探头安装组件、系统及发动机内窥式可视化系统的制作方法

1.本发明涉及发动机可视化测试领域，涉及一种探头安装组件，还涉及包括上述探头安装组件的探头安装系统及发动机内窥式可视化系统。


背景技术：

2.内窥式可视化技术是通过内窥镜探头等设备对物体内表面情况进行探测的技术，可以直观真实地反应物体内部工作的情况，对于内部较暗或者高速运动的物件，通常还需要内窥式光源进行补光从而获得清晰的内部成像。
3.近年来，随着“双碳”目标的提出，对于发动机热效率的要求也不断提高，传统的基于缸压监测等发动机测试技术为宏观测试技术，对于柴油机极限工况下的性能测试存在一定的局限性；而内窥式可视化技术却可以真实地反映缸内微观喷雾燃烧情况，对于发动机参数的精确调整具备很高的指导价值。目前内窥式可视化技术主要应于光学发动机、车用汽油机或者小型高速柴油机，其中典型的方案为江苏大学的宁海强等人的方案，他们对车用柴油机进行改造，发明了一种柴油机缸内喷雾与燃烧特性动态可视化测试装置，其探头结构为套管结构，但不经过水腔，相机通过光学连接结构与探头相连，并固定在台架上。然而该技术在大功率发动机的应用基本没有，相关研究也很少。
4.大功率发动机的缸内空间较大，需要采用大直径可视化探头，而且，大功率发动机具有体积大、振动幅度大等特点，对于安装定位孔以及可视化探头和光源探头之间连接的同轴度与稳定性提出了更高的要求，因而装配难度较高。
5.因此，需要提供一种探头安装组件，可以适用于安装大功率发动机内窥式可视化系统的探头。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种探头安装组件，可以降低装配难度，适用于安装大功率发动机内窥式可视化系统的探头。
7.本发明提供一种探头安装组件，用于安装发动机内窥式可视化系统的探头，所述探头安装组件包括穿设于探头孔道的下套筒和上套筒，其中，所述探头孔道设置于所述发动机中并且在孔道内壁的底部设置有止挡部；所述下套筒的下筒端抵顶所述止挡部；并且，所述上套筒的下筒端抵顶所述下套筒的上筒端，并且所述上套筒连接到所述发动机。
8.在一个实施方式中，所述发动机具有水腔，所述探头孔道至少部分地穿过所述水腔；所述下套筒具有中间筒段，所述中间筒段在外周侧封闭所述水腔。
9.在一个实施方式中，所述下套筒还具有上筒段和下筒段，所述上筒段和所述下筒段分别连接在所述中间筒段的上侧和下侧，并且与所述探头孔道的孔道内壁之间分别设置有密封件。
10.在一个实施方式中，所述上筒段和所述探头孔道的孔道内壁之间设置的密封件是密封圈；和/或，所述下筒段和所述探头孔道的孔道内壁之间设置的密封件是密封胶。
11.在一个实施方式中，所述下套筒通过冷套装配穿设于所述探头孔道，借此与所述探头孔道过盈配合。
12.在一个实施方式中，所述探头孔道的上部孔段设置有内螺纹，所述上套筒通过所述内螺纹与所述发动机螺纹连接。
13.本发明还提供一种探头安装系统，用于发动机内窥式可视化系统，所述探头安装系统包括发动机的缸盖、可视化探头和光源探头，所述缸盖分离地设置有两个探头孔道；所述探头安装系统还包括两个前述的探头安装组件，两个探头安装组件的套筒分别穿设于所述两个探头孔道，分别用于接收所述可视化探头和所述光源探头。
14.在一个实施方式中，所述缸盖还具有水道，所述水道在与所述水道的延伸方向垂直的方向上的两侧分别与所述两个探头孔道相交；所述探头安装系统还包括闷塞，所述闷塞设置于所述水道，借此，在所述两侧分别隔绝所述水道与所述两个探头孔道。
15.本发明还提供一种发动机内窥式可视化系统，包括相机，还包括前述的探头安装系统以及可调支撑装置，所述可调支撑装置用于位置可调地支撑所述相机。
16.在一个实施方式中，所述可调支撑装置包括：可调架，用于支撑所述相机；第一支架，所述可调架沿倾斜方向位置可调地支撑于所述第一支架，所述倾斜方向相对于第一水平方向、第二水平方向和竖直方向均倾斜，所述第一水平方向与所述第二水平方向相交；第二支架，所述第一支架绕着水平轴线角向可调地设置于所述第二支架，所述水平轴线沿所述第一水平方向延伸；第三支架，所述第二支架沿竖直方向位置可调地设置于所述第三支架；第四支架，所述第三支架绕着竖直轴线角向可调地设置于所述第四支架；和，第五支架，所述第四支架沿所述第二水平方向位置调节地设置于所述第五支架。
17.上述探头安装组件通过上、下两个套筒进行密封，以此来提供探头的安装空间，这种拆分成两个套筒的结构可以降低薄壁件装配的难度，也更容易保证探头安装的同轴度与稳定性，特别适用于安装针对大功率发动机内窥式可视化系统的大直径可视化探头，因而可以降低装配难度，特别适用于安装大功率发动机内窥式可视化系统的探头。
