CN108180068A - 谐振进气系统及谐振进气方法 - Google Patents

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Abstract

一种谐振进气系统，包括稳压腔、谐振腔、波长管、延长管和驱动机构，波长管的一端与稳压腔连通，波长管的另一端设置在谐振腔内，延长管设置于谐振腔内，并可活动地连接于波长管，驱动机构可驱使延长管沿着波长管的长度方向往复移动。本发明的谐振进气系统，能改变发动机进气歧管的谐振参数，使得发动机在多个转速附近都有较好的谐振效果，提高发动机充量系数。本发明还涉及一种谐振进气方法。

Description

谐振进气系统及谐振进气方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种谐振进气系统及谐振进气方法。
背景技术
随着增压和直喷等新技术的不断发展和成熟，越来越多的主机厂开始采用新技术研发增压机型，但是现在自然吸气的发动机的应用还是比较多的。就汽油机而言，电喷技术主要控制汽油机的进气量和喷油量，汽油机的最大扭矩和功率很大程度上取决于进气量。而进气歧管侧是决定充气效果的关键零件。
目前市场中大多数自然吸气汽油机进气歧管采用稳压腔加谐振腔的谐振原理以提高气缸充气量。现有的谐振进气系统包括进气总管、稳压腔、谐振腔、连接稳压腔和谐振腔的波长管及进气支管。在进气过程中，由于活塞的吸入作用，在进气门入口处所形成负压波，负压波经过支管到达支管开口处时，遇到开口边界条件，反射回一形波相反的正压波，在该缸进气冲程后期增加进气。与此同时，进气支管开口反射回一压力波，谐振腔中的气体也会受到负压波的扰动，负压波经谐振腔、波长管、进气总管传至上游开口端再反射回来。当该缸下次进气产生的波与谐振进气系统内残余的波动相位吻合，各波合成效果为正压波时，则有利于后续进气，使充气系数增加；若相位不吻合甚至相反，则不利于进气，充量系数降低。
然而,对于不可变的谐振进气系统，其谐振参数固定不变，只能保证发动机在某一工况下具有良好的充气效果，当发动机的工况改变时，不可变的谐振进气系统就不能保证在较大的转速范围都有很好的充气效果。因此，在发动机运行过程中，能够调节发动机的谐振进气系统的谐振参数，改变发动机的自身频率，使发动机在多个转速附近都有很好的谐振效果的可变谐振进气系统受到越来越广泛的重视。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种谐振进气系统，能改变发动机进气歧管的谐振参数，使得发动机在多个转速附近都有较好的谐振效果，提高发动机充量系数。
本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
一种谐振进气系统，包括稳压腔、谐振腔、波长管、延长管和驱动机构，波长管的一端与稳压腔连通，波长管的另一端设置在谐振腔内，延长管设置于谐振腔内，并可活动地连接于波长管，驱动机构可驱使延长管沿着波长管的长度方向往复移动。
在本发明的较佳实施例中，上述驱动机构包括气缸、活塞、回位弹簧、拉杆和驱动器，气缸连接在谐振腔上，活塞设置在气缸内，回位弹簧设置在气缸内，回位弹簧的一端抵靠在活塞上，拉杆的一端穿过气缸和回位弹簧与活塞连接，拉杆的另一端穿过谐振腔与延长管连接，驱动器与气缸连通。
在本发明的较佳实施例中，上述活塞包括第一钢片、第二钢片和垫片，垫片连接于第一钢片与第二钢片之间，垫片的周侧与气缸接触。
在本发明的较佳实施例中，上述驱动机构包括驱动器和驱动轴，驱动器连接在谐振腔上，驱动轴的一端与驱动器连接，驱动轴的另一端穿过谐振腔与延长管连接。
在本发明的较佳实施例中，上述驱动机构还包括控制器和速度传感器，控制器分别与速度传感器和驱动器电信连接，速度传感器用于感测发动机的转速，控制器可根据发动机转速控制驱动器驱动延长管。
在本发明的较佳实施例中，上述波长管的一端设置在延长管内，波长管与延长管同轴设置。
在本发明的较佳实施例中，上述延长管的一端设置在波长管内，波长管与延长管同轴设置。
在本发明的较佳实施例中，上述波长管与延长管之间通过滑槽和滑轨的配合实现延长管可活动地连接在波长管上。
在本发明的较佳实施例中，上述延长管设有褶皱部，褶皱部可沿着延长管的长度方向伸长或压缩。
本发明的另一目的在于，提供了一种谐振进气方法，能改变发动机进气歧管的谐振参数，使得发动机在多个转速附近都有较好的谐振效果，提高发动机充量系数。
