發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，所述可變進(jìn)氣歧管具有第一進(jìn)氣通路、第二進(jìn)氣通路，第二進(jìn)氣通路的長度大于第一進(jìn)氣通路的長度，其特征在于：所述第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路的出口相鄰設(shè)置并匯流至可變進(jìn)氣歧管的出口，在第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路出口端相鄰的管壁上鉸接有閥板，設(shè)有閥板驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述閥板具有從封閉第一進(jìn)氣通路出口的第一工作位置轉(zhuǎn)動至封閉第二進(jìn)氣通路出口的第二工作位置的轉(zhuǎn)動自由度。本實用新型通過控制閥板的位置實現(xiàn)進(jìn)氣通量控制，提升了發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)性能，且結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。
【專利說明】發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)動機(jī)的部分，具體涉及一種發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，以及對該可變進(jìn)氣歧管的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)氣歧管位于節(jié)氣門與發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門之間，對應(yīng)發(fā)動機(jī)汽缸的數(shù)量，空氣在經(jīng)過節(jié)氣門后由進(jìn)氣歧管緩沖分流，導(dǎo)入各汽缸中。發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速不同，需要的空氣量不同。為了提高發(fā)動機(jī)的動力性能，現(xiàn)有技術(shù)中采用可變進(jìn)氣歧管(Variable Intake Manifold,VIM)技術(shù)，通常，采用不同長度的進(jìn)氣通道實現(xiàn)可變進(jìn)氣歧管長度控制，在中低速時使用長進(jìn)氣管，提高發(fā)動機(jī)的扭力輸出，而在高速時使用短進(jìn)氣管，改善發(fā)動機(jī)的功率輸出。但是，這種方式只能實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的穩(wěn)態(tài)控制，對于瞬態(tài)時動力響應(yīng)沒有改善；同時，采用0N/0FF兩段式閥控制進(jìn)氣管的選擇，切換時動力輸出不夠平滑。
[0003]日本實用新型專利公開文件特開2006-189015A公開了一種內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣裝置，具有通道長度固定的固定進(jìn)氣通路、通道長短可調(diào)且出口端與所述固定進(jìn)氣通路的出口端合流連通的可變進(jìn)氣通路，用于調(diào)節(jié)所述固定進(jìn)氣通路的開度的第I閥，用于調(diào)節(jié)所述可變進(jìn)氣通路的出口端開度的第2閥，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等運行狀態(tài)驅(qū)動所述第I閥和第2閥的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。該裝置具有3種工作狀態(tài)，分別是:(I)在內(nèi)燃機(jī)低轉(zhuǎn)速區(qū)，關(guān)閉第I閥，打開第2閥，單獨使用可變進(jìn)氣通路，處于第I狀態(tài)；(2)在內(nèi)燃機(jī)中速區(qū)，打開第I閥，關(guān)閉第2閥，單獨使用固定進(jìn)氣通路，處于第2狀態(tài)；(3)在內(nèi)燃機(jī)高轉(zhuǎn)速區(qū)，同時打開兩個閥，固定進(jìn)氣通路和可變進(jìn)氣通路同時使用，處于第3狀態(tài)。其中，可變進(jìn)氣通路由設(shè)有內(nèi)周溝的外筒和設(shè)有外周溝的內(nèi)筒組合構(gòu)成，當(dāng)內(nèi)筒繞中心軸轉(zhuǎn)動時，可變進(jìn)氣通路的長度能夠無級調(diào)整。
[0004]上述技術(shù)方案在利用兩條通路實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制的同時，通過對可變進(jìn)氣通路的長度調(diào)節(jié)來調(diào)整瞬態(tài)動力響應(yīng)。但是，一方面，上述方案仍然采用具有開、關(guān)狀態(tài)的第I閥和第2閥，切換時存在動力輸出不平滑的問題；另一方面，由于可變進(jìn)氣通路設(shè)置旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒，裝置整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制時需要分別控制第I閥、第2閥的開閉以及內(nèi)筒的旋轉(zhuǎn)角度，也導(dǎo)致了控制機(jī)構(gòu)的設(shè)置及控制程序的設(shè)計復(fù)雜化。
[0005]因此，有必要對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以便通過簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對進(jìn)氣量的控制，提高發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)動力響應(yīng)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的發(fā)明目的是提供一種發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，以提高發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)動力響應(yīng)。
