CN101117912B - 用于内燃机的可变几何形状进气歧管 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机(1)的可变几何形状进气歧管(3)，具有：至少一个进气管(9)，将进气歧管(3)连接至内燃机(1)的至少一个气缸(2)；部分化装置(13)，用于改变进气歧管(3)的几何形状，部分化装置具有至少一个部分化本体(15)，该部分化本体设在所述进气管(9)内部，并具有安装成可围绕转动轴线(18)转动的轴(16)；以及至少一个角位置传感器(23)，设计成确定轴(16)围绕转动轴线(18)的角位置，并具有永磁体(24)和阅读器(25)，永磁体固定在轴(16)上的永磁体(24)，阅读器被设计成读取永磁体(24)的方位并被设置在进气管(9)的外部上且位于进气管(9)本身的壁(19)附近和永磁体(24)的附近。

Description

用于内燃机的可变几何形状进气歧管
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的可变几何形状进气歧管。
背景技术
内燃机设置有多个气缸，每个气缸通过至少一个进气阀连接于进气歧管，并通过至少一个排气阀连接于排气歧管。进气歧管通过设置有节气阀的供应管接收新鲜空气(即，来自于外部环境的空气)并借助于相应的进气管连接于气缸，每个进气管都终止于与至少一个进气阀相对应的位置中。
在现代内燃机中，进气歧管可为可变几何形状类型的；即，该进气歧管可具有部分化(partialization)装置，该部分化装置改变作为发动机状态(regime)(即，发动机轴的r.p.m.(每分钟转数))的函数的进气管的横截面。在低r.p.m.下，空气通过进气管的通路截面减小，以便于在进气流中产生紊流，该紊流提高气缸中空气与燃料之间的混合。由于提高混合的这些紊流的存在，注入的所有燃料都被燃烧，因而减少了燃烧产生的污染物排放。在高r.p.m.下，空气通过进气管的通路截面被最大化，以便能够完全充满气缸并因而能够产生最大可能的功率。
例如，与以上所述相同类型的部分化装置也可为滚流装置或涡流装置。滚流装置对于每个进气管均使用可移动得远离作用位置(active position)以及移动至该作用位置的部分化本体，其中部分化本体减小进气管的横截面。涡流系统设计成使每个进气管均包括两个通道，该两个通道彼此平行并设置在彼此的旁边，涡流系统对于每个进气管均使用可移动得远离作用位置以及移动至该作用位置的部分化本体，其中该部分化本体完全封闭进气管的两个通道中的一个。
市场上现有的部分化装置中，所有的部分化本体都装配在公共轴上，从而在公共致动装置的推力下一起转动得远离作用位置以及转动至该作用位置，该公共致动装置被设计成以同时且同步的方式控制所有部分化本体本身的位置。另外，市场上现有的部分化装置中，设置有位置传感器，该位置传感器通常连接于公共致动装置或连接于公共轴并确定部分化本体的位置，进而确定公共轴的角位置。
然而，目前市场上可得到的用在部分化装置中的已知位置传感器都较为昂贵且安装复杂。另外，由于已知的位置传感器检测公共轴的角位置，它们并不直接检测部分化本体的实际位置，因此不能够检测出是否由于机械问题而使得部分化本体中的一个不再从致动装置中接收运动。最终，由于尺寸的原因，已知的位置传感器适于连接于公共轴，而不适于连接于单个部分化本体以直接确定部分化本体本身的实际位置。在这一点上，应该注意的是，部分化装置的适当操作对于减少由低r.p.m.下的燃烧产生的污染物排放来说是必要的。因此，对部分化装置适当操作的精确控制对于满足被称为EURO-4的欧洲共同体标准的要求来说是必要的。
WO2006045027A1公开了一种充电(charge)运动控制阀致动器方法和装置，该方法和装置使用电机、输出轴、控制电路、以及传感器，以便通过电机提供对输出轴位置的闭环控制；来自传感器的反馈能够使得控制电路控制输出轴的位置，并且控制电路还可以输出与输出轴的位置有关的数据。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于内燃机的可变几何形状进气歧管，该进气歧管没有上述缺点，并且尤其具有可容易且经济地制造的优点。
根据本发明，提供了一种用于内燃机的可变几何形状进气歧管，该进气歧管包括：
-至少一个进气管，其将进气歧管连接至内燃机的至少一个气缸；
-部分化装置，用于改变进气歧管的几何形状，该部分化装置包括至少一个部分化本体，该部分化本体设在进气管内部，并设置有安装成可围绕转动轴线转动的轴；以及
-至少一个角位置传感器，用于确定轴围绕转动轴线的角位置；
进气歧管的特征在于，该角位置传感器包括：