附图说明
18.本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
19.图1是示例性发动机内窥式可视化系统的整体示意图。
20.图2是示出图1的缸盖中水道和水腔分布的示意图。
21.图3是示例性探头安装组件的示意图。
22.图4是示出安装图3的探头安装组件的下套筒的示意图。
23.图5是示出水道、探头孔道和闷塞的示意图。
24.图6是示出图1中的示例性可调支撑装置的立体图。
25.图7是示出示例性可调架的立体图。
26.图8是示出示例性第一支架的立体图。
27.图9是示出示例性第二支架的立体图。
28.图10是示出示例性第三支架的立体图。
29.图11是示出示例性第五支架的立体图。
30.图12是示出示例性第一对中部分的立体图。
31.图13是示出示例性第二对中部分的立体图。
具体实施方式
32.下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。
33.例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一特征和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一特征和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一元件和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一元件和第二元件间接地相连或彼此结合。
34.由大功率发动机的本身结构特性决定，对于其发动机内窥式可视化系统的设计，涉及诸多难点，特别是其中探头安装组件、系统及方法的设计。
35.发明人分析认为，其一，同小型发动机相比，大功率发动机基本为单体式缸盖，其缸内空间较大，为保证可视化区域覆盖燃烧、喷雾范围，需要采用大直径可视化探头，这对于安装而言会提升难度。其二，同小型发动机相比，大功率发动机具有体积大、振动幅度大等特点，且高速相机为电子敏感元器件，为防止在实机运行过程中因相机对中问题导致相机、探头振动频率不同步，造成设备损坏或者影响拍摄的缸内工作过程图像的准确性，需要对安装定位孔、可视化探头、高速相机之间连接的同轴度和稳定性提出更高的要求。其三，其水腔体积大、结构复杂，且考虑到进排气管的遮挡，其可视化通道必然会穿过水道、水腔，故对于探头通道的密封要求很高。
36.鉴于上述难点，本发明提供了一种适用于大功率发动机内窥式可视化系统的探头安装组件1，还提供了包括探头安装组件1的探头安装系统10以及发动机内窥式可视化系统100。上述发动机内窥式可视化系统100可以置放于发动机的进气侧，在摇臂座附近的位置。
37.图1示出了整个发动机内窥式可视化系统100的示例构造。其中，发动机内窥式可视化系统100包括相机300。发动机内窥式可视化系统100还可以包括可调支撑装置600，可调支撑装置600可以用于位置可调地支撑相机300。
38.发动机内窥式可视化系统100还可以包括探头安装系统10。换言之，探头安装系统10可以用于发动机内窥式可视化系统100。
39.探头安装系统10可以包括发动机的缸盖20、可视化探头30和光源探头40。探头安装系统10还可以包括探头安装组件1。图示实施方式中，缸盖20可以分离地设置有两个探头孔道200。探头安装系统10可以包括两个前述探头安装组件1。两个探头安装组件1可以分别穿设于前述两个探头孔道200，分别用于接收可视化探头30和光源探头40。探头孔道200也可以称之为探头通道，可以作为接收可视化探头30的可视化通道，也可以作为接收光源探头40的光源通道。可视化探头30和光源探头40例如可以是内窥镜探头。
40.可以理解，文中使用特定词语来描述本发明的实施方式，如“一个实施方式”、“另
一实施方式”和/或“一些实施方式”意指与本发明至少一个实施方式相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一个实施方式”或“另一实施方式”并不一定是指同一实施方式。此外，本发明的一个或多个实施方式中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
