用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置的製作方法

2023-06-02 22:27:41

專利名稱：用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汽車領域，涉及一種車輛發動機，具體地說是一種用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置。
背景技術：
汽油機缸內的氣流運動對汽油機的燃燒過程有著重要的影響，尤其是進氣終了時刻缸內流場的分布，將直接決定發動機點火前火花塞附近的氣流速度、湍動能衰減，以及缸內可燃混合氣的分布，從而影響發動機動力性、經濟性和排放性。合理的進氣量及進氣滾流可以保證發動機在不同工況下都處於最佳燃燒狀態，足夠大的火焰傳播速度以縮短燃燒時間，從而提高發動機經濟性、動力性及排放指標。目前常見的汽油機可變進氣調節裝置主要分為以下兩類:一類為在進氣歧管上安裝調節閥板，調節閥板由真空閥控制其開關，一般只有調節閥板全開、全閉兩種狀態。這種可變進氣調節裝置通過改變進氣歧管長度來達到調節進氣量的目的，在發動機低速小負荷運轉時，調節蝶閥處於全開狀態，增加進氣歧管長度，增大進氣阻力減小進氣量，但不能加大進氣滾流比，所以對於發動機低速性能改善效果不明顯。且此可變進氣調節裝置只有調節蝶閥全開、全閉兩個狀態，不能實時調節進氣量，對發動機性能的提升效果不明顯。另一類可變進氣調節裝置，在進氣道內有沿氣道分模線布置的導流板，通過調節蝶閥開啟角度，來控制進氣道導流板下半部分進氣量。進氣調節蝶閥安裝在一個起軸承作用的長條形鋼條上，鋼條為 扁平形，可變進氣調節裝置安裝在歧管上，與步進電機通過連接杆連接，在發動機不同轉速時，ECU通過控制步進電機對進氣調節閥板開度進行實時調節，以滿足發動機運轉要求，提高發動機性能。但該可變進氣調節裝置定位、安裝複雜，且進氣道內導流板一般為埋鑄，對於鑄造水平要求很高，造成缸蓋報廢率高，製造成本大幅度提聞。
發明內容本實用新型要解決的技術問題，是提供一種用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，在結構上取消了傳統的連杆、碟片式調節機構，且不用在進氣道內埋鑄導流板，降低製造、加工成本及鑄造要求，發動機高速性能提高。為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是:一種用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，包括調節軸、步進電機，所述調節軸的一端為自由端，另一端為主動端；調節軸帶有沿同時軸向相隔分布的氣道弧形通槽，以調節軸水平設置為參照，則弧形通槽的槽深方向同時垂直於調節軸的中心軸線及豎直方向，弧形通槽的曲率與直噴汽油機進氣道的曲率相一致；所述調節軸的軸身上，與弧形通槽所在的半圓柱體相對的另一半圓柱體上，與弧形通槽相對應的部位，相對於弧形通槽偏轉角度後設有V形槽，V形槽面的左右兩槽面以經過弧形通槽的徑向中心的徑向平面為對稱平面相對稱；所述步進電機固定於車身上，為調節軸的驅動裝置，步進電機的輸出軸與調節軸相垂直且兩軸的軸線不共面；步進電機的啟閉由車輛ECU控制。作為本實用新型的改進，所述調節軸與步進電機之間設有旋鈕，所述旋鈕與調節軸固聯於一體；所述步進電機的輸出軸的軸端驅動旋鈕偏離中心軸的部位。作為本實用新型的進一步改進，所述旋鈕與調節軸間連接有旋轉卡盤，所述旋轉卡盤的中心處固聯有向調節軸方向的凸圓狀旋轉閥；調節軸的主動端帶有卡接頭，卡接頭為帶稜的柱狀結構。旋轉閥上與調節軸左右相對應的位置處帶有與卡接頭相適配的卡槽；調節軸與旋轉卡盤間經卡接頭與卡槽的插接配合相固聯，二者間無相對運動；旋鈕固設於旋轉卡盤上偏離其旋轉軸線的位置。作為本實用新型的更進一步的改進，所述步進電機的輸出軸與旋鈕間經彈簧或連接杆相聯接，彈簧或連接杆的一端固聯於旋鈕上，另一端固聯於步進電機的輸出軸的軸端。本實用新型在使用時通過支撐架將調節軸安裝在進氣道出氣口位置，以氣門座圈底部為定位蕨，調節軸設於距進氣門座圈底部9 20mm處，可變進氣調節裝置的旋轉中心與進氣道底面相切。
