充氣運動控制閥和進氣流道系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及充氣運動控制閥和進氣流道系統(tǒng)。本發(fā)明公開多端口進氣歧管，其出口沿共同汽缸蓋平面對齊，且每個進氣端口均包括閥門單元，該閥門單元包括閥板，所述閥板通過沿凹進內壁內的旋轉軸線的軸桿可旋轉，以及焊接接頭，其環(huán)繞所述軸線上游的每個進氣端口。本系統(tǒng)可允許使用板CMCV，該板在不使用時可完全縮回至進氣流道內。
【專利說明】充氣運動控制閥和進氣流道系統(tǒng)
[0001]背景和概要
[0002]噴入發(fā)動機燃燒室的空氣和/或燃料充氣增加的運動在某些狀況下可增加燃燒效率。例如，充氣運動可通過沿垂直于流動方向的方向引入空氣速度增加燃燒效率。通過將額外的動能引入燃燒室，點火前面可更快更均勻地橫跨燃燒室體積，以便在熱能轉換成活塞運動之前與提高的燃料量相互作用。進一步地，導致的湍流可增加燃燒室內的空氣燃料混合物的勻漿。
[0003]充氣運動控制閥(CMCV)可用于通過限制進氣歧管內的一部分進氣通道引入所需的湍流。當空氣通過該限制時，自遠壁折回具有水平速度以及由進氣系統(tǒng)內壓差所誘發(fā)的初始垂直(流動方向)速度的空氣?？捎芍聞悠骺刂艭MCV，所述致動器被編程以在某些有利工況中形成這種阻礙。
[0004]可在板軸旋轉構造中實現CMCV，其中板面具有幾何結構，該結構被設計成當垂直對齊流動流時覆蓋進氣通道橫截面的實質性部分，被稱為完全關閉位置。在完全打開位置中，板可圍繞其軸桿(shaft)旋轉，以便板的寬度和軸桿阻礙空氣通道，從而允許實質上更多空氣通過。旋轉軸桿通常穿過對稱軸位于板面上或處于鄰近通道一壁體的板邊處。
[0005]然而，本文發(fā)明人已認識到在高負荷情形中，傳遞至燃燒汽缸的空氣量成為發(fā)動機功率的限制因素。同樣地，解決該問題的嘗試已在進氣通道較寬部分的進一步上游處布置閥門，但是接近汽缸蓋端口的這種損失造成在由CMCV可實現的湍流控制和效應方面的損失。
[0006]解決該明顯矛盾的一個途徑是構造出口與共同(common)汽缸蓋平面對齊的進氣歧管端口，以及合并具有旋轉軸線(axis)凹進內壁內的可旋轉閥(例如CMCV)和環(huán)繞軸線上游每個進氣端口的焊接接頭。這可以通過例如在進氣歧管焊接期間將閥門整合至進氣歧管端口內實現。
[0007]按這種方式，可保持接近汽缸蓋而不過分地限制燃燒空氣流。本文中，CMCV具有圍繞軸桿的軸殼或“套筒(cartridge)”，且板從該外殼突出。在該實施方式中，外殼在最接近進氣通道的第一和第二殼體焊接期間可插入進氣歧管凹部內。通過該方法，CMCV允許在不使用時，氣流暢通無阻，因此減少了發(fā)動機功率損失。
[0008]在另一個實施方式中，進氣歧管包括:多個端口，其出口沿共同汽缸蓋平面對齊；在每個端口中，閥門單元具有閥板，其圍繞軸桿可旋轉且在完全縮回時具有齊平設置，使得閥板與端口內表面對齊；套筒，其保持閥門并被設置在進氣端口凹部內，所述套筒通過進氣歧管脊被固定至端口內；以及焊接接頭，其環(huán)繞軸桿上游的每個端口和內壁脊設置在焊接接頭處。
[0009]在另一個實施方式中，軸桿被耦合至各進氣端口內的多個閥門單元。
[0010]在另一個實施方式中，套筒位于汽缸蓋和最接近汽缸蓋的進氣歧管的焊接接頭之間的進氣歧管內。
[0011]在另一個實施方式中，軸槽經管道自閥板兩側延伸并垂直于閥板兩側。
[0012]在另一個實施例中，管道將閥板耦合至套筒。[0013]在另一個實施例中，按從固定邊到較遠邊測量，套筒延伸小于完全縮回的閥板長度的百分之33。
[0014]在另一個實施例中，套筒的兩側延伸超出軸桿直徑多達5毫米。
[0015]在另一個實施例中，提供了用于操作發(fā)動機進氣系統(tǒng)的方法。該方法包括:通過致動閥門控制充氣空氣從進氣歧管吸入至汽缸體內燃燒室；以及在不使用時，將閥門完全縮回至進氣歧管。
