專利名稱：可精確控制不同氣門角度下移的氣門壓緊機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)性能參數(shù)檢測技術(shù)，具體涉及一種內(nèi)燃機(jī)氣道流動性能檢測試驗(yàn) 臺上的氣缸蓋氣門壓緊機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)氣道流動性能穩(wěn)流試驗(yàn)臺可以測量發(fā)動機(jī)氣缸蓋進(jìn)氣道的流量系數(shù)、渦流 比、滾流比等流動參數(shù)。為使發(fā)動機(jī)獲得良好的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性，要求發(fā)動 機(jī)的氣缸蓋必須有足夠高的流量系數(shù)和合適的渦流比、滾流比等參數(shù)，因此該試驗(yàn)臺歷 來就是發(fā)動機(jī)質(zhì)量檢測的重要工具。但是氣道試驗(yàn)臺對發(fā)動機(jī)氣道性能的檢測涉及到機(jī) 械、電子、氣流運(yùn)動和內(nèi)燃機(jī)燃燒等多學(xué)科技術(shù)，因此試驗(yàn)臺所含部件的構(gòu)成大多都是 非標(biāo)準(zhǔn)裝置。內(nèi)燃機(jī)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)時，要求模擬發(fā)動機(jī)氣缸蓋的氣門連續(xù)或斷續(xù)打開， 在每一個控制點(diǎn)，嚴(yán)密測試此時的氣門開啟量、氣體流量、氣道兩端的壓差、氣體扭矩 等與氣道流量系數(shù)、渦流比等有關(guān)的參數(shù)。
由于發(fā)動機(jī)氣門(特別是汽油機(jī))都具有一定角度，通過一套復(fù)雜的氣門彈簧和彈 簧鎖夾等固定，其空間位置有限而且彈簧預(yù)緊力較大。如何在氣道試驗(yàn)時能夠快速打開 氣門且同時知道氣門打開的位置， 一直是氣道試驗(yàn)遇到的難點(diǎn)。不同的發(fā)動機(jī)其氣門安 裝的角度有所不同。因此不同氣門角度要求，測定發(fā)動機(jī)氣缸蓋的氣門連續(xù)或斷續(xù)打開 時的位置或準(zhǔn)確知道氣門升程，是氣道試驗(yàn)中難以解決的問題。目前國內(nèi)外有以下2種
解決該問題的方法(1)針對不同氣門角度釆用一種壓板方法。在壓板與氣缸蓋連接的 位置，對應(yīng)氣門角度開有相應(yīng)角度的孔，在轉(zhuǎn)動手動壓氣門的同時，用百分表測量其轉(zhuǎn) 動的位移，以此確定氣門打開的升程。這種方式的主要缺陷是，每種類型缸蓋都需要專 門設(shè)計(jì)壓板，氣門升程初始位置靠手感，零點(diǎn)判定極不準(zhǔn)確。(2)采用多自由度機(jī)構(gòu)。 采用渦輪渦桿機(jī)構(gòu)，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動壓下氣門，氣門升程量通過位移傳感器來測量。這 種方式的缺陷是，在氣缸蓋的氣門處沒有安裝位置，除位移傳感器難以固定外，傳感器 的測頭也難以與氣門接觸。與第一種方法類似，其氣門升程初始位置靠手感，零點(diǎn)判定 極不準(zhǔn)確。而且采用歩進(jìn)電機(jī)以及渦輪渦桿機(jī)構(gòu)等造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過多的傳動使位移控 制較為困難。本發(fā)明的提出可使上述問題得以解決
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在內(nèi)燃機(jī)氣道流動性能檢測試驗(yàn)臺上，提供一種針對不同氣門角度 可精確控制氣門升程的機(jī)械裝置，即可以準(zhǔn)確測定發(fā)動機(jī)氣缸蓋的氣門連續(xù)或斷續(xù)打開 時的位置，同時可自動判定發(fā)動機(jī)氣門升程零點(diǎn)。
