专利名称：可变排量的多缸发动机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变排量的多缸发动机系统，是用电控来改变现行汽油、柴油多缸发动机实际排气量的技术方案，属于发动机技术领域。
背景技术：
在当今节能环保的世界趋势以及当前能源紧张的形势下，我国制定出了转变经济增长方式，资源节约型，环境友好型，自主创新的科学发展战略，近年来，越来越大的能源进口已严重威胁到我国的国家能源安全，经济安全受到挑战，能源问题成为发展经济时必须首先考虑的重要问题。开发低能耗的发动机，既符合国家利益，又对消费者有利，同时还可以降低发动机对大气环境所造成的污染和减少温室气体的排放量，可谓一举数得。
现有发动机总排量都是按最大额定负荷设计的，而最大额定负荷实际使用往往并不多，由于其配气机构结构的制约，发动机工作时所有气缸必须都参与工作，不能根据需要选择减少参与工作的气缸数量，这样，发动机大部分工况下的总排量就处于一种“大马拉小车”的白白浪费状态，实际上就大大增加了能耗和排放。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变排量的多缸发动机系统，解决现有发动机大部分工况处于“大马拉小车”，从而白白浪费能耗的不足，可根据负荷的轻重和转速的高低，选择减少或增加参与工作的气缸数量，实现可变排气量，从而大幅降低实际能耗和排放，防止发动机过热，延长发动机使用寿命。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种可变排量的多缸发动机系统，包括电控单元(ECU)，若干气缸，各气缸经连杆连接的曲轴，曲轴的输出轴连接的变速器或减速器，其特征是所述系统中各气缸的进气门、排气门上方连固由壳体、壳体内底部的电磁线圈、贯穿电磁线圈的动铁芯、贯穿动铁芯轴向中心通孔的行程调节螺杆、行程调节螺杆上端与壳体内顶部之间设置的消噪弹簧构成的电控气门执行机构，曲轴的动力输出端处设固转速传感器和力矩传感器，变速器或减速器的动力输出端处设固力矩传感器，力矩传感器和转速传感器接电控单元(ECU)的输入端，电控单元(ECU)的输出连接电控气门执行机构中的电磁线圈。
各气缸进气门与排气门之间的缸体上可设固缸压传感器。
本发明通过在各气缸的进气门、排气门上方上设置电控气门执行机构，是对现有发动机传统配气机构的改进，电控单元同时根据各传感器传来的信号给执行机构中的电磁装置施加脉冲电流来控制进、排气门的最佳配气相位角，在动力输出端安装力矩传感器和转速传感器，各传感器将力矩、转速等信号传输给电控单元(ECU)，在相关软件的支持下，电控单元可根据传感信号计算出所需功率，实时指挥控制多缸发动机系统参加工作的气缸数量，以达到所需功率与输出功率的匹配，实现轻中负荷下的“小马拉小车”和大负荷下的“大马拉大车”物尽其用，彻底杜绝“大马拉小车”现象，使发动机系统在定排量下既有“小排量”，又有“大排量”的功能，同样，在相关软件的支持下，电控单元会根据负荷和转速情况，使多缸发动机系统所有气缸都参加“轮岗”和“轮休”，使各缸磨损均匀，在低耗，低排，低热中大大延长发动机的实际使用寿命。
图1为本发明单个气缸时的结构示意图及气缸处于进气冲程时的工作状态示意图；图中，图中，1电磁线圈，2耐磨衬套，3动铁芯，4消噪垫，5行程调节螺杆，6锁紧螺母，7消噪弹簧，8壳体，9进气门弹簧，10进气门，11进气道，12排气门，13排气门弹簧，14排气道，15缸压传感器，16气缸，17活塞，18连杆，19，曲轴，20输出轴，21转速传感器，22变速器或减速器，23输出轴，24力矩传感器，25传动轴。
具体实施例方式
结合实施例进一步说明本发明，本发明由电控单元(ECU)，若干气缸16，各气缸16连接的经连杆18连接的曲轴19，曲轴19的输出轴20连接的变速器或减速器22，各气缸16的进气门10、排气门12上方连固的电控气门执行机构，曲轴19的动力输出轴20处设固的转速传感器21，变速器或减速器22的动力输出轴23处设固的力矩传感器24构成，力矩传感器24和转速传感器21接电控单元(ECU)的输入端；曲轴19的动力输出轴23连接变速器22时，变速器22的动力输出端处还可设固转速传感器21；各气缸16进气门10与排气门12之间的缸体上可设固缸压传感器15；电控单元(ECU)的输出连接电控气门执行机构中的电磁线圈1；电控气门执行机构由壳体8、壳体8内底部的电磁线圈1、贯穿电磁线圈1的动铁芯3、贯穿动铁芯3轴向中心通孔的行程调节螺杆5、行程调节螺杆5上端与壳体8内顶部之间设置的消噪弹簧7构成；电磁线圈1的中心孔与动铁芯3之间还置有耐磨衬套2；行程调节螺杆5上端旋有锁紧螺母6；动铁芯3对应电磁线圈1内端面设置消噪垫4；消噪弹簧7的硬度要小于气缸进、排气弹簧9、15硬度，确保行程调节螺杆5下端始终和气缸16中进、排气门杆顶部接触；排气门执行机构的电磁功率比进气门执行机构的电磁功率略大；动铁芯3轴向中心通孔中的行程调节螺杆5与气缸16的气门同心。本发明中的缸压传感器15、转速传感器21和力矩传感器24均可采用现有技术和现有产品。