41.如前所述，探头安装组件1用于安装发动机内窥式可视化系统100的探头。该探头可以是发动机内窥式可视化系统100的可视化探头30和/或光源探头40。
42.图2示意性示出了发动机的缸盖20的内部分布。如图2所示，发动机的缸盖20具有水腔201。图2中，缸盖20还具有水道202。
43.图3示例性示出了探头安装组件1在缸盖20内的截面构造。结合图2和图3，探头安装组件1包括穿设于探头孔道200的下套筒11和上套筒12。如前所述，探头孔道200设置于发动机中，具体地，发动机的缸盖20中。探头孔道200在孔道内壁204的底部设置有止挡部204a。下套筒11的下筒端11b抵顶探头孔道200的止挡部204a。图示实施方式中，探头孔道200在底部可以具有第一台阶孔2031，该第一台阶孔2031的面朝上的台阶面可以构成前述止挡部204a，下套筒11的下筒端11b可以座设于该第一台阶孔2031的台阶面上，也即，抵顶止挡部204a。
44.上套筒12的下筒端12b抵顶下套筒11的上筒端11a。并且，上套筒12连接到发动机，具体地，发动机的缸盖20。图示实施方式中，探头孔道200的上部孔段200a可以设置有内螺纹。上套筒12可以通过该内螺纹与发动机(也即，缸盖20)螺纹连接。换言之，上套筒12可以设置有外螺纹，上套筒12的外螺纹可以与探头孔道200的上部孔段200a设置的内螺纹螺纹连接。
45.上述探头安装组件1中，通过下套筒11抵顶探头孔道200在底部的止挡部204a，同时通过上套筒12例如通过螺纹连接而连接到发动机的缸盖20，上套筒12抵顶下套筒11，从而可以将下套筒11稳定地安装于探头孔道200。相比于采用单个套筒，这样可以降低薄壁件的装配难度，特别是后面会提及的冷套装配的难度，可以在满足密封条件的情况下防止发动机运行时造成的振动脱落。上述探头安装组件1也可以称之为探头密封套筒组件，上套筒12和下套筒11均可以称之为探头密封套筒。
46.可以理解，文中使用诸如“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等等的空间关系词语来描述附图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系，是参考图1或图3的方向来方便描述，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的元件或组件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的组件，则被描述为在其他元件或特征“上”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征“下”，因此，应相应地解释文中使用的空间关系描述词。
47.如前所述，发动机具有水腔201。图示实施方式中，探头孔道200至少部分地穿过水腔201。“至少部分地穿过水腔201”意指，与水腔201交涉的探头孔道200的横截面的至少一部分位于水腔201中，也即，可以是，探头孔道200的整个横截面均位于水腔201中，也可以是，探头孔道200的横截面由水腔201的边界分成位于水腔201中的一部分和位于水腔201外的另一部分，其中，探头孔道200的横截面也即与探头孔道200的孔深方向d1(也即，穿过水腔201的方向)垂直的截面。
48.继续参见图3，下套筒11具有中间筒段111。中间筒段111在外周侧封闭水腔201。也
即，下套筒11穿设于探头孔道200位于水腔201的孔道部分中的筒段构成中间筒段111。中间筒段111的筒壁可以隔绝水腔201与中间筒段111及下套筒11内的内部空间。上述布置中，通过下套筒11来封闭水腔201，可以提高密封性能，防止在下套筒11和上套筒12的交接处有泄漏。
49.继续参考图3，下套筒11还可以具有上筒段112和下筒段113。上筒段112和下筒段113分别连接在下套筒11的前述中间筒段111的上侧和下侧。并且，上筒段112和下筒段113与探头孔道200的孔道内壁204之间分别设置有密封件。通过上述设置，下套筒11在对应水腔201的部位的上、下两侧可以均设置密封手段，这样可以保证经过水腔201的下套筒11的密闭性。
50.图示实施方式中，上筒段112和探头孔道200的孔道内壁204之间设置的密封件可以是密封圈31。下筒段113和探头孔道200的孔道内壁204之间设置的密封件可以是密封胶32。图中，探头孔道200的孔道内壁204在上套筒12和下套筒11的交接处(也即，下筒段113的上筒端11a或者上套筒12的下筒端12b所指示的位置)偏下的位置可以开设有o形圈槽，作为密封圈31的o形圈可以置放于o形圈槽中，借此密封上筒段112和探头孔道200。密封胶32例如可以是在安装下套筒11之前涂布于探头孔道200的孔道内壁204的耐高温密封胶，例如，涂布在探头孔道200的孔道内壁204的底部位置。
