具有可變歧管流道的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及空氣收集器可變歧管流道。描述了用于控制空氣至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的具有可變歧管流道的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其包括致動(dòng)器軸，其具有連接至其的聯(lián)動(dòng)臂；和柔性進(jìn)氣流道，其將所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)氣歧管連接至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣口，其中所述柔性進(jìn)氣流道的一端被連接至所述聯(lián)動(dòng)臂，并且所述柔性進(jìn)氣流道的長(zhǎng)度通過所述聯(lián)動(dòng)臂的移動(dòng)是可調(diào)整的。在一個(gè)實(shí)例中，長(zhǎng)度和橫截面積被機(jī)械性地互連。以這種方式，可以在較寬的操作帶上調(diào)諧柔性進(jìn)氣歧管流道，同時(shí)保持較低成本的設(shè)計(jì)。
【專利說(shuō)明】具有可變歧管流道的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本描述涉及控制空氣至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的流動(dòng)的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)氣歧管流道包括管道，其被設(shè)計(jì)成將空氣流送至發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒室。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)周期的某些部分期間，進(jìn)氣門關(guān)閉并且防止空氣流動(dòng)。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門打開時(shí)，壓力波在流道內(nèi)形成并且可增加進(jìn)入打開的汽缸室的空氣的量。因此，在一些工況下(例如，在某些RPM下)，傳播壓力波侵占進(jìn)氣門上的時(shí)間可與進(jìn)氣門打開匹配(align)，這引起容積效率的顯著改善，并且從而發(fā)動(dòng)機(jī)性能的顯著改善。由于這個(gè)原因，氣流可取決于流道的幾何形狀。例如，壓力波傳播通過長(zhǎng)歧管流道并且返回到進(jìn)氣門的時(shí)間與在短的歧管流道中的時(shí)間長(zhǎng)度相比更長(zhǎng)。因此，具有較長(zhǎng)流道的發(fā)動(dòng)機(jī)與具有短的進(jìn)氣流道的發(fā)動(dòng)機(jī)相比可以在更低RPM范圍下具有轉(zhuǎn)矩峰值，具有短的進(jìn)氣流道的發(fā)動(dòng)機(jī)相反地可以在較高RPM下具有功率峰值。
[0003]在適應(yīng)一定范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)工況的嘗試中，具有可變長(zhǎng)度流道的進(jìn)氣歧管將轉(zhuǎn)矩曲線展開成寬的、更易管理的輪廓。先前的可變流道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)可包括連續(xù)可變長(zhǎng)度和離散可變長(zhǎng)度。連續(xù)可變進(jìn)氣歧管流道改變流道的長(zhǎng)度，而對(duì)流道形狀或橫截面積基本上沒有變化。由于恒定的橫截面積，在一些發(fā)動(dòng)機(jī)工況下，可變長(zhǎng)度流道可降低轉(zhuǎn)矩輸出并且從而降低燃料效率。另一方面，離散可變流道通常具有預(yù)設(shè)的長(zhǎng)和短的流道構(gòu)型，并且因此經(jīng)常具有顯著的低轉(zhuǎn)矩輸出的谷。在US5，687，684和US5，762，036中示出了具有將長(zhǎng)度的變化與橫截面積的變化結(jié)合的連續(xù)可變流道的示例性進(jìn)氣歧管系統(tǒng)。然而，在其中所描述的歧管組件包括具有復(fù)雜凹槽狀特征和非對(duì)稱形狀的部件，其可通過耗時(shí)的注模工藝進(jìn)行制造。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到上述方法的缺點(diǎn)并且在本文公開了一種封裝在集氣室中的歧管組件，其包括在一端連接至致動(dòng)器軸以及在另一端連接至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的柔性進(jìn)氣歧管流道。柔性歧管流道可由螺旋形地編織的管構(gòu)成。這種設(shè)計(jì)允許對(duì)空氣至進(jìn)氣口的流動(dòng)具有減小的人為阻礙的連續(xù)可變流道長(zhǎng)度、橫截面積和管形狀。
[0005]在一個(gè)實(shí)施方式中，一種具有可變歧管流道的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括:致動(dòng)器軸，其具有連接至其的聯(lián)動(dòng)臂；和柔性進(jìn)氣流道，其將所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)氣歧管連接至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣口，其中所述柔性進(jìn)氣流道的一端被連接至所述聯(lián)動(dòng)臂，并且所述柔性進(jìn)氣流道的長(zhǎng)度通過所述聯(lián)動(dòng)臂的移動(dòng)是可調(diào)整的。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道由從復(fù)合材料的線股制成的螺旋纏繞的編織物構(gòu)成。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道具有為圓柱形和圓錐形中的至少一種的形狀。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)復(fù)合線股具有恒定寬度時(shí)所述柔性進(jìn)氣流道是圓柱形的。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)復(fù)合線股沿其長(zhǎng)度具有可變錐度時(shí)所述柔性進(jìn)氣流道是圓錐形的。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道被封裝在柔性聚合物膜中。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道在一端被附接到歧管凸緣并且在第二端上被附接到環(huán)。
