专利名称：一种用于光学发动机透明缸套的气动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学发动机领域，特别涉及一种用于光学发动机透明缸套的气动装置。
背景技术：
光学发动机(optical engine)又称为可视化发动机或者透明发动机 (transparent engine)，一般活塞和缸套采用透明石英玻璃，然后用激光透过可视化窗口 (活塞或者缸套)激发缸内的混合气或者燃气，再采用高速摄像机拍摄缸内的情况，主要是 用于研究汽油缸内直喷发动机和柴油发动机，研究缸内的喷雾情况，混合气的形成状况以 及燃烧情况。而在光学发动机运行燃烧时会产生热量并传递给透明缸套，透明缸套受热进行膨 胀，由于透明缸套和金属的膨胀系数不一致，以至于在透明缸套上会产生热应力集中，应力 集中会使透明缸套破裂，导致发动机无法正常工作，影响实验的进行，同时会造成经济损 失。目前在光学发动机中，为了不使缸套破裂，尽量对缸套长度进行缩短，以减少受热膨胀 而防止透明缸套破裂，虽说能达到防止破裂的目的，但由于透明缸套很短，观察范围非常有 限，可视化程度不高。而有的光学发动机为避免出现这些问题，发动机不进行点火运行，只 对缸内的喷雾，流场和混合气的形成进行研究，而不能做缸内的燃烧分析，严重的限制对燃 烧分析的研究。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有光学发动 机的透明缸套，或者受热膨胀容易破裂，导致发动机无法正常工作；或者可视化程度低，影 响观察；或者无法全面的对缸内燃烧进行分析。
发明内容
为了保证光学发动机的透明缸套密封性好，工作可靠，可视化程度高且不影响对 缸内燃烧进行全面的分析，本发明实施例提供了一种用于光学发动机透明缸套的气动装 置。所述技术方案如下一种用于光学发动机透明缸套的气动装置，其中包括位于透明缸套上侧且固定在缸盖上的上平板、位于透明缸套下侧的下平板和 连接所述上平板和所述下平板的螺栓支柱；所述下平板的内侧设置有支撑所述透明缸套下端的开口环，所述下平板的内侧端 面上和所述开口环的外侧端面上设置有悬浮腔，所述悬浮腔内插接设置有连接所述下平板 和所述开口环的悬块；所述下平板的上侧设置有气动支撑装置，所述气动支撑装置包括内侧的气动支撑 内壳体和外侧的气动支撑外壳体，所述气动支撑外壳体与所述下平板固定连接，所述气动 支撑外壳体和所述气动支撑内壳体之间设置有水平的填充有气体的压缩腔，所述气动支撑 内壳体的下端与所述悬块固定连接；
所述下平板与所述气动支撑内壳体以及所述悬块之间分别预留有垂直膨胀间 隙；所述开口环与所述气动支撑内壳体、所述下平板以及所述悬块之间分别预留有水 平膨胀间隙。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述下平板的下侧设置有冷却装置。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述开口环与所述冷却装置之间预留有所述水平膨胀间隙和所述垂直膨胀间隙。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述上平板通过螺栓连接到所述缸盖上，所述气动支撑内壳体与所述悬块通过螺 栓连接。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述气动支撑内壳体与所述气动支撑外壳体之间设置有密封圈。为了更好的实现上述发明目的，本发明实施例还可以包括以下技术方案所述透明缸套的高度等于发动机的行程和最后端的一道活塞环到活塞顶面的高 度之和。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是1、采用此气动装置，能够根据需要选择合适高度的透明缸套，使得发动机缸内的 变化情况在整个行程里面均能够可视化，可视化程度高，对研究缸内的情况提供了有利的 条件，提高试验的参考价值，有利于对缸内燃烧进行全面的分析；2、透明缸套夹紧在上平板和开口环之间，在发动机运行和不运行期间都可确保透 明缸套的密封性，密封性好；3、支撑内壳体与支撑外壳体之间设置有密封圈，保证气动支撑装置的密封，密封 性好；4、水平膨胀间隙和垂直膨胀间歇的预留，为透明缸套的受热膨胀预留了空间，有 效避免透明缸套上的热应力集中甚至破裂，工作可靠；5、下平板下侧装有冷却装置，可对透明缸套和气动装置进行冷却，减小透明缸套 的膨胀，延长透明缸套的使用寿命。
图1是本发明实施例提供的整体结构示意图。附图中，各标号所代表的组件列表如下1、缸盖；2、上平板；3、透明缸套；4、螺栓支柱；5、活塞；6、气动支撑内壳体；7、0 型密封圈；8、压缩腔；9、气动支撑外壳体；10、螺栓；11、水平膨胀间隙；12、垂直膨胀间隙； 13、悬块；14、下平板；15、开口环；16、冷却装置；17、曲轴箱；
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明实施例的技术方案为一种用于光学发动机透明缸套的气动 装置，其中包括位于透明缸套3上侧且固定在缸盖1上的上平板2、位于透明缸套3下侧的下 平板14和连接上平板2和下平板14的螺栓支柱4 ；下平板14的内侧设置有支撑透明缸套3下端的开口环15，下平板14的内侧端面 上和开口环15的外侧端面上设置有悬浮腔，悬浮腔内插接设置有连接下平板14和开口环 15的悬块13 ；下平板14的上侧设置有气动支撑装置，气动支撑装置包括内侧的气动支撑内壳 体6和外侧的气动支撑外壳体9，气动支撑外壳体9与下平板14固定连接，气动支撑外壳体 9和气动支撑内壳体6之间设置有水平的填充有气体的压缩腔8，气动支撑内壳体6的下端 与悬块13固定连接；下平板14与气动支撑内壳体6以及悬块13之间分别预留有垂直膨胀间隙12 ；开口环15与气动支撑内壳体6、下平板14以及悬块13之间分别预留有水平膨胀 间隙11。