CN102434267B - 气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统 - Google Patents

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Abstract

一种气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，包括进气总管前段、进气总管后段、谐振腔、进气歧管前段单元和进气歧管后段单元，还包括定位导向装置和驱动装置，进气总管前段和进气总管后段通过密封圈密封连接，进气总管前段套在进气总管后段上，进气总管前段通过定位导向装置定位导向，总管前段外壁面焊接一根与进气总管前段长度相同的齿条，齿条与驱动装置啮合，根据气体发动机的不同工况，在驱动装置控制下，进气总管前段和进气总管后段能够相对运动，使进气总管长度发生改变。本系统通过连续调整进气总管的长度改变发动机的谐振转速，在较宽发动机转速范围内均能实现较好的谐振效果，提高气体发动机的进气效率，从而提高输出功率。

Description

气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统
技术领域
    本发明涉及发动机技术领域，具体是缸外形成混合气式气体发动机谐振进气系统。
背景技术
随着能源危机和环境污染的日益严重，国家积极出台各种政策，鼓励内燃机制造厂家积极开发各种节能减排技术。天然气以其燃烧清洁，热值大且储量丰富成为代替燃料的优秀之选。但是天然气为气体燃料，在进气道进行混合然后进入汽缸时，要占有一部分的进气充量，从而使进入气缸的空气量下降，因此相同条件下气体发动机的功率密度要比柴油机或汽油机低一些。为了提高进气充量弥补功率密度下降的缺陷而采用进气谐振技术，由于进气门的周期性开启和关闭和活塞的往复直线运动，会引起进气管道内气体压力成周期性的大小波动，通过对谐振腔和进气歧管的合理化结构设计可以确定某一谐振转速，在此转速下可以保证当进气门开启时刻气体压力波动处于波峰状态，从而增加气体压力，达到增加进气充量和提高进气效率的目的。谐振转速和进气系统有关，进气系统主要包括进气歧管、谐振腔和进气总管三部分，改变进气系统的结构包括改变各部分的形状和尺寸，涉及到实际安装及实现难度，一般通过改变进气系统的尺寸改变进气系统的谐振转速，而改变进气总管的长度是一种效果明显且实现容易的方法。
发明内容
本发明提供一种气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，通过改变进气系统的结构改变改变发动机的谐振转速，在一定范围内气体发动机均能实现较好的谐振效果，并通过进气歧管几何形状的优化设计，减少气体流动损失，提高气体发动机充气效率。
本发明的目的是这样实现的：
一种气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，包括进气总管前段1、进气总管后段4、谐振腔5、进气歧管前段单元6和进气歧管后段单元7，还包括定位导向装置2和驱动装置3，进气总管后段4的前端有一密封圈安装槽18，进气总管前段1和进气总管后段4通过密封圈密封连接，进气总管前段1套在进气总管后段2上，进气总管前段1通过定位导向装置2定位导向，总管前段1外壁面焊接一根与进气总管前段长度相同的齿条9，齿条9与驱动装置3啮合，根据气体发动机的不同工况，在驱动装置3控制下，进气总管前段1和进气总管后段4能够相对运动，使进气总管长度发生改变，进气总管前段1一端有一连接法兰8，进气总管前段1和进气总管后段4的内腔径向截面为圆形，进气总管前段1的上壁面有第一导向块12，左壁面有第二导向块11，右壁面有第三导向块10；进气总管后段4、谐振腔5和进气歧管前段单元6铸为一体，谐振腔5内腔为大圆角过渡的长方形，进气歧管前段单元6由四个独立的进气歧管前段组成，进气歧管后段单元7由四个独立的进气歧管组成，每个进气歧管前段的一端有法兰，用于和进气歧管连接，每个进气歧管的内腔径向截面由与进气歧管前段连接处的圆形逐渐过度到与发动机连接处的正方形，每个进气歧管与进气歧管前段连接端有第一圆形连接法兰23，每个进气歧管与发动机连接端有第二圆形连接法兰24。
本发明还具有如下特征：
1、所述的进气总管前段1上三个的导向块和法兰8的端面垂直的两侧面为平面，导向块的顶端面为圆弧面。
2、所述的定位导向装置2包括：半圆环、第一安装固定孔13、第二安装固定孔16、第一导向槽14、第二导向槽15、第三导向槽17，导向槽两侧面为平面，顶面为圆弧面，用于和导向块配合，第一安装固定孔13和第二安装固定孔16分别对称位于半圆环的两侧。
3、所述的驱动装置3为步进电机，步进电机的输出端为一齿轮26，齿轮26和齿条9啮合连接，将步进电机的旋转运动转变为进气总管前段1的水平运动，根据步进电机的步数计算进气总管前段1和进气总管后段4的相对位置，从而计算出进气总管的长度。
根据不同工况，在驱动装置3控制下，进气总管长度发生改变，根据Hemholtz理论，发动机的谐振转速与进气总管长度有关，缸外形成混合气式气体发动机在谐振转速运行时进气效率高，发动机发出的功率大。
本系统通过连续调整进气总管的长度改变发动机的谐振转速，在较宽发动机转速范围内均能实现较好的谐振效果，提高气体发动机的进气效率，从而提高输出功率。
附图说明
图1 气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统总体结构图；
图2 进气总管前段结构图；
图3 定位导向装置结构图；
图4进气总管后段、谐振腔和歧管前段连接结构图；
图5进气歧管后段侧图（一）；
图6进气歧管后段侧图（二）；
图7驱动装置结构图。
具体实施方式
结合图1和图2，一种气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，包括进气总管前段1、进气总管后段4、谐振腔5、进气歧管前段单元6和进气歧管后段单元7，还包括定位导向装置2和驱动装置3，进气总管后段4的前端有一密封圈安装槽18，进气总管前段1和进气总管后段4通过密封圈密封连接，进气总管前段1套在进气总管后段2上，进气总管前段1通过定位导向装置2定位导向，总管前段1外壁面焊接一根与进气总管前段长度相同的齿条9，齿条9与驱动装置3啮合，根据气体发动机的不同工况，在驱动装置3控制下，进气总管前段1和进气总管后段4能够相对运动，使进气总管长度发生改变，进气总管前段1一端有一连接法兰8，进气总管前段1和进气总管后段4的内腔径向截面为圆形，进气总管前段1的上壁面有第一导向块12，左壁面有第二导向块11，右壁面有第三导向块10。
结合图3，定位导向装置2包括：半圆环、第一安装固定孔13、第二安装固定孔16、第一导向槽14、第二导向槽15、第三导向槽17，导向槽两侧面为平面，顶面为圆弧面，用于和导向块配合，第一安装固定孔13和第二安装固定孔16分别对称位于半圆环的两侧。
结合图4、图5和图6，进气总管后段4、谐振腔5和进气歧管前段单元6铸为一体，谐振腔5内腔为大圆角过渡的长方形，进气歧管前段单元6由四个独立的进气歧管前段组成，进气歧管后段单元7由四个独立的进气歧管组成，每个进气歧管前段的一端有法兰，用于和进气歧管连接，每个进气歧管的内腔径向截面由与进气歧管前段连接处的圆形逐渐过度到与发动机连接处的正方形，每个进气歧管与进气歧管前段连接端有第一圆形连接法兰23，每个进气歧管与发动机连接端有第二圆形连接法兰24。四个歧管前段一端分别有四个法兰19、20、21、22用于和四个进气歧管连接。
结合图1、图2、图4，安装顺序为：定位导向装置2先穿过进气总管前段1，定位导向装置通过支架固定安装，进气总管前段1和进气总管后段4再通过密封圈连接。
结合图7，驱动装置3为步进电机25，步进电机的输出端为与一齿轮26连接，齿轮26和齿条9啮合，将步进电机的旋转运动转变为总管前段2的水平运动。
结合图1、图2、图7，气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统安装完成后，根据步进电机的步数计算总管前段1和后段4的相对位置，从而计算出进气总管的长度。

