專利名稱：一種仿真柴油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)動才幾領(lǐng)域，尤其涉及一種仿真柴油機(jī)。
技術(shù)背景船舶輪機(jī)模擬器是各國航運(yùn)界都十分重視的仿真項目，先后研制出多種類 型和不同功能的船舶輪機(jī)模擬器，但在這些船舶輪機(jī)模擬器中，對船舶主動力 柴油機(jī)的仿真目前還僅限于計算機(jī)軟件仿真，比如，通過數(shù)學(xué)模型仿真計算出 柴機(jī)運(yùn)油行過程的相關(guān)熱工參數(shù)，再配合功能簡單的三維動畫顯示來表達(dá)柴油 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的一般概念，而對于柴油機(jī)內(nèi)部運(yùn)動部件(曲軸、連桿、活塞、鏈條、 凸輪軸、排氣閥等)準(zhǔn)確的運(yùn)動過程，特別是，關(guān)于氣缸內(nèi)部燃燒室中發(fā)火時 序和燃燒過程、排氣閥開啟時序和啟/閉過程等重要工況的描述，以往的仿真方 式是根本無法實現(xiàn)的。實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種對柴油機(jī)的內(nèi)部工作過程等 進(jìn)行實物仿真的仿真柴油機(jī)。為了解決上述問題，本實用新型提出一種仿真柴油機(jī)，包括柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架 靜止部件、柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架運(yùn)動部件，其中，所述柴油機(jī)的至少一個氣缸及包覆該氣缸的靜止部件為剖切處理。并且，所述剖切處理部分還包括包覆對應(yīng)所述氣缸的活塞、連桿、曲軸、 排氣閥的靜止部件。另外，所述柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架運(yùn)動部件至少包括曲軸、連桿、活塞、排氣閥， 為了^t擬燃燒過程，所述剖切處理的氣缸燃燒室壁上設(shè)有發(fā)光器件。另一方面，為了模擬發(fā)火時序和排氣閥啟/閉時序，所述曲軸設(shè)有遮光板，該遮光板的一端連接于曲軸；所述遮光板的兩側(cè)遮蔽區(qū)域內(nèi)分別對應(yīng)設(shè)有固定于曲柄箱內(nèi)壁的紅外發(fā)射頭和紅外接收頭。為了更好的達(dá)到上述模擬效果，所述遮光板垂直于曲軸連接，所述紅外發(fā)射頭和紅外接收頭均設(shè)置于支架上，所述支架的一端固定于所述曲柄箱內(nèi)壁； 并且，所述遮光板、紅外發(fā)射頭支架、紅外接收頭支架三者平行，所述紅外發(fā) 射頭和紅外接收頭分別位于所述遮光板兩側(cè)的垂直投影遮蔽區(qū)域內(nèi)。其中，為了驅(qū)動所述仿真柴油機(jī)，其還包括至少一個電機(jī)，該電機(jī)驅(qū)動所 述柴油枳4幾體運(yùn)動部件中的曲軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而曲軸帶動其他運(yùn)動部件運(yùn)轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，所述柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架運(yùn)動部件至少包括曲軸、連桿、活塞、排氣 閥，并且所述剖切處理的氣缸燃燒室壁上設(shè)有發(fā)光器件；所述曲軸設(shè)有遮光板，該遮光板的一端連接于曲軸；所述遮光板的兩側(cè)遮 蔽區(qū)域內(nèi)分別對應(yīng)設(shè)有固定于曲柄箱內(nèi)壁的紅外發(fā)射頭和紅外接收頭；所述仿真柴油才幾還包括至少一個電才幾，該電才幾驅(qū)動所述曲軸轉(zhuǎn)動。其中，為了控制仿真柴油機(jī)各個工作時序，其還包括脈沖觸發(fā)整形電路、 發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁閥驅(qū)動電路、紅外發(fā)射頭控制電路；所述脈沖觸發(fā)整形電^4妻收所述紅外接收頭的輸出信號并整形輸出方波信 號，該方波信號觸發(fā)所述發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁閥驅(qū)動電路驅(qū)動所述發(fā)光 器件和/或排氣閥的開/關(guān)；所述紅外發(fā)射頭控制電路在所述電機(jī)轉(zhuǎn)動時控制所述 紅外發(fā)射頭工作。可選的，所述電f茲閥的閥芯連接控制所述排氣閥開閉的閥桿。優(yōu)選的，所述電機(jī)為變頻電機(jī)，其受控于變頻器，該變頻器接收外部控制 信號。實施本實用新型，能夠?qū)Σ裼蜋C(jī)主機(jī)的內(nèi)/外部結(jié)構(gòu)、運(yùn)動部件、發(fā)火時序、 燃燒過程、排氣閥啟/閉時序和啟/閉過程等進(jìn)行準(zhǔn)確的實物仿真和形象的效果 模擬，從而更有助于學(xué)習(xí)和理解柴油機(jī)的工作原理。