由於採用了上述的技術方案，本實用新型與現有技術相比，所取得的技術進步在於:(I)該裝置取消了傳統的連杆、碟片式調節機構，且不用在進氣道內埋鑄導流板，降低製造、加工成本及鑄造要求；(2)該裝置結構簡單，只需一根調節軸就可實現對進氣量及進氣滾流比的調節；(3)調節軸上加工有與進氣道底面形狀、曲率一致的弧面，保證發動機在高速運轉時，進氣道內氣體，以最小的進氣阻力沿氣道本身形狀、曲率進入氣缸內，提高發動機高速性能；(4)調節軸上加工有一定角度及形狀的傾斜面，發動機在不同運轉狀態時，可通過調節調節軸的角度，改變傾斜面對進氣道內氣體的導流作用及對進氣道的縮口程度，達到調節進氣量及進氣滾流比的作用，提升發動機性能；(5)步進電機的輸出軸與旋鈕間通過彈簧或連接杆相聯接，分別可實現二者間的柔性聯接、剛性聯接。本實用新型適用於各種車輛的直噴汽油機。本實用新型下面將結合說明書附圖與具體實施例作進一步詳細說明。

圖1是本實用新型實施例的整體結構(不含步進電機11與推拉杆/彈簧10)示意圖；圖2是圖1所示實施例在調節軸4全開狀態的結構示意圖；圖3是圖2是圖1所示實施例(不含步進電機11與推拉杆/彈簧10)調節軸4全閉狀態的結構示意圖；圖4是圖1所示實施例中調節軸4的結構示意圖；[0032]圖5為圖4的A-A視圖；圖6是圖1所示實施例中旋轉卡盤3與旋鈕2的整體結構示意圖；圖7與圖8分別為可變進氣調節裝置全開、全閉時氣道及氣缸內流體分布圖，圖中箭頭表示氣流方向。圖中:1 一旋轉閥，2—旋鈕、3—旋轉卡盤，4一調節軸，5—弧形通槽，6— V形槽面，7—插接頭，8—旋轉中心線，9一卡槽，IO—彈簧/連接杆，11一步進電機。
具體實施方式
實施例本實施例為一種用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，參考圖1、圖2，它包括調節軸4、步進電機11。參考圖3—圖5，調節軸4的一端為自由端,另一端為主動端,直徑8—14.5mm (具體粗細根據需要及氣缸蓋的空間進行確定)。調節軸4帶有沿同時軸向相隔分布的氣道弧形通槽5，以調節軸4水平設置為參照，則弧形通槽5的槽深方向同時垂直於調節軸4的旋轉中心線8及豎直方向，弧形通槽5的曲率與直噴汽油機進氣道的曲率相一致，以保證特徵軸4在該旋轉角度時氣體在氣道內沿氣道本身形狀、曲率進入氣缸內。調節軸4的軸身上，與弧形通槽5所在的半圓柱體相對的另一半圓柱體上，與弧形通槽5相對應的部位，相對於弧形通槽偏轉一定角度(旋轉角度只要滿足兩個特徵面互不幹涉且與限位卡盤配合即可滿足設計要求)地設有V形槽(參考圖5)。V形槽面6的左右兩槽面與弧形通槽5的左右兩槽面的夾角相等，為30— 45°，隨傾斜面角度的增大進氣調節裝置的節流作用越大，它們以經過弧形通槽5的徑向中心的徑向平面為對稱平面相對稱。
