可变截面的进气管道的制作方法

专利2022-05-09  9



1.本发明涉及燃油发动机进气系统消声技术,具体涉及一种燃油发动机可消声的变截面进气管道。


背景技术:

2.燃油发动机工作时,高速气流经空气滤清器、进气管、气门进入气缸,在此气流流动过程中会产生一种强烈的空气动力噪声,有时比发动机本身噪声高出5db左右,成为仅次于排气噪声的主要噪声源。该噪声随着发动机转速的提高而增强,与负荷的变化无关,其成分主要包括:周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的玄姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声。进气噪声的控制策略主要是采用合理的设计和选用空气滤清器。合理设计进气管道,理论上管道越长,管径越小,进气系统消声效果就越好,但管道长,管径小,进气阻力也会增大,影响发动机功率。
3.目前燃油发动机进气系统在设计制造时,都是固定管道长度和管径大小,而此时的管道设计能够满足发动机在额定流量下工作时的进气需求。但所有汽车在日常使用中,发动机都处于中低转速状态,此时发动机进气流量远小于整车设计时的额定流量,进气系统中的管道直径远大于测试的流量需求,同时处于中低转速的发动机,噪声问题相对突出。为了保证整车行驶中的噪声水平,确保发动机在所有转速下的噪声都处于驾驶人员可接受的水平,设计人员需要在进气系统中增加各式各样的消声装置,如消声材料、消声谐振系统等,虽然最终能够使噪声水平达到要求,但额外增加了很多成本,特别是为中低频消声设计的赫姆霍兹消声器和多孔消声,不仅额外增加零件还占用宝贵的机舱布置空间。


技术实现要素:

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种具有消声功能的可变截面的进气管道。
5.本发明解决技术问题所采用的技术方案是:可变截面的进气管道,包括主管道、动力装置和骨架,所述动力装置固定在骨架上,所述骨架连接到主管道上,所述主管道包括主体硬管、可变形软质部分和活动支架,所述可变形软质部分的端部与主体硬管连接,所述可变形软质部分与活动支架连接;所述动力装置的转动轴与活动支架连接,动力装置转动轴的旋转带动活动支架上下移动。
6.进一步的,所述活动支架上下移动使可变形软质部分通过自身的形状变化来改变进气管道的截面大小。所述进气管道的截面变化根据发动机转速实时改变且为连续变化。汽车主控制电脑ecu根据发动机转速将电信号输入给动力装置并控制动力装置转动轴的旋转。
7.进一步的,所述可变形软质部分的端部与主体硬管之间通过注塑包胶或焊接连接,可变形软质部分与活动支架通过注塑包胶或焊接连接。所述可变形软质部分的长度是主管道管径的3

5倍,最大截面状态时所述可变形软质部分与主体硬管的内壁面贴合。
8.进一步的,所述动力装置的转动轴与活动支架上的螺纹嵌件连接。
9.进一步的,所述活动支架为扁平空心结构,活动支架的中空部分便于动力装置转动轴的上下移动。在所述活动支架上设置左右两个导向柱,所述两个导向柱穿过骨架且导向柱中心线与动力装置转动轴中心线平行。
10.进一步的,所述骨架与主体硬管上挖去的一块的形状匹配。
11.本发明的有益效果是:在不增加其他消声装置和专用空间的情况下,根据不同发动机转速下的流量需求,通过动力装置控制管道内径截面的大小,能够最大限度地解决进气系统噪声偏大的问题,具有结构简单、造价低廉、安装容易、可控性高、易于批量化生产的优点。本发明适合安装于各种车辆上。
附图说明
12.图1是本发明进气管道的主视图。
13.图2是图1的俯视图。
14.图3是本发明进气管道的立体图。
15.图4是本发明进气管道的分解示意图。
16.图5是本发明进气管道初始状态的截面示意图。
17.图6是本发明进气管道随着发动机进气流量增加管道截面变大的截面示意图。
18.图7是本发明进气管道随着发动机达到额定流量后进气管道截面达到最大状态的截面示意图。
具体实施方式
19.如图1

4所示,本发明的燃油发动机可变截面的进气管道包括主管道4、动力装置1和骨架2,所述主管道4包括主体硬管5、可变形软质部分6和活动支架7,所述动力装置1通过铆接或者螺栓形式固定在骨架2上,骨架2通过铆接或螺栓形式连接到主管道4上,所述动力装置1的转动轴加工成螺纹形式,在装配过程中与主管道4的活动支架7上的螺纹嵌件3连接,螺纹嵌件3固定连接在活动支架7上,汽车主控制电脑ecu根据发动机转速将电信号输入给动力装置1,通过控制动力装置1转动轴的旋转,带动活动支架7上的螺纹嵌件3在动力装置1的转动轴上作上下移动,从而带动活动支架7上下移动,在主管道4的活动支架7上下移动过程中,主管道4的可变形软质部分6通过自身的形状变化来改变进气管道的截面大小。
20.上述进气管道截面变化为连续变化,根据发动机转速实时改变管道截面大小。上述可变形软质部分6的端部与主体硬管5之间通过注塑包胶或焊接连接到一起,可变形软质部分6与活动支架7也是通过注塑包胶或焊接连接到一起;可变形软质部分6的长度最好是主管道4管径的3

