專利名稱：用于內(nèi)燃機進氣系統(tǒng)的阻氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機進氣系統(tǒng)的阻氣裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機具有多個氣缸，每個氣缸通過至少一個進氣門連接至進氣歧管，并通過至少一個排氣閥連接至排氣歧管。通過裝配有節(jié)氣門的輸入導(dǎo)管為進氣歧管供應(yīng)空氣(即從外部)，并通過相應(yīng)的進氣導(dǎo)管連接至氣缸，每個進氣導(dǎo)管端接至少一個進氣門。
近來提出的阻氣裝置是根據(jù)內(nèi)燃機速度(即，驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)速度)調(diào)節(jié)進氣導(dǎo)管的截面。在低速時，進氣導(dǎo)管的氣流截面減小以在進氣中產(chǎn)生紊流，而改善了氣缸中空氣和燃料的混合，從而噴射的燃料全部燃燒，于是降低了燃燒所產(chǎn)生的污染物排放。在高速時，進氣導(dǎo)管的氣流截面被最大化以完全地充滿氣缸并實現(xiàn)最大功率。
如上所述的阻氣裝置可以是翻轉(zhuǎn)型(tumble types)的，簡單地稱為翻轉(zhuǎn)裝置，或者可以是漩渦型(swirl types)的，簡單地稱為漩渦裝置。翻轉(zhuǎn)裝置對于每個進氣導(dǎo)管采用一個阻氣體，該阻氣體可以在一個活動位置來回地移動，在該活動位置中，阻氣體減小了進氣導(dǎo)管的截面。在漩渦系統(tǒng)中，每個進氣導(dǎo)管包括兩個平行并排的通道，對于每個進氣導(dǎo)管，采用可在一個活動位置來回地移動的阻氣體，以完全地關(guān)閉兩個進氣導(dǎo)管中的一個。
在當前市場上的阻氣裝置中，所有的阻氣體被裝配至一個共同的軸以在一個共同的致動器的控制下、在工作位置來回地一起旋轉(zhuǎn)。所述致動器同時地和同步地控制所有的阻氣體的位置。致動器限定為一個具有機械地連接至該共同的軸的轉(zhuǎn)子的電動馬達。但是，此解決方案中的裝置重量相對比較重，體積相對比較大(還考慮到電子控制該電動馬達)，雖然不是很可靠，僅僅滿足可靠的要求(由于電子控制電動馬達經(jīng)常地非正常工作)。在當前市場上的內(nèi)燃機中，還已經(jīng)提出使用氣動致動器操作共同的軸。但是，此解決方案還是裝置相對較重，特別是體積非常大。
EP1568866公開了一種節(jié)氣門，其用于設(shè)有多個氣缸的內(nèi)燃機、帶有拉出翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的進氣歧管。節(jié)氣門適于改變通過進氣道的空氣的通道截面，該進氣道將每個氣缸與進氣歧管相連接，并由至少一個進氣門調(diào)節(jié)；阻氣閥包括蝶形閥，其安裝成在一個相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電動馬達的推動下相對于相應(yīng)的進氣道繞一個橫向朝外設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)電動馬達包括定子和直接容納在蝶形閥中的轉(zhuǎn)子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于內(nèi)燃機進氣系統(tǒng)的阻氣裝置，其設(shè)計成能夠消除前述的缺陷并且特別地是價格低廉、易于制造。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于內(nèi)燃機進氣系統(tǒng)的阻氣裝置；所述進氣系統(tǒng)包括至少一個進氣歧管和多個進氣導(dǎo)管，每個進氣導(dǎo)管將所述進氣歧管連接至內(nèi)燃機的至少一個氣缸；所述阻氣裝置包括容納在一個進氣導(dǎo)管內(nèi)的至少一個阻氣體，和用于將所述阻氣體設(shè)置在一個工作位置的致動裝置，在該工作位置，所述阻氣體減小所述進氣導(dǎo)管的截面。
所述阻氣裝置特征在于所述致動裝置包括由受到物理外應(yīng)力時改變形狀的形狀記憶材料制成的至少一個絲狀致動件，并包括嵌入所述阻氣體中的第一部分和位于所述阻氣體外并機械地固定至一個固定件的第二部分；以及所述阻氣體能彈性變形從而適合于所述致動件的長度減小。