[0012]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述環(huán)具有氣喇叭形狀。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施方式中，由所述柔性進(jìn)氣流道和環(huán)組成的組件被封裝在集氣室中。
[0014]在另一個(gè)實(shí)施方式中，流道長(zhǎng)度的變化與橫截面積的變化之間的關(guān)系由螺旋纏繞的編織物之間的織造角度限定。
[0015]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道的一端被固定在歧管集氣室的出口處，并且所述柔性進(jìn)氣流道的相對(duì)端在所述歧管集氣室內(nèi)是可移動(dòng)的，同時(shí)與所述歧管集氣室的所有入口和出口間隔開。
[0016]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道的單個(gè)線股的寬度和織造角度允許橫截面積的變化相對(duì)于流道長(zhǎng)度的變化不均勻。
[0017]在另一個(gè)實(shí)施方式中，單個(gè)編織物線股具有可變寬度以允許所述柔性進(jìn)氣流道在彎曲的長(zhǎng)度上是錐形的。
[0018]在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，利用致動(dòng)臂劃出所述柔性進(jìn)氣流道遵循的弧線，致動(dòng)彎曲的柔性進(jìn)氣流道。
[0019]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道的致動(dòng)是連續(xù)可變的。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施方式中，一種具有可變歧管流道的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其包括:將空氣輸送到汽缸體的一個(gè)或多個(gè)燃燒室的空氣進(jìn)氣歧管，和由螺旋纏繞的編織物制成的柔性進(jìn)氣流道，其長(zhǎng)度是可調(diào)整的，以改變所述柔性進(jìn)氣流道的橫截面積；和具有包括指令的存儲(chǔ)器的控制器。
[0021]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性進(jìn)氣流道還包括在進(jìn)氣歧管的空間內(nèi)可調(diào)整的第一端和被固定在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處的第二端，所述柔性進(jìn)氣流道包括具有復(fù)合材料的線股的螺旋纏繞的編織物。
[0022]在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一端從進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣歧管開口分離。
[0023]在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過歧管凸緣所述第二端被連接至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口。
[0024]本描述可提供若干優(yōu)點(diǎn)。特別是，雙軸編織的管的延伸導(dǎo)致橫截面積減小，當(dāng)壓縮管時(shí)相反情況(reverse)出現(xiàn)。因此，可以以取決于發(fā)動(dòng)機(jī)工況的方式將進(jìn)氣歧管流道在寬的操作帶上從低RPM轉(zhuǎn)矩調(diào)諧至高RPM功率。因此，該方法允許節(jié)約成本的措施來(lái)基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載控制空氣至發(fā)動(dòng)機(jī)的流動(dòng)。此外，因?yàn)榭梢詫⒘鞯篱L(zhǎng)度的變化校準(zhǔn)為橫截面積的變化，所以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)上負(fù)載為最佳發(fā)動(dòng)機(jī)性能可在各種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)該方法，這從而提高燃料效率。
[0025]在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括:將空氣輸送至汽缸體的一個(gè)或多個(gè)燃燒室的空氣進(jìn)氣歧管，和由螺旋纏繞的編織物制成的柔性進(jìn)氣流道，其長(zhǎng)度是可調(diào)整的以改變?nèi)嵝赃M(jìn)氣流道的橫截面積；以及具有存儲(chǔ)器的控制器，該存儲(chǔ)器包括指令，以便響應(yīng)于工況通過增加流道長(zhǎng)度來(lái)減小橫截面積以及通過減小流道長(zhǎng)度來(lái)增大橫截面積從而調(diào)整柔性進(jìn)氣流道。
[0026]在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了方法。該方法包括:基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況，通過控制器調(diào)整連接至空氣進(jìn)氣歧管的柔性進(jìn)氣流道的末端位置以改變流道長(zhǎng)度和橫截面積。
