CN101571073B - 一种可变进气管和包括该进气管的可变进气系统 - Google Patents

Abstract

一种可变进气管和包括该进气管的可变进气系统。所述可变进气管包括管体(1)和调节机构(2)，其特征在于，所述调节机构(2)包括定位件(21)、滑块(22)以及滑壳(23)，其中，所述定位件(21)固定在管体(1)的内壁上，所述滑块(22)通过该定位件(21)定位在管体(1)内，所述滑壳(23)装配在管体(1)内，并且可绕管体(1)的中心轴线转动，以使所述滑块(22)至少部分容纳于所述滑壳(23)之中或者完全位于所述滑壳(23)之外。由于本发明提供的可变进气管内供空气流通的横截面的面积是连续变化的，因此进气量的变化也是连续的，因而通过这种结构可以实现平稳且连续变化的进气控制。

Description

一种可变进气管和包括该进气管的可变进气系统

技术领域

本发明涉及发动机进气系统，更具体地说，涉及一种可变进气管和包括该进气管的可变进气系统。

背景技术

传统的发动机进气系统一般包括进气管、空气滤清器、导流管、节气门、以及进气歧管，其中所述进气管连通到空气滤清器的入口，所述导流管连通空气滤清器的出口和进气歧管的入口，所述节气门设置在导流管内。然而目前，为使发动机能够获得最适合工作的进气状态，既节约能源，又能使发动机表现出原本的最大扭力和最高转速，在进气管的设计方面，通常要求进气管在低速时细长，以增大进气流速，而随着发动机转速的增加，发动机需要较多的空气，因而此时则需要短粗的进气管。

鉴于上述原因，如今对于发动机可变进气系统的研究越来越受到关注。例如，CN2580130Y中公开了一种可变进气长度的进气装置，如图1所示，该进气装置包括壳体3、进气口1和出气口2，其中，所述壳体3内设置有第一进气管道5和带有阀门7的第二进气管道6。当发动机在小负荷或低速运转时，阀门7保持关闭状态，此时空气沿图1中实线箭头所示方向经较长的第一进气管道5流入燃烧室。而当发动机在高负荷或高速运转时，阀门7处于打开状态，此时大量的空气直接沿图1中虚线箭头所示方向经较短的第二进气管道6流入燃烧室。

然而，这种进气装置的缺陷在于，只能在阀门打开和关闭这两种状态之间进行切换，只是对于进气管道长度的粗调节，而发动机的转速是一个连续变化的过程，因此无法保证发动机在任何转速下都能得到平稳且连续变化的进气控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保证发动机在任何转速下都能得到平稳且连续变化的进气控制的可变进气管。

本发明的另一个目的是提供一种包括该可变进气管的可变进气系统。

本发明提供的可变进气管包括管体和调节机构，其中，所述调节机构包括定位件、滑块以及滑壳，所述定位件固定在管体的内壁上，所述滑块通过该定位件定位在管体内，所述滑壳装配在管体内，并且可绕管体的中心轴线转动，以使所述滑块至少部分容纳于所述滑壳之中或者完全位于所述滑壳之外。

本发明提供的所述可变进气系统包括进气管、空气滤清器、导流管、节气门以及进气歧管，所述进气管连通到空气滤清器的入口，所述导流管连通空气滤清器的出口和进气歧管的入口，所述节气门设置在导流管内，其中，所述进气管为本发明所提供的可变进气管。

根据本发明的具有可变进气管的可变进气系统，由于在进气管的管体内设置有滑块和滑壳，通过使滑壳绕管体的中心轴线转动，可以使滑块至少部分容纳于滑壳中或完全位于滑壳外，所以可以对进气管内供空气流通的横截面的面积进行控制，从而实现对进气量的控制。同时，由于滑壳的转动是一个连续运动的过程，所以进气管内供空气流通的横截面的面积也是连续变化的，因此进气量的变化也是连续的，因而通过这种结构可以实现平稳且连续变化的进气控制。

附图说明

图1为CN2580130Y中公开的可变进气长度的进气装置的结构示意图；

图2为本发明提供的可变进气管的结构示意图；

图3为表示本发明提供的可变进气管中的定位件与管体的连接关系的结构示意图；

图4为本发明提供的可变进气管中的滑块的结构示意图；

图5为本发明提供的可变进气管中的滑壳的结构示意图；

图6为本发明提供的可变进气系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明进行详细的描述。

如图2所示，根据本发明的可变进气管包括管体1和调节机构2。其中，所述管体1为通常在车辆进气系统中普遍采用的进气导流管，且通常为圆筒状，并优选采用耐气流冲击的材料制造。

