一种内燃机缸盖非均匀加热实验装置的制作方法

本发明属于一种内燃机冷却传热技术，尤其涉及一种内燃机缸盖非均匀加热实验装置。

背景技术：

随着内燃机技术的不断进步，内燃机正逐渐向着高性能、高效率的方向发展，但随之而来的问题是热负荷的增加。较高的热负荷对内燃机的经济性、可靠性、排放性等性能有着较大的影响，因此进行内燃机传热研究是十分必要的。但由于内燃机本身结构的复杂性和缸内工作环境的多变性，内燃机在工作过程中容易产生振动等不易控因素的影响，这种振动会导致缸内的传热特性发生变化，从而使得缸盖的温度场变得不均匀，在这种状态下无法对缸盖的受热情况做出准确的分析。

目前还没有一种技术装置可以模拟燃烧室着火时室内的热氛围并实现对内燃机缸盖的非均匀加热，因此想要准确的分析缸盖在这种热氛围下的受热情况仍然十分困难。为了能够解决这一难题，本申请提出了一种实验装置，这种装置的优点是结构简单、操作方便、可控性好、实验周期短、经济性好。排除了上述振动等不易控因素的影响，可以很好的模拟出内燃机在非工作状态下燃烧室着火时室内的热氛围，从而使得缸盖的受热情况尽可能的真实与准确。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题提供一种内燃机缸盖非均匀加热实验装置，能够对模拟燃烧室进行非均匀加热，并通过温度控制器使得模拟燃烧室内的温度可控，能够实现内燃机缸盖非均匀受热系统的模拟与分析。为今后进一步提高内燃机的工作可靠性，提高内燃机经济性，动力性和排放性提供良好的理论和实验基础。

本发明的技术方案是：一种内燃机缸盖非均匀加热实验装置，包括模拟缸体、加热管、模拟活塞、温度传感器、温度控制器和固定装置；

所述模拟缸体设有缸孔，所述缸孔位于模拟缸体中间，所述模拟活塞位于缸孔内、且与缸孔间隙配合；

所述加热管为等距环形结构，加热管内部电热丝缠绕为环形内圈电热丝间距小，外圈间距逐渐增大；所述加热管内还填充有氧化镁粉；氧化镁粉填充为环形内圈松，外圈逐渐变紧；

所述模拟活塞的顶部设有模拟燃烧室、并且与缸孔和内燃机缸盖共同组成密封的燃烧室；

所述加热管与温度传感器经由所述固定装置固定在模拟缸体上、且放置在模拟燃烧室内；所述加热管和温度传感器分别与温度控制器电连接，所述温度传感器用于测量加热管的温度信号，并将温度信号传送到温度控制器，温度控制器用于对加热管进行加热。

上述方案中，所述模拟活塞分为上、下两部分，上部分直径D与所述孔缸直径大小相匹配、且间隙配合，下部分为手持段，下部分直径为d略小于上部分直径D；

所述模拟活塞的上部分设有定位凸台，所述缸孔内设有定位卡槽；所述定位凸台位置与所述定位卡槽相对应，定位凸台可旋转卡在定位卡槽内。

上述方案中，所述模拟缸体上还设有导向槽；

所述加热管输出和输入端置于导向槽、且通过耐高温密封胶将所述加热管输出和输入端部分密封。

上述方案中，所述模拟缸体为铸铁材质。

上述方案中，所述模拟活塞为铜质材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：加热管内部电热丝缠绕为环形内圈电热丝间距小、外圈间距大，氧化镁粉具有导热和绝缘的效果，氧化镁粉环形内圈填充松，温度上升快，外圈填充紧，温度上升慢，通过上述两个方式实现非均匀加热。采用非均匀加热管模拟热源，可以通过温度控制器直接控制温度响应速度快；并可实现模拟燃烧室内非均匀加热；本发明装置集密封与可控化一体，结构简单，加工方便，操作灵活，能够实现内燃机缸盖在燃烧室非着火情况下的非均匀受热条件。

