多缸发动机单缸维持运行系统 技术领域 本发明涉及汽车发动机在空挡低负荷运行时，以单缸工作维持系统的运行状态，在需要带负荷时又能在两个周期内恢复到正常工作状态。特别需要说明的是：在以单缸工作维持系统的运行状态时，可以保证其它功能的正常应用；同时快速恢复多缸正常运行的能力，即可以保证操作无任何附加动作，又可以保证系统的动力性能。
背景技术 随着我国经济日益发展，人民生活的日益改善，汽车已经非常普及地进入了人们的生活之中，仅北京市就已经达到两百多万辆；而且发动机的功率也越来越大，象JeepV8的排气量已经达5600ml之多，一般的发动机排气量也在2000ml左右，如此大的功率对于道路等诸多因素造成的堵车却是无能为力，只能是冬季耗油取暖，夏季耗油制冷，春秋白耗油；同时给大气增加了很多污染；至于等红灯的滞留更是频繁的数不胜数；我们知道怠速运行的发动机排气污染的程度是最高的，而所有地驾驶员以及乘车人员就在这大量废气的环绕之中！这样的时刻，不管是能够提供多大功率的发动机，也只是维持在怠速运行，但，即使是怠速运行的发动机，把两百多万辆汽车的功率浪费、燃料浪费、排气污染加起来那也是一个相当惊人的数字，更何况每辆汽车有十几年的使用寿命，要是再乘上这十几倍，这样的浪费和污染就更惊人！全国乃至全世界的汽车就更加不可想象了！
发动机在怠速运行时，汽车需要的功率很小，即使是带空调高怠速运转时，所需要的功率也比发动机所提供的功率小很多；表现在我们带空调用最高档位走车时，可以不加油达到50km/h左右。理想的汽车就要即维持发动机的运转，保证空调、暖风、发电等设备工作的需要，又要减少功率和油耗，为了及时使停止的汽车移动，还要在需要发动机提供动力时尽快地恢复到正常运行；
发明内容 本系统的目的就是提供一种改进的发动机！它能够很大程度地减少上述的浪费和污染现象，而且在使用时可以完全按照原来的操作进行。系统以变速箱是否处于空挡位置为判断依据，在处于空挡位置时为了完成手动档的加减档动作，而延时数秒后即进入单缸运行，此时，单缸运行的发动机也可以轻松提供1.5kW以上的动力，发电机、暖风、即使是启用空调机也够。而当汽车在处于任何档位时，发动机系统会在两个周期毫秒极时间内恢复正常动力性能；从而无需驾驶员任何附加的操作动作，使用极其方便。在进入单缸运行以后，系统为了保证稳定运行，需要适当提高转速，所以燃料消耗只是原来的缸数分之一稍多一点；而且由于其它停止工作缸的进气门卸压缩，使工作缸的吸气充足而相当于增压工作，未燃烧的污染物质大大减少，排气量也减少为原来缸数分之一，那么如果这数百万辆汽车，它们的耗油和排气都是原来的缸数分之一，对于节约能源和控制污染有非常大的效益，对于需要空气的人们，要减少很多污染空气的吸入，特别是车辆里的人员，对人们的身体健康有很积极的意义！
本发明是按照如下技术方案实现的。它包括为停止工作的汽缸减少压缩行程阻力的进气门自动配气系统；为停止工作的汽缸停止喷油的控制系统；以及为维持运行提高转速的ECU控制程序和接口系统；进气门自动配气系统是为了使停止工作的汽缸，在压缩行程时打开进气门，使汽缸内的空气回到进气歧管，以最大限度地减少该行程的阻力，同时为了防止进气门与活塞相互碰撞造成发动机的损坏事故，在活塞将要到达上止点时关闭复位，其它行程配气照常进行。