内燃机程控歇缸环保节油器 本发明涉及一种通过歇缸达到节油目的的装置,尤其是一种由计算机程序控制的歇缸节油装置。
随着社会的发展,机械化、自动化程度越来越高,内燃机作为重要的动力源得到了广泛使用。其在给人们带来巨大的生活便利的同时,也带来了许多的问题,内燃机消耗着大量不可再生的能源,它排出的废气对空气环境的污染也是非常严重的。使用内燃机的机械,例如汽车,为了获得良好的启动性能等原因,往往在其功率的设计上留出较大的富裕量,其实汽车在以正常的速度行驶时只需要所输出功率的30~40%。
对于这种能源的浪费和对大气地过度的污染,人们早已认识到它的严重性,从而提出了内燃机的歇缸理论,即根据机器对内燃机的输出扭矩需求的减少,及时地使一个或几个汽缸停止工作,待需要大扭矩时再重新使这几个汽缸恢复工作。现有技术中通过摇臂组控制气门启闭的内燃机的停缸装置中,主要有日本、德国、美国的电脑控制的电磁阀或液压阀停缸装置(如图1所示),由电磁阀控制在原摇臂和摇臂轴之间设偏心轴套的停缸装置(如图2所示)和凸轮式停缸装置。上述歇缸装置的共同特点是通过控制装置与气门上的气阀的阀杆直接接触而实现歇缸的,这类装置在使用中极易发生磨损,而在汽车的高速运转中,磨损了的构件无法准确地完成停缸的动作。所以,这类装置往往在试验阶段歇缸性能可以过关,但经使用一段时间后歇缸性能就不能令人满意,尤其是在较高的转速下工作,这种现象更加突出。其原因主要在于磨损使部件的精度降低。现有汽车的转速可以在500~7000rpm运行,微型内燃机的转速可达9000~10000rpm,而上述接触式停缸装置只能在转速为3500rpm以下起作用。另外,现有的歇缸装置在与定型内燃机的结合时要对其作很大的改造,从而增加了现有内燃机的制造成本和难度。
本发明的目的在于提供一种歇缸性能好、易于与定型内燃机结合的内燃机程控歇缸环保节油器,它可根据机器对内燃机输出功率的需求,自动改变参与工作的汽缸数量,从而节省燃油、降低污染物排放。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种内燃机程控歇缸环保节油器,它包括:
至少一个主摇臂,其前部水平设有与内燃机摇臂轴套接的摇臂轴孔,后部垂直设有与内燃机凸轮轴顶杆联接的顶杆联接孔,其前部上方延伸出作用面朝前的后挡块;
数量与主摇臂相同的副摇臂,其后部水平设有与内燃机摇臂轴套接的摇臂轴孔,前部设有触压内燃机气门的触压部,其后部上方延伸出作用面朝后的前挡块,副摇臂与主摇臂通过共同套接于摇臂轴而联接,且两者的挡块间形成一键口,该键口的宽度应保证当凸轮轴顶杆上行至最高点时,主、副摇臂的挡块不相触;
数量与主摇臂相同的电磁阀,其固定于副摇臂的前挡块上方,其阀芯的一端可伸入主、副摇臂的键口中;
一传感器组,用于将内燃机运转中的各物理量转换成数字量;
一微处理器,其接收并处理传感器组输出的信号,向电磁阀送出驱动信号。
所述主摇臂的前部呈叉形,副摇臂的后部呈可插入该叉的榫形。
所述传感器组可包括内燃机转速传感器、传动轴转速传感器、水温传感器、供油量传感器、功率输出传感器、坡度传感器。
所述主摇臂的后部设置主摇臂复位簧,其另一端固定。
所述副摇臂前部设置副摇臂复位簧,其另一端固定。
所述复位簧可以是压簧、拉簧、扭簧之一。
在内燃机运转过程中,当微处理器根据传感器的信号判断不需歇缸的,则不发出驱动电磁阀信号,此时电磁阀的阀芯仍位于主、副摇臂的键口中。这样当内燃机凸轮轴经顶杆带动主摇臂摆动时,主摇臂经阀芯推动副摇臂下摆,副摇臂的触压部将气门压下,内燃机各汽缸保持正常工作。
若微处理器判断需要歇缸,便驱动相应的电磁阀,对应电磁阀的阀芯则从主、副摇臂的键口中缩回。这样当主摇臂摆动时,其挡块接触不到副摇臂,副摇臂因此不摆动,由其驱动的气门也不动作,从而使对应的汽缸退出工作。
本发明具有以下优点:
由于电磁阀与提供控制信号的微处理器之间通过无接触形式传递动力,在这个环节上做到无接触磨损,故可使电磁阀在内燃机变动的转速极限范围内准确、灵活和平滑地实现歇缸和工作状态转换;
由于是无磨损,故可以在高速度的多缸内燃机上长时间任意转换歇缸或工作状态,保持良好的歇缸性能,将本装置使用在汽车上,可使其耗油量降低,减少对大气的污染;