一种谐振进气方法，包括上述谐振进气系统,该谐振进气方法的步骤包括：
提供速度传感器，利用速度传感器感测发动机转速；以及
提供控制器，控制器根据发动机转速控制驱动机构驱使延长管沿着波长管的长度方向往复移动。
本发明的谐振进气系统的波长管的一端与稳压腔连通，波长管的另一端设置在谐振腔内，延长管设置于谐振腔内，并可活动地连接于波长管，驱动机构可驱使延长管沿着波长管的长度方向往复移动。本发明的延长管可以沿着波长管的长度方向往复移动，实现了改变波长管长度的目的，通过改变波长管的长度来改变发动机进气歧管的谐振参数，使得发动机在多个转速附近都有较好的谐振效果，提高了发动机充量系数。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。
附图说明
图1是本发明第一实施例的谐振进气系统的连接示意图。
图2是本发明第一实施例的谐振进气系统的结构示意图。
图3是图2的谐振进气系统的剖视结构示意图。
图4是本发明第一实施例的驱动机构与延长管连接的结构示意图。
图5是图4的驱动机构与延长管的剖视结构示意图。
图6是本发明第二实施例的谐振进气系统的剖视结构示意图。
图7是本发明第三实施例的谐振进气系统驱动机构的剖视结构示意图。
图8是本发明第四实施例的谐振进气系统驱动机构的剖视结构示意图。
图9是本发明的谐振进气方法的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的谐振进气系统及谐振进气方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下:
有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
图1是本发明第一实施例的谐振进气系统的连接示意图。图2是本发明第一实施例的谐振进气系统的结构示意图。图3是图2的谐振进气系统的剖视结构示意图。如图1、图2和图3所示，谐振进气系统10a包括稳压腔12、谐振腔13、波长管14a、延长管15a、驱动机构16a、进气主管17和多根进气歧管18。波长管14a的一端与稳压腔12连通，波长管14a的另一端设置在谐振腔13内，延长管15a设置于谐振腔13内，并可活动地连接于波长管14a，进气主管17和各进气歧管18分别与稳压腔12连通。
在本实施例中，波长管14a的一端设置在延长管15a内，波长管14a与延长管15a同轴设置，即延长管15a套设在波长管14a上，并能沿着波长管14a的长度方向活动。为了保证延长管15a移动时的稳定性，波长管14a与延长管15a之间设有滑槽和滑轨，即波长管14a与延长管15a之间通过滑槽和滑轨的配合实现延长管15a可活动地连接在波长管14a上。
延长管15a的一侧设置有固定块151a，固定块151a上有过孔101，过孔101沿着延长管15a的长度方向贯穿固定块151a。
图4是本发明第一实施例的驱动机构与延长管连接的结构示意图。图5是图4的驱动机构与延长管的剖视结构示意图。如图1、图4和图5所示，驱动机构16a包括气缸161、活塞162、回位弹簧163、拉杆164、驱动器165a、速度传感器167和控制器168。气缸161连接在谐振腔13上，活塞162设置在气缸161内，回位弹簧163设置在气缸161内，回位弹簧163的一端抵靠在活塞162上，拉杆164的一端穿过气缸161和回位弹簧163与活塞162连接，拉杆164的另一端穿过谐振腔13与延长管15a连接，驱动器165a与气缸161连通，控制器168分别与速度传感器167和驱动机构16a电信连接。在本实施例中，拉杆164上设有第一螺母164a和第二螺母164b，拉杆164穿过过孔101设置，第一螺母164a和第二螺母164b分别设置于固定块151a的两侧，并与拉杆164连接。
进一步地，活塞162包括第一钢片162a、第二钢片162b和垫片162c，垫片162c连接于第一钢片162a与第二钢片162b之间，垫片162c的周侧与气缸161接触。拉杆164的一端穿过气缸161和回位弹簧163与活塞162的第二钢片162b连接。
在本实施例中，驱动器165a为气源驱动器，即驱动器165a可向气缸161输送高压气体，驱使活塞162、拉杆164和延长管15a移动。
