阅读说明：本技术 一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统 (Visualization experiment system in opposed piston engine cylinder ) 是由 马富康 杨伟 王智兴 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统,包括光学发动机、电动机、电力测功机、可视化气缸体、原机活塞、可视化加长活塞、反射镜、高速摄像机、PC端、缸压传感器、角标器、喷油器、火花塞、油轨、油泵、油箱、ECU和电荷放大器。本发明通过在可视化缸体和可视化加长活塞上设置了石英玻璃视窗,便于更好的观察光学发动机的缸体内部情况,同时由高速摄像机拍摄后传至PC端进行分析处理,从而得到发动机缸内喷雾混合和燃烧过程组织分析的各方面的数据,从而达到改善发动机性能的作用,使发动机更加高效燃烧和节能环保。(The invention discloses an in-cylinder visualization experiment system of an opposed piston engine, which comprises an optical engine, a motor, an electric dynamometer, a visualization cylinder body, an original engine piston, a visualization lengthened piston, a reflector, a high-speed camera, a PC (personal computer) end, a cylinder pressure sensor, an angle marker, an oil injector, a spark plug, an oil rail, an oil pump, an oil tank, an ECU (electronic control unit) and a charge amplifier. According to the invention, the quartz glass windows are arranged on the visual cylinder body and the visual lengthened piston, so that the internal condition of the cylinder body of the optical engine can be better observed, and meanwhile, the quartz glass windows are shot by the high-speed camera and then transmitted to the PC end for analysis and processing, so that data of various aspects of spray mixing and combustion process organization analysis in the cylinder of the engine can be obtained, the function of improving the performance of the engine can be achieved, and the engine can be more efficiently combusted, is energy-saving and environment-friendly.)

一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统

技术领域

本发明涉及内燃机研究相关领域，具体是一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统。

背景技术

汽车现如今已经成为人们日常生活中不可缺少的交通工具，汽车在人们的生活中是必不可少的，但是汽车带来的环境问题也有很多。随着环境的不断恶化，低碳环保的理念越来越深入人心，而汽车排放引起的环境污染问题越来越严重。我国的汽车污染问题已成为大气环境的一个重大污染源，影响到了人类健康，世界各国排放法规日益严苛，数量庞大的发动机导致过多的消耗了化石能源这种不可再生的能源。如何让发动机更高效，更无污染的运转成为眼下要重点解决的问题。

在传统的内燃机研究手段中，一般都是采用传感器来获得示功图或者利用通过先进的计算机技术开发的三维CFD流体软件去模拟喷雾、流场以及燃烧过程。但是这些方法都存在着一定的缺陷，比如说示功图只能给平均性的给出燃烧整个过程，不能细节性的反应在燃烧室内某一瞬间或者某一区域的燃烧特性；而用CFD软件模拟发动机的工作过程时，要想使模拟的结果准确必须保证一个提前就是所选择的模型是正确的，否则得出结果的误差会很大。在目前现有的模型上一般很难准确的给出发动机各个方面的性质，所以大多数时候都无法较好的指导我们实际工作。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统。

本发明的实现过程是构造一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统，该装置包括光学发动机、电动机、电力测功机、可视化气缸体、原机活塞、可视化加长活塞、反射镜、高速摄像机、PC端、缸压传感器、角标器、喷油器、火花塞、油轨、油泵、油箱、ECU和电荷放大器，所述光学发动机与电动机对接，所述光学发动机连接电力测功机，所述光学发动机内设有可视化缸体，所述原活塞与可视化加长活塞相接并设有两个对置设于可视化气缸体内，所述可视化加长活塞底部设有与其呈45度的反射镜，所述高速摄像机与可视化加长活塞相对应并通过电荷放大器与PC端对接，所述光学发动机内设有缸压传感器，所述缸压传感器通过电荷放大器与PC端对接，所述光学发动机上设置的角标器与PC端对接，所述可视化缸体中部安装有火花塞，所述可视化缸体内部设有喷油器并与油轨相连接，所述油轨通过油泵连接油箱，所述油泵通过ECU连接PC端，所述可视化缸体中部开设有出窗口，所述出窗口内设有石英玻璃视窗并通过高温密封胶与可视化气缸体相粘接，所述可视化加长活塞由石英窗、视窗盖板、活塞环和加长活塞壁，所述加长活塞壁顶部设有石英窗，所述石英窗上安装有视窗盖板，所述加长活塞壁底部安装有活塞环。

优选的，所述可视化气缸体上设置的石英玻璃视窗有两个。

优选的，所述石英玻璃视窗长度为120mm。

优选的，所述可视化加长活塞采取视窗下置式，且长度为130mm。

优选的，所述加长活塞壁侧壁上设有两个对称的石英窗，且石英窗为透明状。

优选的，所述石英窗的长度为32.6mm。

优选的，所述可视化加长活塞下方有八个螺栓孔，且底部加工有止口。

优选的，所述高速摄像机设置有两个。

优选的，所述石英玻璃视窗和石英窗软化温度为1730℃，短时间使用的安全温度为于1300～1400℃，耐急变温度为800～1000℃。

优选的，所述高速摄像机采用FASTCAM-ultima512高速摄影机。

优选的，所述电动机采用变频调速电动机。

优选的，所述油泵的型号为HEP-2A。

优选的，所述油箱选取皇冠的油箱。

优选的，所述缸压传感器为KISTLER的6117BFD17型号。

优选的，所述电荷放大器为KISTLER的5011型号。

优选的，所述ECU采用TWPO的TRGP-1型号。

优选的，所述电力测功机采用杭州银浩电子的DL880型号。

优选的，所述油轨选用CCQAP的307号油轨。

本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统，与同类型设备相比，具有如下改进：

本发明所述一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统，通过在可视化气缸体和可视化加长活塞上设置了石英玻璃视窗，便于更好的观察光学发动机的缸体内部情况，同时由高速摄像机拍摄后传至PC端进行分析处理，从而得到发动机缸内喷雾混合和燃烧过程组织分析的各方面的数据，从而达到改善发动机性能的作用，使发动机更加高效燃烧和节能环保。

