用于涡流产生的回旋-涡流集成管道的制作方法

文档序号:19009935发布日期:2019-10-30 00:14阅读:236来源:国知局
用于涡流产生的回旋-涡流集成管道的制作方法

本描述大体上涉及一种用于使进气形成涡流并吸收发动机翻转的装置。



背景技术:

配置有气体涡轮增压器直喷(gtdi)发动机的车辆包括通过与涡轮机的机械耦合驱动的压缩机,以将增压空气输送到发动机的燃烧室,从而增大功率输出并提高燃料效率。然而,如果进入压缩机的空气不在与压缩机叶轮类似的方向上旋转,则可能发生压缩机不稳定性。此外,压缩机可能经历空气动力学损失和旋转失速,并且车辆噪声、振动和不平顺性(nvh)问题可必然发生。

解决所述问题的一种方法包括为发动机的进气系统配置涡流叶片装置,所述涡流叶片装置布置在压缩机的上游。在eisterlehner等人在de102005019896中所示的示例方法中,自旋产生装置可以耦合到压缩机外壳。该装置具有耦合到环形致动部分的可变形的弹性叶片。可以通过经由致动部分与驱动机构的连接而调整致动部分来控制施加到进气的涡流量,所述驱动机构可以基于诸如发动机转速、涡轮增压器速度、排气压力等的输入来调整涡流。叶片延伸到进气流中并在径向方向上弯曲,从而与进气相互作用以使气流在期望方向上旋转。

然而,本发明人已经认识到关于这种系统的潜在问题。作为一个示例,涡流叶片装置插入进气通道或压缩机入口中和从其移除可以通过专用工具执行,并且装置与进气通道和/或压缩机入口的耦合可能需要额外的组装部件,从而招致进气系统的额外成本和复杂性。此外,所述装置可能对通过进气通道的气流施加限制,从而减小由压缩机提供的增压压力并增加进气系统的重量。



技术实现要素:

在一个示例中,上述问题可以通过一种车辆中的柔性导管来解决,所述柔性导管包括:第一端和第二端,所述第二端在所述第一端的下游,所述第一端和所述第二端中的每一者被配置为耦合到所述车辆的发动机的进气通道的区段;以及多个螺纹,所述多个螺纹在所述导管的圆周周围成螺旋形并且部分地从所述第一端延伸到所述第二端。所述柔性导管可以是由柔性材料形成的回旋-涡流集成管道(csid),所述柔性材料允许所述csid耦合所述进气通道的可能未线性地对准的区段,同时吸收从运动的发动机传递到所述进气通道的振动运动。此外,所述csid可能影响到压缩机入口的气流。

作为一个示例,所述csid的形状类似于传统的回旋,但包括沿着所述csid的长度向内突出的螺旋形螺纹。类似于涡流叶片装置的导向叶片,所述螺纹导引气流在根据螺纹在所述csid周围卷绕的方向的方向上成螺旋形。可以调整csid的尺寸和几何形状,诸如直径、长度、螺纹的螺距和深度,以实现期望的涡流量和与压缩机叶轮啮合之前通过所述csid的进气的流率。以这种方式,通过单个装置产生预旋并且吸收发动机翻转而不增加更多部件,不增加进气系统的复杂性,或不限制通过进气通道的流率。

应理解,提供以上发明内容以便以简化形式引入一系列概念,所述概念在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着确认要求保护的主题的关键或必要特征,所述要求保护的主题的范围由具体实施方式后面的权利要求唯一地限定。此外,要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出了适配有回旋-涡流集成管道(csid)的发动机系统的示例。

图2示出了具有csid的第一实施例的进气系统的示例,所述csid布置成与进气通道成一直线。

图3示出了图2的csid,所述csid在上游端与进气系统分离并且在下游端附接到进气通道。

图4示出了图2和图3的csid的侧视图。

图5示出了csid的横截面。

图6示出了说明用于确定涡流比和平均预旋比的参数的示意图。

图7示出了发动机系统的第一示意图,其示出了csid相对于发动机的第一定向的第一位置。

图8示出了发动机系统的第二示意图,其示出了csid相对于发动机的第二定向的第二位置。

图9示出了包括图2至图5的csid的具有进气通道的发动机系统的示例实施例。

图10示出了csid的第二实施例,其示出了csid的扭转运动。

图11示出了可以表示csid的螺纹形状的螺旋线。

图12示出了csid的第三实施例,其示出了csid的弯曲能力。

图13示出了csid的第四实施例。

图2至图5、图7、图9至图10和图12至图13被示出为按比例绘制,但如果需要,也可以使用其他相对尺寸。

具体实施方式

以下描述涉及一种回旋-涡流集成管道(csid),所述csid被配置为在压缩机上游在进气中产生预涡流并吸收发动机翻转。该装置可以布置在发动机系统的进气通道中。图1中示出了具有csid的第一实施例的发动机系统的示例,该csid在压缩机和发动机的上游定位在进气通道中。csid可以布置成与进气通道成一直线,使得流过发动机系统的进气系统的空气也流过csid,如图2和图3所示。csid可以包括向内突出的螺旋形螺纹,所述螺纹在气流中引发涡流而不会不利地影响流率。图4中示出了csid的详细侧视图,其示出了螺纹的几何形状。图5中以横截面示出了csid的内部几何形状。图6中给出了代表性气缸和气缸横截面的示意图,以示出用于计算可用于确定csid对行进通过csid的空气的影响的涡流比以及平均预旋比的参数。图7和图8示出了发动机系统的示意图,其分别示出了分别基于发动机的第一定向和第二定向的csid的第一位置和第二位置。图9中示出了图2至图5所示的csid的位置,所述csid布置在进气通道中并且经由压缩机入口耦合到发动机。图10中示出了csid的替代实施例,其示出了由于吸收发动机翻转而施加在csid上的扭转运动。图11示出了螺旋线,其表示在csid的圆周周围成螺旋形的csid的回旋形状或螺纹。在图12中,示出了csid的另一示例,所述csid被示出为具有弯曲配置,其中csid的弯曲可以影响施加到进气的涡流量。图13中示出了csid的第四示例,所述csid在充当回旋的第一部分与充当涡流引发器的第二部分之间分割。此外,如本文中所描述,各种实施例的元件可以组合在一起,诸如图13本身所示,如果需要,确认实施例可一起使用。

图1至图5、图7至图10,和图12至图13示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。至少在一个示例中,如果被示出为彼此直接接触或直接耦合,那么这些元件可以分别被称为直接接触或直接耦合。类似地,至少在一个示例中,被示出为彼此邻接或相邻的元件可以分别是彼此邻接的或相邻的。作为示例,设置成彼此共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一示例,被定位成彼此间隔开而在其之间仅具有间隔而没有其他部件的元件在至少一个示例中可以被如此称之。作为又一示例,被示出为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧或者在彼此的左侧/右侧的元件相对于彼此可以被如此称之。此外,如图所示,在至少一个示例中,最顶部元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”,并且最底部元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文中所使用的,顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的竖直轴,并用于描述图的元件相对于彼此的定位。因此,在一个示例中,被示出为在其他元件上方的元件竖直地定位在其他元件上方。作为又一示例,图中示出的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如,诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆形、倒角的、成角度等)。此外,在至少一个示例中,被示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外,在一个示例中,被示出为在另一元件内部或示出为在另一元件外部的元件可以被如此称之。

现在转到图1,示出了可以包括在车辆5中的内燃发动机10的气缸14的示例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统并且由经由输入装置132来自车辆驾驶员130的输入控制。在该示例中,输入装置132包括加速踏板和用于产生比例踏板位置信号pp的踏板位置传感器134。发动机10的气缸(在本文中也称为“燃烧室”)14可以包括燃烧室壁136,其中活塞138定位在该燃烧室中。活塞138可以耦合到曲轴140,使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器54耦合到乘用车辆的至少一个驱动轮55,如下文进一步描述的。此外,起动机马达(未示出)可以经由飞轮耦合到曲轴140,以实现发动机10的起动操作。

在一些示例中,车辆5可以是混合动力车辆,其具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源。在其他示例中,车辆5是仅具有发动机的常规车辆。在所示示例中,车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机(m/g)。当一个或多个离合器56啮合时,发动机10的曲轴140和电机52经由变速器54连接到车轮55。在所示示例中,第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间,并且第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以使离合器啮合或脱离,以便使曲轴140与电机52和连接至其的部件连接或断开,和/或使电机52与变速器54和连接至其的部件连接或断开。变速器54可以是变速箱、行星齿轮系统或另一类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置,包括配置为并联、串联或串并联混合动力车辆。

