[发明专利]一种基于负泊松比结构的可变进气歧管装置

说明书

本发明公开了一种基于负泊松比结构的可变进气歧管装置，包括进气套管、导气凸台、执行器及传动系统，所述进气套管的管壁钻有一圆孔，用于连接传动系统，所述导气凸台为一个弧形坡道，固定在进气套管的内管壁上，进气套管内气流沿着该导气凸台的坡道运动；本发明通过使用负泊松比材料的拉(压)胀(缩)特性，可以随着发动机的不同转速进行调整进气截面，在一定范围内完成连续变进气的效果。本发明的负泊松比可变进气歧管装置机构简单，减少了发动机进气系统的整体重量，在不同转速下提高了发动机的燃烧效率，提升发动机的性能，适用于汽车发动机在不同工况下进行工作。

技术领域

本发明属于汽车零用部件的技术领域，具体涉及一种基于负泊松比结构的可变进气歧管装置。

背景技术

随着汽车技术的不断发展，越来越多的先进技术运用到发动机上，其中包括可变长度进气歧管的技术运用。传统发动机的进气歧管结构参数固定不变，不能使得发动机在各种工况下的性能均较优，为了提高发动机性能，进气歧管的结构需随转速与负荷改变。

与传统的定长度的进气歧管相比，可变进气歧管可以通过当前运行的工况改变进气歧管的长度或者截面面积，提高燃烧效率，提升发动机的性能，是改善发动机燃油经济性、提升动力性的一种有效途径。而汽车上主要使用长度可变和截面面积可变的进气歧管，其中，由于整体结构复杂，显得笨重且无法实现连续变进气，在一定程度上限制了汽车产业的发展。

当前国内外研究的负泊松比材料和结构，具有特殊的力学性能,可以实现在单轴压力(拉力)作用下发生横向收缩(膨胀)。其在抗剪承载力、抗断裂性能、吸能耗能能力、压陷阻力能等方面比传统材料更有优势，可以代替某些复杂机构，大大简化整体结构。

因此，在发动机进气系统，亟需一种结构简单可靠、控制简单、可连续控制进行变进气的可变进气歧管装置，以期实现轻量化、连续可变的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于负泊松比结构的可变进气歧管装置，通过使用负泊松比材料的特性有效实现进气截面变化，完成连续变进气，提高燃烧效率，提升发动机的性能，适用于汽车发动机在不同工况下进行工作。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明基于负泊松比结构的可变进气歧管装置，包括进气套管、导气凸台、执行器及传动系统，所述进气套管的管壁钻有一圆孔，用于连接传动系统，所述导气凸台为一个弧形坡道，固定在进气套管的内管壁上，进气套管内气流沿着该导气凸台的坡道运动；

所述执行器包括壳体、负泊松比材料条、弹性外环和辅助机构，所述壳体包括底板、顶盖、以及连接底板和顶盖的U型连接条，所述底板固定在导气凸台的断面上，所述U型连接条包括上连接条和下连接条，所述上连接条和下连接条分别固定连接底板和顶盖的上下两端，所述U型连接条截面为两个U字型，开口相向，用于夹钳所述负泊松比材料条，且下连接条钻有圆孔；所述负泊松比材料条由多个具有负泊松比属性的单元体组合而成，上端面具有凸起以固定在U型连接条的中部，下端面与所述传动系统连接，左右两侧面被U型连接条所夹钳，该负泊松比材料条的底面与底板之间和顶面与顶盖之间留有间隙，使负泊松比材料条被拉胀时不会冲击底板和顶盖；所述弹性外环为弹性材料制成，上下两端分别连接固定在上连接条和下连接条的外侧面，顶部和底部分别固定连接在顶盖和底板的圆弧侧面上；所述辅助机构包括左连杆组和右连杆组，左右对称分布；

所述传动系统包括驱动模块、推杆和密封轴套，所述驱动模块安装在进气套管的外侧，所述推杆一端与负泊松比材料条的下端面连接，另一端与驱动模块的输出端相连接，所述密封轴套包括两个一样的轴套，分别安装在进气套管的管壁圆孔上和下连接条的圆孔上，所述推杆连接时侧面被套在这两个密封轴套中，并穿过壳体的下连接条与进气管套。

进一步的，所述进气套管整体结构为一节厚壁管道，前后两个端口可与汽车发动机进气歧管相配合安装。