一种模拟碰撞冲击时油底壳机油泼洒高度测量装置的制作方法

本实用新型涉及发动机测试，更具体地说，它涉及一种模拟碰撞冲击时油底壳机油泼洒高度测量装置。

背景技术：

汽车在道路上高速行驶的过程中,由于路面的不平，如凹坑、台阶或路面上的石头、杂物等的碰撞冲击,发动机油底壳中的机油会泼洒到一定的高度,这些飞溅起来的机油可能与发动机机体内部的一些高速运动零件，如曲轴、活塞、连杆等发生碰撞。机油与发动机机体内的高速运动的零件碰撞有可能导致意想不到的故障，主要可能出现：一、高速运动的零件在机油的冲击下，容易出现损伤崩裂的情况；二、机油与高速运动零件的碰撞，会导致受碰撞的机油被拍散，并雾化、气化，增加发动机内空气机油的含量，从而增加发动机窜气中机油的含量。对于发动机中窜入的气体，某些机型会直接将这些窜入气体排放到大气中，某些机型的窜入气体则会进入到进气系统，然后再到燃烧室燃烧。因此，窜气中机油含量高对排放、环保及机油消耗均不利。

汽车受不平路面的影响导致发动机油底壳机油泼洒的情况很复杂，难以仿真分析，主要是因为机油除了受油底壳前后上下左右猛烈摆动影响而泼洒及撞击飞溅外，还会受到应力波冲击影响而导致部分上层机油脱离油面向上抛飞起来。需要说明的是，应力波是应力和应变扰动的传播形式。在可变形固体及流体介质中，机械扰动表现为质点速度的变化和相应的应力、应变状态的变化。在运动参量不随时间变化的静载荷条件下，可以忽略介质微元体的惯性力，但在运动参量随时间发生显著变化的动载荷条件下，介质中各个微元体处于随时间变化着的动态过程中，特别是在爆炸或高速碰撞条件下，载荷可在极短历时(毫秒、微秒甚至纳秒量级)内达到很高数值，如1010、1011甚至1012帕量级，并且应变率高达102～107秒^-1量级，因此常需计及介质微元体的惯性力，由此导致对应力波传播的研究。对于一切具有惯性的可变形介质，当在应力波传过物体所需的时间内外载荷发生显著变化的情况下，介质的运动过程就总是一个应力波传播、反射和相互作用的过程，这个过程的特点主要取决于材料的特性。应力波传播、反射和相互作用的过程中,应力会叠加增大,当大于材料许用范围时，会导致材料塑性变形失效，从而导致一些部件的松脱、断裂等失效或故障。

汽车高速行驶时与不平路面碰撞冲击会产生应力波，这个应力波依次从车轮、车架、发动机悬置、发动机机体最后传递到油底壳，然后从油底壳壁面传递到机油。从油底壳入射到机油的应力波是压缩脉冲，当其到达机油顶面边界反射时，则变化为拉伸脉冲，从而可能会拉起部分机油，使这部分机油与其它机油分离，并带着残存在这部分机油内的应力波能量，以一定的动量向上飞起。特别是应力波在截面不断缩小的物体中传播时，其应力会不断增强，也就是在截面积不断变小的物体中传播的应力波有应力聚集效应。当机油面由于摇摆振动产生波纹面时，其波峰处的机油类似锥面，截面从大不断变小，应力波从机油波纹底面向上传播过程中，应力不断增强，同时反射的拉伸脉冲不断增强，波峰部分的机油更容易脱离机油面飞离，并且飞离带走的应力波能量更多，飞得也会更高。

高速碰撞时，汽车及发动机减振系统如果瞬时响应能力不足，则减振系统对碰撞冲击导致的应力波的减弱减缓作用会很有限，碰撞冲击对发动机及发动机内部零件及机油泼洒有很强烈的作用。但目前还少有专门用于测试油底壳中的机油泼洒飞溅的设备。因此，为了研究汽车在道路高速行驶过程中由于与不平路面的碰撞冲击导致发动机油底壳机油泼洒的问题，开发一种测试装置十分有必要。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种模拟碰撞冲击时油底壳机油泼洒高度测量装置，能模拟实际行车的情形测量油底壳受碰撞冲击后机油泼洒飞溅的情况。

为实现上述目的，本实用新型提供一种模拟碰撞冲击时油底壳机油泼洒高度测量装置，包括模拟车架，所述模拟车架上安装有支撑框架，所述支撑框架中安装有油底壳，所述支撑框架的上方安装有用于封闭油底壳的封闭罩，所述封闭罩的侧壁上安装有测量装置，所述油底壳的侧面上安装有至少一个可滑动的录像装置。

