[發明專利]一種光學發動機用活塞環及快速安裝方法

在審

• 申請號: 201410028682.7
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103821631A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 何旭;靳森嘉;尚勇;李向榮;劉福水
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02F5/00
• 分類號: F02F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種發動機的活塞環及快速安裝方法，特別涉及一種光學發動機用的活塞環及快速安裝方法。

背景技術

光學發動機是一種可視化發動機，其主要目的是在盡可能接近實際發動機的運行工況下，通過透明活塞或缸套，利用高速攝影、散射和激光誘導熒光等方法獲取缸內混合及燃燒的信息，對發動機的燃燒設計與優化有指導意義。目前，國外的很多發動機研究機構都建立有光學發動機可視化測試平臺，對發動機結構設計和燃燒理論的發展起到了促進作用，我國在此方面研究尚處于起步階段。

光學發動機典型的結構為采用加長活塞的方式，活塞頂部利用石英做成透明視窗，活塞下部的大部分空間掏空以安置下45度反射鏡，使得缸內工作過程可通過活塞的透明視窗傳至反射鏡，從而進行高速攝影拍攝。

光學發動機采用透明石英缸套可增加可視化視場，且可通過激光照射進行缸內更為詳盡的信息采集及分析。

與實際發動機類似，當加長活塞在光學發動機的透明石英缸套中上下運動時，需要增加活塞環中的氣環以保證氣缸內的密封性，由于光學發動機運行的時間較短，因此不需再添加實際發動機中的油環。對于實際發動機，缸套為金屬缸套，活塞環一般采用鋼材料以保證高強度；而對于光學發動機，缸套如采用透明石英缸套，活塞環如繼續采用鋼材料，則容易劃傷缸套，而采用彈力較小的活塞環材料則無法起到密封作用。公開號為CN201010142283.5，其公告日為2010年8月25日的中國專利申請公開了《一種光學發動機用活塞環》，提出將活塞環采用內環和外環組合的型式，內環采用具有彈性的鎳合金材料，可保證缸內氣體的密封性；外環采用石墨材料，可保證其在透明缸套上的自潤滑性和導熱性。其外環的結構為兩個半圓環的結合方式，內環為開口環。但外環的兩個半圓環結構對提高氣缸的密封性不利，且外環的石墨材料雖然可以保證活塞環在缸套上的潤滑和導熱，但其在上下摩擦的過程中容易產生碎屑，這樣會產生活塞環磨損從而影響其使用的可靠性，而且碎屑會污染缸套內側，對透明缸套的光學測試不利。而本發明一種光學發動機用活塞環中，包括聚四氟乙烯制成的外環和合金鋼制成的內環，且采用整體式開有開口的內、外環結構。

目前，將活塞環安裝到缸套和活塞之間的普遍方法是利用工具將活塞與活塞環箍在一起，并推入缸套內，安裝過程較復雜且安裝效率較低。

發明內容

針對以上現有技術，本發明提供一種光學發動機用活塞環及快速安裝方法，解決目前組合式活塞環在光學發動機透明缸套中的正常使用的問題，并實現了光學發動機用活塞環的快速安裝。

光學發動機分為光學通路穿過氣缸蓋、側壁和活塞等三類光學發動機。現在普遍采用的是光學通路穿過側壁和活塞的方式。本發明所涉及的光學發動機即是采用該種方式。發動機選用透明石英玻璃缸套，以進行激光測試；同時活塞頂部開有透明觀察窗，通過活塞下方的45°反射鏡組成光學通路完成缸內光學測試。由于45°反射鏡的布置需要占據活塞的空間，需將活塞下方掏空進行放置。

本發明一種光學發動機用活塞環中，包括聚四氟乙烯制成的外環和合金鋼制成的內環，所述的外環和內環均有開口，所述的內環外表面貼合在外環內表面上，外環內表面為半圓凹槽形狀。

進一步的，上述的一種光學發動機用活塞環中：所述的外環開口與所述的內環開口相對位置的設定角度為90度。

本發明光學發動機用活塞環的快速安裝方法中，所述的快速安裝方法通過一種具有內表面錐度的金屬缸套實現，光學發動機用活塞環可快速適配安裝至透明石英缸套中。

進一步的，上述的金屬缸套中：所述的缸套內表面的錐度角度為5-15度。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明技術方案中，光學發動機用活塞環由外環和內環組成，透明石英缸套、活塞、外環以及具有彈性的內環間的緊密配合可保證活塞環的密封性，整體式開有開口的內、外環結構有利于增加活塞環的密封性，同時聚四氟乙烯的活塞環外環材料在上下摩擦的過程中不會產生碎屑，具有自潤滑作用和良好的導熱性。

具有內表面錐度的金屬缸套與透明石英缸套通過缸蓋、缸體相連，活塞環裝配至活塞后，轉動曲軸使得活塞下行時通過金屬缸套內表面錐度結構可將活塞環自動壓入活塞及石英玻璃缸套之間，完成活塞環在光學發動機中的快速安裝，提高了活塞環裝配效率。

綜上，本發明提供了一種光學發動機用活塞環及快速安裝方法，在一臺光學發動機上通過具有內表面錐度的金屬缸套、包括聚四氟乙烯制成的開口外環和合金鋼制成的開口內環的活塞環以及活塞的適配快速裝配，保證活塞環在透明石英缸套中的密封性、潤滑性和導熱性，同時提高活塞環的安裝效率。