-永磁体，其固定在轴上，并被设置在进气管的内部上；以及
-阅读器，其被设计成读取永磁体的方位，并被设置在进气管的外部上且位于进气管本身的壁附近和永磁体的附近。
附图说明
下面将参照示出了本发明实施例的一些非限制性实例的附图来描述本发明，其中：
图1是设置有根据本发明构造的进气歧管的内燃机的示意图；
图2是放大比例下的图1进气歧管的视图，其中为了清楚起见移除了一些部分；
图3是图1进气歧管的部分化本体的示意性透视图；
图4是图1进气歧管的角位置传感器的示意性截面图，其中为了清楚起见移除了一些部分；
图5是设置有根据本发明构造的另一实施例的进气歧管的内燃机的示意图；以及
图6是图5进气歧管的部分化本体的示意性透视图。
具体实施方式
在图1中，参考标号1表示作为整体的内燃机，该内燃机具有四个气缸2(图1中仅示出了其中的一个)，每个气缸通过至少一个进气阀4连接于进气歧管3，并通过至少一个排气阀6连接于排气歧管5。
进气歧管3通过由节气阀8调节的供应管7接收新鲜空气(即，来自于外部环境的空气)，并借助于相应的进气管9(图1中仅示出了其中的一个)连接于气缸2，每个进气管9都由相应的进气阀4调节。同样地，排气歧管5借助于相应的排气管10(图1中仅示出了其中的一个)连接于气缸2，每个排气管10都由相应的排气阀6调节。出口管11从排气歧管5伸出，该出口管终止于消声器(该消声器为公知的且未示出)，以便将燃烧所产生的气体排放到大气中。
根据所示的实施例，燃料(例如汽油、柴油、甲烷、LPG等)借助于设置在进气阀4附近的喷射器12被喷射到每个进气管9中。根据另一实施例(未示出)，喷射器12被布置成将燃料直接喷射至气缸2中。
进气歧管3包括滚流类型的部分化装置13，该部分化装置改变作为发动机1的r.p.m.的函数的进气管9的横截面。根据图2中所示的，部分化装置13对于每个进气管9都包括部分化阀14，该部分化阀具有装配在轴16上的部分化本体15，以便于在致动装置17的推力下围绕转动轴线18转动，该致动装置沿横向方向设置且位于相应进气管9外部。
优选地，提供一个公共致动装置17，该公共致动装置机械地连接于四个部分化阀14的所有部分化本体15。可替换地，每个部分化阀14可包括其自己的致动装置17，并因此而在机械上独立于其它部分化阀14。换句话说，这四个部分化阀14的部分化本体15可以不机械地彼此连接，因此可相对于彼此自由转动。
在使用中，每个部分化本体15都在致动装置17的推力下在作用位置(在图2中以实线示出)与静止位置(在图2中以虚线示出)之间转动，其中在作用位置中部分化本体15减小进气管9的空气通路的截面，而在静止位置中部分化本体15不会引起进气管9的空气通路的截面的任何减小。
对于每个部分化本体15来说，轴16都嵌在进气管9的壁19中，并围绕转动轴线18转动。另外，每个进气管9的壁19都具有内部座20，该内部座被设计成用于当部分化本体15本身被设在静止位置中时容纳部分化本体15。当部分化本体15被设在静止位置中时，部分化本体15的顶表面21构成进气管9的内表面22的一部分，并基本上呈辐射状，而无需解决与内表面22本身的连续性。具体地，在静止位置中，每个部分化本体15的顶表面21都基本平行于进气管9的中心轴线，同时，在其露出最多的位置中，每个部分化本体15的顶表面21都与进气管9的中心轴线形成约30°-45°的角度。
根据图3和图4中所示的，部分化装置13包括连接于部分化本体15中之一的位置传感器23，用于确定相应轴16围绕转动轴线18的角位置。通常，由于所述部分化本体15设置在用于传输来自致动装置17的运动的机械传动装置的最末端位置，因此位置传感器23连接于距致动装置17最远的部分化本体15，从而最易遇到任何可能的机械问题。
根据另一实施例(未示出)，部分化装置13对于每一部分化本体15都包括一个相应的位置传感器23。显然，当每个部分化阀14均包括其自己的致动装置17并且因而在机械上独立于其它部分化阀14时，所述选择是必要的。
角位置传感器23包括固定在轴16上的永磁体24、以及阅读器25，该阅读器是磁阻类型的，被设计成用于读取永磁体24的方位，并被设置在进气管9的外部上，并在进气管9本身的壁19附近和永磁体24的附近。
根据图3中所示的，轴16具有圆柱形形状，并具有圆柱形侧壁26以及一对彼此相对的平面端壁27。角位置传感器23的永磁体24固定于轴16的端壁27。优选地，角位置传感器23的永磁体24被嵌在轴16中并与轴16本身共同模制在一起。
根据图4中所示的优选实施例，进气管9的壁19包括盲外部座28，角位置传感器23的阅读器25被容纳在该盲外部座中。优选地，角位置传感器23的阅读器25通过螺钉连接于外部座28。可替换地，阅读器25可置放在进气管9的壁19上(即，与进气管9的壁19直接接触)，或者可相对于进气管9的壁19略微升高。
