專利名稱：可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，是用電控來改變現(xiàn)行汽油、柴油多缸發(fā)動機實際排氣量的技術(shù)方案，屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在當今節(jié)能環(huán)保的世界趨勢以及當前能源緊張的形勢下，我國制定出了轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，資源節(jié)約型，環(huán)境友好型，自主創(chuàng)新的科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略，近年來，越來越大的能源進口已嚴重威脅到我國的國家能源安全，經(jīng)濟安全受到挑戰(zhàn)，能源問題成為發(fā)展經(jīng)濟時必須首先考慮的重要問題。開發(fā)低能耗的發(fā)動機，既符合國家利益，又對消費者有利，同時還可以降低發(fā)動機對大氣環(huán)境所造成的污染和減少溫室氣體的排放量，可謂一舉數(shù)得。
現(xiàn)有發(fā)動機總排量都是按最大額定負荷設(shè)計的，而最大額定負荷實際使用往往并不多，由于其配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)的制約，發(fā)動機工作時所有氣缸必須都參與工作，不能根據(jù)需要選擇減少參與工作的氣缸數(shù)量，這樣，發(fā)動機大部分工況下的總排量就處于一種“大馬拉小車”的白白浪費狀態(tài)，實際上就大大增加了能耗和排放。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，解決現(xiàn)有發(fā)動機大部分工況處于“大馬拉小車”，從而白白浪費能耗的不足，可根據(jù)負荷的輕重和轉(zhuǎn)速的高低，選擇減少或增加參與工作的氣缸數(shù)量，實現(xiàn)可變排氣量，從而大幅降低實際能耗和排放，防止發(fā)動機過熱，延長發(fā)動機使用壽命。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，包括電控單元(ECU)，若干氣缸，各氣缸經(jīng)連桿連接的曲軸，曲軸的輸出軸連接的變速器或減速器，其特征是所述系統(tǒng)中各氣缸的進氣門、排氣門上方連固由殼體、殼體內(nèi)底部的電磁線圈、貫穿電磁線圈的動鐵芯、貫穿動鐵芯軸向中心通孔的行程調(diào)節(jié)螺桿、行程調(diào)節(jié)螺桿上端與殼體內(nèi)頂部之間設(shè)置的消噪彈簧構(gòu)成的電控氣門執(zhí)行機構(gòu)，曲軸的動力輸出端處設(shè)固轉(zhuǎn)速傳感器和力矩傳感器，變速器或減速器的動力輸出端處設(shè)固力矩傳感器，力矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器接電控單元(ECU)的輸入端，電控單元(ECU)的輸出連接電控氣門執(zhí)行機構(gòu)中的電磁線圈。
各氣缸進氣門與排氣門之間的缸體上可設(shè)固缸壓傳感器。
本實用新型通過在各氣缸的進氣門、排氣門上方上設(shè)置電控氣門執(zhí)行機構(gòu)，是對現(xiàn)有發(fā)動機傳統(tǒng)配氣機構(gòu)的改進，電控單元同時根據(jù)各傳感器傳來的信號給執(zhí)行機構(gòu)中的電磁裝置施加脈沖電流來控制進、排氣門的最佳配氣相位角，在動力輸出端安裝力矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，各傳感器將力矩、轉(zhuǎn)速等信號傳輸給電控單元(ECU)，在相關(guān)軟件的支持下，電控單元可根據(jù)傳感信號計算出所需功率，實時指揮控制多缸發(fā)動機系統(tǒng)參加工作的氣缸數(shù)量，以達到所需功率與輸出功率的匹配，實現(xiàn)輕中負荷下的“小馬拉小車”和大負荷下的“大馬拉大車”物盡其用，徹底杜絕“大馬拉小車”現(xiàn)象，使發(fā)動機系統(tǒng)在定排量下既有“小排量”，又有“大排量”的功能，同樣，在相關(guān)軟件的支持下，電控單元會根據(jù)負荷和轉(zhuǎn)速情況，使多缸發(fā)動機系統(tǒng)所有氣缸都參加“輪崗”和“輪休”，使各缸磨損均勻，在低耗，低排，低熱中大大延長發(fā)動機的實際使用壽命。


圖1為本實用新型單個氣缸時的結(jié)構(gòu)示意圖及氣缸處于進氣沖程時的工作狀態(tài)示意圖；圖中，圖中，1電磁線圈，2耐磨襯套，3動鐵芯，4消噪墊，5行程調(diào)節(jié)螺桿，6鎖緊螺母，7消噪彈簧，8殼體，9進氣門彈簧，10進氣門，11進氣道，12排氣門，13排氣門彈簧，14排氣道，15缸壓傳感器，16氣缸，17活塞，18連桿，19，曲軸，20輸出軸，21轉(zhuǎn)速傳感器，22變速器或減速器，23輸出軸，24力矩傳感器，25傳動軸。
