CN105298652B - 具有弹簧的可变进气阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有弹簧的可变进气阀门，其可以包括：固定销，其中弹簧可以连接至所述固定销的外周面；驱动模式部分，所述驱动模式部分配置为用于压缩所述弹簧使得在弹簧的远端处形成的突出部依据选择的驱动模式而可以改变地设置；以及本体部分，所述本体部分与所述驱动模式部分接合，并配置为依据选择的驱动模式下的空气的负压而控制进气阀门装置的打开时间点。

Description

具有弹簧的可变进气阀门
技术领域
本发明涉及一种具有弹簧的可变进气阀门，更特别地，涉及这样一种具有弹簧的可变进气阀门以解决下述的问题：应用弹簧阀门以根据驾驶员的喜好调节可变进气阀门的打开时间点(即适时地打开)，并根据本发明的示例性实施方式，即使当负载了具有少量空气的负压时，进气阀门根据驾驶员选择的驱动模式打开或关闭，因此进气阀门可以在多个时间点打开，而并不像不反映驾驶员的喜好的常规技术领域中的仅在一个时间点打开。
背景技术
通常，车辆发动机的进气系统设计成使得经过空气滤清器的空气推动空气流量计的风片(flap)，并可以根据节气门(throttle valve)的打开程度将适当量的空气吸入至燃烧室。
在此时，流入空气影响发动机的输出和燃料效率，因此认为通过最小化吸气阻力并使得燃料和空气的混合物具有理想的空气燃料比来再次调整燃料的过度供应是有利的。
因此，作为空气流入通过的重要通路的节气门最好具有能够减少管线阻力的结构，还需要设计成使得当节气门打开和关闭时流动至阀门的空气流动阻力较小。
当车辆驱动或空转时，燃烧所需的空气体积不同，特别是当驱动时其与输出有关，因此仅通过节气门的打开和关闭的程度来改进输出是有局限性的。
因此，进气口被分成两个通路，其中一个通路形成螺旋以实现涡流操作，另外涡流控制阀安装在另一个通路中，并由此提供了可变进气阀门的功能，即在低速驱动的过程中阻塞通路而在高速驱动的过程中使得通路打开。
同时，因为用于打开和关闭常规可变进气阀门的设备设计成通过ECU控制执行机构，电控制的螺线管成为必要组件，并需要额外地安装ECU的控制部分，因此其结构复杂性不可避免。
结果，即使存在通过DC电机系统打开和关闭可变进气阀门的设备，但由于其除了单独的DC电机之外还要由ECU控制，所以电控制的螺线管成为必要组件，由此制造成本增加，其结构变得复杂。
同时，在发动机活塞的进气冲程期间，新鲜空气(外部空气)通过进气管20→空气滤清器40→进气软管30被供应至发动机的燃烧室，图1为显示了使用常规弹簧的可变进气阀门的示意图。操作原理如下：
新的空气通过两个进气口进入发动机，使得弹簧阀门10在低输出时关闭，弹簧阀门10在高输出时打开以将比低输出时多得多的外部空气供应至发动机。
同时，参考图2A至2C来了解弹簧阀门的操作原理，图2A为显示弹簧阀门的关闭状态的示意图，图2B为显示弹簧阀门的打开状态的示意图，图2C为显示弹簧100联接至固定销200的状态的示意图。
因为在高输出时比低输出时需要将更多的外部空气供应至发动机，当吸入的外部空气的负压(向后拉动阀门的力)大于弹簧100(其联接至固定销200的外圆周表面)的弹性力(用于关闭阀门的力)时，弹簧阀门10打开。
然而，目前使用的此弹簧阀门10具有成本极其便宜的优点，但弹簧阀门10仅在吸入的外部空气的负压大于联接至外圆周表面的弹簧100的弹性力的一个时间点打开，因此具有这样的问题：难以根据驾驶员的喜好改变弹簧阀门10的打开时间点。
亦即，根据驾驶员的选择，希望在“运动模式”下实现具有在贯穿低输出至高输出的整体范围的进气排放噪音的运动型音色，以及在“舒适模式”下实现减少进气排放噪音的功能。然而，根据相关技术的弹簧阀门10仅在一个时间点打开，因此具有驾驶员不确定弹簧阀门10的打开时刻的问题。
