CN107939507B - 一种连续可变进气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续可变进气装置，包括：进气谐振腔、可变进气管、执行器和控制器；所述可变进气管伸入所述进气谐振腔，且通过固定件进行固定连接；所述控制器调节所述执行器改变当量气管长度。本发明提供了一种连续可变进气装置，不仅能够实现进气管长度精确调节，同时兼顾发动机在不同转速时的进气需求，满足发动机在各个转速下对进气的要求，从而提高发动机在各转速范围内的动力性、经济性以及排放性。

Description

一种连续可变进气装置
技术领域
本发明涉及机械制造领域，更具体的说是涉及一种连续可变进气装置。
背景技术
进气系统是发动机工作系统中十分重要的一环，进气的质量影响到发动机的动力性和经济型。进气系统不仅可以通过调整进气管长度达到增压的目的，还可以用作辅助制动。进气歧管的长度与进气谐振效应、进气阻力和进气混合能力有关，进气歧管的长度是设计进气管时的一个关键参数。发动机在进气冲程时，进气门打开，活塞向下移动，在进气口处产生负压波，负压波在进气管内传播，传递到开口端即反射一个正压力波。若此正压力波在进气门关闭之前到达进气口处，则会形成增压效果，产生惯性效应；压力波的震荡会形成谐振效应。若在进气门关闭之后到达，则会反射回去，对进气形成阻碍。故合理调节发动机进气管的长度可以增加发动机进气时的进气量，从而提高车辆动力性。短进气歧管的谐振频率较高，长进气歧管的谐振频率相对较低，因此短进气歧管适用高转速运转工况，长进气歧管更适合低转速运转工况。此外，较短的进气歧管进气阻力小，高速时响应更快，而较长的进气歧管能增加管内气体的流速，提高燃料与空气的混合速率和燃烧速率。
目前，市面上的一种连续可变长度进气歧管，该结构包括歧管外壳、转轴、转子、挡板、轨道与肋板，是依靠挡板的位置移动来改变有效进气管长度。还有一种长度连续可变进气歧管，该结构长度是通过手动调节，不能精确控制各转速下进气歧管的长度。
因此，如何实现进气管长度精确调节，同时兼顾发动机在不同转速时的进气需求是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种连续可变进气装置，不仅能够实现进气管长度精确调节，同时兼顾发动机在不同转速时的进气需求，满足发动机在各个转速下对进气的要求，从而提高发动机在各转速范围内的动力性、经济性以及排放性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种连续可变进气装置，包括：进气谐振腔、可变进气管、执行器和控制器；所述可变进气管伸入所述进气谐振腔，且通过固定件进行固定连接；所述控制器调节所述执行器改变当量气管长度；
其中，所述可变进气管包括：旋转进气阀、进气格栅和锥齿轮组；所述可变进气管分为可变进气管上段和可变进气管下段；所述可变进气管上段管壁厚1-5mm；所述可变进气管下段管壁比所述可变进气管上段管壁厚1mm；在所述可变进气管上段由上到下依次设置有所述进气格栅、所述旋转进气阀；所述进气管上段内管壁上开设有圆周滑道；所述旋转进气阀通过所述锥齿轮组在所述滑槽内旋转。
本发明的技术效果：控制器存储最佳进气管长度参数；由传感器测得锥齿轮转速、扇形开口位置和进气管内压力等参数，将该信息反馈汇集到控制器内，并与设定的参数值进行对比计算，得出最佳的歧管长度范围后发出指令到执行器上，执行器根据指令通过锥齿轮轴控制旋转进气阀的扇形开口位置，从而实现进气管长度的连续精确可调。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，所述锥齿轮组包括：第一锥齿轮和第二锥齿轮；所述第一锥齿轮设置在所述旋转进气阀的中心位置；所述第二锥齿轮固定在锥齿轮轴上；所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；所述锥齿轮轴贯穿所述进气管管壁与所述执行器连接。
本发明的技术效果：采用锥齿轮啮合传动，使传动平稳，噪声小，承载能力强，进一步保证了进气管长度的连续精确调节。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，所述第一锥齿轮固定在短轴上，并与所述旋转进气阀进行连接。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，所述旋转进气阀为开设有扇形开口的圆盘，所述扇形开口角度为0-27.5。
本发明的技术效果：根据谐波增压原理，将扇形开口的靠口角度设置为0-27.5°，通过调节扇形开口的位置，改变进气管的长度，实现连续精确调节。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，所述圆盘与所述进气管的轴线垂直。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，所述可变进气管上段内壁上设置有滑槽，所述进气格栅卡接在所述滑槽内。
