Система двигателя (варианты) - RU152684U1
Код документа: RU152684U1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системе и способу регулирования потока воздуха во впускные отверстия двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Направляющие впускного коллектора включают в себя трубопроводы, выполненные с возможностью подачи потока воздуха в камеры сгорания внутри двигателя. Однако, во время определенных частей ездового цикла двигателя, впускные клапаны закрыты и предотвращают течение воздуха. Когда один или более впускных клапанов открываются, волна давления развивается внутри направляющей и может увеличивать количество воздуха, поступающего в открытую камеру цилиндра. Поэтому, в некоторых условиях работы (например, при определенном числе оборотов в минуту (RPM)), момент времени, когда распространяющаяся волна давления вторгается во впускной клапан, выравнивается с открыванием впускного клапана, что вызывает значительное улучшение коэффициента наполнения цилиндра и, тем самым, работу двигателя. По этой причине, поток воздуха может зависеть от геометрии направляющей. Например, время, чтобы волна давления распространялась по длинной направляющей коллектора и обратно до впускного клапана, больше по сравнению с продолжительностью времени в короткой направляющей коллектора. По существу, двигатель с более длинными направляющими может иметь пиковое значение крутящего момента в диапазоне более низких RPM, чем двигатель с короткими впускными направляющими, которые, взамен, имеют пик мощности на более высоких RPM.
В попытке обеспечить диапазон режимов двигателя, впускные коллекторы с направляющими переменной длины расширяют кривую крутящего момента до широкого, в большей степени управляемого профиля. Предшествующие конструкции с переменной длиной направляющих могут включать в себя непрерывно переменные и дискретно переменные длины. Непрерывно регулируемые направляющие впускного коллектора меняют длину направляющей без существенного изменения в отношении формы или площади поперечного сечения направляющей. Вследствие постоянной площади поперечного сечения, в некоторых режимах двигателя, направляющая переменной длины может ухудшать выпускной крутящий момент и, тем самым, снижать эффективность использования двигателя. С другой стороны, дискретно регулируемые направляющие типично имеют заранее заданные длинную и короткую конфигурации направляющей, а значит, часто имеют резко выраженную впадину низкого выпускного крутящего момента. Примерная система впускного коллектора с непрерывно регулируемыми направляющими, которые присоединяют изменение длины к изменению площади поперечного сечения, показана в US 5,687,684 (опубл. 18.11.2007, МПК F02B27/02, F02M35/10) и US 5,762,036 (опубл. 09.06.1998, МПК F02B27/02, F02M35/10). Однако, узел коллектора, описанный в US 5,762,036, выбранный в качестве прототипа для настоящей полезной модели, содержит части со сложными бороздчатыми элементами и несимметричными формами, которые изготавливаются посредством трудоемкого процесса литья под давлением.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Для преодоления вышеуказанных недостатков предложена система двигателя, содержащая:
вал привода с рычагом тягового механизма, присоединенным к нему; и
гибкую впускную направляющую, присоединяющую впускной коллектор системы двигателя к впускному отверстию цилиндра двигателя, причем один конец гибкой впускной направляющей присоединен к рычагу тягового механизма, и длина гибкой впускной направляющей является регулируемой посредством перемещения рычага тягового механизма.
В одном из вариантов предложена система, в которой гибкая впускная направляющая содержит спирально намотанную оплетку, выполненную из нитей композитного материала.
В одном из вариантов предложена система, в которой гибкая впускная направляющая имеет форму, которая является по меньшей мере одной из цилиндрической и конической.
В одном из вариантов предложена система, в которой гибкая впускная направляющая является цилиндрической, когда композитная нить имеет постоянную ширину.
В одном из вариантов предложена система, в которой гибкая впускная направляющая является конической, когда композитная нить имеет переменное сужение по своей длине.
В одном из вариантов предложена система, в которой гибкая впускная направляющая заключена в оболочку гибкой полимерной мембраны.
В одном из вариантов предложена система, в которой гибкая впускная направляющая прикреплена к фланцу коллектора на одном конце и к кольцу на втором конце.
В одном из вариантов предложена система, в которой кольцо имеет форму рупора.
В одном из вариантов предложена система, в которой узел, содержащий гибкую впускную направляющую, заключен в камеру.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно выполненная с возможностью изменения длины направляющей и изменения площади поперечного сечения в зависимости от угла переплетения спирально намотанной оплетки.
