǎng)活塞II (4)下部最大直徑處還設(shè)有導(dǎo)向面II (7);加長(zhǎng)活塞II (4)下部還設(shè)有活塞銷孔(6)，活塞銷孔(6)兩端分別設(shè)有活塞銷擋圈槽I (15)和活塞銷擋圈槽II (16)。
2.按權(quán)利要求1所述的可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞，其特征在于所述的加長(zhǎng)活塞I (I)和加長(zhǎng)活塞II (4)的材料為鋁合金。
3.按權(quán)利要求1所述的可視化直噴汽油機(jī)用加長(zhǎng)活塞，其特征在于所述的45°反光鏡(8)為平面鍍鋁 反光鏡。
【文檔編號(hào)】F02F3/00GK103470393SQ201310467972
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】解方喜, 蘇巖, 洪偉, 韓林沛, 許允, 李小平, 劉洪濤, 盧超, 王滌非 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)