51.在图示实施方式中，下套筒11可以通过冷套装配穿设于探头孔道200，借此与探头孔道200过盈配合。“冷套装配”意指，下套筒11在穿设于探头孔道200之前可以先低温冷却使其收缩，在收缩尺寸下装配到探头孔道200中，然后在常温或高温情况下，下套筒11膨胀到正常尺寸或膨胀尺寸，因而可以与探头孔道200形成过盈配合。通过上述布置，可以增强下套筒11与探头孔道200之间的安装稳固性和密封性。
52.图4示例性地示出了下套筒11冷套装配的状态。可以使用相应的工装件500来辅助下套筒11的冷套装配。首先，可以在孔道内壁204的o形圈槽中置放作为密封圈31的o形圈，然后在探头孔道200的底部涂上耐高温密封胶32，然后通过使用工装件500将下套筒11冷套至探头孔道200的底部。其中，工装件500下方具有直径相对于主体部502较小的圆柱头501，工装件500的圆柱头501可以插入下套筒11中，与下套筒11间隙配合，主体部502与圆柱头501之间形成的轴肩抵顶下套筒11的上筒端11a。工装件500和下套筒11配合后，整体长度可以高于缸盖20的探头孔道200，例如，高出约20cm。例如可以通过铜棒敲击，使得下套筒11的底部与探头孔道200的台阶面平齐，也即，使得下套筒11的下筒端11b抵顶探头孔道200的第一台阶孔2031的台阶面。下套筒11通过对应上筒段112的密封圈31和对应下筒段113的密封胶32而密闭安装，可以保证高温下经过水腔201的下套筒11的密闭性。
53.撤去工装件500以后，可以直接通过螺纹直接拧紧上套筒12，使得上套筒12的下筒端12b抵顶下套筒11的上筒端11a。
54.如前所述，探头安装系统10可以包括两个上述探头安装组件1。两个探头安装组件1的套筒11、12分别穿设于两个探头孔道200，分别用于接收光源探头40和可视化探头30。
55.如前所述，图2中，缸盖20还具有水道202。水道202可以与探头孔道200相交。由于大功率发动机尺寸较大，为保证可视化区域覆盖燃烧喷雾区域，相应的可视化探头30的直径也更大，可视化探头30与水道202会发生干涉。
56.如图5所示，探头安装系统10可以包括闷塞2，闷塞2可以设置于水道202，借此隔绝
水道202和与之相交的探头孔道200。图5大体是从图1的下方朝上看时的仰视截面图。
57.图5示出的实施方式中，水道202在与水道202的延伸方向d2垂直的方向d3上的两侧(图5中，左侧和右侧)分别与前述两个探头孔道200相交。闷塞2设置于水道202，借此，在前述两侧(图5中，左侧和右侧)分别隔绝水道202与两个探头孔道200。图示实施方式中，水道202在沿延伸方向d2的大概同一位置的两侧分别与前述两个探头孔道200相交，闷塞202可以设置于前述同一位置，借此，同时隔绝水道202与两个探头孔道200。
58.实际过程中，例如，可以预先加工水道202对应尺寸的闷塞2，通过冷套过盈装配到预设的探头孔道200所在位置，也即图5中圆圈a1圈出的位置，然后再对缸盖20进行补充加工，加工出探头孔道200，从而将探头30、40与缸盖20下方水道202的冷却水进行隔绝。
59.在通过前面提及的安装方法安装好两个上述探头安装组件1以后，也即，安装好两个探头安装组件1的上套筒12和下套筒11以后，可以再安装探头30、40。
60.在图示实施方式中，上套筒12可以设置有内螺纹，也即，上套筒12的内筒壁至少有一段设置有内螺纹。例如，上套筒12可以在顶端内部a2(图3中示出)处设置该内螺纹。这样，探头例如30、40可以通过螺纹连接穿设于上套筒12内。这样，可以防止发动机运行时造成探头的振动脱落。
61.探头孔道200还可以具有第二台阶孔2032，第二台阶孔2032设置于第一台阶孔2031下方。安装探头特别是可视化探头30时，可以在底部的第二台阶孔2032的面朝上的台阶面处安装垫片3诸如黄铜垫片，然后，再安装可视化探头30。这样可以有助于密封缸内燃烧时产生的高温燃气。
62.上述探头安装系统中考虑了三处密封，一是规则的圆柱型冷却水道处的密封，其位于火力面附近，二是不规则的复杂水腔的密封，其位于水道上方，三是缸内高温燃气的密封。而且，上述探头也是通过上套筒的螺纹连接实现固定。整体上，探头的安装采用缸内开孔并使用套筒来隔绝探头与水腔。