电机52从牵引电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52还可以作为发电机操作,以提供电力从而例如在制动操作期间对电池58充电。

发动机10的气缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。进气通道146可以与发动机10的除了气缸14之外的其他气缸连通。在一些示例中,进气通道中的一个或多个可以包括增压装置,诸如涡轮增压器或机械增压器。例如,图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10,所述发动机10包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174和沿着排气通道148布置的排气涡轮176。当增压装置被配置为涡轮增压器时,压缩机174可以至少部分地由排气涡轮176经由轴180提供动力。然而,在其他示例中,诸如当发动机10设有机械增压器时,压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输入提供动力,并且可以任选地省略排气涡轮176。

回旋-涡流集成管道(csid)194可以布置成与进气通道142成一直线,从而形成进气通道142的一区段。csid194可以定位在进气通道142的入口与压缩机174之间,并且适于使流入压缩机入口的空气形成涡流以匹配压缩机174的叶轮的旋转方向。另外,csid194可以吸收发动机翻转。可以调整csid194的几何形状,包括向内成螺旋形的肋、螺纹或回旋,以适应传播通过进气通道142的运动的激烈性并影响流动到压缩机174的空气的旋转。csid194的进一步细节将在下文关于图2至图12进行详细阐述。

包括节流板164的节气门162可以设置在发动机进气通道中以用于改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。例如,节气门162可以定位在压缩机174的下游,如图1所示,或者可以替代地设置在压缩机174的上游。

排气通道148可以接收来自发动机10的除了气缸14之外的其他气缸的排气。排气传感器128被示出为耦合到排放控制装置178上游的排气通道148。排气传感器128可以选自用于提供排气空燃比(afr)的指示的各种合适的传感器,诸如例如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego(如图所示)、hego(加热型ego)、nox、hc或co传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂、nox捕集器、各种其他排放控制装置,或其组合。

发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如,气缸14被示出为包括位于气缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中,发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。进气门150可以由控制器12经由致动器152控制。类似地,排气门156可以由控制器12经由致动器154控制。进气门150和排气门156的位置可以由相应的气门位置传感器(未示出)来确定。

在一些状况期间,控制器12可以改变提供给致动器152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。气门致动器可以是电动气门致动类型、凸轮致动类型或其组合。可以同时控制进气门和排气门正时,或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能性中的任一者。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮,并且可以利用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(cps)系统、可变凸轮正时(vct)系统、可变气门正时(vvt)系统和/或可变气门升程(vvl)系统中的一者或多者。例如,气缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动(包括cps和/或vct)控制的排气门。在其他示例中,进气门和排气门可以由共同的气门致动器(或致动系统)或可变气门正时致动器(或致动系统)控制。

气缸14可以具有压缩比,该压缩比是当活塞138处于下止点(bdc)与处于上止点(tdc)时的容积比。在一个示例中,压缩比在9:1至10:1的范围内。然而,在使用不同燃料的一些示例中,可以增大压缩比。例如,当使用较高辛烷值燃料或具有较高潜在蒸发焓的燃料时,可能发生这种情况。如果使用直喷,则由于其对发动机爆震的影响,压缩比也可以增大。

在一些示例中,发动机10的每个气缸可以包括用于发起燃烧的火花塞192。在选定操作模式下,点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号sa而经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。可以基于发动机工况和驾驶员扭矩需求来调整信号sa的正时。例如,可以在最大制动扭矩(mbt)正时下提供火花以使发动机功率和效率最大化。控制器12可以将发动机工况(包括发动机转速、发动机负荷和排气afr)输入到查找表中,并输出用于输入发动机工况的对应mbt正时。在其他示例中,发动机可以通过压缩来对电荷点火,如在柴油发动机中那样。

在一些示例中,发动机10的每个气缸可以配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例,气缸14被示出为包括燃料喷射器166。燃料喷射器166可以被配置为输送从燃料系统8接收的燃料。燃料系统8可以包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料喷射器166被示出为直接耦合到气缸14,以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号fpw-1的脉冲宽度成比例地直接向气缸中喷射燃料。用这种方式,燃料喷射器166向气缸14中提供燃料的所谓的直喷(在下文中也称为“di”)。虽然图1示出了定位在气缸14一侧的燃料喷射器166,但是燃料喷射器166可以替代地位于活塞顶部,诸如火花塞192的位置附近。由于一些醇基燃料的较低挥发性,所以当利用醇基燃料来操作发动机时,这样的位置可以增加混合和燃烧。或者,喷射器可以位于顶部并在进气门附近以增加混合。可以经由高压燃料泵和燃料轨将燃料从燃料系统8的燃料箱输送到燃料喷射器166。此外,燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感器。

燃料喷射器170被示出为以某一配置布置在进气通道146中而不是气缸14中,所述配置向气缸14上游的进气道中提供所谓的进气道燃料喷射(下文中称为“pfi”)。燃料喷射器170可以与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号fpw-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。注意,单个驱动器168或171可以用于两个燃料喷射系统,或者如所示,可以使用多个驱动器,例如用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171。

在替代示例中,燃料喷射器166和170中的每一者可以被配置为用于将燃料直接喷射到气缸14中的直接燃料喷射器。在又一示例中,燃料喷射器166和170中的每一者可以被配置为用于在进气门150的上游喷射燃料的进气道燃料喷射器。在又一些示例中,气缸14可以仅包括单个燃料喷射器,该燃料喷射器被配置为以不同的相对量从燃料系统接收不同燃料作为燃料混合物,并且进一步被配置为作为直接燃料喷射器将该燃料混合物直接喷射到气缸中或者作为进气道燃料喷射器在进气门的上游喷射该燃料混合物。

在气缸的单个循环期间,燃料可以由两个喷射器输送到气缸。例如,每个喷射器可以输送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外,诸如下文中所描述,从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随工况(诸如发动机负荷、爆震和排气温度)而变化。进气道喷射的燃料可以在打开的进气门事件、关闭的进气门事件(例如,基本上在进气冲程之前)期间以及在打开和关闭的进气门操作期间输送。类似地,直接喷射的燃料可以在例如进气冲程期间以及部分地在先前的排气冲程期间,在进气冲程期间,并且部分地在压缩冲程期间输送。因此,即使对于单个燃烧事件,所喷射的燃料也可以在不同的正时从进气道喷射器和直接喷射器喷射。此外,对于单个燃烧事件,每个循环可以对所输送的燃料执行多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当组合期间执行多次喷射。

燃料喷射器166和170可以具有不同的特性。所述特性包括尺寸差异,例如一个喷射器可能具有比另一喷射器更大的喷射孔。其他差异包括但不限于不同的喷洒角度、不同的操作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷洒特性、不同的位置等。此外,取决于喷射器170和166之间喷射的燃料的分配比,可以实现不同的效果。

燃料系统8中的燃料箱可以容纳不同燃料类型的燃料,诸如具有不同燃料品质和不同燃料组成的燃料。差异可以包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料混合物和/或其组合等。具有不同蒸发热的燃料的一个示例可以包括汽油作为具有较低蒸发热的第一燃料类型,并且包括乙醇作为具有较大蒸发热的第二燃料类型。在另一示例中,发动机可以使用汽油作为第一燃料类型并使用含醇燃料混合物(诸如e85(大约85%的乙醇和15%的汽油)或m85(大约85%的甲醇和15%的汽油))作为第二燃料类型。其他可行的物质包括水、甲醇、醇和水的混合物、水和甲醇的混合物、醇的混合物等。

控制器12在图1中被示出为微型计算机,所述微型计算机包括:微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序(例如,可执行指令)和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示出为非暂时性只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12可以从耦合到发动机10的传感器接收各种信号,包括先前讨论的信号并且另外包括:来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(maf)的测量结果;来自耦合到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ect);来自耦合到排气通道148的温度传感器158的排气温度;来自耦合到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的分布型点火拾波器信号(pip);来自节气门位置传感器的节气门位置(tp);来自排气传感器128的信号ego,所述信号可以由控制器12使用来确定排气的afr;以及来自map传感器124的绝对歧管压力信号(map)。发动机转速信号rpm可以由控制器12从信号pip产生。来自map传感器124的歧管压力信号map可以用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12可以基于发动机冷却剂温度而推断发动机温度,并基于从温度传感器158接收的信号而推断催化剂178的温度。