參照附圖借助于示例描述了本發(fā)明的非限制性實施方式，其中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于具有裝備有阻氣裝置的進氣系統(tǒng)的內(nèi)燃機的示意圖；圖2示出圖1的進氣系統(tǒng)為了清楚而去除一些部件的放大視圖；圖3示出圖1的阻氣裝置的阻氣體的立體示意圖。
具體實施例方式
圖1的標號1整體上表示具有四個氣缸2(圖1中僅示出1個)的內(nèi)燃機，每個氣缸2通過至少一個進氣門4連接至一個進氣歧管3，并通過至少一個排氣閥6連接至排氣歧管5。
通過由一個節(jié)氣門8調(diào)節(jié)的輸入導(dǎo)管7給進氣歧管3供應(yīng)新鮮空氣(即從外部)，進氣歧管3通過相應(yīng)的進氣導(dǎo)管9(在圖1中僅示出一個)連接至氣缸2，每個進氣導(dǎo)管由相應(yīng)的進氣門4調(diào)節(jié)。類似地，排氣歧管5由相應(yīng)的排氣導(dǎo)管10(在圖1中僅示出1個)連接至氣缸2，每個排氣導(dǎo)管10由相應(yīng)的排氣閥6調(diào)節(jié)；排氣管11從排氣歧管5延伸并端接有一個已知的消音器(未示出)以將燃燒氣體排放入大氣中。
在所示的實施方式中，通過一個靠近進氣門4設(shè)置的噴射器12將燃料(例如汽油、柴油燃料、甲烷、LPG、…)噴射入每個進氣導(dǎo)管9中。在未示出的另一個實施方式中，噴射器12設(shè)置成直接將燃料噴射入氣缸2中。
進氣歧管3包括一個翻轉(zhuǎn)型阻氣裝置13(簡單地稱為翻轉(zhuǎn)裝置13)，其根據(jù)內(nèi)燃機1的速度調(diào)節(jié)進氣導(dǎo)管9的橫截面。如圖2所示，對于每個進氣導(dǎo)管9，翻轉(zhuǎn)裝置13包括一個阻氣閥14，其具有一個阻氣體15或者節(jié)氣門15，所述阻氣體15或者節(jié)氣門15配合至相應(yīng)的軸16并且通過在相應(yīng)的進氣導(dǎo)管9外的相應(yīng)致動裝置17順時針地繞軸線18旋轉(zhuǎn)。重要的是要注意每個阻氣閥14在機械上獨立于其他阻氣閥14，即四個阻氣閥14的節(jié)氣門15沒有相互機械連接，而彼此相互自由旋轉(zhuǎn)。
在實際應(yīng)用中，每個節(jié)氣門15通過相應(yīng)的致動裝置17在一個完全拉出位置(在圖2中用實線示出)和一個歇止位置(在圖2中用虛線示出)之間旋轉(zhuǎn)，在該完全拉出位置，節(jié)氣門15將進氣導(dǎo)管的氣流截面減小到最小，在該歇止位置，節(jié)氣門15完全不會減小進氣導(dǎo)管9的氣流截面。
每個節(jié)氣門15的軸16嵌入進氣導(dǎo)管9的壁19中，并繞旋轉(zhuǎn)軸線18旋轉(zhuǎn)，每個進氣導(dǎo)管9的壁19具有用于當節(jié)氣門15在歇止位置時容納節(jié)氣門15的座20。當節(jié)氣門15在歇止位置時，節(jié)氣門15的頂面21形成進氣導(dǎo)管9的內(nèi)表面22的延續(xù)，并大致無縫地與內(nèi)表面22接合。更具體地，在歇止位置，每個節(jié)氣門15的頂面21大致平行于進氣導(dǎo)管9的中軸線；并且，在完全拉出位置，每個節(jié)氣門15的頂面21與進氣導(dǎo)管9的中軸線形成約30-45°的夾角。
如圖2和3所示，每個致動裝置17包括由形狀記憶材料制成的絲狀(filiform)致動件23，通過加熱可以使其改變形狀并且繞旋轉(zhuǎn)軸線18旋轉(zhuǎn)節(jié)氣門15。
形狀記憶材料是一種當受到物理外應(yīng)力時能夠改變物理特性的金屬合金。更具體地，金屬合金(例如鎳鈦或者銅合金)當被加熱時能夠改變尺寸，換句話說，通過加熱致動件23(即，增加其溫度)可以改變致動件23的形狀。
致動件23在常溫下有確定的長度，但是，當致動件23的溫度超過一個預(yù)定的溫度界限時(取決于材料的化學(xué)物理特性)，致動件23的長度就縮短預(yù)定的量(取決于材料的化學(xué)物理特性)，因此減小了致動件23的相反端之間的距離。致動件23以“雙向”的方式工作，即當加熱時縮短，當冷卻時自發(fā)地變長而返回其原來尺寸。