В одном из вариантов предложена система, в которой один конец гибкой впускной направляющей прикреплен к выпуску камеры коллектора, а противоположный конец гибкой впускной направляющей выполнен с возможностью перемещения внутри камеры коллектора при расположении на расстоянии от всех впусков и выпусков камеры.
В одном из вариантов предложена система, дополнительно выполненная с возможностью неравномерного изменения площади поперечного сечения относительно изменения длины направляющей посредством ширины отдельных нитей гибкой впускной направляющей и угла переплетения.
В одном из вариантов предложена система, в которой отдельные нити оплетки имеют переменную ширину для обеспечения сужения гибкой впускной направляющей по криволинейной длине.
В одном из вариантов предложена система, в которой криволинейная гибкая впускная направляющая приводится в действие посредством поворотного привода с приводным рычагом, описывающим дугу, повторяемую гибкой впускной направляющей.
В одном из вариантов предложена система, выполненная с возможностью приведения в действие гибкой впускной направляющей непрерывно переменным образом.
В одном из дополнительных аспектов предложена система двигателя, содержащая:
воздушный впускной коллектор для подачи воздуха в одну или более камер сгорания блока цилиндров двигателя, и
гибкую впускную направляющую, выполненную из спирально намотанной оплетки, с регулируемой длиной для изменения площади поперечного сечения гибкой впускной направляющей; и
контроллер с памятью, включающей в себя команды для регулировки гибкой впускной направляющей посредством увеличения длины направляющей для уменьшения площади поперечного сечения, и
и уменьшения длины направляющей для увеличения площади поперечного сечения в ответ на условия работы.
В одном из вариантов предложена система, в которой гибкая впускная направляющая дополнительно содержит:
первый конец, регулируемый в пределах пространства впускного коллектора, и второй конец, прикрепленный к впускному отверстию двигателя, причем гибкая впускная направляющая содержит спирально намотанную оплетку с нитями из композитного материала.
В одном из вариантов предложена система, в которой первый конец отсоединен от впускного коллектора и проема впускного коллектора.
В одном из вариантов предложена система, в которой второй конец присоединен к впускному отверстию двигателя через фланец коллектора.
Кроме того, автором в материалах настоящего описания предложен узел коллектора, заключенный в оболочку камеры камеры, который включает в себя гибкие направляющие впускного коллектора, присоединенные к валу привода на одном конце и к впускному отверстию двигателя на другом конце. Гибкая направляющая коллектора может содержать спирально оплетенную трубу. Эта конструкция предоставляет возможность для непрерывно переменной длины направляющей, площади поперечного сечения и формы трубы с уменьшенными искусственными препятствиями для потока воздуха во впускное отверстие.
Настоящее описание может давать несколько преимуществ. В частности, растягивание двухосно оплетенной трубы вызывает уменьшение площади поперечного сечения, причем, обратное происходит, в то время как труба сжимается. Поэтому, направляющая впускного коллектора может перестраиваться в широком рабочем диапазоне от крутящего момента на низких RPM до мощности на высоких RPM некоторым образом, который зависит от условий работы двигателя. По существу, способ предоставляет возможность экономически эффективной меры для управления потоком воздуха в двигатель на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. Более того, так как изменение длины направляющей может калиброваться для изменения площади поперечного сечения, способ может быть реализован в различных системах двигателя для оптимальных рабочих характеристик двигателя на основании скорости вращения и нагрузки на двигатель, которые, тем самым, повышают эффективность использования топлива.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества, и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Преимущества, описанные в материалах настоящего описания, будут более понятны по прочтению примера варианта осуществления, указанного в материалах настоящего описания как предпочтительный вариант осуществления полезной модели, когда воспринимаются по отдельности или со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 показывает схематичный вертикальный поперечный разрез примерной камеры с гибкой впускной направляющей в длинной конфигурации;
фиг. 2 показывает схематичный вертикальный поперечный разрез примерной камеры с гибкой впускной направляющей в короткой конфигурации;
фиг. 3 показывает вид сбоку примерного блока цилиндров двигателя с гибкими впускными направляющими в длинной конфигурации;
фиг. 4 показывает вид сбоку примерного блока цилиндров двигателя с гибкими впускными направляющими в короткой конфигурации;
фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ регулирования потока воздуха во впускные отверстия двигателя;
фиг. 6 - схематичное изображение примерной гибкой впускной направляющей с цилиндрической формой трубы;
фиг. 7 - схематичное изображение примерной гибкой впускной направляющей с конической формой трубы.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящее описание относится к системе и способу регулирования потока воздуха во впускные отверстия двигателя. Способ влечет за собой регулировку длины гибких направляющих впускного коллектора, содержащих спирально намотанную оплетку некоторым образом, который также изменяет площадь поперечного сечения. На фиг. 1 и 2, примерные длинный и короткий криволинейные направляющие показаны для иллюстрации, каким образом воздух протекает через узел камеры двигателя в каждой конфигурации. Затем, фиг. 3 и 4 показывают принципиальные схемы на виде сбоку примерного блока цилиндров двигателя 14 с многочисленными оплетенными направляющими в длинной и короткой конфигурациях, соответственно, чтобы проиллюстрировать, каким образом рычаги тягового механизма, присоединенные к оплетенным направляющим, действуют как одно целое при регулировке длины направляющих. Так как длина направляющей является непрерывно изменяемой, блок-схема последовательности операций способа по фиг. 5 описывает способ регулировки длины направляющей на основании условий работы двигателя некоторым образом, который также изменяет площадь поперечного сечения, что предоставляет возможность регулировки потока воздуха, подаваемого в двигатель. Что касается формы направляющей, фиг. 6 и 7 иллюстрируют, каким образом форма трубы направляющей может регулироваться посредством изменения структурных элементов спиральной оплетки, которая, тем самым, предоставляет потоку воздуха через каждую направляющую калиброваться способом, описанным в материалах настоящего описания.
Далее, со ссылкой на фиг. 1 и 2, система 100 двигателя содержит в себе блок 132 цилиндров. Блок цилиндров и головка 130 блока цилиндров формируют узел, содержащий по меньшей мере один цилиндр, включающий в себя стенки цилиндра, камеры сгорания, головки поршня, присоединенные к коленчатому валу, и тарельчатые клапаны, присоединенные к распределительному валу. Следует принимать во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, V-8, V-12, I-6, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя.
Фиг. 1 и 2 показывают схематичное изображение примерных вертикальных поперечных разрезов камеры 104 двигателя 100 для иллюстрации того, каким образом рычаг 116 тягового механизма привода присоединяет вращающийся вал 118 привода к гибкой направляющей 106 впускного коллектора. Так как каждая труба гибкой направляющей содержит вплетенную спиральную оплетку, система узла коллектора предоставляет возможность, чтобы были связаны длина и площади поперечного сечения трубы, при этом растяжение двухосно оплетенной трубы вызывает уменьшение площади поперечного сечения, а сжатие оплетенной трубы вызывает увеличение площади поперечного сечения. Эта конструкция предоставляет возможность для непрерывно переменной длины направляющей, площади поперечного сечения и формы трубы без искусственных препятствий для потока воздуха.
На фиг. 1, направляющая 106 впускного коллектора показана в длинной конфигурации, при этом направляющая может находиться в своей самой длинной длине. Внутри камеры 104, которая является замкнутым, герметичным изолированным пространством для вмещения воздуха перед подачей его в камеру сгорания внутри блока цилиндров двигателя, направляющая 106 коллектора показана присоединенной к впускному коллектору 108 через сплошное неподвижное кольцо 110. В этом месте, один конец гибкой впускной направляющей прикреплен на выпуске камеры коллектора (например, через фланец коллектора), а противоположный конец гибкой впускной направляющей выполнен с возможностью перемещения внутри камеры коллектора при расположении на расстоянии от всех впусков и выпусков камеры. На примерной фигуре, второй конец направляющей 106 коллектора, который отсоединен от впускного коллектора 108 и проема впускного коллектора, показан присоединенным к рычагу 116 тягового механизма привода через жесткое регулируемое кольцо 112. По существу, второй конец выполнен с возможностью перемещения в пределах пространства камеры. В одном из вариантов осуществления, жесткое регулируемое кольцо 112 дополнительно может иметь форму раструба для минимизации ослабления потока. Камеры сгорания внутри головки 130 блока цилиндров и блока 132 цилиндров могут принимать всасываемый воздух через впускной коллектор 108. Более того, каждая впускная направляющая может избирательно сообщаться с соответствующим цилиндром через один или более впускных клапанов такого цилиндра. В некоторых вариантах осуществления, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель.
