一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置的制作方法

1.本发明属于发动机测试技术领域，尤其是涉及一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置。


背景技术：

2.随着对发动机燃油经济性和排放法规要求的不断提高，各种进排气可变机构包括可变气门正时机构(vvt)和可变气门升程机构(vvl)展现出明显优势，各发动机公司纷纷推出此类技术。在进排气可变机构的开发及试验过程中，需要实时测量进排气门的开启、关闭时刻以及气门升程的高度，以改进产品性能。目前，对于进排气可变机构的开启、关闭时刻以及气门升程的测量，在成熟的产品发动机上普遍通过在进排气凸轮轴上安装霍尔传感器来实现，但是在试验室开发阶段，采用霍尔传感器无法满足更高测量精度和更快响应速度的要求，需要研究新型的气门正时和气门升程测量技术。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置，以实现发动机气门正时和气门升程的实时化和非接触式测量。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置，包括高速数据采集仪、激光位移传感器、气门运动同步杆、气门、气门弹簧、弹簧上座、凸轮轴和气门室罩壳，所述激光位移传感器安装于气门室罩壳外部，且与高速数据采集仪连接，所述气门运动同步杆一端位于气门室罩壳外部，所述气门运动同步杆另一端位于气门室罩壳内部，且气门运动同步杆另一端底部安装至弹簧上座，弹簧上座底部安装至气门弹簧顶部，气门弹簧底部安装至气门。
6.进一步的，还包括油封，所述油封固定至气门室罩壳，所述气门运动同步杆的一端穿过油封至气门室罩壳外部，且气门运动同步杆与油封滑动套接。
7.进一步的，所述激光位移传感器为激光三角反射式传感器。
8.进一步的，所述激光位移传感器的激光发射口与气门室罩壳的距离为40～60mm。
9.进一步的，所述激光位移传感器的信号线连接至高速数据采集仪，数据传输采用ethernet,ethercat或rs422方式中的一种。
10.进一步的，所述气门运动同步杆为l型金属杆，所述气门运动同步杆穿出气门室罩壳的顶端面为气门运动测量面，所述气门运动同步杆的位移范围处于激光位移传感器的激光信号反射边界内。
11.相对于现有技术，本发明所述的一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置具有以下优势：
12.(1)本发明所述的一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置，通过激光位移信号测量气门的正时和升程，测量频率高、精度高、抗干扰能力强，实现了发动机进排气
可变气门正时和升程测量的实时化和非接触化。
13.(2)本发明所述的一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置，通过将激光位移传感器安装于气门室罩壳外，可避免气门室罩壳内机油液滴颗粒对激光测量的干扰；气门运动同步杆穿过气门室罩壳，同步杆杆身与气门室罩壳之间采用油封密封，可保证在同步杆正常运动的同时气门室罩壳不泄露曲轴箱气体。
附图说明
14.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
15.图1为本发明实施例所述的整体结构示意图。
16.附图标记说明：
17.1、高速数据采集仪；2、激光位移传感器；3、气门运动同步杆；4、气门；5、气门弹簧；6、弹簧上座；7、凸轮轴；8、气门室罩壳；9、油封。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.如图1所示，一种用于发动机气门正时和气门升程的测量装置，包括高速数据采集仪1、激光位移传感器2、气门运动同步杆3、气门4、气门弹簧5、弹簧上座6、凸轮轴7和气门室罩壳8，所述激光位移传感器2安装于气门室罩壳8外部，且与高速数据采集仪1连接，所述气门运动同步杆3一端位于气门室罩壳8外部，所述气门运动同步杆3另一端位于气门室罩壳8内部，且气门运动同步杆3另一端底部安装至弹簧上座6，弹簧上座6底部安装至气门弹簧5顶部，气门弹簧5底部安装至气门4。本测量装置适用于发动机台架试验，在发动机处于运转状态时进行进排气气门正时和气门升程的实时测量，在发动机处于运转状态时进行进排气气门正时和气门升程的实时测量，如图1所示，包括高速数据采集仪1、激光位移传感器2、气
