CN106286031A - 容积可控式空滤系统及其发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种容积可控式空滤系统及其发动机，包括内腔容积可变的空滤器和用于根据发动机运行工况调控所述空滤器的内腔容积的控制系统；控制系统包括：检测单元，用于获取发动机运行工况；调节单元，用于调整空滤器容积；控制器，用于接收检测单元的发动机工况信号并根据该信号向调节单元发出调整空滤器容积的控制命令；在发动机的不同工况下使空滤器产生不同的容积，从而对发动机不同转速下的发动机进气产生兼顾，实现在发动机全转速段内产生进气脉动效应，提高发动机进行效率，提高发动机的性能。

Description

容积可控式空滤系统及其发动机
技术领域
本发明涉及活塞式机械空气过滤领域，特别涉及一种容积可控式空滤系统及其发动机。
背景技术
空滤器是空气滤清器的简称，活塞式机械(内燃机、往复压缩机等)工作时，如果吸入空气中含有灰尘等杂质就将加剧零部件的磨损，所以必须装有空气滤清器。空滤器一般包括壳体、进气管和出气管，壳体内设置有滤芯，出气管与发动机的进气歧管连接，滤芯将空滤器的壳体内腔分隔成前腔和后腔，外界空气进入前腔，通过滤芯的过滤进入后腔出口，再进入化油器。所属领域技术人员均知，空滤器与发动机的进气效率息息相关，而发动机的进气效率是制约发动机性能的根本性原因，空滤器的前腔和后腔的容积大小与进气脉动频率相配合可起到增加进气量的租用，但现有技术中，空滤器的前腔和后腔的容积均固定，仅能在某一转速范围内产生进气脉动效应，无法兼顾其他转速下的发动机进气，从而影响发动机的进气效率，进而影响发动机的性能。
因此，需要对现有的空滤系统进行改进，使其可对发动机不同转速下的发动机进气产生兼顾，能在全转速段内产生进气脉动效应，从而提高发动机进行效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种容积可控式空滤系统，其可对发动机不同转速下的发动机进气产生兼顾，能在全转速段内产生进气脉动效应，从而提高发动机进行效率。
本发明的容积可控式空滤系统，包括内腔容积可变的空滤器和用于根据发动机运行工况调控空滤器的内腔容积的控制系统；控制系统包括：检测单元，用于获取发动机运行工况；
调节单元，用于调整空滤器容积；
控制器，用于接收检测单元的发动机工况信号并根据该信号向调节单元发出调整空滤器容积的控制命令；即检测单元对发动机的运行参数进行检测并输出检测信号，可对发动机转速、发动机油门开度、发动机扭矩或发动机油门单位时间变化率中的一种或两种以上进行检测，并根据检测获得的检测信号向控制器输出，检测单元和调节单元均与控制器电连接，控制器可为ECU控制器，控制器接收检测单元检测的传输信号后，对发动机的运行工况进行判断，其判断原理为对检测信号进行转换并与控制器内预先设置的工况判断阈值范围相比较，当检测信号转换后的数值与某一工况阈值范围相对应时，控制器判定此时属于对应的运行工况，并根据当前运行工况所需发动机进气量向调节单元发出调整空滤器容积的控制命令，并控制调节单元的调整容积变化的变化量；即可在发动机不同工况下产生不同的空滤器容积，对发动机不同转速下的发动机进气产生兼顾，从而实现在发动机全转速段内产生进气脉动效应，提高发动机进行效率，提高发动机的性能。
进一步，检测单元至少包括转速传感器；检测单元可为转速传感器，当然也可为转速传感器与油门位置传感器或扭矩传感器中的一种或两种组合，由于空滤器容积可变主要是为适应发动机的转速变化所需进气频率的不同，因此至少对发动机的转速进行检测；转速传感器是指将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。
进一步，空滤器的壳体在空气流动方向上具有可伸缩结构，并由该可伸缩结构实现空滤器的内腔容积可变；即空滤器的内腔容积可变通过壳体的可伸缩结构实现，可伸缩结构形成于壳体上，并在空气流动方向上可前后伸缩，空气流动方向是指空气从空滤器进入节气门的方向，空气自空滤器壳体的空气入口进入，经空滤器的滤芯过滤后从空滤器壳体的空气出口流出进入节气门，最后进入燃烧室；可伸缩结构连接结构简单，实现容易，在需要改变壳体内腔容积时，可通过外部装置驱动方便且快捷的实现壳体内腔容积的改变。
进一步，调节单元为与空滤器的壳体配合设置并可驱动可伸缩结构伸缩的直线电机；直线电机为直线步进电机或直线伺服电机；直线电机是指输出为线性运动的电机，其中，直线步进电机是指在电机内部把旋转运动转化为线性运动，直线伺服电机是伺服电机的一种，同样输出为直线运动；当然，调节单元同样可以由旋转电机和传动装置实现，传动装置与旋转电机传动连接并将旋转电机的转动运动变为直线运动，在传动装置情况下，可通过丝杠螺母机构实现。