Большей частью, воздух поступает в камеру 104 через воздушный впускной канал 102 и заполняет камеру. В некоторых вариантах осуществления, дроссель 134, включающий в себя клапан 136, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Когда направляющая 106 коллектора находится в длинной конфигурации, по мере того, как воздух заполняет камеру 104, по меньшей мере некоторая часть потока воздуха может направляться в гибкую направляющую впускного коллектора. По этой причине, первый поток 128 воздуха показан на фигуре. Наоборот, второй воздушный проток 126 также показан, но не направляется в длинную гибкую направляющую. Скорее, этот вторичный поток воздуха, во-первых, заполняет камеру, а затем, во-вторых, поступает в направляющую, например, если впускной клапан удерживается открытым в течение продолжительности времени, которая предоставляет по существу всему воздуху в камеры 104 возможность подаваться в цилиндр.
Чтобы продемонстрировать отличие потока воздуха, когда направляющая 106 впускного коллектора находится в короткой конфигурации, фиг. 2 показывает рычаг 116 тягового механизма привода повернутым на угол 230 (например, 90°). Здесь, криволинейная траектория, повторяемая рычагом 116 тягового механизма привода, а потому, регулируемым кольцом 112, также представлена углом 230. Более того, так как площадь поперечного сечения возрастает по мере того, как сжимается гибкая направляющая 106 впускного коллектора, диаметр трубы около регулируемого кольца 112 показан большим по сравнению с таким же элементом, показанным на фиг. 1. То есть, диаметр Y2-Y2 больше, чем диаметр Y1-Y1 по фиг. 1. Когда гибкие направляющие коллектора находятся в короткой конфигурации, по мере того как воздух поступает в камеру, он наполняет камеру таким же образом, как описано со ссылкой на фиг. 1. Однако первый поток 128 воздуха и второй поток 126 воздуха оба могут направляться в направляющую впускного коллектора, что, тем самым, предоставляет вырабатываемой мощности возможность повышаться, когда высока нагрузка на двигателе, например, когда RPM двигателя являются большими, чем 5000.
Далее, с обращением к конструкции направляющей 106 впускного коллектора, гибкие направляющие содержат спирально намотанную оплетку 114, которые схематично показаны на фиг. 1-4, но подробнее описаны ниже. Включение вплетенной оплетки предоставляет диаметру или площади поперечного сечения трубы возможность изменяться, когда изменяется длина трубы, которая является регулируемой посредством перемещения рычага тягового механизма. Поэтому, два параметра связаны так, что изменение длины трубы вызывает изменение площади поперечного сечения. Эта конструкция широко известна как пальцевидный уловитель. Спирально намотанная оплетка 114 может содержать нити композитного пружинного материала, такого как пленка из углеродных волокон, стекловолокно, плетеные волокна или ткань. Более того, измерение различных элементов композитных пружинных нитей представляет возможность регулироваться общей форме трубы, что дополнительно дает возможность перестройки направляющей впускного коллектора на основании скорости вращения и нагрузки двигателя. Например, цилиндрическая оплетенная направляющая может иметь композитные пружинные нити с по существу постоянной шириной, которые предоставляют возможность равномерной регулировки поперечного сечения трубы по всей длине трубы. Наоборот, коническая оплетенная направляющая может включать в себя пружинные нити с переменной шириной, которые предоставляют возможность переменного сужения от одного конца к другому концу и меняющегося поперечного сечения трубы по ее длине. Так как неподвижное кольцо 110 и регулируемое кольцо 112 показаны имеющими разные диаметры или размеры, в показанной примерной конфигурации, оплетенная направляющая имеет коническую форму. Поэтому, поперечное сечение одной стороны трубы (например, около неподвижного кольца 110) больше, чем поперечное сечение на другой стороне (например, возле регулируемого кольца 112). Например, на фиг. 1, расстояние X-X, которое представляет диаметр трубы около неподвижного кольца 110, больше, чем расстояние Y1-Y1, которое представляет диаметр трубы около регулируемого кольца 112. Когда диаметры трубы являются разными на каждом конце, форма трубы является конической. Чтобы по существу устранить какое-либо количество воздуха от утечки между оплеткой, оплетенные гибкие трубы могут быть дополнительно заключены в оболочку гибкой полимерной мембраны, такой как баллон. В некоторых случаях, гибкая полимерная мембрана может наноситься в жидкой форме на тканую структуру, а затем ей может предоставляться возможность отверждаться, но, в других случаях, предварительно сформированная мембрана может накладываться на наружный или внутренний диаметр тканых гибких труб во время производственного процесса.