·[0040]步進電機11固定於車身上，為調節軸4的驅動裝置，步進電機11的輸出軸與調節軸4相垂直且兩軸的軸線不共面。步進電機11的啟閉由車輛ECU控制，ECU通過控制步進電機11對調節軸4的旋轉角度進行實時調節，以滿足發動機運轉要求，提高發動機性能。調節軸4與步進電機11之間設有旋鈕2、旋轉卡盤3，旋轉卡盤3的中心處固聯，有向調節軸4方向的凸圓狀旋轉閥I。調節軸4的主動端帶有卡接頭7，卡接頭7為帶稜的柱狀結構，本實施例具體為3X5X8mm矩形柱結構。旋轉閥I上與調節軸4左右相對應的位置處，帶有與卡接頭7相適配的卡槽9，規格為3 X 5 X 9mm。調節軸4與旋轉卡盤3間經卡接頭7與卡槽9的插接配合相固聯，二者間無相對運動。旋鈕2固設於旋轉卡盤3上偏離其旋轉軸線的位置。步進電機11的輸出軸與旋鈕間經彈簧/連接杆10相聯接，彈簧/連接杆10的一端固聯於旋鈕2上，另一端固聯於步進電機11的輸出軸的軸端。在使用時通過支撐架將調節軸4安裝在進氣道出氣口位置，以氣門座圈底部為定位蕨，調節軸4設於距進氣門座圈底部9 20mm處，可變進氣調節裝置的旋轉中心線8與進氣道底面相切。
權利要求1.一種用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，其特徵在於:包括調節軸、步進電機， 所述調節軸的一端為自由端，另一端為主動端； 調節軸帶有沿同時軸向相隔分布的氣道弧形通槽，以調節軸水平設置為參照，則弧形通槽的槽深方向同時垂直於調節軸的中心軸線及豎直方向，弧形通槽的曲率與直噴汽油機進氣道的曲率相一致；所述調節軸的軸身上，與弧形通槽所在的半圓柱體相對的另一半圓柱體上，與弧形通槽相對應的部位設有V形槽，V形槽面的左右兩槽面以經過弧形通槽的徑向中心的徑向平面為對稱平面相對稱； 所述步進電機固定於車身上，為調節軸的驅動裝置，步進電機的輸出軸與調節軸相垂直且兩軸的軸線不共面；步進電機的啟閉由車輛ECU控制。
2.根據權利要求1所述的用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，其特徵在於:所述調節軸與步進電機之間設有旋鈕，所述旋鈕與調節軸固聯於一體；所述步進電機的輸出軸的軸端驅動旋鈕偏離中心軸的部位。
3.根據權利要求2所述的用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，其特徵在於:所述旋鈕與調節軸間連接有旋轉卡盤，所述旋轉卡盤的中心處固聯有向調節軸方向的凸圓狀旋轉閥； 調節軸的主動端帶有卡接頭，卡接頭為帶稜的柱狀結構。
4.根據權利要求3所述的用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，其特徵在於:旋轉閥上與調節軸左右相對應的位置處帶有與卡接頭相適配的卡槽； 調節軸與旋轉卡盤間 經卡接頭與卡槽的插接配合相固聯，二者間無相對運動； 旋鈕固設於旋轉卡盤上偏離其旋轉軸線的位置。
5.根據權利要求4所述的用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，其特徵在於:所述步進電機的輸出軸與旋鈕間經彈簧或連接杆相聯接，彈簧或連接杆的一端固聯於旋鈕上，另一端固聯於步進電機的輸出軸的軸端。
專利摘要本實用新型公開了一種用於直噴汽油機的可變進氣調節裝置，包括調節軸、步進電機，調節軸帶有沿同時軸向相隔分布的氣道弧形通槽及V形槽，所述步進電機固定於車身上，為調節軸的驅動裝置，步進電機的輸出軸與調節軸相垂直且兩軸的軸線不共面；步進電機的啟閉由車輛ECU控制。本實用新型在結構上取消了傳統的連杆、碟片式調節機構，且不用在進氣道內埋鑄導流板，降低製造、加工成本及鑄造要求，發動機高速性能提高。本實用新型適用於各種車輛的直噴汽油機。
文檔編號F02B31/06GK203098066SQ201220746628
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者張衛, 杜更理 申請人:長城汽車股份有限公司