具體實施方式
結(jié)合實施例進一步說明本實用新型，本實用新型由電控單元(ECU)，若干氣缸16，各氣缸16連接的經(jīng)連桿18連接的曲軸19，曲軸19的輸出軸20連接的變速器或減速器22，各氣缸16的進氣門10、排氣門12上方連固的電控氣門執(zhí)行機構(gòu)，曲軸19的動力輸出軸20處設(shè)固的轉(zhuǎn)速傳感器21，變速器或減速器22的動力輸出軸23處設(shè)固的力矩傳感器24構(gòu)成，力矩傳感器24和轉(zhuǎn)速傳感器21接電控單元(ECU)的輸入端；曲軸19的動力輸出軸23連接變速器22時，變速器22的動力輸出端處還可設(shè)固轉(zhuǎn)速傳感器21；各氣缸16進氣門10與排氣門12之間的缸體上可設(shè)固缸壓傳感器15；電控單元(ECU)的輸出連接電控氣門執(zhí)行機構(gòu)中的電磁線圈1；電控氣門執(zhí)行機構(gòu)由殼體8、殼體8內(nèi)底部的電磁線圈1、貫穿電磁線圈1的動鐵芯3、貫穿動鐵芯3軸向中心通孔的行程調(diào)節(jié)螺桿5、行程調(diào)節(jié)螺桿5上端與殼體8內(nèi)頂部之間設(shè)置的消噪彈簧7構(gòu)成；電磁線圈1的中心孔與動鐵芯3之間還置有耐磨襯套2；行程調(diào)節(jié)螺桿5上端旋有鎖緊螺母6；動鐵芯3對應(yīng)電磁線圈1內(nèi)端面設(shè)置消噪墊4；消噪彈簧7的硬度要小于氣缸進、排氣彈簧9、15硬度，確保行程調(diào)節(jié)螺桿5下端始終和氣缸16中進、排氣門桿頂部接觸；排氣門執(zhí)行機構(gòu)的電磁功率比進氣門執(zhí)行機構(gòu)的電磁功率略大；動鐵芯3軸向中心通孔中的行程調(diào)節(jié)螺桿5與氣缸16的氣門同心。本實用新型中的缸壓傳感器15、轉(zhuǎn)速傳感器21和力矩傳感器24均可采用現(xiàn)有技術(shù)和現(xiàn)有產(chǎn)品。
例如排量為2.0的四缸五座小轎車發(fā)動機，在乘載1-2人，時速100KM以內(nèi)時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速傳感器21和力矩傳感器24將信號傳輸給電控單元(ECU)，電控單元根據(jù)數(shù)據(jù)比對和計算，判斷為“輕負荷”，就實時指揮發(fā)動機兩個氣缸16工作，此時的排氣量為1.0；而乘載3-4人，時速120KM左右時，電控單元通過數(shù)據(jù)比對和計算，判斷為“中等負荷”，實時指揮發(fā)動機叁個氣缸16工作，此時排氣量為1.5，滿載時速在每小時150KM以上，或是車輛起步、上坡、維修檢測等特殊工況，電控單元都判定為“重負荷”，實時指揮發(fā)動機四個氣缸16全部參加工作，此時的排氣量為該車的最大排氣量2.0。
電控單元同時還會根據(jù)負荷和轉(zhuǎn)速等情況，安排該排量2.0四缸發(fā)動機四個氣缸16都參加“輪崗”和“輪休”，以使各缸間磨損均勻，在選裝缸壓傳感器15后，電控單元可根據(jù)各缸16缸壓大小，選擇增加或減少各缸16“輪崗”或“輪休”的時間和次數(shù)，在各缸16缸壓平衡后，恢復(fù)正常工作狀態(tài)，具有使各缸16間磨損均勻的”智能修復(fù)”作用。
參加“輪休”的氣缸16工作情況是這樣的，在發(fā)動機為進氣沖程時，電控單元(ECU)控制進氣門打開，同時，電噴式電控單元控制電噴嘴不噴油，柴油機噴油嘴不噴油，化油器式噴油嘴無燃油被吸出，這樣該沖程吸入的是經(jīng)空氣濾清器濾清的“冷空氣”(相對缸體溫度而言)在進入原壓縮沖程時，電控單元控制排氣門12打開，進氣門10關(guān)閉(也可根據(jù)需要打開)，這樣進氣沖程吸入的空氣不會像原壓縮沖程那樣阻礙活塞上行，消耗發(fā)動機功率，這時，吸收缸體溫度(可防止發(fā)動機過熱現(xiàn)象，延長發(fā)動機壽命)的“熱空氣”被排入排氣道和其它“輪崗”氣缸16工作后排出的廢氣混合，等于此時加裝了“二次補氣”裝置。所以此時的排放在原基礎(chǔ)上會有很大降低，在進入原爆發(fā)沖程和原排氣沖程時，電控單元控制循環(huán)以上動作，(爆發(fā)沖程同進氣沖程動作，排氣沖程同壓縮沖程動作，其中爆發(fā)沖程汽油機火花塞可照樣跳火，以起到自凈的作用)。
在增加和減少氣缸16工作數(shù)量時(即改變排量)，電控單元會根據(jù)需要控制電噴嘴漸進地“噴油”或“收油”，以保證發(fā)動機工作的平順性，另可加裝平衡裝置(如平衡軸)，以平衡由于活塞運動可能出現(xiàn)的震動，增加舒適性，亦可重新設(shè)計多缸發(fā)動機各缸間的最佳工作狀態(tài)，以適應(yīng)可變排量技術(shù)的需要。