Claims (4)

1. 一种气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，包括进气总管前段（1）、进气总管后段（4）、谐振腔（5）、进气歧管前段单元（6）和进气歧管后段单元（7），其特征是：还包括定位导向装置（2）和驱动装置（3），进气总管后段（4）的前端有一密封圈安装槽（18），进气总管前段（1）和进气总管后段（4）通过密封圈密封连接，进气总管前段（1）套在进气总管后段（4）上，进气总管前段（1）通过定位导向装置（2）定位导向，总管前段（1）外壁面焊接一根与进气总管前段长度相同的齿条（9），齿条（9）与驱动装置（3）啮合，进气总管前段（1）和进气总管后段（4）能够相对运动，进气总管前段（1）一端有一连接法兰（8），进气总管前段（1）和进气总管后段（4）的内腔径向截面为圆形，进气总管前段（1）的上壁面有第一导向块（12），左壁面有第二导向块（11），右壁面有第三导向块（10）；进气总管后段（4）、谐振腔（5）和进气歧管前段单元（6）铸为一体，谐振腔（5）内腔为大圆角过渡的长方形，进气歧管前段单元（6）由四个独立的进气歧管前段组成，进气歧管后段单元（7）由四个独立的进气歧管组成，每个进气歧管前段的一端有法兰，用于和进气歧管连接，每个进气歧管的内腔径向截面由与进气歧管前段连接处的圆形逐渐过度到与发动机连接处的正方形，每个进气歧管与进气歧管前段连接端有第一圆形连接法兰（23），每个进气歧管与发动机连接端有第二圆形连接法兰（24）。
2.根据权利要求1所述的气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，其特征是：所述的进气总管前段（1）上三个的导向块和法兰（8）的端面垂直的两侧面为平面，导向块的顶端面为圆弧面。
3.根据权利要求1所述的气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，其特征是：所述的定位导向装置（2）包括：半圆环、第一安装固定孔（13）、第二安装固定孔（16）、第一导向槽（14）、第二导向槽（15）、第三导向槽（17），导向槽两侧面为平面，顶面为圆弧面，用于和导向块配合，第一安装固定孔（13）和第二安装固定孔（16）分别对称位于半圆环的两侧。
4.根据权利要求1所述的气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统，其特征是：所述的驱动装置（3）为步进电机，步进电机的输出端为一齿轮（26），齿轮（26）和齿条（9）啮合连接。
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