[0016]在另一個實施例中，通過包括響應于發(fā)動機負荷和溫度狀況的指令的控制系統(tǒng)致動閥門。
[0017]在另一個實施例中，充氣空氣包括來自EGR系統(tǒng)的部分燃燒排氣和進氣的混合物。
[0018]在另一個實施例中，致動閥門響應于EGR致動。
[0019]應理解提供以上概要以便以簡化的形式介紹在【具體實施方式】中進一步描述的構思選擇。這并不意味著確立所要求保護的主題的關鍵或基本特征，其范圍僅由【具體實施方式】后的權利要求限定。此外，所述的主題不限制于解決上述或在本公開任何部分指出的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是與閥門兼容的8缸V形發(fā)動機的排氣和進氣系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖2是圖1系統(tǒng)的進氣歧管內的橫截面。
[0022]圖3示出拆卸成其組件部分的閥門示例性實施例。
[0023]圖4示出完全組裝好的圖3閥門。
[0024]圖5不出閥門插入進氣歧管殼體內時的閥門。
[0025]圖6不出插入后的圖5進氣歧管的殼體。
[0026]圖7描繪出示例性閥門在適當位置時進氣歧管端口實施例的橫截面。
[0027]圖8示出閥門插入和焊接前的進氣歧管的第一殼體。
[0028]圖9概略地描繪出簡化的閥門操作方法。
[0029]圖10概略地描繪出簡化的進氣系統(tǒng)制作方法。
【具體實施方式】
[0030]本公開系統(tǒng)和方法涉及可包括在汽車推進系統(tǒng)內的內燃機進氣系統(tǒng)的設計和操作。具體地，進氣系統(tǒng)運用充氣運動控制，其目的可包括將湍流引入燃燒室內，以使燃料空氣分布均勻化。進一步地，通過該額外運動可加速點火火焰前緣通過室，使得更快地出現燃燒，并且在動力沖程中的所需時間可將功率傳遞至曲軸。通過限制一部分進氣通路，空氣被迫進入垂直于流動方向的方向，使得當充氣空氣進入室時，充氣空氣具有流動方向和正交流動方向的平面的速度分量。
[0031]注意為了該公開，當完全啟用閥門時其處于“關閉”位置，閥板完全延伸，從而導致最大的充氣空氣流動阻礙。可替代地，當停用閥門時其處于“打開”位置，閥板完全縮回，使氣流充氣阻礙最小或消除。本文中，閥門可以是，但不限制于充氣運動控制閥(CMCV)。
[0032]通過使用阻礙一部分通道的板可實現通路限制。然而，對于給定室體積和給定燃料噴射水平，傳遞至曲軸的來自燃燒的能量受到可用于燃燒的氧的限制。因此，理想的是當需要提高的馬力時，允許可得到的最大量的充氣空氣進入燃燒室。先前實施例已運用進氣路徑內的旋轉軸桿以使板旋轉，以便板平行于流動方向。盡管，這樣確實增加了可用于充氣空氣流動的橫截面，但是仍出現損失。當不使用閥門時通過將其完全縮回至進氣歧管，可消除損失。其他實施例已將閥門設置在通路橫截面增加的排氣歧管的上游。然而，在整個閥門進氣下游會出現充氣空氣湍流損失，從而降低了效率，因此當緊密靠近燃燒室裝料口時，閥門優(yōu)勢最為明顯。
[0033]圖1的示意圖是簡化的發(fā)動機進氣和排氣系統(tǒng)，其可包括進氣歧管，即在進入汽缸蓋后分成設置在各燃燒室上的8個單獨的進氣路徑。圖1圖示與圖2的進氣歧管相兼容，圖2示出分裂的進氣歧管，其中閥門在進氣歧管的出口內。由閥門和套筒組成的閥門單元在圖3中顯示為拆開的，在插入進氣歧管前完全組裝好的閥門單元顯示在圖4中。在制作過程中，圖3閥門單元在以圖5所描繪的構造焊接之前插入進氣歧管的第一殼體和第二殼體之間。圖6示出從頂部觀看的閥門實施例在適當位置中的第一殼體部分，暴露了閥門單元插入后的頂部殼體的焊接表面。圖7示出圖6所示的進氣歧管端口的橫截面。圖8示出在焊接和閥門插入前與圖2-7中的實施例相兼容的進氣歧管內的第一殼體。圖9概略性示出閥門實施例的示例性操作方法。圖9概略性示出進氣歧管的示例性制作方法。
