CN202756134U

CN202756134U - 液压驱动无极可变进气系统

Info

Publication number: CN202756134U
Application number: CN2012202664376U
Authority: CN
Inventors: 杨立平; 靖海国; 马修真; 李文辉; 黄帅; 王晓斌
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-06-07

Abstract

本实用新型的目的在于提供液压驱动无极可变进气系统，包括进气总管、谐振腔、进气歧管、液压腔，进气总管、谐振腔、进气歧管依次相连，进气歧管的长度可变，液压腔套在进气歧管上调整进气歧管的长度。本实用新型在不同工况下，通过改变谐振进气管的长度，可以在较宽发动机转速范围内均能实现较好的谐振效果，提高气体发动机的进气效率，从而提高输出功率，改善经济性。

Description

液压驱动无极可变进气系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种发动机，具体地说是发动机的进气系统。

背景技术

随着经济的发展，石油短缺和环境污染问题日益突出，开发和使用新能源是人类的必然选择，天然气资源有资源丰富、排放污染低、价格便宜等优点日益受到人们的重视，因此天然气发动机具有广泛的市场应用前景。

目前，气体发动机主要是由柴油机或汽油机改装而成的，由于缸外形成混合气式气体发动机，气体燃料占据一定的进气充量，使得气体发动机吸入的空气量比同样工况下的柴油机和汽油机少，因此气体发动机的功率密度通常比汽油机和柴油机低10%左右。四冲程发动机进气门周期性的启闭和活塞的往复运动使进气道的气体产生强烈波动，在某一转速下，当发动机的进气门开启时刚好是进气波的波峰，就可以利用波动能量增加进气量，从而提高气体发动机的功率，所对应的转速是谐振转速。谐振转速和进气系统的结构有关。进气系统主要包括进气歧管、谐振腔和进气总管三部分，一般通过改变进气歧管、谐振腔和进气总管这三部分的长度来增强谐振效应，其中改变进气歧管的长度对增强谐振效果最为明显。专利US6508331B1通过调整挡墙位置改变气体通道，但其主要用于消声降噪；专利US2008066999A1通过调整阀的开度改变进气系统结构，但其主要目的也是消声降噪，对增加进气量影响不大；专利US0168961A1通过进气通孔使用的改变进气系统的结构来实现增加进气的目的，但其不可连续可调。目前应用的可变进气歧管长度的谐振进气系统，通过改变进气的流通路径改变进气歧管的长度，由于进气歧管包括两个或三个不同路径的进气歧管，进气系统尺寸和重量大，占用的空间多，且只能实现两级或三级可变歧管长度，进气歧管长度不能连续改变，因此只能在几个工况点实现最优谐振进气。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可在较大范围内连续调整进气歧管长度的液压驱动无极可变进气系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型液压驱动无极可变进气系统，包括进气总管、谐振腔、进气歧管，其特征是：还包括液压腔，进气总管、谐振腔、进气歧管依次相连，进气歧管的长度可变，液压腔套在进气歧管上调整进气歧管的长度。

本实用新型还可以包括：

1、所述的进气歧管包括进气歧管前段、进气歧管中段、进气歧管后段，进气歧管中段包括进气歧管中段外管、进气歧管中段内管，进气歧管前段连接谐振腔和进气歧管中段外管，进气歧管后段连接进气歧管中段内管，进气歧管中段内管上设置槽，槽里安装第一密封圈，进气歧管中段外管通过密封圈套在进气歧管中段内管上、并在液压腔驱动下连续移动从而改变进气歧管长度、且与进气歧管中段内管保持密封。

2、所述的液压腔的截面为扇形、端面为圆形，液压腔上设置液压油通道，液压腔的两个端部设置用于密封、导向的槽；所述的进气歧管中段外管上设置驱动环，驱动环上设置用于放置第二、第三密封圈和挡圈的安装槽，第二、第三密封圈紧贴液压腔内壁，驱动环位于进气歧管中段外管的中部，驱动环的两侧端面分别与进气歧管中段外管中心线垂直以确保液压驱动力始终与进气歧管中段外管的运动方向一致。