如图1所示，控制器168分别与速度传感器167、驱动机构16a电信连接。在本实施例中，速度传感器167用于感测发动机20的转速，控制器168可接收速度传感器167感测的发动机20转速，并根据发动机20转速控制驱动机构16a驱动延长管15a。
具体地，速度传感器167感测发动机20的转速，速度传感器167将发动机20的转速信息发送给控制器168；控制器168根据发动机20转速的大小控制驱动机构16a输出的气体流量，进而控制延长管15a向上或者向下的移动量。
本发明的延长管15a可以沿着波长管14a的长度方向往复移动，通过改变波长管14a的长度来改变发动机20进气歧管的谐振参数，使得发动机20在多个转速附近都有较好的谐振效果，提高了发动机20充量系数。而且，改变波长管14a的长度来控制谐振参数的方式对谐振进气系统10a的整体结构影响小，不用对谐振进气系统10a的整体结构进行太多的改进。另外，本发明的谐振进气系统10a空间布置简易，不会额外增加其他的控制装置，有利于发动机机舱的布置。
值得一提的是，本发明的谐振进气系统10a控制策略简单，便于发动机20标定。在发动机20标定阶段，在每个转速下，通过控制气缸161的气压腔内的气压，可以方便地找到发动机20相应转速下最优波长管14a的长度，使得发动机20性能、经济性和排放都达到最优。通过此方法进行标定的发动机20，能使发动机20在较宽广的转速范围内都有较好的充气效率，从而使发动机20在各个转速下都能有理想的性能。
图6是本发明第二实施例的谐振进气系统的剖视结构示意图。如图6所示，本实施例的谐振进气系统10b与第一实施例的谐振进气系统10a的结构大致相同，不同点在于波长管14b的设置位置不同。
在本实施例中，延长管15b的一端设置在波长管14b内，波长管14b与延长管15b同轴设置，即波长管14b套设在延长管15b上，并能沿着波长管14b的长度方向活动。为了保证波长管14b移动时的稳定性，波长管14b与延长管15b之间设有滑槽和滑轨，即波长管14b与延长管15b之间通过滑槽和滑轨的配合实现延长管15b可活动地连接在波长管14b上。
图7是本发明第三实施例的谐振进气系统驱动机构的剖视结构示意图。如图7所示，本实施例的谐振进气系统10c与第一实施例的谐振进气系统10a的结构大致相同，不同点在于驱动机构16c的结构不同。
具体地，驱动机构16c包括驱动器165c和驱动轴166。驱动器165c连接在谐振腔13上，驱动轴166的一端与驱动器165c连接，驱动轴166的另一端穿过谐振腔13与延长管15c连接。在本实施例中，驱动器165c为电源驱动器(电机)，驱动轴166例如为丝杆。延长管15c的一侧设置有固定块151c，固定块151c上有螺纹孔102，螺纹孔102沿着延长管15c的长度方向贯穿固定块151c。驱动轴166的一端穿过螺纹孔102设置，驱动器165c驱使驱动轴166转动，实现延长管15c上下移动。
图8是本发明第四实施例的谐振进气系统驱动机构的剖视结构示意图。如图8所示，本实施例的谐振进气系统10d与第一实施例的谐振进气系统10a的结构大致相同，不同点在于延长管15d的结构不同。
具体地，延长管15d设有褶皱部152，褶皱部152可沿着延长管15d的长度方向伸长或压缩。延长管15d的一端与波长管14a连接，延长管15d的一侧与驱动机构16a连接，驱动机构16a可驱使延长管15d向下伸长，延长波长管14a的长度以及驱使延长管15d向上压缩，缩短波长管14a的长度。本实施例中延长管15d的褶皱部152为柔性结构件，在延长管15d上下移动时，褶皱部152不会对波长管14a产生额外的摩擦力，可以减少延长管15d对波长管14a的磨损。
根据发动机20转速控制波长管14a、14b长度的过程如下所述：
速度传感器167感测发动机20的转速，并将发动机20的转速信息发送给控制器168；控制器168根据发动机20转速的大小控制驱动机构16a、16c输出的输出量，进而控制延长管15d上下的伸长或压缩量。
图9是本发明的谐振进气方法的流程示意图。本发明的谐振进气方法利用上述的谐振进气系统10a、10b、10c、10d，该谐振进气方法的步骤包括：
步骤S1，利用速度传感器167感测发动机20转速。
步骤S2，利用控制器168根据发动机20转速控制驱动机构16a、16c驱使延长管15a、15b、15c、15d沿着波长管14a、14b的长度方向往复移动。