控制器12从图1的各种传感器接收信号,并基于所接收信号和存储在控制器的存储器上的指令而采用图1的各种致动器来调整发动机操作。例如,在从输入装置132接收到正在发生踩加速器踏板的信号后,发动机控制器可以命令调整以增大增压压力(例如,从压缩机出口输送到燃烧室的压缩空气的压力)。可以关闭排气废气门(图1中未示出)的气门,其将涡轮176上游的排气通道148耦合到排气通道148的在涡轮176下游并且在排放控制装置178上游的区域。可以专门将排气引导到涡轮176以增大涡轮176的旋转速度,从而增大压缩机速度和增压压力。或者,机械增压器(如果存在的话)可以用于使压缩机快速向上自旋以实现期望的增压压力。

如上文所描述,图1仅示出了多缸发动机的一个气缸。因此,每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。应了解,发动机10可以包括任何合适数目个气缸,包括2、3、4、5、6、8、10、12个或更多个气缸。此外,这些气缸中的每一者可以包括由图1参考气缸14描述和示出的各种部件中的一些或全部。

在发动机的气缸处接收来自涡轮增压器压缩机(诸如图1的压缩机174)的增压空气可以提高发动机系统的功率输出和燃料效率。然而,涡轮增压器提供的这些益处可以取决于压缩机的操作效率。压缩机效率可能受到叶轮叶片与进气流的相互作用的影响。例如,如果进入压缩机入口的进气在相对于叶轮自旋的相反方向上形成涡流,则相反的旋转方向可能导致压缩机不稳定性、空气动力学损失和旋转失速。通过并入装置以使空气在进入压缩机入口之前在与叶轮的旋转方向相同的方向上形成涡流,可以稳定压缩机操作并且提高压缩机效率。

可以通过为进气通道(诸如图1的进气通道142)配置回旋-涡流集成管道(csid)来实现进气在压缩机上游预先形成涡流。csid可以是定位在进气通道中的导管,以吸收发动机翻转并适应进气通道中的弯曲和转弯,类似于传统的回旋。另外,csid配置有几何形状,所述几何形状控制在压缩机入口上游流过csid的空气的旋转,而不限制到压缩机入口的气流。因此,当包括在进气系统中时,csid可以使空气在期望的方向上形成涡流,形成涡流是由csid的形状(如布置在图2和图3的进气系统200中的csid202中所示)而引起的。

进气系统200可以包括在发动机(诸如图1的发动机10)中,并且包括进气通道204,在一个示例中,进气通道204可以是图1的进气通道142。提供一组参考轴201,其指示y轴、x轴和z轴。在图2中,进气通道204是管状且中空的,具有沿x-y平面截取的圆形横截面,并且包括图2中的相对线性地对准的第一区段203和弯曲的第二区段205。第一区段203可以沿着朝向第二区段205的方向逐渐变细从而变窄,并且可以在窄端908耦合到csid202的第一端206。进气通道204的第二区段205可以包括阀208,其他空气通道(诸如低压egr通道、压缩机再循环通道或其他合适的通道)可以附接到所述阀。csid202的第二端210可以耦合到第二区段205,使得csid202布置在第一区段203与第二区段205之间,并且将第一区段203与第二区段205隔开。

csid202也是管状和中空的,其中内部通道211从第一端206延伸穿过csid202到第二端210,如图3中在进气系统的另一视图300中所示。csid202具有例如朝向csid202的内部通道211延伸的向内突出的螺纹220,所述螺纹220沿着csid202的长度209缠绕在csid202周围。螺纹220的细节将在下文参考图4、图5和图11进一步讨论。在图3中,示出了没有耦合到进气通道204的第一区段203的csid202,以便示出csid202的第一端206中的开口,该开口也可以是csid202的入口。csid202可以在第二端210处具有类似的开口,该开口也可以是csid202的出口。图3和随后的图中与图2中共同的元件被类似地编号。csid202具有大体圆柱形的形状,在csid的侧壁中具有在第一端206与第二端210之间延伸的多个连续的螺旋形凹口,并且可以具有不一致的内径(和外径)。图2所示的在csid202的第一端206处的第一内径212可以基本上等于进气通道204的第一区段203在窄端908处的外径。因此,csid202的第一端206被配置为在第一区段203的窄端908上滑动并且周向地环绕第一区段203的窄端908。csid202的第一端206还可以具有凹槽214以容纳软管夹216,软管夹216可以通过夹紧软管夹216来确保csid202的第一端206附接到进气通道204的第一区段203。

csid202的第二端210的第二内径218可以基本上等于进气通道204的第二区段205的第一端903的外径,该第一端903靠近csid202。csid202的第二端210可以在进气通道204的第二区段205的第一端903上滑动并且周向地环绕第二区段205的第一端903。csid202的第二端210与进气通道204的第二区段205的耦合可以通过csid202的第二端210施加在第二区段205的第一端903周围的压力来确保,使得csid202通过压力固定在适当位置而无需任何额外装置。以这种方式,csid202可以易于分离以进行维护或更换。或者,可以通过在csid202的第二端210的内表面与进气通道204的第二区段205的第一端903的外表面之间添加一层粘合剂来强化耦合。

在一个示例中,如果进气通道204的第一区段203的窄端908与第二区段205的第一端903的外径相等,则第一内径212与第二内径218可以相等。在其他示例中,第一内径212与第二内径218可以不同。第一内径212可以大于第二内径218,或者,第一内径212可以小于第二内径218。

通过将csid202定位在进气通道204的第一区段203与第二区段205之间并与之成一直线,csid202可以被配置为回旋。在图3中的箭头302指示的方向上流过通道的空气可以从第一区段203流过csid202,通过第二区段205并且不间断地流入到压缩机入口中。csid202可以由耐用的柔性材料(诸如橡胶)形成,所述材料通过使csid202弯曲来适应进气通道的区段的相对定位的变化而允许csid202耦合所述区段,即使在所述区段未线性地对准时也是如此。csid202的柔性还可以允许csid202吸收由发动机处的扭矩产生引起的发动机的运动,本文中称为发动机翻转。

在扭矩输出期间,发动机可能经历几种振动模式。具体地说,发动机可以围绕扭矩翻转轴线振动,并且发动机可以安装和锚定以支撑所产生的发动机翻转。发动机的振动运动可以传递到耦合到发动机的部件,诸如涡轮增压器压缩机和将进气输送到压缩机的通道。虽然发动机以及压缩机的安装可以抑制发动机的不期望的运动和错位,但是运动传递所经由的空气和气体通道可能不会被类似地支撑。通过在通道中包括诸如csid202的橡胶管道或耦合器,发动机翻转可以被橡胶管道吸收,从而减轻运动,使得耦合到定位成离发动机较远的通道的部件可以不受影响或者运动可以大大减少。

csid202的定向可以取决于发动机的定向以有效地吸收发动机翻转。图7中示出了具有布置在进气通道722中的csid720的发动机系统的第一示意图700。在一个示例中,csid720可以是图1的csid194或图2的csid202。进气通道722在压缩机740与空气净化器750之间延伸,压缩机740紧接在发动机730的上游。进气通道722弯曲使得进气通道722的耦合到压缩机740的第一部分711与z轴平行,并且继续到进气通道722的耦合到csid720的第二部分713,第二部分713与x轴平行。发动机730具有发动机翻转轴线702,其也与发动机730的宽度706、发动机730的曲轴703、进气通道722的第一区段711和x轴平行并且垂直于z轴。然而,关于y轴(例如,在图7中的页面之外),发动机翻转轴线702可以相对于曲轴703倾斜8-20度。

为了吸收发动机730围绕发动机翻转轴线702的振动,csid720可以定向成使得csid720的中心轴线708也沿着z轴平行于发动机翻转轴线702。csid720可以在y方向上与发动机翻转轴线702成角度或同轴。在图7的发动机系统中,csid720定位在进气通道722的第二部分713中,以维持csid720与发动机翻转轴线702的同轴对准。

