一种光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头及其使用方法

1.本发明涉及一种光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头及其使用方法，属于内燃机测试技术领域。


背景技术：

2.目前，随着世界各国排放要求日益严格以及人们环保意识的提高，高效清洁的内燃机的开发愈来愈受到重视。内燃机的燃烧过程是一个极为复杂的物理、化学过程，包括燃油喷射、雾化、混合、着火等过程。为了提高燃料的利用率和发动机的热效率，需要对燃料在发动机的内部燃烧过程有着足够的了解。目前光学发动机的活塞顶是平面型或者微凹型，难以实现对ω型或者碗型的较大异型的燃烧室进行模拟。另外，传统的光学发动机的压缩比在出厂后便已经固定，用户自行改变压缩比相对困难。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述背景技术中提到的目前光学发动机的活塞顶是平面型或者微凹型，难以实现对ω型或者碗型的较大异型的燃烧室进行模拟；另外，传统的光学发动机的压缩比在出厂后便已经固定，用户自行改变压缩比相对困难的技术问题，提出一种光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头及其使用方法，可以实现多变的活塞顶面，以满足用户研究燃烧室的不同形状对燃料燃烧影响；其次，本发明中的活塞头可以灵活的调节发动机的压缩比，用户能够方便快捷的设定所需要的压缩比的值。
4.本发明提出一种光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头，包括活塞头套基座、垫片、活塞头和弧形石英玻璃，所述活塞头固连于活塞头套基座的上方，所述活塞头包括活塞头套和弧形石英玻璃，所述活塞头套内包有弧形石英玻璃，所述弧形石英玻璃的顶部呈凸型，所述活塞头套顶面为环形的凹坑，与弧形石英玻璃配合形成活塞顶面，所述活塞顶面与汽缸盖配合形成碗型或者ω型的燃烧室；所述弧形石英玻璃下方与活塞头套基座配合处装有垫片，所述垫片的厚度能够更换调节。
5.优选地，所述活塞头套包括浅ω型活塞头套和深ω型活塞头套。
6.优选地，所述垫片包括薄垫片和厚垫片，当应用浅ω型活塞头套时，采用薄垫片，当应用深ω型活塞头套时，采用厚垫片。
7.优选地，所述弧形石英玻璃与活塞头套配合处加装有o型密封圈、支撑环或缓冲垫，避免弧形石英玻璃直接与活塞头套接触，导致石英玻璃碎裂。
8.优选地，所述的光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头还包括紧固螺栓，所述紧固螺栓用于连接活塞头套与活塞头套基座，紧固螺栓拧入活塞头套的深度由弧形石英玻璃下方的垫片厚度所决定。
9.一种所述的光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头的使用方法，具体包括以下步骤：
10.(1)活塞头安装：先将密封o型圈、支撑环或缓冲垫安装在活塞头套的内部中空区
域；然后将弧形石英玻璃安装到活塞头套的内部中空区域并固定；
11.(2)活塞头与活塞头套基座的安装：活塞头套基座上方安装薄垫片，然后将安装好弧形石英玻璃的浅ω型活塞头套安装到活塞头基座上，用紧固螺栓将浅ω型活塞头套与活塞头基座连接旋紧，安装结束。
12.(3)改变燃烧室的形状：将浅ω型活塞头套更换为深ω型活塞头套；
13.(4)改变燃烧室的容积体积：将薄垫片更换为厚垫片。
14.本发明所述的光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头及其使用方法的有益效果为：
15.1、本发明克服了光学发动机不能进行探究碗型或者ω型等异型的燃烧室对燃料燃烧的影响实验的问题。
16.2、本发明可以通过更换不同凹坑形状的活塞头套或者活塞头改变燃烧室结构，能满足用户研究不同燃烧室的形状对燃料燃烧的影响。
17.3、本发明更换不同厚度的垫片，即可改变活塞的长度，进而改变了燃烧室的容积体积，即改变发动机的压缩比，能满足用户探究不同压缩比的对燃料燃烧的影响。
18.4、本发明设计中使用的弧形石英玻璃呈凸型，能减少石英玻璃受压时的应力集中以及燃油碳化的附着对光学观察的影响，提高了运行的安全性和稳定性。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
20.在附图中：
21.图1为本发明所述的一种光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头的结构示意图ⅰ(浅ω型)；
