一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及内燃机缸内过程光学诊断装置，具体的说，是涉及一种用于活塞加长式光学发动机缸内过程激光测试图像采集的反光镜组件。
【背景技术】
[0002]光学发动机是进行内燃机缸内气体流动、油气混合和燃烧过程研究的实验装置，通过对实际发动机进行结构改造，设置激光引入窗口和光学测量窗口，可以实现对缸内过程的激光测量，例如:利用PIV(粒子图像测速)技术获取缸内的速度场;通过燃油-示踪剂LIF(激光诱导荧光法)定量测量缸内气相燃油当量比分布;利用LI I (激光诱导炽光法)对燃烧过程碳烟进行测量。通过在光学发动机上开展激光测试可以深入认识缸内的物理化学过程，对数值计算模型提供验证，为内燃机流体力学和燃烧学理论的发展提供支持。另外，光学诊断可以广泛应用于发动机实际研发过程中。因此开展光学发动机光学测试装置和方法研发具有较高的理论和实际意义。
[0003]图像采集过程是光学发动机激光测试的最后环节，也是整个实验系统的关键部分，光学测试要获取的数据是光信号，光信号直接通过透光媒介传输，由于光线沿直线传播的特性，光信号的方向转折往往需要配合反光镜来实现，反光镜的反射效率以及工作环境直接关系到图像信号准确性和有效性。目前最常见的光学发动机结构为Bowditch式的活塞加长光学发动机，其基本结构见附图1，通过活塞中部镂空、加长并在活塞顶部加设视窗的方式将燃烧室的视场光线引入到活塞底部，在底部安装45° UV-反光镜(紫外-可见光波段反射)将光路产生90°转折，最终缸内的光信号被水平放置的相机采集。这种结构的光学发动机的优点是气缸的有效可视范围广，不需要对复杂的缸盖和气门机构进行改造，但其缺点之一是图像采集过程中光路发生转折，需要在缸体上安装45°反光镜，而反光镜的安装位置位于加长活塞顶部的活塞环组和底部活塞环组之间，由于底部活塞环的栗油作用，润滑油会有少部分溢出，同时顶部活塞环组和缸套之间在压缩和做功冲程中会产生“串气”，特别是在做功冲程中，泄露的气体中会包含未完全燃烧的油雾。这些润滑油和油雾会在高速往复运动的活塞作用下产生飞溅，对反光镜产生污染。为了减少反光镜污染对图像采集系统的影响，实验过程中需要经常对反光镜进行擦拭去除油污，而一般的反光镜与缸体的连接为机械连接，这增加了反光镜的单次清洗时间和难度，更重要的是通常反光镜采用普通玻璃基底加顶面镀铝膜的方式，顶面为反光面同时也成为油污污染面和擦拭面，这导致经过一段时间使用，镀膜面因擦拭而磨损，反光镜的使用寿命降低，同时由于磨损的不均匀度，反光镜不同位置的反光效率产生差异，从而大大增加了实验误差。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件，反光镜组件由反光镜、支撑板、保护罩和磁性底座组成，可实现快速对反光镜的反复多次清洗，确保实验准确性，并提高反光镜寿命，结构简单，降低成本。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件，包括设置在光学发动机缸体内部的支撑板，所述支撑板伸入缸体内部活塞的镂空段内形成有135°的弯折段，所述弯折段上设置有反光镜，所述支撑板设置有与缸体磁性连接的磁性底座，所述弯折段与所述反光镜可拆卸的相互粘接，所述反光镜由JGSl熔融石英构成，所述反光镜的底部镀有铝膜作为反光面，所述铝膜的底部设置有用于防止铝膜磨损的保护层，所述弯折段上设置有防护罩。
[0007]所述保护层由聚乙烯保护膜构成。
[0008]所述反光镜与所述弯折段之间通过高分子油脂相互粘接。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是:
[0010](I)反光镜由JGSl熔融石英构成，熔融石英作为反光镜基体和擦拭面，在保证紫外波段光信号的透过率的同时，提高了反光镜寿命，降低了成本。
[0011](2)反光镜的底部镀有铝膜作为反光面，可以对紫外-可见光范围的光信号进行高效反射，并在铝膜底部设有保护层，避免了反光面的污染和磨损，确保实验的准确性。
[0012](3)反光镜与支撑板的弯折段之间利用高分子油脂的分子间作用力吸附连接，支撑板和缸体之间采用磁性连接，便于反光镜和支撑板的拆卸和安装，减少了反光镜清洁时间，利于提尚实验效率。
【附图说明】
[0013]图1是现有技术中光学发动机及其反光镜组件的结构示意图。
[0014]图2是本实用新型反光镜组件及其部分放大结构示意图。