3、还包括位移测量装置，位移测量装置一端固定在进气歧管中段外管上、另一端固定在进气歧管中段内管上。

4、所述的液压腔、进气歧管中段外管和进气歧管中段内管的中心线是曲率相同的圆弧线。

本实用新型的优势在于：本实用新型在不同工况下，通过改变谐振进气管的长度，可以在较宽发动机转速范围内均能实现较好的谐振效果，提高气体发动机的进气效率，从而提高输出功率，改善经济性。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构图；

图2是进气总管、谐振腔、进气歧管前段连接示意图；

图3是进气歧管中段外管结构图；

图4是进气歧管中段内管结构图；

图5是进气歧管中段内管和外管连接剖面图；

图6是位移传感器安装示意图；

图7是进气歧管后段外管结构图；

图8是液压腔剖面图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1～8，本实用新型包括进气总管1、谐振腔2、进气歧管前段3、进气歧管中段外管4、液压腔5、液压驱动单元6、液压控制单元7、进气歧管中段内管8、位移测量装置9和进气歧管后段10。其特征是：进气歧管前段3、进气歧管中段外管4、进气歧管中段内管8和进气歧管后段10共同构成进气歧管，进气歧管中段外管4和进气歧管中段内管8可相对连续运动，进气歧管长度发生改变。在不同工况下，在液压控制单元7控制下，液压驱动单元6使进气歧管中段的长度发生改变，并由位移测量装置9实时检测进气歧管中段的长度。

进气总管1和谐振腔2铸为一体，进气总管1中心线和谐振腔中心线重合，进气总管内腔为圆形，总管前端有一连接法兰。谐振腔2内腔为大圆角过度的长方形，一端与进气总管1连接，另一端与进气歧管前段3连接。四个进气歧管前段3尺寸相同，内腔径向截面为圆形，每个歧管前段3和歧管中段外管4分别通过法兰连接。进气歧管中段内管8安装在外管4内，外管4装配在液压腔5内，外管4、液压腔5内和内管8的中心线重合。中段内管8通过法兰与进气歧管后段10连接，进气歧管后段10通过法兰固定在发动机缸盖上，液压腔5通过支架固定，在液压的驱动下外管4与内管8产生相对运动，歧管的长度发生改变。进气歧管中段外管4的外壁上有一定厚度的驱动环，驱动环位于外管4的中间位置，驱动环的两侧端面分别与外管4中心线垂直，确保液压驱动力始终与外管4的运动方向一致，驱动环上加工有密封圈安装环槽。每个内管8与进气歧管后段10连接一端均设有法兰，每个内管8与外管4配合一端加工有密封圈安装槽。液压腔5的中心线是与外管8和内管4中心线曲率相同的圆弧线，液压腔5两侧带有与外管8配合的管路，管路内壁加工有用于安装防尘、导向和密封圈的环槽，且两个管路另一端带有用于固定的法兰。位移测量装置9采用可变内阻式位移传感器，传感器两端分别固定在进气歧管中段内管8和外管4外壁上，位移传感器输出的信号随外管4和内管8相对位置的改变而发生变化，液压控制单元7根据位移传感器的信号计算出进气歧管长度值。根据不同工况，液压控制单元7调整进气歧管中段外管4和内管8相对位置，并根据位移传感器的信号计算外管4和内管8相对位置，从而实现对进气歧管长度调整的闭环控制。

结合图2，进气总管、谐振腔、进气歧管前段铸为一体，进气总管1中心线和谐振腔中心线重合，进气总管内腔为圆形，总管前端有一连接法兰11；谐振腔2内腔为大圆角过度的长方形，一端与进气总管1连接，另一端与进气歧管前段3连接。四个进气歧管前段3尺寸相同，内腔径向截面为圆形，每个歧管前段3和歧管中段外管4分别通过法兰12连接。

结合图3，进气歧管中段外管4中心线是一圆弧，内腔径向截面为圆形，外管4的外壁上有一定厚度的驱动环，驱动环位于外管4的中间位置，驱动环的两侧端面分别与外管4中心线垂直，确保液压驱动力始终与外管4的运动方向一致，驱动环上加工有三个安装槽14、15、16，安装槽14、16用于安装密封圈,安装槽15用于安装挡圈,中段外管4一端通过法兰13和进气歧管前段3连接，另一端通过密封圈和中段内管8连接。

