一种新型可变进气总管谐振进气系统的制作方法

本发明属于发动机技术领域，具体涉及缸外形成混合气式气体发动机谐振进气系统。

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一个重要方向。

气体发动机的气体燃料优选为天然气，天然气在进气道进行混合然后进入汽缸时，要占有一部分的进气充量，从而使进入气缸的空气量下降，因此，相同条件下气体发动机的功率密度要比柴油机或汽油机低一些。为了提高进气充量弥补功率密度下降的缺陷而采用进气谐振技术，由于进气门的周期性开启和关闭和活塞的往复直线运动，会引起进气管道内气体压力成周期性的大小波动，通过对谐振腔和进气歧管的合理化结构设计可以确定某一谐振转速，在此转速下可以保证当进气门开启时刻气体压力波动处于波峰状态，从而增加气体压力，达到增加进气充量和提高进气效率的目的。谐振转速和进气系统有关，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，涉及到实际安装及实现难度，一般通过改变进气系统的尺寸改变进气系统的谐振转速，而改变进气总管的长度是一种效果明显且实现容易的方法。

现有技术中公开了主题名称为“气体发动机电控无极可变进气总管谐振进气系统”，申请号为201110450180X的发明专利，可有效的提高进气系统的谐振速度，但是，其存在进气总管前段和进气总管后段通过密封圈密封连接，二者相对运动时，存在磨损，磨损后的密封圈更换困难、及驱动装置在启动时刻存在启动力大，启动困难的问题，具体参见图1，因此，以上问题亟需解决。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有谐振进气系统存在密封圈磨损严重及驱动装置启动困难的问题，本发明提供了一种新型可变进气总管谐振进气系统。

一种新型可变进气总管谐振进气系统包括进气总管、定位导向装置、驱动装置、谐振腔和进气歧管单元；

在水平方向上，进气总管通过谐振腔与进气歧管单元连通，且进气总管和进气歧管单元分别位于谐振腔的左、右两侧；

进气总管被划分为进气总管前段和进气总管后段，且进气总管后段靠近谐振腔；

进气总管后段为波纹管；

进气总管前段为直筒型管路，且其自由端设有法兰；进气总管前段下壁面焊接一根与进气总管前段长度相同的第一齿条，第一齿条与驱动装置啮合；

驱动装置，用于通过第一齿条驱动进气总管前段往复运动，从而使得进气总管后段伸长或缩短，最终控制进气总管的总长度；

定位导向装置设置在进气总管前段上，用于对进气总管前段进行导向和定位。

优选的是，驱动装置包括驱动电机、曲柄摇杆机构、第二齿条和两个齿轮；

两个齿轮通过一个联板连接，且两个齿轮均设置在联板的一侧，并与联板转动连接；

曲柄摇杆机构设置在联板的另一侧；

两个齿轮位于第一齿条和第二齿条之间，并与二者啮合，第二齿条的位置固定；

驱动电机通过曲柄摇杆机构推动联板沿第二齿条长度方向上往复运动，联板运动带动两个齿轮运动，最终使两个齿轮驱动第一齿条所在的进气总管前段沿第二齿条长度方向上往复运动。

优选的是，曲柄摇杆机构包括摇杆和曲柄；

摇杆的固定端与驱动电机的输出轴固定连接，摇杆的转动端穿透曲柄的一端，并与曲柄转动连接，

联板上设有一个固定轴，固定轴穿透曲柄的另一端，且固定轴与曲柄转动连接。

优选的是，由进气总管前段和进气总管后段构成的进气总管为一体件。

优选的是，进气总管前段和定位导向装置的第一种结构为：进气总管前段的上壁面设有第一导向块、左壁面设有第二导向块、右壁面设有第三导向块；

定位导向装置为半圆环状卡箍结构，且半圆环状卡箍结构的内侧壁上开设有3个导向槽，分别为第一导向槽、第二导向槽、第三导向槽；

第一导向槽、第二导向槽和第三导向槽分别与第一导向块、第二导向块和第三导向块匹配；

半圆环状卡箍结构上还均匀设有两个安装固定孔，两个安装固定孔分别为第一安装固定孔、第二安装固定孔。

优选的是，进气总管前段和定位导向装置的第二种结构为：进气总管前段的上壁面设有半圆环状导向板，且半圆环状导向板包裹进气总管前段的上壁面；

定位导向装置为半圆环状卡箍结构，且半圆环状卡箍结构内侧壁上开设有一个导向槽，该导向槽用于与半圆环状导向板匹配；

半圆环状卡箍结构上还均匀设有两个安装固定孔，两个安装固定孔分别为第一安装固定孔、第二安装固定孔。

优选的是，定位导向装置的数量为两个，两个定位导向装置分别设置在进气总管前段的两端。

本发明带来的有益效果是，

本发明根据不同工况，在驱动装置控制下，进气总管长度发生改变，发动机的谐振转速与进气总管长度成正比，本发明通过连续调整进气总管的长度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。

