專利名稱：無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的進(jìn)氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，石油短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)新能 源技術(shù)勢(shì)在必行，氣體燃料資源豐富，其中既有天然資源，如天然氣，也有生產(chǎn)生活伴生的資源，如石油氣、沼氣、煤層氣等，同時(shí)氣體燃料有排放污染低、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因此開(kāi)發(fā)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)成為發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的ー個(gè)重要方向。目前，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)主要是由柴油機(jī)或汽油機(jī)改裝而成的，由于缸外形成混合氣式氣體發(fā)動(dòng)機(jī)吸入氣缸的氣體包括空氣和燃料氣體兩種成分，燃料氣體占據(jù)一定的進(jìn)氣充量，使得氣體發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量比同樣エ況下的柴油機(jī)和汽油機(jī)少，因此氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度通常比汽油機(jī)和柴油機(jī)低10%左右，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)周期性的啟閉和活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使進(jìn)氣道的氣體產(chǎn)生有規(guī)律的波動(dòng)，在某ー轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)剛好是進(jìn)氣波的波峰，這樣就可以利用波動(dòng)能量増加進(jìn)氣，從而提高氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，這個(gè)轉(zhuǎn)速是諧振轉(zhuǎn)速。它和進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有夫。進(jìn)氣系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣歧管、諧振腔和進(jìn)氣總管三部分，改變進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括改變各部分的形狀和尺寸，涉及到安裝配合，一般通過(guò)改變進(jìn)氣歧管、諧振腔和進(jìn)氣總管這三部分的長(zhǎng)度來(lái)增強(qiáng)諧振效應(yīng)。改變進(jìn)氣歧管的結(jié)構(gòu)可以有效地增強(qiáng)諧振效應(yīng)，目前應(yīng)用的可變歧管長(zhǎng)度諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行エ況調(diào)整歧管流通路徑，從而改變進(jìn)氣歧管的長(zhǎng)度，但此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)臃腫，且只能實(shí)現(xiàn)ー級(jí)或兩級(jí)可變歧管長(zhǎng)度，可變進(jìn)氣總管長(zhǎng)度進(jìn)氣系統(tǒng)和可變諧振腔進(jìn)氣系統(tǒng)也是只能實(shí)現(xiàn)有限次長(zhǎng)度可變，發(fā)動(dòng)機(jī)不能在全エ況下實(shí)現(xiàn)較好的諧振效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供提高氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是包括進(jìn)氣總管、諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔、進(jìn)氣歧管、齒條、驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)氣總管連接中空的諧振腔外腔，中空的諧振腔內(nèi)腔部分套裝在諧振腔外腔里，進(jìn)氣歧管連接諧振腔內(nèi)腔，齒條安裝在諧振腔外腔上，所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)齒輪，電機(jī)輸出端連接驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪連接齒條控制諧振腔外腔和諧振腔內(nèi)腔做相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還可以包括I、還包括定位導(dǎo)向裝置和密封墊，所述的定位導(dǎo)向裝置上設(shè)置長(zhǎng)方體形導(dǎo)向塊，諧振腔內(nèi)腔上設(shè)置環(huán)形密封圈槽和與長(zhǎng)方體形導(dǎo)向塊配合的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽和長(zhǎng)方體形導(dǎo)向塊配合限制諧振腔外腔和諧振腔內(nèi)腔的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，密封墊安裝在環(huán)形密封圈槽里，密封墊和諧振腔外腔內(nèi)壁配合密封。