CN103362702A - 多模式吸气调谐导管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多模式吸气调谐导管，具体地，提供用于内燃发动机的空气进口导管的方法和装置。空气进口导管包括管状壳体。内壁具有多个穿孔。内壁布置在所述管状壳体内以使所述管状壳体包括至少两条流动通道。阀组与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联。阀组选择性地控制空气流通过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以通过模式和调谐模式中的至少一种工作。

Description

多模式吸气调谐导管
技术领域
本公开涉及用于内燃发动机的吸气系统，并且尤其地涉及一种用于内燃发动机的吸气系统的进口导管。
背景技术
内燃发动机燃烧空气和燃料混合物以产生驱动转矩。空气通过吸气系统被供向发动机。作为发动机内燃烧的结果，噪音被产生。吸气系统同样产生噪音。这些噪音对于车辆占有者来说可能是不期望的。
空气进气噪音取决于特定内燃发动机的操作特性跨宽频谱在振幅上变化。在某些情况下，吸气噪音可以通过在吸气系统中使用小直径空气进口端口来降低。虽然该装置在低发动机速度(即低每分钟转(RPM))下工作良好，但是在高发动机速度(即高RPM)下发动机可能不会被供应足够的空气。相反，大直径空气进口在高和低发动机速度下都提供足够的空气，但是这种装置导致增加的空气进气噪音。
因此，期望提供一种吸气系统，其能够适应发动机负荷要求，同时仍然使产生的不希望的噪音最小化。进一步可期望的是以其使整体包装最小化的方式提供这样的吸气系统。此外，其它期望特征和特性会从接下来的结合附图和上述技术领域和背景技术的详细说明和附加的权利要求书中变得明显。
发明内容
提供一种用于内燃发动机的空气进口导管的装置。该装置包括空气进口导管。所述空气进口导管包括管状壳体。内壁具有多个穿孔。所述内壁布置在管状壳体内以使管状壳体包括至少两条流动通道。阀组与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联。所述阀组选择性地控制空气流穿过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以通过模式和调谐模式中的至少一种工作。
本发明还提供如下的解决方案：
1.一种内燃发动机的空气进口导管，所述空气进口导管包括：
管状壳体；
具有多个穿孔的内壁，其中所述内壁布置在所述管状壳体内以使所述管状壳体包括至少两条流动通道；和
与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联的阀组，其中，所述阀组选择性地控制空气流通过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以流通过模式和调谐模式中的至少一种工作。
2.根据解决方案1所述的空气进口导管，其特征在于，所述阀组包括布置基本靠近所述第一流动通道的进口的第一阀，和布置基本靠近所述第一流动通道的出口的第二阀。
3.根据解决方案1所述的空气进口导管，其特征在于，所述内壁是平面壁，其将所述管状壳体划分为第一侧流动通道和第二侧流动通道，且其中所述阀组与所述第一侧流动通道相关联。
4.根据解决方案1所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的第一阀在开启位置时，所述第一流动通道配置成以所述流通过模式工作。
5.根据解决方案4所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的所述第一阀在关闭位置时，所述第一流动通道配置成以所述调谐模式工作。
6.根据解决方案1所述的空气进口导管，其特征在于，所述内壁是管状壁，其被布置在所述管状壳体内时划分所述管状壳体为第一外侧流动通道和第二内部流动通道。
7.根据解决方案6所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的第一阀在开启位置时，所述第一流动通道以所述流通过模式工作。
8.根据解决方案7所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的所述第一阀在关闭位置时，所述第一流动通道以所述调谐模式工作。