[0007]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，具有第一進(jìn)氣通路、第二進(jìn)氣通路，第二進(jìn)氣通路的長度大于第一進(jìn)氣通路的長度，所述第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路的出口相鄰設(shè)置并匯流至可變進(jìn)氣歧管的出口，在第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路出口端相鄰的管壁上鉸接有閥板，設(shè)有閥板驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述閥板具有從封閉第一進(jìn)氣通路出口的第一工作位置轉(zhuǎn)動至封閉第二進(jìn)氣通路出口的第二工作位置的轉(zhuǎn)動自由度。
[0008]上述技術(shù)方案中，由于采用轉(zhuǎn)動式的閥板機(jī)構(gòu)，通過控制閥板的位置，可以對第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路分別或同時進(jìn)行限制，調(diào)節(jié)通氣流量，從而實現(xiàn)過程控制，達(dá)到提聞發(fā)動機(jī)瞬態(tài)動力響應(yīng)的目的。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述閥板具有下列工作位置，分別是，封閉第一進(jìn)氣通路出口的第一工作位置，封閉第二進(jìn)氣通路出口的第二工作位置，位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間的第三工作位置，位于第一工作位置和第三工作位置之間的第四工作位置，位于第二工作位置和第三工作位置之間的第五工作位置。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案，第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路的出口方向呈匯聚狀態(tài)設(shè)置，所述閥板處于第一工作位置時所在平面與閥板處于第二工作位置時所在平面的夾角為80°?120°。由此，閥板的位置可以對兩側(cè)通道起到更好的限流作用。
[0011]采用本實用新型的上述技術(shù)方案，對發(fā)動機(jī)可變進(jìn)氣歧管進(jìn)行控制的方法，包括下列步驟:
[0012](I)檢測發(fā)動機(jī)工況，如果發(fā)動機(jī)處于部分工況，進(jìn)行步驟(2)，否則采用穩(wěn)態(tài)控制模式，使閥板位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口之間，重復(fù)步驟(I);
[0013](2)檢測加速踏板位置，如果當(dāng)前加速踏板位置電壓值大于上一次檢測的加速踏板位置電壓值，則為加速狀態(tài)；如果當(dāng)前加速踏板位置電壓值小于上一次檢測的加速踏板位置電壓值，則為減速狀態(tài)；否則閥板位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間并重復(fù)步驟⑴；
[0014](3)加速狀態(tài)時，控制閥板位于第一進(jìn)氣通路出口與第二進(jìn)氣通路出口之間且偏向第二進(jìn)氣通路出口方向；減速狀態(tài)時，控制閥板位于第一進(jìn)氣通路出口與第二進(jìn)氣通路出口之間且偏向第一進(jìn)氣通路出口方向；檢測加速踏板位置并重復(fù)步驟(3)直至加速狀態(tài)或減速狀態(tài)結(jié)束；
[0015](4)等待第一時間后，控制閥板轉(zhuǎn)動至第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間，所述第一時間為100毫秒?500毫秒；
[0016](5)執(zhí)行步驟(I)，直至發(fā)動機(jī)停機(jī)。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述部分工況由廠商定義，一般地，部分工況是指發(fā)動機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速小于最大轉(zhuǎn)速的90%且發(fā)動機(jī)當(dāng)前負(fù)荷小于最大負(fù)荷的90%。加速時，通過控制閥板由第一工作位置向第二工作位置方向運動，則相當(dāng)于擴(kuò)大第一進(jìn)氣通路的開口面積，縮小第二進(jìn)氣通路的開口面積；假定當(dāng)時發(fā)動機(jī)氣缸需求量為一定時，相對來說通過第一進(jìn)氣通路的空氣量增大，而通過第二進(jìn)氣通路的空氣量減小，而第一進(jìn)氣通路的空氣流路短于第二進(jìn)氣通路。從而提升了加速時的空氣進(jìn)入氣缸的流入速度，進(jìn)而改善車輛的加速性能。
[0018]減速時:則相反；通過控制閥門由第二工作位置向第一工作位置方向運動，縮小第一進(jìn)氣通路的開口面積，提升第二進(jìn)氣通路的開口面積，從而降低減速時的空氣流入氣缸的速度，進(jìn)而更快地降低此時的發(fā)動機(jī)輸出，更快地實現(xiàn)車輛的減速。
[0019]上述技術(shù)方案中，加速狀態(tài)或減速狀態(tài)時，閥板的位置采用以下方法計算獲得:
[0020]閥板的位置用α表示，從第一工作位置至第二工作位置α的值從0%至100%均勻變化；當(dāng)前加速踏板位置電壓值為APS，上一次檢測的加速踏板位置電壓值為APS[z]，則閥板位置為
[0021 ] a =50%+kX (APS- APS [z])，
[0022]式中，k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，k的選擇根據(jù)對應(yīng)的APS值的范圍確定，使α的值在0%至100%之間。