作为与弹簧阀门有关的发明，发现了各种现有文献，包括名为“variable intakemechanical device”的常规技术，然而，使用了廉价弹簧阀门，其中根据驾驶员的选择在三个点(与本发明类似)调节弹簧阀门的打开时间点的技术处于较差的状态。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种具有弹簧的可变进气阀门，其能够通过根据驾驶员所选择的喜好改变进气阀门的打开时间点来控制发动机的输出从而解决上述相关技术中的问题，还能够容易地调节进气阀门的打开时间点，并能够通过采用在相关技术中所用的低价弹簧阀门来调节进气阀门的三种类型的打开时间点。
在本发明的一个方面中，提供了一种具有弹簧的可变进气阀门，其中：进气阀门的打开时间点依据驱动模式而变化，其中通过弹簧的恢复力来控制弹簧打开和关闭进气阀门的驱动时间点，而实现进气阀门的打开时间点依据驱动模式而变化。
所述弹簧连接至固定销的外周面，所述具有弹簧的可变进气阀门包括：驱动模式部分和本体部分；所述驱动模式部分用于压缩弹簧使得形成在弹簧的远端处的突出部依据选择的驱动模式而能够改变地设置；所述本体部分依据选择的驱动模式下空气的负压而控制进气阀门的打开时间点。
所述驱动模式部分进一步包括弹簧压缩控制板和控制单元，所述弹簧压缩控制板在其外周面具有垂直于固定销的长度方向的多个螺旋凹槽，所述弹簧压缩控制板连接至弹簧的远端的一点，其中所述弹簧连接至固定销的外周面，所述控制单元上形成与所述多个螺旋凹槽接合的齿轮。
能够被驾驶员选择的驱动模式显示在控制单元上，当控制单元依据驱动模式旋转时，弹簧压缩控制板和弹簧压缩使得形成在弹簧的远端上的突出部能够改变地设置。
所述本体部分形成为中空的壳体，引导部和多个狭槽止挡部形成在所述壳体的外周面上，形成在弹簧的远端上的突出部沿着所述引导部依据选择的驱动模式而能够移动，所述多个狭槽止挡部垂直于所述引导部，其中所述狭槽止挡部的长度根据弹簧的压缩长度而逐渐增加。
用于关闭进气阀门的空气的负压与所述狭槽止挡部的长度成比例增加。
预定长度的狭长凹槽设置在所述本体部分的外周面上，所述控制单元的一端插入到所述狭长凹槽中，其中所述控制单元通过穿过其中心的旋转杆和设置在所述旋转杆的两端上的固定单元而被支撑。
在本发明的另一方面中，提供了一种可变进气阀门装置，其可以包括：固定销，其中弹簧连接至所述固定销的外周面；驱动模式部分，所述驱动模式部分配置为用于压缩所述弹簧使得在弹簧的远端处形成的突出部依据选择的驱动模式而能够改变地设置；以及本体部分，所述本体部分与所述驱动模式部分接合，并配置为依据选择的驱动模式下的空气的负压而控制进气阀门装置的打开时间点。
所述驱动模式部分可以进一步包括：弹簧压缩控制板，所述弹簧压缩控制板能够滑动地联接至固定销的外周面，其中多个螺旋凹槽垂直于固定销的长度方向形成在所述弹簧压缩控制板的外周面上，其中所述弹簧压缩控制板的端部连接至所述弹簧的远端；控制单元，所述控制单元具有与所述弹簧压缩控制板的多个螺旋凹槽接合的齿轮。
由驾驶员选择的驱动模式被配置为显示在所述控制单元上，当所述控制单元依据驱动模式而旋转时，弹簧压缩控制板和弹簧压缩使得形成在弹簧的远端上的突出部能够改变地设置。
所述本体部分形成为中空的壳体，其中引导部和多个狭槽止挡部形成在所述本体部分的外周面上，形成在弹簧的远端上的突出部沿着所述引导部依据选择的驱动模式而能够移动，所述多个狭槽止挡部垂直于所述引导部，其中所述狭槽止挡部的长度根据弹簧的压缩长度而逐渐增加。
用于关闭进气阀门装置的空气的负压与所述狭槽止挡部的长度成比例增加。
预定长度的狭长凹槽设置在所述本体部分的外周面上，所述控制单元的一端插入到所述狭长凹槽，所述控制单元通过穿过其中心的旋转杆和设置在所述旋转杆的两端上的固定单元而被支撑。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为显示了根据相关技术的使用弹簧的可变进气阀门的示意图。
