CN100432390C - 用在带有收放翻转系统的进气歧管上的阻气阀 - Google Patents

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Abstract

一种发动机(1)进气歧管(3)的阻气阀(14)，所述进气歧管具有收放翻转系统(13)，所述发动机具有多个汽缸(2)，阻气阀(14)可以改变流经进气道(9)的空气的通道截面，所述进气道连接每个汽缸(2)与进气歧管(3)，且由至少一个进气阀(4)控制；阻气阀(14)包括一个蝶形阀(15)，安装所述蝶形阀使其在相应回转电动马达(23)的推动下绕旋转轴线(18)转动，所述旋转轴线相对于相应的进气道(9)横置且位于其外，所述电动马达包括一个直接置于蝶形阀(15)内的定子(24)与转子(25)。

Description

用在带有收放翻转系统的进气歧管上的阻气阀
技术领域
本发明涉及一种进气歧管的阻气阀，进气歧管具有收放翻转系统。
背景技术
内燃机具有多个汽缸，每个汽缸通过相应的进气阀与排气阀连接到进气歧管与排气歧管阀。进气歧管通过由蝶形阀控制的供气道接收新鲜空气(即来自于外界环境的空气)，且通过相应的进气道与汽缸连接，每个进气道由相应的进气阀控制。
最近提出了引进一种翻转系统的建议，在发动机运转时，翻转系统可以依据发动机的速度(即驱动轴的旋转角速度)来改变进气道的截面积。在低速时，流经进气道的空气的通道截面减小，以在截面变化处附近的吸入空气流内产生湍流，湍流运动促进空气与燃料在汽缸内的混合；作为这些促进混合的湍流运动存在的结果，所有射入的燃料燃烧，从而减少了燃烧所产生的污染排放。在高速时，流经进气道的空气的通道截面最大化以充分地填充汽缸，从而产生尽可能大的功率。
为了改变流经进气道的空气的通道截面，提出了在每个进气道内放置一个相应的蝶形阻气阀的建议，此阀绕着置于相应进气道中心处的轴线旋转。这个解决方法实施起来很简单而且经济，但是在翻转系统未激活时，因为整个蝶形阀都浸没于空气流中，因此位于进气道中心的蝶形阻气阀给空气流带来了很大的负载损耗；显然，这些负载损耗减少了可以被汽缸吸入的最大气流，从而减少了可以产生的最大功率。
为了弥补上述的缺陷，提出了给每个汽缸配置两个进气道的建议，两个进气道彼此独立，且只有一个进气道配置了蝶形阻气阀。这个解决方法可以在高速时更好地填充汽缸，然而因为每个汽缸都配置了两个独立的进气道，它更加昂贵且实施复杂；此外，在低速时产生的湍流运动并没有最优化，因为对于每个汽缸来说两个进气道中任一个的截面不变化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用在具有收放翻转系统的进气歧管上的阻气阀，其没有上述的缺陷，特别地，其制造容易而且经济。
从而，本发明涉及一种用在发动机进气歧管上的阻气阀，进气歧管具有收放翻转系统，发动机具有多个汽缸，阻气阀用来改变流经进气道的空气的通道截面，进气道连接每个汽缸与进气歧管，且由至少一个进气阀控制，阻气阀置于进气道内且具有一个蝶形阀，安装蝶形阀使其在致动装置的推动下绕旋转轴线转动，旋转轴线垂直于进气道的轴线布置，阻气阀的特征在于：致动装置包括其自身的回转电动马达，回转电动马达包括一个直接置于相应蝶形阀内的定子与转子。
本发明还涉及一种用于内燃机并具有收放翻转系统的进气歧管，内燃机具有多个汽缸，进气歧管都包括与每个汽缸相应的进气道，进气道用于连接进气歧管与汽缸且由至少一个进气阀控制；所述的翻转系统包括有与各个进气道相应的且位于进气道内的阻气阀，阻气阀用于改变流经进气道的空气的通道截面，且具有一个蝶形阀，安装蝶形阀使其在致动装置的推动下绕旋转轴线转动，旋转轴线垂直于进气道的轴线布置，进气歧管的特征在于：致动装置包括与每个蝶形阀相应的回转电动马达，该电动马达完全独立于其它蝶形阀的马达，且包括一个直接置于相应蝶形阀内的定子与转子。
附图说明
下文参照附图描述了本发明，附图显示了一个非限制性的实施方式，其中：
图1显示了一个具有进气歧管的内燃机，进气歧管带有一个收放翻转系统，其使用了依据本发明实施例的蝶形阀；
图2是图1中部分进气歧管的横截面图；
图3是图1和2中进气歧管的蝶形阻气阀的局部放大立体图。
具体实施方式
在图1中，内燃机整体表示为1且具有四个汽缸2(图1中只显示了一个汽缸)，每个汽缸都通过相应的进气道9连接至进气歧管3，并通过相应的排气道10连接至排气歧管5。