2、所述的進(jìn)氣歧管包括進(jìn)氣歧管上段和進(jìn)氣歧管下段，進(jìn)氣歧管上段下端和進(jìn)氣歧管下段上端分別安裝長(zhǎng)方形連接法蘭，進(jìn)氣歧管上段和進(jìn)氣歧管下段通過(guò)長(zhǎng)方形連接法蘭相連接，進(jìn)氣歧管下段下端安裝與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的正方向連接法蘭，進(jìn)氣歧管上段內(nèi)壁面為90度的圓弧，內(nèi)壁面徑向截面為尺寸相同的圓形，進(jìn)氣歧管下段內(nèi)腔徑向截面由與進(jìn)氣歧管上段連接處的圓形過(guò)度到與發(fā)動(dòng)機(jī)連接處的正方形。 3、還包括位移傳感器，所述的位移傳感器為滑動(dòng)式位移傳感器，包括傳感器底座、測(cè)量桿、連接螺母，傳感器底座固定在進(jìn)氣歧管上，測(cè)量桿通過(guò)連接螺母固定在定位導(dǎo)向裝置上。4、還包括測(cè)控單元，所述的測(cè)控單元包括電機(jī)控制模塊和位移傳感器信號(hào)處理模塊，電機(jī)控制模塊連接電機(jī)并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，位移傳感器信號(hào)處理模塊連接位移傳感器，位移傳感器信號(hào)處理模塊通過(guò)位移量獲得諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔容積。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明通過(guò)連續(xù)調(diào)整諧振的體積改變發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振轉(zhuǎn)速，在較寬發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)較好的諧振效果，提高氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率，從而提高輸出功率。


圖I是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是諧振腔外腔結(jié)構(gòu)圖；圖3是定位導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)圖；圖4是諧振腔外腔和定位導(dǎo)向裝置間密封墊片結(jié)構(gòu)圖；圖5是諧振腔內(nèi)腔結(jié)構(gòu)圖；圖6是諧振腔內(nèi)腔另一視圖方向結(jié)構(gòu)圖；圖7是進(jìn)氣歧管下段結(jié)構(gòu)圖；圖8進(jìn)氣歧管上端和進(jìn)氣歧管下端連接法蘭間密封墊結(jié)構(gòu)圖；圖9是位移傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖10是驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖11是測(cè)控單元示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1，氣體機(jī)電控?zé)o極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣總管I、諧振腔外腔2、定位導(dǎo)向裝置3、諧振腔內(nèi)腔4、進(jìn)氣歧管上段5、進(jìn)氣歧管下段6、位移傳感器7、驅(qū)動(dòng)裝置8和測(cè)控單元9，進(jìn)氣總管I和諧振腔外腔2連接，諧振腔外腔2和諧振腔內(nèi)腔4連接構(gòu)成諧振腔體，諧振腔外腔2和內(nèi)腔4可實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，他們通過(guò)定位導(dǎo)向裝置3定位導(dǎo)向，通過(guò)密封圈密封連接，諧振腔外腔2外壁面焊接一根一定長(zhǎng)度的齒條，齒條與驅(qū)動(dòng)裝置8配合，在測(cè)控單元9控制下，諧振腔外腔2經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置8帶動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，諧振腔的體積發(fā)生改變，并由位移傳感器7實(shí)時(shí)檢測(cè)外腔2和內(nèi)腔4之間的相對(duì)位置，測(cè)控單元9根據(jù)傳感器7的信號(hào)計(jì)算諧振腔體積。結(jié)合圖2，諧振腔外腔2與進(jìn)氣總管I鑄為一體，進(jìn)氣總管I 一端有連接法蘭17，用于和進(jìn)氣總管前端部分連接，進(jìn)氣總管I內(nèi)壁面為圓柱形；諧振腔外腔2外壁面焊接一齒條16，為了滿足步進(jìn)電機(jī)安裝空間的需要，齒條16—端伸出外腔2，伸出的長(zhǎng)度大于外腔2相對(duì)于內(nèi)腔4的運(yùn)動(dòng)距離，齒條和驅(qū)動(dòng)裝置8的齒輪嚙合，將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為諧振腔外腔2的直線運(yùn)動(dòng)；諧振腔外腔內(nèi)壁面形狀為大圓角過(guò)度長(zhǎng)方體，粗糙度為,，便于通過(guò)密封圈和諧振腔內(nèi)腔配合；諧振腔外腔2 —端面和定位導(dǎo)向裝置3連接，設(shè)有連接螺紋10、12、13、14及定位銷孔11、15。