[发明专利]一种光学发动机用活塞环及快速安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机的活塞环及快速安装方法，特别涉及一种光学发动机用的活塞环及快速安装方法。

背景技术

光学发动机是一种可视化发动机，其主要目的是在尽可能接近实际发动机的运行工况下，通过透明活塞或缸套，利用高速摄影、散射和激光诱导荧光等方法获取缸内混合及燃烧的信息，对发动机的燃烧设计与优化有指导意义。目前，国外的很多发动机研究机构都建立有光学发动机可视化测试平台，对发动机结构设计和燃烧理论的发展起到了促进作用，我国在此方面研究尚处于起步阶段。

光学发动机典型的结构为采用加长活塞的方式，活塞顶部利用石英做成透明视窗，活塞下部的大部分空间掏空以安置下45度反射镜，使得缸内工作过程可通过活塞的透明视窗传至反射镜，从而进行高速摄影拍摄。

光学发动机采用透明石英缸套可增加可视化视场，且可通过激光照射进行缸内更为详尽的信息采集及分析。

与实际发动机类似，当加长活塞在光学发动机的透明石英缸套中上下运动时，需要增加活塞环中的气环以保证气缸内的密封性，由于光学发动机运行的时间较短，因此不需再添加实际发动机中的油环。对于实际发动机，缸套为金属缸套，活塞环一般采用钢材料以保证高强度；而对于光学发动机，缸套如采用透明石英缸套，活塞环如继续采用钢材料，则容易划伤缸套，而采用弹力较小的活塞环材料则无法起到密封作用。公开号为CN201010142283.5，其公告日为2010年8月25日的中国专利申请公开了《一种光学发动机用活塞环》，提出将活塞环采用内环和外环组合的型式，内环采用具有弹性的镍合金材料，可保证缸内气体的密封性；外环采用石墨材料，可保证其在透明缸套上的自润滑性和导热性。其外环的结构为两个半圆环的结合方式，内环为开口环。但外环的两个半圆环结构对提高气缸的密封性不利，且外环的石墨材料虽然可以保证活塞环在缸套上的润滑和导热，但其在上下摩擦的过程中容易产生碎屑，这样会产生活塞环磨损从而影响其使用的可靠性，而且碎屑会污染缸套内侧，对透明缸套的光学测试不利。而本发明一种光学发动机用活塞环中，包括聚四氟乙烯制成的外环和合金钢制成的内环，且采用整体式开有开口的内、外环结构。

目前，将活塞环安装到缸套和活塞之间的普遍方法是利用工具将活塞与活塞环箍在一起，并推入缸套内，安装过程较复杂且安装效率较低。

发明内容

针对以上现有技术，本发明提供一种光学发动机用活塞环及快速安装方法，解决目前组合式活塞环在光学发动机透明缸套中的正常使用的问题，并实现了光学发动机用活塞环的快速安装。

光学发动机分为光学通路穿过气缸盖、侧壁和活塞等三类光学发动机。现在普遍采用的是光学通路穿过侧壁和活塞的方式。本发明所涉及的光学发动机即是采用该种方式。发动机选用透明石英玻璃缸套，以进行激光测试；同时活塞顶部开有透明观察窗，通过活塞下方的45°反射镜组成光学通路完成缸内光学测试。由于45°反射镜的布置需要占据活塞的空间，需将活塞下方掏空进行放置。

本发明一种光学发动机用活塞环中，包括聚四氟乙烯制成的外环和合金钢制成的内环，所述的外环和内环均有开口，所述的内环外表面贴合在外环内表面上，外环内表面为半圆凹槽形状。

进一步的，上述的一种光学发动机用活塞环中：所述的外环开口与所述的内环开口相对位置的设定角度为90度。

本发明光学发动机用活塞环的快速安装方法中，所述的快速安装方法通过一种具有内表面锥度的金属缸套实现，光学发动机用活塞环可快速适配安装至透明石英缸套中。

进一步的，上述的金属缸套中：所述的缸套内表面的锥度角度为5-15度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明技术方案中，光学发动机用活塞环由外环和内环组成，透明石英缸套、活塞、外环以及具有弹性的内环间的紧密配合可保证活塞环的密封性，整体式开有开口的内、外环结构有利于增加活塞环的密封性，同时聚四氟乙烯的活塞环外环材料在上下摩擦的过程中不会产生碎屑，具有自润滑作用和良好的导热性。

具有内表面锥度的金属缸套与透明石英缸套通过缸盖、缸体相连，活塞环装配至活塞后，转动曲轴使得活塞下行时通过金属缸套内表面锥度结构可将活塞环自动压入活塞及石英玻璃缸套之间，完成活塞环在光学发动机中的快速安装，提高了活塞环装配效率。

综上，本发明提供了一种光学发动机用活塞环及快速安装方法，在一台光学发动机上通过具有内表面锥度的金属缸套、包括聚四氟乙烯制成的开口外环和合金钢制成的开口内环的活塞环以及活塞的适配快速装配，保证活塞环在透明石英缸套中的密封性、润滑性和导热性，同时提高活塞环的安装效率。