本发明应用到现有定型的内燃机上时,只需将原来凸轮轴上的与气门压触的摇臂换下,在原有的摇臂轴上套设本发明中的主、副摇臂,再将主摇臂与原有的凸轮轴联接起来即可,既不需要改变原有的内燃机结构,也无需改变原内燃机的使用条件,对现有内燃机的改造十分便利。
下面结合附图详细说明。
图1是现有技术中液压歇缸装置结构示意图;
图2是现有技术中摇臂和摇臂轴之间设偏心套的歇缸装置示意图;
图3是本发明中摇臂的结构示意图;
图4、5是图3中主摇臂的结构示意图;
图6、7是图3中副摇臂的结构示意图;
图8是控制电路图。
请参阅图3-图8,本发明内燃机程控歇缸环保节油器包括执行摇臂组、电磁阀组、传感器组、微处理器、软件程序4个部分。其中:
1.执行摇臂组包括:
至少一个主摇臂4,其前部水平设有与内燃机摇臂轴3套接的摇臂轴孔42,后部垂直设有与内燃机凸轮轴顶杆6联接的顶杆联接孔43,其前部上方延伸出作用面朝前的后挡块41;
数量与主摇臂4相同的副摇臂5,其后部水平设有与内燃机摇臂轴3套接的摇臂轴孔53,前部设有触压内燃机气门7的触压部,其后部上方延伸出作用面朝后的前挡块51,副摇臂5与主摇臂4通过共同套接于摇臂轴而联接,且两者的挡块间形成一键口9,键口9的宽度应保证当凸轮轴顶杆6上行至最高点时,主摇臂挡块41与副摇臂的挡块51不相触;
在汽缸的缸盖1上设有摇臂轴支座2,在其中设有摇臂轴3。安装时,将主摇臂4和副摇臂5套设在摇臂轴3上,使主摇臂4与凸轮轴顶杆6固联,副摇臂5与气门7压触。
2.电磁阀组包括:数量与主摇臂相同的电磁阀10,其阀体52固定于副摇臂5的前挡块51上方,其阀芯的下端可伸入主、副摇臂的键口9中,电磁阀10由数字脉冲电磁驱动器20驱动。
3.传感器组根据需要可包括:内燃机转速传感器(霍尔3044)、传动轴转速传感器(霍尔3041)、内燃机水温传感器(AD590)、供油量传感器(霍尔3056)、功率输出传感器(光电传感器)、坡度传感器(角度传感器)。它们用于将内燃机运转中的各物理量转换成数字量。
4.微处理器,内含8KRAM,其接收并处理传感器组输出的信号,向各电磁阀10的驱动器20送出驱动信号。
5.软件程序,装于RAM中,其程序为(以465、462、492型内燃机:立式、水冷、直列、四缸、四冲程、顶置式气门、化油器式汽油机为例):
1)检测水温,达到40℃时微处理器开始工作;
2)检测速度,达到35km/h以上开始歇缸一个;
3)检测速度,达到50km/h以上(匀速5s),歇一个到两个缸;
4)检测速度,达到60km/h以上(匀速5s),歇两个缸;
5)检测怠速,怠速工作0km/h,歇两个缸;
6)检测坡度,下坡5度以上歇两个缸;
7)检测供油量和速度,35km/h以上加油不歇缸,收油歇缸。
其中:水温由水温传感器信号完成,车行速度由传动轴转速传感器信号完成,怠速由内燃机转速传感器和传动轴转速传感器信号完成,车辆下坡由坡度传感器信号完成。
在内燃机运转过程中,当微处理器根据传感器的信号判断不需歇缸的,则不发出驱动电磁阀信号,此时电磁阀10的阀芯仍位于主、副摇臂的键口9中。这样当内燃机凸轮轴经顶杆带动主摇臂摆动时,主摇臂经阀芯推动副摇臂下摆,副摇臂的触压部将气门压下,内燃机各汽缸保持正常工作。
若微处理器判断需要歇缸,便驱动相应的电磁阀10,对应电磁阀的阀芯则从主、副摇臂的键口9中缩回。这样当主摇臂4摆动时,其挡块41接触不到副摇臂5,副摇臂5因此不摆动,由其驱动的气门7也不动作,从而使对应的汽缸退出工作。
上述主摇臂的前部即摇臂轴孔部可呈叉形,副摇臂的后部即摇臂轴孔部呈可插入该叉的榫形,即如图4-图6所示。也可将主、副摇臂轴孔部设计成能左右相对贴合的偏置一侧形状,但两者上方的挡块仍保持前后相对。
上述主摇臂的后部可设置主摇臂复位簧8,其另一端固定,副摇臂前部可设置副摇臂复位簧,其另一端固定。
上述复位簧可选用压簧、拉簧或扭簧。
考虑到凸轮顶杆和气门上本身设有复位簧,故上述复位簧也可省却。
上述传感器组根据需要可只选择一部分,例如仅包括内燃机转速传感器、传动轴转速传感器等。