[0027]由以下【具體實(shí)施方式】當(dāng)單獨(dú)或與附圖結(jié)合時(shí)本描述的上述優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征將是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)理解，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念選擇。其不是為了明確要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，本主題的范圍僅由權(quán)利要求限定。而且，要求保護(hù)的主題不限于解決以上或在本公開任何部分所指出的任何缺點(diǎn)的執(zhí)行方式。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]通過閱讀實(shí)施方式的示例——在本文稱為【具體實(shí)施方式】——當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖時(shí)將更全面地理解本文描述的優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0029]圖1示出了在長(zhǎng)的構(gòu)型中穿過具有柔性進(jìn)氣流道的示例集氣室的示意性垂直剖面圖；
[0030]圖2示出了在短的構(gòu)型中穿過具有柔性進(jìn)氣流道的示例集氣室的示意性垂直剖面圖；
[0031]圖3是在長(zhǎng)的構(gòu)型中具有柔性進(jìn)氣流道的示例汽缸體的側(cè)視圖；
[0032]圖4是在短的構(gòu)型中具有柔性進(jìn)氣流道的示例汽缸體的側(cè)視圖；
[0033]圖5是圖解用于控制空氣至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的流動(dòng)的方法的流程圖；
[0034]圖6a是具有圓柱形管形狀的示例柔性進(jìn)氣流道的示意圖；
[0035]圖6b是具有圓錐形管形狀的示例柔性進(jìn)氣流道的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]本描述涉及用于控制空氣至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的流動(dòng)的系統(tǒng)和方法。該方法包括以也改變了橫截面積的方式調(diào)整由螺旋纏繞的編織物組成的柔性進(jìn)氣歧管流道的長(zhǎng)度。在圖1和圖2中，示出了示例性的長(zhǎng)和短的彎曲流道，以圖解在每個(gè)構(gòu)型中空氣如何流動(dòng)通過發(fā)動(dòng)機(jī)的集氣組件。接著，圖3和圖4分別示出了在長(zhǎng)的構(gòu)型和短的構(gòu)型中具有多個(gè)編織的流道的示例14汽缸體的側(cè)視圖示意圖，以便圖解當(dāng)調(diào)整流道長(zhǎng)度時(shí)連接至編織的流道的聯(lián)動(dòng)臂如何作為一個(gè)單元運(yùn)行。因?yàn)榱鞯篱L(zhǎng)度是連續(xù)可變的，圖5的流程圖描述了方法，其以也改變橫截面積的方式基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況調(diào)整流道長(zhǎng)度，這允許調(diào)整輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的流動(dòng)。關(guān)于流道形狀，圖6a和圖6b圖解了可如何通過改變螺旋編織物的結(jié)構(gòu)元件來(lái)調(diào)整流道管形狀，這從而允許以本文所描述的方式校準(zhǔn)空氣流動(dòng)通過每個(gè)流道。
[0037]現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包含汽缸體132。汽缸體和汽缸蓋130形成包括至少一個(gè)汽缸的單元，該汽缸包括汽缸壁、燃燒室、連接至曲軸的活塞頂部和連接至凸輪軸的提升閥。將理解的是，本文公開的構(gòu)型和方法本質(zhì)上都是示例性的，并且這些【具體實(shí)施方式】不應(yīng)被視為具有限制意義，因?yàn)樵S多變化都是可能的。例如，可以將上述技術(shù)應(yīng)用于V-6、V-8、V-12、1-6、對(duì)置4缸和其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。
[0038]圖1和圖2示出了穿過發(fā)動(dòng)機(jī)100的集氣室104的示例垂直橫截面的示意圖，以圖解致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116如何將可旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器軸118連接至柔性進(jìn)氣歧管流道106。因?yàn)槊總€(gè)柔性流道管由交織的螺旋編織物組成，所以歧管組件系統(tǒng)允許管的長(zhǎng)度和橫截面積結(jié)合，其中雙軸編織的管的延伸引起橫截面積的減小，并且編織的管的壓縮引起橫截面積的增加。該設(shè)計(jì)允許對(duì)氣流沒有人為阻礙的連續(xù)可變的流道長(zhǎng)度、橫截面積和管形狀。
[0039]在圖1中，在長(zhǎng)的構(gòu)型中示出了進(jìn)氣歧管流道106，其中流道可在其最長(zhǎng)的長(zhǎng)度。在被封裝的集氣室104中——在將空氣輸送至汽缸體內(nèi)的燃燒室之前包含空氣的密封空間，示出了歧管流道106通過固體靜止環(huán)110連接至進(jìn)氣歧管108。在其中，柔性進(jìn)氣流道的一端被固定在歧管集氣室的出口(例如通過歧管凸緣)，并且柔性進(jìn)氣流道的相對(duì)端在集氣室內(nèi)是可移動(dòng)的，同時(shí)將其與集氣室的所有入口和出口隔離開。在該示例圖中，示出了歧管流道106的第二端一其與進(jìn)氣歧管108和進(jìn)氣歧管開口分離一通過硬質(zhì)可調(diào)整環(huán)112連接至致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116。因此,第二端在充氣腔(plenum cavity)內(nèi)是可移動(dòng)的。在一個(gè)實(shí)施方式中，硬質(zhì)可調(diào)整環(huán)112可還具有氣喇叭形狀以使流動(dòng)損失最小化。汽缸蓋130和汽缸體132內(nèi)的燃燒室可通過進(jìn)氣歧管108接收進(jìn)氣空氣。此外，每個(gè)進(jìn)氣流道可以選擇性地通過該汽缸的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門與相應(yīng)的汽缸連通。在一些實(shí)施方式中，進(jìn)氣通道中的一個(gè)或多個(gè)可包括升壓裝置，例如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。
