CN110500173B - 一种柴油机连续可变涡流产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种柴油机连续可变涡流产生装置，包括进气管、导流叶片、密封条、叶片连杆、叶片同步机构、同步齿形带、主动齿轮、从动齿轮、主动凸轮、从动凸轮、回位弹簧和支撑齿轮。主动齿轮和主动凸轮同轴，轴上设置有键槽用来连接伺服电机，为整个机构提供转矩；从动齿轮和从动凸轮同轴；进气管上安装两个支撑轮支撑同步齿形带转动，导流叶片等间距、倾斜地嵌入在进气管管壁内，且横截面方向始终与进气管的圆形壁面的法线方向保持一致；叶片同步机构可使导流叶片在进气管中完成同步进出的往复运动。本发明能更好地改善缸内空气和燃料的混合，提高燃烧效率，达到柴油机节能减排的效果。

Description

一种柴油机连续可变涡流产生装置
技术领域
本发明属于内燃机进气系统技术领域，具体涉及一种柴油机连续可变涡流产生装置。
背景技术
半开式燃烧室柴油机气缸内的空气运动状态对燃料的雾化、混合和燃烧有着重要的影响,为了改善柴油机缸内燃油和空气的混合，提高燃烧效率，需要组织进气涡流,尤其柴油机缸径较小时,燃油的雾化和燃烧很大程度上依赖于缸内的涡流。因一般涡流强度随着转速的提高而增大，而涡流强度过强或过弱会造成油束贯穿不足或过度，均会影响混合气形成和燃烧，故半开式燃烧室对转速的变化较为敏感。一般来说,低速工况时需要较强的涡流运动，提高燃油与空气的混合程度，而高速工况时过强的气体运动会吹熄火焰，故需要较弱的进气涡流。因此,需要发明一种实时可调的进气涡流流道结构装置,满足柴油机在不同转速下,缸内燃油雾化和燃烧过程对进气涡流强度的要求,实现进气涡流与燃油喷射过程的合理匹配,从而进一步优化燃烧过程,提高柴油机整机动力性能、燃油经济性能,减少尾气排放。
中国专利文献公开的公开号为CN204152630U，名为“可变角度的涡流产生装置”，其叶片角度是受到流动空气的推动而变化，不能及时满足柴油机的各个工况要求。导流叶片结构设置在进气道的中部，极大了增大了进气阻力，造成在柴油机高转速时进气不足。
发明内容
本发明的目的是为了在保证柴油机进气量变化不大的情况下大幅度增加进气涡流，并且在不同的工况下，能够实时准确调节涡流的大小，使其始终保持为满足任意工况的合适的涡流比，而提出一种柴油机连续可变进气涡流产生装置。
一种柴油机连续可变进气涡流产生装置，包括有进气管、导流叶片、叶片同步机构、同步齿形带、键槽、主动齿轮、主动凸轮、密封条、支撑齿轮、叶片连杆、回位弹簧、从动齿轮、从动凸轮；其中主动齿轮和主动凸轮同轴，轴上设置有键槽用来连接伺服电机，为整个机构提供转矩；从动齿轮和从动凸轮同轴；进气管上安装两个支撑轮支撑同步齿形带转动，并通过啮合方式连接主动齿轮和从动齿轮，实现两者同步运动；所述导流叶片具有一定的扭转角度，等间距、倾斜地嵌入在进气管管壁内，且横截面方向始终与进气管的圆形壁面的法线方向保持一致；进气管壁面在叶片处设置有密封条，使导流叶片在自由出入时保持良好的气密性。所述叶片同步机构中间设有两个对称的回位弹簧，两端并安装有主动凸轮和从动凸轮；叶片连杆一端固定连接在叶片同步机构上，另一端与导流叶片相连；在回位弹簧、主动凸轮和从动凸轮作用下，叶片同步机构可使导流叶片在进气管中完成同步进出的往复运动。
本发明的工作原理及过程是：
当柴油机低速运转时，电机不转动，主动凸轮和从动凸轮处于横向位置，叶片同步机构在回位弹簧的作用下回收到最大位置，与之连接的导流叶片在进气管内伸出的高度也是最大，此时产生最大强度的进气涡流以改善混合气的形成。当柴油机转速提高时，柴油机转速传感器将采集到的信号传递给汽车控制单元ECU，ECU经过处理再将指令传给伺服电机，伺服电机接受信号并根据指令转动角度，其转矩通过与其连接的电机键槽、主动齿轮、同步齿形带、支撑齿轮、从动齿轮传递到主动凸轮和从动凸轮上；两个凸轮转动角度，推动叶片同步机构向着进气管的外侧方向移动，从而通过叶片连杆带动四个导流叶片也与之同步外拉。当柴油机高速运转时，主动凸轮和从动凸轮转到竖向位置，导流叶片会随叶片同步机构外拉到最大距离，此时叶片内端面与进气管的内壁面相重合，进气管内无伸出的导流叶片，不产生涡流，且不阻碍空气进入。柴油机从低转速到高转速的工程中，两个凸轮从横向位置转到竖向位置，带动导流叶片在进气管内从伸出最大高度到连续外拉到无叶片状态，进气涡流也随之从不产生涡流到产生最大涡流之间无级调节。这样，就使柴油机在任意工况下都保持着最佳的进气涡流比。
本发明的有益效果：
1.本发明中的叶片安装在进气管的外壁上且进气管内叶片高度可调，相比传统安装在气道中间的机构进气阻力大幅度减小。
2.本发明产生的进气涡流能够随着柴油机工况的改变也随之无级可调，始终让柴油机在任意工况保持合适的涡流比，有效改善混合气的形成，提高燃烧效率。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的俯视图。
其中：1-进气管；2-导流叶片；3-叶片同步机构；4-同步齿形带；5-键槽；6-主动齿轮；7-主动凸轮；8-密封条；9-支撑齿轮；10-叶片连杆；11-回位弹簧；12-从动齿轮；13-从动凸轮。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本实施例包括有1、进气管2、导流叶片3、叶片同步机构4、同步齿形带5、键槽6、主动齿轮7、主动凸轮8、密封条9、支撑齿轮10、叶片连杆11、回位弹簧12、从动齿轮13、从动凸轮；其中，主动齿轮6和主动凸轮7同轴，轴上设置有键槽5用来连接伺服电机，为整个机构提供转矩，从动齿轮12和从动凸轮13同轴；进气管1上安装两个支撑轮9支撑同步齿形带4转动，并通过啮合方式连接主动齿轮6和从动齿轮12，实现两者同步运动；所述导流叶片2具有一定的扭转角度，等间距、倾斜地嵌入在进气管管壁内，且横截面方向始终与进气管1的圆形壁面的法线方向保持一致；进气管壁面在叶片处设置有密封条8，使导流叶片在自由出入时保持良好的气密性。所述叶片同步机构3中间设有两个对称的回位弹簧11，两端并安装有主动凸轮7和从动凸轮13；叶片连杆10一端固定连接在叶片同步机构3上，另一端与导流叶片2相连。
当柴油机低速运转时，电机不转动，主动凸轮7和从动凸轮13处于横向位置，叶片同步机构3在回位弹簧11的作用下回收到最大位置，与之连接的导流叶片2在进气管1内伸出的高度也是最大，此时产生最大强度的进气涡流以改善混合气的形成。当柴油机转速提高时，柴油机转速传感器将采集到的信号传递给汽车控制单元ECU，ECU经过处理再将指令传给伺服电机，伺服电机接受信号并根据指令转动角度，其转矩通过与其连接的电机键槽5、主动齿轮6、同步齿形带4、支撑齿轮9、从动齿轮12传递到主动凸轮7和从动凸轮13上。两个凸轮转动角度，推动叶片同步机构3向着进气管1的外侧方向移动，从而通过叶片连杆10带动四个导流叶片2也与之同步外拉。当柴油机高速运转时，主动凸轮7和从动凸轮13转到竖向位置，导流叶片2随叶片同步机构3外拉到最大距离，此时叶片内端面与进气管1的内壁面相重合，进气管1内无伸出的导流叶片2，不产生涡流，且不阻碍空气进入。柴油机从低转速到高转速的过程中，两个凸轮从横向位置转到竖向位置，带动导流叶片2在进气管1内从伸出最大高度到连续外拉到无叶片状态，进气涡流也随之从不产生涡流到产生最大涡流之间无级调节。这样就使柴油机在任意工况下都保持着最佳的进气涡流比。当柴油机转速由高速变为低速时，导流叶片2会再次向中心内收，导流经过的空气产生进气涡流，满足柴油机低速运转工况对涡流的要求。

