专利名称：无极可变谐振进气系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种发动机领域的进气系统。
背景技术：
随着工业的发展，石油短缺问题日益严重，开发新能 源技术势在必行，气体燃料资源丰富，其中既有天然资源，如天然气，也有生产生活伴生的资源，如石油气、沼气、煤层气等，同时气体燃料有排放污染低、价格便宜等优点，因此开发气体发动机成为发动机技术发展的ー个重要方向。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吸入气缸的气体包括空气和燃料气体两种成分，燃料气体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エ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有规律的波动，在某ー转速下，发动机的进气门开启时刚好是进气波的波峰，这样就可以利用波动能量増加进气，从而提高气体发动机的功率，这个转速是谐振转速。它和进气系统的结构有夫。进气系统主要包括进气歧管、谐振腔和进气总管三部分，改变进气系统的结构包括改变各部分的形状和尺寸，涉及到安装配合，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。改变进气歧管的结构可以有效地增强谐振效应，目前应用的可变歧管长度谐振进气系统，根据发动机运行エ况调整歧管流通路径，从而改变进气歧管的长度，但此系统结构臃肿，且只能实现ー级或两级可变歧管长度，可变进气总管长度进气系统和可变谐振腔进气系统也是只能实现有限次长度可变，发动机不能在全エ况下实现较好的谐振效应。
发明内容
本发明的目的在于提供提高气体发动机的功率密度的无极可变谐振进气系统。本发明的目的是这样实现的本发明无极可变谐振进气系统，其特征是包括进气总管、谐振腔外腔、谐振腔内腔、进气歧管、齿条、驱动装置，进气总管连接中空的谐振腔外腔，中空的谐振腔内腔部分套装在谐振腔外腔里，进气歧管连接谐振腔内腔，齿条安装在谐振腔外腔上，所述的驱动装置包括电机和驱动齿轮，电机输出端连接驱动齿轮，驱动齿轮连接齿条控制谐振腔外腔和谐振腔内腔做相对直线运动。本发明还可以包括I、还包括定位导向装置和密封垫，所述的定位导向装置上设置长方体形导向块，谐振腔内腔上设置环形密封圈槽和与长方体形导向块配合的导向槽，导向槽和长方体形导向块配合限制谐振腔外腔和谐振腔内腔的相对运动，密封垫安装在环形密封圈槽里，密封垫和谐振腔外腔内壁配合密封。2、所述的进气歧管包括进气歧管上段和进气歧管下段，进气歧管上段下端和进气歧管下段上端分别安装长方形连接法兰，进气歧管上段和进气歧管下段通过长方形连接法兰相连接，进气歧管下段下端安装与发动机相连的正方向连接法兰，进气歧管上段内壁面为90度的圆弧，内壁面径向截面为尺寸相同的圆形，进气歧管下段内腔径向截面由与进气歧管上段连接处的圆形过度到与发动机连接处的正方形。 3、还包括位移传感器，所述的位移传感器为滑动式位移传感器，包括传感器底座、测量杆、连接螺母，传感器底座固定在进气歧管上，测量杆通过连接螺母固定在定位导向装置上。4、还包括测控单元，所述的测控单元包括电机控制模块和位移传感器信号处理模块，电机控制模块连接电机并驱动电机转动，位移传感器信号处理模块连接位移传感器，位移传感器信号处理模块通过位移量获得谐振腔外腔、谐振腔内腔容积。本发明的优势在于本发明通过连续调整谐振的体积改变发动机的谐振转速，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。