圖1是本實用新型仿真柴油機(jī)的單缸剖切的正面結(jié)構(gòu)圖； 圖2是圖1所示仿真柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是圖1所示仿真柴油機(jī)曲軸的設(shè)置傳感器部分及曲柄箱的橫切面視圖； 圖4是圖1所示仿真柴油機(jī)的燃燒室局部剖視圖；圖5是圖1所示仿真柴油機(jī)的時序控制部分的結(jié)構(gòu)框圖；圖6是圖3中紅外發(fā)射頭/接收頭支架及遮光板的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。首先，筒要闡述本實用新型的原理。本實用新型通過將真實柴油機(jī)按比例 進(jìn)行縮小制造，并且將其中至少一個氣缸進(jìn)行剖切處理，進(jìn)而暴露出其內(nèi)部運(yùn) 動部件的運(yùn)動過程以有助于理解其內(nèi)部的原理。同時，在燃燒室壁上設(shè)置發(fā)光 器件，并在所述仿真柴油機(jī)的曲軸設(shè)置氣缸發(fā)火燃燒紅外傳感器和排氣閥開/閉 傳感器，時序控制部分根據(jù)所述兩個紅外傳感器的信號來控制所述發(fā)光器件的 開關(guān)以及排氣閥的開閉，進(jìn)而更準(zhǔn)確的模擬真實柴油機(jī)的運(yùn)行情況。參考圖1，圖示了本實用新型仿真柴油機(jī)的單缸剖切的正面結(jié)構(gòu)圖。本實施 例中仿真柴油機(jī)包括8個氣缸，其中最右邊氣缸及其對應(yīng)曲軸部分進(jìn)行剖切處 理以暴露其內(nèi)部運(yùn)動部件的運(yùn)動過程。如圖所示，該仿真柴油機(jī)包括仿真柴油 機(jī)機(jī)體構(gòu)架靜止部件中的機(jī)殼1,該機(jī)殼1上設(shè)置開口 2和開口 3分別暴露氣缸 及該氣缸對應(yīng)的曲軸部分。通過開口 2可以觀察到排氣閥、活塞、連桿的運(yùn)動 以及發(fā)火燃燒的過程，通過開口 3可以觀察到部分曲軸及所述氣缸對應(yīng)的曲柄 的運(yùn)動過程。所述發(fā)火燃燒的過程通過下述的發(fā)光器件(也即下述的發(fā)火燃燒 指示燈)的發(fā)光的亮滅來表示，詳細(xì)情況可以參考下述相關(guān)部分的文字說明。參考圖2，圖示了圖1所示仿真柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，其整體上包 括機(jī)體構(gòu)架靜止部件及機(jī)體構(gòu)架運(yùn)動部件。其中，所述機(jī)體構(gòu)架運(yùn)動部件中又 包括發(fā)火/燃燒指示燈(也即發(fā)光器件)21、排氣閥22、電磁閥23，以及傳動組 件27;所述傳動組件27又進(jìn)一步包括曲軸、連桿、活塞、鏈條、凸輪軸等；所 迷機(jī)體構(gòu)架靜止部件中又包括時序控制部分24、氣缸發(fā)火燃燒紅外傳感器25、 排氣間開/閉紅外傳感器26，以及變頻電才幾27。其中，變頻電機(jī)27驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動，曲軸進(jìn)而帶動連桿、活塞，以及鏈條、 凸輪軸(如圖箭頭所示，為兩路)，而設(shè)置于曲軸上的氣缸發(fā)火燃燒紅外傳感器25及排氣閥開/閉紅外傳感器26分別感知?dú)飧装l(fā)火燃燒時刻/時長及排氣閥開/ 閉時刻，并將所述感知信號發(fā)送至?xí)r序控制部分24處理，時序控制部分24根 據(jù)接收到的來自傳感器的信號控制排氣閥22的開閉以及發(fā)火/燃燒指示燈21的 亮滅。其中，對于排氣閥22的開閉控制通過電^f茲閥23完成，具體的，由電》茲 閥23的閥芯連接所述排氣閥22開閉的閥桿(圖未示)進(jìn)而控制所述排氣閥22 的開閉。所述氣缸發(fā)火燃燒紅外傳感器25以及排氣閥開/閉紅外傳感器的具體實 現(xiàn)將在下文進(jìn)行詳細(xì)闡述，所述時序控制部分24的具體實現(xiàn)可以參考圖5所示 實施例的相關(guān)描述。需要說明的是，所述的發(fā)火/燃燒指示燈21可以采用發(fā)光二極管，或者其它 普通燈管/泡等，本實用新型不限于此。所述電磁閥23對排氣閥22的控制也不 限于上文所述的閥桿控制，可以采用任何其它適當(dāng)?shù)姆绞蕉怀霰緦嵱眯滦?的保護(hù)范圍。參考圖3，圖示了圖1所示仿真柴油機(jī)曲軸的設(shè)置傳感器部分及曲柄箱的橫 切面視圖。如圖所示，包括曲軸31, —端固定于曲軸31上的遮光板33，以及 分別位于遮光板33的兩側(cè)并一端固定于曲柄箱內(nèi)壁30上的紅外發(fā)射頭支架32 和紅外接收頭支架34,其中紅外發(fā)射頭支架32位于本3見圖的最外層，紅外接收 頭支架34位于本視圖的最里層。并且，所述紅外發(fā)射頭支架32上設(shè)置有紅外 發(fā)射頭321,在對應(yīng)該紅外發(fā)射頭321的紅外接收頭支架34上設(shè)置有紅外接收 頭(由于視圖角度原因，圖未示)。