63.需要理解，文中使用“第一”、“第二”等词语来限定特征，仅仅是为了便于对相应特征进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。
64.如前所述，发动机内窥式可视化系统100可以包括上述探头安装系统10。发动机内窥式可视化系统100还可以包括位置可调地支撑相机300的可调支撑装置600。
65.图6示例性示出了可调支撑装置600的立体构造。图6示出的实施方式中，可调支撑装置600可以包括可调架60，可调架60可以用于支撑相机300。可调支撑装置600还可以包括第一支架61。可调架60可以沿倾斜方向f1位置可调地支撑于第一支架61。倾斜方向f1可以相对于第一水平方向v1、第二水平方向v2和竖直方向s1均倾斜。其中，第一水平方向v1可以与第二水平方向v2相交，例如，图中，第一水平方向v1与第二水平方向v2是大致垂直的两个水平方向。
66.需要理解，文中的附图均仅作为示例，并非按照等比例的条件绘制，不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
67.相机300例如可以是高速摄像机。相机300可以包括机体，还可以包括滑座301，滑座301例如可以通过紧固件诸如螺钉或者卡扣固定支撑作为相机300的高速摄像机的机体。可调架60例如可以位于可调支撑装置600的顶部，支撑在第一支架61上。
68.图7和图8分别示出了可调架60和第一支架61的示例构造。
69.图7中，可调架60可以包括与第一支架61相连的螺栓连接槽601、602，其中，螺栓连接槽601沿倾斜方向f1(也即，可调架60的长度方向)延伸，而螺栓连接槽602沿第一水平方向v1(也即，可调架60的宽度方向)延伸。螺栓连接槽601、602可以是腰形沉孔槽，腰形沉孔槽可以用以安装固定可调架60的安装螺栓。例如，利用三个螺栓即可完成对可调架60的固定。图示实施方式中，可调架60可以是滑轨，在沿第一水平方向v1的两侧提供沿倾斜方向f1延伸的固定卡槽600，相机300的滑座301可以与可调架60的固定卡槽600滑动配合，使得相机300可以进一步沿倾斜方向f1可滑动地支撑于可调架60。例如，通过旋松相机300底部旋钮可以使相机300松开从沿倾斜方向f1进行平移调整，通过旋紧该旋钮可以完成相机300的固定。可调架60可以调节相机300的相对位置，以匹配不同长度的内窥镜探头。
70.图8中，第一支架61设置有沿倾斜方向f1由上到下的三组螺栓定位孔位611，每组螺栓定位孔位611包括沿倾斜方向f1位于上侧的一个螺栓定位孔6111和位于下侧的两个螺栓定位孔6112，每组螺栓定位孔位611的两个螺栓定位孔6112沿第一水平方向v1分布。其中，两个螺栓定位孔6112用于与可调架60的螺栓连接槽602对应配合，而一个螺栓定位孔6111则用于与可调架60的螺栓连接槽601对应配合。如前面提及的，三个螺栓分别插入螺栓定位孔6111、6112以及对应的螺栓连接槽601、602，即可完成对可调架60的固定。三组螺栓定位孔位611可以位于第一支架61在图6中的上半部61a，上半部61a大体为由第一水平方向v1和倾斜方向f1限定的平板。第一支架61的上半部61a设立三组螺栓定位孔位611，可以通过调整滑轨(作为可调架60的示例)的有效长度，以适应不同长度的内窥镜探头，由上到下的孔位可以分别对应内窥镜探头由长到短的情况。
71.参见图6，可调支撑装置600还可以包括第二支架62。第一支架61可以绕着水平轴线x1角向可调地设置于第二支架62。图6中，水平轴线x1可以沿第一水平方向v1延伸。
72.图9示出了第二支架62的示例构造。图8中，第一支架61可以包括沿着水平轴线x1穿通的一个中间定位螺栓孔610，以及绕着水平轴线x1分布例如均布的三个弧形的角度调节螺栓槽612。三个角度调节螺栓槽612和中间定位螺栓孔610可以设置于第一支架61在图6中的下半部61b。第一支架61的下半部61b大体为与构成上半部61a的平板垂直的平板，并且沿着倾斜方向f1延伸。
73.需要理解，文中提及的两个方向“垂直”、“一致”、“平行”等并不需要满足数学意义上严格的角度要求，而是容许一定的容差范围，例如，相比于数学意义上要求的角度相差20
°
以内，而“沿着”某一方向意指在该方向上至少有分量，优选地，与该方向的夹角在45
°
以内，更优选地，夹角在20
°
以内。