由于进气门工作环境和运动的特殊性，以及频繁地改变它的配气相位，只有对凸轮轴的凸起位置进行改进，同时根据是否改变压缩行程相对配气相位的正常与凸起，然而凸轮轴的工作环境又确定了只有它的轴心才可以不影响正常工作；即：保持原来的进气门凸轮凸起的部分以配合正常的工作配气；增加一倍改变为如附图1、2、3所示意的由轴心动作杆控制的活动凸轮，同时对应的进气门摇臂工作接触面也要相应增加，在需要停止工作时活动凸轮扩大位置，使进气门继续开启，达到使压缩行程时打开进气门卸压的作用；由于压缩行程汽缸内为正压，所以进气门的打开量不需要大，即可以完成卸压；同时卸压所产生的空气被送回到进气歧管，使进气歧管内的空气增加，真空度降低；这给发动机系统带来了特有的利弊效应：弊——给利用真空度形成的真空助力系统造成一定的影响；主要表现在刹车真空助力，但是由于在需要单缸运行时，汽车一般是停车等候或走走停停状态，即使是空挡滑行时，真空助力蓄能器的储备能量，也能够使刹车系统再继续正常工作三至五次，这已经足够车辆的停车使用了；而且只要一挂档发动机立刻恢复正常工作状态，则真空度也就立刻恢复到正常状态。其它需要助力的设备可以由ECU子程序来改变控制。利——由于进气歧管的空气量增加，使还在工作的单个汽缸相当于工作在增压状态，可以很大程度的提高它的输出效率，减少污染性废气的排放。这一利弊的权衡使本发明更加有其节约能源、减少排放、方便实用等诸多的优越性能。停止喷油控制系统由ECU控制根据不同的供油方式给与不同的控制，达到只给工作汽缸供油而停止其它汽缸供油的目的；本系统不适合对于化油器供油、单点喷射以及连续喷射供油的发动机进行改造。对于多点喷射供油的发动机按照其供油特点需要进行不同的控制。本系统适合任何多点喷射供油发动机的改造。根据四行程发动机的工作循环，当ECU曲轴位置为第一汽缸爆发给出火花塞点火信号的同时，才可以给双向电磁铁的单缸工作方向的电磁铁以控制信号，因为ECU系统都是以此位置来判断控制点火正时，也只有此位置才不会使爆发的汽缸回火到进气歧管，同时为了保证从多汽缸工作到单缸工作的平稳转换，保证发动机不会熄火，ECU子程序要先使发动机转速工作在1000转/min左右才可以转换，这就同时保证了发动机正常的启动特性；四冲程直列三缸发动机工作顺序为1-2-3或1-3-2，一缸爆发作功开始时，二缸吸气还有60°才关闭，三缸处于排气中阶段，此时打开活动部分凸轮不会影响发动机的正常工作，同理1-3-2工作顺序的发动机也不会影响发动机的正常工作；四冲程直列四缸发动机工作顺序为1-3-4-2的，一缸爆发作功开始时，二缸工作在排气阶段，三缸处于开始压缩阶段，四缸处于进气阶段，只有处于开始压缩阶段的三缸会对动作杆增加阻力，由于处于开始压缩阶段的进气门为了增加进气量还有一定的晚关，同时斜梢工作面的工作面角度和大功率电磁铁也可以克服活动部分凸轮的阻力，此时打开活动部分凸轮也不会影响发动机的正常工作；同理1-2-4-3工作顺序的发动机只是把三缸换成了二缸；而6缸以上的发动机尤其是V型布局的发动机，为了保证工作的平稳、可靠，防止爆发的汽缸回火到进气歧管，需要保留二汽缸工作；
附图说明 图1为本发明为配合停止工作汽缸减少压缩阻力而设计的，可变的进气门凸轮系统结构示意图。
图2为本发明为可变的进气门凸轮配气控制动作杆及动作电磁铁结构示意图。
图3为本发明为可变的进气门活动凸轮部分A-A剖面结构示意图。