进气歧管3通过由蝶阀8控制的供气道7接收新鲜空气(即来自外界环境的空气)，且通过相应的进气道9(图1中只显示了一个进气道)与汽缸2连接，每个进气道由相应的进气阀4控制。类似地，排气歧管5通过相应的排气道10(图1中只显示了一个排气道)与汽缸2连接，每个排气道由相应的排气阀6控制。排气管11起始于排气歧管5，终止于催化剂(已知且未示)，以把燃烧产生的气体排放到大气中。
依据一个优选的实施方式，燃料(例如汽油、柴油、甲烷、液化石油气等等)通过相应的喷射器12射入每个进气道9内，喷射器位于相应的进气阀4附近。依据一个不同的实施方式(未示)，喷射器12放置成可以把燃料直接地射入每个汽缸2内。
进气歧管3包括一个翻转系统13，其在发动机1运转期间可以根据发动机1的速度改变进气道9的截面积，使之成为发动机1速度的函数。如图2所示，翻转系统13包括与每个进气道9相应的阻气阀14，阻气阀包括一个蝶形阀15，蝶形阀栓接于轴16上，以在致动装置17的推动下绕轴线18转动，轴线18垂直于相应的进气道9的轴线布置。
在运转时，每个蝶形阀15在致动装置17的推动下在最大拔起位置(图2中实线所示)与搁置位置(rest position)(图2中虚线所示)之间移动，在最大拔起位置时，蝶形阀15把相应进气道9的空气通道截面减到最小，在搁置位置时，蝶形阀15基本上不减少相应进气道9的空气通道截面。
每个蝶形阀15的相应的轴16装入相应进气道9的壁19内，以绕其相应的旋转轴线18转动；此外，每个进气道9的壁19包括一个座20，其可以在蝶形阀15处于搁置位置时容纳此蝶形阀15。每个蝶形阀15包括一个上表面21，在使用时，其受到流经相应进气道9的气流的冲击；当蝶形阀15处于搁置位置时，蝶形阀15的上表面21为相应进气道9内表面22的延续，且大体上与该内表面22连续地联接。
在运转时，致动装置17使得蝶形阀15绕其相应的轴线18在搁置位置与最大拔起位置之间旋转；特别地，在搁置位置时，每个蝶形阀15的上表面21与相应进气道9的中心轴线大致平行，而与最大拔起位置时，每个蝶形阀15的上表面21与进气道9的中心轴线大致成30至45度角。
如图3所示，每个蝶形阀15的致动装置17包括一个相应的回转电动马达23，其完全独立于其他蝶形阀15的马达23。每个马达23包括一个位于相应蝶形阀15的轴16内的定子24以及一个与相应蝶形阀15的轴16固接、从而在使用时与定子24耦合的转子25。换句话说，由于轴是中空的且内部容放马达23的定子24与转子25，因此每个马达23结合于相应蝶形阀15的轴16内；应当理解，转子25与轴16固接，而定子24相对于进气道的壁19是固定的，定子24的安装使得轴16可以相对于定子24绕轴线18旋转。
为了易于在相应的轴16上安装各个蝶形阀15，定子24位于转子25的内部，从而，定子24的形状是一个实心的圆柱体，而转子25的形状是一个具有用于容纳定子24的中心孔的管状圆柱体。
优选地，每个马达23的转子25由永久磁铁通过磁组(magnetic pack)形成，因此不需要任意类型的电连接；为此，转子25可以容易地连接到相应的蝶形阀15；相反地，定子24具有一个线圈，在使用时，线圈由已知类型的驱动装置26供电。
优选地，每个蝶形阀15由模塑塑性材料构成，在模塑蝶形阀15的同时模塑相应的转子25；由此，每个转子25大体位于相应的蝶形阀15内。
依据另一个实施方式(未示)，每个轴16也可以连接到一个相应的弹簧，弹簧用于把蝶形阀15保持在搁置位置处；在运转时，相应的马达23抗衡弹簧的作用，把蝶形阀15从搁置位置处移到最大拔起位置处。
在上述的实施方式中，每个蝶形阀15在稳定时只会位于搁置位置与最大拔起位置；依据另一个实施方式(未示)，每个蝶形阀15在稳定时也可以位于搁置位置与最大拔起位置之间的中间其他位置。
由于每个汽缸2具有单个进气道9，上述的结构方案简单经济，具有许多的优点；当蝶形阀15处于搁置位置时，这些蝶形阀15可使吸入空气流的负载损耗最少甚至为零，从而最优化汽缸2的充气且提高可能产生的最大功率。此外，每个马达23结合于相应轴16的内部，消除了进气道9的任意外部构件，具有高度紧凑以及极易制造的优点。最后，实验测试已经证明，由于惯性和摩擦减小，上述的致动装置17具有极低的功率需求和能耗；特别地，在运转时，上述的致动装置17所需要的功率为4至6瓦，作为对比，常规致动装置所需要的功率大于40瓦。