以下結(jié)合圖1 圖4對本發(fā)明的技術(shù)原理進(jìn)行說明。氣門壓緊機(jī)構(gòu)主要由框架組件 和檢測組件兩大部分組成?？蚣芙M件包括立板、鎖緊輪、立臂、橫臂、定位銷、支撐 桿、支撐臂以及磁力座(如圖1);檢測組件包括球形壓頭、接插件、檢測件、彈簧座、 彈簧、壓緊螺母、軸套、電機(jī)鎖母、直線電機(jī)等(如圖2)。在試驗(yàn)臺面上由立臂、橫臂、 和支撐桿構(gòu)成一,個門式框架。立板用鎖緊輪固定于試驗(yàn)臺平面；支撐臂固定于磁力座的 側(cè)面。因?yàn)榱⒈酆椭螚U兩個部件的下端分別與立板、支撐臂軸連接，所以門式框架就 能繞立板及支撐臂在0 90度的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。采用磁力座與臺面固定其目的是門式框架 一端的位置可以在氣道實(shí)驗(yàn)臺上小范圍內(nèi)自由固定，這樣可方便不同類型的實(shí)驗(yàn)。檢測 組件的結(jié)構(gòu)為作為檢測氣門行程的球形壓頭與接插件及檢測件等連接，接插件的上端 面連接負(fù)電極，檢測件的下端面連接正電極，球形壓頭壓入氣門的行程信號是通過兩個 電極的接觸來獲取，所以要保證球形壓頭能夠垂直壓入具有不同偏移角度的氣門。據(jù)此 設(shè)計(jì)為立臂、橫臂、支撐桿組成的門字框架繞立板和支撐臂做軸轉(zhuǎn)動；同時橫臂可相 對于立臂和支撐桿轉(zhuǎn)動。即通過門式框架和橫臂兩個位置的調(diào)整，達(dá)到球形壓頭與不同 偏移角度的氣門能夠垂直。為了使門式框架角度固定，除了有鎖緊輪固定外，在立板上 設(shè)有10個小孔，每個小孔分別對應(yīng)0 90度，與此對應(yīng)，立臂的外側(cè)設(shè)有弧形槽，用 定位銷便可將立臂的弧形槽與立板上的小孔(如圖3)連接起來，即使鎖緊輪松動時，
立臂只能在小范圍內(nèi)繞立板軸滑動，而不會滑落在氣道實(shí)驗(yàn)臺面上。.由于發(fā)動機(jī)氣門彈 簧的剛度較大，橫臂較長，球形壓頭壓氣門的反作用力會導(dǎo)致橫臂彈性變形，造成氣門 升程誤差。這時可通過支撐桿的拉緊作用來減小其變形，即減小氣門升程誤差。
檢測組件中彈簧的作用是使接插件上端面和檢測件的下端面保持分開的狀態(tài)。為了 防止直線電機(jī)的延長軸與軸套發(fā)生松動，用電機(jī)鎖母將直線電機(jī)的延長軸與軸套鎖緊。 如前述接插件的上端面與檢測件的下端面構(gòu)成正、負(fù)電極，當(dāng)兩者接觸時形成電路通路。 由此用彈簧的剛度進(jìn)行氣門升程零點(diǎn)的自動判定。對于不同類型或型號的發(fā)動機(jī)，其發(fā) 動機(jī)氣門彈簧的剛度有所不同，判定氣門升程零點(diǎn)的依據(jù)是測定球形壓頭施加在氣門上 力的大小，這個力是根據(jù)彈簧來調(diào)節(jié)的，因而改變彈簧的剛度就能滿足不同發(fā)動機(jī)的氣 門升程零點(diǎn)自動判定的要求，當(dāng)檢測組件通過直線電機(jī)的延長軸向下壓緊氣門時，由于 發(fā)動機(jī)氣門彈簧剛度的作用，球形壓頭保持不動，因此接插件的上端面也保持不動，向下移動的是檢測件的下端面，當(dāng)檢測組件中彈簧壓縮完全時，即接插件的上端面與檢測 件的下端面開始接觸，形成的電路通路發(fā)送給電腦一個信號，這時判定發(fā)動機(jī)的氣門升 程為零點(diǎn)。由電腦控制電源給直線電機(jī)斷電，為精確控制氣門升程，可在電腦中預(yù)先設(shè) 置程序來精確控制氣門升程。


圖1為本發(fā)明框架組件結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2為圖1的立體效果簡圖。 圖3為本發(fā)明檢測組件結(jié)構(gòu)原理圖。 圖4為本發(fā)明立臂在立板上轉(zhuǎn)動位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明主要由框架組件和檢測組件兩大部分組成，框架組件包括立板l、鎖緊輪