[0040]通常，空氣通過空氣進(jìn)氣通道102進(jìn)入集氣室104并且填充該室。在一些實(shí)施方式中，可沿發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道提供包括節(jié)流閥136的節(jié)氣門134，用于改變提供至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣空氣的流速和/或壓力。當(dāng)歧管流道106處于長(zhǎng)的構(gòu)型中時(shí)，隨著空氣填充集氣室104，可將至少一些空氣流引導(dǎo)到柔性進(jìn)氣歧管流道內(nèi)。由于這個(gè)原因，在圖中示出了第一空氣流128。相反地，還示出了第二空氣流路徑126，但是沒有將其引導(dǎo)朝向長(zhǎng)的柔性流道。而是，該第二空氣流首先填充集氣室，并且然后其次進(jìn)入流道，例如，如果保持進(jìn)氣門打開持續(xù)一段時(shí)間，這允許基本上將集氣室104中的所有空氣輸送至汽缸。
[0041]為了證實(shí)當(dāng)進(jìn)氣歧管流道106在短的構(gòu)型中時(shí)空氣流的差別，圖2示出了旋轉(zhuǎn)角度230(例如90° )的致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116。在其中，致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116遵循的彎曲路徑，并且因此可調(diào)整環(huán)112也由角度230表現(xiàn)。此外，因?yàn)樵趬嚎s柔性進(jìn)氣歧管流道106時(shí)橫截面積增加，所以示出靠近可調(diào)整環(huán)112的管的直徑與圖1中所示的相同元件相比更大。也就是說(shuō)，直徑Y(jié)2-Y2大于來(lái)自圖1的直徑Y(jié)1-Y1。當(dāng)柔性歧管流道在短的構(gòu)型中時(shí)，隨著空氣進(jìn)入集氣室，它以與關(guān)于圖1所描述的類似方式填充集氣室。然而，可以將第一空氣流128和第二空氣流126 二者引導(dǎo)進(jìn)入進(jìn)氣歧管流道，這從而允許當(dāng)內(nèi)燃機(jī)上的負(fù)載高時(shí)——例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)RPM大于5000時(shí)——所產(chǎn)生的動(dòng)力增加。
[0042]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向進(jìn)氣歧管流道106的結(jié)構(gòu)，柔性流道由螺旋纏繞的編織物114組成，其在圖1至圖4中示意性示出，但在下面更詳細(xì)地進(jìn)行描述。包括交織編織物允許當(dāng)改變管的長(zhǎng)度時(shí)改變管的直徑或橫截面積，其通過聯(lián)動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)是可調(diào)整的。因此，將兩個(gè)參數(shù)結(jié)合，使得管長(zhǎng)度的變化引起橫截面積的變化。這種設(shè)計(jì)通常已知為指套(finger-trap)。螺旋纏繞的編織物114可由復(fù)合彈簧材料的線股組成，比如碳纖維膜、玻璃纖維、柳條纖維或織物。此外，改變復(fù)合彈簧線股的各個(gè)要素允許對(duì)管的整體形狀進(jìn)行調(diào)整，這進(jìn)一步使得能夠基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載來(lái)調(diào)諧進(jìn)氣歧管流道。例如，圓柱形編織的流道可以具有復(fù)合彈簧線股，后者具有基本上恒定的寬度，其允許沿著管的整個(gè)長(zhǎng)度均勻調(diào)整管橫截面。相反地，圓錐形編織的流道可以包括復(fù)合彈簧線股，后者具有可變寬度，其允許沿其長(zhǎng)度從一端到另一端的可變錐度以及管的不同橫截面。因?yàn)槭境鲮o止環(huán)110和可調(diào)整環(huán)112具有不同的直徑或尺寸，在所示的示例構(gòu)型中編織的流道具有圓錐形形狀。因此，管的一側(cè)上的橫截面(例如靠近靜止環(huán)110)大于另一側(cè)上的橫截面(例如靠近可調(diào)整環(huán)112)。例如，在圖1中，表示靠近靜止環(huán)I1的管的直徑的距離X-X大于表示靠近可調(diào)整環(huán)112的管的直徑的距離Y1-Y1。當(dāng)管的直徑在每一端不同時(shí)，管的形狀是圓錐形的。為基本上消除任何空氣從單個(gè)織造的線股之間泄漏，可以進(jìn)一步將編織的柔性管封裝在柔性聚合物膜中，比如球囊。在一些情況下，可以將柔性聚合物膜以液體形式施加到織造的結(jié)構(gòu)，然后使其固化，但是在其他情況下，在制造過程期間可將預(yù)先形成的膜施加到織造的柔性管的外徑或者內(nèi)徑。
[0043]在一些實(shí)施方式中，彎曲流道的致動(dòng)可利用旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。因此，示出致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116被連接至第一端上的硬質(zhì)可調(diào)整環(huán)112，以及連接至第二端上的致動(dòng)器軸118。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)100還可以包括連接至致動(dòng)器軸118的控制系統(tǒng)12，其可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況通過圍繞縱向軸旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器軸118來(lái)調(diào)整編織流道的長(zhǎng)度。由于編織流道被連接至旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116的運(yùn)動(dòng)可以劃出弧線或彎曲的路徑，彎曲的編織流道設(shè)計(jì)成遵循該弧線或彎曲的路徑。在一些實(shí)施方式中，由聯(lián)動(dòng)臂劃出的路徑可以不是彎曲，而相反可以基本上是線性的。當(dāng)為這種情況時(shí)，致動(dòng)可以由線性致動(dòng)器而不是旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器提供。在其他實(shí)施方式中，路徑可基于具有各種運(yùn)動(dòng)比率和運(yùn)動(dòng)路徑的不同類型的致動(dòng)器和聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)而可以是直的和彎曲的組合。