[0034]圖1所描述的進氣和排氣系統(tǒng)與可包括多個汽缸134的發(fā)動機相兼容。不例性發(fā)動機具有按V形構造布置的8個汽缸134。在可替代實施例中，發(fā)動機可具有在直列式、盒狀、或可替代構造中的兩個或更多個汽缸。每個汽缸134均可耦合至燃料噴射器136，從而將燃料直接噴射至燃燒室?？商娲?，燃料可在燃燒室填滿之前沿進氣路徑的某點處與進氣充氣空氣結合。
[0035]汽缸體102內的汽缸134經汽缸蓋耦合至進氣歧管140。進氣歧管140可分成對應于單獨汽缸134的多個 分離路徑，以便每個汽缸均具有設置在其入口上的一個或更多進氣支管132。具有多數進氣分管的汽缸可采用獨立閥或可在單個閥(未示出)下游分支。每個汽缸134可經構造從進氣支管132接收充氣空氣用于燃燒。充氣空氣可以是經進氣歧管140進入的來自大氣的空氣，充氣空氣還可包含配有EGR (未示出)的發(fā)動機內的再循環(huán)排氣。閥門可被整合至進氣支管132的進氣歧管端口。
[0036]如圖1所示，實施例可包括在進氣歧管140上游帶有壓縮機122的渦輪增壓器，其通過排氣渦輪124驅動。進氣充氣空氣可通過一個或更多冷卻裝置諸如冷卻器120冷卻。除了或替代預壓縮機(pre-compressor)冷卻器，進氣系統(tǒng)可還包括壓縮機122下游的冷卻
>j-U ρ?α裝直。
[0037]響應于發(fā)動機操作需求諸如發(fā)動機負荷要求和發(fā)動機溫度，可通過進氣通道114內的節(jié)氣門116計量進氣充氣空氣，其中進氣通道114連通地耦合至控制系統(tǒng)108?？稍趯诖罅砍錃饪諝饨涍M氣歧管140傳遞至燃燒室用于燃燒的時間段內打開節(jié)氣門116。閥致動可響應于節(jié)氣門致動并且可用于控制系統(tǒng)內以監(jiān)測發(fā)動機負荷。這可與用于測量大氣壓力和/或進氣歧管壓力(MAP)的傳感器相結合。
[0038]在一個實例中，閥門可響應于所示節(jié)氣門位置致動第一量，且可響應于所示MAP致動第二量。第一量和第二量相對于延伸或縮回可以是相同方向或相反方向。進一步，如果所示節(jié)氣門位置在預定閾值處或如果MAP在預定閾值處，則閥門可完全縮回?？商娲兀刂葡到y(tǒng)可具有響應于兩變量函數延伸和/或縮回閥門的指令。閥門致動可還響應于溫度、點火正時、或未另作規(guī)定的其他狀況。
[0039]在示例性排氣系統(tǒng)中，燃燒后，排氣可經排氣通道138從汽缸134被排至排氣歧管106。在運用渦輪增壓器的實施例中，排氣歧管106可被耦合至渦輪機124。流經排氣歧管106的排氣在經尾管130被排入大氣之前，可通過一個或更多排氣后處理裝置諸如催化劑128進行處理。在采用低壓EGR的系統(tǒng)中，閥門致動的再循環(huán)通道可將渦輪機124下游的排氣歧管106耦合至壓縮機122上游的進氣通道114。在采用高壓EGR的系統(tǒng)中，渦輪機124下游的排氣管130可耦合至壓縮機118上游的進氣歧管140。在進氣或排氣系統(tǒng)內可呈現一個或更多排氣冷卻系統(tǒng)。
[0040]EGR氣體通常具有某一量的燃料，因此具有比大氣空氣高的露點。在傳統(tǒng)閥門中，來自EGR的液體燃料可在未被使用時凝結到阻礙進氣端口通路的致動軸和板上。這可隨時間推移造成在進氣端口內堆積，從而進一步阻礙充氣空氣進氣，以致隨時間推移造成增加的燃料效率損失和馬力損失。在缺少系統(tǒng)修護時，燃料堆積在閥門上會導致閥門系統(tǒng)和發(fā)動機劣化。將閥門完全縮回至進氣歧管內壁消除了表面凝結，從而減少燃料堆積，因此保持發(fā)動機、進氣歧管和閥門的狀況以及保持了馬力和燃料效率。
[0041]通過響應于EGR啟用而致動閥門，實施例可還減少進氣歧管內的燃料堆積。例如，EGR啟用閾值可對應于閥門停用，從而當燃料通過進氣歧管出現在充氣空氣內時不會出現閥門阻礙。閥門致動可額外地或可替代地響應于進氣歧管內的濕度，以減少燃料凝結在閥門上的可能性。除了溫度和/或壓力控制之外，這些測量可根據EGR或大氣狀況調節(jié)進氣系統(tǒng)內的濕度和冷凝物形成。