进一步，具体的，可伸缩结构可通过两种方式实现，可伸缩结构的一种实现方式为：壳体包括内壳体和外壳体，所述外壳体套在所述内壳体并两者可密封的相对往复滑动形成所述可伸缩结构；即壳体由内壳体和外壳体两部分组成，外壳体套在内壳体上，且外壳体和内壳体之间可相对滑动实现可伸缩结构，该结构在图中未示出；不但具有较好的结构强度，而且可在伸缩时具有更好的导向性，对内腔容积的改变更容易受控；其中，可伸缩结构的滑动配合处设置有密封件，密封件为与内壳体和外壳体形状相适形的密封圈结构，其安装方式可通过在内壳体或外壳体的滑动配合处设置密封圈安装槽实现，或密封件为填料密封件，即在内壳体或外壳体的滑动配合处进行填料形成填料密封，以更好的适应对相对滑动的密封；
可伸缩结构的另一种实现方式为，如图所示，可伸缩结构为波纹管结构；即可伸缩结构为可伸缩的波纹管结构，具有整体性结构好，对改变容积的方式可以快速实现，且成本较低；上述两种方式均可实现伸缩改变壳体内腔的容积。
进一步，可伸缩结构为波纹管结构时，波纹管结构与壳体1的本体一体成形；即波纹管作为可伸缩结构与壳体的本体一体制成，具有较好的整体性，且可保证密封；而且采用波纹管结构的可伸缩结构可使进气时的压力脉动得到缓冲，降低噪声。
进一步，壳体的内腔沿空气流动方向被分隔成前腔和后腔，可伸缩结构对应设置于所述壳体的后腔；壳体的内腔中设置滤芯，滤芯将壳体的内腔分隔成前腔和后腔，前腔也称为进气腔，后腔也称为出气腔，由于前腔内气体还未经过滤，而空滤器后腔与发动机节气门直接连通用于进气，后腔的容积大小对发动机的进气效率有直接的影响；将可伸缩结构设置在后腔处，即壳体的后腔容积为可变结构，能对不同转速下的发动机进气需求进行快速反应，使发动机进气在全速段内产生进气脉动效应，全速段是指全部速度范围内。
本发明还公开了一种利用容积可控式空滤系统的发动机，发动机上应用有所述容积可控式空滤系统。
本发明的有益效果：本发明的容积可控式空滤系统及其发动机，空滤器的内腔容积可变，控制系统可根据发动机运行工况调控空滤器的内腔容积，即在发动机的不同工况下使空滤器产生不同的容积，从而对发动机不同转速下的发动机进气产生兼顾，实现在发动机全转速段内产生进气脉动效应，提高发动机进气效率，提高发动机的性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的容积可控式空滤系统示意图；
图2为本发明的容积可控式空滤系统中控制系统流程图。
具体实施方式
图1为本发明的容积可控式空滤系统示意图，图2为本发明的容积可控式空滤系统中控制系统流程图，如图所述：本实施例的容积可控式空滤系统，包括内腔容积可变的空滤器和用于根据发动机运行工况调控空滤器的内腔容积的控制系统；控制系统包括：检测单元8，用于获取发动机运行工况；
调节单元7，用于调整空滤器容积；
控制器9，用于接收检测单元8的发动机工况信号并根据该信号向调节单元7发出调整空滤器容积的控制命令；
即检测单元8对发动机的运行参数进行检测并输出检测信号，可对发动机转速、发动机油门开度、发动机扭矩或发动机油门单位时间变化率中的一种或两种以上进行检测，并根据检测获得的检测信号向控制器9输出，检测单元8和调节单元7均与控制器9电连接，控制器9可为ECU控制器，控制器9接收检测单元8检测的传输信号后，对发动机的运行工况进行判断，其判断原理为对检测信号进行转换并与控制器9内预先设置的工况判断阈值范围相比较，当检测信号转换后的数值与某一工况阈值范围相对应时，控制器9判定此时属于对应的运行工况，并根据当前运行工况所需发动机进气量向调节单元7发出调整空滤器容积的控制命令，并控制调节单元7的调整容积变化的变化量；即可在发动机不同工况下产生不同的空滤器容积，对发动机不同转速下的发动机进气产生兼顾，从而实现在发动机全转速段内产生进气脉动效应，提高发动机进行效率，提高发动机的性能。
本实施例中，检测单元8至少包括转速传感器；检测单元8可为转速传感器，当然也可为转速传感器与油门位置传感器或扭矩传感器中的一种或两种组合，由于空滤器容积可变主要是为适应发动机的转速变化所需进气频率的不同，因此至少对发动机的转速进行检测；转速传感器是指将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。
本实施例中，空滤器的壳体1在空气流动方向上具有可伸缩结构，并由该可伸缩结构实现空滤器的内腔容积可变；即空滤器的内腔容积可变通过壳体1的可伸缩结构实现，可伸缩结构形成于壳体1上，并在空气流动方向上可前后伸缩，空气流动方向是指空气从空滤器进入节气门的方向，空气自空滤器壳体1的空气入口进入，经空滤器的滤芯2过滤后从空滤器壳体1的空气出口流出进入节气门5，最后进入燃烧室6；可伸缩结构连接结构简单，实现容易，在需要改变壳体1内腔容积时，可通过外部装置驱动方便且快捷的实现壳体1内腔容积的改变。