图4为本发明为可变的进气门凸轮配气传动铁示意图。
图5为本发明为可变的进气门活动凸轮部分示意图。
图中代号：
1配气动作杆 2斜梢工作面低位置 2A斜梢工作锁定面 3原进气凸轮
4滑动键 5定位凹孔 6拨叉轴 7动作杆通道
8传动铁通道 9传动铁 10活动部分凸轮 11活动凸轮轴
12内六角固定螺丝 13固定调整垫 14复位弹簧 15双向电磁铁
16活动拨叉 17凸轮轴定位通道 18动作杆通道滑动键
如图1、2、3所示为本发明多缸发动机在低负荷运行时，以单缸工作维持系统的结构示意图；在凸轮轴的非正时皮带轮端有配气动作杆1，其在对应需要停止工作汽缸进气门活动凸轮位置有斜梢2，斜梢尽头是锁定用的平面2A，端头部分有为了使动作杆和凸轮轴同步转动的滑动键4，和为了使配气动作杆1保持位置的定位凹孔5、5A，以及为了受控制与活动拨叉16联系的拨叉轴6，凸轮轴内有动作杆通道7，动作杆通道滑动键18与动作杆上的滑动键4配合，以保证动作杆和凸轮轴保持同步转动，需要停止工作的汽缸所对应的进气门凸轮活动边，有传动铁通道8，内有传动铁9，在配气动作杆1上带有斜梢工作面2、2A，活动部分凸轮10，活动凸轮轴11，活动凸轮轴内六角固定螺丝12，固定调整垫13，复位弹簧14，双向电磁铁15、15A，活动拨叉16，凸轮轴定位通道17组成。配气动作杆1从凸轮轴的非正时皮带轮端插入到动作杆通道7内，另一端通过活动拨叉16与双向电磁铁15相连接，双向电磁铁15A带动动作杆1移动，斜梢工作面2使传动铁9沿径向向外移动，将活动部分凸轮10顶开，直到斜梢工作锁定面2A与传动铁9形成自锁，不会被进气门复位弹簧的力顶压回来；定位球17使配气动作杆1保持位置的力，使摇臂继续保持顶开进气门的位置直到活塞接近上止点，活动部分凸轮10转动脱离摇臂时才复位，进气门关闭，卸压缩行程负荷工作完成；固定调整垫13是为了使活动凸轮与凸轮轴之间保持滑动配合，这样可以把活动凸轮所受到的摇臂压力传送到凸轮轴上，以免活动凸轮变形；同时双向电磁铁15A带动的位置信号(附图中未标出)传递给ECU，ECU停止给双向电磁铁15供电，这是因为：为了使动作杆的动作迅速可靠，必须使用大功率的电磁铁，那么它的发热量就很大，但是如果是极短的时间工作，就可以使本来就工作在温度比较高的位置的电磁铁不易损坏，同时节约能源。
发动机一旦脱离空档位时，ECU立刻给出复位信号，双向电磁铁15带动动作杆1反方向移动，配气动作杆1使传动铁9脱离锁定并且无径向力，定位球17使配气动作杆1保持位置的力，同时双向电磁铁15带动的位置信号传递给ECU，ECU停止给双向电磁铁15供电，活动部分凸轮10在复位弹簧14的作用下复位，发动机进气门配气按照凸轮3工作，所有汽缸恢复正常配气相位，同时ECU返回正常程序恢复正常喷油，发动机恢复原来的设计动力性能；同时双向电磁铁15带动的位置信号传递给ECU，ECU停止给双向电磁铁15供电。
