车用汽油发动机的闭缸节油装置.pdf

本发明涉及一种车用汽油发动机的闭缸节油装置，特别适用于顶置气门汽油发动机。
    对于车用汽油发动机，在交通运输中，大部份时间在中小负荷工况下工作，是导致经济性能差的根本原因。因此采用关闭部份汽缸以节约燃油这一方法早已引起有关人员的注意。实现关闭发动机部份汽缸的方法或装置，在国外已有很多专利获得批准。其中一类是采用切断化油器向发动机进气支管供燃油的方法，或者采用切断供可燃混合气的方法以实现关闭发动机部份气缸的。例如美国专利US-4.192.278，US-4.204.514和US-4.187.824等。另一类专利是采用一种可伸缩的气门挺杆机构代替原发动机中长度固定的气门挺杆，实现关闭发动机部份汽缸。国外也有不少专利对伸缩气门挺杆设计做了大量的改进工作。如有的采用将发动机凸轮轴设在气缸盖上部，在气门摇臂和凸轮轴之间安装了一个可伸缩机构，代替了原发动机所用的固定长度的气门挺杆，以实现发动机部份汽缸进排气门的常关闭或常开放的闭缸节油方法。也有采用可伸缩气门摇臂支座的办法实现关闭发动机部份进排气门，达到节约燃油。综上所述的车用发动机局部闭缸技术，机构比较复杂，或者涉及设计新发动机才能实现。同时从节约燃油上也存在一定问题。例如那种将汽油发动机的一部份汽缸进气阀关闭而排气阀常开的办法，会使换气损失增大，降低了节油效果。加之如化油器不作相应匹配，也难以大幅度降低油耗。

    本发明的特点是：专门针对汽油发动机，特别是最适合于顶置气门地汽油发动机，设计出一种由离合选择器，可伸缩气门摇臂推杆，以及步进电机及其驱动机构，微机及其驱动电源所组成的节油装置。发动机工作时，进排气门的开放是因凸轮轴转动，凸轮顶动气门摇臂推杆下面的挺杆、推杆再推动摇臂驱动气门克服气门弹簧力而实现的，当凸轮凸起部份转动离开挺杆之后，气门弹簧又迫使气门关闭。本发明将气门摇臂推杆设计成可伸缩的，再通过离合选择器的操纵，使推杆体和芯轴两部份结合而成一个刚性体或使两部份可以作相对轴向运动，当推杆的两部份处于分离状态时，凸轮的转动，不能通过推杆驱动气门摇臂顶开气门，其对应的气缸就被关闭，发动机在中小负荷工况下，关闭部份气缸，可减少工作汽缸的节流损失和不工作汽缸的换气损失，从而提高了发动机的充气效率。在部份气缸关闭的使用过程中，由于采用化油器浮子室油面高度调节器的合理匹配，与单独采用关闭部份汽缸相比较，大大提高使用中节油效果，使该装置节油率可达15%～30%。根据发动机的负荷实现关闭一个或逐级关闭多个汽缸，不仅功率跳跃小，闭缸转换过渡平稳，而且输出功率变化范围大，实用性广泛。由于改善了发动机内部工作状态，显著降低了排放中的CO、CH化合物对大气的污染。