[0023]其中，加速踏板位置的檢測時間間隔為10?40毫秒。
[0024]優(yōu)選地，加速踏板位置的檢測時間間隔為20毫秒。
[0025]進(jìn)一步的技術(shù)方案，在進(jìn)行步驟(2)之間，對車速進(jìn)行檢測，如果處于高車速狀態(tài)，則采用穩(wěn)態(tài)控制模式，返回步驟(I)。其中，所述高車速狀態(tài)由廠商定義，通常，定義為車輛設(shè)計最大車速的90%。由于高車速狀態(tài)已接近車輛設(shè)計的最大車速，屬于危險狀態(tài)，因此，此時不再進(jìn)行瞬態(tài)控制，而改為穩(wěn)態(tài)控制。
[0026]上述技術(shù)方案中，穩(wěn)態(tài)控制模式時，閥板的位置確定方法是，閥板的位置用α表示，從第一工作位置至第二工作位置α的值從0%至100%均勻變化，閥板的位置α的計算主要取決于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)負(fù)荷，即采用常規(guī)的穩(wěn)態(tài)控制方法。
[0027]由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
[0028]1.本實用新型通過設(shè)置鉸接在第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路出口端相鄰的管壁上的閥板，實現(xiàn)了對兩個進(jìn)氣通路的通氣量的連續(xù)控制，由此方便地提升了發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)性能。
[0029]2.本實用新型在一組進(jìn)氣歧管中，只需要使用和控制一個動作件，與對比文件中采用兩個閥體加上轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的方案相比，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。
[0030]3.由于采用本實用新型的結(jié)構(gòu)，在控制時可以同時考慮汽車車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)負(fù)荷和加速踏板變化速度，與現(xiàn)有技術(shù)僅考慮發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)控制方法不同，可以在發(fā)動機(jī)加速和減速時，起到控制作用，從而實現(xiàn)瞬態(tài)控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是圖1中的局部放大示意圖；
[0033]圖3是實施例的第一種控制流程圖；
[0034]圖4是實施例的第二種控制流程圖；
[0035]圖5是控制過程示意圖。
[0036]其中:1、第一進(jìn)氣通路；2、第二進(jìn)氣通路；3、可變進(jìn)氣歧管的出口 ；4、閥板；5、管壁；6、第一工作位置；7、第二工作位置；8、第三工作位置；9、第四工作位置；10、第五工作位置。

【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述:
[0038]實施例:參見附圖1所示，一種發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，具有第一進(jìn)氣通路1、第二進(jìn)氣通路2，第二進(jìn)氣通路2的長度大于第一進(jìn)氣通路I的長度，所述第一進(jìn)氣通路I和第二進(jìn)氣通路2的出口相鄰設(shè)置并匯流至可變進(jìn)氣歧管的出口 3，在第一進(jìn)氣通路I和第二進(jìn)氣通路2出口端相鄰的管壁5上鉸接有閥板4，設(shè)有閥板驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述閥板驅(qū)動機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)動機(jī)工況驅(qū)動閥板4轉(zhuǎn)動。
[0039]參見附圖2所示，本實施例中，所述閥板4具有下列工作位置，分別是，封閉第一進(jìn)氣通路I出口的第一工作位置6，封閉第二進(jìn)氣通路2出口的第二工作位置7，位于第一進(jìn)氣通路I出口和第二進(jìn)氣通路2出口中間的第三工作位置8，位于第一工作位置6和第三工作位置8之間的第四工作位置9，位于第二工作位置7和第三工作位置8之間的第五工作位置10。
[0040]本實施例中，第一進(jìn)氣通路I和第二進(jìn)氣通路2的出口方向呈匯聚狀態(tài)設(shè)置，所述閥板4處于第一工作位置6時所在平面與閥板4處于第二工作位置7時所在平面的夾角為80。?120。。
[0041]采用本實施例的發(fā)動機(jī)可變進(jìn)氣歧管，進(jìn)行控制的方法，參見附圖3所示，包括下列步驟:
[0042](I)檢測發(fā)動機(jī)工況，如果發(fā)動機(jī)處于部分工況，進(jìn)行步驟(2)，否則采用穩(wěn)態(tài)控制模式，使閥板位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口之間，重復(fù)步驟(I);
[0043](2)檢測加速踏板位置，加速踏板位置的檢測時間間隔為20毫秒，如果當(dāng)前加速踏板位置電壓值大于上一次檢測的加速踏板位置電壓值，則為加速狀態(tài)；如果當(dāng)前加速踏板位置電壓值小于上一次檢測的加速踏板位置電壓值，則為減速狀態(tài)；否則閥板位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間并重復(fù)步驟(I)；
[0044](3)加速狀態(tài)時，控制閥板位于第一進(jìn)氣通路出口與第二進(jìn)氣通路出口之間且偏向第二進(jìn)氣通路出口方向；減速狀態(tài)時，控制閥板位于第一進(jìn)氣通路出口與第二進(jìn)氣通路出口之間且偏向第一進(jìn)氣通路出口方向；檢測加速踏板位置并重復(fù)步驟(3)直至加速狀態(tài)或減速狀態(tài)結(jié)束；