结合图2和图3，两法兰连接处有密封垫，保证连接处的气密性。

结合图4和图5，进气歧管中段内管8中心线是一圆弧，内腔径向截面为圆形，内管8一端通过法兰17和进气歧管后段10连接，另一端外壁面有一密封圈安装槽，用于安装密封圈，实现内管和外管的密封连接。

结合图6，位移测量装置9一端固定在外管4上，另一端固定在内管8上，位移传感器输出的信号随着进气歧管中段外管4和内管8相对位置的改变而发生变化，液压控制单元7根据位移传感器的信号计算出外管4和内管8的相对位置，从而计算出进气歧管的长度。

结合图7，进气歧管后段10中心线由圆弧形逐渐过渡到直线性，一端通过法兰21和进气歧管中段内管8连接，另一端通过法兰20和发动机连接，内腔径向截面由与中段内管8连接的圆形逐渐过渡到与发动机连接的正方形。

结合图4和图7，两法兰连接处有密封垫，保证连接处的气密性。

结合图8，液压腔5内腔中心线为一圆弧，内腔中段径向截面为圆形，设有液压油通道22、27，内腔两侧段径向截面为圆形，两侧段关于过中段中点的径向截面对称，内腔的每个侧面设有导向承环安装槽26、活塞杆密封安装槽25和防尘圈安装槽24；每个侧面还设有液压腔固定法兰23。

结合图3、图4和图8，液压腔5、外管8和内管4的中心线是曲率相同的圆弧线。

在液压控制单元7控制下，根据不同的工况，液压驱动单元6调整液压油的流向和流量，从而调整进气歧管中段的长度，并由位移测量装置9实时检测进气歧管中段的长度，实现对进气歧管中断调整的闭环控制。

Claims

1.液压驱动无极可变进气系统，包括进气总管、谐振腔、进气歧管，其特征是：还包括液压腔，进气总管、谐振腔、进气歧管依次相连，进气歧管的长度可变，液压腔套在进气歧管上调整进气歧管的长度。

2.根据权利要求1所述的液压驱动无极可变进气系统，其特征是：所述的进气歧管包括进气歧管前段、进气歧管中段、进气歧管后段，进气歧管中段包括进气歧管中段外管、进气歧管中段内管，进气歧管前段连接谐振腔和进气歧管中段外管，进气歧管后段连接进气歧管中段内管，进气歧管中段内管上设置槽，槽里安装第一密封圈，进气歧管中段外管通过密封圈套在进气歧管中段内管上、并在液压腔驱动下连续移动从而改变进气歧管长度、且与进气歧管中段内管保持密封。

3.根据权利要求1或2所述的液压驱动无极可变进气系统，其特征是：所述的液压腔的截面为扇形、端面为圆形，液压腔上设置液压油通道，液压腔的两个端部设置用于密封、导向的槽；所述的进气歧管中段外管上设置驱动环，驱动环上设置用于放置第二、第三密封圈和挡圈的安装槽，第二、第三密封圈紧贴液压腔内壁，驱动环位于进气歧管中段外管的中部，驱动环的两侧端面分别与进气歧管中段外管中心线垂直以确保液压驱动力始终与进气歧管中段外管的运动方向一致。

4.根据权利要求2所述的液压驱动无极可变进气系统，其特征是：还包括位移测量装置，位移测量装置一端固定在进气歧管中段外管上、另一端固定在进气歧管中段内管上。

5.根据权利要求3所述的液压驱动无极可变进气系统，其特征是：还包括位移测量装置，位移测量装置一端固定在进气歧管中段外管上、另一端固定在进气歧管中段内管上。

6.根据权利要求2所述的液压驱动无极可变进气系统，其特征是：所述的液压腔、进气歧管中段外管和进气歧管中段内管的中心线是曲率相同的圆弧线。

7.根据权利要求3所述的液压驱动无极可变进气系统，其特征是：所述的液压腔、进气歧管中段外管和进气歧管中段内管的中心线是曲率相同的圆弧线。

8.根据权利要求4或5所述的液压驱动无极可变进气系统，其特征是：所述的液压腔、进气歧管中段外管和进气歧管中段内管的中心线是曲率相同的圆弧线。