9.根据解决方案1所述的空气进口导管，其特征在于，所述多个穿孔是赫尔姆霍茨(Hemholtz)共振器和四分之一波长共振器中的至少一种。
10.一种用于内燃发动机的吸气系统，包括：
空气清洁器；和
结合到所述空气清洁器的空气进口导管，所述空气进口导管包括：
管状壳体；
具有多个穿孔的内壁，其中所述内壁布置在所述管状壳体内以使所述管状壳体包括至少两条流动通道；和
与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联的阀组，其中，所述阀组选择性地控制空气流通过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以通过模式和调谐模式中的至少一种工作。
11.根据解决方案10所述的吸气系统，其特征在于，所述阀组包括基本靠近所述第一流动通道的进口布置的第一阀，和基本地靠近所述第一流动通道的出口布置的第二阀。
12.根据解决方案10所述的吸气系统，其特征在于，所述内壁是平面壁，其把所述管状壳体划分为第一侧流动通道和第二侧流动通道，和其中所述阀组与所述第一侧流动通道关联。
13.根据解决方案10所述的吸气系统，其特征在于，当所述阀组的第一阀在开启位置时，所述第一流动通道以所述流通过模式工作。
14.根据解决方案13所述的吸气系统，其特征在于，当所述阀组的所述第一阀在关闭位置时，所述第一流动通道以所述调谐模式工作。
15.根据解决方案10所述的吸气系统，其特征在于，所述内壁是管状壁，在其布置在所述管状壳体内时，其将所述管状壳体划分为第一外部流动通道和第二内部流动通道。
16.根据解决方案15所述的吸气系统，其特征在于，当所述阀组的第一阀在开启位置时，所述第一流动通道配置成以所述流通过模式工作。
17.根据解决方案16所述的吸气系统，其特征在于，当所述阀组的所述第一阀在关闭位置时，所述第一流动通道配置成以所述调谐模式工作。
18.根据解决方案10所述的吸气系统，其特征在于，所述多个穿孔是赫尔姆霍茨(Hemholtz)共振器和四分之一波长共振器中的至少一种。
19.一种车辆，包括：
发动机系统；和
结合到所述发动机系统的空气进口导管，所述空气进口导管包括：
管状壳体；
具有多个穿孔的内壁，其中所述内壁布置在所述管状壳体内以使所述管状壳体包括至少两条流动通道；和
与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联的阀组，其中，所述阀组选择性地控制空气流通过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以通过模式和调谐模式中的至少一种工作。
上述特征和优点和其它特征及优点从下面结合附图的详细说明中容易地显见。
附图说明
本公开下面将结合随后的图形而描述，其中相同的数字表示相同的元件，和
图1是描述包括根据不同实施方式的吸气系统的车辆的功能框图；
图2是根据示例性实施例的吸气系统的侧横截面图；
图3和4是根据示例性实施式的图2的吸气系统的进口导管的正面横截面图；
图5是根据另一个示例性实施方式的吸气系统的侧横截面图；和
图6和7是根据示例性实施方式的图5的吸气系统的进口导管的正面横截面图。
具体实施方式
下面详细的说明本质上仅仅是示例性的而非意图限制本发明或本发明的应用及用途。此外，不意于受到任何在之前技术领域、背景技术、发明内容或下面详细说明的明示或暗示的原理的限制。
下面的说明涉及“连接”或“结合”在一起的元件或特征。如在此使用，“连接”可以指一个元件/特征直接联接到(或直接连通到)另一个元件/特征，而没必要机械地。相似地，“结合”可以指一个元件/特征直接地或间接地联接到(或直接地或间接地连通到)另一个元件/特征，而没必要机械地。然而，需要明白的是，虽然在一个实施方式两个元件可以在下面被描述成“连接”，但是在另一可选实施方式中相似元件可以是“结合”，反之亦然。因此，虽然在此显示的附图描述元件的示例布置，但是额外的中间元件、设备、特征或部件可以在实际实施方式中呈现。还需要明白的是图1-5仅仅是描述性的并且可不按比例绘制。
现在参照图1，本发明的示例性实施方式涉及车辆10，其包括总体以12表示的吸气系统，该吸气系统与总体以14表示的发动机系统关联。如会明白的，在此描述的吸气系统可以在具有各种发动机系统的各种车辆上实现。这些车辆可以包括，例如但不限于汽车，运动型多用途车，水上车辆等，这些发动机系统可以包括，例如，但不限于内燃发动机，包括柴油机、汽油直喷系统和均质充量压燃发动机系统等。虽然为了便于描述图1以非常简单的方式描述了各种电和机械连接及结合，但是车辆10的实际实施方式当然将利用工业上已知的额外物理部件和设备。