[0042]控制系統(tǒng)108可具有響應于傳感器110的輸入經致動器112致動閥門的指令。輸入信息可包括發(fā)動機或排氣系統(tǒng)內的溫度，從而在發(fā)動機狀況下降低于溫度閾值而誘發(fā)冷啟動湍流的條件下可關閉閥門。燃燒室內的湍流允許更有效地燃燒，這在燃燒效率損失顯著的冷啟動情形中是有利的。實施例可還將閥門致動至與所感測的溫度或其他發(fā)動機負荷指示對應的預定位置。在一些例子中，如由控制系統(tǒng)108所確定的，傳感器110指示滿足負荷閾值時，致動器112可將閥門完全縮回至進氣歧管內壁。閥門完全縮回至進氣歧管內壁去除了通道阻礙，使得最大量的充氣空氣可進入燃燒室，從而提供了最大量馬力。
[0043]圖2示出圖1所示的進氣歧管的橫截面。進氣歧管構造與8缸V形發(fā)動機相兼容，在8缸V形發(fā)動機中,在汽缸體220兩個各自排上直列式布置4缸。在該實施例中，主進氣管設置在沿兩排直列式汽缸中心且平行于其直列式構造。進氣歧管140和排氣歧管可耦合至汽缸蓋216，而汽缸蓋216則耦合至汽缸體220內的燃燒室222。進氣支管132通過交替支管方向將充氣空氣供應至兩汽缸蓋通道218，以便每個汽缸蓋通道218具有耦合至其中的一個或更多分離支管路徑。其他實施例可具有適于每個各自汽缸蓋通道218的兩個或更多支管路徑。閥門可用于一個或更多獨立汽缸支管中的汽缸支管上游或可用于支管下游。
[0044]進入汽缸蓋通道218的充氣空氣可在進入進氣支管132之前通過進氣歧管140。在該實施例中，進氣支管132在閥門所在的進氣歧管端口 214處終止。汽缸蓋216可在進氣歧管端口 214處通過進氣法蘭(flange)連接至進氣歧管，其中進氣法蘭起到將汽缸蓋緊固至汽缸體的作用，從而將進氣歧管流體耦合至汽缸體220內的燃燒室。
[0045]如果進氣歧管經成層殼體焊接法構成，則進氣端口可通過鑄造獨立的殼體或垂直的歧管層形成，其中將垂直理解為垂直于曲軸的長度(圖8所示)。進氣歧管可在與汽缸蓋的其他組件結合之前獨立構成。
[0046]殼體水平面可形成可被連續(xù)殼體附著的焊接表面。殼體水平面可垂直圖6所示的焊接接頭平面或在其45度內。本文中，將第一殼體理解為最接近全等于法蘭的汽缸蓋216的殼體。第二殼體是直接焊接至平行于汽缸蓋的第一殼體的進氣殼體。閥門可被整合至如圖所示進氣歧管第一殼體內的進氣歧管端口 214。由圖2所示的焊接接頭線表示第一殼體和第二殼體的焊接表面。
[0047]進氣歧管可包括多個進氣歧管端口 214，其出口沿共同汽缸蓋平面對齊。每個進氣歧管端口 214可包含各個可旋轉閥，其中旋轉軸線凹進內壁內。通過上述方法，可通過旋轉軸線上游的焊接接頭環(huán)繞包含閥門的進氣歧管端口 214。該焊接接頭可沿著圖2所示的線，且鄰近并處于進氣端口上游。對應于V形實施例中的兩排直列式汽缸的兩排中均可包含多個進氣端口及各自的閥門。單排上的各進氣端口的焊接接頭可具有出口，該出口沿對應于汽缸蓋平面的共同平面對齊。進氣端口可位于汽缸蓋和上游方向上最接近進氣歧管焊接接頭之間。
[0048]進氣端口內壁212是最靠近進氣歧管140主進氣管的壁體；外壁是最靠近發(fā)動機組外壁的壁體。在該實施例中，進氣端口橫截面通常為具有圓角的矩形，且與閥板面和進氣端口壁內的板凹部全等?？商娲鷺嬙炜蛇€具有可替代橫截面幾何結構、可替代閥板幾何結構、和/或可替代進氣端口凹部幾何結構，所述結構允許板在完全延伸時阻擋大部分進氣端口以及在未使用時完全縮回至進氣端口內壁。在該實施例中，閥板具有從板的固定邊延伸至遠邊的扁平平面，該平面在板兩邊處向外傾斜，以便縮回的板與閥進氣壁凹部上方和下方的進氣端口內壁全等和齊平，因此在板未被使用時為充氣空氣提供平滑的流動面。將固定邊理解成鄰近和平行于旋轉軸桿的閥板邊，遠邊將涉及與閥板固定邊相對的邊，側邊將是閥板固定邊和遠邊之間的板邊并垂直于其中。將板側邊的向外弧方向理解成垂直于板扁平面的方向，平行于從進氣歧管指向汽缸體外側的向量。在延伸的位置中，板的弧形側邊將面朝進氣端口內向上方向或上游方向。因此，在延伸位置中，邊可形成密封，其中進氣端口側壁限制充氣空氣流至閥板遠邊和進氣歧管端口外壁之間的空氣間隙。