在图8所示的发动机系统的第二示意图800中,发动机830相对于图7中的发动机730垂直地布置,使得图8中的发动机830的宽度806比图7中的发动机730的宽度706宽。进气通道822在图8中维持与图7的进气通道722相同的定向,在紧接在发动机830上游的压缩机840与空气净化器850之间延伸。进气通道822具有与发动机830相邻的与z轴平行的第一部分811和与第一部分811连续的与x轴平行的第二部分813。

进气通道204的第一部分811经由压缩机840流体地耦合到发动机730,使得发动机翻转轴线802和曲轴803沿着z轴与第一部分811平行并且垂直于进气通道822的第二部分813。在该配置中,csid820定位在进气通道822的第一部分811中,以将csid820布置在与发动机翻转轴线802平行的定向上。在一些示例中,csid820可以是图1的csid194或图2的csid202。csid820可以沿着y轴相对于发动机翻转轴线802成角度,或者可以是同轴的。由于csid820布置在进气通道822的第一部分811中,因此csid820比图7的配置更靠近压缩机840(和发动机830)。

应了解,图7和图8中分别示出的csid720和820的定向是可以相对于发动机翻转轴线布置csid的方式的非限制性示例。包括csid的发动机系统的其他示例可以包括csid定位成相对于发动机翻转轴线的对准以及发动机垂直或成角度的定向。虽然使csid定向成与发动机翻转轴线同轴可以提供对发动机翻转的最大吸收,但是包装约束可能导致csid定位在替代定向上,尽管非同轴对准,但替代定向仍然会减轻nvh问题。

csid在进气通道中的定位可以限定终止点或区域,在该点或区域发动机翻转下降到阈值水平以下并且减轻到csid的更上游的部件不会受到发动机产生的振动的不利影响的程度。例如,图9中所示的发动机系统900包括图2至图5的csid202和图2至图3的进气通道204。csid202布置在进气通道204的第一区段203中,与第一区段203平行且连续,并且在csid202的第二端210耦合到进气通道204的第二区段205的第一端903。第二区段205在与第一端903相对的第二端905耦合到压缩机入口902,并且可以经由夹具或支架或某一其他紧固机构固定到发动机。进气通道204的第一区段203可以在窄端908耦合到csid202并且在相对端耦合到车辆的车架(未示出)。因此,进气通道204的第二区段205可以经历与第一区段203不同的运动,例如,振荡或位移的振幅和/或方向。

例如,发动机翻转可以传播通过第二区段205,其可以表现为引起第二区段205的相对大的位移的高频振动。较低频率的振动可以传动到进气通道204的第一区段203,这是由第一区段203安装到车架引起的,第一区段203也可能由于车辆在不平坦地形(诸如缓速块、坑洼等)上的导航而经历大幅度位移的爆发。在进气通道204可以包括单个连续区段的示例中,在进气通道的相对端处经历的不同运动(由一端的发动机翻转和另一端的车辆运动导致)可能迫使进气通道204强烈扭转并变得降级。通过将csid202作为第一区段203与第二区段205之间的耦合器并入在进气通道204中,可以在csid202处吸收不同类型的运动,从而减少运动到进气通道的在运动源远端的区段的传递,例如发动机翻转到第一区段203的传递以及车辆运动到第二区段205的传递。因此降低了进气通道204降级的可能性。

在发动机系统900中产生的发动机翻转可以通过包围在框904内的部件传递,所述部件包括压缩机910、进气通道204的第二区段205和csid202的第二端210。当振动传播通过csid202,从而导致csid202的扭转运动(其在下文关于图10进行进一步描述)时,发动机翻转被csid202减轻和吸收。因此,包围在框906中的部件,包括csid202的第一端206和进气通道204的第一区段203可以经历较少的由发动机翻转引起的位移。

进气通道204由发动机翻转位移的量(例如,沿着进气通道204的长度的距离)可以受csid202相对于发动机系统900和压缩机910的入口902布置的位置所影响。例如,与图7中csid720与发动机730的靠近程度相比,在图8中将csid820定位成更靠近发动机830可以允许如图8所示的csid放置以减轻较靠近源(例如发动机)的发动机振动,从而减小沿着进气通道从发动机朝向经受发动机翻转的压缩机入口的距离。因此,关于图9的发动机系统900,可能期望将csid202布置成靠近压缩机入口902,并且离进气通道204的入口较远,以抑制运动源附近的发动机翻转。然而,无论压缩机与发动机的距离如何,如图7和图8所示的csid与发动机翻转轴线平行对准可以优先于靠近以使阻尼效应最大化。

发动机翻转到csid的传递可以使csid在吸收运动的同时扭转、弯曲、伸展或压缩,如图10中的csid1000所示。csid1000可以是图1的csid194的非限制性示例。csid1000可以具有第一端1002和第二端1004,每一端被配置为耦合到进气通道的区段。当吸收发动机翻转时,第一端1002可以在箭头1006指示的方向上旋转,而第二端1004可以在箭头1008指示的相反方向上旋转。箭头1006指示的方向可以对应于沿着z轴从第一端1002朝向第二端1004观察csid1000时的顺时针方向,并且箭头1008指示的方向可以对应于逆时针方向。或者,第一端1002可以在逆时针方向上旋转,而第二端1004可以在顺时针方向上旋转。csid1000的扭转(例如,端部在相反方向上旋转)可以抑制从发动机传递到csid1000的运动。

在吸收发动机翻转时,csid1000还可以压缩以使得csid1000的长度1012减小,如箭头1010所指示,或者伸展以使得长度1012增加,如箭头1014所指示。另外,csid1000可以在发动机翻转的传递期间弯曲,使得csid1000不与csid1000的中心轴线1016同轴,而是在沿着长度1012的至少一个区域中相对于中心轴线1016弯曲。当布置在发动机系统的进气通道中时,csid1000可以适于经历所描述的运动(例如,扭转、弯曲、压缩、伸展)中的一个或多个。

在特别扰动的发动机运动期间,传动到csid的所得发动机翻转可能增大csid变形的可能性。如果预期出现更严酷的发动机翻转,则可以修改csid的几何形状以补偿增加的运动。在一个示例中,可以增加csid的长度(诸如图4中的csid202的长度209和图10中的csid1000的长度1012),以增强对运动的吸收并减小由发动机翻转施加在csid上的扭转力。在另一示例中,可以增大csid的回旋或螺纹的卷绕率以减小螺纹的螺距,从而增大螺纹的密度并抵抗扭转力。csid的螺纹的配置以及对发动机翻转吸收和涡流产生的影响在图4至图6的下图描述中进行了讨论。

csid可以成形以影响流过进气通道的空气的旋转方向。csid可以具有提供盘绕路径,从csid的第一端连续地延伸到第二端的螺纹。例如,图4中以侧视图400示出了图2、图3和图9的csid202,为了简洁起见,没有将csid202耦合到进气通道。csid202可以具有螺纹220,螺纹220可以是朝向csid202的中心轴线402径向地向内延伸的弯曲突出部。螺纹220可以通过在螺纹220中的每一者之间延伸的圆形过渡部403隔开,从而在螺纹220之间提供平滑、弯曲和连续的过渡表面。圆形过渡部403可以在与向内突出(例如,朝向中心轴线402)的螺纹220的曲率相反的方向上弯曲。螺纹220中的每个螺纹可以与相邻螺纹220均匀地间隔开,并且可以围绕中心轴线402以螺旋形图案弯曲,同时从csid202的第一端206到第二端210与中心轴线402维持一致距离。例如,螺纹220中的第一螺纹404的形状由箭头406描绘。第一螺纹404沿着csid202的长度209围绕中心轴线402在csid202的圆周周围卷绕至少一整圈。然而,在其他示例中,螺纹404可以沿着csid202的长度209的一部分而不是全长209在csid202周围盘绕少于或多于一整圈或卷绕在csid202周围。例如,螺纹220可以沿着长度209从csid202的第一端206延伸到中点或者沿着csid202的长度209的中心部分延伸但是不到达第一端206或第二端210。

第一螺纹404的整体形状可以类似于螺旋线1100,如图11所示。螺旋线1100在沿着z轴延伸的同时与螺旋线1100的中心轴线1102维持一致距离。返回到图4,当沿着中心轴线402从csid202的第一端206向第二端210观察时,第一螺纹404围绕中心轴线402的卷绕遵循顺时针方向。csid202的所有螺纹220可以具有类似的螺旋状几何形状,例如,类似于图11的螺旋线1100,其围绕csid202在顺时针方向上均匀地旋转。然而,在其他示例中,螺纹220可以在相反的逆时针方向上成螺旋形。此外,与沿着长度209的靠近第一端206和第二端210的区域相比,螺纹220在csid202的中间区域(相对于长度209)与中心轴线402可以不维持一致半径,而是具有更大的半径。换句话说,csid202的整体高度408可以逐渐变细并在第一端206和第二端210处变得更小。