本发明的技术效果：进气格栅卡接在滑槽内，便于进气管为直管的条件下使用。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，所述进气格栅呈圆周分布。
本发明的技术效果：气流可通过扇形开口进入进气管，由于进气格栅的阻挡作用，避免了紊流产生。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，相邻所述进气格栅的角度为比所述扇形开口角度小5-15°。
本发明的技术效果：相邻进气格栅的角度设置，使气流的阻力既不会过大，又能保证不产生紊流。
优选的，在上述的一种连续可变进气装置中，所述执行器为微型舵机，旋转角度为0-330°，与所述控制器电性连接。
本发明的技术效果：执行器根据指令通过锥齿轮轴控制旋转进气阀的扇形开口位置，从而实现进气管长度的连续精确可调。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种连续可变进气装置，控制器存储最佳进气管长度参数，由传感器测得锥齿轮转速、扇形开口位置和进气管内压力等参数，将该信息反馈汇集到控制器内，并与设定的参数值进行对比计算，得出最佳的歧管长度范围后发出指令到执行器上，执行器根据指令通过锥齿轮轴控制旋转进气阀的扇形开口位置，从而实现进气管长度的连续精确可调。
本发明的技术效果：
1、本发明在可变进气管内增加安装进气格栅和旋转进气阀，使进气管本身不发生结构上的改变便可实现改变进气时的当量进气管长度，能够提高汽车行驶的动力性和经济性。
2、本发明的执行器为微型舵机控制旋转进气阀，结构简单，驱动方便，驱动动作比较灵敏可根据汽车行驶状况将进气管的当量长度调到最合适的范围。
3、本发明不仅可作进气增压用，还可以在制动时起到辅助制动的效果。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图；
图2附图为本发明仰视图；
图3附图为本发明旋转进气阀俯视图；
图4附图为本发明旋转进气阀侧视图；
图5附图为本发明旋转进气阀仰视图；
图6附图为本发明第二锥齿轮主视图；
图7附图为本发明第二锥齿轮俯视图；
图8附图为本发明可变进气管结构示意图；
图9附图为本发明可变进气管仰视图。
在图1中：1进气谐振腔、2可变进气管；
在图2中：21旋转进气阀、22进气格栅、23锥齿轮组、3执行器、4吊耳；
在图3中：211圆盘、212扇形开口、231第一锥齿轮；
在图4中：211圆盘、231第一锥齿轮；
在图5中：211圆盘、212扇形开口、231第一锥齿轮；
在图6中：232第二锥齿轮、233锥齿轮轴；
在图7中：232第二锥齿轮、233锥齿轮轴；
在图8中：2可变进气管、22进气格栅；
在图9中：22进气格栅。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，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。
本发明实施例公开了一种连续可变进气装置，通过改造进气系统的结构，克服了传统发动机进气管长度固定不可变的缺点，实现了进气管当量长度的连续可变，有效提高了发动机的进气效率，提高了汽车的动力性；同时可作为辅助制动装置，减少制动系统的磨损。
实施例
请参阅附图1-9为本发明提供了一种连续可变进气装置，包括：进气谐振腔1、可变进气管2、执行器3和控制器；可变进气管2伸入进气谐振腔1，且两侧的可变进气管2设置有吊耳4，同时进气谐振腔1对应于吊耳4的位置的开设有槽口，槽口与吊耳4相配合，将可变进气管1进行固定；控制器调节执行器3改变当量气管长度；
其中，可变进气管2包括：旋转进气阀21、进气格栅22和锥齿轮组23；可变进气管2一端为不规则的曲边端口，一端为平端口；可变进气管2分为可变进气管上段和可变进气管下段；可变进气管上段的管壁厚2mm；可变进气管下段的管壁厚3mm；在可变进气管上段由上到下依次设置有进气格栅22、旋转进气阀21；可变进气管上段的内管壁上开设有圆周滑道；旋转进气阀21通过锥齿轮组23在滑道内旋转；进气格栅22设置在可变进气管2距离曲边端口50mm处。
若把可变进气管2展开为一个平面，平面形状为曲边梯形，连接发动机节气门的一端为直边，与进气谐振腔1连接的为曲边，展开后曲边梯形的曲边满足为函数线：
c为空气在可变进气管中的传播速度，n1为发动机怠速转速，n2为发动机最大转速，l0为发动机进气管内壁周长。