[0049]圖2示出如果發(fā)動機已超過負荷閾值，則可出現閥門處于完全縮回或停用位置。因此，充氣空氣在不受閥板204阻礙的情況下能退出進氣歧管端口 214進入汽缸。在延伸期間，閥板204和進氣歧管端口內壁212之間所形成的角度可增加至90度完全延伸，以便板204完全突出至進氣歧管端口 214，阻礙充氣空氣流。響應于發(fā)動機負荷、溫度、或其他工況，通過連通耦合至閥致動器的控制系統(tǒng)，可計量阻礙程度。通過軸槽206穿過閥板固定邊可實現旋轉，在該實施例中，固定邊在進氣端口內壁212內?？商娲鷮嵤├蓢@進氣端口遠壁或側壁上的軸桿旋轉板。軸桿在一端或兩端處可耦合至真空致動器(未示出)，該真空致動器連通地耦合至控制系統(tǒng)?？蛇€運用其他致動機構，以負責板圍繞旋轉軸桿和軸槽206旋轉。
[0050]如圖2所示，由套筒202支撐軸槽206和閥板固定邊內的旋轉軸桿。套筒202被設置在進氣端口內壁內的凹部內側，以便套筒的外邊不會延伸越過進氣歧管端口 214的內壁212，使得充氣空氣流動不受套筒202出現的影響。在將第二殼體焊接至第一殼體條件下，套筒凹部形成與套筒形狀全等的腔穴。[0051]現在轉向圖3，示出組裝和插入至進氣歧管端口前的閥門單元。閥門單元200分為四個組件部分:板204、套筒202、以及兩襯套208。襯套可以是橡膠、塑料、或者其他阻尼材料。示出板204具有從板固定邊突出且平行于板固定邊的管道300，管道300用作將板旋轉地耦合至其中軸桿(未示出)的導管。套筒是保持閥門配件并將其機械地耦合至單個單元的外殼，其中單個單元可以插入進氣系統(tǒng)。在該例子中，襯套包圍一部分板204(具體地，管道)而套筒包圍襯套。板204和襯套208包括由套筒202所保持的閥門，從而在該實施例中形成閥門單元200。在其他實施例中，閥門可由其他組件組成，閥門單元可或不可包括套筒或額外組件。
[0052]軸槽206是線性穿過板的孔徑，接近板固定邊并平行于板的固定邊。致動軸(未示出)可旋轉地I禹合至“串起(shewering)”構造中的板204,其中由穿過軸槽206的軸桿“串起”板204，因此定義板旋轉軸線。旋轉致動可由軸桿和軸槽206和/或其他緊固機構的溝槽和切口耦合造成。進一步，在一些實施例中，軸桿可包括多個較小軸桿，其被緊固至靠近固定邊并在旋轉軸線處的板任一側或兩側邊。如圖4所示，可通過管道支撐板旋轉，其中管道從板204兩側垂直突出，伸出軸槽206。管道可容納在套筒202內，以將旋轉軸桿固定在套筒202內，使得軸桿可從套筒內致動板204并延伸穿過平行于板側邊的套筒兩面，被稱為套筒側。注意套筒頂部指的是板完全縮回時平行于板固定邊的套筒面；套筒前面指的是鄰近進氣端口通路開口部分的套筒面；套筒背面指的是與套筒前面平行且相對的面；以及套筒底面指的是與套筒頂面平行且相對的面。
[0053]套筒可具有矩形頂面、底面、前面、和后面，其中每個面的較短端鄰近套筒側且可具有從螺栓頂部到底部含鉆孔的尖頭，其中螺栓可進一步將閥門緊固至進氣歧管的第一殼體。套筒側可以是正方形。U形腔穴(如從套筒側觀看)可具有在套筒前面對應于板軸桿或軸槽管道的開口，其沿板204的旋轉軸線延伸。套筒側實施例可具有延伸超過軸槽管道直徑5毫米或少于5毫米的寬度和高度，以便整體套筒按從固定邊到遠邊測量小于板長度的33%。進一步，軸桿可具有沿U形腔穴的U形周長延伸的靠近兩套筒側的切口，從而從旋轉軸線沿向外徑向延伸。這些切口可對應于襯套208，該襯套可將軸槽管道緊固在套筒內。