所述调节机构2包括定位件21、滑块22以及滑壳23。其中，如图3所示，所述定位件21固定连接在管体1的内壁上，用于限定滑块22在管体1内的位置，以防止滑块22在管体1内发生轴向或周向的移动，同时保证所述定位件21的设置不会影响到所述滑块22在管体1内绕管体1的中心轴线的转动。所述定位件21可以采用本领域公知的能够实现限定滑块22轴向和周向移动功能的各种结构形式。例如，所述定位件21可以包括轴向定位片211和周向定位片212，所述轴向定位片211有两个且分别连接在周向定位片212的两端，在装配完成后，所述轴向定位片211分别与所述滑块22的两端面贴合，所述周向定位片212则与所述滑块22的部分侧壁贴合。或者作为选择，所述定位件21也可以采用柱体的形式，即用轴向定位柱和周向定位柱来代替上面所描述的轴向定位片和周向定位片，只要能够实现对滑块预定方向的限位即可。所述定位件21与管体1内壁之间的固定连接可以通过本领域公知的各种方式实现，如焊接、粘接等，或者可以将定位件21与管体1直接形成为一体。

所述滑块22通过所述定位件21定位在管体1内，所述滑壳23装配在管体1内，并且所述滑壳23可绕管体1的中心轴线转动，以使所述滑块22至少部分容纳于所述滑壳23之中或者完全位于所述滑壳23之外。

其中，所述滑壳23可以通过本领域公知的各种方式装配在管体1内。例如，可以在所述滑壳23的外周面上沿周向形成凸筋，同时在管体1的筒壁上沿周向形成凹坑，或者反之，在所述滑壳23的外周面上沿周向形成凹坑，同时在管体1的筒壁上沿周向形成凸筋，从而可以通过凸筋与凹坑之间的这种配合，即所谓的凹凸配合，将滑壳23装配在管体1内，并且在保证滑壳23在管体1内的轴向定位的同时，保证滑壳23还能够绕管体1的中心轴线自由转动。或者作为选择，也可以在滑壳23的外周面上沿周向形成凸筋，同时在管体1的筒壁上沿周向形成预定长度的狭缝，将所述凸筋装配在所述狭缝内，并保证装配后滑壳23能够绕管体1的中心轴线转动，而且在此情况下还必须注意应当保证凸筋与狭缝配合处的密封性。

如图4和图5所示，所述滑块22和滑壳23的形状可以根据需要来进行设计，通常为横截面为扇形的柱体。所述滑壳23的扇形横截面的半径大致等于管体1的半径，滑壳23的扇形横截面的中心角可以根据需要来定，例如120度、150度、180度、或240度等。所述滑块22的扇形横截面的半径略小于所述滑壳23的扇形横截面的半径，以保证滑块22能够完全容纳于滑壳23中，滑块22的扇形横截面的中心角可以根据需要来定，例如120度、150度、180度、或240度等。并且滑块22的轴向长度应当略小于滑壳23的轴向长度，以保证滑块22能够完全容纳于滑壳23中。

也就是说，在滑壳23的扇形横截面的中心角与滑块22的扇形横截面的中心角相同的情况下，如果二者均为120度，那么管体1内供空气流通的横截面的变化范围在1/3-2/3之间(设定管体1的整体横截面为1，下同)；如果二者均为180度，那么管体1内供空气流通的横截面的变化范围在0-1/2之间；如果二者均为240度，那么管体1内供空气流通的横截面的变化范围在0-1/3之间。同理，在滑壳23的扇形横截面的中心角与滑块22的扇形横截面的中心角不同的情况下，也可以进行类似的计算。

因此，优选情况下，所述滑壳23的扇形横截面的中心角与滑块22的扇形横截面的中心角相同且为180度，即所述滑壳23与滑块22的横截面面积分别为管体1的横截面面积的1/2。这样，管体1内供空气流通的横截面的变化范围最大，在0-1/2之间(设定管体1的整体横截面为1)。也就是说，在滑块22完全位于滑壳23之外时，整体管体1内被完全封闭，空气无法流通；而当滑块22完全容纳于滑壳23之中时，管体1内有一半容积可供空气流通。当然，通常情况下，为了满足发动机怠速或低转速工况，管体1内不会被完全封闭，即滑块22不会完全位于滑壳23之外。

优选情况下，所述可变进气管还包括牵引件3，所述牵引件3的一端连接到所述滑壳23上，用于牵引所述滑壳23绕管体1的中心轴线转动。所述牵引件3可以采用本领域公知的各种能够实现牵拉的部件，如弹性件、刚性杆、拉线等，优选采用拉线。所述牵引件3可以连接到所述滑壳23的各个部位，如两端、中间、或者等间隔地连接多个牵引件，以均匀拉动所述滑壳23使其绕管体1的中心轴线转动。