为了进一步优化上述技术方案，锥齿轮组23包括：第一锥齿轮231和第二锥齿轮232；第一锥齿轮231设置在旋转进气阀21的中心位置；第二锥齿轮232固定在锥齿轮轴233上；第二锥齿轮232与第一锥齿轮231啮合；锥齿轮轴233贯穿可变进气管2的管壁后，并与执行器3连接。
为了进一步优化上述技术方案，第一锥齿轮231固定在短轴234上，并与旋转进气阀21进行连接。
为了进一步优化上述技术方案，旋转进气阀21为开设有扇形开口212的圆盘211，圆盘211厚度为1mm，扇形开口212角度为27.5°。
为了进一步优化上述技术方案，圆盘211与可变进气管2的轴线垂直。
为了进一步优化上述技术方案，可变进气管上段的内壁上设置有滑槽，进气格栅22卡接在滑槽内。
为了进一步优化上述技术方案，进气格栅22呈圆周分布。
为了进一步优化上述技术方案，相邻进气格栅22的角度为10°。
为了进一步优化上述技术方案，执行器3为微型舵机可旋转330°，且与控制器电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，控制器存储最佳进气管长度参数；通过传感器采集参数，与最佳进气长度管参数进行对比计算，得出最佳进气管长度范围，将指令发送到执行器3上，执行器3通过锥齿轮轴233控制扇形开口212的位置。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种连续可变进气装置，其特征在于，包括：进气谐振腔、可变进气管、执行器和控制器；所述可变进气管伸入所述进气谐振腔，且通过固定件进行固定连接；所述控制器调节所述执行器改变当量气管长度；
其中，所述可变进气管包括：旋转进气阀、进气格栅和锥齿轮组；所述可变进气管一端为曲边端口，另一端为平端口；所述曲边端口与所述进气谐振腔连接，所述平端口与发动机节气门连接；
所述可变进气管展开为一个平面，平面形状为曲边梯形，连接发动机节气门的一端为直边，与进气谐振腔连接的为曲边，展开后曲边梯形的曲边满足为函数线：
式中，c为空气在可变进气管中的传播速度，n1为发动机怠速转速，n2为发动机最大转速，l0为发动机进气管内壁周长；
所述可变进气管分为可变进气管上段和可变进气管下段；所述可变进气管上段的管壁厚1-5mm；所述可变进气管下段的管壁比所述可变进气管上段的管壁厚1-2mm；在所述可变进气管上段由上到下依次设置有所述进气格栅、所述旋转进气阀；所述旋转进气阀为开设有扇形开口的圆盘，所述执行器控制所述扇形开口的位置；所述可变进气管上段的内管壁上开设有圆周滑道；所述旋转进气阀通过所述锥齿轮组在所述滑道内旋转。
2.根据权利要求1所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述锥齿轮组包括：第一锥齿轮和第二锥齿轮；所述第一锥齿轮设置在所述旋转进气阀的中心位置；所述第二锥齿轮固定在锥齿轮轴上；所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；所述锥齿轮轴贯穿所述可变进气管的管壁后与所述执行器连接。
3.根据权利要求2所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述第一锥齿轮固定在短轴上，并与所述旋转进气阀进行连接。
4.根据权利要求1所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述扇形开口角度为0-27.5°。
5.根据权利要求1所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述圆盘与所述可变进气管的轴线垂直。
6.根据权利要求1所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述可变进气管上段的内壁上设置有滑槽，所述进气格栅卡接在所述滑槽内。
7.根据权利要求1所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述进气格栅呈圆周分布，且相邻所述进气格栅的角度小于所述扇形开口角度5-15°。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述执行器为微型舵机，旋转角度为0-330°，且与所述控制器电性连接。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述可变进气管的数量与发动机气缸数相匹配。
10.根据权利要求1-7任一项所述的一种连续可变进气装置，其特征在于，所述控制器存储最佳进气管长度参数；通过传感器采集参数，与最佳进气长度管参数进行对比计算，得出最佳进气管长度范围，将指令发送到所述执行器上，所述执行器通过锥齿轮轴控制所述扇形开口的位置。
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