门运动同步杆3、气门4、气门弹簧5、弹簧上座6、凸轮轴7、气门室罩壳8和油封9，所述激光位移传感器2安装于气门室罩壳8外，并与高速数据采集仪1连接，气门运动同步杆3与气门4以及弹簧上座6以机械方式连接并保持同步运动。
23.还包括油封9，所述油封9固定至气门室罩壳8内壁顶面，所述气门运动同步杆3的一端穿过油封9至气门室罩壳8外部，且气门运动同步杆3与油封9滑动套接，在实际使用时，气门运动同步杆3与气门室罩壳8之间靠油封9密封，油封9起密封气门室罩壳8的作用，以维持气门室罩壳8和曲轴箱的压力在正常范围内。
24.所述激光位移传感器2为激光三角反射式传感器，型号为μ-eps optoncdt 2300-20,量程为0～20mm。激光位移传感器2的测量频率可通过信号控制器软件(现有技术)更改设置。所述激光位移传感器2分辨率为0.3μm。所述激光位移传感器2绝对误差≤
±
4μm。
25.所述激光位移传感器2的激光发射口与气门室罩壳8的距离为40～60mm。激光位移传感器2测量的气门正时和气门升程信号由高速数据采集仪采集1后，再经过与曲轴和凸轮轴7信号同步，通过高速数据采集仪1上位机软件进行数据显示和保存。
26.所述激光位移传感器2的信号线连接至高速数据采集仪1，数据传输采用ethernet,ethercat或rs422方式中的一种，在实际使用时，激光位移传感器2与高速数据采集仪1的连接方式并不局限于这几种。所述激光位移传感器2为基于激光束干涉原理的位移传感器。
27.所述气门运动同步杆3为l型金属杆，所述气门运动同步杆3穿出气门室罩壳8的顶端面为气门运动测量面，所述气门运动同步杆3的位移范围处于激光位移传感器2的激光信号反射边界内。其下端与弹簧上座6通过螺栓联接，其上端为测量面，激光位移传感器2的反射光即照射在该测量面上；气门运动同步杆3穿过油封9。气门运动同步杆3的下端与弹簧上座6连接并与气门4联动，气门运动同步杆3的升程即气门升程。即，所述气门运动同步杆3的位移与气门4同步，是气门4运动的间接测量对象，通过螺栓或焊接等方式连接弹簧上座6。
28.所述激光位移传感器2的激光信号三角发射区域和测量区域统一位于气门室罩壳8外，并需确保测量区域无其他光源反射光。为避免气门室罩壳8里的机油液滴颗粒干扰激光测量，将所述激光位移传感器置2于气门室罩壳8外，激光位移传感器2的三角形反射光束照射在气门室罩壳8外的气门运动同步杆3顶端面。
29.本发明所述的一种基于激光位移传感器的发动机气门正时和气门升程测量装置，通过激光反射光进行气门位移的动态测量，测量频率高、精度高、抗干扰能力强，实现发动机进排气可变气门正时和升程测量的实时化和非接触化。该测试技术可有力支撑发动机进排气可变技术的研发，对于提高发动机性能、降低排放和改善燃油经济性具有重要意义。
30.实施例1
31.气门运动同步杆3与弹簧上座6连接并与气门4联动，气门运动同步杆3穿过气门室罩壳8，其位移范围在激光位移传感器2的激光信号反射边界内；通过将激光位移传感器2安装于气门室罩壳8外，可实时测量进排气气门正时和气门升程，气门正时包括气门开启时刻和气门关闭时刻，气门开启时刻定义为气门开启过程中气门升程1mm时所对应的曲轴转角位置，气门关闭时刻定义为气门关闭过程中气门升程1mm所对应的曲轴转角位置；激光位移传感器2测量的气门正时和气门升程信号由高速数据采集仪1采集后，再经过与曲轴转速和凸轮轴7位置信号同步，通过高速数据采集仪1的上位机软件(为现有技术)进行数据显示和
保存。所述高速数据采集仪1的型号为avl indicom 612，接入发动机曲轴转速信号和凸轮轴7位置信号。
32.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。