結(jié)合圖3，定位導(dǎo)向裝置3和諧振腔外腔2 —端面配合連接，定位導(dǎo)向裝置2內(nèi)腔上下左右四個(gè)內(nèi)壁面各有ー長(zhǎng)方體形導(dǎo)向塊，分別是19、25、21、26，導(dǎo)向塊的長(zhǎng)度貫穿整個(gè)定位導(dǎo)向裝置，定位導(dǎo)向裝置設(shè)有連接螺栓孔18、22、23、27及定位銷孔20，28，用于和諧振腔外腔2連接及定位；定位導(dǎo)向裝置還設(shè)有位移傳感器連接孔24，用于連接位移傳感器。 結(jié)合圖4，定位導(dǎo)向裝置和諧振腔外腔連接端面設(shè)有密封墊29，防止諧振腔內(nèi)氣體泄漏。結(jié)合圖3和圖5，定位導(dǎo)向裝置3安裝方式是定位導(dǎo)向裝置3套過(guò)法蘭31，導(dǎo)向塊進(jìn)入諧振腔內(nèi)腔4的導(dǎo)向槽，通過(guò)定位銷和諧振腔外腔2 —端面定位，通過(guò)螺栓和諧振腔外腔2連接。結(jié)合圖5和圖6，諧振腔內(nèi)腔4和進(jìn)氣歧管上端5鑄為一體，諧振腔內(nèi)腔4內(nèi)壁面為大圓角過(guò)度長(zhǎng)方形，內(nèi)腔4外壁面前端有ー環(huán)形密封圈槽36,用于安裝密封圈,密封圈和諧振腔外腔2內(nèi)壁面配合密封；諧振腔內(nèi)腔4外壁面四周有導(dǎo)向槽30、32、35、37，導(dǎo)向槽長(zhǎng)度從諧振腔內(nèi)腔后端至接近但未穿過(guò)密封圈槽，導(dǎo)向槽和定位導(dǎo)向裝置3的定位塊配合，為諧振腔外腔2和諧振腔內(nèi)腔4相對(duì)運(yùn)動(dòng)起定位導(dǎo)向作用；進(jìn)氣歧管上端5內(nèi)壁面是90度的圓弧，內(nèi)壁面徑向截面是尺寸相同的圓形，進(jìn)氣歧管上端5和進(jìn)氣歧管下端6有連接法蘭31，法蘭連接孔33、34還有固定位移傳感器7底座的作用。結(jié)合圖7，進(jìn)氣歧管下端6和進(jìn)氣歧管上端5有長(zhǎng)方形連接法蘭38，進(jìn)氣歧管下段6與發(fā)動(dòng)機(jī)連接端有四個(gè)正方形連接法蘭39，長(zhǎng)方形的連接法蘭38和正方形的連接法蘭39互相垂直，進(jìn)氣歧管下段6由四個(gè)單ー進(jìn)氣歧管組成，四個(gè)進(jìn)氣歧管尺寸相同，每個(gè)進(jìn)氣歧管內(nèi)腔徑向截面由與進(jìn)氣歧管上端5連接處的圓形逐漸過(guò)度到與發(fā)動(dòng)機(jī)連接處的正方形。結(jié)合圖8，進(jìn)氣歧管上端5和進(jìn)氣歧管下端6兩個(gè)連接法蘭間有密封墊40。結(jié)合圖9，位移傳感器7是滑動(dòng)式位移傳感器，包括傳感器底座41、連接螺母42、43和測(cè)量桿44，位移傳感器底座41通過(guò)連接通過(guò)連接孔33、34固定在法蘭31上，測(cè)量桿44通過(guò)連接螺母42、43固定于位移傳感器連接孔24。結(jié)合圖10，驅(qū)動(dòng)裝置8包括步進(jìn)電機(jī)45及驅(qū)動(dòng)齒輪46，為了克服密封圈和諧振器外腔2內(nèi)壁面相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力，選用86系列步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)輸出端與齒輪46配合，齒輪46與齒條16嚙合，將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條的直線運(yùn)動(dòng)，從而改變諧振腔的體積。結(jié)合圖11，測(cè)控單元9包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊和位移傳感器信號(hào)處理模塊，測(cè)控單元9還包括通訊模塊，通訊單元將電控?zé)o極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)的參數(shù)傳給上位機(jī)，同時(shí)將上位機(jī)的指令傳給測(cè)控單元。
權(quán)利要求
1.無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是包括進(jìn)氣總管、諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔、進(jìn)氣歧管、齒條、驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)氣總管連接中空的諧振腔外腔，中空的諧振腔內(nèi)腔部分套裝在諧振腔外腔里，進(jìn)氣歧管連接諧振腔內(nèi)腔，齒條安裝在諧振腔外腔上，所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)齒輪，電機(jī)輸出端連接驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪連接齒條控制諧振腔外腔和諧振腔內(nèi)腔做相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是還包括定位導(dǎo)向裝置和密封墊，所述的定位導(dǎo)向裝置上設(shè)置長(zhǎng)方體形導(dǎo)向塊，諧振腔內(nèi)腔上設(shè)置環(huán)形密封圈槽和與長(zhǎng)方體形導(dǎo)向塊配合的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽和長(zhǎng)方體形導(dǎo)向塊配合限制諧振腔外腔和諧振腔內(nèi)腔的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，密封墊安裝在環(huán)形密封圈槽里，密封墊和諧振腔外腔內(nèi)壁配合密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是所述的進(jìn)氣歧管包括進(jìn)氣歧管上段和進(jìn)氣歧管下