    车用顶置气门汽油发动机的闭缸节油装置是由离合选择器、可伸缩气门摇臂推杆、步进电机及其驱动机构，微机及其驱动电源，加上与发动机关闭部份汽缸工作状态相匹配的化油器浮子室油面高度调节器，空燃比调节器所组成。可伸缩气门摇臂推杆是由空心推杆体、装入杆内的弹簧、分离芯轴、套在推杆体外的分离套、四个以上钢球所组成。其空心推杆体的某一断面上有四个以上与上述钢球配合的均布圆周的通孔，钢球分别装入孔内，并在通孔内外有露出部份，其孔的圆柱面与钢球面接合，其分离芯轴上也有四个以上与钢球配合的均布圆周球面凹坑和轴向圆弧导槽，装入空心推杆体中，下有弹簧，端部有球形凸坑与摇臂调整气门间隙的调节螺栓球头配合。分离套内圆表面上部有一环形槽，下部有一与钢球配合的环形弧槽。钢球相对推杆体内的露出部份与芯轴的球面凹坑相配合。钢球相对推杆体外部的露出部份与分离套内表面上部环形槽相配合，当分离套向下滑动，钢球进入其内表面的环形槽，芯轴便可在空心推杆体内灵活上下运动，芯轴与推杆体呈松开状态，当分离套向上抬起，钢球进入分离套下部环形弧槽及分离芯轴凹坑内，芯轴与推杆体呈锁紧状态。气门摇臂推杆形成长度固定刚性体。离合选择器是由螺旋弹簧、分离压套、分离套、分离拉杆、分离臂传动轴所组成。分离压套装在空心推杆体上，一端与分离套上部接触，螺旋弹簧装在分离套下面，另一端汽缸盖的推杆孔端部接触，分离压套下压，或者脱离分离套沿推杆体向上滑动，可使分离套向上滑动或向上抬起。微型步进电机及其传动机构、微机及其驱动电源由蜗杆、蜗轮、轴所组成。当微机根据发动机应该闭缸的车速工况向驱动电源发出信号，再由驱动电源发出脉冲信号驱动步进电机所要求的角度，装在步进电机轴上的蜗杆驱动蜗轮转动，则带动蜗轮轴转动，再带动装在轴上的分离臂顺时针方向转动，继而驱动分离拉杆压迫分离压套，分离压套又压迫位于下面的分离套，使之克服螺旋弹簧力向下滑动，此时空心推杆内呈锁紧状态的钢球变位于分离套内表面上部的环形槽内，由于安装在空心推杆内的弹簧力小于气门弹簧的力量，分离芯轴使能在空心推杆内上下平稳滑动，致使相应的气门处于关闭状态，即闭缸状态。反之，当步进电机接受微机及其驱动电源信号向反方向转动时，其轴上的蜗杆驱动蜗轮、传动轴、分离臂向反时针方向转动，使分离拉杆向上运动，这时，分离压套不再压住分离套而向上滑动，而位于分离套下面的螺旋弹簧使分离套向上抬起，分离套内表面下部的弧形槽与钢球分离芯轴凹坑接合而形成刚性推杆，随着发动机凸轮轴转动，可伸缩气门摇臂推杆作上下运动，完成进排气门的正常开放，即开缸状态。这样，只要控制系统的微机有选择地驱动一个或几个气缸进排气阀门所对应的离合选择器就可使这些气缸的进、排气阀处于完全关闭状态。为了使化油器的工作能适应关闭部份气缸发动机工作状态的要求，本发明设置了化油器油面高度调节器和空燃比调节器。化油器油面高度调节器是由壳体、装在壳体内的微型电磁铁、调节螺栓，防止转动的扭力弹簧和插头所组成。其作用是当发动机处于闭缸状态下工作时，微机自动控制电磁铁处于吸合状态，使调节螺栓产生位移，使化油器浮子上升一定高度，从而使浮子室油面下降到适应闭缸状态的高度。当发动机完全开缸时，微机切断电磁铁电源，化油器浮子在弹簧作用下恢复原位置，浮子室油面高度又回升到全部开缸所要求的高度。空燃比调节器的作用是对可燃混合气浓度进行调整。当发动机在关闭部份汽缸工作时用稀混合气，反之混合气浓度加大，适应闭缸发动机的要求。

    下面结合附图1至2所表示的实施例对本实用新型进行描述。

    附图1为处于锁紧状态的可伸缩气门摇臂推杆剖视图。其中：

    1-发动机气门杆，2-气门摇臂，3-气门间隙调整螺丝，4-可伸缩气门摇臂推杆体，5-钢球，6-分离套，7-分离芯轴，8-弹簧，9-结合弹簧，10-分离压套，11-分离拉杆，12-分离臂，13-气门弹簧，14-销轴，15-蜗轮传动轴，16-蜗轮，17-蜗杆，18-步进电机。

    附图2为处于松开状态的可伸缩气门摇臂推杆剖视图，其各零件与附图1相同。

    本发明实施例的闭缸节油装置，关闭部份汽缸和开放已关闭的部份汽缸的动作过程是：发动机中小负荷下如果要实现关闭一个汽缸，首先是步进电机18按微机驱动电源信号转动某一角度，装在步进电机轴上的蜗杆17驱动蜗轮16转动，并带动装在传动轴15上的分离臂12顺时针转动，带动接合在分离臂上的分离拉杆11向下运动向分离压套10施加向下作用力。迫使分离套6克服弹簧9的力量向下滑动，钢球5进入分离套内表面上部弧形槽将分离推杆锁紧成为刚体的状态解体，由于气门弹簧13的力大于可伸缩气门摇臂推杆体内弹簧8的弹力，分离芯轴在空心推杆内压缩弹簧上下滑动，发动机凸轮轴的转动不再对气门摇臂起作用，进排气门处于关闭状态，即闭缸工作状态，又因各气缸进排气门分离臂12是调整在不同角度的位置，角度大的分离臂首先将所对应的汽缸进排气门关闭，当需要关闭二个汽缸时，步进电机再转动一个角度就可实现。因此关闭多个缸是逐级进行的。反之，当发动机工况要求多缸工作时，微机及其驱动电源控制步进电机及其传动机构，带动的分离臂反时针转动分离拉杆11向上运动带动分离压套10向上抬起，在它下面的分离套在螺旋弹簧9的作用下向上抬起，钢球5进入分离套内表面下部弧形槽内，使空心推杆体中分离芯轴7分离套6结合成为刚性体，发动机气门已关闭的气缸正常开放，按常规状态工作。在关闭或开放汽缸的同时，微机发出信号控制化油器浮子室油面高度，调节油面下降与升高，与空燃比调节器对混合气浓度的控制与闭缸机相适应。实施例证明，使用本发明是提高顶置气门汽油发动机经济性能的有效措施。