根据图5和图6中所示的另一实施例，每个进气管9在其中间部分中包括彼此平行的两个通道29。部分化装置13是涡流类型的并且对于每个进气管9均包括一个部分化阀14，该部分化阀沿进气管9的两个通道29中之一被安装并被设计成用于改变流过通道29本身的空气通路的截面。具体地，每个部分化阀14的部分化本体15可在关闭位置与最大打开的位置之间移动，在关闭位置中部分化本体完全封闭通道29。
由于所述角位置传感器23不昂贵、安装方便且快捷、并具有高测量精确度，因此上述角位置传感器23的使用存在许多优点。具体地，由于角位置传感器23的阅读器25设置在进气管9的外部上，因而不需对进气管9进行任何类型的穿孔，因此角位置传感器23的安装是方便且快捷的。另外，甚至在将进气歧管3安装在发动机1中时，也可简单且直接了当地对角位置传感器23的阅读器25进行检查、维修操作或更换。
由于角位置传感器23的阅读器25是无接触类型的，因此在机械上独立于永磁体24，并且由于不需存在任何连接于轴16的动态或静态密封环，因此上述的角位置传感器23不会在轴16的转动上引起任何类型的摩擦。
最后，上述的角位置传感器23直接检测部分化本体15的有效位置，因而能够检测出是否由于机械问题而使得部分化本体15不再从致动装置17中接收运动。

Claims (11)

1.一种用于内燃机(1)的可变几何形状进气歧管(3)，所述进气歧管(3)包括：
-至少一个进气管(9)，其将所述进气歧管(3)连接至所述内燃机(1)的至少一个气缸(2)；
-部分化装置(13)，用于改变所述进气歧管(3)的几何形状，所述部分化装置包括至少一个部分化本体(15)，所述部分化本体设在所述进气管(9)内部，并设置有安装成可围绕转动轴线(18)转动的轴(16)；以及
-至少一个角位置传感器(23)，用于确定所述轴(16)围绕所述转动轴线(18)的角位置；
所述进气歧管(3)的特征在于，所述角位置传感器(23)包括：
-永磁体(24)，其固定在所述轴(16)上，并被设置在所述进气管(9)的内部上；以及
-阅读器(25)，其被设计成读取所述永磁体(24)的方位，并被设置在所述进气管(9)的外部上且位于所述进气管(9)本身的壁(19)附近和所述永磁体(24)的附近。
2.根据权利要求1所述的进气歧管(3)，其中，所述轴(16)具有圆柱形形状，并具有圆柱形侧壁(26)以及一对彼此相对的平面端壁(27)；所述角位置传感器(23)的所述永磁体(24)固定于所述轴(16)的端壁(27)。
3.根据权利要求1所述的进气歧管(3)，其中，所述进气管(9)的所述壁(19)包括盲外部座(28)，所述角位置传感器(23)的所述阅读器(25)被容纳在所述盲外部座中。
4.根据权利要求3所述的进气歧管(3)，其中，所述角位置传感器(23)的所述阅读器(25)通过螺钉连接于所述进气管(9)的所述壁(19)。
5.根据权利要求1所述的进气歧管(3)，其中，所述角位置传感器(23)的所述阅读器(25)是磁阻类型的。
6.根据权利要求1所述的进气歧管(3)，其中，所述角位置传感器(23)的所述永磁体(24)被嵌在所述轴(16)中，并与所述轴(16)本身共同模制在一起。
7.根据权利要求1所述的进气歧管(3)，其中，所述部分化装置(13)是滚流类型的，并且所述部分化本体(15)可朝向作用位置移动，在所述作用位置中所述部分化本体(15)本身减小所述进气管(9)的横截面。
8.根据权利要求7所述的进气歧管(3)，其中，所述部分化本体(15)的所述转动轴线(18)以下述方式相对于所述进气管(9)设置在外部上，所述方式为，在静止位置中，所述部分化本体(15)不会引起所述进气管(9)的空气通路的截面的任何减小。
9.根据权利要求8所述的进气歧管(3)，其中，所述部分化本体(15)的所述轴(16)被嵌在所述进气管(9)的壁(19)中。
10.根据权利要求9所述的进气歧管(3)，其中，所述进气管(9)的所述壁(19)具有内部座(20)，所述内部座(20)被设计成当所述部分化本体(15)本身被设在静止位置中时容纳所述部分化本体(15)。
11.根据权利要求1所述的进气歧管(3)，其中，所述进气管(9)在其中间部分中包括彼此平行的两个通道(29)，所述部分化装置(13)是涡流类型的，并且所述部分化本体(15)被设置在所述进气管(9)的一通道(29)内部，以便在关闭位置与最大打开的位置之间位移，在所述关闭位置中所述部分化本体完全封闭所述通道(29)。
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