В некоторых вариантах осуществления, приведение в действие криволинейной направляющей может использовать поворотный привод. Поэтому, рычаг 116 тягового механизма привода показан присоединенным к жесткому регулируемому кольцу 112 на одном конце, и к валу 118 привода на втором конце. Поэтому, двигатель 100 также может включать в себя систему 12 управления, присоединенную к валу 118 привода, которая может регулировать длину оплетенной направляющей посредством вращения вала 118 привода вокруг продольной оси на основании условий работы двигателя. Так как оплетенная направляющая присоединена к поворотному приводу, движение рычага 116 тягового механизма привода может описывать дугу или криволинейную траекторию, которую может повторять криволинейная оплетенная направляющая. В некоторых вариантах осуществления, траектория, описываемая рычагом тягового механизма, может не быть криволинейной, но, взамен может быть по существу линейной. Когда это имеет место приведение в действие может обеспечиваться посредством линейного привода вместо поворотного привода. В других вариантах осуществления, траектория может быть комбинацией прямолинейной и криволинейной, на основании разных типов силовых приводов и тяговых механизмов, имеющих различные коэффициенты перемещения и траектории движения.
Хотя длинная и короткая конфигурация показаны на фиг. 1 и 2, система 12 управления может непрерывно регулировать положение регулируемого кольца 112 просто посредством поворачивания приводного вала 118 вокруг оси с рычагом тягового механизма, присоединенным к ней. По существу, регулируемое кольцо 112 может останавливаться в любой точке вдоль своей траектории некоторым образом, что предоставляет возможность непрерывной регулировки положения. Затем, на основании геометрических характеристик трубы, воздух, подаваемый во впускные отверстия двигателя, может калиброваться для оптимальной подачи на основании скорости вращения и нагрузки на двигатель.
Со ссылкой на модуляцию длины направляющей, когда присутствуют многочисленные направляющие, фиг. 3 и 4 показывают схематичные изображения вида сбоку примерного блока цилиндров двигателя I4, который включает в себя вал 118 привода, присоединенный к более коротким рычагам 116 тягового механизма привода и более длинному центральному рычагу 117 тягового механизма привода. Так как все три рычага тягового механизма присоединены к валу 118 привода, система 12 управления может изменять длину направляющей просто посредством поворачивания вала 118 привода вокруг оси. Поэтому, в некоторых вариантах осуществления, вал и рычаги тягового механизма привода, присоединенные к гибким трубам направляющей, формируют конструкцию, которая действует как одно целое. Несмотря на то, что регулировка длины направляющей описана в показателях структурного элемента в этом примерном варианте осуществления, в некоторых вариантах осуществления, длина каждой направляющей может не регулироваться синхронно, но, взамен, может регулироваться независимо некоторым образом, который зависит от условий работы двигателя. Например, перемещение отдельных направляющих может быть предназначено для оптимальной перестройки двигателя на основании компоновочного пространства, имеющегося в распоряжении в моторном отсеке, или на основании набора требуемых характеристик кривой крутящего момента двигателя. В кроме того других вариантах осуществления, перемещение рычагов может быть неравномерным, но по-прежнему регулироваться некоторым образом, который зависит от условий работы двигателя.
На фиг. 3 и 4, потоки воздуха в камеру 104 через воздушный впускной канал 102, как описано со ссылкой на фиг. 1 и 2. Однако, в этом примере, по мере того, как поток воздуха поступает в камеру, он может разветвляться по многочисленным воздушным потокам 302 и начинать заполнять камеру. Как описано выше, каждый из этих воздушных потоков может содержать первый и второй воздушный проток, как показано на фиг. 1. Хотя траектории представлены по существу прямыми стрелками на фигурах, в некоторых случаях, воздушные потоки могут формировать воронки и вихри по мере того, как они заполняют камеру, а значит, не протекают непосредственно в направляющие. Например, когда впускные отверстия закрыты, воздух, поступающий в камеру 104, может заполнять камеру, но не протекать во впускные отверстия до тех пор, пока не возникает перепад давлений, соответствующий открыванию впускного клапана. С направляющими в длинной конфигурации, по мере того, как воздух втекает в камеру, по меньшей мере некоторая часть воздуха может поступать в гибкие направляющие через регулируемые кольца 112. Например, по мере того, как воздух втекает в камеру, может развиваться воздушный проток, который направлен вниз через камеру 104 к регулируемому кольцу 112 некоторым образом, подобным первому потоку 128 воздуха, показанному на фиг. 1. Этот поток воздуха может поступать в направляющую 106 коллектора по мере того, как он продолжается в направлении впускного коллектора 108. Стрелки 304, показанные в ней, представляют направление потока через оплетенные направляющие.
