[发明专利]一种发动机气缸盖快速热疲劳试验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机性能测试技术领域，更具体地说，它涉及一种发动机气缸盖快速热疲劳试验方法及装置。

背景技术

发动机气缸盖工作时，其底面触火面部位承受着高温高压燃气的周期重复作用，承受热应力交变作用容易产生热疲劳裂纹而失效。因此新的发动机在开发阶段，都需要将整机上台架做冷热冲击试验来验证气缸盖的热疲劳性能是否满足要求，但热冷冲击台架试验周期长，且费用高。目前通常采用对气缸盖底面各缸触火面进行感应加热-冷却的热循环方式，可快速初步判断出气缸盖热疲劳性能的优劣，可减少装机上台架做可靠性试验次数，具体的方法是把需要试验的气缸盖单独自由放置，对气缸盖底面各缸触火面逐个单独感应加热模拟气缸盖工作时的温度场合，保温一段时间后，再通过进风管6吹风冷却(如图1和图2)，实现气缸盖受热-冷却的疲劳循环，即可验证触火面鼻梁区的热疲劳寿命。但是，由于现有这种气缸盖技术条件与发动机气缸盖实际工况相差还是甚远，具体缺陷如下：

1、做疲劳试验时气缸盖处于自由放置状态，与发动机气缸盖装配压紧在气缸体上，气缸盖工作时受热产生热膨胀而受气缸体约束状态不相符，导致试验结果不准确；

2、气缸盖触火面加热后的冷却采用表面吹风冷却，与气缸盖实际工作时在水腔内通水冷却的工况不相符，无法试验出气缸盖在设计结构上的优劣对比，从而导致试验结果不准确；

3、试验时气缸盖底面各缸触火面逐个单独做疲劳试验，与发动机各缸同时受热冷却的实际工况不符，从而导致试验结构不准确。

由于存在以上技术缺陷，现有的气缸盖快速热疲劳试验做出的试验结果可靠性低，准确度差，无法为气缸盖设计优化、新材质开发应用提供真实、可靠的判断依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种结构简单、制作方便，能够快速、准确的验证发动机气缸盖热疲劳的试验方法及装置。

本发明的技术方案是这样的：一种发动机气缸盖快速热疲劳试验方法，包括气缸盖、缸盖垫片、气缸套和气缸体，该方法的操作步骤如下：

S1、将气缸盖、缸盖垫片、气缸套按照发动机的装配工艺安装在气缸体上，并使用缸盖螺栓将其拧紧模拟气缸盖的实际装配；

S2、在气缸盖冷却水入口处安装冷却水的进水接头，在气缸体冷却水出口处安装冷却水的出水接头，并将二者分别与水箱连通形成冷却水循环系统；

S3、将装配好的气缸盖和气缸体同时侧放在试验平台上，然后将多个加热感应器同时沿气缸体的缸孔伸入至气缸盖触火面的上方；

S4、启动试验控制系统和冷却水循环系统，形成使气缸盖受热和冷却的热疲劳循环的过程，并通过内窥镜定期观察气缸盖的裂纹状态。

作为进一步地改进，所述的S2中，在进水接头和出水接头安装好后，通过压板将所述气缸体和气缸盖上外露的水口进行密封。

进一步地，所述的S2中，在进水接头和出水接头安装好后，通过压板将所述气缸体和气缸盖上外露的水口进行密封。

进一步地，所述的加热感应器通过加热变压器与电源相连，所述多个加热感应器的数量与气缸盖触火面的数量相一致，并且，所述的多个加热感应器为相互独立控制加热功率、加热时间的感应器。

进一步地，所述加热感应器通过调节机构调节其与所述气缸盖触火面的距离。

一种发动机气缸盖快速热疲劳试验装置，包括气缸盖、气缸套、缸盖垫、气缸体以及缸盖螺栓，所述的气缸套、缸盖垫和气缸盖依次安装在所述的气缸体上，所述的缸盖螺栓将所述的气缸体和气缸盖紧固相连，所述的气缸盖和气缸体的一端分别设有将二者的水腔相连通的进水接头和出水接头；还包括多个可穿过所述气缸体的缸孔并伸入至所述气缸盖触火面上方的可调节的加热感应器。

进一步地，还包括可伸入所述气缸体的缸孔内以观察所述气缸盖的试验裂纹状态的内窥镜。

进一步地，还包括与所述进水接头和出水接头相连的水箱，所述的水箱与进水接头、气缸盖、气缸体和出水接头依次连通形成冷却水循环系统。

进一步地，还包括通过打孔埋设在所述气缸盖上的测温电偶。

进一步地，所述的气缸盖和气缸体上均设有将二者的外露水口密封的密封板。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有如下优点：