专利名称：可精确控制不同气门角度下移的气门压紧机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于内燃机性能参数检测技术，具体涉及一种内燃机气道流动性能检测 试验台上的气缸盖气门压紧机构。
背景技术：
内燃机气道流动性能稳流试验台可以测量发动机气缸盖进气道的流量系数、涡流 比、滚流比等流动参数。为使发动机获得良好的动力性、经济性和排放特性，要求发动 机的气缸盖必须有足够高的流量系数和合适的涡流比、滚流比等参数，因此该试验台历 来就是发动机质量检测的重要工具。但是气道试验台对发动机气道性能的检测涉及到机 械、电子、气流运动和内燃机燃烧等多学科技术，因此试验台所含部件的构成大多都是 非标准装置。内燃机气道稳流试验时，要求模拟发动机气缸盖的气门连续或断续打开， 在每一个控制点，严密测试此时的气门开启量、气体流量、气道两端的压差、气体扭矩 等与气道流量系数、涡流比等有关的参数。
由于发动机气门(特别是汽油机)都具有一定角度，通过一套复杂的气门弹簧和弹 簧锁夹等固定，其空间位置有限而且弹簧预紧力较大。如何在气道试验时能够快速打开 气门且同时知道气门打开的位置， 一直是气道试验遇到的难点。不同的发动机其气门安 装的角度有所不同。因此不同气门角度要求，测定发动机气缸盖的气门连续或断续打开 时的位置或准确知道气门升程，是气道试验中难以解决的问题。目前国内外有以下2种
解决该问题的方法(1)针对不同气门角度采用一种压板方法。在压板与气缸盖连接的 位置，对应气门角度开有相应角度的孔，在转动手动压气门的同时，用百分表测量其转 动的位移，以此确定气门打开的升程。这种方式的主要缺陷是，每种类型缸盖都需要专 门设计压板，气门升程初始位置靠手感，零点判定极不准确。(2)采用多自由度机构。 采用涡轮涡杆机构，用步进电机驱动压下气门，气门升程量通过位移传感器来测量。这 种方式的缺陷是，在气缸盖的气门处没有安装位置，除位移传感器难以固定外，传感器 的测头也难以与气门接触。与第一种方法类似，其气门升程初始位置靠手感，零点判定 极不准确。而且采用步进电机以及涡轮涡杆机构等造成结构复杂，过多的传动使位移控 制较为困难。本实用新型的提出可使上述问题得以解决。
发明内容本实用新型的目的是在内燃机气道流动性能检测试验台上，提供一种针对不同气门 角度可精确控制气门升程的机械装置，即可以准确测定发动机气缸盖的气门连续或断续 打开时的位置，同时可自动判定发动机气门升程零点。
以下结合图1 图4对本实用新型的技术原理进行说明。气门压紧机构主要由框架 组件和检测组件两大部分组成。框架组件包括立板、锁紧轮、立臂、横臂、定位销、 支撑杆、支撑臂以及磁力座(如图1);检测组件包括球形压头、接插件、检测件、弹 簧座、弹簧、压紧螺母、轴套、电机锁母、直线电机等(如图2)。在试验台面上由立臂、 横臂、和支撑杆构成一个门式框架。立板用锁紧轮固定于试验台平面；支撑臂固定于磁 力座的侧面。因为立臂和支撑杆两个部件的下端分别与立板、支撑臂轴连接，所以门式 框架就能绕立板及支撑臂在0 90度的范围内转动。采用磁力座与台面固定其目的是门 式框架一端的位置可以在气道实验台上小范围内自由固定，这样可方便不同类型的实 验。检测组件的结构为作为检测气门行程的球形压头与接插件及检测件等连接，接插 件的上端面连接负电极，检测件的下端面连接正电极，球形压头压入气门的行程信号是 通过两个电极的接触来获取，所以要保证球形压头能够垂直压入具有不同偏移角度的气 门。据此设计为立臂、横臂、支撑杆组成的门字框架绕立板和支撑臂做轴转动；同时 横臂可相对于立臂和支撑杆转动。即通过门式框架和横臂两个位置的调整，达到球形压 头与不同偏移角度的气门能够垂直。为了使门式框架角度固定，除了有锁紧轮固定外， 在立板上设有10个小孔，每个小孔分别对应0 90度，与此对应，立臂的外侧设有弧 形槽，用定位销便可将立臂的弧形槽与立板上的小孔(如图3)连接起来，即使锁紧轮 松动时，立臂只能在小范围内绕立板轴滑动，而不会滑落在气道实验台面上。由于发动 机气门弹簧的刚度较大，横臂较长，球形压头压气门的反作用力会导致横臂弹性变形， 造成气门升程误差。这时可通过支撑杆的拉紧作用来减小其变形，即减小气门升程误差。
