專利名稱：多級排氣量發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多缸發(fā)動機(jī)，尤其是一種安裝在汽車上，可以根據(jù)汽車作業(yè)過程中 對動力需求的變化，多級別動態(tài)改變排氣量的發(fā)動機(jī)，屬于車用發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
目前汽車用發(fā)動機(jī)主要有汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)，由多個氣缸(三個或三個以上) 按一定的形式排列，習(xí)慣上按照排列方式分為直列型、V型和水平對置型三種。其優(yōu)點 是工藝成熟，工作可靠；缺點是所有的氣缸同時工作，為了滿足發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的需求，發(fā) 動機(jī)必須給每一個氣缸共給足夠的燃料，如果燃料共給不足，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速會立刻下降。 由于汽車發(fā)動機(jī)的排量是按照汽車最大需求設(shè)計制造的，在正常行駛時發(fā)動機(jī)的動力利
用不足50%，尤其是在平路定速巡航時動力利用率僅為25%，所以現(xiàn)有發(fā)動機(jī)動力利用 率低，燃油嚴(yán)重浪費。
為了克服以上不足，專利CN1039384A提出雙發(fā)動機(jī)機(jī)動車，但由于安裝不便一直 未能在實際中應(yīng)用。在上世紀(jì)五十年代以美國克萊斯勒公司為代表的汽車研究和生產(chǎn)商 對大排量的發(fā)動機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，既被稱為可變排量引擎技術(shù)，簡單的說就是在發(fā)動機(jī)輕 負(fù)荷時把一半氣缸關(guān)閉，達(dá)到節(jié)油的目的。[克萊斯勒的技術(shù)叫做多排氣量系統(tǒng)
(Multiple Displacement System, MDS);除了克萊斯勒外，GM和Honda公司也采用 類似技術(shù)改變大排量發(fā)動機(jī)的節(jié)油性能，GM稱該技術(shù)為(Displacement on Demand)， 意思是需要時才提供排氣量；Honda把該系統(tǒng)稱為可變氣缸管理(Variable Cylinder Management, VCM)]。
目前所有的設(shè)計都在輕負(fù)荷時關(guān)閉一半汽缸，克萊斯勒和GM的V8引擎上只用四個 汽缸工作，在Honda的V6引擎上只用三個汽缸。
具體技術(shù)有兩種克萊斯勒和GM公司采用斷油的同時，用凸輪推動一根挺桿再帶動 搖臂驅(qū)動氣門閉合，挺桿采用液壓方式，由電磁線圈控制挺桿的進(jìn)油量，當(dāng)要關(guān)閉部分 氣缸時流進(jìn)挺桿的液壓關(guān)閉，挺桿可自由伸縮，凸輪的壓力不能傳遞到氣門，氣門始終 保持關(guān)閉狀態(tài)；
Honda的引擎DOHC沒有挺桿，汽缸被關(guān)閉是通過控制搖臂和凸輪軸，讓凸輪軸不再 推動氣閥搖臂來防止氣閥打開。
3可變排氣量技術(shù)可以節(jié)省一定的燃油，關(guān)閉氣缸就是關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，氣缸內(nèi) 空氣的正負(fù)壓力交替變化，消耗大量的動力。現(xiàn)僅應(yīng)用于六缸以上的大排量V型發(fā)動機(jī)， 并且從八缸變到四缸或六剛到三缸工作，變化幅度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，僅采用與高 檔小轎車或大型車輛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多級別動態(tài)改變排氣量的發(fā)動機(jī)(排氣量改 變級數(shù)與缸數(shù)相等)。它可根據(jù)動力需求按順序關(guān)閉或開啟其中一個氣缸或多個氣缸， 最少時只有一個氣缸工作，由于結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟。適應(yīng)于多缸的汽油、柴油、燃?xì)?發(fā)動機(jī)，可廣泛的應(yīng)用于各種檔次汽車、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械等。
