CN108412605A - 进气系统的多级可变滚流调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种进气系统的多级可变滚流调节装置，包括设于发动机缸盖的进气道内并经转轴与驱动装置连接的滚流调节阀板和设于滚流调节阀板下游的导流板，所述导流板为沿进气道轴向延伸且上下排列的多块平板，每块导流板的两侧边缘均与进气道内侧壁固定；所述滚流调节阀板为一块，滚流调节阀板靠近进气道底壁的一侧侧部与进气道底壁滑动配合，导流板与进气道之间有调节导流板与进气道轴线夹角的结构,滚流调节阀板远离转轴的一侧分别与多块导流板前端配合以调节进气道的流动截面积和形成滚流需求的流动引导方向。该调节装置能够实现各个转速工况下的进气流量和滚流比多级可变进而达到各转速工况下燃烧热效率最优化。

Description

进气系统的多级可变滚流调节装置

技术领域

本发明涉及进气系统技术领域，具体讲是一种进气系统的多级可变滚流调节装置。

背景技术

进气系统是发动机影响动力性和经济性以及排放性的关键系统之一，发动机对气流组织性要求很高，只有达到各个转速工况下最佳的气流组织性，发动机才能实现最佳的全工况节能减排效果。发动机气流组织性主要体现的一个指标是滚流比，滚流比是燃烧室内滚动的混合气转动速率和发动机转速的比率，各个转速工况下有不同的进气流量和滚流比的需求，最佳设计状态就是能够实现各个转速工况下的进气流量和滚流比可变，以实现各工况转速下燃烧热效率最优化。现有技术如申请日为2012年、申请公布号为CN102953841A的中国发明专利申请公开了一种可变进气滚流调节机构，包括由电动执行器控制并设于发动机缸盖进气道的滚流阀板和设于滚流阀板下游的导流板，但该调节机构只能实现一级即某几个点转速和工况下的进气流量和滚流比的匹配，而不能够实现多级即各个转速工况下的进气流量和滚流比可变和匹配，无法实现各转速工况下燃烧热效率的最优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够实现各个转速工况下的进气流量和滚流比可变进而达到各转速工况下燃烧热效率最优化的进气系统的多级可变滚流调节装置。

本发明的技术解决方案是，提供一种进气系统的多级可变滚流调节装置，包括设于发动机缸盖的进气道内并经转轴与驱动装置连接的滚流调节阀板和设于滚流调节阀板下游的导流板，所述导流板为沿进气道轴向延伸且上下排列的多块平板，每块导流板的两侧边缘均与进气道内侧壁连接；所述滚流调节阀板为一块，滚流调节阀板靠近进气道底壁的一侧侧部与进气道底壁滑动配合，滚流调节阀板远离转轴的一侧分别与多块导流板前端配合以调节进气道的流动截面积。

采用以上结构后，本发明具有以下优点：由于导流板为沿进气道轴向延伸且上下排列的多块并为平板，两侧与进气道侧壁连接，而滚流调节阀板与进气道的下壁滑动配合，滚流调节阀板旋转后与多块不同高度导流板前端配合以调节进气道的流动截面积。将进气道的截面分隔成多级不同进气流动的进气通道，每层通道的截面积清晰，并沿轴向持续保持，导流板为平板其阻力小，气流通畅，滚流引导效果好，其调节过程灵敏、准确。由于多级调节，进气的流动截面积调节范围大，本发明可根据不同机型，不同转速和工况对进气道进气流量和滚流比进行调整，使各个状态滚流最优化，极大提升了发动机各个转速工况下的进气组织性，实现了各工况各转速下燃烧热效率最优化，达到较佳的节能减排效果，同时配合各个工况需要的滚流要求，可以实现各个工况最佳的气流引导喷雾效果，可以实现喷雾气流组合最优化，实现降低喷雾湿壁风险和几率百分比，达到PM和PN排放进一步优化降低。本发明整个运行工况下都能保持和达到较佳动力性、经济性和排放性。

进一步地，导流板与进气道之间有调节导流板与进气道轴线夹角的结构。采用以上结构后，该导流板角度根据进气道角度可以实现任意调节，形成滚流需求的流动引导方向，并沿进气道滚流所需的最佳方向持续延伸，这样可以实现最佳的滚流调节方向需求。