图I是本发明的总体结构图；图2是谐振腔外腔结构图；图3是定位导向装置结构图；图4是谐振腔外腔和定位导向装置间密封垫片结构图；图5是谐振腔内腔结构图；图6是谐振腔内腔另一视图方向结构图；图7是进气歧管下段结构图；图8进气歧管上端和进气歧管下端连接法兰间密封垫结构图；图9是位移传感器结构图；图10是驱动装置结构图；图11是测控单元示意图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1，气体机电控无极可变谐振进气系统包括进气总管I、谐振腔外腔2、定位导向装置3、谐振腔内腔4、进气歧管上段5、进气歧管下段6、位移传感器7、驱动装置8和测控单元9，进气总管I和谐振腔外腔2连接，谐振腔外腔2和谐振腔内腔4连接构成谐振腔体，谐振腔外腔2和内腔4可实现相对运动，他们通过定位导向装置3定位导向，通过密封圈密封连接，谐振腔外腔2外壁面焊接一根一定长度的齿条，齿条与驱动装置8配合，在测控单元9控制下，谐振腔外腔2经驱动装置8带动做直线运动，谐振腔的体积发生改变，并由位移传感器7实时检测外腔2和内腔4之间的相对位置，测控单元9根据传感器7的信号计算谐振腔体积。结合图2，谐振腔外腔2与进气总管I铸为一体，进气总管I 一端有连接法兰17，用于和进气总管前端部分连接，进气总管I内壁面为圆柱形；谐振腔外腔2外壁面焊接一齿条16，为了满足步进电机安装空间的需要，齿条16—端伸出外腔2，伸出的长度大于外腔2相对于内腔4的运动距离，齿条和驱动装置8的齿轮啮合，将齿轮的旋转运动转化为谐振腔外腔2的直线运动；谐振腔外腔内壁面形状为大圆角过度长方体，粗糙度为,，便于通过密封圈和谐振腔内腔配合；谐振腔外腔2 —端面和定位导向装置3连接，设有连接螺纹10、12、13、14及定位销孔11、15。结合图3，定位导向装置3和谐振腔外腔2 —端面配合连接，定位导向装置2内腔上下左右四个内壁面各有ー长方体形导向块，分别是19、25、21、26，导向块的长度贯穿整个定位导向装置，定位导向装置设有连接螺栓孔18、22、23、27及定位销孔20，28，用于和谐振腔外腔2连接及定位；定位导向装置还设有位移传感器连接孔24，用于连接位移传感器。 结合图4，定位导向装置和谐振腔外腔连接端面设有密封垫29，防止谐振腔内气体泄漏。结合图3和图5，定位导向装置3安装方式是定位导向装置3套过法兰31，导向块进入谐振腔内腔4的导向槽，通过定位销和谐振腔外腔2 —端面定位，通过螺栓和谐振腔外腔2连接。结合图5和图6，谐振腔内腔4和进气歧管上端5铸为一体，谐振腔内腔4内壁面为大圆角过度长方形，内腔4外壁面前端有ー环形密封圈槽36,用于安装密封圈,密封圈和谐振腔外腔2内壁面配合密封；谐振腔内腔4外壁面四周有导向槽30、32、35、37，导向槽长度从谐振腔内腔后端至接近但未穿过密封圈槽，导向槽和定位导向装置3的定位块配合，为谐振腔外腔2和谐振腔内腔4相对运动起定位导向作用；进气歧管上端5内壁面是90度的圆弧，内壁面径向截面是尺寸相同的圆形，进气歧管上端5和进气歧管下端6有连接法兰31，法兰连接孔33、34还有固定位移传感器7底座的作用。结合图7，进气歧管下端6和进气歧管上端5有长方形连接法兰38，进气歧管下段6与发动机连接端有四个正方形连接法兰39，长方形的连接法兰38和正方形的连接法兰39互相垂直，进气歧管下段6由四个单ー进气歧管组成，四个进气歧管尺寸相同，每个进气歧管内腔径向截面由与进气歧管上端5连接处的圆形逐渐过度到与发动机连接处的正方形。结合图8，进气歧管上端5和进气歧管下端6两个连接法兰间有密封垫40。结合图9，位移传感器7是滑动式位移传感器，包括传感器底座41、连接螺母42、43和测量杆44，位移传感器底座41通过连接通过连接孔33、34固定在法兰31上，测量杆44通过连接螺母42、43固定于位移传感器连接孔24。结合图10，驱动装置8包括步进电机45及驱动齿轮46，为了克服密封圈和谐振器外腔2内壁面相对运动产生的摩擦力，选用86系列步进电机，步进电机输出端与齿轮46配合，齿轮46与齿条16啮合，将步进电机的旋转运动转化为齿条的直线运动，从而改变谐振腔的体积。结合图11，测控单元9包括步进电机驱动控制模块和位移传感器信号处理模块，测控单元9还包括通讯模块，通讯单元将电控无极可变谐振进气系统的參数传给上位机，同时将上位机的指令传给测控单元。