本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種多級別改變排量的發(fā)動機(jī)，包括每個氣缸可單獨控制的供油系統(tǒng)、每個氣缸分 開控制的進(jìn)氣系統(tǒng)和可關(guān)閉氣缸的排氣系統(tǒng)。
所述的供油系統(tǒng)，所有的多點電噴汽油發(fā)動機(jī)或柴油電噴發(fā)動機(jī)，計算機(jī)程序?qū)γ?個氣缸的供油獨立控制，非電噴柴油機(jī)在高壓油泵和噴油頭之間安裝一個電磁陶。
所述的分開控制的進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣濾清器、進(jìn)氣道，多聯(lián)節(jié)氣伐、進(jìn)氣支氣管， 空氣濾清器連接進(jìn)氣道、進(jìn)氣道連接多聯(lián)節(jié)氣門、多聯(lián)節(jié)氣門分別連接各進(jìn)氣支管。所 有節(jié)氣門一字排列，所有節(jié)氣伐同軸。
所述的可關(guān)閉氣缸的排氣系統(tǒng)包括排氣門、排氣支管、消聲器和排氣門止回器，排 氣門止回器固定在氣缸蓋上，并將排氣門桿和排氣門彈簧套在中央
所述的排氣門止回器，包括外殼、排氣門彈簧套、兩個(或多個)鎖爪、鎖爪軸、 電磁線圈、銜鐵和兩個(或多個)回位彈簧。排氣門控制器固定在的氣缸蓋上，排氣門 從中間穿過，排氣門彈簧套將彈簧套在中間并鎖定在進(jìn)氣門桿上，進(jìn)氣門彈簧套隨進(jìn)氣 門的上下運動做同步運動，當(dāng)需要關(guān)閉該氣缸時接通鎖定線圈電源，使線圈產(chǎn)生磁場， 銜鐵在磁場的作用下向上運動并作用鎖爪向內(nèi)運動，當(dāng)進(jìn)氣門向下運動至彈簧套低于鎖 爪時，鎖爪阻止彈簧套回位，使氣門無法關(guān)閉。
在關(guān)閉一氣缸時，供油系統(tǒng)停止對該缸的供油，同時排氣門止回器將排氣門阻止在 一定位置，使氣門無法關(guān)閉，保持常開狀態(tài)，發(fā)動機(jī)原來的壓縮沖程改變?yōu)楹魵鉀_成， 做功沖程改變?yōu)槲鼩鉀_程?；钊谕鶑?fù)運動時缸內(nèi)的空氣通過常開的進(jìn)氣門吸入或呼 出，消除了壓縮沖程和做功沖程對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的空氣阻力，減小發(fā)動機(jī)的震動。


圖1是本發(fā)明四缸發(fā)動機(jī)的基本原理圖其中l(wèi)-進(jìn)氣支管、2-空氣流量計(或空氣壓力計)、3-四連式節(jié)氣伐、5-噴油器、 6-進(jìn)氣管、7-二缸止回器、8-三缸止回器、9-凸輪、10-空氣濾清器、11-四缸止回器、 12-凸輪軸傳動輪、13-—缸進(jìn)氣門、14-一缸排氣門、15-二缸進(jìn)氣門、16-二缸排氣門、 17-三缸進(jìn)氣門、18-三缸排氣門、19-四缸進(jìn)氣門、20-四缸排氣門、21-排氣管、22-缸 蓋、23-消聲器
圖2是本發(fā)明排氣門止回器的結(jié)構(gòu)原理圖
其中4-氣門彈簧、9-凸輪、14-排氣門、25-止回器外殼、26-鎖爪、27-鎖定線圈、 28-銜鐵環(huán)、29-回位彈簧、30-排氣門彈簧套、31-鎖爪軸、22-缸蓋。 圖3是本發(fā)明關(guān)閉或開啟氣缸的模式原理圖 圖4是本發(fā)明柴油機(jī)排氣門與活塞位結(jié)構(gòu)位置圖
其中14-排氣門、22-缸蓋、33-排氣道、34-凹臺、35-燃燒室、36-活塞。
圖5是本發(fā)明另外一種排氣門止回器的結(jié)構(gòu)圖
其中37-鎖爪、38-排氣門彈簧套、39-氣門桿穿孔、40-電磁線圈、41-銜鐵 42-回位彈簧、43-彈簧軸、44-線圈支架、45-底座、46-鎖爪軸、47-安裝孔。 圖6是本發(fā)明用于可變氣門發(fā)動機(jī)的環(huán)形氣門止回器的結(jié)構(gòu)圖 其中48-橫式鎖爪、49鎖爪軸、50-安裝孔、51-環(huán)式底座
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明
本發(fā)明針對電子噴油汽油機(jī)、柴油機(jī)，的供油系統(tǒng)，只要計算機(jī)給出指令可隨時停 止其中任意一個氣缸的供油，屬于己有技術(shù)，不再介紹。非電控柴油機(jī)可通過電磁閥控 制每一個氣缸燃油的提供與否。
參見圖1,圖1是四缸多極排量發(fā)動機(jī)的基本原理圖，主要體現(xiàn)的是進(jìn)、排氣系統(tǒng)的