本實用新型可達到所需功率與輸出功率的匹配(發(fā)動機氣缸總數(shù)越多，選擇性就越大，就越能達到精確的匹配)，實現(xiàn)輕中負荷下的“小馬拉小車”和大負荷下的“大馬拉大車”，物盡其用，徹底杜絕了”大馬拉小車”現(xiàn)象，使發(fā)動機同時集“小排量”和“大排量”優(yōu)勢于一身，同時，由于具有發(fā)動機各缸“輪崗”和“輪休”與根據(jù)缸壓的“智能修復(fù)”作用，“吸冷散熱”、“二次補氣”作用，以及“電控氣門執(zhí)行機構(gòu)”所特有的最佳配氣相位角自動跟蹤發(fā)動機全程每一轉(zhuǎn)速的作用，在無需增加成本，只需增加電控單元的數(shù)據(jù)的情況下，本實用新型在增功、低耗、低排、低熱中大大延長了發(fā)動機的實際使用壽命！
權(quán)利要求1.一種可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，包括電控單元(ECU)，若干氣缸，各氣缸經(jīng)連桿連接的曲軸，曲軸的輸出軸連接的變速器或減速器，其特征是所述系統(tǒng)中各氣缸的進氣門、排氣門上方連固由殼體、殼體內(nèi)底部的電磁線圈、貫穿電磁線圈的動鐵芯、貫穿動鐵芯軸向中心通孔的行程調(diào)節(jié)螺桿、行程調(diào)節(jié)螺桿上端與殼體內(nèi)頂部之間設(shè)置的消噪彈簧構(gòu)成的電控氣門執(zhí)行機構(gòu)，曲軸的動力輸出端處設(shè)固轉(zhuǎn)速傳感器和力矩傳感器，變速器或減速器的動力輸出端處設(shè)固力矩傳感器，力矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器接電控單元(ECU)的輸入端，電控單元(ECU)的輸出連接電控氣門執(zhí)行機構(gòu)中的電磁線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于電磁線圈的中心孔與動鐵芯之間還置有耐磨襯套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于行程調(diào)節(jié)螺桿上端旋有鎖緊螺母。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于動鐵芯對應(yīng)電磁線圈內(nèi)端面設(shè)置消噪墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于消噪彈簧的硬度要小于氣缸進、排氣彈簧硬度，確保行程調(diào)節(jié)螺桿下端始終和氣缸中進、排氣門桿頂部接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于排氣門執(zhí)行機構(gòu)的電磁功率比進氣門執(zhí)行機構(gòu)的電磁功率略大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于動鐵芯軸向中心通孔中的行程調(diào)節(jié)螺桿與氣缸的氣門同心。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于各氣缸進氣門與排氣門之間的缸體上可設(shè)固缸壓傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于曲軸的動力輸出軸連接變速器時，變速器的動力輸出端處還可設(shè)固轉(zhuǎn)速傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種可變排量的多缸發(fā)動機系統(tǒng)，屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有發(fā)動機大部分工況處于“大馬拉小車”浪費能耗的不足，主要特點是各氣缸上連固電控氣門執(zhí)行機構(gòu)，動力輸出端處設(shè)固轉(zhuǎn)速傳感器和力矩傳感器，力矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器接電控單元(ECU)的輸入端，電控單元(ECU)的輸出連接電控氣門執(zhí)行機構(gòu)中的電磁線圈，在相關(guān)軟件的支持下，電控單元可根據(jù)傳感信號計算出所需功率，實時指揮控制多缸發(fā)動機系統(tǒng)參加工作的氣缸數(shù)量，以達到所需功率與輸出功率的匹配，徹底杜絕“大馬拉小車”現(xiàn)象，所有氣缸都參加“輪崗”和“輪休”，使各缸磨損均勻，在低耗、低排、低熱中大大延長發(fā)動機的實際使用壽命，適用于各種內(nèi)燃機。
文檔編號F02D17/00GK2888099SQ20062007050
公開日2007年4月11日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者秦強 申請人:秦強