螺旋状螺纹220的旋转方向可以控制气流中的涡流方向。当空气如箭头302所指示在第一端206处进入csid202时,气流的边界层与突出到csid202中的螺纹220之间的接触和摩擦重新指引空气以沿着螺纹220引导气流。因此,如果螺纹220从第一端206到第二端210在顺时针方向上成螺旋形,则空气也可以在顺时针方向上旋转。类似地,如果螺纹220在逆时针方向上成螺旋形,则空气可以在逆时针方向上形成涡流。可以基于布置在csid202下游的压缩机(例如,图9的压缩机910)的旋转方向来选择螺纹220的形成螺旋的方向。

csid202的内部可以成形以反映csid202的外部几何形状,如沿着图4的线5-5’截取的图5的横截面500所示。换句话说,csid202的材料的厚度(被定义为csid202的内表面502与外表面504之间的距离)可以是一致的,并且材料的形状的变化在外表面504和内表面502中类似地表示。因此,内表面502紧密地匹配csid202的外表面504的弯曲和弯头。应了解,图5的横截面500和图2至图4的csid202是csid的非限制性示例。虽然csid202被示出为具有八个螺纹220,但是其他实施例可以具有更多或更少的螺纹220,或者螺纹220可以各自在csid202的圆周周围成螺旋形经过多于或少于一整圈,csid202的厚度可以比所示厚度更薄或更厚,或者厚度可以是不一致的。另外,其他示例可以包括具有除弯曲之外的各种向内突出形状的(诸如矩形的或尖的)螺纹。类似地,螺纹220之间的过渡部403可以是其他几何形状,诸如尖的、矩形的等,而不是弯曲的。

在一些示例中,如图4所示并且被定义为csid202的长度209的在第一端206与第二端210之间的部分的主体420的外径506可以大于如图9所示的进气通道204的第一区段203的窄端908的外径和进气通道204的第二区段205的第一端903的外径,外径506是跨越csid202的外表面504的过渡部403而测量。csid202的主体420的外径506可以如图10所示等于,或如图2至图3所示大于csid202的第一端206和第二端210的外径。此外,如图5所示在csid202的主体中的csid202的内径508可以小于、大于或等于第一端206和第二端210的内径。

csid202的内表面502可以与流过进气通道并通过csid202的空气相互作用,使得气流根据螺纹220成螺旋形的旋转方向形成涡流。形成涡流是形成漩涡的扭转的螺旋形空气运动,并且涡流的大小可以由涡流比限定,涡流比是角动量的轴向通量与气流的轴向动量的轴向通量的比。换句话说,涡流比可以是空气的角动量相对于空气的轴向动量的测量结果。可以紧接在压缩机入口的上游测量涡流。涡流比越大,空气质量越大,并且漩涡中心的压力下降也越强。csid202中的涡流比的计算可以包括将csid202的形状简化为圆柱体602,如图6中的示意图600所示。

通过图6所示的圆柱体602的气流的成螺旋形运动由箭头604指示,螺旋形以圆柱体602的中心轴线606为中心。涡流比可以从在垂直于中心轴线606的平面中截取的圆柱体602的圆形横截面608确定。圆柱体602具有半径r,并且气流具有轴向速度vax。圆中的径向位置由r和与径向位置r相切的切向速度vtan限定。可以根据下式计算涡流比

其中

s=圆的表面积608

ρ=空气密度

vax=空气的轴向速度

vtan=空气的切向速度

r=距横截面608的中心的径向距离

r=横截面608的水力半径

基于等式1,涡流比可以主要取决于空气的速度分量和横截面608的水力半径r。例如,如果r减小,则涡流比增大。通过为csid适配朝向中心轴线向内突出的螺旋形螺纹,螺纹向进气施加切向速度,从而在根据螺纹的形成螺旋的方向的方向上引发涡流。由螺纹的向内的突出部限定的csid的内径(例如,图5的内径508)在csid内部可以相对于进气通道的上游部分的内径减小,从而迫使空气与螺纹相互作用并增大csid中的气流的涡流比。

csid的螺纹还可以与气流相互作用以增大气流速度。例如,通过进气通道的在csid上游的一部分(诸如图2至图4的进气通道204的第一区段203)的气流可以是43m/s并且在通过csid202后增大到70m/s。可以通过增大csid的主体的内径和/或增加csid的长度来进一步增大通过csid的流率。调整各种几何方面(诸如csid的螺距、深度、长度和弯曲角度)除了导致产生对发动机翻转的有利阻力之外,还可以导致产生气流的期望涡流。例如,增加长度还可以增大csid对由于发动机翻转引起的扭转、弯曲、压缩和伸展力的阻力。

作为示例,改变成螺旋形螺纹的螺距可以影响气流从线性流到旋流的转变。如图4所示的螺距410是从螺纹(例如,第一螺纹404)的中心到相邻螺纹(例如,第二螺纹405)的中心的距离。螺距410可以被设置为允许每个螺纹沿着csid202的长度209围绕csid202的圆周一整圈。作为示例,csid202的长度209可以是30cm,而螺距410可以是5cm。然而,如果螺距减小到例如3cm,同时维持30cm的长度209,则螺纹220可以更紧密地间隔在一起并且在csid202周围卷绕多于一整圈。如果螺距410增大到例如7cm,同时维持30cm的长度209,则螺纹220可以进一步间隔开并且在csid202周围卷绕少于一整圈。

减小或增大螺距410可以更改向气流施加的涡流量。通过减小螺距410,空气在行进通过csid202时可以由沿着csid202的长度209更密集地布置的螺纹220引导,从而导致更快速的形成涡流。相反,当螺距410增大时,空气可以接触更远地间隔开的更多螺纹220并且更缓慢地形成涡流。此外,虽然螺距410被示出为在图4的螺纹220之间是一致的,但是可以将螺距410调整为沿着csid202的长度209是不一致的。例如,螺距410可以在靠近空气进入csid202的csid202的第一端206处增大,并且朝向csid202的第二端210减小,以便使气流更平缓地转变为旋转运动。

另外,对于给定长度209的csid202,减小螺距410增加了螺纹220在csid202的圆周周围缠绕的圈数。由于螺纹220对csid202框架的结构加强,csid202周围的螺纹220的更多圈数为csid202提供了对从发动机翻转平移到csid202的运动的更大阻力。因此,可以通过增加csid202的长度209和减小螺距410来提供csid202对变形的高容限。

在致使csid202被压缩或伸展的发动机运动的变化期间,可能发生螺距410的无意改变。当csid202被压缩时,螺距410可以减小,同时减小长度209并增加进气中的涡流产生。相反,当csid202伸展时,螺距410和长度209可以增大,从而减少对气流施加的涡流量。因此,尽管调整csid202的几何形状以实现期望的涡流效应,但是在发动机操作期间可以实时地观察到涡流产生的变化。

除了调整螺距410之外,修改螺纹220的深度412(如图4和图5所示)可以调整通过csid202的空气的运动。深度412是第一螺纹404(或螺纹220中的任一者)上远离中心轴线402突出最远的点与螺纹404上向内突出最靠近中心轴线402的点之间的距离。深度412可以被定义为csid202的外径506与内径508之间的差的一半。与气流接触的螺纹220的材料量可以通过深度412来确定,从而影响空气形成涡流的程度。作为示例,如果csid202的外径(例如,图5的外径506)是12cm,则深度412可以设置为1.5cm。通过将深度412增大到2cm,气流的旋转速度可以增大例如20%。然而,增大深度412还可以使csid202的内径(例如,图5的内径508)变窄并限制通过csid202的空气的轴向流率。通过增大csid202的外径,通过增加csid202的长度209,或通过增大外径和长度的组合,可以抵消增大深度412所施加的限制。

例如,如果csid202定位在进气通道的不允许更长的csid安装但是期望更多的进气涡流的区域中,则可以增大螺纹220的深度412并且减小螺距410,同时可以加宽csid202的外径。作为另一示例,如果期望具有从线性流到旋转流的较少破坏性转变的气流有更多涡流,并且用于进气通道的包装空间不允许csid202加宽,则可以将螺距410调整为跨越csid202的长度209逐渐减小,深度412增大,并且长度209也增加。

