专利名称：测量内燃机缸内滚流或涡流的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机进气稳流测量技术领域，特别是涉及一种用于同 时测量内燃机进气滚流或涡流并给出任一矢量方向上滚流强度或涡流 强度的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置。
背景技术：
目前，随着世界能源的日益紧缺和大气污染加剧，如何提高机动车 燃油利用率、降低尾气排放中的污染就成为一件十分重要的课题。研究 证明，发动机进气道的形状与发动机的动力性、经济性及尾气排放指标 之间存在一定关系，选取一个优化的的进气道就可以在各方面得到相应 的效果。因此，内燃机进气涡流的测量装置应运而生，通过测量进气道 涡流强度优选出最佳的进气道方案，就可以对原有的设计进行积极的改 进。近些年来，在汽油机稀薄燃烧和分层燃烧研究中发现滚流对提高燃 料利用率、减少尾气中有害气体成分起到重要作用，将滚流测量引入进 气道稳流测量中，把进气滚流测量与进气涡流测量结合起来、进行数据 综合分析能进一步改善发动机进气道的设计。目前，普遍使用的内燃机
进气稳流的测量装置有两种类型 一种是吕卡图(Ricardo)公司研制 的吕卡图进气道稳流测量装置，另一种是测量涡流动量矩的装置。上述 现有的进气道测定装置都是针对涡流强度测量而设计的，因此如利用上 述装置测量滚流，则仅能测量某一固定方位的滚流分量强度，无法客观 反映滚流矢量矩方位及滚流强度大小，往往出现不同滚流强度的进气道 通过测量、计算而得到相同动力性能和尾气指标，或者相同滚流强度的 进气道通过测量、计算而得到不同动力性能和尾气指标的情况，现有的 测量内燃机缸内稳流的装置都不具备既能准确测量进气涡流强度又能 准确测量进气滚流强度的能力，因此无法确定最优进气道。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够直接测 量进气道滚流强度或涡流强度，并可以给出任一矢量方向上滚流强度或 涡流强度大小的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
本发明测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，包括:设置在气缸内、安
装有叶轮的叶轮旋转轴和转速传感器，其特征在于在气缸上设有可旋 转的支撑轴，支撑轴的中轴线与气缸中轴线垂直并属于同一平面；叶轮 固定在叶轮旋转轴上，通过轴承，叶轮旋转轴可在轴套内旋转，叶轮旋 转轴的中轴线与支撑轴的中轴线相垂直，其垂足与气缸中心轴和支撑轴 的中轴线的垂足重合；轴套与支撑轴相固定并且可以带动叶轮旋转轴和 叶轮随支撑轴同时运动；支撑轴能够绕气缸中心轴转动；转数传感器安 装在支撑轴上；支撑轴的一端装有角度传感器和驱动电机。 本发明还可以采用如下技术措施
所述的支撑轴旋转时，轴套的中心轴即叶轮旋转轴的中轴线始终在 气缸中轴线所在的、与支撑轴轴线相垂直的平面内运动。 所述的叶轮可采用同轴双叶轮或单叶轮结构。
所述的在支撑轴内设有芯孔，转数传感器的引线穿过芯孔通到气缸外。
所述的叶轮直径与气缸内径之比为(0.2 0.98) :1。 所述的叶轮片端部为圆弧状。
所述的缸套上、下筒即支撑轴可绕气缸中心轴转动，这样支撑轴相 对待测进气道或缸盖位置以气缸中心轴为中心而改变角度位置。 本发明具有的优点和积极效果是
本发明采用叶轮自身旋转的同时与支撑轴联动的结构，通过驱动电 机改变支撑轴旋转位置，由角度传感器得出叶轮支撑轴的旋转角度，通 过转数传感器可以测量出这一旋转角度所对应矢量方向的滚流强度或 涡流强度，从而可以准确得出内燃机进气滚流或涡流在某一矢量方向上 的准确性能，再经过计算可以确定内燃机进气道的最佳设计方案。
图1是本发明测量内燃机缸内滚流或涡流的装置的剖视图2是本发明测量内燃机缸内滚流或涡流的装置的支撑轴旋转0 ° 、 180° 、 360°时的示意图3是本发明测量内燃机缸内滚流或涡流的装置的支撑轴在旋转 过45° 、 225°时的示意图4是本发明测量内燃机缸内滚流或涡流的装置的支撑轴在旋转 过90° 、 270°时的示意图。
附图中主要部分的符号说明
1:叶轮 2:叶轮旋转轴
气缸 轴承
转数传感器 角度传感器
4:支撑轴 6:轴套
8:转数传感器引线 10:驱动电机
11:芯孔
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明的测量内燃机缸内滚流或涡流的 装置进行详细的说明。
如图l、 4所示，在气缸3上设有可旋转的支撑轴4，支撑轴4的 中轴线与气缸3中轴线垂直并属于同一平面；叶轮1采用同轴双叶轮结