[0015]附图标记:1_石英窗口2-活塞环组3-缸套4-活塞5-反光镜组件6_相机7_活塞环组8-缸体9-反光镜10-铝膜11-保护层12-高分子油脂层13-支撑板14-保护罩15-磁性底座
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步的描述:
[0017]图1所示为现有技术中光学发动机及其反光镜组件的结构示意图，光学发动机包括缸体8、缸套3和活塞4，活塞4通过中部镂空、加长并在其顶部加设石英窗口 I的方式将燃烧室的视场光线引入到活塞4的底部，在底部设置反光镜组件5使光路产生转折，反光镜安装在活塞4顶部的活塞环组2和底部活塞环组7之间，最终缸体8内的光信号被水平放置的相机6采集。
[0018]图2所示为本实用新型反光镜组件及其部分放大结构示意图，反光镜组件包括设置在光学发动机缸体8内部的支撑板13，支撑板13伸入缸体内部活塞3的镂空段内形成有135°的弯折段，弯折段上设置有反光镜9，支撑板的另一端设置有与缸体8磁性连接的磁性底座15，以便于反光镜组件的快速拆除擦拭和安装。支撑板13上的弯折段与反光镜9之间通过设置高分子油脂层12形成便于拆卸的粘性连接，利用油脂的分子间作用力吸附反光镜9，以便于在擦拭反光镜9上表面油污时将反光镜9从底座中取出，提高清洁效果；反光镜9由JGSl熔融石英构成，以保证紫外波段光信号的透过率，反光镜9的底部镀有铝膜10作为反光面，可以对紫外-可见光范围的光信号进行高效反射，铝膜10的底部设置有用于防止铝膜10磨损的保护层11，保护层11由聚乙烯保护膜构成，弯折段上设置有防护罩14以减少反光镜9的污染。
[0019]下述为本实用新型的工作原理及使用方法:
[0020]实验过程中，燃烧室中的光信号通过加长的活塞4顶部石英窗口1，经保护罩14，穿过反光镜9，被铝膜10反射后再次穿过反光镜9，光线发生转折后被相机6采集，反光镜组件5通过磁性底座15吸附到缸体8上。
[0021]发动机经过一段时间运行后，当活塞4顶部活塞环组2与缸套3之间产生的串气，以及底部活塞环组7与缸体8之间产生的润滑油泄露，在活塞4的往复运动下对反光镜9的上表面产生污染后，首先将磁性底座15的磁性开关关闭，将整个反光镜组件5从缸体8上取下，然后将反光镜9从支撑板13上滑动取出，对反光镜9上表面进行清洁处理后再将其安装到支撑板13上，经高分子油脂层12吸附连接。
[0022]将清洁后的反光镜组件5安装到光学发动机缸体8上，打开反光镜组件的磁性底座15开关将发光经组件吸附到缸体。定期补充反光镜支撑板13上的高分子油脂层12，以保证反光镜9与支撑板13的良好吸附。
【主权项】
1.一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件，包括设置在光学发动机缸体内部的支撑板，所述支撑板伸入缸体内部活塞的镂空段内形成有135°的弯折段，所述弯折段上设置有反光镜，其特征在于，所述支撑板设置有与缸体磁性连接的磁性底座，所述弯折段与所述反光镜之间可拆卸的相互粘接，所述反光镜由JGSl熔融石英构成，所述反光镜的底部镀有铝膜作为反光面，所述铝膜的底部设置有用于防止铝膜磨损的保护层，所述弯折段上设置有防护罩。2.根据权利要求1所述的一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件，其特征在于，所述保护层由聚乙烯保护膜构成。3.根据权利要求1所述的一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件，其特征在于，所述反光镜与所述弯折段之间通过高分子油脂相互粘接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件，包括设置在光学发动机缸体内部的支撑板，所述支撑板伸入缸体内部活塞的镂空段内形成有135°的弯折段，所述弯折段上设置有反光镜，所述支撑板设置有与缸体磁性连接的磁性底座，所述弯折段与所述反光镜可拆卸的相互粘接，所述反光镜由JGS1熔融石英构成，所述反光镜的底部镀有铝膜作为反光面，所述铝膜的底部设置有用于防止铝膜磨损的保护层，所述弯折段上设置有防护罩。本实用新型反光镜组件由反光镜、支撑板、保护罩和磁性底座组成，可实现快速对反光镜的反复多次清洗，确保实验准确性，并提高反光镜寿命，结构简单，降低成本。
【IPC分类】G01M15/04
【公开号】CN205352701
【申请号】CN201620088508
【发明人】尧命发, 唐青龙, 刘海峰, 郑尊清
【申请人】天津大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月29日