检测组件中弹簧的作用是使接插件上端面和检测件的下端面保持分开的状态。为了 防止直线电机的延长轴与轴套发生松动，用电机锁母将直线电机的延长轴与轴套锁紧。 如前述接插件的上端面与检测件的下端面构成正、负电极，当两者接触时形成电路通路。 由此用弹簧的刚度进行气门升程零点的自动判定。对于不同类型或型号的发动机，其发 动机气门弹簧的刚度有所不同，判定气门升程零点的依据是测定球形压头施加在气门上 力的大小，这个力是根据弹簧来调节的，因而改变弹簧的刚度就能满足不同发动机的气 门升程零点自动判定的要求，当检测组件通过直线电机的延长轴向下压紧气门时，由于 发动机气门弹簧刚度的作用，球形压头保持不动，因此接插件的上端面也保持不动，向
4下移动的是检测件的下端面，当检测组件中弹簧压縮完全时，即接插件的上端面与检测 件的下端面开始接触，形成的电路通路发送给电脑一个信号，这时判定发动机的气门升 程为零点。由电脑控制电源给直线电机断电，为精确控制气门升程，可在电脑中预先设 置程序来精确控制气门升程。
图1为本实用新型框架组件结构原理图。 图2为图1的立体效果简图。 图3为本实用新型检测组件结构原理图。 图4为本实用新型立臂在立板上转动位置示意图。
具体实施方式
以下通过实施例并结合附图对本实用新型的结构原理作进一步的说明。 本实用新型主要由框架组件和检测组件两大部分组成，框架组件包括立板l、锁 紧轮2、立臂3、定位销4、横臂5、支撑杆6、支撑臂7以及磁力座8。由框架组件中 的立臂3横臂5、支撑杆6组成门式框架。具体结构为立板1用锁紧轮2固定于试验 台平面，立臂3与立板1轴连接。横臂5 —端用锁紧轮2固定在立臂3上，横臂另一端 用螺栓与支撑杆6—端固定，支撑杆的另一端与支撑臂7用螺栓固定，支撑臂7固定于 磁力座8的侧面，磁力座8固定于试验台面。检测组件由球形压头9、接插件IO、检测 件ll、弹簧座12、弹簧13、压紧螺母14、轴套15、电机锁母16、直线电机17组成。 具体结构为球形压头9与接插件10的下端固定。接插件插入检测件ll的内腔，接插 件10上端带有螺纹与弹簧座12的内螺纹孔紧固，弹簧13置于弹簧座12上。检测件11 上端带有内螺纹，压紧螺母14通过检测件上端的内螺纹将弹簧13压入检测件内腔。轴 套15亦通过外螺纹固定于检测件内腔上端。直线电机17的延长轴顶端加工有外螺纹与 轴套15的内螺纹孔固定连接，电机锁母16将直线电机17延长轴与轴套15锁紧固定， 检测组件组装于横臂5的中间位置。立臂3、横臂5、支撑杆6组成的门字框架可绕立 板1和支撑臂7做轴转动；同时横臂5可相对于立臂3和支撑杆6转动，使检测组件中 的球形压头9能够垂直压入具有不同偏移角度的气门。立板1上设有10个小孔，每个 孔分别对应0 90度。以防止门式框架产生偏移或固定立板1轴和立臂3的锁紧轮2松 动时，立臂3滑落在气道实验台面上，立臂3的外侧设有弧形槽，用定位销4将立臂3 与立板1进行角度固定。接插件10的上端面连接负电极，检测件11的下端面连接正电 极。实施例内燃机缸盖置于气道试验台上，转动调整立臂3以及横臂5使球形压头9
能垂直压入气门，然后用螺栓和锁紧轮将立臂与立板轴等固定，同时用定位销4将立板 1上的小孔(图3)和立臂上的弧形槽连接起来。用电脑控制直线电机，当检测组件通
过直线电机的延长轴向下压紧气门时，由于内燃机缸盖中气门弹簧有一定的刚度，导致
球形压头9保持不动，因此接插件的上端面也保持不动，而检测件向下移动，当检测组 件中得弹簧13完全压縮时，即接插件10的上端面与检测件11的下端面开始接触，形 成的电路的导通，此时发送给电脑一个信号，这时判定发动机的气门升程为零点，由电 脑控制电源将直线电机断电。判定气门升程零点处之后，为了要精确控制气门升程，通 过电脑控制的直线电机来精确控制气门升程。
