专利名称：发动机缸盖机械-热负荷耦合疲劳试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机实验设备，尤其是一种发动机缸盖机械-热负荷耦合疲劳 试验装置。
背景技术：
发动机气缸盖内含有进排气道、冷却水道，在其上还布置喷油器和配气系统、连接
进排气管，是内燃机的关键核心部件。在发动机工作过程中，气缸盖在承受很大的机械负荷
的同时，还承受着很高的热负荷，是工作条件最恶劣的零部件之一。高功率密度内燃机是产
品系列化和技术集约化发展以及低碳经济发展的必然要求，其最大挑战就在于如何解决高
爆发压力和高热负荷带来的问题，实现内燃机性能、排放和可靠性方面的全面进步。 发动机缸盖的疲劳试验是通过模拟缸盖的机械、热负荷耦合作用下的受力状态，
分析缸盖的疲劳破坏过程，为发动机缸盖的可靠性研究以及疲劳寿命预测奠定基础。目前
发动机缸盖的疲劳试验台都是单独考虑热负荷或者机械负荷情况下的受力状态。实际上发
动机缸盖受到缸盖螺栓预紧力、火力面端高温燃气以及水腔冷却水的热负荷、燃烧爆发压
力的联合作用，如果不完全考虑缸盖所受的机械-热负荷，将很难准确的预测发动机缸盖
的疲劳寿命。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种预测准确、综合考虑的发
动机缸盖机械_热负荷耦合疲劳试验装置。 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案
一种发动机缸盖机械-热负荷耦合疲劳试验装置，包括缸盖、底座和控制台，缸盖和底 座相连接，缸盖内设有冷却通道，缸盖和底座之间设置有高压气体作用腔，高压气体作用腔 通过管路与加压装置连通，底座上与高压气体作用腔相对应处设有硅玻璃，底座下部与硅 玻璃对应处设有加热装置，控制台通过线路分别与加压装置和加热装置连接。
所述缸盖和底座通过螺栓相连接。 所述加压装置包括高压空气瓶，高压空气瓶通过管路与高压气体作用腔进气口相 连，所述管路上设有电磁阀I和减压表，电磁阀I通过线路与控制台连接；高压气体作用腔
出气口通过连接管道与排气稳压腔连接，所述连接管道上设有电磁阀n和压力表，电磁阀
II通过线路与控制台连接。 所述加热装置包括加热发生器和反光镜，加热发生器和反光镜相对应设置，反光 镜和硅玻璃相对应设置。 所述加热发生器为激光器或高频感应加热器。
本发明中的控制台为现有设备，在此不再赘述。 本发明通过高压气体模拟发动机缸内爆发压力的作用，高压气瓶内的高压气体减压至爆发压力，经过管道和电磁阀进入缸盖下面的高压气体作用腔，模拟发动机燃烧室，然 后由连接管道和电磁阀经排气稳压腔排出。 其中螺栓预紧力的作用通过螺栓将缸盖固定在底座上，和发动机实际的缸盖组装
方式一样，螺栓预紧力的大小与实际发动机组装时一致，另外底座通过螺栓固定。 缸盖火力面所受的燃气热负荷的影响通过激光加热或高频感应加热来实现，激光
束或高频感应先后经过反光镜、光学元件进入气体腔并作用在火力面上。 缸盖的冷却和发动机缸盖的实际冷却方式一样，由一水泵驱动冷却水通过缸盖内
的冷却通道，实现缸盖的冷却。 本发明的高压气体的充放、激光或者高频感应器的开关都有同一控制台控制，实 现二者的同步性。 本发明真实反应出缸盖机械-热负荷疲劳状况，为缸盖合理优化设计提供依据， 验证缸盖计算的准确性。
图1是本发明结构示意其中1.控制台，2.电磁阀I1，3.压力表，4.冷却水进水道，5.螺栓，6.缸盖，7.冷却水 出水道，8.水泵，9.电磁阀I ，10.减压表，ll.高压空气瓶，12.底座，13.高压气体作用腔， 14.硅玻璃，15.反光镜，16.连接管道，17.加热发生器(激光器或高频感应加热器)，18.排