本发明还提供了一种可变进气系统，所述可变进气系统包括进气管、空气滤清器4、导流管5、节气门6以及进气歧管7。其中，所述进气管连通到空气滤清器4的入口，所述导流管5连通空气滤清器4的出口和进气歧管7的入口，所述节气门6设置在导流管5内。并且其中，所述进气管为以上所描述的本发明提供的可变进气管。

此外，优选情况下，所述可变进气系统还包括驱动机构，所述驱动机构与所述滑壳23相连，用于驱动所述滑壳23绕所述管体1的中心轴线转动，以使所述滑块22能够至少部分容纳于所述滑壳23之中或者完全位于所述滑壳23之外。

通常情况下，所述驱动机构可以采用本领域公知的各种能够实现驱动的机构，如由电机带动的机械驱动机构，或者由真空度控制的真空驱动机构。优选地，为了简化机械结构，降低成本，所述驱动机构采用由真空度控制的真空驱动机构。

作为一种优选的实施方式，如图6所示，所述驱动机构包括牵引件3、执行机构8以及真空罐9。

所述牵引件3的一端连接到所述滑壳23上，另一端连接到所述执行机构8上。所述牵引件3用于在执行机构8的带动下，牵引所述滑壳23绕管体1的中心轴线转动。所述牵引件3可以采用本领域公知的各种能够实现牵拉的部件，如弹性件、刚性杆、拉线等，优选采用拉线。所述牵引件3可以连接到所述滑壳23的各个部位，如两端、中间、或者等间隔地连接多个牵引件，以均匀拉动所述滑壳23使其绕管体1的中心轴线转动。

所述真空罐9与进气歧管7和执行机构8之间可以分别通过本领域公知的各种方式，如通过真空软管实现流体连通。从而当发动机开始工作时，进气歧管7内由于吸气作用而产生的真空度将通过真空软管传递到真空罐9内。并且由于在所述真空罐9和执行机构8之间设置有阀门10，因此当阀门10开启时，真空罐9内的真空度也将通过真空软管传递到执行机构8。当然，随着阀门10开启程度的不同，从真空罐9通过真空软管传递到执行机构8的真空度也将随之不同。

通常情况下，所述阀门10可以采用本领域公知的各种能够实现开闭变化的开关，优选采用本领域公知的各种能够实现连续无级开闭变化的开关，如无级压力开关、电控开关、电磁阀等，更优选地，采用无极压力开关。

优选情况下，所述执行机构8包括由弹性膜片80分隔的第一腔室81和第二腔室82。其中，所述第一腔室81可以通过本领域公知的各种方式，如通过真空软管与真空罐9相连通，此时所述阀门10设置在所述第一腔室81和真空罐9之间。所述第二腔室82与大气相通。优选情况下，所述第二腔室82可以通过第一滤清器821与大气相通。这样，大气将在经过第一滤清器821过滤之后进入所述第二腔室82，因此可以避免大气中的杂质或污物进入第二腔室82中，从而可以保证第二腔室82中的清洁以及大气稳定。所述牵引件3的所述另一端连接到所述弹性膜片80上。

优选情况下，在所述真空罐9和进气歧管7之间设置有单向阀11，用于防止从进气歧管7传递到真空罐9中储存的真空度又返回进气歧管7。设定此单向阀11的压力为P，且大气压P₀-P＝ΔP，ΔP足够使可变进气管内的调节机构2处于完全开启状态，即足以使所述滑壳转动到将滑块完全容纳于其中的状态。

优选情况下，所述可变进气系统还包括：与所述可变进气管连通的共振式谐振腔12和/或与所述导流管5连通的膨胀式谐振腔13。所述共振式谐振腔12和膨胀式谐振腔13的结构、设置方式以及功能原理为本领域技术人员所公知，二者都是通过谐振进气来提高发动机的充气效率，从而提高发动机的动力性。

下面，将对根据本发明优选实施方式的可变进气系统的工作过程进行描述。

当发动机开始工作时，进气歧管7内将由于吸气作用而产生一定的真空度，该真空度将通过真空软管传递到真空罐9内，同时，由于在进气歧管7和真空罐9之间设置有单向阀11，因此可以防止真空罐9中的真空度又被吸回进气歧管7。