[0044]盡管在圖1和圖2中示出了長(zhǎng)的和短的構(gòu)型，控制系統(tǒng)12可簡(jiǎn)單地通過繞聯(lián)動(dòng)臂連接至的軸旋轉(zhuǎn)致動(dòng)軸118來(lái)連續(xù)地調(diào)整可調(diào)整環(huán)112的位置。因此，可以以允許連續(xù)位置調(diào)整的方式在沿其路徑的任何點(diǎn)處將可調(diào)整環(huán)112停止。然后，基于管的幾何特性，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載為了最優(yōu)輸送校準(zhǔn)輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的空氣。
[0045]關(guān)于存在多個(gè)流道時(shí)流道長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，圖3和圖4示出了示例14汽缸體的示意性側(cè)視圖，其包括連接至較短的致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116和較長(zhǎng)的中心致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂117的致動(dòng)器軸118。因?yàn)樗腥齻€(gè)聯(lián)動(dòng)臂都連接至致動(dòng)器軸118，所以控制系統(tǒng)112可以簡(jiǎn)單地通過繞軸旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器軸118來(lái)改變流道長(zhǎng)度。因此，在一些實(shí)施方式中，連接至柔性流道管的致動(dòng)器軸和聯(lián)動(dòng)臂形成作為一個(gè)單元運(yùn)行的結(jié)構(gòu)。盡管在該示例實(shí)施方式中流道長(zhǎng)度的調(diào)整是根據(jù)結(jié)構(gòu)單元來(lái)描述的，但在一些實(shí)施方式中，每個(gè)流道的長(zhǎng)度可能不可同步地進(jìn)行調(diào)整，但是相反地可以以取決于發(fā)動(dòng)機(jī)工況的方式單獨(dú)地進(jìn)行調(diào)整。例如，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)艙中可用的填充空間，或基于一組所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩彎曲特性，為最佳發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)諧而設(shè)計(jì)單獨(dú)流道的運(yùn)動(dòng)。在仍其它實(shí)施方式中，臂的運(yùn)動(dòng)可以是不均勻的，但仍然可以以取決于發(fā)動(dòng)機(jī)工況的方式進(jìn)行調(diào)整。
[0046]在圖3和圖4中，如關(guān)于圖1和圖2所描述的那樣空氣通過空氣進(jìn)氣通道102流入集氣室104中。然而，在該示例中，隨著空氣流進(jìn)入室，它可以分支成多個(gè)空氣路徑302并且開始充填室。如上所述，這些空氣路徑中的每一個(gè)可以由如圖1中所示的第一和第二空氣流動(dòng)路徑組成。盡管在圖中由基本上直的箭頭表示路線，但在一些情況下，空氣路徑在它們填充集氣室時(shí)可以形成渦流或漩渦，并且因此沒有直接流入流道。例如，當(dāng)關(guān)閉進(jìn)氣口時(shí)，進(jìn)入集氣室104的空氣可以填充室，但不流到進(jìn)氣口直到對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣門開口的壓力差發(fā)生。流道在長(zhǎng)的構(gòu)型中，隨著空氣流入集氣室，至少一些空氣可通過可調(diào)整環(huán)112進(jìn)入柔性流道。例如，隨著空氣流入室，氣流路徑可以生成，以類似于圖1所示的第一空氣流128的方式向下引導(dǎo)其通過集氣室104朝向可調(diào)整環(huán)112。當(dāng)氣流繼續(xù)朝向進(jìn)氣歧管108時(shí)，該氣流可進(jìn)入歧管流道106。其中所示的箭頭304表示穿過編織流道的流動(dòng)方向。
[0047]在圖3中，示出致動(dòng)器軸118被連接至三個(gè)聯(lián)動(dòng)臂。然而，在一些實(shí)施方式中，可以存在不同數(shù)量的聯(lián)動(dòng)臂。因?yàn)閮蓚€(gè)外部進(jìn)氣歧管流道比兩個(gè)中間的流道短，所以存在兩種不同類型的聯(lián)動(dòng)臂。在所示的示例中，短聯(lián)動(dòng)臂116被連接至如圖1所示的可調(diào)整環(huán)112。例如，在一些實(shí)施方式中，將聯(lián)動(dòng)臂116連接至可調(diào)整環(huán)112可包括簡(jiǎn)單的鉤和孔閉合，而在其他實(shí)施方式中，可以以更永久的結(jié)合方式附接兩個(gè)金屬部件，例如，通過將聯(lián)動(dòng)臂直接粘附至可調(diào)整環(huán)。通常地，可以根據(jù)流道的所需運(yùn)動(dòng)路徑單獨(dú)使用單或多桿聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)或與其他聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合使用，該運(yùn)動(dòng)路徑可以是直線、圓或彎曲的弧線或直的和彎曲路徑的組合。關(guān)于中心聯(lián)動(dòng)臂117，其通過旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器軸118改變兩個(gè)較長(zhǎng)編織流道的長(zhǎng)度，示出聯(lián)動(dòng)臂被連接至連接部件306，其將聯(lián)動(dòng)臂連接至較長(zhǎng)編織流道的可調(diào)整環(huán)。在一些實(shí)施方式中，連接部件306可以是連接兩個(gè)中心可調(diào)整環(huán)的桿，然而中心聯(lián)動(dòng)臂117是由將聯(lián)動(dòng)臂連接至桿的一端上的鉤組成。因此，當(dāng)致動(dòng)器軸118旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)力被傳遞到中心聯(lián)動(dòng)臂117，其在一端被剛性地附接至致動(dòng)器軸118。該旋轉(zhuǎn)力進(jìn)一步被傳遞到連接部件306，并且從而調(diào)整柔性歧管流道的長(zhǎng)度。