附图说明

图1是本发明对置活塞发动机缸内可视化实验系统总体示意图；

图2是本发明实验系统运作流程图；

图3是本发明可视化气缸体和可视化加长活塞装配俯视图；

图4是本发明图3中的A处剖面结构示意图；

图5是本发明可视化气缸体结构示意图；

图6是本发明可视化气缸体俯视结构示意图；

图7是本发明图6中的B处剖面结构示意图；

图8是本发明可视化加长活塞结构示意图；

图9是本发明可视化加长活塞内部结构示意图。

其中：光学发动机-1、电动机-2、电力测功机-3、可视化气缸体-4、原机活塞-5、可视化加长活塞-6、反射镜-7、高速摄像机-8、PC端-9、缸压传感器-10、角标器-11、喷油器-12、火花塞-13、油轨-14、油泵-15、油箱-16、ECU-17、电荷放大器-18、出窗口-41、石英玻璃视窗-42、石英窗-61、视窗盖板-62、活塞环-63、加长活塞壁-64。

具体实施方式

下面将结合附图1-9对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明通过改进在此提供一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统，包括光学发动机1、电动机2、电力测功机3、可视化气缸体4、原机活塞5、可视化加长活塞6、反射镜7、高速摄像机8、PC端9、缸压传感器10、角标器11、喷油器12、火花塞13、油轨14、油泵15、油箱16、ECU17和电荷放大器18，光学发动机1与电动机2对接，光学发动机1连接电力测功机3，光学发动机1内设有可视化气缸体4，原机活塞5与可视化加长活塞6相接并设有两个对置设于可视化气缸体4内，可视化加长活塞6底部设有与其呈45度的反射镜7，高速摄像机8与可视化加长活塞6相对应并通过电荷放大器18与PC端9对接，光学发动机1内设有缸压传感器10，缸压传感器10通过电荷放大器18与PC端9对接，光学发动机1上设置的角标器11与PC端9对接，可视化气缸体4中部安装有火花塞13，可视化气缸体4内部设有喷油器12并与油轨14相连接，油轨14通过油泵15连接油箱16，油泵15通过ECU17连接PC端9，可视化气缸体4中部开设有出窗口41，出窗口41内设有石英玻璃视窗42并通过高温密封胶与可视化缸体4相粘接，可视化加长活塞6由石英窗61、视窗盖板62、活塞环63和加长活塞壁64，加长活塞壁64顶部设有石英窗61，石英窗61上安装有视窗盖板62，加长活塞壁64底部安装有活塞环63，加长活塞6中空，侧壁镂空长槽，给45度反射镜7让出了空间，活塞往复运动时，不会与伸入加长活塞中的45°反射镜7干涉。

进一步的，所述可视化气缸体4上设置的石英玻璃视窗42有两个，便于观察缸体内部情况。

进一步的，所述石英玻璃视窗42长度为120mm，其长度便于与两个可视化加长活塞6上的配合，便于进行观察。

进一步的，所述可视化加长活塞6采取视窗下置式，且长度为130mm，可以更加清晰的拍摄到缸内的工况。

进一步的，所述加长活塞壁64侧壁上设有两个对称的石英窗61，且石英窗61为透明状，保证能够清晰的拍到缸内的图像。

进一步的，所述石英窗61的长度为32.6mm，其宽度大便于观察。

进一步的，所述可视化加长活塞6下方有八个螺栓孔，且底部加工有止口，设置的止口用于实现可视化加长活塞6与曲轴箱原机活塞的定位，八个螺栓孔内安装螺栓用于固定。

进一步的，所述高速摄像机8设置有两个，便于更好的进行拍摄观察。

本发明通过改进提供一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统，按照如下方式运行；

第一，先采用可视化加长活塞6和可视化气缸体4结构，同时装配有高速摄影系统等；

第二，将可视化加长活塞6采取石英窗61下置式，这样可以更加清晰的拍摄到缸内的工况，同时要保证有足够的视窗面积；

第三，在可视化气缸体4上设置两个足够面积的石英玻璃视窗42，保证能够清晰的拍到缸内的图像；

第四，试验系统运作时，由电动机2启动，然后两个高速摄像机8对准可视化加长活塞6的石英窗61，然后进行拍摄；

第五，在高速摄像机8获得的图像后，经过电荷放大器18的处理后传送到PC端9上；

第六，最后在PC端9进行可视化图像的处理，而在试验系统运作时电动机2由ECU控制17。

本发明通过改进提供一种对置活塞发动机缸内可视化实验系统，通过在可视化缸体4和可视化加长活塞6上设置了石英玻璃视窗42，便于更好的观察光学发动机1的缸体内部情况，同时由高速摄像机8拍摄后传至PC端9进行分析处理，从而得到发动机缸内喷雾混合和燃烧过程组织分析的各方面的数据，从而达到改善发动机性能的作用，使发动机更加高效燃烧和节能环保。。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行定制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。