之后，当阀门10开启时，真空罐9中的真空度将通过真空软管传递到执行机构8的第一腔室81中，并且随着阀门10的开启程度的不同，传递到所述第一腔室81中的真空度也将随之变化。例如，可以将阀门10与发动机的电子控制单元电连接，发动机的电子控制单元根据曲轴位置和节气门位置来控制阀门10的开闭程度，从而控制从真空罐9通过真空软管传递到所述第一腔室81中的真空度。

此时，由于所述执行机构8的第一腔室81中呈负压状态，而由弹性膜片80分隔的第二腔室82是与大气相通的，因此由于弹性膜片80两侧存在压力差，因此弹性膜片80将被拉动，从而连接到弹性膜片80上的牵引件3也将被拉动。由于牵引件3的一端连接在滑壳23上，因此所述滑壳23将因受到牵引件3的牵引而绕管体1的中心轴线转动，以使所述滑块22能够至少部分容纳于所述滑壳23之中或者完全位于所述滑壳23之外。

也就是说，可以使所述进气管的管体1内供空气流通的横截面的面积发生连续的变化，例如在0-1/2之间变化(设定管体1的整体横截面为1)。这样，通过进气管的进气量也将相应地发生连续变化，从而可以实现平稳且连续变化的进气控制。

Claims (13)

1.一种可变进气管，所述可变进气管包括管体(1)和调节机构(2)，其特征在于，所述调节机构(2)包括定位件(21)、滑块(22)以及滑壳(23)，其中，所述定位件(21)固定在管体(1)的内壁上，所述滑块(22)通过该定位件(21)定位在管体(1)内，所述滑壳(23)装配在管体(1)内，并且可绕管体(1)的中心轴线转动，以使所述滑块(22)至少部分容纳于所述滑壳(23)之中或者完全位于所述滑壳(23)之外。 

2.根据权利要求1所述的可变进气管，其中，所述定位件(21)包括轴向定位片(211)和周向定位片(212)，所述轴向定位片(211)连接在周向定位片(212)的两端。 

3.根据权利要求1所述的可变进气管，其中，所述滑壳(23)和管体(1)之间通过凹凸配合进行装配。 

4.根据权利要求1所述的可变进气管，其中，所述滑块(22)和滑壳(23)的横截面面积分别为管体(1)的横截面面积的1/2。 

5.根据权利要求1-4中任一项所述的可变进气管，其中，所述可变进气管还包括牵引件(3)，所述牵引件(3)的一端连接到所述滑壳(23)上。 

6.一种可变进气系统，所述可变进气系统包括进气管、空气滤清器(4)、导流管(5)、节气门(6)以及进气歧管(7)，其中，所述进气管连通到空气滤清器(4)的入口，所述导流管(5)连通空气滤清器(4)的出口和进气歧管(7)的入口，所述节气门(6)设置在导流管(5)内，其特征在于，所述进气管为权利要求1-4中任一项所述的可变进气管。 

7.根据权利要求6所述的可变进气系统，其中，所述可变进气系统还包括驱动机构，所述驱动机构与所述滑壳(23)相连，用于驱动所述滑壳(23)绕所述管体(1)的中心轴线转动，以使所述滑块(22)至少部分容纳于所述滑壳(23)之中或者完全位于所述滑壳(23)之外。

8.根据权利要求7所述的可变进气系统，其中，所述驱动机构包括牵引件(3)、执行机构(8)以及真空罐(9)，所述牵引件(3)的一端连接到所述滑壳(23)上，另一端连接到所述执行机构(8)上，所述真空罐(9)与进气歧管(7)和执行机构(8)相连通，并且在所述真空罐(9)和执行机构(8)之间设置有阀门(10)。

9.根据权利要求8所述的可变进气系统，其中，所述执行机构(8)包括由弹性膜片(80)分隔的第一腔室(81)和第二腔室(82)，所述第一腔室(81)与真空罐(9)相连通，并且所述阀门(10)设置在第一腔室(81)和真空罐(9)之间，所述第二腔室(82)与大气相通，所述牵引件(3)的所述另一端连接到所述弹性膜片(80)上。

10.根据权利要求9所述的可变进气系统，其中，所述第二腔室(82)通过第一滤清器(821)与大气相通。

11.根据权利要求8或9所述的可变进气系统，其中，所述阀门(10)为无级压力开关。

12.根据权利要求8或9所述的可变进气系统，其中，在所述真空罐(9)和进气歧管(7)之间设置有单向阀(11)，以防止从进气歧管传递到真空罐中储存的真空度又返回进气歧管。 

13.根据权利要求6、7、8或9所述的可变进气系统，其中，所述可变进气系统还包括：与所述可变进气管连通的共振式谐振腔(12)和/或与所述导流管(5)连通的膨胀式谐振腔(13)。 

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