CN113202635A - 节气门阀体及发动机 - Google Patents

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air
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陈永燕
张斌
廖勇
王世龙
王鹏
张宏
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Chongqing Longxin Engine Co Ltd
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Loncin Motor Co Ltd
Chongqing Longxin Engine Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种节气门阀体，包括设置于节气门阀体内的进气道和设置于进气道内的阀片，所述进气道沿轴向方向截面为锥形且进气道内设置有缩口锥面；所述缩口锥面用于与节气门阀片配合并在节气门阀片开启过程中调节进气量的变化率，本技术方案的节气门阀体喉口设计为锥面缩口结构，用于调整节气门在小开度的进气特性，在小开度时，随着节气门阀片的转角增大，进气量变化平缓，减小发动机的性能波动，改善整车驾驶性能，同时，从工艺方面，本发明的特殊结构可通过调整模具尺寸、拔模方向等来实现，无需额外的材料堆加，加工工艺简单，容易实现。

Description

节气门阀体及发动机
技术领域
本发明涉及节气门技术领域，具体涉及一种节气门阀体及发动机。
背景技术
现阶段，在精进的技术驱动下，整车动力性已经能满足常规驾驶需求，但客户对于整车驾驶体验的要求越来越高，特别是对于小负荷时动力输出的稳定性和平顺性要求较高。节气门作为发动机进气系统内对进气量控制的关键元件，其进气特性直接影响发动机性能表现，尤其在小开度时，进气量相对较小，对气量的控制精度要求较高，所以节气门体设计时也越来越关注其小开度的进气特性。
目前，节气门阀体多设计为直管结构，其进气特性在小开度时，进气量变化较大，很难实现对气量的精确控制，这将引起发动机性能波动，从而影响整车的驾驶体验。为了避免由于节气门小负荷控制不准确带来的性能波动，近年来也有学者研究通过某种特殊的结构设计，实现对节气门小开度时进气特性的调节。如专利CN201610747990中，其主要是通过在节气门喉口处增加特殊的凸起结构来实现的，此结构对小开度的进气量变化幅度有一定抑制作用，但各结构几何尺寸与进气有效流通面积之间的可控关系并不提出，其进气的整体控制也并不理想。
为此，需要一种新型的节气门阀体，用以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本技术方案的节气门阀体喉口设计为锥面缩口结构，用于调整节气门在小开度的进气特性，在小开度时，随着节气门阀片的转角增大，进气量变化平缓，减小发动机的性能波动，改善整车驾驶性能，同时，从工艺方面，本发明的特殊结构可通过调整模具尺寸、拔模方向等来实现，无需额外的材料堆加，加工工艺简单，容易实现。
一种节气门阀体，包括设置于节气门阀内的进气道和设置于进气道内的阀片，所述进气道沿轴向方向截面为锥形且进气道内设置有缩口锥面；所述缩口锥面用于与节气门阀片配合并在节气门阀片开启过程中调节进气量的变化率。
进一步，所述进气道包括进气段与出气段，所述缩口锥面设置于进气段与出气段之间。
进一步，所述阀片倾斜设置于进气段内且阀片与进气道径向方向形成θ0夹角。
进一步，所述阀片在缩口锥面转动时气流有效流通面积为：
Figure BDA0003076120490000021
其中节气门阀片半径为R1，节气门体出气段半径为R2，锥面与节气门轴心线之间的夹角为α，阀片初始位置所处角度为θ0，阀片初始位置旋转到锥面所处位置的夹角为θ1，锥面长度L所对应的阀片转角为θ2，阀片轴心到锥面的水平距离为L1。
一种发动机，所述发动机安装有用于控制空气进入发动机的节气门阀体。
本发明的有益效果是：
本技术方案的节气门阀体喉口设计为锥面缩口结构，用于调整节气门在小开度的进气特性，在小开度时，随着节气门阀片的转角增大，进气量变化平缓，减小发动机的性能波动，改善整车驾驶性能，同时，从工艺方面，本发明的特殊结构可通过调整模具尺寸、拔模方向等来实现，无需额外的材料堆加，加工工艺简单，容易实现。
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为本发明整体结构示意图；
图2为本发明不同α角下节气门的进气特性曲线示意图；
图3为本发明不同喉口结构节气门体小开度进气特性对比示意图；
图4为阀片转动角度处于θ0+θ1<θ<θ0+θ1+θ2时的示意图。