进一步地，所述导流板从前向后倾斜。采用以上结构后，更有利于进入发动机燃烧室的气流引发滚流现象，保证最佳滚流角度需要。

进一步地，与滚流调节阀板靠近进气道底壁的一侧侧部滑动配合的进气道底壁下凹。采用以上结构后，减少了发动机高速状态下滚流调节阀板对进气道截面积的占用，使进气通道气流更通畅。

进一步地，每块导流板的两侧边缘分别固定在各自的安装板上，与该安装板对应的进气道两内侧壁为内凹结构，安装板的外侧壁形状与进气道两内侧壁内凹结构的形状相配。采用以上结构后，多块导流板与进气道内壁的连接更可靠，同时可以实现导流板模块化叶片布置，按照机型需要进行多片导流板设计布置安装。

进一步地，所述两安装板上各有一与进气道内凹的侧壁盲孔相配的凸柱。采用以上结构后，安装板与进气道侧壁的安装固定简单方便；且便于模块化叶片结构的导流板调节角度。

附图说明

图1是本发明调节装置纵剖示意图。

图2是图1中局部放大示意图。

图3是本发明中的模块化的导流板结构示意图。

图中所示1、缸盖，2、进气道，3、转轴，4、底壁下凹结构，5、滚流调节阀板，6、导流板，7、安装板，8、凸柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明的各个实施方式中所涉及的技术特征和技术手段只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2、图3所示

本发明发动机进气系统的多级可变滚流调节装置，包括设于发动机缸盖1的进气道2内并经转轴3与驱动装置连接的滚流调节阀板5和设于滚流调节阀板5下游的导流板6。本具体实施方式为方便表述，所述前是指进气流的上游，后则是指进气流的下游。进气道2的截面形状大致为圆筒形。所述转轴3径向插入进气道2内，其一端与进气道2内壁可转动连接，另一端穿过发动机缸盖1壁的孔向外伸出。所述驱动装置为现有技术，如转轴3外端部上连接有由ECU控制的伺服电机或步进电机。伺服电机或步进电机一般带有减速装置，电机轴可通过联轴器或法兰等与转轴连接。所述ECU为公知技术，ECU为电子控制单元，又称“行车电脑”或“车载电脑”，从用途上讲是汽车专用微机控制器。ECU根据预先存储的信息控制转轴带动滚流调节阀片转到所需的角度位置。所述轴与与孔之间可设公知的密封装置。以上与现有技术相同。

本发明的发明点在于：

所述导流板5为沿进气道2轴向延伸且上下排列的多块平板，每块导流板6的两侧边缘均与进气道2内侧壁连接。所述导流板6从前向后倾斜。多块导流板6后端在进气道2中轴向位置一般根据该通道壁的结构决定，如本实施方式中有两块相同，最上面的一块不同。多块导流板6的后端一般处于进气道邻近燃烧室的位置。每块导流板6的两侧边缘分别固定在各自的安装板7上，与该安装板7对应的进气道2两内侧壁为内凹结构，安装板7的外侧壁形状与进气道2两内侧壁内凹结构的形状相配。所述两安装板上各有一与进气道内凹的侧壁盲孔相配的凸柱。如：两安装板7的前端部各有一与进气道2内凹的侧壁盲孔相配并固定的凸柱8。两安装板7前端部的凸柱8紧配合在进气道2内凹的侧壁盲孔内，两安装板7的侧部与进气道2两内侧壁的内凹结构紧配。再如：两安装板7的两侧部各有一与进气道2内凹的侧壁盲孔相配并可绕其转动的凸柱。导流板6与进气道2之间有调节导流板6与进气道2轴线夹角的结构，如：可利用安装板绕凸柱轴线转动，再设一个由ECU控制的电磁阀连接的拨杆或拉杆。又如：将其中一凸柱换成转轴，转轴的外端部上连接有由ECU控制的伺服电机或步进电机。当然，这里的进气道应理解为包括进气道内，也包括伸出进气道外的部分，进气道外的部分一般可设在发动机缸盖上。

所述滚流调节阀板5为一块，滚流调节阀板5靠近进气道2底壁的一侧侧部与进气道2底壁滑动配合，与滚流调节阀板5靠近进气道2底壁的一侧侧部滑动配合的进气道2底壁为下凹结构4。滚流调节阀板5的具体形状一般是考虑与进气道2的内壁形状相配，如本具体实施方式的滚流调节阀板5的截面形状大致为三角形，除与导流板6配合的角未倒角外，其余两角均为圆弧角，其上圆弧角的主要作用是减少气体流动的阻力，而下圆弧角的主要作用是能够紧贴进气道2的下凹结构4的壁。滚流调节阀板5远离转轴3的一侧侧部分别与上下排列的多块导流板6前端配合以调节进气道2的流动截面积，滚流调节阀板5的该侧侧部上下位置不同的导流板6的前端相抵阻塞其通道，以使进气道2形成不同的流动截面积。