如图1所示，发动机系统14结合到吸气系统12。所述发动机系统14包括燃烧空气/燃料混合物以产生驱动扭矩的内燃发动机(此后指发动机16)。空气通过吸气系统12被吸入发动机16。通常，吸气系统12包括进口导管18，空气清洁器20和出口导管22。通过进口导管18空气被吸入空气清洁器20并在其中被清洁。如下面详细论述，进口导管18包括根据示例性实施方式的调谐(tuning)系统。所述出口导管22允许从空气清洁器20到发动机16的进气歧管24的清洁空气的流动。所述清洁空气从进气歧管24吸入到发动机16的气缸26中，在气缸中其与燃料混合并在其中燃烧。虽然发动机16可以包括以各种构造布置的多个气缸26，但是为了描述的目的，以直列构造布置的两个典型的气缸26被描述。燃烧的副产物通过排气歧管28被从发动机16排出并在离开车辆10之前在排气系统30中被处理。
现在参照图2-7，其中根据各种实施方式进口导管18被显示和更详细被描述。如图2和5所示，根据示例性实施例，所述入口导管18包括调谐系统(例如，总体在图2中指示为32和在图5中为33)。调谐系统32，33包括，例如，管状壳体34，具有多个穿孔或共振器38的内壁(例如，图2中示出为36和图5中示出为37)和阀组40。管状壳体34的入口42接收空气(例如，从环境或其它空气进气部件(未示出))。如所示，进口42可以是喇叭口状或任何其它形状以抽吸空气。空气通过管状壳体34且通过出口44离开到空气清洁器20。
内壁36被布置在管状壳体34内以产生至少两条流动通道。在各种实施方式中，如图2所示，所述内壁36是平行于管状壳体34从管状壳体34的进口42到管状壳体34的出口44延伸的平面壁。平面内壁将管状壳体34划分为第一侧流动通道46和第二侧流动通道47。
在各种其他实施方式中，如图5所示，内壁37是平行于管状壳体34从管状壳体34的进口42向管状壳体34的出口44延伸的管状壁。内壁37划分管状壳体34为第一外侧流动通道48和第二内部流动通道49。如可明白的，内壁36，37的尺寸、形状和位置可以根据各种实施方式而变化。
每个流动通道46-49包括与管状壳体34的进口42相对应的进口50，52和与管状壳体34的出口44相对应的出口54，56。在各种实施方式中，流动通道48-49的尺寸可以基本上相等，第一流动通道46，48可以大于第二流动通道47，49或第二流动通道47，49可以大于第一流动通道46，48。
如图2和5所示，内壁36，37包括一个或更多穿孔或共振器38。如下面将详细讨论，穿孔和共振器38允许流动通道46或47，48或49中的一个作为调谐(调节)腔而在第二模式中工作。例如，当空气流过穿孔或共振器38时，穿孔或共振器38有利地抑制由吸气系统12(图1)发出的声音中的不合希望的频率和/或提供用于衰减目的额外频率。如可明白的，穿孔或共振器38的数量、尺寸和位置可以取决于发动机系统14的空气流特点而变化。在各种实施方式中，共振器38可以是赫尔姆霍茨(Hemholtz)共振器，四分之一波长共振器(Quarter Waveresonator)，或其它本领域已知的共振器。
阀组40与流动通道46-49中的至少一个关联。在各种实施方式中，阀组40的第一阀58布置成基本靠近流动通道46的进口50。阀组40的第二阀60布置成基本靠近流动通道48的出口54。阀58，60可以是瓣阀，弹簧加载阀，电控制阀，和/或其它类型阀。
根据至少两种模式，阀组40选择地控制通过第一流动通道46的空气流。例如，当阀组40的每个阀58，60在第一位置(例如，如在图4的正面横截面图中相对于平面内壁36所示的和如在图7的正面横截面图中相对于管状内壁37所示的开启位置)时，空气流根据第一模式被控制。第一模式是流通过模式，其通过进入第一流动通道46，48的入口50和离开第一流动通道46，48的出口54提供基本通过第一流动通道46，48的空气流动。在另一个例子中，当阀组40的每个阀58，60在第二位置(例如，如在图3的正面横截面图中相对于平面内壁36所示的和如在图6的正面横截面图中相对于管状内壁37所示的关闭位置)时，空气流根据第二模式被控制。第二模式是调谐模式，在第一流动通道46，48作为调谐腔起作用的同时，该调谐模式提供基本通过第二流动通道47，49、经过穿孔或共振器38的空气流动。