[0054]沿板固定端延伸穿過(任選的)軸槽管道和通過套筒兩側退出的軸桿可在一個或更多閥致動器(未示出)上終止。閥門可具有適于螺栓的孔210，其中螺栓可用于將閥門緊固至進氣端口。襯套208可起到進一步將閥板204緊固至套筒202的作用。軸承可具有穿過其寬度的孔，所述孔經構造支撐管道300并允許旋轉，同時將閥板固定邊緊固至套筒202。
[0055]圖5不出具有閥門單兀200部分插入其中的第一殼體內的不例性進氣歧管端口。圖5所示的進氣歧管組裝步驟可出現在將第一進氣歧管殼體焊接至第二進氣歧管殼體之前。通常，進氣歧管在其經進氣法蘭502耦合至汽缸蓋之前完全構成。法蘭502可經連接器通過孔504將進氣歧管的第一殼體緊固至汽缸蓋。
[0056]如圖5所示，組裝閥門單元200可從進氣歧管第二殼體的焊接邊——在本文中被稱為頂部一插入至進氣歧管第一殼體內的類似凹部。套筒202可依靠在凹部進氣端口唇部上且還通過穿過孔210的緊固件緊固至進氣端口。閥板204也可依靠在鄰近進氣歧管凹部內，以便當板處于完全縮回位置時，端口內表面與圍繞板204的進氣端口壁體齊平。
[0057]閥板204可具有垂直于固定邊和相對于固定邊的遠邊的側邊。在該實施例中，側邊向外彎曲以便在閥門縮回時形成密封，這樣板204表面具有類似于閥門上方和下方的進氣端口的內壁的形狀。當閥門完全縮回時，所使用的與適當進氣端口凹部全等的該板幾何結構在進氣端口所有側上形成平滑的流動面，進一步地，該板幾何結構保留了貫穿閥門長度的充氣空氣流橫截面。類似地，當閥門關閉時，彎曲的閥門側邊形成適于充氣空氣進氣穿過開口的平滑流動路徑，從而密封所需的進氣通道部分。
[0058]圖5中的焊接接頭平面指示平面，即沿該平面焊接接頭可對齊各個汽缸蓋組。該平面平行于旋轉閥的軸桿。進氣歧管可具有位于焊接接頭下游且與焊接接頭鄰近的凹部，其中布置有套筒。焊接接頭上游且與其鄰近的進氣歧管表面可形成脊部，從而將套筒和閥門緊固至進氣歧管。另外的凹部可自與閥板全等的進氣端口內的套筒凹部延伸。這樣可允許閥門在完全縮回時具有齊平設置，使得其外表面與端口內表面對齊。
[0059]圖7示出圖6所示的橫截面。本文中，可看到板側邊處的彎曲側邊深度。板204扁平的中部與套筒202以及閥門下方的進氣端口內壁齊平。類似地，套筒與閥門上方的進氣端口內壁齊平。套筒202依靠在垂直于充氣空氣流動方向的內壁212凹部內的唇部上。扁平中心表面完全縮回至閥門長度上進氣端口內壁中的較淺凹部內。第一殼體可經法蘭502連接至汽缸體。
[0060]當閥門關閉且閥板延伸時，限制充氣空氣流進入閥板204遠邊和進氣歧管端口外壁500之間的開口，如側壁所限制的。
[0061]圖8不出經構造適于8缸V形發(fā)動機的進氣歧管508的第一殼體,在其插入之前與閥門實施例相兼容?？蔀椴煌瑯嬙旌推讛盗康陌l(fā)動機布置類似進氣歧管。在該實施例中，致動軸可橫穿對應于兩組4直列式進氣歧管端口 500的兩個各自的管狀外殼506。套筒的進氣歧管端口凹部平行對齊，以便直列式閥門可旋轉地耦合至串起構造中的單個致動軸。在一些實施例中，汽缸可被布置成單個管路，以對應于進氣歧管端口的單個管路，且其中可包括兩個或更多汽缸端口耦合。平行構造諸如V形發(fā)動機在任一對齊管路中可具有一個或更多進氣歧管端口。
[0062]閥門致動軸可被耦合至一個或更多額外閥門以及連通地耦合至控制系統(tǒng)的致動器。在上述實施例中，可通過兩個各自的軸桿致動進氣端口的兩對齊管路和其中的閥門。在其他實施例中,獨立的閥門可獨立致動。
[0063]圖8所示進氣歧管508的第一殼體可通過法蘭502和穿過孔504的緊固件諸如螺栓緊固至汽缸蓋。閥門可自第一殼體的頂部插入，然后第一殼體的頂部表面可沿水平面焊接至第二殼體的底部表面。本文中，將水平面理解成橫跨進氣歧管端口 500橫截面的平面內的歧管殼體面。