[0048]相比之下，圖4示出了在短的構(gòu)型中具有編織流道的示例14發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性側(cè)視圖。因此，已圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)了致動(dòng)軸118并且致動(dòng)器聯(lián)動(dòng)臂116和中心聯(lián)動(dòng)臂117橫向延伸遠(yuǎn)離致動(dòng)器軸118，如圖2所示。在該視圖中，因?yàn)槁?lián)動(dòng)臂橫向延伸遠(yuǎn)離致動(dòng)器軸，所以所有三個(gè)臂示出為小橢圓形以表示向下看聯(lián)動(dòng)臂的縱軸的視圖。此外，連接部件306被示出平分致動(dòng)器軸118以指示響應(yīng)于軸的旋轉(zhuǎn)其位置也改變。因此，已作為一個(gè)單元旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)以調(diào)整編織進(jìn)氣歧管流道的長(zhǎng)度。
[0049]如在圖2中更詳細(xì)地描述的，在圖4中示出了在短的構(gòu)型中穿過集氣室104和柔性編織流道的空氣流動(dòng)路徑。該方法的優(yōu)點(diǎn)包括在其中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和RPM高(例如大于5000 rpm)的工況期間為更高動(dòng)力將更多的空氣引入進(jìn)氣歧管流道。因此，當(dāng)被引入通過空氣進(jìn)氣通道102的空氣填充集氣室104時(shí)，至少一些空氣被引導(dǎo)到進(jìn)氣歧管流道106，其流向進(jìn)氣歧管108。如上所示，箭頭304描繪了通過進(jìn)氣歧管流道的流動(dòng)方向。
[0050]發(fā)動(dòng)機(jī)100包括控制器12，其可基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載調(diào)整致動(dòng)軸118的位置。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12從信號(hào)PIP產(chǎn)生。來(lái)自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可用于提供進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示。注意可以使用上述傳感器的各種組合，例如MAF傳感器不具有MAP傳感器，反之亦可。在化學(xué)計(jì)量操作期間，MAP傳感器可以給出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的指示。進(jìn)一步地，該傳感器與探測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一起可以提供引入到汽缸內(nèi)的充氣(包括空氣)的估計(jì)。例如，在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)可以由映像組成，其使車輛的速度或RPM與輸送到燃燒室進(jìn)氣口的空氣的體積相關(guān)聯(lián)。然后，響應(yīng)于探測(cè)到的轉(zhuǎn)速和負(fù)載，控制器12可根據(jù)探測(cè)到的工況引導(dǎo)致動(dòng)器軸118旋轉(zhuǎn)其位置。因?yàn)檩S在操作范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)整的，流道長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)也是連續(xù)可變的。因此，可以設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)管形狀以調(diào)整長(zhǎng)度和橫截面積，使得可以基于工況將已知量的空氣輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)。以這種方式，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載調(diào)諧發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管流道以將空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口。
[0051]所述系統(tǒng)包括基于其中的工況用于控制輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的空氣的體積的方法。因此，圖5示出了方法500的流程圖，其允許致動(dòng)器軸的位置進(jìn)行調(diào)整以便控制空氣通過可變進(jìn)氣歧管流道的流動(dòng)。
[0052]在框502處，方法500包括監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況。例如，控制器12可以是傳統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)，其包括:微處理器單元、輸入/輸出端口、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、?；畲鎯?chǔ)器和常規(guī)的數(shù)據(jù)總線。