作进一步的改进，所述支撑框架以及油底壳的侧壁上均安装有至少一个的加速度传感器。

进一步的，所述封闭罩为透明罩，所述封闭罩的上方开设有注液接口，所述注液接口上安装有堵头。

更进一步的，所述封闭罩的内壁上涂覆有蜡层。

更进一步的，所述油底壳中灌装有模拟液，所述模拟液由水、粘度增加剂以及染料合成。

更进一步的，所述录像装置通过三角定位架安装在支撑框架的侧面上。

更进一步的，所述支撑框架的侧壁上设有连接块，所述连接块通过发动机悬置或刚性支架与模拟车架连接。

有益效果

本实用新型的优点在于：通过在模拟车架上安装油底壳模拟汽车通过障碍时机油泼洒的高度，同时通过录像装置对油底壳内模拟液泼洒情况的记录，实现了模拟实际行车的情形测量油底壳受碰撞冲击后机油泼洒飞溅的情况。并且测量方便、测量准确率高、可以反复测量，且安装拆卸方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的录像装置安装结构侧面示意图；

图3为本实用新型的录像装置安装结构前侧示意图。

其中：1-模拟车架、2-支撑框架、3-油底壳、4-封闭罩、5-录像装置、6-加速度传感器、7-三角定位架、8-连接块、9-发动机悬置或刚性支架、10-道路障碍、71-安装座、72-边支脚、73-中间支脚、74-安装板、75-滑轨、76-滑块。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的描述，但不构成对本实用新型的任何限制，任何人在本实用新型权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本实用新型的权利要求范围内。

参阅图1-图3，本实用新型的一种模拟碰撞冲击时油底壳机油泼洒高度测量装置，包括模拟车架1，模拟车架1主要包含轮胎、大梁、车轴、减振系统等部件。模拟车架1上安装有支撑框架2，支撑框架2中安装有油底壳3，油底壳3中灌装有模拟液。其中，支撑框架2是金属内空框，代替机体悬挂油底壳3及与汽车大梁连接的功能，油底壳3可以上紧固定在其底部。并且支撑框架2的内边要大于或等于油底壳3内腔边缘，以避免油底壳3飞溅起来的模拟液被阻挡住。此外，支撑框架2的外边需大于油底壳3的外边缘；并且在测试的过程中，如果支撑框架2过高则会阻挡观察模拟液的飞溅情况，因此支撑框架2的高度需尽可能小。本实施例的油底壳3是需测试的发动机油底壳，里面按正常的机油容量灌装有模拟液。如果需要使用机油，则机油需通过加热设备，如电热棒加热到高温，这样机油粘度才与实车在道路行驶时的高温机油粘度相同。但这样会导致测量装置的结构复杂程度增加，同时也增加了操作难度。如果使用常温机油测量，由于常温机油的粘度远大于高温机油的粘度，则会导致测量结果会不准确，不能反应实车高速运行碰撞障碍后的机油实际飞溅情况。所以，本实施例通过模拟液来代替机油进行测试。

优选的，模拟液是由水配粘度增加剂及染料混合而成的溶液。由于模拟液是通过配制而成，因此，可将模拟液在常温下的粘度与高温下机油的粘度配制成大致相同。这样常温下的模拟液可以近似模拟高温机油的运动飞溅特性，利于提高测试的准确性。而在模拟液中加入染料是为了便于观察模拟液的运动情况。

支撑框架2的上方安装有用于封闭油底壳3的封闭罩4，油底壳3的侧面上安装有一个可滑动的录像装置5。录像装置5用于录取油底壳3内模拟液的泼洒飞溅情况，工作人员可通过录像装置5录取到的录像即可方便的观察到油底壳3内模拟液的泼洒飞溅情况，简单方便。录像装置5可滑动的安装在油底壳3一侧的支撑框架2上，利于录像装置5的对焦，确保录像装置5能获取足够清晰的图像。其中，录像装置5可以是录像机、具有录像功能的相机或手机等录像设备。本实施例只设置了一个录像装置5，但不仅限于一个录像装置5。在实际测试时，可根据需求布置多个录像装置5。例如可在油底壳3的前、后、左、右，甚至是顶部布置录像装置5，以更好的对油底壳3内的模拟液进行监测。

优选的，录像装置5通过三角定位架7安装在油底壳3一侧的支撑框架2上。三角定位架7包括安装座71、左右两个边支脚72以及位于两个边支脚72之间的中间支脚73。左右两个边支脚72安装在安装座71下方的左右两侧，中间支脚73安装在安装座71下方且靠近前侧的位置，并且中间支脚73倾斜的往油底壳3的方向延伸。三个支脚的下方均向外延伸有安装板74，安装板74上设有用于将支脚固定在支撑框架2上的锁紧螺栓。安装座71上设有滑轨75，滑轨75上安装有滑块76，录像装置5安装在滑块76上。此外，滑块76的端部还旋接有贯穿滑块76的定位螺栓。当滑块76带动录像装置5滑动到相应位置之后，可通过定位螺栓将滑块76顶紧在滑轨75上，从而避免录像装置5在使用的过程中出现位移的现象。本实施例的录像装置5是通过三角定位架7刚性的安装在支撑框架2上的，在模拟车架1运行的过程中若支撑框架2出现振动以及晃动的情况，录像装置5以及油底壳3均会随着支撑框架2进行振动以及晃动，但录像装置5相对油底壳3而言，录像装置5与油底壳3的相对位置始终是保持不变的。即录像装置5相对油底壳3是静止的，因此，录像装置5不会受到模拟车架1振动的影响，能清晰稳定的录取到油底壳3中模拟液的泼洒情况。