本实施例中，调节单元7为与空滤器的壳体1配合设置并可驱动可伸缩结构伸缩的直线电机；直线电机为直线步进电机或直线伺服电机；直线电机是指输出为线性运动的电机，其中，直线步进电机是指在电机内部把旋转运动转化为线性运动，直线伺服电机是伺服电机的一种，同样输出为直线运动；当然，调节单元同样可以由旋转电机和传动装置实现，传动装置与旋转电机传动连接并将旋转电机的转动运动变为直线运动，在传动装置情况下，可通过丝杠螺母机构实现。
本实施例中，具体的，可伸缩结构可通过两种方式实现，可伸缩结构的一种实现方式为：壳体1包括内壳体和外壳体，所述外壳体套在所述内壳体并两者可密封的相对往复滑动形成所述可伸缩结构；即壳体1由内壳体和外壳体两部分组成，外壳体套在内壳体上，且外壳体和内壳体之间可相对滑动实现可伸缩结构，该结构在图中未示出；不但具有较好的结构强度，而且可在伸缩时具有更好的导向性，对内腔容积的改变更容易受控；其中，可伸缩结构的滑动配合处设置有密封件，密封件为与内壳体和外壳体形状相适形的密封圈结构，其安装方式可通过在内壳体或外壳体的滑动配合处设置密封圈安装槽实现，或密封件为填料密封件，即在内壳体或外壳体的滑动配合处进行填料形成填料密封，以更好的适应对相对滑动的密封；
可伸缩结构的另一种实现方式为，如图所示，可伸缩结构为波纹管结构1-2；即可伸缩结构为可伸缩的波纹管结构1-2，具有整体性结构好，对改变容积的方式可以快速实现，且成本较低；上述两种方式均可实现伸缩改变壳体1内腔的容积。
本实施例中，可伸缩结构为波纹管结构1-2时，波纹管结构1-2与壳体11的本体1-1一体成形；即波纹管作为可伸缩结构与壳体1的本体一体制成，具有较好的整体性，且可保证密封；而且采用波纹管结构1-2的可伸缩结构可使进气时的压力脉动得到缓冲，降低噪声。
本实施例中，壳体1的内腔沿空气流动方向被分隔成前腔3和后腔4，可伸缩结构对应设置于所述壳体1的后腔4；壳体1的内腔中设置滤芯2，滤芯2将壳体1的内腔分隔成前腔3和后腔4，前腔3也称为进气腔，后腔4也称为出气腔，由于前腔3内气体还未经过滤，而空滤器后腔4与发动机节气门5直接连通用于进气，后腔4的容积大小对发动机的进气效率有直接的影响；将可伸缩结构设置在后腔4处，即壳体1的后腔4容积为可变结构，能对不同转速下的发动机进气需求进行快速反应，使发动机进气在全速段内产生进气脉动效应，全速段是指全部速度范围内。
本发明还公开了一种利用容积可控式空滤系统的发动机，发动机上应用有所述容积可控式空滤系统。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种容积可控式空滤系统，其特征在于：包括内腔容积可变的空滤器和用于根据发动机运行工况调控所述空滤器的内腔容积的控制系统；所述控制系统包括：检测单元，用于获取发动机运行工况；
调节单元，用于调整空滤器容积；
控制器，用于接收检测单元的发动机工况信号并根据该信号向调节单元发出调整空滤器容积的控制命令。
2.根据权利要求1所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述检测单元至少包括转速传感器。
3.根据权利要求1所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述空滤器的壳体在空气流动方向上具有可伸缩结构，并由该可伸缩结构实现空滤器的内腔容积可变。
4.根据权利要求3所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述调节单元为与空滤器的壳体配合设置并可驱动所述可伸缩结构伸缩的直线电机。
5.根据权利要求3所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述壳体包括内壳体和外壳体，所述外壳体套在所述内壳体并两者可密封的相对往复滑动形成所述可伸缩结构。
6.根据权利要求3所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述可伸缩结构为波纹管结构。
7.根据权利要求6所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述波纹管结构与所述壳体的本体一体成形。
8.根据权利要求3-7任一权利要求所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述空滤器的壳体内腔沿空气流动方向被分隔成前腔和后腔，所述可伸缩结构对应设置于所述壳体的后腔。
9.根据权利要求4所述的容积可控式空滤系统，其特征在于：所述直线电机为直线步进电机或直线伺服电机。
10.一种利用权利要求1-9任一权利要求所述的容积可控式空滤系统的发动机，其特征在于：所述发动机上应用有所述容积可控式空滤系统。
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