盡管未示出發(fā)動(dòng)機(jī)100內(nèi)的傳感器，但控制器12可以接收來(lái)自連接至發(fā)動(dòng)機(jī)100的傳感器的各種信號(hào)，包括:來(lái)自溫度傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);用于感測(cè)腳施加的力的連接至加速器踏板的位置傳感器；來(lái)自連接至進(jìn)氣歧管108的壓力傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管壓力(MAP)的測(cè)量值；來(lái)自感測(cè)曲軸位置的霍爾效應(yīng)傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器；進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量的測(cè)量值；以及節(jié)流位置的測(cè)量值。大氣壓力也可以被感測(cè)用于由控制器12進(jìn)行處理。在本描述的一個(gè)方面，發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器在曲軸的每次旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間距脈沖，根據(jù)其可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)。
[0053]在框504處，方法500可以確定是否基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況調(diào)整進(jìn)氣歧管流道的長(zhǎng)度。例如，如果發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載響應(yīng)于車輛上坡行駛增加，則控制器12可探測(cè)增加的RPM以確定柔性歧管流道管的長(zhǎng)度要被縮短，以便增加橫截面積，并且從而增大空燃比以及傳輸高功率RPM。作為響應(yīng)，當(dāng)包括具有基于工況調(diào)整柔性進(jìn)氣流道的指令的存儲(chǔ)器的控制器12發(fā)送信號(hào)以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器軸118時(shí)可以調(diào)整空氣的體積，這在框506處指示。因此，方法包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載旋轉(zhuǎn)軸以調(diào)整編織流道的長(zhǎng)度和橫截面積。然而，如果控制器12確定基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況沒有要作出的調(diào)整，則控制器12可以確定流道長(zhǎng)度足以滿足當(dāng)前工況。在這種情況下，控制器可以不進(jìn)行調(diào)整，但是反而利用當(dāng)前條件繼續(xù)運(yùn)行車輛，同時(shí)它監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的傳感器。
[0054]轉(zhuǎn)到柔性歧管流道的形狀，圖6a和6b示出了圓柱形和圓錐形的編織流道的示意圖以圖解實(shí)例螺旋纏繞的編織物的各種要素。
[0055]在圖6a中，在圖的一端示出了管直徑602。然而，由于管形狀是圓柱形的，所示管的直徑在管的整個(gè)長(zhǎng)度上是基本恒定的。因此，靠近管的底部的直徑基本上等于管直徑602并且形狀是圓柱形的。盡管，還示出了管長(zhǎng)度604，但它可以以已經(jīng)描述的方式進(jìn)行調(diào)整。響應(yīng)于管長(zhǎng)度604的伸展，管直徑602并且因此橫截面積減小。相反地，將管長(zhǎng)度604壓縮與管直徑602的增加結(jié)合，并且因此橫截面積增加。對(duì)于圓柱形管，對(duì)管直徑602的改變基本與管長(zhǎng)度604的作用相等。
[0056]在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)氣歧管流道可由兩個(gè)螺旋纏繞的編織物組成。第一復(fù)合彈簧線股606和第二復(fù)合彈簧線股608被標(biāo)識(shí)在圖6a中。通過改變第一復(fù)合彈簧線股606和第二復(fù)合彈簧線股608的寬度，可以改變管的長(zhǎng)度對(duì)直徑的關(guān)系。然而，對(duì)于圓柱形管，沿流道長(zhǎng)度的復(fù)合彈簧線股的寬度基本上是恒定的。圖6a包括示出交織表面的放大圖的插圖，其中當(dāng)兩個(gè)線股沿圓柱形流道的縱軸交織時(shí)，第一復(fù)合彈簧線股606具有在第一方向610上延伸的線股，并且第二復(fù)合彈簧線股608具有在第二方向612上延伸的線股。管長(zhǎng)度604的變化與橫截面積或管直徑602的變化之間的關(guān)系，可通過多軸編織物的織造角度614進(jìn)行進(jìn)一步地限定。
[0057]如圖6a中所示，交織的編織物包括以相對(duì)于彼此的角度(在本示例中為90度)定位的線股，其中角度隨管長(zhǎng)度變化。交織的編織物彼此重復(fù)地重疊，一個(gè)線股位于另一線股之上并且鄰近其。這種織造的結(jié)構(gòu)，在宏觀尺度上，由于線股在面共用接觸區(qū)域彼此不粘附或結(jié)合使得如本文所述的可變長(zhǎng)度成為可能。
[0058]圖6b示出了圓錐形流道的示意圖，通過包括具有從一端到另一端可變錐度的編織物可以限定該圓錐形流道的形狀，這導(dǎo)致沿管長(zhǎng)度的可變橫截面。例如，第一復(fù)合彈簧線股606和第二復(fù)合彈簧線股608的寬度可以在管的長(zhǎng)度上變化以產(chǎn)生圓錐形結(jié)構(gòu)。在圖6b中示出了一種可能的構(gòu)型，其中在第一端處的管直徑602不同于在管的另一端處的較小的第二直徑603。因?yàn)楣苤睆皆诿總€(gè)端是不同的，所以管具有不同于圖6a中所示的圓柱形形狀的圓錐形形狀。如上面關(guān)于圖6a所述的，管長(zhǎng)度604的延伸導(dǎo)致第二直徑603的減小，并且因此管橫截面積減小。相反地，管長(zhǎng)度604的壓縮與第二直徑603和橫截面積的增加結(jié)合。對(duì)于圓錐形管，在管底部的第二直徑603的改變作為管長(zhǎng)度604的函數(shù)可不同于管直徑602的改變。此外，管長(zhǎng)度604的變化與橫截面積或第二直徑603的變化之間的關(guān)系，可以由多軸編織物的織造角度614限定。通過改變編織流道中線股的角度關(guān)系，可以改變相對(duì)于流道長(zhǎng)度的變化的橫截面積的變化。另外，通過在流道的長(zhǎng)度上改變單個(gè)編織物線股的寬度以及改變編織物的角度，可以使橫截面積的相對(duì)變化相對(duì)于流道長(zhǎng)度的變化不均勻，這允許為各種工況調(diào)諧流道形狀和長(zhǎng)度。最后，為允許包裝的限制，可以通過使用具有不同寬度的單個(gè)線股的必要形狀的形式織造編織流道，這允許在彎曲長(zhǎng)度上使錐形流道成為可能。以這種方式，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載校準(zhǔn)輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口的空氣的體積。