致動件23是U形的，并包括一個嵌入節(jié)氣門15的部分24；和在節(jié)氣門24外機械地固定至一個固定部件的部分25，特別地，固定至進氣導(dǎo)管9的壁19。在常溫下，致動件23的長度可以將節(jié)氣門15保持在歇止位置。當致動件23的溫度超過給定的溫度界限時，致動件23縮短一個預(yù)定的量；并且，由于致動件23的部分25機械地固定至進氣導(dǎo)管9的壁19，致動件23的長度的減小將節(jié)氣門15拉向進氣導(dǎo)管9的壁19，因此使節(jié)氣門15繞旋轉(zhuǎn)軸線18旋轉(zhuǎn)，從而將節(jié)氣門15從歇止位置移動至完全拉出位置。類似地，當致動件23冷卻時，致動件23的長度增加使得節(jié)氣門15繞旋轉(zhuǎn)軸線18以相反的方向旋轉(zhuǎn)，于是將節(jié)氣門15從完全拉出位置移動至歇止位置。
由于致動件23的長度變化使得節(jié)氣門15繞旋轉(zhuǎn)軸線18旋轉(zhuǎn)，致動件23優(yōu)選地相對于旋轉(zhuǎn)軸線18有略微的偏心。
由于致動件23的部分24嵌入節(jié)氣門15中，致動件23的長度減小往往使節(jié)氣門15變形。為了防止致動件23和節(jié)氣門15的過度的機械應(yīng)力，優(yōu)選地，節(jié)氣門15的變形不過分阻礙——而且適應(yīng)于——致動件23的長度減小。為此目的，節(jié)氣門15的至少一個可變形部分26是可彈性變形的，而不會遭受損壞，也不需要致動件23以及節(jié)氣門15的剛性的、非可彈性變形的其余部分27的過度機械應(yīng)力，而。節(jié)氣門15的可變形部分26優(yōu)選地位于進氣導(dǎo)管9的壁19處，并比節(jié)氣門15的其余剛性部分27小。
節(jié)氣門15通常由模制塑料材料(聚合物)制成，并通過使塑料材料和致動件23一起共同模制制造。在第一實施方式中，第一剛性塑料材料用于制造節(jié)氣門15的剛性部分27，第二可變形的塑料材料用于制造節(jié)氣門15的可變形部分26?？蛇x地，對節(jié)氣門27的剛性部分27和可變形部分26均可使用一種塑料材料，剛性部分27的密度和/或厚度不同于可變形部分26的密度和/或厚度。
致動件23連接至通電裝置28用于使致動件23充分地加熱以將致動件23的溫度提高到所述的溫度界限之上。通電裝置29在致動件23的端部之間施加電壓而產(chǎn)生通過致動件23的電流，從而借助于焦耳效應(yīng)加熱致動件23。
為了一旦通電裝置28的加熱切斷之后幫助致動件23冷卻，節(jié)氣門15具有形成在致動件23處的多個通風(fēng)孔29以將致動件23的一部分暴露給在進氣導(dǎo)管9內(nèi)側(cè)流動的新鮮空氣流。在實際應(yīng)用中，一旦通電裝置28的加熱被切斷，在進氣導(dǎo)管9內(nèi)側(cè)的新鮮空氣流經(jīng)過通風(fēng)孔29流過致動器23的一部分從而快速地冷卻致動件23。通風(fēng)孔29可以是通孔，即穿過在致動件23處的節(jié)氣門15，或者是盲孔。
在圖3所示的優(yōu)選實施方式中，一個U形致動件23嵌入每個節(jié)氣門15內(nèi)。在一個可選的未示出的實施方式中，每個節(jié)氣門15內(nèi)可以嵌入一個以上的致動件23。在另一個未示出的實施方式中，致動件23可以是不同于U形的形狀。
如上所述的結(jié)構(gòu)的方案具有多個優(yōu)點價格低廉、易于制造，并且與傳統(tǒng)的電動或者氣動的實施方式比較，更直接、輕得多、更緊湊、更可靠。測試結(jié)果顯示如上所述的翻轉(zhuǎn)裝置13的功率需求和能量消耗很低，比傳統(tǒng)的電動馬達實施方式要低得多。更具體地，在實際應(yīng)用中，與在傳統(tǒng)的電動馬達致動裝置的情況下的40瓦特的功率相比較，如上所述的四個致動裝置7可以小于10瓦特的總功率操作。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(1)的進氣系統(tǒng)的阻氣裝置(13)，所述進氣系統(tǒng)包括至少一個進氣歧管(3)和多個進氣導(dǎo)管(9)，每個所述進氣導(dǎo)管(9)將所述進氣歧管(3)連接至所述內(nèi)燃機(1)的至少一個氣缸(2)；所述阻氣裝置(13)包括容納在一個進氣導(dǎo)管(9)內(nèi)的至少一個阻氣體(15)和用于將所述阻氣體(15)設(shè)置在一個工作位置的致動裝置(17)，在該工作位置中，所述阻氣體(15)減小所述進氣導(dǎo)管(9)的橫截面；所述阻氣裝置(13)特征在于所述致動裝置(17)包括由受到物理外應(yīng)力時改變形狀的形狀記憶材料制成的至少一個絲狀致動件(23)，并包括嵌入所述阻氣體(15)中的第一部分(24)和位于所述阻氣體(15)外并機械地固定至一個固定件的第二部分(25)；以及所述阻氣體(15)能彈性變形從而適合于所述致動件(23)的長度減小。