在另一示例中,如果包装约束和发动机定向导致csid202定位在离压缩机入口相对远之处,则csid202在进气中产生的涡流可能在空气到达压缩机入口时失去动量从而减小csid202的效用。因此,可以相应地增大螺距410以抵消由于距压缩机的距离而导致的动量损失。

此外,可以调整csid的弯曲角度以增加引发的涡流。csid的另一非限制性示例由图12中的csid1200示出。csid1200可以相对于类似于图4的csid202的中心轴线402的第一线性中心轴线1202对准,使得csid1200相对于y轴弯曲,例如,csid1200的中心部分弯曲成在中心轴线1202上方。换句话说,csid1200可以具有弯曲的中心轴线,如图12中的第二中心轴线1204所指示。由csid1200的向上弯曲的部分相对于第一中心轴线1202形成的角度φ可以是弯曲角度φ。修改弯曲角度φ可以调整气流与csid1200的螺纹1208的内表面的相互作用,从而影响涡流的产生。例如,增大弯曲角度φ,例如,增大第二中心轴线1204的曲率可以增加空气与螺纹1208之间的接触,从而引发更多涡流。减小弯曲角度φ反过来可以减少接触并减少涡流。取决于csid1200与进气之间的期望的相互作用量,csid1200可以布置在进气通道中,使得csid1200维持在具有对应于特定弯曲角度φ的特定曲率的位置。

在又一示例中,可以分割csid1300的几何形状以在csid1300的个别部分中实现对振动的吸收和涡流的产生,如图13所示。csid1300具有中心轴线1302和沿着z轴限定的长度1304。csid1300具有沿着csid1300的长度1304从csid1300的第一端1308延伸到中点1310的第一部分1306。csid1300的第二部分1312从csid1300的中点1310延伸到第二端1314。

通过csid1300的气流由箭头1316所指示,并且因此,第一部分1306布置在csid1300的第二部分1312的上游。第一部分1306可以被配置为吸收发动机翻转但不使气流形成涡流。第一部分1306在csid1300的第一端1308处包括凹槽1320,凹槽1320被配置为收纳软管夹以将csid1300固定到进气通道。第一部分1306在凹槽1320下游还具有朝向中心轴线1302向内突出的第一组螺纹1318,与图2至图5和图9的csid202的螺纹220不同,螺纹1318不沿着csid1300的长度1304成螺旋形。而是,第一组螺纹1318中的每个螺纹与y轴平行,从而在csid1300周围形成连续的环。

第一组螺纹1318可以类似于波纹管,从而允许csid1300的第一部分1306弯曲、压缩和伸展,并且可以沿着中心轴线1302在csid1300的凹槽1320与中点1310之间延伸。第一组螺纹1318的外径1322可以大于csid1300在第一端和第二端1308、1314处的直径1324。第一组螺纹1318中的每个螺纹可以按比例如图2至图5和图9的csid202的螺纹220的更尖锐的形状(例如,更尖)朝向中心轴线1302突出。远离中心轴线1302突出的第一组螺纹1318中的每一者之间的过渡部326的形状可以类似地比csid202的圆形过渡部403更尖。

通过将csid1300的第一部分1306定位在csid1300的上游部分,第一部分1306可以直接耦合到进气通道的附接到车架的第一区段,从而减轻通过进气通道的第一区段传递的振荡并在车辆运动期间产生。第一部分1306还可以吸收通过进气通道的第二区段传递的发动机翻转,第二区段在压缩机入口与csid1300的第二端1314之间延伸。由于第一组螺纹1318的几何形状,非螺旋状的第一组螺纹1318可以具有比螺旋形螺纹更高的柔性程度,从而允许csid1300更容易扭曲。通过为csid1300的一部分配置第一组螺纹1318,每个螺纹与y轴平行,csid1300也可以更容易地适应进气通道的第一区段与第二区段的未对准。

csid1300的第二部分1312的外径1327可以比csid1300的第一部分1306的外径1322或第一端和第二端1308、1314的直径1324更窄。csid1300的第二部分1312具有第二组螺纹1328,类似于图2至图5和图9的csid202的螺纹220,螺纹1328具有螺旋形螺旋状几何形状。当沿着中心轴线1302从第一端1308向第二端1314观察csid1300时,第二组螺纹1328在顺时针方向上形成涡流,第二组螺纹1328从中点1310延伸到第二端1314。第二组螺纹1328中的每个螺纹可以围绕csid1300的小于整个圆周而旋转。例如,每个螺纹可以旋转90度或120度或小于360度的某个角度。

第二组螺纹1328中的每个螺纹可以朝向中心轴线1302向内弯曲并且通过圆形过渡部1330与相邻螺纹间隔开,从而远离中心轴线1302弯曲。csid1300的壁1332,例如,在第一端1308与第二端1314之间延伸并形成csid1300的第一部分和第二部分1306、1312的壁,可以在中点1310处从第一部分1306平滑地、无缝地并连续地过渡到第二部分1312。中点1310处的平滑过渡不会在气流与csid1300的内表面之间引入额外摩擦,从而允许流速在第二部分1312的内径1334相对于内径1336减小时增大,其可以表现为当第二组螺纹1328迫使空气旋转时切向速度的增大。

通过将被配置为对气流施加涡流的第二部分1312定位在第一部分1306的下游,在产生涡流之后,行进通过非螺旋形螺纹不会不利地影响空气的旋转。例如,如果第一部分1306和第二部分1312相对地设置,其中涡流在吸收振动的上游引发,则在形成涡流的空气与垂直于通过csid1300的轴向气流对准的更尖的第一组螺纹1318之间产生的摩擦可以减小流率并降低旋转空气的切向速度。

应了解,csid1300是分割的csid的非限制性示例,并且在不脱离本公开的范围的情况下,csid1300的配置中的许多变化是可能的。作为示例,在图13中,csid1300的第一部分1306被示出为csid1300的比第二部分1312更大的部分。例如,第一部分1306可以形成csid1300的长度1304的60%,而第二部分1312可以形成长度1304的40%。然而,在其他示例中,第一部分1306可以形成更大的部分,诸如长度1304的65%或70%,或者第一部分1306与第二部分1312相比可以构成长度1304的较小部分。第一部分和第二部分1306、1312可以各自具有比第一组螺纹1318和第二组螺纹1328所示的更多或更少的螺纹。第一组螺纹和第二组螺纹1318和1328的螺距和深度可以比所示的更小或更大,并且第一部分和第二部分1306、1312的直径相对于彼此可以不同。

通过调整csid的几何形状,csid可以适应特定的发动机配置,例如,压缩机尺寸、进气通道的长度等。例如,图10的csid1000的长度可以与图2至图5的csid202相等。然而,csid1000的螺纹可以在csid1000的圆周周围盘绕经过一圈半,而csid202的螺纹可以在csid202的圆周周围盘绕恰好一次。csid1000相对于csid202可以具有较小螺距,并且因此可以在流过的进气中产生更高程度的涡流。因此,csid1000与csid202相比可以用于耦合到具有较大叶轮的较大压缩机的进气通道中,或者csid1000可以定位成比csid202离压缩机更远,同时提供与csid202相同的涡流量。

以这种方式,回旋-涡流集成管道(csid)可以吸收发动机翻转并在空气被输送到布置在发动机上游的压缩机之前将涡流引入进气。通过使空气预旋,提高了压缩机的稳定性和效率,同时减少了nvh问题。从柔性材料形成csid并将csid定位成与进气通道成一直线使得csid靠近压缩机允许csid取代传统的回旋来吸收发动机振动。与传统的回旋不同,除了减轻由发动机引发的振荡引起的nvh问题之外,csid还使空气在某一方向上自旋以匹配压缩机的旋转而不限制进入压缩机中的流率。将回旋的运动缓冲效应和涡流引发元件组合在单个部件中可以降低制造成本,同时沿着进气通道定位csid允许csid易于接近以进行维护和检查。对csid的直径、长度、螺纹的螺距和深度的调整允许改变进气的轴向和径向速度,以便在与压缩机叶轮啮合之前实现期望的涡流量和空气的线性流率。因此,可以通过被配置为吸收发动机翻转而不向发动机添加更多部件的装置来实现在进气中产生预旋。为发动机系统配置csid的技术效果是压缩机性能得到提高,同时发动机振动被单个装置吸收和减轻。