[0064]圖9圖解閥門致動的示例性方法。可在802處確定控制系統(tǒng)內的負荷狀況，以響應于遍及車輛和發(fā)動機系統(tǒng)的多個傳感器。傳感器可確定節(jié)氣門位置、MAP、溫度傳感器、恒溫器設定、點火正時、濕度或未另作規(guī)定的其他狀況。在804處，可還確定排氣歧管或汽缸蓋內的溫度狀況，以及可指示發(fā)動機操作溫度。因大氣狀況或不活動性導致以較低溫度操作的發(fā)動機經歷了燃燒效率損失，從而導致較低的燃料效率和較高的排放。在示例性方法中，如果發(fā)動機在溫度閾值以下，則在808處可關閉閥門，其中閥板完全延伸，造成最大進氣端口阻礙和對應湍流，因此增加了燃燒效率。然后在824處可重復本過程。
[0065]在806處，如果未發(fā)現發(fā)動機或排氣歧管內的溫度在閾值以下，則在810處可通過可還包括溫度在內的前述方法中的一種，確定發(fā)動機負荷是否高于閾值。該預定閾值可對應于依賴于最大充氣空氣進氣的發(fā)動機負荷。如果實現發(fā)動機負荷閾值，則在812處可打開閥門且閥板完全縮回至內壁，使得通過閥門不會引入對充氣空氣進氣的阻礙。如果未實現該閾值，則在816處可確定負荷是否已經減少。如果發(fā)動機負荷減少，則在818處閥門可延伸一定量，以在相繼的燃燒中增加充氣空氣湍流。否則，在820處，可確定負荷是否增加。如果負荷已經增加，則在822處閥門可縮回一定量，從而允許在824處重復該方法之前，增加充氣空氣流動以滿足增加的發(fā)動機負荷要求。
[0066]在其他實施例中，可監(jiān)測控制系統(tǒng)內的閥門位置，且其可通過先前存儲在存儲器內以前的致動或通過位置傳感器確定?？刂葡到y(tǒng)可具有預定的閥門位置與負荷狀況的相互關系，以便閥門并非響應于先前負荷狀況而致動，而是響應于主導負荷狀況致動到適當位置。
[0067]圖10示出運用所公開的閥門系統(tǒng)的進氣歧管的示例性制作過程。所示組裝過程包括在900處將軸承連接至閥板，然后，在902處，將板插入至套筒內的開口。然后，在904處，組裝好的閥門單元(圖4所示200)在水平或焊接表面處被插入至進氣歧管第一殼體的頂部。在906處，套筒可通過螺栓緊固至進氣歧管。可為耦合至單個致動軸的每個閥門重復該過程。然后，在908處，軸桿可經其各自軸槽插入穿過進氣歧管，橫跨每個閥門單元。然后在910處，進氣歧管的第二殼體可焊接至進氣歧管的第一殼體。在912處，可焊接相繼殼體以形成進氣歧管。然后，在914處，連通地耦合至控制系統(tǒng)的軸桿致動器可耦合至致動軸。然后，在916處，歧管可經進氣歧管法蘭連接至汽缸蓋。
[0068]一些發(fā)動機可經構造具有汽缸，其每個均具有兩個或更多通道，每個通道耦合至不同的燃料空氣組成的充氣空氣混合物。作為例子，對于各個汽缸，“二重聯接的”進氣可具有兩個進氣端口。稀燃料混合物(空氣質量大于燃料質量)可進入第一通道，富燃料混合物(燃料質量大于空氣質量)可進入第二通道。所公開的閥門可用于每個通道至汽缸蓋，以便第一閥門計量稀燃料混合物流量，第二閥門計量富燃料混合物。可通過調制每個充氣空氣進氣形成湍流，其中各個進氣通道阻礙與通過兩燃料混合物之間的密度差異所形成的運動結合起作用。當可以獨立致動兩通道時，該實施例將提供由閥門完全縮回至進氣通道內壁以及增加的燃料混合物中等(moderation)精度所產生的前述優(yōu)勢。
[0069]注意到在此包括的示例性控制和評估程序可在各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)構造中使用。進一步，該技術可被施加至任何類型的動力系，包括，但不限制于，與純電動、混合動力、插電式混合動力、燃料電池電動、以及柴油機提供動力的車輛有關聯的動力系。在此描述的特別的程序可代表一個或者更多個任何數目的處理策略，例如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等等。照此，所示的各種作用、操作、或功能可按照所示次序、并列執(zhí)行、或在一些情況下被省略。類似地，該處理的順序并不是實現在此所述的示例性實施例的特征和優(yōu)點所必需的，只不過被提供以便于展示以及說明。根據所使用的特定策略，可重復執(zhí)行一個或更多所示作用或功能。此外，所述作用可用圖形表示待被編程到發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質內的代碼。
