[发明专利]一种分层式活塞热传递试验装置

说明书

技术领域

 本发明属于活塞热传递试验方法技术领域，具体涉及研究活塞顶岸高度变化对第一环槽区域温度影响的活塞热传递试验装置，尤其涉及一种分层式活塞热传递试验装置。

背景技术

活塞第一环槽温度过高是导致柴油机长时间运转后出现活塞环胶结的主要原因，试验发现，第一环槽温度超过240~260℃时，槽底积炭特别严重。活塞冷却油腔能够有效阻断由活塞头部流向环区的热流，降低环区的温度，但在活塞研制过程中，由于燃烧室形状的影响，冷却油腔通常只能保持与第一环平齐或稍低的位置，在这种情况下，活塞顶岸高度成为第一环槽温度的主要影响因素。

顶岸高度的选取应考虑下列因素：当活塞在上死点时，非冷却活塞中的第一道气环不应超过气缸套冷却水面；在冷却活塞中，虽然热量主要由冷却油带走，但由于活塞冷却油腔位置限制，也应尽可能使第一道气环不超过气缸套冷却水面，因此，为了确保第一道气环有较好的工作条件，顶岸高度不能过小。随着发动机轻量化及高紧凑发展趋势，为了降低活塞的高度和重量，缩小顶岸与气缸套之间形成的有害间隙，顶岸高度又要求尽量缩小。因此，需要设计试验，研究顶岸高度变化对活塞第一环槽温度的影响规律，为活塞顶岸高度设计及燃烧室结构设计提供支撑。

发明内容

本发明就是为了解决活塞顶岸高度变化对第一环槽区域温度影响的问题，而提出了一种分层式活塞热传递试验装置。

本发明采用的技术方案：一种分层式活塞热传递试验装置，它包括水管接头1、外套2、水腔3、缸套4、热电偶5、O形橡胶密封圈6、压盖7、红外测温仪8、激光器9、螺栓10、活塞头部11、调整垫片12、一环13、二环14、油环15、油腔16、活塞体17、胶圈18和冷却喷嘴19，缸套4套装在外套2内，外套2与缸套4之间围设有水腔3，缸套4与外套2在上端和下端接触部分分别设置有O形橡胶密封圈6和胶圈18，用于控制进出水的水管接头1与外套2连接，并与水腔3连通，活塞头部11与活塞体17组成的活塞装设在缸套4内，活塞头部11与活塞体17之间由调整垫片12连接，压盖7通过螺栓10将缸套4压紧连接在外套2上，一环13设置在活塞体17上，二环14设置在活塞体17上，位于一环13的下方，油环15设置在活塞体17上，位于二环14的下方，活塞体17内部设置有油腔16，油腔16下方设置有冷却喷嘴19，压盖7内部位于活塞头部11的上方设置有激光器9，在激光器9上方设置有红外测温仪8，在一环13上设置有热电偶5。

本发明与现有技术相比其有益效果是：本发明通过调整垫片改变活塞顶岸高度，在有效模拟活塞受热状态及冷却状态下,通过试验研究活塞顶岸高度变化对环槽区域温度的影响规律。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种分层式活塞热传递试验装置，它包括水管接头1、外套2、水腔3、缸套4、热电偶5、O形橡胶密封圈6、压盖7、红外测温仪8、激光器9、螺栓10、活塞头部11、调整垫片12、一环13、二环14、油环15、油腔16、活塞体17、胶圈18和冷却喷嘴19，缸套4套装在外套2内，外套2与缸套4之间围设有水腔3，缸套4与外套2在上端和下端接触部分分别设置有O形橡胶密封圈6和胶圈18，用于控制进出水的水管接头1与外套2连接，并与水腔3连通，活塞头部11与活塞体17组成的活塞装设在缸套4内，活塞头部11与活塞体17之间由调整垫片12连接，压盖7通过螺栓10将缸套4压紧连接在外套2上，一环13设置在活塞体17上，二环14设置在活塞体17上，位于一环13的下方，油环15设置在活塞体17上，位于二环14的下方，活塞体17内部设置有油腔16，油腔16下方设置有冷却喷嘴19，压盖7内部位于活塞头部11的上方设置有激光器9，在激光器9上方设置有红外测温仪8，在一环13上设置有热电偶5。其中，调整垫片12为与活塞体17的材料相同，通过改变调整垫片12的数量改变活塞顶端高度，采用激光器9加热活塞顶面，采用红外测温仪8监测活塞表面温度，通过热电偶5测量一环13的区域温度。

工作原理：首先将热电偶5固定于一环13上，将活塞头部11与活塞体17固定在气缸套中，然后调整好激光器9的位置和红外测温仪8的监测区域，如图1所示。开启循环冷却水及冷却油，对活塞体17进行冷却；开启激光器9、红外测温仪8的数据监测软件，使活塞温度在最高、最低设置温度间循环变化，通过热电偶5测量活塞环槽区域温度并保存数据。

试验中，活塞大部分热量通过油腔16带走，活塞头部11传入缸套4的热量，通过水腔3内的冷却水带走，通过监测一环13的区域温度变化规律，优化活塞顶端高度设计。