[发明专利]一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机缸内过程光学诊断装置，具体的说，是涉及一种用于活塞 加长式光学发动机缸内过程激光测试图像采集的反光镜组件。

背景技术

光学发动机是进行内燃机缸内气体流动、油气混合和燃烧过程研究的实验装 置，通过对实际发动机进行结构改造，设置激光引入窗口和光学测量窗口，可以 实现对缸内过程的激光测量，例如：利用PIV(粒子图像测速)技术获取缸内的 速度场；通过燃油-示踪剂LIF(激光诱导荧光法)定量测量缸内气相燃油当量比 分布；利用LII(激光诱导炽光法)对燃烧过程碳烟进行测量。通过在光学发动 机上开展激光测试可以深入认识缸内的物理化学过程，对数值计算模型提供验证， 为内燃机流体力学和燃烧学理论的发展提供支持。另外，光学诊断可以广泛应用 于发动机实际研发过程中。因此开展光学发动机光学测试装置和方法研发具有较 高的理论和实际意义。

图像采集过程是光学发动机激光测试的最后环节，也是整个实验系统的关键 部分，光学测试要获取的数据是光信号，光信号直接通过透光媒介传输，由于光 线沿直线传播的特性，光信号的方向转折往往需要配合反光镜来实现，反光镜的 反射效率以及工作环境直接关系到图像信号准确性和有效性。目前最常见的光学 发动机结构为Bowditch式的活塞加长光学发动机，其基本结构见附图1，通过 活塞中部镂空、加长并在活塞顶部加设视窗的方式将燃烧室的视场光线引入到活 塞底部，在底部安装45°UV-反光镜(紫外-可见光波段反射)将光路产生90°转 折，最终缸内的光信号被水平放置的相机采集。这种结构的光学发动机的优点是 气缸的有效可视范围广，不需要对复杂的缸盖和气门机构进行改造，但其缺点之 一是图像采集过程中光路发生转折，需要在缸体上安装45°反光镜，而反光镜的 安装位置位于加长活塞顶部的活塞环组和底部活塞环组之间，由于底部活塞环的 泵油作用，润滑油会有少部分溢出，同时顶部活塞环组和缸套之间在压缩和做功 冲程中会产生“串气”，特别是在做功冲程中，泄露的气体中会包含未完全燃烧的 油雾。这些润滑油和油雾会在高速往复运动的活塞作用下产生飞溅，对反光镜产 生污染。为了减少反光镜污染对图像采集系统的影响，实验过程中需要经常对反 光镜进行擦拭去除油污，而一般的反光镜与缸体的连接为机械连接，这增加了反 光镜的单次清洗时间和难度，更重要的是通常反光镜采用普通玻璃基底加顶面镀 铝膜的方式，顶面为反光面同时也成为油污污染面和擦拭面，这导致经过一段时 间使用，镀膜面因擦拭而磨损，反光镜的使用寿命降低，同时由于磨损的不均匀 度，反光镜不同位置的反光效率产生差异，从而大大增加了实验误差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于光学发动机激光 测试图像采集的反光镜组件，反光镜组件由反光镜、支撑板、保护罩和磁性底座 组成，可实现快速对反光镜的反复多次清洗，确保实验准确性，并提高反光镜寿 命，结构简单，降低成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于光学发动机激光测试图像采集的反光镜组件，包括设置在光学发动 机缸体内部的支撑板，所述支撑板伸入缸体内部活塞的镂空段内形成有135°的 弯折段，所述弯折段上设置有反光镜，所述支撑板设置有与缸体磁性连接的磁性 底座，所述弯折段与所述反光镜可拆卸的相互粘接，所述反光镜由JGS1熔融石 英构成，所述反光镜的底部镀有铝膜作为反光面，所述铝膜的底部设置有用于防 止铝膜磨损的保护层，所述弯折段上设置有防护罩。

所述保护层由聚乙烯保护膜构成。

所述反光镜与所述弯折段之间通过高分子油脂相互粘接。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)反光镜由JGS1熔融石英构成，熔融石英作为反光镜基体和擦拭面，在 保证紫外波段光信号的透过率的同时，提高了反光镜寿命，降低了成本。

(2)反光镜的底部镀有铝膜作为反光面，可以对紫外-可见光范围的光信号进 行高效反射，并在铝膜底部设有保护层，避免了反光面的污染和磨损，确保实验 的准确性。

(3)反光镜与支撑板的弯折段之间利用高分子油脂的分子间作用力吸附连 接，支撑板和缸体之间采用磁性连接，便于反光镜和支撑板的拆卸和安装，减少 了反光镜清洁时间，利于提高实验效率。

附图说明

图1是现有技术中光学发动机及其反光镜组件的结构示意图。