图2A、图2B和图2C为显示了根据相关技术的弹簧阀门的操作原理的示意图。
图3和图4为显示了根据本发明的示例性实施方案的具有弹簧的可变进气阀门的示意图。
图5为显示了根据本发明的示例性实施方式的具有弹簧的可变进气阀门的截面图。
图6A、图6B和图6C为显示了根据本发明的示例性实施方式的具有弹簧的可变进气阀门被操作时的状态的示意图。
应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的在此公开的本发明的各个优选的特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。
在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
本文所使用的术语仅为了描述特定实施方式的目的，并不旨在限制本发明。除非上下文中清楚作出相反表示，如本文所使用的单数形式“一”和“一个”旨在也包括复数形式。应当进一步了解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括列出的相关项目的一个或多个的任何和全部组合。
下文中，参考所附附图描述本发明的示例性实施方式的具有弹簧的可变进气阀门。
图3和图4为显示了根据本发明的示例性实施方式的具有弹簧的可变进气阀门的示意图。
本发明的特征使得进气阀门的打开时间点依据所选的驱动模式、通过用弹簧的恢复力控制打开和关闭进气阀门的弹簧的驱动时间点而进行变化。
进气阀门装置为弹簧阀门，在车辆的高输出时新鲜空气除了流入进气口之外还流入所述弹簧阀门，该进气口是在车辆低输出时用于流入新鲜空气的，弹簧构造为通过其弹性力选择性地打开和关闭弹簧阀门。
如附图中所示，具有弹簧的可变进气阀门设置有固定销200、弹簧100、驱动模式部分300和本体部分400。
弹簧100连接至固定销200的外圆周表面，其具有弹性力以关闭进气阀门。当流入的新鲜空气的负压大于弹簧的弹性力时，进气阀门打开使得新鲜空气在高输出时流入至发动机。
同时，预定长度的突出部110在竖直方向上形成在弹簧100的远端，其中突出部110的位置依据驾驶员所选的驱动模式而变化。
亦即，突出部110在弹簧100压缩的同时依据驾驶员所选的驱动模式而可变地设置，其中供驾驶员选择的驱动模式大致地分类为“舒适模式”、“普通模式”和“运动模式”。
另外，包括本体部分400，其用于根据所选的驱动模式下的空气的负压控制进气阀门的打开时间点，其中突出部110依据驾驶员所选的驱动模式设置在本体部分400上，多种长度的狭槽设置在本体上，突出部110可以如附图中所示地竖直地移动通过所述多种长度的狭槽，这将在下文详细描述。
同时，重新参考图3和图4，如下说明驱动模式部分300。
驱动模式部分300包括弹簧压缩控制板310和控制单元320。
弹簧压缩控制板310以附图中所示的中空形状形成，并连接至固定销200的外圆周表面的预定点，其中弹簧压缩控制板310连接至弹簧100的远端，因此，当弹簧压缩控制板310向前移动时，弹簧100也一起被压缩。
多个螺旋凹槽311垂直于固定销200的长度方向而设置在弹簧压缩控制板310的外圆周表面上，控制单元320设置在弹簧压缩控制板310的上端部，待与多个螺旋凹槽311接合的齿轮321形成在控制单元320上。
控制单元320为圆形，并具有形成在其上的多个齿轮321，因此当控制单元320旋转时，弹簧压缩控制板310向与其连接的弹簧100移动。
图5为显示了根据本发明的示例性实施方式的具有弹簧的可变进气阀门的截面图。
如图4和5中所示，待由驾驶员选择的驱动模式显示在控制单元320上，当控制单元320依据驾驶员根据他/她的喜好所选的驱动模式而旋转时，弹簧压缩控制板310通过多个螺旋凹槽311和齿轮321的接合向前移动，由此用于压缩与弹簧压缩控制板310连接的弹簧100。