2.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中位于所述阻氣體(15)外的所述致動件(23)的所述第二部分(25)機械地固定至所述進氣導(dǎo)管(9)的壁(19)。
3.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中所述致動件(23)當被加熱時長度改變。
4.如權(quán)利要求3所述的阻氣裝置(13)，其中當所述致動件(23)的溫度超過一個預(yù)定的溫度界限時，所述致動件(23)縮短。
5.如權(quán)利要求4所述的阻氣裝置(13)，其中所述致動件(23)以“雙向”的方式工作，即當加熱時縮短，當冷卻時自發(fā)地變長而返回其原來尺寸。
6.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)包括至少一個能彈性變形的可變形部分(26)和不可彈性變形的其余剛性部分(27)。
7.如權(quán)利要求6所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)的所述可變形部分(26)位于所述進氣導(dǎo)管(9)的壁(19)處。
8.如權(quán)利要求6所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)的所述可變形部分(26)比所述其余剛性部分(27)小。
9.如權(quán)利要求6所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)的剛性部分(27)由剛性的第一塑料材料制成，而所述阻氣體(15)的所述可變形部分(26)由可變形的第二塑料材料制成。
10.如權(quán)利要求6所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)由單獨一種塑料材料制成。
11.如權(quán)利要求9所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)的所述剛性部分(27)的密度大于所述阻氣體(15)的所述可變形部分(26)的密度。
12.如權(quán)利要求9所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)的所述剛性部分(27)的厚度大于所述阻氣體(15)的所述可變形部分(26)的厚度。
13.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中所述致動件(23)是U形的。
14.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中所述致動裝置(17)包括通電裝置(28)，用于輸入通過所述致動件(23)的電流從而借助于焦耳效應(yīng)加熱所述致動件(23)。
15.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)包括在所述致動件(23)處形成的至少一個通風(fēng)孔(29)以將所述致動件(23)的一部分暴露于所述進氣導(dǎo)管(9)內(nèi)的新鮮空氣流。
16.如權(quán)利要求15所述的阻氣裝置(13)，其中所述通風(fēng)孔(29)是穿過所述阻氣體(15)的通孔。
17.如權(quán)利要求15所述的阻氣裝置(13)，其中所述通風(fēng)孔(29)是盲孔。
18.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中所述致動裝置(17)包括多個致動件(23)。
