专利名称：用于车辆的可变进气系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的可变进气系统。更特别的，本发明涉及一种可根据发动机的转速来控制流入到燃烧室内的空气流量的用于车辆的可变进气系统。
背景技术：
通常，设置到车辆发动机的进气系统，通过空气滤清器盒内过滤元件的方式来净化流经进气导管的空气，并且向所述发动机提供多个进气导管，以用于补偿高速和高负荷所需的空气量。在可变进气系统的传统技术中，进气导管被分支为分别与空气滤清器壳体连通。因此，一个进气导管在发动机低速和低负荷时被打开，而另一个进气导管则在发动机高速和高负荷时被打开。可变进气系统可具有可选择性地打开一个进气导管的阀组件，以及具有驱动阀组件的致动器。并且致动器可分为半主动致动器类型和主动致动器类型。半主动致动器类型分为使用螺线管的真空型致动器和使用磁铁的致动器，而主动致动器类型可使用DC电机。在传统技术中，半主动致动器类型可能难于控制进气导管的打开量，而且不可在发动机的最高RPM的情况下完全打开，从而增加了进气压并且减少了发动机的最大输出。同样的，加速轰鸣的线性特征可被损坏，而且响应能力可变得迟钝。并且，在传统技术中，主动致动器类型具有昂贵的DC电机以及结构复杂的用于传输动力的元件。同样的，其上的堵缝部分可制造噪声，而且很难进行迅速、精确的控制。公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的多个方面针对提供一种用于车辆的可变进气系统，其可根据发动机的转速控制流入燃烧室的空气流量，增强加速轰鸣的线性特性，减少进气压力和噪音，改善发动机性能，减少制作成本以及增强控制特性。在本发明的一个方面当中，一种用于车辆的可变进气系统，其根据发动机的转速控制流入每个燃烧室的空气流量，该可变进气系统可以包括:空气滤清主体，其与空气流过的主导管和辅助导管相连接；阀壳体，其设置在空气滤清主体内并且与所述辅助导管相连通；阀组件，其设置到所述阀壳体并且控制所述阀壳体打开量；致动器，其安装到所述阀壳体并且联接到所述阀组件从而用于操作该阀组件，和控制器，其控制所述致动器的操作，其中所述致动器为线性电机，该线性电机包括根据提供给致动器线圈的电流而实现线性运动的电机轴。所述的可变进气系统可以进一步包括动力输送单元，该动力输送单元联接所述线性电机的电机轴和所述阀组件，并且将电机轴的线性运动转换成旋转运动。所述阀组件可以包括:能够旋转地安装到所述阀壳体的阀轴；和固定于所述阀轴、并且根据所述致动器的操作而选择性打开所述阀壳体的盖板。所述动力输送单元可以包括:通过球形接头能够旋转地联接到所述电机轴的第一连杆构件；能够旋转地联接到第一连杆构件的第二连杆构件；和固定于所述阀轴且能够旋转地联接到所述第二连杆构件的第三连杆构件。所述线性电机可以包括:电机壳体，电机轴突出地设置在该电机壳体内；设置在电机壳体内、并且在其中围绕着导向构件的磁铁，其中所述电机轴能够移动地穿过导向构件设置，并且其中线圈围绕所述磁铁；支撑板，该支撑板连接到电机轴的末端部分并支撑所述电机轴在所述电机壳体内的线性运动；和弹性构件，该弹性构件设置在所述电机壳体的内表面和所述支撑板之间并且弹性偏置所述支撑板。所述控制器根据发动机的驱动状况确定辅助导管的打开量，将对应于辅助导管的打开量的电流提供给致动器，并且通过所述致动器来驱动所述阀组件从而控制所述阀壳体的打开量。所述可变进气系统可以进一步包括压力传感器，该压力传感器被安装到所述空气滤清器主体，检测空气滤清器主体内的进气压力并且将检测信号输出给所述控制器。所述控制器根据由所述压力传感器检测到的空气滤清器主体内的空气流入压力来确定通过所述辅助导管而流入的所需空气流入量，将对应于所需空气流入量的电流提供给致动器，并且通过致动器来驱动所述阀组件从而控制阀壳体的打开量。不考虑驱动状况，所述控制器通过所述空气滤清器主体的空气的流入压力的反馈来保持恒定的进气压力。由于根据本发明的例示实施方式的可变进气系统使用诸如音圈电机的线性电机作为致动器来驱动阀组件，因而与传统的半主动类型可变进气系统相比较，该可变进气系统可实现增强了加速轰鸣时的线性特性，并且保持进气压力恒定。并且，根据本发明的例示实施方式的可变进气系统可减少噪声并且增强发动机输出。并且与传统的主动类型的可变进气系统比较，根据本发明的例示实施方式的可变进气系统可减少制作成本和噪声并且实现快速和精确的控制。本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式
共同用于解释本发明的特定原理。