74.图9中，第二支架62具有沿着水平轴线x1穿通的一个中心孔位620，以及绕着水平轴线x1分布例如均布的多个螺栓孔621，诸如六个螺栓孔。图9中，第二支架62的六个螺栓孔为圆周六等分。
75.可以理解，文中的“多个”意指两个以上，包括两个、三个、四个、五个等。
76.第一支架61的中间定位螺栓孔610和第二支架62的中心孔位620对准，例如，以供第一支架61的中心定位螺栓穿过，从而安装中心定位螺栓。通过从多个螺栓孔621中选定三个螺栓孔621作为一组螺栓孔621，分别与第一支架61的三个角度调节螺栓槽612对应，可以通过由三个螺栓组成的一组螺栓分别插入对应的一组螺栓孔621和角度调节螺栓槽612，可
以使得第一支架61和第二支架62相连。在第一支架61无法进一步调节时，可以更换另一组螺栓孔621，进而在图示实施方式中能偏转60度，实现大角度偏移，也即实现角向调节。
77.整体上，上述第一支架61可以通过三个弧形的角度调节螺栓槽612和中间定位螺栓孔610控制支架在竖直面上的旋转，或者，角向调节。其中，角度调节螺栓槽612也可称之为竖直面角度调节螺栓定位槽。
78.安装时，示例性地，可以将可调架60置于第一支架61上方，根据探头以及相机300的高度选择合适的下排的螺栓定位孔6112的孔位，通过两个螺栓垫片组固定，上排需安装单个螺栓与对应孔位(螺栓定位孔6111)位置匹配。同时使角度调节螺栓槽612与第二支架62的中心孔位620对齐，通过旋转第一支架61并锁紧三个槽内的螺栓，实现角度的偏转，也即，实现角向调节。
79.图6中，可调支撑装置600还可以包括第三支架63。第二支架62可以沿竖直方向s1位置可调地设置于第三支架63。
80.图10示出了第三支架63的示例构造。图9中，第二支架62可以在边角包括四个螺栓孔623，用以与第三支架63连接。图10中，第三支架63可以在右侧的竖直板部63a设置沿竖直方向s1延伸的两个螺栓连接槽632。每个螺栓连接槽632可以分别对应第二支架62的四个螺栓孔623的两个螺栓孔623。通过螺栓垫片组，可以调节支架高度。其中，用于对准第二支架62的中心孔位620的中间槽孔6320也为沿着竖直方向s1延伸的腰形孔。也即，通过螺栓插入螺栓连接槽632以及中间槽孔6320沿竖直方向s1的不同位置，可以实现第二支架62沿竖直方向s1的位置调节。
81.可调支撑装置600还可以包括第四支架64。第三支架63可以绕着竖直轴线x2角向可调地设置于第四支架64。
82.图10中，与第一支架61类似地，第三支架63在左侧的水平板部63b可以包括沿着竖直轴线x2穿通的一个中间定位螺栓孔630，以及绕着竖直轴线x2分布例如均布的三个弧形的角度调节螺栓槽634。
83.第四支架64可以与第二支架62结构相同，也如图9所示。第四支架64能够连接第三支架63，并且具备固定角度调节能力。第四支架64中，也具有十个螺栓孔位，分别是在边角的四个螺栓孔645，沿着竖向轴线x2穿通的一个中心孔位640，以及绕着竖向轴线x2均布的六个螺栓孔643。
84.第三支架63的中间定位螺栓孔630和第四支架64的中心孔位640对准，例如，以供第三支架63的中心定位螺栓穿过，从而安装中心定位螺栓。通过从多个螺栓孔643中选定三个螺栓孔643作为一组螺栓孔643，分别与第三支架63的三个角度调节螺栓槽634对应，可以通过由三个螺栓组成的一组螺栓分别插入对应的一组螺栓孔643和角度调节螺栓槽634，可以使得第三支架63和第四支架64相连。
85.整体上，上述第三支架63可以通过三个弧形的角度调节螺栓槽634和中间定位螺栓孔630控制支架在水平面上的旋转，或者，角向调节。其中，角度调节螺栓槽634也可以称之为水平面角度调节螺栓定位槽。
86.安装时，示例性地，可以将第二支架62安装于第三支架63上，通过在螺栓连接槽632调整螺栓位置进而实现高度调节。使角度调节螺栓槽634与第四支架64的中心孔位640对齐，通过旋转第三支架63并锁紧三个角度调节螺栓槽634内的螺栓，实现角度的偏转，也
即，实现角向调节。
87.综上所述，可调支撑装置600中，第一支架61可以称之为竖直调节装置，也可以称之为竖直面角度调节装置。第二支架62可以称之为调节竖板。第一支架61可以与可调支架60和第二支架62直接相连，可以通过旋转调节支架竖直角度。第三支架63可以称之为水平面角度调节装置，位于整个可调支撑装置600的下半部，可以通过旋转调节支架水平角度。第四支架64可以称之为调节底板。上述水平及竖直调节装置可以将内窥镜探头与安装定位孔(探头孔道)的中心线方向调至平行。