На фиг. 3, вал 118 привода показан присоединенным к трем рычагам тягового механизма. Однако, в некоторых вариантах осуществления, может присутствовать другое количество рычагов тягового механизма. Так как две наружных направляющих впускного коллектора являются более короткими, чем две центральных направляющих, присутствуют два разных типа рычагов тягового механизма. В показанном примере, короткие рычаги 116 тягового механизма присоединены к регулируемым кольцам 112, как показано на фиг. 1. Например, в некоторых вариантах осуществления, присоединение рычагов 116 тягового механизма к регулируемым кольцам 112 может содержать простое смыкание крюка и ушка наряду с тем, что, в других вариантах осуществления, две металлических части могут быть скреплены в большей степени постоянно сцепленным образом, например, посредством приклеивания рычагов тягового механизма непосредственно к регулируемым кольцам. Вообще, одно или многостержневой тяговый механизм может использоваться независимо или в комбинации с другими тяговыми механизмами в зависимости от требуемой траектории перемещения направляющей, которая может быть прямой линией, круговой или криволинейной дугой или комбинацией прямой и криволинейных траекторий. Что касается центрального рычага 117 тягового механизма, который изменяет длину двух более длинных оплетенных направляющих посредством поворачивания вала 118 привода, рычаг тягового механизма показан присоединенным к соединительной части 306, которая присоединяет регулируемые кольца к более длинным оплетенным направляющим. В некоторых вариантах осуществления, соединительная часть 306 может быть штоком, который соединяет два центральных регулируемых кольца, наряду с тем, что центральный рычаг 117 тягового механизма содержит крюк на одном конце для присоединения рычага тягового механизма к штоку. Поэтому, когда вал 118 привода поворачивается, поворачивающая сила передается на центральный рычаг 117 тягового механизма, который жестко прикреплен к валу 118 привода на одном конце. Эта поворачивающая сила кроме того передается на соединительную часть 306 и, тем самым, регулирует длину гибких направляющих коллектора.
В противоположность, фиг. 4 показывает схематичное изображение вида сбоку примерного двигателя I4 с оплетенными направляющими в короткой конфигурации. По существу, приводной вал 118 был повернут вокруг продольной оси, а рычаги 116 тягового механизма привода и центральный рычаг 117 тягового механизма продолжаются в поперечном направлении от вала 118 привода, как показано на фиг. 2. На этом виде, так как рычаги тягового механизма продолжаются в поперечном направлении от вала привода, все три рычага показаны в качестве небольших овалов, чтобы представлять вид с обзором по продольной оси рычагов тягового механизма. Более того, соединительная часть 306 показана делящей пополам вал 118 привода, чтобы указывать, что ее положение также изменилось в ответ на поворот вала. Поэтому, конструкция поворачивалась как одно целое, чтобы регулировать длину оплетенных направляющих впускного коллектора.
Как подробнее описано на фиг. 2, воздушные протоки через камеру 104 и гибкие оплетенные направляющие в короткой конфигурации показаны на фиг. 4. Преимущества способа включают в себя привнесение большего количества воздуха в направляющие впускного коллектора для более высокой мощности в условиях работы, в которым нагрузка и RPM двигателя высоки (например, являются большими, чем 5000 оборотов в минуту). Поэтому, по мере того, как воздух, вводимый через воздушный впускной канала 102, заполняет камеру 104, по меньшей мере некоторая часть воздуха направляется в направляющие 106 впускного коллектора, которая протекает во впускной коллектор 108. Как указано выше, стрелки 304 изображает направление потока через направляющие впускного коллектора.
Двигатель 100 включает в себя контроллер 12, который может регулировать положение приводного вала 118 на основании скорости вращения и нагрузки на двигатель. Поэтому, сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 двигателя из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи показания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. Например, в некоторых вариантах осуществления, система управления может содержать многомерную регулировочную характеристику, которая относит скорость транспортного средства или RPM к объему воздуха, подаваемого во впускные отверстия камеры сгорания. Затем, в ответ на выявленные скорость вращения и нагрузку, контроллер 12 может побуждать вал 118 привода поворачивать свое положение на основании выявленных условий работы. Так как вал является непрерывно регулируемым в пределах рабочего диапазона, модуляция длины направляющей также является непрерывно переменной. Поэтому, форма трубы может быть спроектирована и калиброваться для регулировки длины и площади поперечного сечения, чтобы известное количество воздуха могло подаваться в двигатель на основании условий работы. Таким образом, направляющие впускного коллектора двигателя могут перестраиваться, чтобы подавать воздух во впускные отверстия двигателя на основании скорости вращения и нагрузки на двигатель.