图1为示出根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的图。图2为示出根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的局部的局部立体图。图3为示出根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的另一局部的局部剖开立体图。图4为示出应用于根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的致动器的局部剖开立体图。图5为示出应用于根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的动力输送单元的图。图6为示出根据本发明的另一个例示实施方式的可变进气系统的图。应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。
具体实施例方式现在将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。对于解释本发明非必需的元件的描述将被省略，并且相同的组成元件在此说明书中将以相同的参考标号表不。并且，为了更好的理解和更容易地描述，图中所示的零件的尺寸和厚度有别于元件实际的零件和实际的厚度。因此，本发明并不限于附图中所示出的那些。图1为示出根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的图。参照图1，根据本发明例示实施方式的用于车辆的可变进气系统100可被应用到可向发动机的每个燃烧室提供空气的进气系统。可变进气系统100包括用于净化提供给燃烧室的空气的空气滤清器，并且可根据发动机的转速控制流入燃烧室的空气量。例如，可变进气系统100设有两个导管供空气在其中流过，并且可在低/中速下使用一个导管以及可在中/高速下使用两个导管来供应空气。与传统半主动类型的可变进气系统相比，根据本发明的例示实施方式的可变进气系统100可实现加强加速轰鸣的线性特性以及实现保持进气压力恒定。并且，与传统主动类型的可变进气系统相比，根据本发明的例示实施方式的可变进气系统100可减少制作成本和噪音，并且实现快速和精确的控制。图2为示出根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的局部的局部立体图，而图3为示出根据本发明的例示实施方式的可变进气系统的另一局部的局部剖开立体图。参照图1至图3，本发明例示实施方式的可变进气系统100基本上包括空气滤清器主体10、阀壳体20、阀组件30、致动器50、动力输送单元70以及控制器90，每个元件将如下被描述。在本发明的例示实施方式中，空气滤清器主体10可净化流入发动机的每个燃烧室的空气，并且包括过滤元件(没有在图中示出)来消除来自进入的空气的外来杂质。空气滤清器主体10设有两个进气部分用于流过空气，并且每个进气部分设有主导管11和辅助导管13，空气可流过它们。主导管11被用于在中/低发动机速度时流入被提供进入燃烧室的空气，而辅助导管13被用于在中/高发动机速度时与主导管11 一起流入被提供进入燃烧室的空气。并且空气滤清器主体10具有排气部分，其中空气流过主导管11和/或辅助导管13以提供给燃烧室。空气滤清器主体10对于本领域技术人员而言是显而易见的，从而空气滤清器主体10的详细描述在此说明书中将被省略。本发明的例示实施方式中，阀壳体20适于安装阀组件30和致动器50，并且阀壳体20被配置在空气滤清器主体10内以与辅助导管13相连接。阀壳体20与辅助导管13相连通并且固定在空气滤清器主体10内。在本发明的例示实施方式中，阀组件30适于控制与辅助导管13相连通的阀壳体20的打开量。阀组件30连接到阀壳体20的末端，并且包括阀框架31、阀轴33以及盖板35。阀框架31可被制成环形，并被连接到阀壳体20的末端。阀轴33通过轴衬和轴衬壳体可旋转地安装至阀框架31。阀轴33穿透阀框架31，并且可从阀壳体20的末端突出。盖板35关闭或者打开阀壳体20，盖板35具有与阀壳体20相应的板形，并且被连接到阀轴33。在本发明的例示实施方式中，致动器50适于驱动阀组件30的阀轴33，并且被安装在阀壳体20的外围。致动器50为诸如音圈电机的线性电机51。在本发明的例示实施方式中，线性电机51，根据弗莱明(Fleming)左手法则，包括可根据提供给线圈的电流而以线性运动来向前/向后移动的电机轴52。如图4所不,线性电机51包括电机壳体53、永磁体55、支撑板57以及弹性构件59。电机壳体53通过安装支架54而安装在阀壳体20的外围，并且电机轴52从该电机壳体53中突出来。永磁体55安装在电机壳体53内，线圈56缠绕永磁体55,并且电机轴52在导向构件61的引导下可移动地设置其上。