5倍,最大截面状态时可变形软质部分6与主体硬管5的内壁面贴合。
21.上述活动支架7通过螺纹嵌件3与带螺纹的动力装置转动轴连接,实现活动支架7上下移动。上述活动支架7为扁平空心结构,活动支架7的中空部分9便于动力装置1转动轴的上下移动,活动支架7作为截面变化的主要活动结构,需要具有一定支撑强度。在活动支架7上最好设置左右两个导向柱8,导向柱中心线与动力装置1转动轴中心线保持平行,两个导向柱8穿过骨架2,帮助活动支架7平顺地沿着动力装置1转动轴中心线上下移动。上述动力装置1可采用步进电机。
22.本发明的可变截面的进气管道包含管径可随意变化的通气主管道4、提供主管道4
管径变化的动力装置1以及支撑动力装置的骨架2,由于骨架2刚好与主体硬管5上挖去的一块的形状匹配,因此,骨架2还具有防尘作用。
23.工作时,在汽车未启动或者怠速状态下,如图5所示,主管道4的变截面部分处于管道截面最小状态,活动支架7处于主管道内部最低位置,此时,进气系统的阻力满足发动机怠速运转状态下的进气需求,流量需求小,管道截面积也最小,发动机进气口噪声处于最佳水平;随着汽车发动机转速的逐渐增加,如图6所示,在汽车主控制电脑ecu控制系统的作用下,根据发动机转速ecu输入特定的电信号给动力装置1,动力装置1的旋转轴发生旋转,带动螺纹嵌件3向动力装置1一侧(向上)移动,螺纹嵌件3带动主管道活动支架7向动力装置1一侧(向上)移动,而主管道可变形软质部分6会跟随活动支架7的移动而发生形状变化,此时,主管道内径截面积逐渐变大,满足发动机在特定转速下的进气流量需求,此时管道内径截面积处于最佳状态,最大限度地控制进气口的噪声;随着汽车发动机转速达到额定工况下,如图7所示,在汽车主控制电脑ecu控制系统的作用下,根据发动机转速ecu输入特定的电信号给动力装置1,动力装置1的旋转轴发生旋转,带动螺纹嵌件3向动力装置1一侧(向上)移动,达到极限位置,螺纹嵌件3带动主管道活动支架7向动力装置1一侧(向上)移动到极限位置,而主管道可变形软质部分6跟随活动支架7的移动而发生形状变化,此时,主管道内径截面积达到最大,满足发动机在额定转速下的进气流量需求,此时管道内径截面积处于设计最大状态,进气流量得到保证,噪声也符合要求。
24.本发明通过主控制电脑ecu控制动力装置1的转动轴旋转,从而控制主管道可变形软质部分凹陷和鼓起,以此调节此段部分进气管道的内气道截面变化。当发动机处于低速运行时,进气流量需求较小,此时较大的进气管道带来较高的发动机噪声。动力装置1根据发动机转速时时改变管道截面直径,通过最佳的管道直径配比,在满足发动机进气流量的同时,将进气管道截面调至最佳,可将进气口噪声控制到最佳水平。随着发动机转速的提升,进气管道截面逐渐变大,满足发动机大流量的进气要求。

技术特征:
1.可变截面的进气管道,其特征在于,包括主管道(4)、动力装置(1)和骨架(2),所述动力装置(1)固定在骨架(2)上,所述骨架(2)连接到主管道(4)上,所述主管道(4)包括主体硬管(5)、可变形软质部分(6)和活动支架(7),所述可变形软质部分(6)的端部与主体硬管(5)连接,所述可变形软质部分(6)与活动支架(7)连接;所述动力装置(1)的转动轴与活动支架(7)连接,动力装置(1)转动轴的旋转带动活动支架(7)上下移动。2.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,所述活动支架(7)上下移动使可变形软质部分(6)通过自身的形状变化来改变进气管道的截面大小。3.根据权利要求2所述的可变截面的进气管道,其特征在于,所述进气管道的截面变化根据发动机转速实时改变且为连续变化。4.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,汽车主控制电脑ecu根据发动机转速将电信号输入给动力装置(1)并控制动力装置(1)转动轴的旋转。5.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,所述可变形软质部分(6)的端部与主体硬管(5)之间通过注塑包胶或焊接连接,可变形软质部分(6)与活动支架(7)通过注塑包胶或焊接连接。6.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,所述可变形软质部分(6)的长度是主管道(4)管径的3

5倍,最大截面状态时所述可变形软质部分(6)与主体硬管(5)的内壁面贴合。7.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,所述动力装置(1)的转动轴与活动支架(7)上的螺纹嵌件(3)连接。8.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,所述活动支架(7)为扁平空心结构,活动支架(7)的中空部分(9)便于动力装置(1)转动轴的上下移动。9.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,在所述活动支架(7)上设置左右两个导向柱(8),所述两个导向柱(8)穿过骨架(2)且导向柱(8)中心线与动力装置(1)转动轴中心线平行。10.根据权利要求1所述的可变截面的进气管道,其特征在于,所述骨架(2)与主体硬管(5)上挖去的一块的形状匹配。
技术总结
本发明提供一种具有消声功能的可变截面的进气管道。可变截面的进气管道,包括主管道、动力装置和骨架,所述动力装置固定在骨架上,所述骨架连接到主管道上,所述主管道包括主体硬管、可变形软质部分和活动支架,所述可变形软质部分的端部与主体硬管连接,所述可变形软质部分与活动支架连接;所述动力装置的转动轴与活动支架连接,动力装置转动轴的旋转带动活动支架上下移动。本发明在不增加其他消声装置和专用空间的情况下,根据不同发动机转速下的流量需求,通过动力装置控制管道内径截面的大小,能够最大限度地解决进气系统噪声偏大的问题,具有结构简单、造价低廉、安装容易、可控性高、易于批量化生产的优点。本发明适合安装于各种车辆上。各种车辆上。各种车辆上。


技术研发人员:赵小军 王贵
受保护的技术使用者:成都万友滤机有限公司
技术研发日:2021.04.08
技术公布日:2021/6/25

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