段，進(jìn)氣歧管上段下端和進(jìn)氣歧管下段上端分別安裝長(zhǎng)方形連接法蘭，進(jìn)氣歧管上段和進(jìn)氣歧管下段通過(guò)長(zhǎng)方形連接法蘭相連接，進(jìn)氣歧管下段下端安裝與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的正方向連接法蘭，進(jìn)氣歧管上段內(nèi)壁面為90度的圓弧，內(nèi)壁面徑向截面為尺寸相同的圓形，進(jìn)氣歧管下段內(nèi)腔徑向截面由與進(jìn)氣歧管上段連接處的圓形過(guò)度到與發(fā)動(dòng)機(jī)連接處的正方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是還包括位移傳感器，所述的位移傳感器為滑動(dòng)式位移傳感器，包括傳感器底座、測(cè)量桿、連接螺母，傳感器底座固定在進(jìn)氣歧管上，測(cè)量桿通過(guò)連接螺母固定在定位導(dǎo)向裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是還包括位移傳感器，所述的位移傳感器為滑動(dòng)式位移傳感器，包括傳感器底座、測(cè)量桿、連接螺母，傳感器底座固定在進(jìn)氣歧管上，測(cè)量桿通過(guò)連接螺母固定在定位導(dǎo)向裝置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是還包括測(cè)控單元，所述的測(cè)控單元包括電機(jī)控制模塊和位移傳感器信號(hào)處理模塊，電機(jī)控制模塊連接電機(jī)并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，位移傳感器信號(hào)處理模塊連接位移傳感器，位移傳感器信號(hào)處理模塊通過(guò)位移量獲得諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔容積。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是還包括測(cè)控單元，所述的測(cè)控單元包括電機(jī)控制模塊和位移傳感器信號(hào)處理模塊，電機(jī)控制模塊連接電機(jī)并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，位移傳感器信號(hào)處理模塊連接位移傳感器，位移傳感器信號(hào)處理模塊通過(guò)位移量獲得諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔容積。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是還包括測(cè)控單元，所述的測(cè)控單元包括電機(jī)控制模塊和位移傳感器信號(hào)處理模塊，電機(jī)控制模塊連接電機(jī)并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，位移傳感器信號(hào)處理模塊連接位移傳感器，位移傳感器信號(hào)處理模塊通過(guò)位移量獲得諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔容積。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征是還包括測(cè)控單元，所述的測(cè)控單元包括電機(jī)控制模塊和位移傳感器信號(hào)處理模塊，電機(jī)控制模塊連接電機(jī)并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，位移傳感器信號(hào)處理模塊連接位移傳感器，位移傳感器信號(hào)處理模塊通過(guò)位移量獲得諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔容積。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供無(wú)極可變諧振進(jìn)氣系統(tǒng)，包括進(jìn)氣總管、諧振腔外腔、諧振腔內(nèi)腔、進(jìn)氣歧管、齒條、驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)氣總管連接中空的諧振腔外腔，中空的諧振腔內(nèi)腔部分套裝在諧振腔外腔里，進(jìn)氣歧管連接諧振腔內(nèi)腔，齒條安裝在諧振腔外腔上，所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)齒輪，電機(jī)輸出端連接驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪連接齒條控制諧振腔外腔和諧振腔內(nèi)腔做相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)連續(xù)調(diào)整諧振的體積改變發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振轉(zhuǎn)速，在較寬發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)較好的諧振效果，提高氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率，從而提高輸出功率。
文檔編號(hào)F02M35/104GK102628395SQ20121012279
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者宋恩哲, 楊立平, 王曉斌, 靖海國(guó), 馬修真, 黃帥 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)