本发明同现有技术的谐振进气系统相比，

一方面，将现有技术中两个进气管路同轴、且嵌套关系取消，具体参见图1，由本发明图2中具有可伸缩的进气总管进行替换，通过驱动第一齿条所在的进气总管前段往复运动，从而将进气总管后段(即：波纹管)压缩或伸长，从而使进气总管总长度伸长或缩短，使进气总管的结构得到简化；

另一方面，由于将现有技术中两个进气管路同轴、且嵌套关系，二者相对运动时，二者间的密封圈磨损严重，且由于密封圈设置在进气管路内筒凹槽内不容易替换，本发明就该问题提出改进，本发明进气总管为一根可伸缩的总管，且进气总管直接与谐振腔连通，不存在密封圈磨损及气体泄漏的问题。

第三方面，提高了驱动装置的启动力，两个齿轮位于第一齿条和第二齿条之间，对进气总管有承重的作用，避免了定位导向装置的在竖直方向上的承重力，使得定位导向装置所有的作用力集中在对进气总管前段的导向上，避免波纹管弯折及进气总管前段的错位。

通过曲柄摇杆机构带动两个齿轮联动，一起推动进气总管前段，提高启动力，两个齿轮与进气总管前段接触，存在两个推力支点，两个齿轮联动共同推动进气总管前段往复运动。

附图说明

图1为现有技术中谐振进气系统的原理示意图；

图2为本发明所述的一种新型可变进气总管谐振进气系统的结构示意；

图3为驱动装置在起始位置的原理示意图；

图4为从图3所在起始位置，驱动第一齿条6所在的进气总管前段1-1前进的动态图；

图5为从图4所在位置，驱动第一齿条6所在的进气总管前段1-1后退的动态图；

图6为从图5所在位置，驱动第一齿条6所在的进气总管前段1-1继续后退的动态图；

图7为进气总管前段1-1的第一种结构示意图；

图8为与进气总管前段1-1的第一种结构相匹配的定位导向装置2的第一种结构示意图；

图9为进气总管前段1-1的第二种结构示意图；

图10为与进气总管前段1-1的第二种结构相匹配的定位导向装置2的第二种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参见图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种新型可变进气总管谐振进气系统，包括进气总管1、定位导向装置2、驱动装置3、谐振腔4和进气歧管单元5；

在水平方向上，进气总管1通过谐振腔4与进气歧管单元5连通，且进气总管1和进气歧管单元5分别位于谐振腔4的左、右两侧；

进气总管1被划分为进气总管前段1-1和进气总管后段1-2，且进气总管后段1-2靠近谐振腔4；

进气总管后段1-2为波纹管；

进气总管前段1-1为直筒型管路，且其自由端设有法兰8；进气总管前段1-1下壁面焊接一根与进气总管前段1-1长度相同的第一齿条6，第一齿条6与驱动装置3啮合；

驱动装置3，用于通过第一齿条6驱动进气总管前段1-1往复运动，从而使得进气总管后段1-2伸长或缩短，最终控制进气总管1的总长度；

定位导向装置2设置在进气总管前段1-1上，用于对进气总管前段1-1进行导向和定位。

本发明同现有技术的谐振进气系统相比，一方面，将现有技术中两个进气管路同轴、且嵌套关系取消，具体参见图1，由本发明图2中具有可伸缩的进气总管1进行替换，通过驱动第一齿条6所在的进气总管前段1-1往复运动，从而将进气总管后段1-2(即：波纹管)压缩或伸长，从而使进气总管1总长度伸长或缩短，使进气总管1的结构得到简化；另一方面，由于将现有技术中两个进气管路同轴、且嵌套关系，二者相对运动时，二者间的密封圈磨损严重，且由于密封圈设置在进气管路内筒凹槽内不容易替换，本发明就该问题提出改进，本发明进气总管1为一根可伸缩的总管，且进气总管1直接与谐振腔4连通，不存在密封圈磨损及气体泄漏的问题。

根据不同工况，在驱动装置3控制下，进气总管1长度发生改变，发动机的谐振转速与进气总管长度成正比，本发明通过连续调整进气总管1的长度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。