基本結(jié)構(gòu)。進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣濾清器(10)、進(jìn)氣管(6)、四聯(lián)節(jié)氣門(3)、和進(jìn)氣 支氣管(1)、進(jìn)氣門(13、 15、 17、 19)，其中空氣濾清器連接進(jìn)氣道、進(jìn)氣道連接 多聯(lián)節(jié)氣門、多聯(lián)節(jié)氣門分別連接各進(jìn)氣支管。排氣系統(tǒng)包括排氣門(14、 16、 18、 20)、 排氣支管(22)、排氣管和消聲器(23)組成，在二缸、三缸和四缸的排氣門上分別安 裝有排氣門止回器(7、 8、 11)，其中排氣門止回器安裝在缸蓋上并將排氣門桿和排氣 門彈簧套在中央。
在該圖例中第一缸屬始終工作的一個氣缸，在第一缸的進(jìn)氣系統(tǒng)安裝了空氣流量計 (2)。當(dāng)所有氣缸全部工作時四個噴油器(5)全部噴油，進(jìn)氣門止回器(7、 8、 11)處于釋放狀態(tài)，發(fā)動機(jī)無異于正常發(fā)動機(jī)。當(dāng)汽車需要動力減小，可按2、 3、 4順序關(guān) 閉氣缸，即關(guān)閉一個氣缸時，第2缸的噴油器(5)停止供油，同時排氣門止回器(7) 通電開始工作，2缸的排氣門(16)被排氣門止回器阻止無法關(guān)閉，處于常開狀態(tài)，2 缸停止工作；以此原理可關(guān)閉3缸、4缸。動力不足需恢復(fù)時，按4缸、3缸和2缸的 順序恢復(fù)氣缸工作，恢復(fù)時斷開氣門止回器供電，氣門正常工作，同時噴油器開始供油。
參見圖2，.圖2是排氣門止回器的基本原理圖，進(jìn)氣門止回器包括外殼(25)、鎖爪 (26)和鎖爪軸(31)、鎖定線圈(27)、銜鐵環(huán)(28)、回位彈簧(29)和排氣門彈 簧套(30)。其中鎖定線圈(27)固定在筒狀外殼(25)內(nèi)，線圈通過控制系統(tǒng)供電，-通電時形成電磁場；銜鐵環(huán)(28)被套在外殼(25)內(nèi)，在電磁場和彈簧的作用下可上 下活動；鎖爪軸(31)固定在外殼上，鎖爪(26)套在鎖爪軸上，并在銜鐵環(huán)(28)的 作用下可圍繞鎖爪軸擺動。當(dāng)鎖定線圈供電時，線圈產(chǎn)生磁場，銜鐵環(huán)向上運動，推動 鎖爪頭向內(nèi)，通過排氣門彈簧套將排氣門阻止在固定位置，保持常開狀態(tài)；當(dāng)鎖定線圈 停止供電吋，電磁場消失，銜鐵環(huán)在回位彈簧的作用下向下運動，并反方向推動鎖爪頭 向外，止回器停止工作。
參見圖3，圖3是本發(fā)明關(guān)閉或開啟氣缸的模式原理圖，發(fā)動機(jī)微電腦根據(jù)油門開度 和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，依據(jù)固定在電腦里的模型，對發(fā)動機(jī)做出減缸或增缸的指令。圖中實線 表示發(fā)動機(jī)需要減缸工作，即減小排氣量，虛線表示發(fā)動機(jī)需要增加動力，即開啟關(guān)閉 的氣缸，增加排氣量，如4—3表示4個氣缸工作轉(zhuǎn)變?yōu)?個氣缸工作。
在自動變速的汽車上，汽車的自動變速也是根據(jù)發(fā)動機(jī)的氣門開度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速兩 個參數(shù)進(jìn)行增減檔位的變化，所以本發(fā)明以發(fā)動機(jī)優(yōu)先于變速箱的原則實施。
圖4是本發(fā)明針對柴油機(jī)在上止點時排氣門(14)與活塞(36)之間距離較小的特點， 活塞上端對應(yīng)排氣門有一凹臺(34)，保證了排氣門常開時活塞運動不與排氣門相碰撞。 圖5是本發(fā)明另外一種排氣門止回器的結(jié)構(gòu)圖，包括鎖爪(37)、排氣門彈簧套(38)、 氣門桿穿孔(39)、電磁線圈(40)、銜鐵(41)、回位彈簧(42)、彈簧軸(43)、 線圈支架(44)、底座(45)、鎖爪軸(46)。其中同一側(cè)的銜鐵和鎖爪緊固在鎖爪軸 上，當(dāng)電磁線圈電流通過時兩端產(chǎn)生電磁場，銜鐵帶動鎖爪箱內(nèi)運動，切斷電流時，回 位彈簧推動銜鐵帶動鎖爪向外運動，鎖爪回位。
圖6是本發(fā)明針對可變氣門發(fā)動機(jī)設(shè)計的環(huán)形止回器原理圖，包括底座(51)、橫 式鎖爪(48)、鎖爪軸(49)組成，特點在于底座(51)為環(huán)形，便于安裝。