构，叶轮直径与气缸内径之比为0.83:1，所述的叶轮片端部为圆弧状， 其固定在叶轮旋转轴2上，进气滚流或涡流推动叶轮1旋转，通过用于 减小摩擦的轴承5，叶轮旋转轴2在轴套6内旋转，叶轮旋转轴2的中 轴线与支撑轴4的中轴线相垂直，其垂足与气缸3中心轴和支撑轴4的 中轴线的垂足重合；轴套6与支撑轴4相固定并且可以带动叶轮旋转轴 2和叶轮1随支撑轴4同时运动，支撑轴4旋转时，轴套6的中心轴即 上述叶轮旋转轴2的中轴线始终在气缸3中轴线所在的、与支撑轴4轴 线相垂直的平面内运动；支撑轴能够绕气缸中心轴转动；转数传感器7 安装在支撑轴4上；支撑轴4的一端装有角度传感器9和驱动电机10。 气缸上的进气道与气缸可以相对气缸中轴线转动。
如图1所示，缸套分为上、下筒两部分，其中缸套上、下筒即支撑 轴可绕气缸中心轴转动，这样支撑轴相对待测进气道或缸盖位置以气缸 中心轴为中心而改变角度位置。
进行内燃机进气滚流或涡流的测量时，将内燃机机盖(未图示)与 气缸3固定在一起，从进气口中流入的进气滚流或涡流推动叶轮1旋转， 在支撑轴4上设置转数传感器7，其测量叶轮1的转数并通过设置在支 撑轴4中芯孔11内的转数传感器引线8引出到气缸3之外的测速器(未 图示)，通过叶轮转速与滚流强度或涡流强度之间关系，可得出这一矢 量方向上的滚流强度或涡流强度。
为测定最优的进气道方案，需要多次测量不同位置的滚流强度或涡 流强度数据进行并比较，此时，通过设置在支撑轴4一端的驱动电机 10带动支撑轴4转动，从而改变叶轮l的对应方向，测量此矢量方向 上进气滚流或进气涡流的强度，角度传感器9记录下此时支撑轴4的转
动角度，此角度即为叶轮l转动过的角度。
如图2、3、4所示，叶轮1和叶轮旋转轴2的转动角度在0° 360°之间。
权利要求
1、一种测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，包括设置在气缸内、安装有叶轮的叶轮旋转轴和转速传感器，其特征在于在气缸上设有可旋转的支撑轴，支撑轴的中轴线与气缸中轴线垂直并属于同一平面；叶轮固定在叶轮旋转轴上，通过轴承，叶轮旋转轴可在轴套内旋转，叶轮旋转轴的中轴线与支撑轴的中轴线相垂直，其垂足与气缸中心轴和支撑轴的中轴线的垂足重合；轴套与支撑轴相固定并且可以带动叶轮旋转轴和叶轮随支撑轴同时运动；支撑轴能够绕气缸中心轴转动；转数传感器安装在支撑轴上；支撑轴的一端装有角度传感器和驱动电机。
2、 根据权利要求l所述的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，其 特征在于支撑轴旋转时，轴套的中心轴即上述叶轮旋转轴的中轴线始 终在气缸中轴线所在的、与支撑轴轴线相垂直的平面内运动。
3、 根据权利要求l所述的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，其 特征在于上述叶轮可采用同轴双叶轮或单叶轮结构。
4、 根据权利要求l所述的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，其 特征在于在支撑轴内设有芯孔，转数传感器的引线穿过芯孔通到气缸 外。
5、 根据权利要求l所述的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，其 特征在于叶轮直径与气缸内径之比为(0. 2 0.98) :1。
6、 根据权利要求l所述的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，其 特征在于叶轮片端部为圆弧状。
7、 根据权利要求l所述的测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，其特 征在于缸套上、下筒即支撑轴可绕气缸中心轴转动，这样支撑轴相对待测进气道或缸盖位置以气缸中心轴为中心而改变角度位置。
全文摘要
一种测量内燃机缸内滚流或涡流的装置，包括设置在气缸内、安装有叶轮的叶轮旋转轴和转速传感器，可旋转的支撑轴安装固定在气缸上，支撑轴的中轴线与气缸中轴线垂直并属于同一平面；叶轮旋转轴的中轴线与支撑轴的中轴线相垂直，其垂足与气缸中心轴和支撑轴的中轴线的垂足重合；轴套与支撑轴相固定并且可以带动叶轮旋转轴和叶轮随支撑轴同时运动；支撑轴能够绕气缸中心轴转动；转数传感器安装在支撑轴上；在支撑轴的一端装有角度传感器和驱动电机。本发明可以测量出任一旋转角度所对应矢量方向的滚流强度或涡流强度，从而准确得出内燃机进气滚流在某一矢量方向上的准确性能，经过计算可以确定内燃机进气道的最佳设计方案。
文档编号G01M15/04GK101187594SQ20071015119
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者娜 刘, 伟 李, 泰 王, 胡春明 申请人:天津大学