[实用新型]带有热管理的活塞摩擦力测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机传热、机械摩擦测量技术领域，具体涉及带有热管理的活塞摩擦力测试装置及方法。

背景技术

活塞-缸套摩擦润滑的空间尺度达到微米和纳米级别，而缸套和活塞热变形的尺度也在微米级别；温度对润滑油的粘度和密度等特性有显著影响；而且，活塞和缸套的温度影响到摩擦热在活塞和缸套之间的传热分配情况，随着内燃机功率密度的提升，热负荷愈来愈严重，传热对活塞-缸套系统的摩擦功耗的影响更加显著。张启(张启,毛军红,谢友柏.IMEP法测量内燃机活塞组摩擦力的分析计算方法[J].内燃机学报,2007,25(6):560-564.)平均指示压力(IMEP)法测量内燃机活塞的摩擦力。宁李谱(宁李谱,孟祥慧,谢友柏.基于无线传输的内燃机活塞组－缸套摩擦力测量方法[J].上海交通大学学报,2014,48(9):1297-1302.)在平均指示压力法的基础上，利用无线传输测试了连杆应力信号。Yeow-Chong Tan(Yeow-Chong Tan,Zaidi Mohd Ripin.Technique to determine instantaneous piston skirt friction during piston slap[J].TribologyInternational,2014,74:145-153.)将单缸机采用卧放的方式安装在测力器上，用电动机倒拖活塞，测试机体受到的摩擦力。Dallwoo Kim(Dallwoo Kim,Akemi Ito,Yasuhiro Ishikawa,et al.Friction Characteristics of Steel Pistons for Diesel Engines[J].Journal ofMaterials Research and Technology,2012,1(2):96-102.)使用浮动气缸法测试单缸机活塞摩擦力。但他们的研究均没有考虑传热的影响，不考虑活塞裙部和缸套的热变形时，活塞裙部周期平均摩擦功率为0.42KW，活塞裙部和缸套的热变形使平均摩擦功率增大0.21KW(刘晓日.基于流固耦合传热的内燃机润滑摩擦特性研究[D].山东:山东大学,2015.)，因此研究传热对摩擦功耗的影响显得尤为必要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种带有热管理的活塞摩擦力测试装置及方法。该装置在浮动缸套测摩擦实验装置的基础上进行改进，去掉传统的浮动缸套测摩擦实验装置中安装在测试台架上的机体结构，只保留了缸套活塞曲轴连杆部分，应用喷火嘴配合涂在活塞上表面的传热涂层来精确控制活塞顶部的温度分布，应用活塞底部传热测控子装置对活塞裙部的温度进行精确控制，应用缸套水腔侧传热测控子装置对缸套纵向温度分布进行控制；并使用台架将缸套固定，通过拉压传感器测量缸套与活塞之间的摩擦力；该装置能满足研究传热对摩擦影响的需求，在测量缸套-活塞间摩擦力的同时，能对活塞顶部、裙部的温度场进行精确控制。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种带有热管理的活塞摩擦力测试装置，其特征在于该装置包括活塞顶部传热测控子装置、活塞底部传热测控子装置、缸套水腔侧传热测控子装置、支承钢架和缸套-活塞间测摩擦机构；所述活塞顶部传热测控子装置、缸套水腔侧传热测控子装置和活塞底部传热测控子装置由上至下依次固定在支承钢架上，缸套-活塞间测摩擦机构安装在支承钢架的内部；

所述活塞顶部传热测控子装置包括喷火嘴支承和喷火嘴，所述喷火嘴支承安装在活塞上部，为圆盘形，中间部位开一个圆孔，所述喷火嘴穿过该圆孔，并固定在喷火嘴支承上，喷火嘴的喷火口朝向活塞顶部；在活塞上表面涂有传热涂层；