Claims (1)

1.一种柴油机连续可变进气涡流产生装置，其特征在于：包括有进气管(1)、导流叶片(2)、叶片同步机构(3)、同步齿形带(4)、键槽(5)、主动齿轮(6)、主动凸轮(7)、密封条(8)、支撑齿轮(9)、叶片连杆(10)、回位弹簧(11)、从动齿轮(12)和从动凸轮(13)；主动齿轮(6)和主动凸轮(7)同轴，轴上设置有键槽(5)用来连接伺服电机，从动齿轮(12)和从动凸轮(13)同轴；进气管(1)上安装两个支撑齿 轮(9)，支撑同步齿形带(4)转动，并通过啮合方式连接主动齿轮(6)和从动齿轮(12)，实现两者同步运动；导流叶片(2)具有扭转角度，导流叶片(2)等间距、倾斜地嵌入在进气管管壁内，且横截面方向始终与进气管(1)的圆形壁面的法线方向保持一致；进气管壁面在叶片处设置有密封条(8)，使导流叶片(2)在自由出入时保持良好的气密性；叶片同步机构(3)中间设有两个对称的回位弹簧(11)，两端并安装有主动凸轮(7)和从动凸轮(13)；叶片连杆(10)一端固定连接在叶片同步机构(3)上，另一端与导流叶片(2)相连；在回位弹簧(11)、主动凸轮(7)和从动凸轮(13)作用下，叶片同步机构(3)能使导流叶片(2)在进气管(1)中完成同步进出的往复运动。
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