优选的，封闭罩4为透明罩，保证录像装置5内有效的录取封闭罩4中泼洒起来的模拟液的高度。本实施例的封闭罩4是透明硬质材料长方形盒，底面不封闭且向外延伸有连接板,通过螺栓将连接板固定在支撑框架2上，以实现封闭罩4与支撑框架2的固定连接。此外，连接板与支撑框架2之间安装有密封圈，保证封闭罩4与支撑框架2连接处的密封性能,防止模拟液泄露的情况。封闭罩4的内腔长宽均比油底壳1的内腔长宽大，这样既保证了模拟液能无阻的泼洒飞溅起来，也使飞溅起来的模拟液不容易泼洒飞溅到封闭罩4的内壁上。

优选的，封闭罩4的上方还开设有注液接口，用于加注模拟液。注液接口上安装有堵头，用于密封封闭罩4。

优选的，封闭罩4内壁还涂覆有蜡层，减少泼洒到封闭罩4内壁的模拟液粘附在封闭罩4壁面上的风险。封闭罩4的侧壁上安装有测量装置。具体的，测量装置为标示在封闭罩4的各壁面上的刻度，用于读取及判断飞溅起来的模拟液所能到达的最大高度。

支撑框架2以及油底壳3的侧壁上均安装有一个加速度传感器6；并且模拟车架1上安装有一个速度传感器。通过加速度传感器6以及速度传感器监测模拟车架1在行使过程中的加速度以及行进速度，以使模拟车架1的运行情况更贴近于汽车的实际行车情况，使测量结果更加准确可靠。

支撑框架2的侧壁上设有连接块8，连接块8通过发动机悬置或刚性支架9与模拟车架1连接。连接块8是连接支撑框架2与模拟车架1的零件。本实施例的支撑框架2可通过发动机悬置与模拟车架1连接，或者通过刚性支架与模拟车架1连接。当支撑框架2通过发动机悬置与模拟车架1连接，模拟车架1与道路障碍10碰撞时，由于发动机悬置对支撑框架2的缓冲，使油底壳3受冲击的情况与实车真实碰撞情况近似。当支撑框架2通过刚性支架与模拟车架1连接时，油底壳3的振动会比发动机悬置连接的大，这样在车速较低时就能近似模拟出实车高速通过道路障碍10的油底壳3受冲击应力波作用导致的液面飞溅的情况，这样的方式可以降低测试的难度及危险。此外，通过刚性支架的连接，也可模拟在极端情况下，如悬置减振作用失效时，油底壳3内机油泼洒飞溅的情况。

本实用新型在工作时，首先将油底壳3安装在支撑框架2上，支撑框架2上的连接块8通过发动机悬置或刚性支架9安装在模拟车架1上；然后将封闭罩4安装在支撑框架2上，以将油底壳3封闭起来。加速度传感器6以及速度传感器均安装在相应的位置。接着将三角定位架7固定安装在支撑框架2上，并将录像装置5安装固定在滑块76上。最后从封闭罩4的顶部注液接口处加入模拟液，使模拟液加入的容积与设计需要的发动机机油容积相同，然后将注液接口封闭好。

待所有部件安装完毕后，开启录像装置5，并调整录像装置5的焦距，使录像清晰，然后锁紧滑块76。带开启加速度传感器6以及速度传感器后，通过牵引装置牵引模拟车架1行进，使其达到测试的速度及加速度要求，并通过道路障碍10。此时，录像装置5实时录取封闭罩4内模拟液泼洒飞溅起来的高度。工作人员可通过观察录像即可测量模拟得出模拟液泼洒飞溅的高度。

需要说明的是，当支撑框架2通过发动机悬置与模拟车架1连接时，这时的油底壳3中模拟液飞溅情况以及油底壳3的加速度和速度，与实车在相同速度下通过相同道路障碍10时高温机油飞溅情况以及油底壳3的加速度和速度相同。此时录像测得的模拟液最大飞溅高度可直接用于实车及发动机设计研发及优化改进参考。当支撑框架2通过刚性支架与模拟车架1连接时，测量装置低速通过道路障碍10时的油底壳3振动会比安装了发动机悬置的实车情况大，可以简单模拟实车情况或测试极限恶劣条件下的油底壳3机油泼洒高度。

通过对比可知使用发动机悬置连接的情况，其测试结果更准确，但测量装置高速通过道路障碍10时有一定的难度及危险性；而使用刚性支架连接的情况，可以用低速通过障碍，降低测试难度及危险性，并且也可模拟发动机悬置失效时汽车通过道路障碍10时油底壳3内高温机油的飞溅情况。两种情况各有优缺点，工作人员可根据实际选择使用。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。