最后應(yīng)說明的是以上以直列四缸發(fā)動機(jī)作為實施例，并將排氣門作為呼吸氣門， 僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同地替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù) 方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種多級別改變排氣量的發(fā)動機(jī)(排氣量改變級數(shù)與缸數(shù)相等)。包括每個氣缸可單獨控制的供油系統(tǒng)、每個氣缸分開控制的進(jìn)氣系統(tǒng)和可關(guān)閉氣缸的排氣系統(tǒng)。其特征在于其中一個氣缸始終工作，其余各氣缸根據(jù)可能夠根據(jù)動力需求動態(tài)、按順序關(guān)閉或開啟其中一個氣缸或多個氣缸，最少只有一個氣缸工作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多極排氣量發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，包括空氣濾清器(10)、 進(jìn)氣管(6)、多聯(lián)節(jié)氣門(3)、和進(jìn)氣支氣管(1)、進(jìn)氣門(13、 15、 17、 19)， 其中空氣濾清器連接進(jìn)氣道、進(jìn)氣道連接多聯(lián)節(jié)氣門、多聯(lián)節(jié)氣門分別連接各進(jìn)氣支管。 其特征在于每一個氣缸由一個獨立的節(jié)氣門，所有節(jié)氣門一字排列，并同軸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l、所述的多極排氣量發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，包括由排氣 門〔14、 16、 18、 20)、排氣支管(22)、排氣管和消聲器(23)、排氣門止回器。其 特征在于除一個始終工作的氣缸外其余各個氣缸的排氣門安裝有一個排氣門止回器，排 氣門止回器固定在缸蓋上，并將排氣門和排氣門彈簧套在中央。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣門止回器，包括外殼(25)、鎖爪(26)和鎖爪軸(31)、 鎖定線圈(27)、銜鐵環(huán)(28)、回位彈簧(29)和排氣門彈簧套(30)。其特征在于 進(jìn)氣門彈簧套(30)鎖定在排氣門桿的上端和彈簧之間，隨氣門的運動而運動，鎖定線 圈(27)固定在筒狀外殼(25)內(nèi)，銜鐵環(huán)(28)被套在外殼(25)內(nèi)可上下滑動，鎖 爪軸(31)固定在外殼上，鎖爪(26)套在鎖爪軸上，可在銜鐵環(huán)(28)的作用下可圍 繞鎖爪軸擺動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、所述的多極排氣量發(fā)動機(jī)，其特征在于應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)時， 發(fā)動機(jī)活塞上端與排氣門對應(yīng)的凹臺(34)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多級別改變排氣量的發(fā)動機(jī)，包括每個氣缸可單獨控制的供油系統(tǒng)、每個氣缸分開控制的進(jìn)氣系統(tǒng)和可關(guān)閉氣缸的排氣系統(tǒng)。其中供油系統(tǒng)的供油控制由車載電腦完成；分開控制的進(jìn)氣系統(tǒng)包括多聯(lián)節(jié)氣門分別連接各進(jìn)氣支管?？申P(guān)閉氣缸的排氣系統(tǒng)包括排氣門和排氣門止回器。其特征在于其中一個氣缸始終工作，其余各氣缸能夠根據(jù)動力需求，按順序動態(tài)關(guān)閉或開啟，最少時只由一個氣缸工作。由于節(jié)省燃料、結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟。適應(yīng)于多缸的汽油、柴油、燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，可廣泛的應(yīng)用于各種檔次汽車、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械等。
文檔編號F02D17/02GK101676538SQ20081021130
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者呂文杰 申請人:呂文杰