在弹簧100被压缩的同时，形成在弹簧100远端上的突出部110前进，随后其将被设置在狭槽止挡部430上，这将在下文说明。
同时，本体部分400形成为中空壳体410，其中可以设置固定销200、弹簧100和弹簧压缩控制板310。
引导部420沿固定销200的长度方向形成在壳体410的外圆周表面上，沿着引导部420，形成在弹簧100(所述弹簧100连接至固定销200的外圆周表面)的远端上的突出部110依据驾驶员根据他/她的喜好所选的驱动模式而可以移动。
弹簧100在弹簧压缩控制板310向前移动的同时被压缩，形成在弹簧100的远端上的突出部110沿着引导部420前进。
同时，如附图中所示，多个狭槽止挡部430垂直于引导部420而形成，其中每个所述狭槽止挡部430的长度根据所选的驱动模式而不同。
亦即，狭槽止挡部430的长度取决于弹簧100的压缩长度而增加，更详细地，长度在“运动模式”的情况下为最长，在“舒适模式”的情况下为最短。
改变狭槽止挡部430的长度的原因如下。
突出部110向着狭槽止挡部430移动，进气阀门通过弹簧100的弹性力关闭，其中狭槽止挡部430的长度越长，关闭进气阀门所需的弹性力越大，因此随着从“舒适模式”进行至“运动模式”需要施加更大的空气的负压，从而最终关闭进气阀门。
因此，在“运动模式”的情况下，即使产生少量的空气的负压时，进气阀门仍然为打开状态，使得进气阀门在贯穿低输出至高输出的范围的全部部分中打开，由此实现因进气空气的排出噪音而产生的运动型音色。
相反地，在“舒适模式”的情况下，狭槽止挡部430的长度较短，因此当少量的空气负压流入时，进气阀门通过弹簧的弹性力关闭使得进气阀门从低输出部分至一般使用的输出部分都保持关闭，由此减少进气排放噪音并改进发动机的性能。
此外，在“普通模式”的情况下，进气阀门保持关闭直至一般使用的输出部分才打开，因此因增加进气空气排放噪音而增加加速动力的感受。
亦即，能够关闭进气阀门的空气的负压与狭槽止挡部460的长度成比例增加。
重新参考图4和5，预定长度的狭长凹槽440设置在本体部分400的外圆周表面的点上，控制单元320的下端的一部分插入该狭长凹槽440以使得形成在控制单元320上的齿轮321与形成在弹簧压缩控制板310上的螺旋凹槽311接合。
另外，控制单元320通过穿过其中心的旋转杆441和设置在旋转杆441两端上的固定单元442而被支撑，当控制单元320根据驾驶员的喜好而被旋转时，突出部110根据所选的驱动模式而待设置。
图6A、图6B和图6C为显示了形成在弹簧100上的突出部110根据驱动模式而移动并因此改变进气阀门的打开时间点的操作状态的示意图。
如图6A、图6B和图6C中所示，随着从“舒适模式”逐渐进行至“运动模式”，突出部110将设置在更长的狭槽止挡部430处，因此，即使当少量的空气的负压流入时，进气阀门仍然将打开，随着从“运动模式”逐渐进行至“舒适模式”，突出部110将设置在更短的狭槽止挡部430处，因此，即使当少量的空气的负压流入时，进气阀门将关闭。
通过具有弹簧的进气阀门的这种构造，即使使用常规技术的低价弹簧阀门时，进气阀门的打开时间点也可以取决于驾驶员的喜好而变化，由此用于控制发动机的输出，其中打开时间点可以通过驾驶员简单地旋转控制器而变化。
根据如上所述构造的本发明的示例性实施方式，可以实现的各种效果如下。
第一，发动机的输出可以因进气的负压的减少而增加。
第二，通过解决在相关技术中的问题(其中在相关技术中使用低价弹簧阀门，并因此不能像常规高价执行机构或DC电机阀门一样根据驾驶员的喜好来改变进气阀门的打开时间点)可以控制发动机的输出。
第三，根据驾驶员的选择通过简单地控制本发明的控制部分可以容易地调节进气阀门的打开时间点。
第四，根据驾驶员的选择可以调节弹簧阀门的三种类型的打开时间点。