具体实施方式
图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明不同α角下节气门的进气特性曲线示意图；图3为本发明不同喉口结构节气门体小开度进气特性对比示意图；图4为阀片转动角度处于θ0+θ1<θ<θ0+θ1+θ2时的示意图；如图所示，一种节气门阀体，包括设置于节气门阀内的进气道和设置于进气道内的阀片1，所述进气道沿轴向方向截面为锥形且进气道内设置有缩口锥面；所述缩口锥面用于与节气门阀片配合并在节气门阀片开启过程中调节进气量的变化率；本技术方案的节气门阀体喉口设计为锥面缩口结构，用于调整节气门在小开度的进气特性，在小开度时，随着节气门阀片的转角增大，进气量变化平缓，减小发动机的性能波动，改善整车驾驶性能，同时，从工艺方面，本发明的特殊结构可通过调整模具尺寸、拔模方向等来实现，无需额外的材料堆加，加工工艺简单，容易实现。
本实施例中，所述进气道包括进气段与出气段，所述缩口锥面设置于进气段与出气段之间。节气门阀体进气道整体呈锥形结构，缩口锥面设置于进气道的中部，进气段和出气段分别位于缩口锥面的左右两边(左右即图1中左右方向)，缩口锥面的设置使得在阀片1进行小角度转动调节时进气量控制更加平稳，减小发动机的性能波动。
本实施例中，所述阀片1倾斜设置于进气段内且阀片与进气道径向方向形成θ0夹角。阀片1半径是R1且为圆形结构，阀片关闭状态时，在阀体中的初始位置为θ0，阀片转到90°为全开状态，阀片1初始位置相对于进气道的径向方向形成θ0的夹角；当开启角度θ0<θ<θ0+θ1时，有效流通面积的变化状态为：
Figure BDA0003076120490000041
此时其阀片转动过程中形成的有效流通面积与直筒式管道的节气门一致。
本实施例中，所述阀片在缩口锥面转动时气流有效流通面积为：
Figure BDA0003076120490000042
其中节气门阀片半径为R1，节气门体出气段半径为R2，锥面与节气门轴心线之间的夹角为α，阀片初始位置所处角度为θ0，阀片初始位置旋转到锥面所处位置的夹角为θ1，锥面长度L所对应的阀片转角为θ2，阀片轴心到锥面的水平距离为L1。其中，L、L1、θ2均与R1、R2、α存在几何关系：
L＝(R1-R2)/tanα
L1＝R1tan(θo+θ1)
Figure BDA0003076120490000043
当阀片开启角度在θ0+θ1<θ<θ0+θ1+θ2时，随着阀片开启过程，锥面对有效流通面积的增加有阻碍作用，此时随着阀片开启，有效流通面积＝[阀体在阀片法向截面积S1-阀片面积S2]×cosθ。但在此时，由于阀片上沿有锥面的作用，所以阀体进气道在阀片平面上的流通面积可表示为两个短边为R1，长边分别为a1、a2的半椭圆面积之和，其中a1的大小要考虑到锥面的影响，根据空间几何求解a1、a2得
Figure BDA0003076120490000044
a2＝R1/cosθ
Figure BDA0003076120490000045
节气门小开度时的进气量变化较小，控制精度更高；在结构设计时，可根据α、θ1的尺寸与有效流通面积的关系，调整特征尺寸的大小，得到理想的节气门体进气特性曲线；本技术方案的特殊结构可通过调整模具尺寸、拔模方向等来实现，无需额外的材料堆加，加工工艺简单，容易实现。
一种发动机，所述发动机安装有用于控制空气进入发动机的节气门阀体。
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 (4)

1.一种节气门阀体，其特征在于：包括设置于节气门阀内的进气道和设置于进气道内的阀片，所述进气道沿轴向方向截面为锥形且进气道内设置有缩口锥面；所述缩口锥面用于与节气门阀片配合并在节气门阀片开启过程中调节进气量的变化率。
2.根据权利要求1所述的节气门阀体，其特征在于：所述进气道包括进气段与出气段，所述缩口锥面设置于进气段与出气段之间。
3.根据权利要求2所述的节气门阀体，其特征在于：所述阀片倾斜设置于进气段内且阀片与进气道径向方向形成θ0夹角。
4.根据权利要求3所述的节气门阀体，其特征在于：所述阀片在缩口锥面转动时气流有效流通面积为：
Figure FDA0003076120480000011
其中节气门阀片半径为R1，节气门体出气段半径为R2，锥面与节气门轴心线之间的夹角为α，阀片初始位置所处角度为θ0，阀片初始位置旋转到锥面所处位置的夹角为θ1，锥面长度L所对应的阀片转角为θ2，阀片轴心到锥面的水平距离为L1。
一种发动机，其特征在于：所述发动机安装有用于控制空气进入发动机的如权利要求1-4中任一权利要求所述的节气门阀体。
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