本发明的谐振进气系统10a、10b、10c、10d的波长管14a、14b的一端与稳压腔12连通，波长管14a、14b的另一端设置在谐振腔13内，延长管15a、15b、15c、15d设置于谐振腔13内，并可活动地连接于波长管14a、14b，驱动机构16a、16c可驱使延长管15a、15b、15c、15d沿着波长管14a、14b的长度方向往复移动。本发明的延长管15a、15b、15c、15d可以沿着波长管14a、14b的长度方向往复移动，实现了改变波长管14a、14b长度的目的，通过改变波长管14a、14b的长度来改变发动机20进气歧管的谐振参数，使得发动机20在多个转速附近都有较好的谐振效果，提高了发动机20充量系数。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种谐振进气系统，其特征在于，包括稳压腔(12)、谐振腔(13)、波长管(14a、14b)、延长管(15a、15b、15c、15d)和驱动机构(16a、16c)，该波长管(14a、14b)的一端与该稳压腔(12)连通，该波长管(14a、14b)的另一端设置在该谐振腔(13)内，该延长管(15a、15b、15c、15d)设置于该谐振腔(13)内，并可活动地连接于该波长管(14a、14b)，该驱动机构(16a、16c、)可驱使该延长管(15a、15b、15c、15d)沿着该波长管(14a、14b)的长度方向往复移动。
2.如权利要求1所述的谐振进气系统，其特征在于，该驱动机构(16a)包括气缸(161)、活塞(162)、回位弹簧(163)、拉杆(164)和驱动器(165a)，该气缸(161)连接在该谐振腔(13)上，该活塞(162)设置在该气缸(161)内，该回位弹簧(163)设置在该气缸(161)内，该回位弹簧(163)的一端抵靠在该活塞(162)上，该拉杆(164)的一端穿过该气缸(161)和该回位弹簧(163)与该活塞(162)连接，该拉杆(164)的另一端穿过该谐振腔(13)与该延长管(15a、15b、15c、15d)连接，该驱动器(165a)与该气缸(161)连通。
3.如权利要求2所述的谐振进气系统，其特征在于，该活塞(162)包括第一钢片(162a)、第二钢片(162b)和垫片(162c)，该垫片(162c)连接于该第一钢片(162a)与该第二钢片(162b)之间，该垫片(162c)的周侧与该气缸(161)接触。
4.如权利要求1所述的谐振进气系统，其特征在于，该驱动机构(16c)包括驱动器(165c)和驱动轴(166)，该驱动器(165c)连接在该谐振腔(13)上，该驱动轴(166)的一端与该驱动器(165c)连接，该驱动轴(166)的另一端穿过该谐振腔(13)与该延长管(15c)连接。
5.如权利要求2至4任意一项所述的谐振进气系统，其特征在于，该驱动机构还包括控制器(168)和速度传感器(167)，该控制器(168)分别与该速度传感器(167)和该驱动器电信连接，该速度传感器(167)用于感测发动机(20)的转速，该控制器(168)可根据发动机(20)转速控制该驱动器驱动该延长管(15a、15b、15c、15d)。
6.如权利要求2至4任意一项所述的谐振进气系统，其特征在于，该波长管(14a)的一端设置在该延长管(15a)内，该波长管(14a)与该延长管(15a)同轴设置。
7.如权利要求2至4任意一项所述的谐振进气系统，其特征在于，该延长管(15b)的一端设置在该波长管(14b)内，该波长管(14b)与该延长管(15b)同轴设置。
8.如权利要求1所述的谐振进气系统，其特征在于，该波长管(14a、14b)与该延长管(15a、15b、15c)之间通过滑槽和滑轨的配合实现该延长管(15a、15b、15c)可活动地连接在该波长管(14a、14b)上。
9.如权利要求1所述的谐振进气系统，其特征在于，该延长管(15d)设有褶皱部(152)，该褶皱部(152)可沿着该延长管(15d)的长度方向伸长或压缩。
10.一种谐振进气方法，其特征在于，该谐振进气方法利用权利要求1至9任意一项所述的谐振进气系统，该谐振进气方法的步骤包括：
提供速度传感器(167)，利用该速度传感器(167)感测发动机(20)转速；以及
提供控制器(168)，该控制器(168)根据发动机(20)转速控制驱动机构(16a、16c)驱使该延长管(15a、15b、15c、15d)沿着该波长管(14a、14b)的长度方向往复移动。
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