CN103742251A - 一种发动机的可变进气系统 - Google Patents

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叶浩鸣
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Abstract

一种发动机的可变进气系统，包括进气总管前段、进气总管后段、谐振腔、法兰、进气歧管、定位导向装置和驱动装置，进气歧管包括左侧段、中间段、右侧段，左侧段与谐振腔的一边组成不可活动的一体，右侧段与法兰构成不可分离的整体，中间段能往复滑动来实现进气歧管的长度变化，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相对运动，使进气总管长度发生改变。本发明通过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。

Description

一种发动机的可变进气系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机的可变进气系统。
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。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的发动机的可变进气系统，以克服上述缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机的可变进气系统，通过改变进气系统的结构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。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发动机的可变进气系统，包括进气总管前段、进气总管后段、谐振腔、法兰及进气歧管，所述进气歧管包括三段，分别为左侧段、中间段、右侧段，所述左侧段与谐振腔的一边组成不可活动的一体，所述右侧段与法兰构成不可分离的整体，所述中间段能往复滑动来实现进气歧管的长度变化，所述发动机的可变进气系统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。
优选的，在上述发动机的可变进气系统中，所述进气总管前段一端有一连接法兰，进气总管前段和进气总管后段的内腔径向截面为圆形，进气总管前段的上壁面有第一导向块，左壁面有第二导向块，右壁面有第三导向块。
优选的，在上述发动机的可变进气系统中，所述第一导向块、第二导向块、第三导向块和法兰的端面垂直的两侧面为平面，第一导向块、第二导向块及第三导向块的顶端面为圆弧面。
优选的，在上述发动机的可变进气系统中，所述谐振腔内腔为大圆角过渡的长方形。
优选的，在上述发动机的可变进气系统中，所述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。
优选的，在上述发动机的可变进气系统中，所述定位导向装置包括：半圆环、第一安装固定孔、第二安装固定孔、第一导向槽、第二导向槽、第三导向槽，所述三个导向槽两侧面为平面，顶面为圆弧面，用于和导向块配合。
优选的，在上述发动机的可变进气系统中，所述第一安装固定孔和第二安装固定孔分别对称位于半圆环的两侧。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例的发动机的可变进气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
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明发动机的可变进气系统中可变长度进气歧管的立体示意图；
图2为本发明发动机的可变进气系统中进气总管前段结构图；
图3为本发明发动机的可变进气系统中定位导向装置结构图。
具体实施方式
本发明公开了一种发动机的可变进气系统，通过改变进气系统的结构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。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1及图2所示，本发明公开的发动机的可变进气系统，其包括进气总管前段、进气总管后段、谐振腔100、法兰200及进气歧管，所述进气歧管包括三段，分别为左侧段1、中间段2、右侧段3，所述左侧段1与谐振腔100的一边组成不可活动的一体，所述右侧段3与法兰200构成不可分离的整体，所述中间段2能往复滑动来实现进气歧管的长度变化。可变长度进气歧管提高了发动机扭矩特性，从而提高整车动力性，有效改善油耗和排放。
所述谐振腔100内腔为大圆角过渡的长方形。所述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。
所述进气歧管上设有可变气道长度机构，所述可变气道长度机构包括电磁阀、真空软管、执行器、阀片、轴承和转轴，所述轴承套设于所述转轴，所述阀片固连于所述转轴，所述转轴转动时带着所述阀片摆动，所述执行器与所述转轴相连，发动机达到设定转速时所述电磁阀能够接收发动机控制单元发出的信号，并将该信号输出至执行器，由所述执行器驱动所述转轴旋转，从而阀片摆动带着中间段运动，进行进气歧管长度的变换。所述谐振腔的体积为1200ml。
本发明将可变气道长度机构集成到进气歧管总成，通过发动机控制单元输出转速信号控制可变气道长度机构协调进气歧管长、短气道工作，发动机从怠速到4500RPM 下进气歧管装置使用长气道进气，发动机扭矩由此提高到143N.m、3800RPM(1.5L)，在4500RPM 以上进气歧管装置使用短气道进气，发动机由此在5800RPM 时升功率超过50Kw/L，提高了发动机的充气效率、发动机中低转速时的输出扭矩以及输出功率，同时也更有效地降低发动机油耗和NOX 排放。
本发明的发动机的可变进气系统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9，如图2所示，齿条9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。
如图2所示，进气总管前段一端有一连接法兰8，进气总管前段和进气总管后段的内腔径向截面为圆形，进气总管前段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。所述第一导向块12、第二导向块11、第三导向块10和法兰8的端面垂直的两侧面为平面，第一导向块12、第二导向块11及第三导向块10的顶端面为圆弧面。
如图3所示，所述定位导向装置包括：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，所述三个导向槽两侧面为平面，顶面为圆弧面，用于和导向块配合。所述第一安装固定孔13和第二安装固定孔16分别对称位于半圆环的两侧。
本发明实施例的发动机的可变进气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。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (7)

1.一种发动机的可变进气系统，包括进气总管前段、进气总管后段、谐振腔、法兰及进气歧管，其特征在于：所述进气歧管包括三段，分别为左侧段、中间段、右侧段，所述左侧段与谐振腔的一边组成不可活动的一体，所述右侧段与法兰构成不可分离的整体，所述中间段能往复滑动来实现进气歧管的长度变化，所述发动机的可变进气系统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。
2.根据权利要求1所述的发动机的可变进气系统，其特征在于：所述进气总管前段一端有一连接法兰，进气总管前段和进气总管后段的内腔径向截面为圆形，进气总管前段的上壁面有第一导向块，左壁面有第二导向块，右壁面有第三导向块。
3.根据权利要求2所述的发动机的可变进气系统，其特征在于：所述第一导向块、第二导向块、第三导向块和法兰的端面垂直的两侧面为平面，第一导向块、第二导向块及第三导向块的顶端面为圆弧面。
4.根据权利要求1所述的发动机的可变进气系统，其特征在于：所述谐振腔内腔为大圆角过渡的长方形。
5.根据权利要求1所述的发动机的可变进气系统，其特征在于：所述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。
6.根据权利要求1所述的发动机的可变进气系统，其特征在于：所述定位导向装置包括：半圆环、第一安装固定孔、第二安装固定孔、第一导向槽、第二导向槽、第三导向槽，所述三个导向槽两侧面为平面，顶面为圆弧面，用于和导向块配合。
7.根据权利要求6所述的发动机的可变进气系统，其特征在于：所述第一安装固定孔和第二安装固定孔分别对称位于半圆环的两侧。
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