本实用新型的有益效果及优点在于本实用新型使用一组机械系统，通过调节立臂
的角度能分别满足各种不同气门倾角的气缸盖气道测试的需求，保证球形压头能垂直压 入气门，同时由于直线电机和检测组件的存在，能自动实现发动机气门升程零点判定和 精确控制气门升程，减少了实验误差，并可提高检测效率。本实用新型作为产品可以广 泛地应用于生产加工中压紧、定位等应用场合。
权利要求1.可精确控制不同气门角度下移的气门压紧机构，具有立板、锁紧轮、立臂、横臂、定位销、支撑杆、支撑臂、磁力座、接插件、检测件、弹簧、弹簧座、轴套、直线电机，其特征在于气门压紧机构主要由框架组件和检测组件两大部分组成，框架组件包括立板(1)、锁紧轮(2)、立臂(3)、定位销(4)、横臂(5)、支撑杆(6)、支撑臂(7)以及磁力座(8)，由框架组件中的立臂(3)、横臂(5)、支撑杆(6)组成门式框架，其中立板(1)用锁紧轮(2)固定于试验台平面，立臂(3)与立板(1)轴连接，横臂(5)一端用锁紧轮(2)固定在立臂(3)上，横臂另一端用螺栓与支撑杆(6)一端固定，支撑杆的另一端与支撑臂(7)用螺栓固定，支撑臂(7)固定于磁力座(8)的侧面，磁力座(8)固定于试验台面；检测组件由球形压头(9)、接插件(10)、检测件(11)、弹簧座(12)、弹簧(13)、压紧螺母(14)、轴套(15)、电机锁母(16)、直线电机(17)组成，其中球形压头(9)与接插件(10)的下端固定，接插件插入检测件(11)的内腔，接插件(10)上端带有螺纹与弹簧座(12)的内螺纹孔紧固，弹簧(13)置于弹簧座(12)上，检测件(11)上端带有内螺纹，压紧螺母(14)通过检测件上端的内螺纹将弹簧(13)压入检测件内腔，轴套(15)亦通过外螺纹固定于检测件内腔上端，直线电机(17)的延长轴顶端加工有外螺纹与轴套(15)的内螺纹孔固定连接，电机锁母(16)将直线电机(17)延长轴与轴套(15)锁紧固定，检测组件组装于横臂(5)的中间位置。
2. 按照权利要求1所述的可精确控制不同气门角度下移的气门压紧机构，其特征在 于由所述立臂(3)、横臂(5)、支撑杆(6)组成的门字框架可绕立板(1)和所述支撑 臂(7)做轴转动，所述横臂(5)可相对于立臂(3)和支撑杆(6)转动，使所述检测 组件中的球形压头(9)能够垂直压入具有不同偏移角度的气门。
3. 按照权利要求1所述的可精确控制不同气门角度下移的气门压紧机构，其特征在 于所述立板(1)上设有10个小孔，每个孔分别对应0 90度，所述立臂(3)的外侧 设有弧形槽，用所述定位销(4)将所述立臂(3)与所述立板(1)进行角度固定。
4. 按照权利要求1所述的可精确控制不同气门角度下移的气门压紧机构，其特征 在于所述接插件(10)的上端面连接负电极，检测件(11)的下端面连接正电极。
专利摘要本实用新型公开了一种内燃机气道流动性能检测试验台上的气缸盖气门压紧机构，由框架组件和检测组件两大部分组成。框架结构为立板用锁紧轮固定于试验台平面，立臂与立板轴连接。横臂两端分别与立臂和支撑杆锁紧轮固定。支撑臂固定于磁力座，磁力座固定于试验台面。检测结构为球形压头与接插件下端固定，接插件插入检测件的内腔。接插件上端用螺纹与弹簧座紧固。弹簧压入检测件内腔，直线电机的延长轴顶端用螺纹与轴套固定连接并再用锁母锁紧。检测组件组装于横臂的中间位置。本实用新型的特点是，调节立臂的角度就能满足各种气门倾角的气缸盖气道测试，保证压头能垂直压入气门，实现发动机气门升程零点判定和精确控制其升程，提高了检测精度。
文档编号G01M15/04GK201302515SQ20082014351
公开日2009年9月2日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者刘书亮, 方学飞, 王刚德, 王天友, 詹仰钦, 祯 鲁 申请人:天津大学