当电流提供给线圈56时，电机轴52对应于所提供的电流穿过导向构件61而突出来。支撑板57连接到电机轴52并且与电机轴52 —起在电机壳53内移动。弹性构件59设置在电机壳体53的内表面和支撑板57之间，并且向支撑板57提供弹性力。在电流提供给线圈56从而电机轴52突出的状态下，如果电流被切断，电机轴52通过施加在支撑板57上的弹性构件59的弹性恢复力而回到原始位置。在本发明的例示实施方式中，动力输送单元70适于将电机轴52与阀组件30的阀轴33连接，并且将线性电机51的线性运动转换为旋转运动。动力输送单元70可由多连杆结构形成，如图5中所示，并且动力输送单元70包括第一连杆构件71、第二连杆构件72以及第三连杆构件73。第一连杆构件71通过连接至电机轴52的末端的球形接头75而可旋转地连接至电机轴52的末端。第二连杆构件72通过形成于第一连杆构件71的第一连杆旋转轴71a而可旋转地连接到第一连杆构件71。并且第三连杆构件73连接至阀轴33的突出端，并且可旋转地连接至第二连杆构件72。在这种情况下，第三连杆构件73可旋转地连接到形成于第二连杆构件72的第二连杆旋转轴72a。因而，第一、第二和第三连杆构件71、72、73根据电机轴52向前或者向后的运动，分别围绕球形接头75、第一连杆旋转轴71a和第二连杆旋转轴72a旋转。因而，阀轴33根据电机轴52向前或者向后的运动而旋转，从而盖板35打开或者关闭阀壳体20。在本发明的例示实施方式中，控制器(90:参照图2)适于控制系统的全部操作，并且尤其适于根据发动机的旋转速度控制致动器50的线性电机51。也就是说，控制器90将电信号提供给线性电机51以操作阀组件30，从而控制发动机在中/高速时的辅助导管13的打开量。控制器90，作为控制逻辑，根据发动机的驱动状况计算辅助导管13的打开量，将对应于辅助导管13的打开量的电流供应到线性电机51，并且通过线性电机51来驱动阀组件30，从而控制经过辅助导管13和阀壳体20的流入空气量。在下文中，根据本发明的例示实施方式的可变进气系统100的操作和控制方法将参照附图进行描述。在本发明的例示实施方式中，在发动机低/中速时，空气通过主导管11流入燃烧室。在这种情况下，致动器50的线性电机51不被控制器90的控制所操作。也就是说，阀组件30的盖板35关闭了与辅助导管13相连通的阀壳体20。因此，在本发明的例示实施方式中，空气通过主导管11流入每个燃烧室，从而进气噪声可以被减少，因而可以不再要求有用于减少进气噪声的独立共振器。根据本发明的例示实施方式的控制器90根据发动机的驱动状况计算辅助导管13的打开量，并且在中/高速中将对应于辅助导管13的打开量的电流供应到的致动器(线性电机51的线圈56) ο由于电流被提供到设置在永磁体55的磁场内的线圈56，因而由导向构件61引导的电机轴52线性地对应于电流移动。线性电机51的电机轴52根据弗莱明的左手定则从电机壳体53突出，并且和支撑板57 —起移动从而推动弹性构件59。因此阀轴33通过动力输送单元70的第一至第三连杆构件71、72和73，以电机轴52向前运动的方式而被旋转。并且，盖板35和阀轴33 —起旋转从而打开与辅助导管13相连通的阀壳体20。因此，在本发明的例示实施方式中，进入的空气在中/高速时将通过主导管11和辅助导管13提供到每个燃烧室。因此，在中/高速中，发动机输出使用主导管11和辅助导管13这两者而可以被增强。如果发动机操作状况从中/高速向低/中速改变，控制器90切断提供给线性电机51的电流。然后，线性电机51的电机轴52通过弹性构件59向着支撑板57的弹性回复力而回到原始位置。因此，阀组件30的阀轴33旋转，并且连接到动力输送单元70的盖板35关闭阀壳体20。如上所述，与传统的半主动类型相比，根据本发明的例示实施方式的可变进气系统100使用诸如音圈电机的线性电机，因此可实现加速轰鸣的线性化并且保持进气压力为预定值。同样的，和传统主动类型比较，可变进气系统100可减少噪音并且改善发动机输出性能，并且可减少制作成本以及实现快速和精确的控制。图6为示出根据本发明的另一个例示实施方式的可变进气系统的图。参照图6，根据本发明的另一个例示实施方式的可变进气系统200进一步包括压力传感器180，其用于检测空气滤清器主体110的空气进气压力并且向控制器(参照图2的90)输出检测信号。压力传感器180在相关的领域中被称为“MAF传感器”，其被安装到空气滤清器主体 110。控制器90根据由压力传感器180检测到的空气滤清器主体110的空气进气压力来计算通过辅助导管113的所需的空气流入量，计算盖板35的打开角，将对应于所需的空气流入量的电流提供给致动器150，并且通过致动器150来驱动阀组件130从而控制阀壳体的打开量。并且，不考虑驱动状况，控制器90通过空气滤清器主体110的进气压力的反馈保持恒定的进气压力。根据本发明的另一个例示实施方式的用于车辆的可变进气系统200的其他元件和操作完全同于本发明以上所述的例示实施方式，因此重复的描述将被省略。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。