Claims (12)

1.一种用于发动机(1)进气歧管(3)上的阻气阀(14)，所述进气歧管具有收放翻转系统(13)，所述发动机具有多个汽缸(2)，阻气阀(14)被用来改变流经进气道(9)的空气的通道截面，所述进气道连接每个汽缸(2)与进气歧管(3)且由至少一个进气阀(4)控制，阻气阀(14)置于进气道(9)内且具有一个蝶形阀(15)，安装所述蝶形阀使其在致动装置(17)的推动下绕旋转轴线(18)转动，所述旋转轴线垂直于进气道(9)的轴线布置，阻气阀(14)的特征在于：致动装置(17)包括其自身的回转电动马达(23)，所述回转电动马达包括一个直接置于相应蝶形阀(15)内的定子(24)与转子(25)。
2.如权利要求1所述的阻气阀(14)，其中，蝶形阀(15)的旋转轴线(18)基本放置在进气道(9)外部。
3.如权利要求2所述的阻气阀(14)，其中，蝶形阀(15)在最大拔起位置与搁置位置之间移动，在所述最大拔起位置时，蝶形阀(15)把相应进气道(9)的空气通道截面减少到最小，在所述搁置位置时，蝶形阀(15)基本上不减少进气道(9)的空气通道截面。
4.如权利要求3所述的阻气阀(14)，其中，进气道(9)包括一个限定空气通道截面的壁(19)，蝶形阀(15)安装于相应轴(16)上，所述轴固定并装入相应进气道(9)的壁(19)内。
5.如权利要求4所述的阻气阀(14)，其中，进气道(9)的壁(19)包括一个座(20)，其可以在蝶形阀(15)处于搁置位置时容纳此蝶形阀(15)。
6.如权利要求2所述的阻气阀(14)，其中，蝶形阀(15)包括一个上表面(21)，在使用时，所述上表面受到流经相应进气道(9)的气流的冲击，当蝶形阀(15)处于搁置位置时，此蝶形阀(15)的上表面(21)形成相应进气道(9)的部分内表面(22)，此时，蝶形阀(15)基本上不减少相应进气道(9)的空气通道截面。
7.如权利要求1所述的阻气阀(14)，其中，转子(25)装入蝶形阀(15)内。
8.如权利要求7所述的阻气阀(14)，其中，蝶形阀(15)由模塑塑性材料构成，转子(25)与相应的蝶形阀(15)同时模塑而成。
9.如权利要求1所述的阻气阀(14)，其中，蝶形阀(15)安装于承载转子(25)的轴(16)上。
10.如权利要求9所述的阻气阀(14)，其中，定子(24)容纳于轴(16)内。
11.如权利要求1所述的阻气阀(14)，其中，定子(24)位于转子(25)的内部。
12.一种具有收放翻转系统(13)的内燃机(1)进气歧管，所述内燃机具有多个汽缸(2)，所述的进气歧管(3)包括有与每个汽缸(2)相应的进气道(9)，所述进气道用于连接进气歧管(9)与汽缸(2)且由至少一个进气阀(4)控制；翻转系统(13)包括有与每个进气道(9)相应、并位于进气道(9)内的阻气阀(14)，所述阻气阀(14)用来改变流经进气道(9)的空气的通道截面且具有一个蝶形阀(15)，安装所述蝶形阀使其在致动装置(17)的推动下绕旋转轴线(18)转动，所述旋转轴线垂直于进气道(9)的轴线布置，进气歧管(3)的特征在于：致动装置(17)包括有与每个蝶形阀(15)相应的回转电动马达(23)，所述回转电动马达完全独立于其它蝶形阀(15)的马达(23)，且包括一个直接置于相应蝶形阀(15)内的定子(24)与转子(25)。
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