参见图2说明本优选实施方式，本优选实施方式中，定位导向装置2的数量为两个，两个定位导向装置2分别设置在进气总管前段1-1的两端。

两个定位导向装置2分别设置在进气总管前段1-1的两端的设置方式，均衡进气总管前段1-1两端的定位及导向力，提高对进气总管1的定位及导向效果。

参见图3至图6说明本优选实施方式，本优选实施方式中，驱动装置3包括驱动电机3-1、曲柄摇杆机构3-2、第二齿条3-3和两个齿轮3-4；

两个齿轮3-4通过一个联板7连接，且两个齿轮3-4均设置在联板7的一侧，并与联板7转动连接；

曲柄摇杆机构3-2设置在联板7的另一侧；

两个齿轮3-4位于第一齿条6和第二齿条3-3之间，并与二者啮合，第二齿条3-3的位置固定；

驱动电机3-1通过曲柄摇杆机构3-2推动联板7沿第二齿条3-3长度方向上往复运动，联板7运动带动两个齿轮3-4运动，最终使两个齿轮3-4驱动第一齿条6所在的进气总管前段1-1沿第二齿条3-3长度方向上往复运动。

本优选实施方式中，两个齿轮3-4位于第一齿条6和第二齿条3-3之间，对进气总管1有承重的作用，避免了定位导向装置2的在竖直方向上的承重力，使得定位导向装置2所有的作用力集中在对进气总管前段1-1的导向上，避免波纹管弯折及进气总管前段1-1的错位。

通过曲柄摇杆机构3-2带动两个齿轮3-4联动，一起推动进气总管前段1-1，提高启动力，两个齿轮3-4与进气总管前段1-1接触，存在两个推力支点，两个齿轮3-4联动共同推动进气总管前段1-1往复运动。

参见图3至图6说明本优选实施方式，本优选实施方式中，曲柄摇杆机构3-2包括摇杆3-2-1和曲柄3-2-2；

摇杆3-2-1的固定端与驱动电机3-1的输出轴固定连接，摇杆3-2-1的转动端穿透曲柄3-2-2的一端，并与曲柄3-2-2转动连接，

联板7上设有一个固定轴7-1，固定轴7-1穿透曲柄3-2-2的另一端，且固定轴7-1与曲柄3-2-2转动连接。

本优选实施方式中，曲柄摇杆机构3-2结构简单，便于实施。

起始位置曲柄3-2-2处于与第二齿条3-3平行的位置，且摇杆3-2-1从水平位置顺时针旋转180度，将第一齿条6所在的进气总管前段1-1推至终点位置，继续顺时针旋转从180°到360°，将第一齿条6所在的进气总管前段1-1从终点位置拉回至起点位置。

参见图1说明本优选实施方式，本优选实施方式中，由进气总管前段1-1和进气总管后段1-2构成的进气总管1为一体件。

参见图7至图8说明本优选实施方式，本优选实施方式中，进气总管前段1-1的上壁面设有第一导向块1-1-1、左壁面设有第二导向块1-1-2、右壁面设有第三导向块1-1-3；

定位导向装置2为半圆环状卡箍结构，且半圆环状卡箍结构的内侧壁上开设有3个导向槽，分别为第一导向槽2-1、第二导向槽2-2、第三导向槽2-3；

第一导向槽2-1、第二导向槽2-2和第三导向槽2-3分别与第一导向块1-1-1、第二导向块1-1-2和第三导向块1-1-3匹配；

半圆环状卡箍结构上还均匀设有两个安装固定孔，两个安装固定孔分别为第一安装固定孔2-4、第二安装固定孔2-5。

本优选实施方式中，提供了进气总管前段1-1的第一种结构，具体参见图7，以及与进气总管前段1-1的第一种结构相匹配的定位导向装置2的第一种结构，具体参见图8，进气总管前段1-1的第一种结构与定位导向装置2的第一种结构相匹配，提高定位导向装置2的导向精度。

参见图9至图10说明本优选实施方式，本优选实施方式中，进气总管前段1-1的上壁面设有半圆环状导向板1-1-4，且半圆环状导向板1-1-4包裹进气总管前段1-1的上壁面；

定位导向装置2为半圆环状卡箍结构，且半圆环状卡箍结构内侧壁上开设有一个导向槽，该导向槽用于与半圆环状导向板1-1-4匹配；

半圆环状卡箍结构上还均匀设有两个安装固定孔，两个安装固定孔分别为第一安装固定孔2-4、第二安装固定孔2-5。

本优选实施方式中，提供了进气总管前段1-1的第二种结构，具体参见图9，以及与进气总管前段1-1的第二种结构相匹配的定位导向装置2的第二种结构，具体参见图10，进气总管前段1-1的第二种结构与定位导向装置2的第二种结构相匹配，半圆环状导向板1-1-4便于与嵌入在定位导向装置2上的导向槽内，且抱紧的面积大，便于对进气总管前段1-1的导向，提高导向精度。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其它的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例。