权利要求
1.一种用于车辆的可变进气系统，其根据发动机的转速控制流入每个燃烧室的空气流量，该可变进气系统包括: 空气滤清主体，其与主导管和辅助导管相连接，空气流过该主导管和辅助导管； 阀壳体，其设置在空气滤清主体内并且与所述辅助导管相连通； 阀组件，其设置到所述阀壳体并且控制所述阀壳体打开量； 致动器，其安装到所述阀壳体并且联接到所述阀组件从而用于操作该阀组件，和 控制器，其控制所述致动器的操作， 其中所述致动器为线性电机，该线性电机包括根据提供给致动器线圈的电流而实现线性运动的电机轴。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的可变进气系统，其中所述可变进气系统进一步包括动力输送单元，该动力输送单元联接所述线性电机的电机轴和所述阀组件，并且将电机轴的线性运动转换成旋转运动。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的可变进气系统，其中所述阀组件包括: 能够旋转地安装到所述阀壳体的阀轴；和 固定于所述阀轴、并且根据所述致动器的操作而选择性打开所述阀壳体的盖板。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的可变进气系统，其中所述动力输送单元包括: 通过球形接头能够旋转地联接到所述电机轴的第一连杆构件； 能够旋转地联接到第一连杆构件的第二连杆构件；和 固定于所述阀轴且能够旋转地联接到所述第二连杆构件的第三连杆构件。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的可变进气系统，其中所述线性电机包括: 电机壳体，电机轴突出地设置在该电机壳体内； 设置在电机壳体内、并且在其中围绕着导向构件的磁铁，其中所述电机轴能够移动地通过导向构件设置，并且其中线圈围绕所述磁铁； 支撑板，该支撑板连接到电机轴的末端部分并支撑所述电机轴在所述电机壳体内的线性运动；和 弹性构件，该弹性构件设置在所述电机壳体的内表面和所述支撑板之间并且弹性偏置所述支撑板。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的可变进气系统，其中所述控制器根据发动机的驱动状况确定辅助导管的打开量，将对应于辅助导管的打开量的电流提供给致动器，并且通过所述致动器来驱动所述阀组件从而控制所述阀壳体的打开量。
7.根据权利要求1所述的用于车辆的可变进气系统，其中所述可变进气系统进一步包括压力传感器，该压力传感器被安装到所述空气滤清器主体，检测空气滤清器主体内的进气压力并且将检测信号输出给所述控制器。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的可变进气系统，其中所述控制器根据由所述压力传感器检测到的空气滤清器主体内的空气流入压力来确定通过所述辅助导管而流入的所需空气流入量，将对应于所需空气流入量的电流提供给致动器，并且通过致动器来驱动所述阀组件从而控制阀壳体的打开量。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的可变进气系统，其中不考虑驱动状况，所述控制器通过所述空气滤清器主体的空气的流入压力的反馈来保持恒定的进气压力。
全文摘要
本发明公开了一种用于车辆的可变进气系统，其根据发动机的转速控制流入每个燃烧室的空气流量，该可变进气系统可以包括空气滤清主体，其与空气流过的主导管和辅助导管相连接；阀壳体，其可以设置在空气滤清主体内并且与所述辅助导管相连通；阀组件，其设置到所述阀壳体并且控制所述阀壳体打开量；致动器，其安装到所述阀壳体并且联接到所述阀组件从而用于操作该阀组件，和控制器，其控制所述致动器的操作，其中所述致动器可以为线性电机，该线性电机包括根据提供给致动器线圈的电流而实现线性运动的电机轴。
文档编号F02D9/08GK103104383SQ20121028697
公开日2013年5月15日 申请日期2012年6月29日 优先权日2011年11月10日
发明者李相日 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社