[0059]這里結(jié)束了本描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過讀取它將可以想到許多改變和改進(jìn)，而不脫離本說(shuō)明書的精神及范圍。例如，以天然氣、汽油、柴油或替代燃料配置運(yùn)行的13、15、V6、V8、VlO和V12發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用本描述來(lái)獲益。
【權(quán)利要求】
1.一種具有可變歧管流道的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其包括: 致動(dòng)器軸，其具有連接至其的聯(lián)動(dòng)臂；和 柔性進(jìn)氣流道，其將所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)氣歧管連接至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣口，其中所述柔性進(jìn)氣流道的一端被連接至所述聯(lián)動(dòng)臂，并且所述柔性進(jìn)氣流道的長(zhǎng)度通過所述聯(lián)動(dòng)臂的移動(dòng)是可調(diào)整的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道由從復(fù)合材料的線股制成的螺旋纏繞的編織物構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道具有為圓柱形和圓錐形中的至少一種的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)復(fù)合線股具有恒定寬度時(shí)所述柔性進(jìn)氣流道是圓柱形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)復(fù)合線股沿其長(zhǎng)度具有可變錐度時(shí)所述柔性進(jìn)氣流道是圓錐形的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道被封裝在柔性聚合物膜中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道在一端被附接到歧管凸緣并且在第二端上被附接到環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述環(huán)具有氣喇叭形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中由所述柔性進(jìn)氣流道和環(huán)組成的組件被封裝在集氣室中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中流道長(zhǎng)度的變化與橫截面積的變化之間的關(guān)系由螺旋纏繞的編織物之間的織造角度限定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道的一端被固定在歧管集氣室的出口處，并且所述柔性進(jìn)氣流道的相對(duì)端在所述歧管集氣室內(nèi)是可移動(dòng)的，同時(shí)與所述歧管集氣室的所有入口和出口間隔開。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道的單個(gè)線股的寬度和織造角度允許橫截面積的變化相對(duì)于流道長(zhǎng)度的變化不均勻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中單個(gè)編織物線股具有可變寬度以允許所述柔性進(jìn)氣流道在彎曲的長(zhǎng)度上是錐形的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中通過旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，利用致動(dòng)臂劃出所述柔性進(jìn)氣流道遵循的弧線，致動(dòng)彎曲的柔性進(jìn)氣流道。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道的致動(dòng)是連續(xù)可變的。
16.—種具有可變歧管流道的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其包括: 將空氣輸送到汽缸體的一個(gè)或多個(gè)燃燒室的空氣進(jìn)氣歧管，和由螺旋纏繞的編織物制成的柔性進(jìn)氣流道，其長(zhǎng)度是可調(diào)整的，以改變所述柔性進(jìn)氣流道的橫截面積；和 具有包括指令的存儲(chǔ)器的控制器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述柔性進(jìn)氣流道還包括: 在進(jìn)氣歧管的空間內(nèi)可調(diào)整的第一端和被固定在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處的第二端，所述柔性進(jìn)氣流道包括具有復(fù)合材料的線股的螺旋纏繞的編織物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一端從進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣歧管開口分離。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中通過歧管凸緣所述第二端被連接至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口。
【文檔編號(hào)】F02B27/02GK204003077SQ201420075153
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月21日
【發(fā)明者】C·法布羅 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司