[0045](4)等待第一時間后，控制閥板轉(zhuǎn)動至第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間，所述第一時間為100毫秒?500毫秒；
[0046](5)執(zhí)行步驟(I)，直至發(fā)動機(jī)停機(jī)。
[0047]本實施例中，加速狀態(tài)或減速狀態(tài)時，閥板的位置采用以下方法計算獲得:
[0048]閥板的位置用α表示，從第一工作位置至第二工作位置α的值從0%至100%均勻變化；當(dāng)前加速踏板位置電壓值為APS，上一次檢測的加速踏板位置電壓值為APS[z]，則閥板位置為
[0049]a =50%+kX (APS- APS [z])，
[0050]式中，k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，k的選擇根據(jù)對應(yīng)的APS值的范圍確定，使α的值在0%至100%之間。
[0051]其中，在穩(wěn)態(tài)控制模式時，閥板的位置α根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)負(fù)荷決定。
[0052]實施例中的另一種控制方法，參見附圖4所示，包括下列步驟:
[0053](I)檢測發(fā)動機(jī)工況，如果發(fā)動機(jī)處于部分工況，進(jìn)行步驟(2)，否則采用穩(wěn)態(tài)控制模式，使閥板位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口之間，重復(fù)步驟(I);
[0054](2)對車速進(jìn)行檢測，如果處于高車速狀態(tài)，則采用穩(wěn)態(tài)控制模式，返回步驟(I);
[0055](3)檢測加速踏板位置，加速踏板位置的檢測時間間隔為20毫秒，如果當(dāng)前加速踏板位置電壓值大于上一次檢測的加速踏板位置電壓值，則為加速狀態(tài)；如果當(dāng)前加速踏板位置電壓值小于上一次檢測的加速踏板位置電壓值，則為減速狀態(tài)；否則閥板位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間并重復(fù)步驟(I)；
[0056](4)加速狀態(tài)時，控制閥板位于第一進(jìn)氣通路出口與第二進(jìn)氣通路出口之間且偏向第二進(jìn)氣通路出口方向；減速狀態(tài)時，控制閥板位于第一進(jìn)氣通路出口與第二進(jìn)氣通路出口之間且偏向第一進(jìn)氣通路出口方向；檢測加速踏板位置并重復(fù)步驟(4)直至加速狀態(tài)或減速狀態(tài)結(jié)束；
[0057](5)等待第一時間后，控制閥板轉(zhuǎn)動至第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間，所述第一時間為100毫秒?500毫秒；
[0058](6)執(zhí)行步驟(I)，直至發(fā)動機(jī)停機(jī)。
[0059]參見附圖5所示，發(fā)動機(jī)加速工況指的是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷雙方的變化，不僅僅反映在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，如圖中的過程A、B、C都是發(fā)動機(jī)的加速工況。減速工況為過程A、B、C的逆過程，如A’、B’、C’。
[0060]本實用新型中，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于過程A、B、C狀態(tài)時，控制方法判定為加速狀態(tài)，從而計算閥板控制角度，按照加速工況控制閥板的動作；同理，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于過程A’、B’、C’狀態(tài)時，會判定為減速工況，按照減速工況定義的閥板動作執(zhí)行相應(yīng)控制。由此在過程中控制空氣通量，實現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)性能的瞬態(tài)控制。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，具有第一進(jìn)氣通路、第二進(jìn)氣通路，第二進(jìn)氣通路的長度大于第一進(jìn)氣通路的長度，其特征在于:所述第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路的出口相鄰設(shè)置并匯流至可變進(jìn)氣歧管的出口，在第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路出口端相鄰的管壁上鉸接有閥板，設(shè)有驅(qū)動閥板轉(zhuǎn)動的閥板驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述閥板具有從封閉第一進(jìn)氣通路出口的第一工作位置轉(zhuǎn)動至封閉第二進(jìn)氣通路出口的第二工作位置的轉(zhuǎn)動自由度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，其特征在于:所述閥板具有下列工作位置，分別是，封閉第一進(jìn)氣通路出口的第一工作位置，封閉第二進(jìn)氣通路出口的第二工作位置，位于第一進(jìn)氣通路出口和第二進(jìn)氣通路出口中間的第三工作位置，位于第一工作位置和第三工作位置之間的第四工作位置，位于第二工作位置和第三工作位置之間的第五工作位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)的可變進(jìn)氣歧管，其特征在于:第一進(jìn)氣通路和第二進(jìn)氣通路的出口方向呈匯聚狀態(tài)設(shè)置，所述閥板處于第一工作位置時所在平面與閥板處于第二工作位置時所在平面的夾角為80°?120°。
【文檔編號】F02M35/104GK204041308SQ201420511076
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】裴建龍 申請人:日立汽車系統(tǒng)(蘇州）有限公司