权利要求
1.无极可变谐振进气系统，其特征是包括进气总管、谐振腔外腔、谐振腔内腔、进气歧管、齿条、驱动装置，进气总管连接中空的谐振腔外腔，中空的谐振腔内腔部分套装在谐振腔外腔里，进气歧管连接谐振腔内腔，齿条安装在谐振腔外腔上，所述的驱动装置包括电机和驱动齿轮，电机输出端连接驱动齿轮，驱动齿轮连接齿条控制谐振腔外腔和谐振腔内腔做相对直线运动。
2.根据权利要求I所述的无极可变谐振进气系统，其特征是还包括定位导向装置和密封垫，所述的定位导向装置上设置长方体形导向块，谐振腔内腔上设置环形密封圈槽和与长方体形导向块配合的导向槽，导向槽和长方体形导向块配合限制谐振腔外腔和谐振腔内腔的相对运动，密封垫安装在环形密封圈槽里，密封垫和谐振腔外腔内壁配合密封。
3.根据权利要求I或2所述的无极可变谐振进气系统，其特征是所述的进气歧管包括进气歧管上段和进气歧管下段，进气歧管上段下端和进气歧管下段上端分别安装长方形连接法兰，进气歧管上段和进气歧管下段通过长方形连接法兰相连接，进气歧管下段下端安装与发动机相连的正方向连接法兰，进气歧管上段内壁面为90度的圆弧，内壁面径向截面为尺寸相同的圆形，进气歧管下段内腔径向截面由与进气歧管上段连接处的圆形过度到与发动机连接处的正方形。
4.根据权利要求I或2所述的无极可变谐振进气系统，其特征是还包括位移传感器，所述的位移传感器为滑动式位移传感器，包括传感器底座、测量杆、连接螺母，传感器底座固定在进气歧管上，测量杆通过连接螺母固定在定位导向装置上。
5.根据权利要求3所述的无极可变谐振进气系统，其特征是还包括位移传感器，所述的位移传感器为滑动式位移传感器，包括传感器底座、测量杆、连接螺母，传感器底座固定在进气歧管上，测量杆通过连接螺母固定在定位导向装置上。
6.根据权利要求I或2所述的无极可变谐振进气系统，其特征是还包括测控单元，所述的测控单元包括电机控制模块和位移传感器信号处理模块，电机控制模块连接电机并驱动电机转动，位移传感器信号处理模块连接位移传感器，位移传感器信号处理模块通过位移量获得谐振腔外腔、谐振腔内腔容积。
7.根据权利要求3所述的无极可变谐振进气系统，其特征是还包括测控单元，所述的测控单元包括电机控制模块和位移传感器信号处理模块，电机控制模块连接电机并驱动电机转动，位移传感器信号处理模块连接位移传感器，位移传感器信号处理模块通过位移量获得谐振腔外腔、谐振腔内腔容积。
8.根据权利要求4所述的无极可变谐振进气系统，其特征是还包括测控单元，所述的测控单元包括电机控制模块和位移传感器信号处理模块，电机控制模块连接电机并驱动电机转动，位移传感器信号处理模块连接位移传感器，位移传感器信号处理模块通过位移量获得谐振腔外腔、谐振腔内腔容积。
9.根据权利要求5所述的无极可变谐振进气系统，其特征是还包括测控单元，所述的测控单元包括电机控制模块和位移传感器信号处理模块，电机控制模块连接电机并驱动电机转动，位移传感器信号处理模块连接位移传感器，位移传感器信号处理模块通过位移量获得谐振腔外腔、谐振腔内腔容积。
全文摘要
本发明的目的在于提供无极可变谐振进气系统，包括进气总管、谐振腔外腔、谐振腔内腔、进气歧管、齿条、驱动装置，进气总管连接中空的谐振腔外腔，中空的谐振腔内腔部分套装在谐振腔外腔里，进气歧管连接谐振腔内腔，齿条安装在谐振腔外腔上，所述的驱动装置包括电机和驱动齿轮，电机输出端连接驱动齿轮，驱动齿轮连接齿条控制谐振腔外腔和谐振腔内腔做相对直线运动。本发明通过连续调整谐振的体积改变发动机的谐振转速，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。
文档编号F02M35/104GK102628395SQ20121012279
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者宋恩哲, 杨立平, 王晓斌, 靖海国, 马修真, 黄帅 申请人:哈尔滨工程大学