2、立臂3、定位銷4、橫臂5、支撐桿6、支撐臂7以及磁力座8。由框架組件中的立臂 3橫臂5、支撐桿6組成門式框架。具體結(jié)構(gòu)為立板1用鎖緊輪2固定于試驗(yàn)臺平面， 立臂3與立板1軸連接。橫臂5 —端用鎖緊輪2固定在立臂3上，橫臂另一端用螺栓與 支撐桿6—端固定，支撐桿的另一端與支撐臂7用螺栓固定，支撐臂7固定于磁力座8 的側(cè)面，磁力座8固定于試驗(yàn)臺面。檢測組件由球形壓頭9、接插件IO、檢測件ll、彈 簧座12、彈簧13、壓緊螺母14、軸套15、電機(jī)鎖母16、直線電機(jī)17組成。具體結(jié)構(gòu) 為球形壓頭9與接插件10的下端固定。接插件插入檢測件11的內(nèi)腔，接插件10上 端帶有螺紋與彈簧座12的內(nèi)螺紋孔緊固，彈簧13置于彈簧座12上。檢測件11上端帶 有內(nèi)螺紋，壓緊螺母14通過檢測件上端的內(nèi)螺紋將彈簧13壓入檢測件內(nèi)腔。軸套15 亦通過外螺紋固定于檢測件內(nèi)腔上端。直線電機(jī)17的延長軸頂端加工有外螺紋與軸套 15的內(nèi)螺紋孔固定連接，電機(jī)鎖母16將直線電機(jī)17延長軸與軸套15鎖緊固定，檢測 組件組裝于橫臂5的中間位置。立臂3、橫臂5、支撐桿6組成的門字框架可繞立板1 和支撐臂7做軸轉(zhuǎn)動；同時橫臂5可相對于立臂3和支撐桿6轉(zhuǎn)動，使檢測組件中的球 形壓頭9能夠垂直壓入具有不同偏移角度的氣門。立板1上設(shè)有10個小孔，每個孔分 別對應(yīng)0 90度。以防止門式框架產(chǎn)生偏移或固定立板1軸和立臂3的鎖緊輪2松動時， 立臂3滑落在氣道實(shí)驗(yàn)臺面上，立臂3的外側(cè)設(shè)有弧形槽，用定位銷4將立臂3與立板 l進(jìn)行角度固定。接插件10的上端面連接負(fù)電極，檢測件ll的下端面連接正電極。 實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)缸蓋置于氣道試驗(yàn)臺上，轉(zhuǎn)動調(diào)整立臂3以及橫臂5使球形壓頭9能垂直壓入氣門，然后用螺栓和鎖緊輪將立臂與立板軸等固定，同時用定位銷4將立板 1上的小孔(圖3)和立臂上的弧形槽連接起來。用電腦控制直線電機(jī)，當(dāng)檢測組件通 過直線電機(jī)的延長軸向下壓緊氣門時，由于內(nèi)燃機(jī)缸蓋中氣門彈簧有一定的剛度，導(dǎo)致 球形壓頭9保持不動，因此接插件的上端面也保持不動，而檢測件向下移動，當(dāng)檢測組 件中得彈簧13完全壓縮時，即接插件10的上端面與檢測件11的下端面開始接觸，形 成的電路的導(dǎo)通，此時發(fā)送給電腦一個信號，這時判定發(fā)動機(jī)的氣門升程為零點(diǎn)，由電 腦控制電源將直線電機(jī)斷電。判定氣門升程零點(diǎn)處之后，為了要精確控制氣門升程，通 過電腦控制的直線電機(jī)來精確控制氣門升程。
本發(fā)明的有益效果及優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明使用一組機(jī)械系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)立臂的角度能
分別滿足各種不同氣門傾角的氣缸蓋氣道測試的需求，保證球形壓頭能垂直壓入氣門， 同時由于直線電機(jī)和檢測組件的存在，能自動實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)氣門升程零點(diǎn)判定和精確控制 氣門升程，減少了實(shí)驗(yàn)誤差，并可提高檢測效率。本發(fā)明作為產(chǎn)品可以廣泛地應(yīng)用于生 產(chǎn)加工中壓緊、定位等應(yīng)用場合。
權(quán)利要求