22.图2为本发明所述的一种光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头的结构示意图ⅱ(深ω型)；
23.其中，1
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活塞头套基座，2
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紧固螺栓，3
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薄垫片，4
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浅ω型活塞头套，5
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弧形石英玻璃，6
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深ω型活塞头套，7
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厚垫片。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
25.具体实施方式一：参见图1
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2说明本实施方式。本实施方式所述的光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头，包括活塞头套基座1、垫片、活塞头和弧形石英玻璃5，所述活塞头固连于活塞头套基座1的上方，所述活塞头包括活塞头套和弧形石英玻璃5，所述活塞头套内包有弧形石英玻璃5，所述弧形石英玻璃5的顶部呈凸型，所述活塞头套顶面为环形的凹坑，与弧形石英玻璃5配合形成活塞顶面，所述活塞顶面与汽缸盖配合形成碗型或者ω型的燃烧室；所述弧形石英玻璃5下方与活塞头套基座1配合处装有垫片，所述垫片的厚度能够更换调节。
26.所述活塞头套包括浅ω型活塞头套4和深ω型活塞头套6。
27.所述垫片包括薄垫片3和厚垫片7，当应用浅ω型活塞头套4时，采用薄垫片3，当应
用深ω型活塞头套6时，采用厚垫片7。
28.所述弧形石英玻璃5与活塞头套配合处加装有o型密封圈、支撑环或缓冲垫，避免弧形石英玻璃5直接与活塞头套接触，导致石英玻璃碎裂。
29.所述的光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头还包括紧固螺栓2，所述紧固螺栓2用于连接活塞头套与活塞头套基座1，紧固螺栓2拧入活塞头套的深度由弧形石英玻璃5下方的垫片厚度所决定。
30.所述活塞头基座1是活塞曲柄连杆上端与活塞头套配合连接的结构。
31.活塞顶面承受燃烧室的高温高压的气体。顶面形状由活塞头套顶端的凹坑与弧形石英玻璃5共同决定。由此，设计不同的形状的顶面凹坑与弧形石英玻璃5，即可与汽缸盖配合形成不同深度、形状的碗型或者ω型的燃烧室。
32.所述弧形石英玻璃5与活塞头套配合，配合处加装有o型密封圈、支撑环、缓冲垫等，避免弧形石英玻璃5直接与活塞头套接触，导致石英玻璃碎裂。
33.紧固螺栓2用于连接活塞头套与活塞头套基座1，具有一定的长度。螺栓拧入活塞头套的深度由弧形石英玻璃5下方的垫片厚度所决定。拧入的深度减少，即会使活塞头和活塞头基座之间存在的缝隙，此时活塞的长度需再加上缝隙的宽度，从而达到了调节燃烧室容积的目的。由此，加装不同厚度的垫片在弧形石英玻璃5下方，即可调节活塞顶面处于上止点的位置，改变活塞头顶面与汽缸盖形成的燃烧室容积体积，从而控制发动机压缩比。
34.所述的光学发动机中的活塞顶端的透明活塞头的使用方法，具体包括以下步骤：
35.(1)活塞头安装：先将密封o型圈、支撑环、缓冲垫等安装在活塞头套4的内部中空区域；然后将弧形石英玻璃5安装到活塞头套4的内部中空区域，并固定。
36.(2)活塞头与活塞裙部的安装：活塞头基座1上方安装垫片3，然后将安装好弧形石英玻璃5的浅ω型活塞头套4安装到活塞头基座1上，用紧固螺栓2将活塞头与活塞头基座1连接，旋紧，安装结束。
37.(3)改变燃烧室的形状：更换在示例说明中的浅ω型活塞头套4。如将浅ω型活塞头套4更换为深ω型活塞头套6。此外，也可以改变弧形石英玻璃5的形状。
38.(4)改变燃烧室的容积体积：在示例说明中将垫片3更换为垫片(厚)7；用紧固螺栓2将浅ω型活塞头套4与活塞头基座1连接，旋紧。此时，浅ω型活塞头套4与活塞头套基座1之间配合如附图2所示。其活塞头增加的长度即为附图2中的缝隙宽度与附图1中的缝隙宽度的差值。
39.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。