将明白，阀58，60的关闭位置可以意味着气密密封或实质上封堵穿过第一流动通道46，48的空气通道。虽然，关于处于开启和关闭位置的阀58，60描述了实施方式，但是应明白在一些实施方式中，阀58，60可以直接在关闭位置和开启位置之间移动，而在其它实施方式中，阀58，60可以在开启和关闭位置之间响应于发动机16(图1)的空气进气需要而阶梯式移动(例如10％阶梯，25％阶梯)，因此提供流通过模式或额外流通过模式的变化。还有其它实施方式使用无限可变阀58，60，其可以被设置在关闭和开启位置之间的任何点，以提供在流通过模式或额外流通过模式中的变化。因此，将明白，开启(即是非关闭)位置可以不被限制于无阻碍开启，而是，为满足发动机16(图1)的空气进气所需要的足够开启。
虽然至少一个实施方式已经在上述详细说明中被陈述，但是应明白存在大量的变体。还应明白，(多个)示例性实施例仅仅是例子，而不意图以任何形式限制本发明的范围，适用性或构造。相反，上述详细说明将向本领域技术人员提供用于实施所述(多个)示例性实施方式的便利路线图。应理解，在元件的布置和功能上可以做出各种改变而不脱离如由随附权利要求和其法律等价物所设定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种内燃发动机的空气进口导管，所述空气进口导管包括：
管状壳体；
具有多个穿孔的内壁，其中所述内壁布置在所述管状壳体内以使所述管状壳体包括至少两条流动通道；和
与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联的阀组，其中，所述阀组选择性地控制空气流通过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以流通过模式和调谐模式中的至少一种工作。
2.根据权利要求1所述的空气进口导管，其特征在于，所述阀组包括布置基本靠近所述第一流动通道的进口的第一阀，和布置基本靠近所述第一流动通道的出口的第二阀。
3.根据权利要求1所述的空气进口导管，其特征在于，所述内壁是平面壁，其将所述管状壳体划分为第一侧流动通道和第二侧流动通道，且其中所述阀组与所述第一侧流动通道相关联。
4.根据权利要求1所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的第一阀在开启位置时，所述第一流动通道配置成以所述流通过模式工作。
5.根据权利要求4所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的所述第一阀在关闭位置时，所述第一流动通道配置成以所述调谐模式工作。
6.根据权利要求1所述的空气进口导管，其特征在于，所述内壁是管状壁，其被布置在所述管状壳体内时划分所述管状壳体为第一外侧流动通道和第二内部流动通道。
7.根据权利要求6所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的第一阀在开启位置时，所述第一流动通道以所述流通过模式工作。
8.根据权利要求7所述的空气进口导管，其特征在于，当所述阀组的所述第一阀在关闭位置时，所述第一流动通道以所述调谐模式工作。
9.一种用于内燃发动机的吸气系统，包括：
空气清洁器；和
结合到所述空气清洁器的空气进口导管，所述空气进口导管包括：
管状壳体；
具有多个穿孔的内壁，其中所述内壁布置在所述管状壳体内以使所述管状壳体包括至少两条流动通道；和
与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联的阀组，其中，所述阀组选择性地控制空气流通过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以通过模式和调谐模式中的至少一种工作。
10.一种车辆，包括：
发动机系统；和
结合到所述发动机系统的空气进口导管，所述空气进口导管包括：
管状壳体；
具有多个穿孔的内壁，其中所述内壁布置在所述管状壳体内以使所述管状壳体包括至少两条流动通道；和
与所述至少两条流动通道中的第一流动通道关联的阀组，其中，所述阀组选择性地控制空气流通过所述第一流动通道以使所述第一流动通道以通过模式和调谐模式中的至少一种工作。
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