88.可调支撑装置600还可以包括第五支架65。第四支架64可以沿第二水平方向v2位置可调地设置于第五支架65。如前所述，第四支架64可以为调节底板，如图11所示，相应地，第五支架65可以为一底板支架，可以在底板支架上预留腰形孔，也即图11中的连接槽651。其中，第四支架64的四个螺栓孔645与第五支架65的位于四个角的连接槽651对应连接，第四支架的中心孔位640可以与第五支架65的位于中心的连接槽651对应连接。
89.腰形孔的伸长方向可以与探头安装定位孔的水平投影方向一致，也即，连接槽651的槽长方向(也即第二水平方向v2)可以与探头孔道200(特别地，可视化探头30，或者，安装可视化探头30的探头孔道300)的水平投影方向一致。这可以防止加工定位误差造成的内窥镜、相机与安装定位孔之间的偏移，造成无法使相机镜头卡住探头，这样可以通过连接槽651适当调整间隙，保证对中，也即可以保证内窥镜探头与探头孔道的中心线重合。然后可以通过螺栓穿过连接孔652，将可调支撑装置600整体与缸盖20相连，而与机体缸盖固定到一起，这可以方便装置的拆卸。
90.上述可调支撑装置600可以称之为多维可调支撑装置。其中各可调部分可以均采用螺栓连接，方便拆卸。上述可调支撑装置600可以实现两个方向的角度调节以及三个固定方向上的调节。通过可调支架60和第一支架61，可以实现倾斜方向f1上的位置调节。进一步，通过作为可调支架60的滑轨，可以实现相机300相对滑轨的位置调节。通过第一支架61和第二支架62可以实现竖直面上的角度调节(固定角度和自由角度)，通过第二支架62和第三支架63可以实现相机300的高度调节。通过第三支架63和第四支架64可以实现水平面上的角度调节(固定角度和自由角度)。通过第四支架64和第五支架65可以实现探头水平投影方向位置的微调。
91.安装上述可调支撑装置时，例如，可以先将水平调节装置与调节底板组装好，通过螺栓将其连接到底板上，其中水平面角度调节槽内的螺栓通过手拧，方便后续角度调节。然后，将剩余的竖直调节装置、调节竖板组装好，并与之相连，其中水平面角度调节槽内的螺栓通过手拧，方便后续角度的调节。然后，使用螺栓将整个可调支撑装置安装到缸盖螺纹孔上，根据内窥镜长度选择合适的竖直调节装置上的螺栓定位孔并安装滑轨，拧紧螺栓。
92.发动机内窥式可视化系统100还可以包括对中工装，用于探头30、40及相机300之间的对中。图12和图13分别示例性地示出了对中工装的两个对中部分，分别是，用于连接探头30或40的第一对中部分71(图1中示出，连接到可视化探头30)，以及，用于连接相机300的第二对中部分72(图1中示出)。
93.如图12所示，第一对中部分71包括底座711和从底座711凸伸的圆筒712。圆筒712内设置有从底座711凸伸的凸台713，圆筒712的筒壁设置有可以伸缩的顶针714。图中还示出了可调卡扣714a。例如，通过压紧可调卡扣714a，可以使得顶针714收缩，例如使可视化探
头30的顶部与凸台713接触，通过放开可调卡扣714a，顶针714顶起，从而将可视化探头30卡设在圆筒712内。如图13所示，第二对中部分72包括底座722和从底座722凸伸的凸台721。
94.进行对中操作时，使第二对中部分72的底座722与相机300的镜头接触，保证第二对中部分72的凸台721(图1中，下表面)与第一对中部分71的底座711(图1中，上表面)齐平，即可保证对中的同轴度。
95.上述发动机内窥式可视化系统100中，光源探头及可视化探头安装在缸盖通道上，充分考虑了探头与水腔、水道的密封。相机安装在缸盖的多维可调支撑装置上，充分考虑了相机与探头的对中连接同轴度以及相机在强振动下固定的可靠性。
96.下面描述上述发动机内窥式可视化系统100的示例性实施过程。首先，将闷塞2过盈安装到水道202的对应位置，并完成可视化及光源通道(也即，两个探头孔道200)的补充加工。然后在通道底部涂覆高温密封胶32，并将作为密封圈31的o形圈安装到密封o形圈槽中。然后，使用冷套装配的辅助工装件500将下套筒11过盈安装至通道底部。然后，使用扳手将上套筒12拧紧。最后，安装探头30、40时将密封垫片3安装至探头底部的台阶处，将内窥镜探头与上套筒12通过螺纹拧紧。至此，完成探头安装。
97.然后安装好上述可调支撑装置600。将对中工装的第一对中部分71安装到例如可视化探头顶部，并放置第二对中部分72，并将相机300的镜头对准第二对中部分72，通过旋转上述可调支撑装置600的水平调节装置与竖直调节装置，保证第二对中部分72的凸台721与第一对中部分71的底座711贴合，调整角度后对水平、竖直调节螺栓槽内的螺栓进行紧固操作。