Описанная система включает в себя способ управления объемом воздуха, подаваемого во впускные отверстия двигателя, в зависимости от условий работы в нем. Поэтому, фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа 500, которая предоставляет положению вала привода возможность регулироваться, чтобы управлять потоком воздуха через регулируемые направляющие впускного коллектора.
На этапе 502 блок-схемы, способ 500 включает в себя контроль условий работы двигателя. Например, контроллер 12 может быть традиционным микрокомпьютером, включающим в себя: микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимую память и традиционную шину данных. Хотя датчики в пределах двигателя не показаны, контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 100, в том числе: температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика температуры; датчика положения, присоединенного к педали акселератора для считывания силы, приложенной ступней; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика давления, присоединенного к впускному коллектору 108; датчика положения двигателя с датчика на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала; измерение массы воздуха, поступающей в двигатель; и измерение положения дросселя. Барометрическое давление также может считываться для обработки контроллером 12. В одном из аспектов настоящего описания, датчик положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов на каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться скорость вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).
На этапе 504 блок-схемы, способ 500 может определять, следует ли регулировать длину направляющих впускного коллектора, на основании условий работы двигателя. Например, если нагрузка двигателя повышается в ответ на движение транспортного средства вверх по склону, контроллер 12 может выявлять повышенные RPM для определения, что длина трубы гибкой направляющей коллектора должна быть укорочена, чтобы увеличить площадь поперечного сечения и, тем самым, уменьшить топливно-воздушное соотношение и выдавать RPM на высокой мощности. В ответ, объем воздуха может регулироваться, когда контроллер 12, который включает в себя память с командами для регулировки гибкой впускной направляющей на основании условий работы, отправляет сигнал для вращения вала 118 привода, что указано на этапе 506 блок-схемы. Поэтому, способ включает в себя вращение вала на основании нагрузки двигателя, чтобы регулировать длину и площадь поперечного сечения оплетенных направляющих. Однако если контроллер 12 определяет, что регулировки не должны производиться на основании условий работы двигателя, контроллер 12 может определять, что длины направляющих достаточны для текущих условий работы. В этом случае, контроллер может не производить регулировку, но, взамен, продолжать эксплуатировать транспортное средство с использованием текущих условий наряду с тем, что он контролирует датчики в пределах системы двигателя.
Обращаясь к форме гибких направляющих коллектора, фиг. 6 и 7 показывает принципиальные схемы цилиндрических и конических оплетенных направляющих, чтобы проиллюстрировать различные элементы примерной спирально намотанной оплетки.
На фиг. 6, диаметр 602 трубы указан на одной стороне фигуры. Однако так как форма трубы является цилиндрической, показанный диаметр трубы по существу постоянен на всей длине трубы. Поэтому, диаметр возле низа трубы по существу равен диаметру 602 трубы, а форма является цилиндрической. Хотя длина 604 трубы также показана, она может регулироваться уже описанным образом. В ответ на растягивание длины 604 трубы, диаметр 602 трубы, а потому, площадь поперечного сечения уменьшается. Наоборот, сжатие длины 604 трубы связано с увеличением диаметра 602 трубы, а потому, площади поперечного сечения. Что касается цилиндрической трубы, изменения в отношении диаметра 602 трубы по существу равны в зависимости от длины 604 трубы.
В одном из вариантов осуществления, направляющая впускного коллектора может содержать две спирально намотанных оплетки. Первая композитная пружинная нить 606 и вторая композитная пружинная нить 608 обозначены на фиг. 6. Посредством изменения ширины первой композитной пружинной нити 606 и второй композитной пружинной нити 608, может изменяться соотношение длины и диаметра трубы. Однако, для цилиндрической трубы, ширина композитных пружинных нитей по длине направляющей по существу постоянна. Фиг. 6 включает в себя врезку, показывающую расширенное изображение вплетенной поверхности, при этом первая композитная пружинная нить 606 имеет нити, которые проходят в первом направлении 610, а вторая композитная пружинная нить 608 имеет нити, которые проходят во втором направлении 612, в то время как две нити вплетены вдоль продольной оси цилиндрической направляющей. Зависимость между изменением длины 604 трубы и изменением площади поперечного сечения, или диаметра 602 трубы, может дополнительно определяться углом 614 переплетения многоосевой оплетки.