附图说明

图1为本发明一实施方式的装置系统组成示意图；

图2为本发明一实施方式的模拟缸体结构示意图；

图3为本发明一实施方式的加热管结构示意图一；

图4为本发明一实施方式的加热管结构示意图二；

图5为图4中加热管Ⅰ处剖面图；

图6为图4中加热管Ⅱ处剖面图；

图7为图4中加热管Ⅲ处剖面图；

图8为本发明一实施方式的模拟活塞结构示意图。

图中，1、模拟缸体；101、定位卡槽；102、导向槽；103、缸孔；2、加热管；201绝缘子；202、封口材料；203、引出棒；204、氧化镁粉；205、电热丝；206、金属保护套；207接线端；3、模拟活塞；301、定位凸台；302、模拟燃烧室；4、温度传感器；5、温度控制器；6、固定装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示为本发明所述内燃机缸盖非均匀加热实验装置的一种实施方式，所述内燃机缸盖非均匀加热实验装置，包括模拟缸体1、加热管2、模拟活塞3、温度传感器4、温度控制器5和固定装置6。

所述加热管2和温度传感器4分别与温度控制器5电连接，所述加热管2的输出和输入端口分别与温度控制器5的正负极相接。所述温度传感器4用于测量加热管2的温度信号，并将温度信号传送到温度控制器5，温度控制器5用于对加热管2进行加热，模拟对缸盖底板火力面的加热过程。

如图2所示，所述模拟缸体设有缸孔103，所述缸孔103位于模拟缸体1中间，所述模拟活塞3位于缸孔103内、且与缸孔103实现良好的间隙配合。

如图3所述加热管2设有绝缘子201、封口材料202、引出棒203、氧化镁粉204、电热丝205、金属保护套206和接线端207；加热管2内部电热丝205缠绕为内圈电热丝205间距小、外圈间距大。如图4、5、6和7所示，所述加热管2为等距环形结构，加热管2内部电热丝205缠绕为环形内圈电热丝间距小，外圈间距逐渐增大，形成电热管2内圈发热量大，外圈发热量小。氧化镁粉204填充为环形内圈松，外圈逐渐变紧，形成电热管2内圈热传递快，外圈热传递慢。

如图8所示，所述模拟活塞3的顶部有凹腔，为模拟燃烧室302、并且与缸孔103和内燃机缸盖共同组成密封的燃烧室；所述加热管2与温度传感器4经由所述固定装置6盘绕成等间距环形结构固定在模拟缸体1上、且放置在模拟燃烧室302内；模拟燃烧室302与模拟缸体1、加热管2共同模拟内燃机燃烧室环境。

所述模拟活塞3分为上、下两部分，上部分直径D与所述孔缸103直径大小相匹配、且间隙配合，下部分为手持段，下部分直径为d略小于上部分直径D。所述模拟活塞3上部分设有定位凸台301，所述缸孔103内设有定位卡槽101；所述定位凸台301位置与所述定位卡槽101相对应，定位凸台301可旋转卡在定位卡槽101内；通过握持模拟活塞3手持段按定位卡槽101，定位凸台301沿着导向卡槽101推进到其顶部，并逆时针旋转一定角度使其固定于模拟缸体1上，使模拟缸体1与模拟活塞3相连。

所述模拟缸体1上还设有导向槽102；所述加热管2输出和输入端置于导向槽102、且通过耐高温密封胶将所述加热管2输出和输入端部分密封。

所述模拟缸体1为铸铁材质，所述模拟活塞3为铜质材料，在模拟发动机工作环境时，铜质活塞3与铸铁材质的模拟缸体1实现良好的间隙配合。

本发明适用于研究内燃机冷却系统内的传热机理。利用本发明装置的具体实验步骤如下：

(1)实验前，将加热管2和温度传感器4连接与温度控制器5上，安装好模拟活塞3，检查整个装置的安全性。

(2)启动实验装置，首先将温度传感器4调整到设定值，通过加热管2将模拟燃烧室3加热到一定温度，使得此时的温度传感器4将所测温度反馈给温度控制器5；

(3)当步骤(2)加热温度稳定时，记录对应的数据，设定不同的温度值重复此步骤。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。