下平板14的下侧设置有冷却装置16。开口环15与冷却装置16之间预留有水平膨胀间隙11和垂直膨胀间隙12。上平板14通过螺栓连接到缸盖1上。气动支撑内壳体6与悬块13通过螺栓10连接。气动支撑内壳体6与气动支撑外壳体9之间设置有0型密封圈7。透明缸套3的高度等于发动机的行程和最后端的一道活塞环到活塞5顶面的高度 之和。透明缸套3的高度等于发动机的行程和最后端的一道活塞环到活塞5顶面的高度 之和，保证活塞环仅在透明缸套3内运动，而不进入开口环15内，避免活塞环在与透明缸套 3材质不同的开口环15中运动带来的不良影响。安装本发明实施例的光学发动机，冷却装置16下侧连接有曲轴箱17 ；在光学发动 机燃烧运行时，缸内燃烧产生的热量使透明缸套3受热膨胀，在轴向方向上透明缸套3膨胀 向下压缩开口环15，开口环15会给悬块13 —个向下的力，悬块13通过螺栓10带动气动 支撑内壳体6向下运动，从而压缩压缩腔8内的气体，保证透明缸套3的密封，垂直膨胀间 隙12的设置能够有效避免透明缸套3垂直方向上的热应力集中；同时，在径向方向上透明 缸套3膨胀会使开口环15在水平膨胀间隙11内膨胀，水平膨胀间隙11的设置能够有效避 免透明缸套3水平方向上的热应力集中；当光学发动机停止运行时，透明缸套3轴向收缩， 同时压缩腔8内的气体膨胀，促使气动支撑内壳体6向上运动，气动支撑内壳体6通过螺栓 10带动悬块13，悬块13带动开口环15向上运动，使保证透明缸套3的密封；同时，透明缸 套3径向也收缩，开口环15会随着透明缸套3的径向收缩而慢慢向内收缩。另外，在光学 发动机运行时，燃烧产生的热量通过透明缸套3传递到开口环15，传递到开口环15的热量 经过悬块13、下平板14传递给冷却装置16，以减小透明缸套3的膨胀以及热量对压缩腔8 内气体的温度的影响。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于包括位于透明缸套上侧且固定在缸盖上的上平板、位于透明缸套下侧的下平板和连接所述上平板和所述下平板的螺栓支柱；所述下平板的内侧设置有支撑所述透明缸套下端的开口环，所述下平板的内侧端面上和所述开口环的外侧端面上设置有悬浮腔，所述悬浮腔内插接设置有连接所述下平板和所述开口环的悬块；所述下平板的上侧设置有气动支撑装置，所述气动支撑装置包括内侧的气动支撑内壳体和外侧的气动支撑外壳体，所述气动支撑外壳体与所述下平板固定连接，所述气动支撑外壳体和所述气动支撑内壳体之间设置有水平的填充有气体的压缩腔，所述气动支撑内壳体的下端与所述悬块固定连接；所述下平板与所述气动支撑内壳体以及所述悬块之间分别预留有垂直膨胀间隙；所述开口环与所述气动支撑内壳体、所述下平板以及所述悬块之间分别预留有水平膨胀间隙。
2.根据权利要求1所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于所述下 平板的下侧设置有冷却装置。
3.根据权利要求2所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于所述开 口环与所述冷却装置之间预留有所述水平膨胀间隙和所述垂直膨胀间隙。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于 所述上平板通过螺栓连接到所述缸盖上，所述气动支撑内壳体与所述悬块通过螺栓连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于 所述气动支撑内壳体与所述气动支撑外壳体之间设置有密封圈。
6.根据权利要求4所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于所述气 动支撑内壳体与所述气动支撑外壳体之间设置有密封圈。
7.根据权利要求1或2或3所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于 所述透明缸套的高度等于发动机的行程和最后端的一道活塞环到活塞顶面的高度之和。
8.根据权利要求4所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于所述透 明缸套的高度等于发动机的行程和最后端的一道活塞环到活塞顶面的高度之和。
9.根据权利要求5所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于所述透 明缸套的高度等于发动机的行程和最后端的一道活塞环到活塞顶面的高度之和。
10.根据权利要求6所述的用于光学发动机透明缸套的气动装置，其特征在于所述透 明缸套的高度等于发动机的行程和最后端的一道活塞环到活塞顶面的高度之和。
全文摘要
本发明公开了一种用于光学发动机透明缸套的气动装置，属于光学发动机领域。所述气动装置包括位于透明缸套上侧且固定在缸盖上的上平板、位于透明缸套下侧的下平板和连接上平板和下平板的螺栓支柱；下平板的内侧设置有支撑透明缸套下端的开口环，下平板和开口环通过悬块连接；下平板的上侧设置有包括气动支撑内壳体和气动支撑外壳体的气动支撑装置，气动支撑外壳体与下平板固定连接，气动支撑外壳体和气动支撑内壳体之间设置有水平的填充有气体的压缩腔，气动支撑内壳体的下端与悬块固定连接；并在适当位置预留有垂直膨胀间隙或水平膨胀间隙。其有益效果是透明缸套可视化程度高，密封性好，工作可靠，不影响对缸内的燃烧进行全面的分析。
文档编号F02F1/00GK101915176SQ20101024449
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者霍英贤 申请人:奇瑞汽车股份有限公司