为停止工作的汽缸停止喷油的控制系统，是根据不同的供油方式给与不同的控制得以实现的；由于喷油器的工作方式不同，就需要针对不同的系统做不同的改进，比如：TJ376Q-E发动机，它的三个喷油器是连接于ECU的同一个接点，所以在喷油器电磁线圈接口处加用一继电器的两组常闭触点分别串连，继电器由ECU控制，当ECU给出高电平信号时，继电器吸合常闭触点打开，三个汽缸中，两个停止工作的汽缸喷油器由于线路中断而停止喷油，由于一汽缸是经过三次喷油才达到一次爆发工作用量，那么必然要有此汽缸已经喷油而其它汽缸在吸气，但是此汽缸的进气门是关闭的，又有进气歧管的距离，所以不会把可燃混合气吸入其它汽缸造成浪费，即使吸入一些也会在压缩行程被反送回进气歧管；同时由于ECU进入子程序而按照子程序的<转速—真空度>曲线工作，从而提高转速保证发动机的稳定工作。同理：如果是多点顺序喷射供油的发动机，则可以直接由ECU控制停止供油，其它分组喷射供油的发动机，不管是单喷射还是双喷射，都需要加装接口继电器，才可以达到只给一个工作汽缸供油，节约能源、提高效率、减少排放的目的。
为了保证单缸工作维持系统的运行时，系统的供应热量不够高寒冷地区的供暖，特意在暖风水箱处增加了200W电加热器，受单独开关控制；这样如果热量不够时可以打开电加热器开关，一般汽车发电机功率均大于500W，完全可以供应电加热器使用，如果对汽车前大灯与电加热器之间加自动锁定，利用中间继电器的常闭触点与再增加的200W电加热器串联，即开大灯的时候这一组电加热器被自动关闭，以防止发电机被过载损坏，那么可以提供更多的热量使车厢内升温，同时发动机的热量也会相应增加，以满足热量的需要；同时在冬季启动预热时，也可以打开此电加热器，即可以使车厢内加热，还可以加快发动机的预热。
具体实施方式 下面以实施例夏利TJ376Q-E发动机为例做具体说明如下：
TJ376Q-E发动机，是采用速度—密度D型控制多点同步同时喷射型三汽缸发动机；在本实施例中，靠近凸轮轴正时皮带轮端的一号汽缸，作为单缸维持运行的工作汽缸不做改动，凸轮轴打直径8.5毫米孔作为动作杆通道，凸轮轴的非正时皮带轮端的2、3号汽缸的进气门凸轮凸起的部分增加活动凸轮如附图1、3，压缩行程对应位置铰两个∮8.5通孔作为传动铁的通道，底部与带有斜梢的动作杆相连通，上部与活动部分凸轮相连通，使传动铁能够把动作杆的径向力作用到活动部分凸轮上，在活动凸轮的轴两端以∮2.8孔作为活动凸轮的固定，加调整垫以配合固定在凸轮轴上，在凸轮轴的相应位置配合M2.5螺纹孔作为内六角固定用，活动凸轮一端有轴以安装复位扭簧，动作杆为直径8毫米锻钢，在对应2、3号汽缸进气门活动凸轮位置有斜梢，斜梢尽头是锁定用的平面，端头部分加工有活动花键，以及定位球对应的两个定位点，为配合活动拨叉的拨叉轴，以连接双向电磁铁；双向电磁铁的位置在进气门上盖上，工作在温度比较高的位置，给双向电磁铁供电信号是利用第一汽缸火花塞的感应信号，断电是靠两个中间继电器互锁来完成的，由于TJ376Q-E发动机的三个喷油器是连接于ECU的同一个接点，所以在喷油器电磁线圈接口处加用一继电器的两组常闭触点串连，继电器由ECU控制，当ECU给出高电平信号时，继电器吸合常闭触点打开，三个汽缸中，两个停止工作的汽缸喷油器由于线路中断而停止喷油；同时由于ECU进入子程序而按照子程序的<转速—真空度>曲线工作，从而提高转速保证发动机的稳定工作。在本实施例中，为了保证单缸工作维持系统的运行时，系统的供应热量和冬季启动预热可以同时给车厢内升温，特意在暖风水箱处增加了200W电加热器，受单独开关控制；这样如果热量不够时可以打开电加热器开关，该车发电机最大功率为630W，完全可以供应电加热器使用，同时发动机的热量也会相应增加，可以满足热量的需要，还可以加快发动机的预热。