在一个实施例中,一种车辆中的柔性导管,所述柔性导管包括:第一端和第二端,所述第二端在所述第一端的下游,所述第一端和所述第二端中的每一者被配置为耦合到所述车辆的发动机的进气通道的区段;以及多个螺纹,所述多个螺纹在所述导管的圆周周围成螺旋形并且部分地从所述第一端延伸到所述第二端。在所述柔性导管的第一示例中,所述多个螺纹中的每个螺纹具有螺旋状形状并且沿着所述导管的长度从所述第一端连续地延伸到所述第二端,并且所述多个螺纹中的每个螺纹在每个螺纹的任一侧上与相邻螺纹均匀地间隔开。所述柔性导管的第二示例任选地包括所述第一示例,并且还包括其中所述多个螺纹包括:第一部分,所述第一部分具有从所述第一端延伸到在所述第一端与所述第二端之间的中点的第一几何形状;以及第二部分,所述第二部分具有从所述中点延伸到所述第二端的第二几何形状。所述柔性导管的第三示例任选地包括所述第一示例和所述第二示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述多个螺纹朝向所述导管的中心轴线向内突出,以接触流过所述导管的内部通道的空气,并且所述多个螺纹的向内的突出部限定所述空气的流动路径。所述柔性导管的第四示例任选地包括所述第一示例至所述第三示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述多个螺纹是朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸的弯曲突出部,所述弯曲突出部由圆形过渡部隔开,所述圆形过渡部是远离所述中心轴线弯曲的弯曲表面。所述柔性导管的第五示例任选地包括所述第一示例至所述第四示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述多个螺纹是矩形突出部,所述矩形突出部朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸并且由远离所述中心轴线突出的方形过渡部隔开。所述柔性导管的第六示例任选地包括所述第一示例至所述第五示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述多个螺纹是尖锐的、有角度的突出部,所述突出部朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸并且由远离所述中心轴线突出的尖锐的、有角度的过渡部隔开。所述柔性导管的第七示例任选地包括所述第一示例至所述第六示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述导管的中心轴线在所述导管的所述第一端与所述第二端之间是线性的。所述柔性导管的第八示例任选地包括所述第一示例至所述第七示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述导管的中心轴线在所述导管的所述第一端与所述第二端之间是弯曲的。

在另一实施例中,一种发动机系统包括:压缩机,所述压缩机耦合到发动机,所述压缩机在耦合到所述压缩机的入口的进气通道中定位在所述发动机的上游;以及管状且柔性的导管,所述导管在所述进气通道中布置在所述压缩机的上游,所述导管具有设置在所述导管的侧壁中的多个螺纹,所述多个螺纹缠绕在所述导管的圆周周围。在所述系统的第一示例中,所述导管与所述发动机的翻转轴线平行地布置在所述进气通道中。所述系统的第二示例任选地包括所述第一示例,并且还包括,其中所述导管的所述多个螺纹具有螺旋状几何形状并且沿着所述导管的长度的一部分连续地延伸。所述系统的第三示例任选地包括所述第一示例和所述第二示例中的一个或多个,并且还包括其中所述多个螺纹从所述导管的上游端到下游端形成螺旋的方向与压缩机被配置为旋转的方向相同。所述系统的第四示例任选地包括所述第一示例至所述第三示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述多个螺纹的所述螺旋状几何形状允许所述导管在来自所述发动机的运动通过所述进气通道传递到所述导管时扭转。所述系统的第五示例任选地包括所述第一示例至所述第四示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述导管的所述扭转包括所述导管的第一端在第一方向上的旋转以及所述导管的第二端在第二方向上的旋转,所述第二方向与所述第一方向相反。所述系统的第六示例任选地包括所述第一示例至所述第五示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述多个螺纹围绕所述导管的所述圆周在所述导管周围缠绕至少一整圈。所述系统的第七示例任选地包括所述第一示例至所述第六示例中的一个或多个,并且还包括,其中所述多个螺纹突出到所述导管的内部通道中并进入气流路径中,并且其中所述多个螺纹限定所述气流的流动通道。

在另一实施例中,一种装置包括耦合器,所述耦合器具有缠绕在所述耦合器的圆周周围的螺旋状螺纹,并且在第一端耦合到进气通道且在第二端耦合到压缩机入口,所述第一端与所述第二端相对。在所述装置的第一示例中,在所述耦合器的所述第一端处的所述进气通道连接到比所述耦合器更固定且更不可移动的物体,并且所述压缩机入口也比所述耦合器更固定且更不可移动。所述装置的第二示例任选地包括所述第一示例,并且还包括,其中在车辆操作期间,所述耦合器被配置为弯曲和/或扭转以提供顺应性以吸收所述耦合器与连接到所述进气通道的所述更固定的物体之间以及所述耦合器与所述压缩机入口之间的位置变化。

在另一表示中,一种用于车辆的系统包括:第一导管,所述第一导管定位在第一压缩机的上游并且通过第一进气通道耦合到所述第一压缩机,所述第一导管配置有缠绕在所述第一导管的圆周周围的螺旋状螺纹,所述螺旋状螺纹具有第一螺距,所述第一螺距限定所述螺旋状螺纹中的每一者之间的距离;以及第二导管,所述第二导管定位在第二压缩机的上游并且通过第二进气通道耦合到所述第二压缩机,所述第二导管也配置有缠绕在所述第二导管的圆周周围的螺旋状螺纹,所述螺旋状螺纹具有第二螺距,所述第二螺距大于所述第一导管的所述第一螺距。在所述系统的第一示例中,耦合到所述第一导管的所述第一压缩机适配有比耦合到所述第二导管的所述第二压缩机更大的叶轮。所述系统的第二示例任选地包括所述第一示例,并且还包括其中从所述第一导管到所述第一压缩机的所述第一进气通道的第一长度比从所述第二导管到所述第二压缩机的所述第二进气通道的第二长度长。

注意,本文中包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文中公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文中描述的特定程序可以表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一种或多种。因此,示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序执行、并行地执行,或者在一些情况下被省略。同样,处理顺序不一定是实现本文中描述的示例实施例的特征和优点所需要的,而是为了易于说明和描述而提供的。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外,所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码,其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而执行。

应了解,本文中公开的配置和程序在本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应以限制性含义看待,因为众多变化是可能的。例如,以上技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求特别地指出被认为新颖且并非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以提到“一个”元件或“第一”元件或其等效形式。这些权利要求应当被理解成包括并入一个或多个这类元件,既不要求也不排除两个或更多个这类元件。可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、等同还是不同的这类权利要求都被认为包括在本公开的主题内。

根据本发明,提供一种发动机系统,所述发动机系统具有:压缩机,所述压缩机耦合到发动机,所述压缩机在耦合到所述压缩机的入口的进气通道中定位在所述发动机的上游;以及管状且柔性的导管,所述导管布置在所述进气通道中,所述导管配置有设置在所述导管的侧壁中的多个螺纹,所述多个螺纹缠绕在所述导管的圆周周围。

根据一个实施例,所述导管的所述多个螺纹具有螺旋状几何形状并且沿着所述导管的长度连续地延伸。

根据一个实施例,连接器布置在所述进气通道中,使得所述导管与所述发动机的发动机翻转轴线平行。

根据一个实施例,所述多个螺纹的几何形状将通过所述进气通道从所述发动机传递到所述导管的运动转换成所述导管的扭转。

根据一个实施例,所述导管的所述扭转包括所述导管的第一端在第一方向上的旋转以及所述导管的第二端在第二方向上的旋转,所述第二方向与所述第一方向相反。

根据一个实施例,所述多个螺纹加强了所述导管对所述扭转运动的阻力。

根据一个实施例,所述多个螺纹朝向所述导管的中心轴线向内突出,并且沿着所述多个螺纹的螺旋状几何形状与中心轴线维持一致距离。

根据一个实施例,沿着所述导管的中心区域的多个螺纹具有比靠近所述导管的所述第一端和所述第二端的区域中的多个螺纹更大的直径。

根据一个实施例,所述多个螺纹突出到所述导管的内部通道中并与流过所述进气通道和所述导管的内部通道的进气啮合。

根据一个实施例,所述多个螺纹围绕所述导管的圆周在所述导管周围盘绕至少一整圈。

根据一个实施例,所述导管被布置成与所述进气通道成一直线,从而将所述进气通道的第一区段耦合到所述进气通道的第二区段,并且所述第一区段和所述第二区段布置成非线性地对准。