98.移除对中工装，将相机300安装到上述可调支撑装置600上，若相机300的镜头工装无法将探头卡住，可以适当微调底板腰形孔内的螺栓，从而完成可调支撑装置600的调节操作。
99.经过实际试验证明，上述发动机内窥式可视化系统100能够满足大功率发动机内窥式可视化通道的密封性，并通过冷却水腔的压力试验(1mpa压力下，持续20min，不得有任何压降、渗漏、冒汗等现象)。通过可调支撑装置可以固定相关探头及相机，并能够匹配不同长度的内窥镜探头、不同角度的探头安装定位孔，具有良好的实际应用价值。
100.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

技术特征：
1.一种探头安装组件，用于安装发动机内窥式可视化系统的探头，其特征在于，所述探头安装组件包括穿设于探头孔道的下套筒和上套筒，其中，所述探头孔道设置于所述发动机中并且在孔道内壁的底部设置有止挡部；所述下套筒的下筒端抵顶所述止挡部；并且所述上套筒的下筒端抵顶所述下套筒的上筒端，并且所述上套筒连接到所述发动机。2.如权利要求1所述的探头安装组件，其特征在于，所述发动机具有水腔，所述探头孔道至少部分地穿过所述水腔；所述下套筒具有中间筒段，所述中间筒段在外周侧封闭所述水腔。3.如权利要求2所述的探头安装组件，其特征在于，所述下套筒还具有：上筒段和下筒段，分别连接在所述中间筒段的上侧和下侧，并且与所述探头孔道的孔道内壁之间分别设置有密封件。4.如权利要求3所述的探头安装组件，其特征在于，所述上筒段和所述探头孔道的孔道内壁之间设置的密封件是密封圈；和/或所述下筒段和所述探头孔道的孔道内壁之间设置的密封件是密封胶。5.如权利要求1所述的探头安装组件，其特征在于，所述下套筒通过冷套装配穿设于所述探头孔道，借此与所述探头孔道过盈配合。6.如权利要求1所述的探头安装组件，其特征在于，所述探头孔道的上部孔段设置有内螺纹，所述上套筒通过所述内螺纹与所述发动机螺纹连接。7.一种探头安装系统，用于发动机内窥式可视化系统，所述探头安装系统包括发动机的缸盖、可视化探头和光源探头，其特征在于，所述缸盖分离地设置有两个探头孔道；所述探头安装系统还包括两个如权利要求1至5中任一项所述的探头安装组件，两个探头安装组件的套筒分别穿设于所述两个探头孔道，分别用于接收所述可视化探头和所述光源探头。8.如权利要求7所述的探头安装系统，其特征在于，所述缸盖还具有水道，所述水道在与所述水道的延伸方向垂直的方向上的两侧分别与所述两个探头孔道相交；所述探头安装系统还包括闷塞，所述闷塞设置于所述水道，借此，在所述两侧分别隔绝所述水道与所述两个探头孔道。9.一种发动机内窥式可视化系统，包括相机，其特征在于，还包括：如权利要求7或8所述的探头安装系统；以及可调支撑装置，用于位置可调地支撑所述相机。10.如权利要求9所述的发动机内窥式可视化系统，其特征在于，所述可调支撑装置包括：可调架，用于支撑所述相机；第一支架，所述可调架沿倾斜方向位置可调地支撑于所述第一支架，所述倾斜方向相对于第一水平方向、第二水平方向和竖直方向均倾斜，所述第一水平方向与所述第二水平方向相交；
第二支架，所述第一支架绕着水平轴线角向可调地设置于所述第二支架，所述水平轴线沿所述第一水平方向延伸；第三支架，所述第二支架沿竖直方向位置可调地设置于所述第三支架；第四支架，所述第三支架绕着竖直轴线角向可调地设置于所述第四支架；和第五支架，所述第四支架沿所述第二水平方向位置调节地设置于所述第五支架。

技术总结
本发明提供一种探头安装组件，用于安装发动机内窥式可视化系统的探头，探头安装组件包括穿设于探头孔道的下套筒和上套筒，其中，探头孔道设置于发动机中并且在孔道内壁的底部设置有止挡部；下套筒的下筒端抵顶止挡部；并且，上套筒的下筒端抵顶下套筒的上筒端，并且上套筒连接到发动机。本发明还提供一种包括上述探头安装组件的探头安装系统及发动机内窥式可视化系统。上述探头安装组件，可以降低装配难度，适用于安装大功率发动机内窥式可视化系统的探头。系统的探头。系统的探头。


技术研发人员：陶文辉 顾献安 张国勇 娜仁 张茂胜 后东伟
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一一研究所
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/3/8