气稳压腔。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图1中，发动机缸盖机械_热负荷耦合疲劳试验装置，包括缸盖6、底座12和控制 台1 ，缸盖6和底座12相连接，缸盖6内设有冷却通道，缸盖6和底座12之间设置有高压气 体作用腔13，高压气体作用腔13通过管路与加压装置连通，底座12上与高压气体作用腔 13相对应处设有硅玻璃14，与硅玻璃14对应处设有加热装置，控制台1通过线路分别与加 压装置和加热装置连接。 所述缸盖6和底座12通过螺栓5相连接。 所述加压装置包括高压空气瓶11，高压空气瓶11通过管路与高压气体作用腔进 气口相连，所述管路上设有电磁阀I 9和减压表10，电磁阀I 9通过线路与控制台连1接； 高压气体作用腔出气口通过连接管道16与排气稳压腔18连接，所述连接管道16上设有电 磁阀II 2和压力表3，电磁阀II 2通过线路与控制台1连接。 所述加热装置包括加热发生器17和反光镜15，加热发生器17和反光镜15相对应 设置，
反光镜15和硅玻璃14相对应设置。
所述加热发生器17为激光器或高频感应加热器。 本发明通过高压气体模拟发动机缸内爆发压力的作用，高压空气瓶11内的高压 气体减压至爆发压力，经过管道和电磁阀进入缸盖6下面的高压气体作用腔13，模拟发动 机燃烧室，然后由连接管道和电磁阀经排气稳压腔18排出。
其中螺栓预紧力的作用通过螺栓5将缸盖6固定在底座12上，和发动机实际的缸
盖组装方式一样，螺栓预紧力的大小与实际发动机组装时一致，另外底座通过螺栓固定。 缸盖5火力面所受的燃气热负荷的影响通过激光加热或高频感应加热来实现，激
光束或高频感应先后经过反光镜15、硅玻璃14进入气体腔并作用在火力面上。 缸盖5的冷却和发动机缸盖的实际冷却方式一样，由一水泵8驱动冷却水经冷却
水进水道4进入缸盖内的冷却通道再经冷却水出水道7，实现缸盖的冷却。 本发明的高压气体的充放、激光或者高频感应器的开关都有同一控制台1控制，
实现二者的同步性。
权利要求
一种发动机缸盖机械-热负荷耦合疲劳试验装置，其特征在于包括缸盖、底座和控制台，缸盖和底座相连接，缸盖内设有冷却通道，缸盖和底座之间设置有高压气体作用腔，高压气体作用腔通过管路与加压装置连通，底座上与高压气体作用腔相对应处设有硅玻璃，底座下部与硅玻璃对应处设有加热装置，控制台通过线路分别与加压装置和加热装置连接。
2. 根据权利要求1所述的发动机缸盖机械_热负荷耦合疲劳试验装置，其特征在于 所述缸盖和底座通过螺栓相连接。
3. 根据权利要求1所述的发动机缸盖机械_热负荷耦合疲劳试验装置，其特征在于 所述加压装置包括高压空气瓶，高压空气瓶通过管路与高压气体作用腔进气口相连，所述 管路上设有电磁阀I和减压表，电磁阀I通过线路与控制台连接；高压气体作用腔出气口通过连接管道与排气稳压腔连接，所述连接管道上设有电磁阀n和压力表，电磁阀n通过线路与控制台连接。
4. 根据权利要求1所述的发动机缸盖机械_热负荷耦合疲劳试验装置，其特征在于 所述加热装置包括加热发生器和反光镜，加热发生器和反光镜相对应设置，反光镜和硅玻 璃相对应设置。
5. 根据权利要求4所述的发动机缸盖机械_热负荷耦合疲劳试验装置，其特征在于 所述加热发生器为激光器或高频感应加热器。
全文摘要
本发明涉及一种发动机缸盖机械-热负荷耦合疲劳试验装置，包括缸盖、底座和控制台，缸盖和底座相连接，缸盖内设有冷却通道，缸盖和底座之间设置有高压气体作用腔，高压气体作用腔通过管路与加压装置连通，底座上与高压气体作用腔相对应处设有硅玻璃，底座下部与硅玻璃对应处设有加热装置，控制台通过线路分别与加压装置和加热装置连接。本发明通过高压气体模拟发动机缸内爆发压力的作用，高压气瓶内的高压气体减压至爆发压力，经过管道和电磁阀进入缸盖下面的高压气体作用腔，模拟发动机燃烧室，然后由连接管道和电磁阀经排气稳压腔排出。本发明的高压气体的充放、激光或者高频感应器的开关都有同一控制台控制，实现二者的同步性。
文档编号G01M15/04GK101793606SQ201010135718
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者刘浩业, 孙平, 李世伟, 李国祥, 王任信, 王慧辉, 白书战, 胡玉平, 边晓婷, 闫理贵, 陆健 申请人:山东大学