19.如權(quán)利要求1所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)安裝在軸(16)上并通過所述致動裝置(17)繞旋轉(zhuǎn)軸線(18)旋轉(zhuǎn)。
20.如權(quán)利要求19所述的阻氣裝置(13)，其中所述致動件(23)相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線(18)偏心。
21.如權(quán)利要求20所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(18)位于所述進氣導(dǎo)管(9)外，從而，在歇止位置，所述阻氣體(15)不減小所述進氣導(dǎo)管(9)的氣流截面。
22.如權(quán)利要求21所述的阻氣裝置(13)，其中所述阻氣體(15)的所述軸(16)嵌入所述進氣導(dǎo)管(9)的壁(19)中。
23.如權(quán)利要求22所述的阻氣裝置(13)，其中所述進氣導(dǎo)管(9)的所述壁(19)具有當所述阻氣體(15)在歇止位置時容納所述阻氣體(15)的座(20)。
24.一種用于內(nèi)燃機(1)的進氣系統(tǒng)的阻氣裝置(13)，所述進氣系統(tǒng)包括至少一個進氣歧管(3)和多個進氣導(dǎo)管(9)，每個所述進氣導(dǎo)管(9)將所述進氣歧管(3)連接至所述內(nèi)燃機(1)的至少一個氣缸(2)；所述阻氣裝置(13)包括容納在一個進氣導(dǎo)管(9)內(nèi)的至少一個阻氣體(15)和用于將所述阻氣體(15)設(shè)置在一個工作位置的致動裝置(17)，在該工作位置中，所述阻氣體(15)減小所述進氣導(dǎo)管(9)的橫截面；所述阻氣裝置(13)特征在于所述致動裝置(17)包括由受到物理外應(yīng)力時改變形狀的形狀記憶材料制成的至少一個U形絲狀致動件，并包括嵌入所述阻氣體(15)中的第一部分(24)和位于所述阻氣體(15)外并機械地固定至一個固定件的第二部分(25)。
25.一種用于內(nèi)燃機(1)的進氣系統(tǒng)的阻氣裝置(13)，所述進氣系統(tǒng)包括至少一個進氣歧管(3)和多個進氣導(dǎo)管(9)，每個所述進氣導(dǎo)管(9)將所述進氣歧管(3)連接至所述內(nèi)燃機(1)的至少一個氣缸(2)；所述阻氣裝置(13)包括容納在一個進氣導(dǎo)管(9)內(nèi)的至少一個阻氣體(15)和用于將所述阻氣體(15)設(shè)置在一個工作位置的致動裝置(17)，在該工作位置中，所述阻氣體(15)減小所述進氣導(dǎo)管(9)的橫截面；所述阻氣裝置(13)特征在于所述致動裝置(17)包括由受到物理外應(yīng)力時改變形狀的形狀記憶材料制成的至少一個絲狀致動件，并包括嵌入所述阻氣體(15)中的第一部分(24)和位于所述阻氣體(15)外并機械地固定至一個固定件的第二部分(25)；以及所述阻氣體(15)包括在所述致動件(23)處形成的至少一個通風(fēng)孔(29)以將所述致動件(23)的一部分暴露于所述進氣導(dǎo)管(9)內(nèi)的新鮮空氣流。
26.如權(quán)利要求25所述的阻氣裝置(13)，其中所述通風(fēng)孔(29)是穿過所述阻氣體(15)的通孔。
27.如權(quán)利要求25所述的阻氣裝置(13)，其中所述通風(fēng)孔(29)是盲孔。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(1)的進氣系統(tǒng)的阻氣裝置(13)，所述阻氣裝置(13)具有可移動地配合在一個進氣導(dǎo)管(9)內(nèi)的至少一個阻氣體(15)和用于將所述阻氣體(15)移動到一個工作位置以及從該工作位置移開的致動裝置(17)，在該工作位置中，所述阻氣體(15)減小所述進氣導(dǎo)管(9)的橫截面；所述致動裝置(17)具有由受到物理外應(yīng)力時改變形狀的形狀記憶材料制成的絲狀致動件(23)，并具有嵌入所述阻氣體(15)中的第一部分(24)和位于所述阻氣體(15)外并機械地固定至一個固定件的第二部分(25)。
文檔編號F02D9/10GK1975132SQ20061014486
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者納扎里奧·貝拉托, 山德羅·西拉尼, 馬爾切洛·科利, 歐金尼奧·德拉戈尼 申請人:瑪涅蒂瑪瑞利動力系公開有限公司