为了便于解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (10)

1.一种具有弹簧的可变进气阀门，其特征在于：进气阀门的打开时间点依据驱动模式而变化，其中通过弹簧的恢复力来控制弹簧打开和关闭进气阀门的驱动时间点，而实现进气阀门的打开时间点依据驱动模式而变化；
其中所述弹簧连接至固定销的外周面，所述具有弹簧的可变进气阀门包括：驱动模式部分和本体部分；所述驱动模式部分用于压缩弹簧使得形成在弹簧的远端处的突出部依据选择的驱动模式而能够改变地设置；所述本体部分依据选择的驱动模式下空气的负压而控制进气阀门的打开时间点；
其中所述驱动模式部分进一步包括弹簧压缩控制板和控制单元，所述弹簧压缩控制板在其外周面具有垂直于固定销的长度方向的多个螺旋凹槽，所述弹簧压缩控制板连接至弹簧的远端的一点，其中所述弹簧连接至固定销的外周面，所述控制单元上形成与所述多个螺旋凹槽接合的齿轮。
2.根据权利要求1所述的具有弹簧的可变进气阀门，其中能够被驾驶员选择的驱动模式显示在控制单元上，当控制单元依据驱动模式旋转时，弹簧压缩控制板和弹簧压缩使得形成在弹簧的远端上的突出部能够改变地设置。
3.根据权利要求1所述的具有弹簧的可变进气阀门，其中所述本体部分形成为中空的壳体，引导部和多个狭槽止挡部形成在所述壳体的外周面上，形成在弹簧的远端上的突出部沿着所述引导部依据选择的驱动模式而能够移动，所述多个狭槽止挡部垂直于所述引导部，其中所述狭槽止挡部的长度根据弹簧的压缩长度而逐渐增加。
4.根据权利要求3所述的具有弹簧的可变进气阀门，其中用于关闭进气阀门的空气的负压与所述狭槽止挡部的长度成比例增加。
5.根据权利要求3所述的具有弹簧的可变进气阀门，其中预定长度的狭长凹槽设置在所述本体部分的外周面上，所述控制单元的一端插入到所述狭长凹槽中，其中所述控制单元通过穿过其中心的旋转杆和设置在所述旋转杆的两端上的固定单元而被支撑。
6.一种可变进气阀门装置，其包括：
固定销，其中弹簧连接至所述固定销的外周面；
驱动模式部分，所述驱动模式部分配置为用于压缩所述弹簧使得在弹簧的远端处形成的突出部依据选择的驱动模式而能够改变地设置；以及
本体部分，所述本体部分与所述驱动模式部分接合，并配置为依据选择的驱动模式下的空气的负压而控制进气阀门装置的打开时间点；
其中所述驱动模式部分进一步包括：
弹簧压缩控制板，所述弹簧压缩控制板能够滑动地联接至固定销的外周面，其中多个螺旋凹槽垂直于固定销的长度方向形成在所述弹簧压缩控制板的外周面上，其中所述弹簧压缩控制板的端部连接至所述弹簧的远端；和
控制单元，所述控制单元具有与所述弹簧压缩控制板的多个螺旋凹槽接合的齿轮。
7.根据权利要求6所述的可变进气阀门装置，
其中由驾驶员选择的驱动模式被配置为显示在所述控制单元上，
其中当所述控制单元依据驱动模式而旋转时，弹簧压缩控制板和弹簧压缩使得形成在弹簧的远端上的突出部能够改变地设置。
8.根据权利要求6所述的可变进气阀门装置，
其中所述本体部分形成为中空的壳体，
其中引导部和多个狭槽止挡部形成在所述本体部分的外周面上，形成在弹簧的远端上的突出部沿着所述引导部依据选择的驱动模式而能够移动，所述多个狭槽止挡部垂直于所述引导部，
其中所述狭槽止挡部的长度根据弹簧的压缩长度而逐渐增加。
9.根据权利要求8所述的可变进气阀门装置，其中用于关闭进气阀门装置的空气的负压与所述狭槽止挡部的长度成比例增加。
10.根据权利要求8所述的可变进气阀门装置，
其中预定长度的狭长凹槽设置在所述本体部分的外周面上，
其中所述控制单元的一端插入到所述狭长凹槽，
其中所述控制单元通过穿过其中心的旋转杆和设置在所述旋转杆的两端上的固定单元而被支撑。
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