紅外發(fā)射頭支架32、遮光板33、紅外接收 頭支架34的具體結(jié)構(gòu)可以參考圖6所示，如圖所示，三者的形狀大致相同，其 中紅外發(fā)射頭支架32、紅外接收頭支架34的較寬一端固定于曲柄箱內(nèi)壁，遮光 板33的較窄一端固定于曲軸上，并且遮光板33位于紅外發(fā)射頭支架32、紅外 接收頭支架34之間；所述紅外接收頭支架34上設(shè)有紅外接收頭341,當(dāng)上述三 者裝配完畢后，則所述紅外發(fā)射頭321和紅外接收頭341位于同一直線上且被 遮光板33在二者中間遮蔽。所述位于同一直線上使得紅外發(fā)射頭321的發(fā)射方 向正對紅外接收頭341的接收方向。在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述紅外發(fā)射頭支架32、紅外接收頭支架34，以及遮光板33在空間中相互平行，且紅外發(fā)射頭支架32、紅外接收 頭支架34之間的間距為lcm左右，所述遮光板33位于紅外發(fā)射頭支架32、紅 外接收頭支架34之間。所述紅外發(fā)射頭支架32、紅外接收頭支架34以及遮光 板33均呈扇形。所述紅外發(fā)射頭支架32與紅外接收頭支架34合在一起即為上文所述紅外 傳感器。通過將所述遮光板33設(shè)置在曲軸31的不同轉(zhuǎn)角位置來實現(xiàn)不同的功 能，例如上述發(fā)火時刻、排氣閥開啟時刻；而發(fā)火燃燒持續(xù)時間、排氣閥開啟 持續(xù)時間可通過調(diào)整所述遮光板33的形狀(也即寬度，能夠遮擋所述紅外發(fā)射 頭的寬度)來實現(xiàn)。需要說明的是，本實用新型所述的紅外發(fā)射頭支架32、紅外接收頭支架34， 以及遮光板33并不限于三者平行的情況，還可以是紅外發(fā)射頭支架32、紅外接 收頭支架34平行，而遮光板33不與其二者平行；或者，三者兩兩不平行等； 總之，只要能使得曲軸旋轉(zhuǎn)時所述遮光板33能在所述紅外發(fā)射頭支架32、紅外 接收頭支架34之間進(jìn)行遮蔽并旋轉(zhuǎn)即可，均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。參考圖4，圖示了圖1所示仿真柴油機(jī)的燃燒室局部剖視圖。如圖所示，包 括燃燒室壁40，位于燃燒室壁40上的發(fā)光器件(例如發(fā)光二極管)41,以及位 于燃燒室頂端的排氣閥22。所述發(fā)光器件41也即上述的發(fā)火/燃燒指示燈21。需要注意的是，所述發(fā)光器件41的位置并不固定，其可以設(shè)置在燃燒室壁 上的任意位置，可以嵌入燃燒室壁40中，也可以設(shè)置于燃燒室壁40的內(nèi)表面 等，只要其發(fā)光時能使得觀察者感知到光線即可。參考圖5，圖示了圖1所示仿真柴油機(jī)的時序控制部分的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所 示，包括脈沖觸發(fā)整形電路51、發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁閥驅(qū)動電路52,及 紅外發(fā)射頭控制電路53。其中，脈沖觸發(fā)整形電路51接收來自紅外接收頭341 的脈沖信號，并將該信號進(jìn)行整形輸出方波信號至發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁 閥驅(qū)動電路52，由發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁閥驅(qū)動電路52控制發(fā)光器件/電 磁閥的開閉。進(jìn)一步，所述電磁閥通過閥桿控制排氣閥的開閉。所述紅外發(fā)射 頭控制電路53用于在仿真柴油機(jī)發(fā)火時控制紅外發(fā)射頭321工作，并在仿真柴油機(jī)停止工作的時候停止紅外發(fā)射頭321的工作。另外，所述脈沖觸發(fā)整形電 路51輸出的方波信號中，高電平處即表示遮光板遮光時間，低電平處即表示不 遮光時間，當(dāng)為高電平時觸發(fā)所述發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁閥驅(qū)動電路52工作。由于所述脈沖觸發(fā)整形電路51、發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁閥驅(qū)動電路 52，及紅外發(fā)射頭控制電路53均為常見電路，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)上述描 述很容易實現(xiàn)，因此不進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。