[0070]應明白，因為能有 各種變型，所以本文所述構造和程序實質上是示例性的，并且這些具體的實施例不應被視作具有限制意義。例如，上述技術可以應用于￥-6、1-4、1-6、￥-12、對置4缸以及其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括此處公開的各種系統(tǒng)和構造以及其他特征、功能、和/或特性的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合。[0071]下列權利要求特別指出視作新穎和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可能提到“一個”元件或“第一”元件或者其等價物。這種權利要求應該被理解為包括一個或多于一個這種元件的結合，既不必需也不排除兩個或更多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合以及子組合可能通過當前權利要求的修改或者通過在本申請或相關申請中提出新權利要求而要求保護。
[0072]不管是否比原始權利要求的范圍更寬、更窄、等同或者不同，這種權利要求均被視為包括在本公開的主題內。
【權利要求】
1.進氣歧管，其包括: 多個進氣端口，其出口沿共同汽缸蓋平面對齊； 在每個進氣端口中，包括閥板的閥門單元，所述閥板通過沿凹進內壁內的旋轉軸線的軸桿可旋轉； 焊接接頭，其環(huán)繞所述軸線上游的每個進氣端口。
2.根據權利要求1所述的進氣歧管，其中所述閥門單元是充氣運動控制閥。
3.根據權利要求1所述的進氣歧管，其中所述閥板具有與所述進氣端口橫截面面積相同的形狀和尺寸的面，所以當所述閥板處于完全延伸的位置時，所述閥板阻礙空氣流經所述進氣端口，且所述閥板在兩側邊緣處具有弧形，關于完全縮回位置時遠離所述進氣端口所述內壁，所述弧形全等于所述進氣端口所述內壁的弧形。
4.根據權利要求1所述的進氣歧管，其中所述軸桿鄰近全等于所述板的所述內壁內的凹部，從而在縮回位置中，所述板的外面與所述進氣端口的所述內壁齊平。
5.根據權利要求1所述的進氣歧管，其中每個進氣端口鄰近所述焊接接頭，且所述焊接接頭沿平行于曲軸軸線的共同平面對齊。
6.進氣歧管，其包括: 多個端口，其出口沿共同汽缸蓋平面對齊； 在每個端口中，具有閥板的閥門單元，所述閥板圍繞軸桿可旋轉且在完全縮回時具有齊平設置，使得閥板與端口內表面對齊； 套筒，其保持所述閥門并被設置在進氣端口凹部內，所述套筒通過進氣歧管脊被固定至所述端口內；以及 焊接接頭，其環(huán)繞所述軸桿上游的每個端口和內壁脊設置在焊接接頭處。
7.根據權利要求6所述的進氣歧管，其中所述套筒保持板的固定邊和耦合至旋轉致動器的旋轉軸桿，其中所述旋轉致動器連通地耦合至控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有響應于工況致動軸桿旋轉的指令。
8.根據權利要求6所述的進氣歧管，其中所述進氣端口的壁體包括含有所述套筒且鄰近所述焊接接頭的凹部。
9.根據權利要求6所述的進氣歧管，其中由所述套筒內的橡膠襯套支撐所述軸桿。
10.用于操作發(fā)動機進氣系統(tǒng)的方法，其包括: 通過致動閥門控制充氣空氣從進氣歧管吸入至汽缸體內的燃燒室；以及 在不使用時，將所述閥門完全縮回至所述進氣歧管內。
【文檔編號】F02D9/10GK103993992SQ201410055873
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權日:2013年2月19日
【發(fā)明者】C·W·紐曼, D·勞琳, K·J·蘭德爾 申請人:福特環(huán)球技術公司