1. 可精確控制不同氣門角度下移的氣門壓緊機(jī)構(gòu)，具有立板、鎖緊輪、立臂、橫臂、定位銷、支撐桿、支撐臂、磁力座、接插件、檢測件、彈簧、彈簧座、軸套、直線電機(jī)，其特征在于氣門壓緊機(jī)構(gòu)主要由框架組件和檢測組件兩大部分組成，框架組件包括立板(1)、鎖緊輪(2)、立臂(3)、定位銷(4)、橫臂(5)、支撐桿(6)、支撐臂(7)以及磁力座(8)，由框架組件中的立臂(3)、橫臂(5)、支撐桿(6)組成門式框架，其中立板(1)用鎖緊輪(2)固定于試驗(yàn)臺平面，立臂(3)與立板(1)軸連接，橫臂(5)一端用鎖緊輪(2)固定在立臂(3)上，橫臂另一端用螺栓與支撐桿(6)一端固定，支撐桿的另一端與支撐臂(7)用螺栓固定，支撐臂(7)固定于磁力座(8)的側(cè)面，磁力座(8)固定于試驗(yàn)臺面；檢測組件由球形壓頭(9)、接插件(10)、檢測件(11)、彈簧座(12)、彈簧(13)、壓緊螺母(14)、軸套(15)、電機(jī)鎖母(16)、直線電機(jī)(17)組成，其中球形壓頭(9)與接插件(10)的下端固定，接插件插入檢測件(11)的內(nèi)腔，接插件(10)上端帶有螺紋與彈簧座(12)的內(nèi)螺紋孔緊固，彈簧(13)置于彈簧座(12)上，檢測件(11)上端帶有內(nèi)螺紋，壓緊螺母(14)通過檢測件上端的內(nèi)螺紋將彈簧(13)壓入檢測件內(nèi)腔，軸套(15)亦通過外螺紋固定于檢測件內(nèi)腔上端，直線電機(jī)(17)的延長軸頂端加工有外螺紋與軸套(15)的內(nèi)螺紋孔固定連接，電機(jī)鎖母(16)將直線電機(jī)(17)延長軸與軸套(15)鎖緊固定，檢測組件組裝于橫臂(5)的中間位置。
2. 按照權(quán)利要求1所述的可精確控制不同氣門角度下移的氣門壓緊機(jī)構(gòu)，其特征在 于由所述立臂(3)、橫臂(5)、支撐桿(6)組成的門字框架可繞立板(1)和所述支撐 臂(7)做軸轉(zhuǎn)動，所述橫臂(5)可相對于立臂(3)和支撐桿(6)轉(zhuǎn)動，使所述檢測 組件中的球形壓頭(9)能夠垂直壓入具有不同偏移角度的氣門。
3. 按照權(quán)利要求1所述的可精確控制不同氣門角度下移的氣門壓緊機(jī)構(gòu)，其特征在 于所述立板(1)上設(shè)有10個小孔，每個孔分別對應(yīng)0 90度，所述立臂(3)的外側(cè) 設(shè)有弧形槽，用所述定位銷(4)將所述立臂(3)與所述立板(1)進(jìn)行角度固定。
4. 按照權(quán)利要求1所述的可精確控制不同氣門角度下移的氣門壓緊機(jī)構(gòu)，其特征 在于所述接插件(10)的上端面連接負(fù)電極，檢測件(11)的下端面連接正電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機(jī)氣道流動性能檢測試驗(yàn)臺上的氣缸蓋氣門壓緊機(jī)構(gòu)，主要由框架組件和檢測組件兩大部分組成。框架組件結(jié)構(gòu)立板用鎖緊輪固定于試驗(yàn)臺平面，立臂與立板軸連接。橫臂兩端分別與立臂和支撐桿鎖緊輪固定。支撐臂固定于磁力座，磁力座固定于試驗(yàn)臺面。檢測組件結(jié)構(gòu)球形壓頭與接插件下端固定，接插件插入檢測件的內(nèi)腔。接插件上端用螺紋與彈簧座緊固。彈簧壓入檢測件內(nèi)腔，直線電機(jī)的延長軸頂端用螺紋與軸套固定連接并再用鎖母鎖緊。檢測組件組裝于橫臂的中間位置。本發(fā)明的特點(diǎn)是，調(diào)節(jié)立臂的角度就能滿足各種氣門傾角的氣缸蓋氣道測試，保證壓頭能垂直壓入氣門，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)氣門升程零點(diǎn)判定和精確控制其升程，提高了檢測精度。
文檔編號G01M15/04GK101476984SQ20081015337
公開日2009年7月8日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者劉書亮, 方學(xué)飛, 王剛德, 王天友, 詹仰欽, 禎 魯 申請人:天津大學(xué)