[发明专利]测量点火状态下活塞与缸套间摩擦力及活塞侧推力的装置

说明书

技术领域

本发明属于车用内燃机的测试领域，具体涉及一种测量点火状态下活塞与缸套间摩擦力及活塞侧推力的装置。

背景技术

当前，矿物性燃料已经接近枯竭，相应的油耗法规日趋严格。对于车用内燃机而言，如何降低燃油消耗，成为非常重要而且必须开展的工作。在改善燃油经济性的诸多技术中，降低摩擦损失是非常关键和基础性的技术。一般而言，活塞组和缸套之间的摩擦损失占到车用内燃机总摩擦损失的50%左右，所以应该尽可能地降低这一部分的摩擦损失，进而改善燃油消耗。为了更好地研究活塞组和缸套之间的摩擦情况，明确降摩擦技术的实际效果，精确测量其摩擦力就变得尤为重要。在车用内燃机的点火状态下，测量活塞组和缸套摩擦力的方法一般分为两大类，即平均指示压力法和浮动缸套法。对于平均指示压力法，这种方法对传感器精度要求非常高，同时也对测量仪表的误差很敏感，虽然这种方法相对易于实现，但测量精度不容易保证。对于浮动缸套法，现有技术中，这种方法通常情况下只能测量活塞组和缸套之间的轴向作用力，而为了更加细致全面的研究两者之间的摩擦情况，仅仅测量一个方向的作用力是不够的，活塞组对缸套的径向作用力也必须进行测量。

而且，在采用浮动缸套法精确测量点火状态下活塞组和缸套之间的摩擦力时，有三个问题必须解决：其一、应该尽可能地减小缸内高压气体对测量结果所产生的不利影响。车用内燃机在点火状态时，高压燃气会作用于缸套的上端面，产生与所测摩擦力平行的轴向作用力，这个作用力是摩擦力测量所不希望出现的，但这个力又是客观存在的，所以，为了实现精确测量，必须设法对这一高压燃气所产生的作用力进行平衡，避免其对测量的结果产生显著的影响。其二、传感器的选择和合理布置问题。要实现同时测量活塞组和缸套之间的轴向作用力和径向作用力，又要保证测量精度和测量系统的可靠性。其三、测量过程中缸套的径向支撑问题。内燃机运行时，活塞组对缸套的侧推力明显比不点火状态下要大，这就对缸套产生了比较大冲击，影响摩擦力的测量精度和测试系统的可靠性。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种测量点火状态下活塞与缸套间摩擦力及活塞侧推力的装置。在点火状态下，解决了缸内高压燃气对测量精度的不利影响问题，并且在实现两者径向力测量的同时，解决了缸套的径向支撑问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种测量点火状态下活塞与缸套间摩擦力及活塞侧推力的装置，包括浮动缸套（1）、活塞（2）、缸盖（3）、固定缸体（7）和水套（10），水套（10）固定设置在浮动缸套（1）的外表面上，其特征在于：还包括三分力传感器（8），三分力传感器（8）设置在水套（10）和固定缸体（7）之间，以测量点火状态下活塞（2）和浮动缸套（1）之间的摩擦力以及活塞（2）的侧推力，同时也充当浮动缸套（1）的径向支架。

进一步，三分力传感器（8）一端通过三分力传感器固定侧安装台（6）和固定缸体（7）连接，三分力传感器（8）另一端通过三分力传感器浮动侧安装台（9）和水套（10）连接。

进一步，三分力传感器（8）有上下两组，每组两个。

进一步，还包括气体平衡机构（5），以抵消点火状态下高压燃气作用在浮动缸套（1）和水套（10）上的力从而消除该力对活塞（2）与浮动缸套（1）间摩擦力测量的影响；气体平衡机构（5）设置在浮动缸套（1）和水套（10）的外壁、缸盖（3）以及固定缸体（7）内壁围成的空间内，并位于三分力传感器（8）的上方。

进一步，气体平衡机构（5）包括气体平衡腔上盖（51）、气体平衡腔下盖（52）和气体平衡腔密封底座（54），气体平衡腔密封底座（54）带有密封垫片（11），气体平衡腔上盖（51）、气体平衡腔下盖（52）和气体平衡腔密封底座（54）围成一空腔形成气体平衡腔（53），气体平衡腔（53）通过气体平衡孔（511）与浮动缸套（1）和缸盖（3）形成的空腔连通；气体平衡腔密封底座（54）一侧和固定缸体（7）内壁固连，气体平衡腔上盖（51）的一端和水套（10）的外壁连接。

进一步，气体平衡腔密封底座（54）上加工有凹槽结构以容纳气体平衡腔下盖（52）；气体平衡腔下盖（52）上设置有一突起结构，该突起结构与气体平衡腔上盖(51)的另一端配合工作从而对气体平衡腔上盖(51)起支撑作用并对气体平衡腔上盖(51)进行径向定位。

进一步，气体平衡孔（511）设置在气体平衡腔上盖(51)上和水套（10）外壁连接的一端端部。