根据本发明,提供了一种柔性导管,所述柔性导管具有:第一端和第二端,所述第二端在所述第一端的下游,所述第一端和所述第二端中的每一者被配置为耦合到发动机的进气通道的区段;以及多个螺纹,所述多个螺纹在所述导管的圆周周围成螺旋形并且从所述第一端延伸到所述第二端。

根据一个实施例,所述多个螺纹是朝向所述导管的中心轴线向内延伸的弯曲突出部,所述弯曲突出部由圆形过渡部隔开,所述圆形过渡部是在与所述多个螺纹相反的方向上弯曲的弯曲表面。

根据一个实施例,所述多个螺纹是矩形突出部,所述矩形突出部朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸并且由从所述中心轴线向外突出的方形过渡部隔开。

根据一个实施例,所述多个螺纹是尖锐的、有角度的突出部,所述突出部朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸并且由从所述中心轴线向外突出的尖锐的、有角度的过渡部隔开。

根据一个实施例,所述多个螺纹中的每个螺纹沿着所述导管的长度从所述第一端连续地延伸到所述第二端,并且所述多个螺纹中的每个螺纹在每个螺纹的任一侧上与相邻螺纹均匀地间隔开。

根据一个实施例,所述导管被配置为通过扭转来吸收发动机翻转,并且其中扭转量是基于在所述发动机处产生的发动机翻转的量。

根据一个实施例,在所述导管内部行进并且穿过所述导管从所述第一端行进到所述第二端的进气接触所述多个螺纹并由所述多个螺纹导引。

根据一个实施例,进气形成涡流的方向与所述多个螺纹沿着所述导管的所述长度形成螺旋的方向相同。

根据一个实施例,当所述进气被输送到耦合到所述进气通道并定位在所述导管下游的压缩机入口时,维持所述进气的所述形成涡流。

根据一个实施例,所述多个螺纹在顺时针方向上从所述第一端到所述第二端成螺旋形,并且其中布置在所述压缩机入口中的压缩机叶轮被配置为在顺时针方向上旋转。

根据一个实施例,所述多个螺纹在逆时针方向上从所述第一端到所述第二端成螺旋形,并且其中布置在所述压缩机入口中的压缩机叶轮被配置为在所述逆时针方向上旋转。

根据本发明,提供了一种用于车辆的系统,所述系统具有:第一导管,所述第一导管定位在第一压缩机的上游并且通过第一进气通道耦合到所述第一压缩机,所述第一导管配置有缠绕在所述第一导管的圆周周围的螺旋状螺纹,所述螺旋状螺纹具有第一螺距,所述第一螺距限定所述螺旋状螺纹中的每一者之间的距离;以及第二导管,所述第二导管定位在第二压缩机的上游并且通过第二进气通道耦合到所述第二压缩机,所述第二导管也配置有缠绕在所述第二导管的圆周周围的螺旋状螺纹,所述螺旋状螺纹具有第二螺距,所述第二螺距大于所述第一导管的所述第一螺距。

根据一个实施例,耦合到所述第一导管的所述第一压缩机适配有比耦合到所述第二导管的所述第二压缩机更大的叶轮。

根据一个实施例,从所述第一导管到所述第一压缩机的所述第一进气通道的第一长度比从所述第二导管到所述第二压缩机的所述第二进气通道的第二长度长。

根据本发明,提供了一种用于发动机的压缩机入口的装置,所述装置具有第一耦合器,所述第一耦合器具有缠绕在所述第一耦合器的圆周周围的螺旋状螺纹。

根据一个实施例,所述第一耦合器耦合到所述压缩机入口并提供扭转顺应性。

根据一个实施例,所述耦合器的与所述压缩机入口相对的一端耦合到比所述耦合器更固定的装置,所述压缩机也比所述耦合器更固定,使得在车辆操作期间,所述装置和所述压缩机相对于彼此的变化(包括所述耦合器的扭转和/或所述耦合器的弯曲)提供顺应性以吸收位置变化,和/或其中螺旋状螺纹也施加气流旋转以提高压缩机效率。

根据本发明,提供了一种车辆中的柔性导管,所述柔性导管具有:第一端和第二端,所述第二端在所述第一端的下游,所述第一端和所述第二端中的每一者被配置为耦合到所述车辆的发动机的进气通道的区段;以及多个螺纹,所述多个螺纹在所述导管的圆周周围成螺旋形并且部分地从所述第一端延伸到所述第二端。

根据一个实施例,所述多个螺纹中的每个螺纹具有螺旋状形状并且沿着所述导管的长度从所述第一端连续地延伸到所述第二端,并且所述多个螺纹中的每个螺纹在每个螺纹的任一侧上与相邻螺纹均匀地间隔开。

根据一个实施例,所述多个螺纹包括:第一部分,所述第一部分具有从所述第一端延伸到在所述第一端与所述第二端之间的中点的第一几何形状;以及第二部分,所述第二部分具有从所述中点延伸到所述第二端的第二几何形状。

根据一个实施例,所述多个螺纹朝向所述导管的中心轴线向内突出,以接触流过所述导管的内部通道的空气,并且所述多个螺纹的向内的突出部限定所述空气的流动路径。

根据一个实施例,所述多个螺纹是朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸的弯曲突出部,所述弯曲突出部由圆形过渡部隔开,所述圆形过渡部是远离所述中心轴线弯曲的弯曲表面。

根据一个实施例,所述多个螺纹是矩形突出部,所述矩形突出部朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸并且由远离所述中心轴线突出的方形过渡部隔开。

根据一个实施例,所述多个螺纹是尖锐的、有角度的突出部,所述突出部朝向所述导管的所述中心轴线向内延伸并且由远离所述中心轴线突出的尖锐的、有角度的过渡部隔开。

根据一个实施例,所述导管的中心轴线在所述导管的所述第一端与所述第二端之间是线性的。

根据一个实施例,所述导管的中心轴线在所述导管的所述第一端与所述第二端之间是弯曲的。

根据本发明,提供了一种发动机系统,所述发动机系统具有:压缩机,所述压缩机耦合到发动机,所述压缩机在耦合到所述压缩机的入口的进气通道中定位在所述发动机的上游;以及管状且柔性的导管,所述导管在所述进气通道中布置在所述压缩机的上游,所述导管具有设置在所述导管的侧壁中的多个螺纹,所述多个螺纹缠绕在所述导管的圆周周围。

根据一个实施例,所述导管与所述发动机的翻转轴线平行地布置在所述进气通道中。

根据一个实施例,所述导管的所述多个螺纹具有螺旋状几何形状并且沿着所述导管的长度的一部分连续地延伸。

根据一个实施例,所述多个螺纹从所述导管的上游端到下游端形成螺旋的方向与压缩机被配置为旋转的方向相同。

根据一个实施例,所述多个螺纹的所述螺旋状几何形状允许所述导管在来自所述发动机的运动通过所述进气通道传递到所述导管时扭转。

根据一个实施例,所述导管的所述扭转包括所述导管的第一端在第一方向上的旋转以及所述导管的第二端在第二方向上的旋转,所述第二方向与所述第一方向相反。

根据一个实施例,所述多个螺纹围绕所述导管的所述圆周在所述导管周围缠绕至少一整圈。

根据一个实施例,所述多个螺纹突出到所述导管的内部通道中并进入气流路径中,并且其中所述多个螺纹限定所述气流的流动通道。

根据本发明,提供了一种用于发动机的压缩机入口的装置,所述装置具有耦合器,所述耦合器具有缠绕在所述耦合器的圆周周围的螺旋状螺纹,并且在第一端耦合到进气通道且在第二端耦合到所述压缩机入口,所述第一端与所述第二端相对。

根据一个实施例,在所述耦合器的所述第一端处的所述进气通道连接到比所述耦合器更固定且更不可移动的物体,并且所述压缩机入口也比所述耦合器更固定且更不可移动。

根据一个实施例,在车辆操作期间,所述耦合器被配置为弯曲和/或扭转以提供顺应性以吸收所述耦合器与连接到所述进气通道的所述更固定的物体以及所述耦合器与所述压缩机入口之间的位置变化。

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