以上所揭露的僅為本實用新型 一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定 本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本 實用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1、一種仿真柴油機(jī)，包括柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架靜止部件、柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架運(yùn)動部件，其特征在于，所述柴油機(jī)的至少一個氣缸及包覆該氣缸的靜止部件為剖切處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述剖切處理部分還 包括包覆對應(yīng)所述氣缸的活塞、連桿、曲軸、排氣閥的靜止部件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述柴油機(jī)機(jī)體 構(gòu)架運(yùn)動部件至少包括曲軸、連桿、活塞、排氣閥，并且所述剖切處理的氣缸 燃燒室壁上設(shè)有發(fā)光器件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述柴油機(jī)機(jī)體 構(gòu)架運(yùn)動部件至少包括曲軸、連桿、活塞、排氣閥，并且所述曲軸設(shè)有遮光板， 該遮光板的一端連接于曲軸；所述遮光^反的兩側(cè)遮蔽區(qū)域內(nèi)分別對應(yīng)設(shè)有固定 于曲柄箱內(nèi)壁的紅外發(fā)射頭和紅外接收頭。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述遮光板垂直于曲 軸連接，所述紅外發(fā)射頭和紅外接收頭均設(shè)置于支架上，所述支架的一端固定 于所述曲柄箱內(nèi)壁；并且，所述遮光板、紅外發(fā)射頭支架、紅外接收頭支架三 者平行，所述紅外發(fā)射頭和紅外接收頭分別位于所述遮光板兩側(cè)的垂直投影遮 蔽區(qū)域內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述仿真柴油機(jī) 還包括至少 一個電機(jī)，該電機(jī)驅(qū)動所述柴油機(jī)機(jī)體運(yùn)動部件中的曲軸轉(zhuǎn)動。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述柴油機(jī)機(jī)體 構(gòu)架運(yùn)動部件至少包括曲軸、連桿、活塞、排氣閥，并且所述剖切處理的氣缸 燃燒室壁上設(shè)有發(fā)光器件；所述曲軸設(shè)有遮光板，該遮光4反的一端連接于曲軸；所述遮光板的兩側(cè)遮 蔽區(qū)域內(nèi)分別對應(yīng)設(shè)有固定于曲柄箱內(nèi)壁的紅外發(fā)射頭和紅外接收頭； 所述仿真柴油機(jī)還包括至少一個電機(jī)，該電機(jī)驅(qū)動所述曲軸轉(zhuǎn)動。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，還包括脈沖觸發(fā)整形 電路、發(fā)光器件驅(qū)動電路和/或電磁閥驅(qū)動電路、紅外發(fā)射頭控制電路；所述脈沖觸發(fā)整形電路接收所述紅外接收頭的輸出信號并整形輸出方波信號，該方波信號觸發(fā)所述發(fā)光器件驅(qū)動電^各和/或電萬茲閥驅(qū)動電路驅(qū)動所述發(fā)光器件和/或排氣閥的開/關(guān)；所述紅外發(fā)射頭控制電路在所述電機(jī)轉(zhuǎn)動時控制所述紅外發(fā)射頭工作。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述電磁閥的閥芯連 接控制所述排氣閥開閉的閥桿。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿真柴油機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)為變頻電 機(jī)，其受控于變頻器，該變頻器接收外部控制信號。
專利摘要本實用新型公開了一種仿真柴油機(jī)，包括柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架靜止部件、柴油機(jī)機(jī)體構(gòu)架運(yùn)動部件，所述柴油機(jī)的至少一個氣缸及包覆該氣缸的靜止部件為剖切處理。實施本實用新型，能夠?qū)Σ裼蜋C(jī)主機(jī)的內(nèi)/外部結(jié)構(gòu)、運(yùn)動部件、發(fā)火時序、燃燒過程、排氣閥啟/閉時序和啟/閉過程等進(jìn)行準(zhǔn)確的實物仿真和形象的效果模擬，從而更有助于學(xué)習(xí)和理解柴油機(jī)的工作原理。
文檔編號G09B25/02GK201117155SQ20072003018
公開日2008年9月17日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者君 付, 忠 初, 吳庚申, 周明順, 李永鵬, 李迪陽, 王本明, 蔣德志, 趙曉玲, 高玉德 申請人:青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院