Как проиллюстрировано на фиг. 6, вплетенная оплетка включают в себя нити, расположенные под углом относительно друг друга (90 градусов в этом примере), причем, угол меняется в зависимости от длины трубы. Вплетенная оплетка неоднократно перекрывает сама себя, причем, одна нить лежит поверх и прилегающей к другой нити. Эта тканая структура, в макромасштабе, дает возможность переменной длины, как описано в материалах настоящего описания, по той причине, что нити не прикреплены и не приклеены друг к другу в областях поверхностно стыкового контакта.
Фиг. 7 показывает схематичное изображение конической направляющей, чья форма определяется посредством включения оплетки с переменным сужением от одного конца к другому, которая дает в результате переменное поперечное сечение по длине трубы. Например, ширина первой композитной пружинной нити 606 и второй композитной пружинной нити 608 может меняться на протяжении длины трубы, чтобы создавать коническую структуру. Одна из возможных конфигураций показана на фиг. 7, при этом диаметр 602 трубы на первом конце отличен от меньшего второго диаметра 603 на другом конце трубы. Так как диаметры трубы являются разными на каждом конце, труба имеет коническую форму, которая отлична от цилиндрической формы, показанной на фиг. 6. Как описано выше со ссылкой на фиг. 6, растягивание длины 604 трубы дает в результате уменьшение второго диаметра 603, а потому, площади поперечного сечения трубы. Наоборот, сжатие длины 604 трубы связано с увеличением второго диаметра 603 и площади поперечного сечения. Что касается конической трубы, изменения в отношении второго диаметра 603 в нижней части трубы могут отличаться от изменений в отношении диаметра 602 трубы в зависимости от длины 604 трубы. Более того, зависимость между изменением длины 604 трубы и изменением площади поперечного сечения, или вторым диаметром 603, может определяться углом 614 переплетения многоосевой оплетки. Посредством углового взаимного расположения нитей в оплетенной направляющей, может меняться изменение площади поперечного сечения относительно изменения длины направляющей. В дополнение, посредством изменения ширины отдельных нитей оплетки и изменения угла оплетки на протяжении длины направляющей, относительные изменения площади поперечного сечения могут делаться неравномерными относительно изменений длины направляющей, что предоставляет возможность для перестройки профиля и длины направляющей для различных условий работы. В заключение, чтобы учитывать компоновочные ограничения, оплетенная направляющая может ткаться поверх формы необходимого профиля с использованием отдельных нитей с меняющейся шириной, который дает возможность суженной направляющей на криволинейной длине. Таким образом, объем воздуха, подаваемого во впускные отверстия двигателя, может калиброваться на основании скорости вращения и нагрузки двигателя.
Это завершает описание. Прочтение его специалистами в данной области техники напомнило бы многие изменения и модификации, не выходя из сущности и объема описания. Например, рядные двигатели I3, I5, V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.
Реферат
1. Система двигателя, содержащая:вал привода с рычагом тягового механизма, присоединенным к нему; игибкую впускную направляющую, присоединяющую впускной коллектор системы двигателя к впускному отверстию цилиндра двигателя, причем один конец гибкой впускной направляющей присоединен к рычагу тягового механизма, а длина гибкой впускной направляющей является регулируемой посредством перемещения рычага тягового механизма.2. Система двигателя по п. 1, в которой гибкая впускная направляющая содержит спирально намотанную оплетку, выполненную из нитей композитного материала.3. Система двигателя по п. 2, в которой гибкая впускная направляющая имеет форму, которая является по меньшей мере одной из цилиндрической и конической.4. Система двигателя по п. 3, в которой гибкая впускная направляющая является цилиндрической, когда композитная нить имеет постоянную ширину.5. Система двигателя по п. 3, в которой гибкая впускная направляющая является конической, когда композитная нить имеет переменное сужение по своей длине.6. Система двигателя по п. 3, в которой гибкая впускная направляющая заключена в оболочку гибкой полимерной мембраны.7. Система двигателя по п. 6, в которой гибкая впускная направляющая прикреплена к фланцу коллектора на одном конце и к кольцу на втором конце.8. Система двигателя по п. 7, в которой кольцо имеет форму рупора.9. Система двигателя по п. 7, в которой узел, содержащий гибкую впускную направляющую, заключен в камеру.10. Система двигателя по п. 2, дополнительно выполненная с возможностью изменения длины направляющей и изменения площади поперечного сечения в зависимости от угла переплетения спирально намотанн
Формула