所述的导流板6优选为3块或4块。即，将进气通道2的进气的流动截面积优选分成4级或5级。

以下简述本发明工作原理：以3块导流板即分成4级为例：

在低负荷工况下，即在发动机的低转速状况下，滚流调节阀板5的远离转轴3的一侧即后侧与上面的导流板6的前端抵靠，气流在通过进气道2时，下部的气流被阻断，进气的气流向进气道2顶部小的通道集中，并向燃烧室流入，此时进气气流向燃烧室下部卷入而形成滚流，此工况下进气道向燃烧室流入的进气量较少，与此相对应，燃料喷射量也较少，为了实现稳定且高效的燃烧，此状态下滚流现象的引发程度最高，提升了燃料与空气的混合性能，提高了燃烧效率。

在次中等负荷工况下，即在发动机的次中等转速状况下，发动机的转速超过低速而未到中速状态时，滚流调节阀板5的后侧与中间的导流板6的前端抵靠，气流在通过进气道2时，下部的气流被阻断，进气的气流向进气道2顶部和中部流动，向燃烧室流入的进气流量高于上述低速时的进气流量，此状态下滚流现象的引发程度比低速时低，但此时的进气流量和滚流比与次中等负荷转速工况相适应，使燃烧热效率最优化。

在次高等负荷工况下，即在发动机的次高等转速状况下，发动机的转速超过中速而未到高速状态时，滚流调节阀板5的后侧与下面的导流板6的前端抵靠，气流在通过进气道2时，底部的气流被阻断，进气的气流向进气道顶部、中部、和中下部流动，向燃烧室流入的进气流量高于上述次中速时的进气流量，此状态下滚流现象的引发程度比中速时低，但此时的进气流量和滚流比与次高等负荷转速工况相适应，使燃烧热效率最优化。

在高负荷工况下，即在发动机的高转速状况下，滚流调节阀板5底部与进气道2下凹结构4的壁贴合，气流在通过进气道2时，阻隔较小，进气流量为最大，大气流向燃烧室流入，与此相对应地，燃烧喷射量也较多，此时滚流现象相对减小，但进气流量和滚流比与高转速和高负荷工况和相匹配，从而实现滚流热效率最优化。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种进气系统的多级可变滚流调节装置，包括设于发动机缸盖(1)的进气道(2)内并经转轴(3)与驱动装置连接的滚流调节阀板(5)和设于滚流调节阀板(5)下游的导流板(6)，其特征在于：所述导流板(6)为沿进气道(2)轴向延伸且上下排列的多块平板，每块导流板(6)的两侧边缘均与进气道(2)内侧壁连接；所述滚流调节阀板(5)为一块，滚流调节阀板(5)靠近进气道(2)底壁的一侧侧部与进气道(2)底壁滑动配合，滚流调节阀板(5)远离转轴(3)的一侧分别与多块导流板(6)前端配合以调节进气道(2)的流动截面积。

2.根据权利要求1所述的进气系统的多级可变滚流调节装置，其特征在于：导流板(6)与进气道(2)之间有调节导流板(6)与进气道(2)轴线夹角的结构。

3.根据权利要求1所述的汽油发动机进气系统的可变滚流调节装置，其特征在于：所述导流板(7)从前向后倾斜。

4.根据权利要求1所述的进气系统的多级可变滚流调节装置，其特征在于：与滚流调节阀板(5)靠近进气道(2)底壁的一侧侧部滑动配合的进气道(2)底壁为下凹结构(4)。

5.根据权利要求1所述的进气系统的多级可变滚流调节装置，其特征在于：每块导流板(6)的两侧边缘分别固定在各自的安装板(7)上，与该安装板(7)对应的进气道两内侧壁为内凹结构，安装板(7)的外侧壁形状与两内侧壁的内凹结构的形状相配。

6.根据权利要求5所述的进气系统的多级可变滚流调节装置，其特征在于：所述两安装板(7)上各有一与进气道(7)内凹的侧壁盲孔相配的凸柱(8)。