例如排量为2.0的四缸五座小轿车发动机，在乘载1-2人，时速100KM以内时，发动机的转速传感器21和力矩传感器24将信号传输给电控单元(ECU)，电控单元根据数据比对和计算，判断为“轻负荷”，就实时指挥发动机两个气缸16工作，此时的排气量为1.0；而乘载3-4人，时速120KM左右时，电控单元通过数据比对和计算，判断为“中等负荷”，实时指挥发动机叁个气缸16工作，此时排气量为1.5，满载时速在每小时150KM以上，或是车辆起步、上坡、维修检测等特殊工况，电控单元都判定为“重负荷”，实时指挥发动机四个气缸16全部参加工作，此时的排气量为该车的最大排气量2.0。
电控单元同时还会根据负荷和转速等情况，安排该排量2.0四缸发动机四个气缸16都参加“轮岗”和“轮休”，以使各缸间磨损均匀，在选装缸压传感器15后，电控单元可根据各缸16缸压大小，选择增加或减少各缸16“轮岗”或“轮休”的时间和次数，在各缸16缸压平衡后，恢复正常工作状态，具有使各缸16间磨损均匀的”智能修复”作用。
参加“轮休”的气缸16工作情况是这样的，在发动机为进气冲程时，电控单元(ECU)控制进气门打开，同时，电喷式电控单元控制电喷嘴不喷油，柴油机喷油嘴不喷油，化油器式喷油嘴无燃油被吸出，这样该冲程吸入的是经空气滤清器滤清的“冷空气”(相对缸体温度而言)在进入原压缩冲程时，电控单元控制排气门12打开，进气门10关闭(也可根据需要打开)，这样进气冲程吸入的空气不会像原压缩冲程那样阻碍活塞上行，消耗发动机功率，这时，吸收缸体温度(可防止发动机过热现象，延长发动机寿命)的“热空气”被排入排气道和其它“轮岗”气缸16工作后排出的废气混合，等于此时加装了“二次补气”装置。所以此时的排放在原基础上会有很大降低，在进入原爆发冲程和原排气冲程时，电控单元控制循环以上动作，(爆发冲程同进气冲程动作，排气冲程同压缩冲程动作，其中爆发冲程汽油机火花塞可照样跳火，以起到自净的作用)。
在增加和减少气缸16工作数量时(即改变排量)，电控单元会根据需要控制电喷嘴渐进地“喷油”或“收油”，以保证发动机工作的平顺性，另可加装平衡装置(如平衡轴)，以平衡由于活塞运动可能出现的震动，增加舒适性，亦可重新设计多缸发动机各缸间的最佳工作状态，以适应可变排量技术的需要。
本发明可达到所需功率与输出功率的匹配(发动机气缸总数越多，选择性就越大，就越能达到精确的匹配)，实现轻中负荷下的“小马拉小车”和大负荷下的“大马拉大车”，物尽其用，彻底杜绝了”大马拉小车”现象，使发动机同时集“小排量”和“大排量”优势于一身，同时，由于具有发动机各缸“轮岗”和“轮休”与根据缸压的“智能修复”作用，“吸冷散热”、“二次补气”作用，以及“电控气门执行机构”所特有的最佳配气相位角自动跟踪发动机全程每一转速的作用，在无需增加成本，只需增加电控单元的数据的情况下，本发明在增功、低耗、低排、低热中大大延长了发动机的实际使用寿命！
权利要求
1.一种可变排量的多缸发动机系统，包括电控单元(ECU)，若干气缸，各气缸经连杆连接的曲轴，曲轴的输出轴连接的变速器或减速器，其特征是所述系统中各气缸的进气门、排气门上方连固由壳体、壳体内底部的电磁线圈、贯穿电磁线圈的动铁芯、贯穿动铁芯轴向中心通孔的行程调节螺杆、行程调节螺杆上端与壳体内顶部之间设置的消噪弹簧构成的电控气门执行机构，曲轴的动力输出端处设固转速传感器和力矩传感器，变速器或减速器的动力输出端处设固力矩传感器，力矩传感器和转速传感器接电控单元(ECU)的输入端，电控单元(ECU)的输出连接电控气门执行机构中的电磁线圈。
2.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于电磁线圈的中心孔与动铁芯之间还置有耐磨衬套。
3.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于行程调节螺杆上端旋有锁紧螺母。
4.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于动铁芯对应电磁线圈内端面设置消噪垫。
5.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于消噪弹簧的硬度要小于气缸进、排气弹簧硬度，确保行程调节螺杆下端始终和气缸中进、排气门杆顶部接触。
6.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于排气门执行机构的电磁功率比进气门执行机构的电磁功率略大。
7.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于动铁芯轴向中心通孔中的行程调节螺杆与气缸的气门同心。
8.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于各气缸进气门与排气门之间的缸体上可设固缸压传感器。
9.根据权利要求1所述的可变排量的多缸发动机系统，其特征在于曲轴的动力输出轴连接变速器时，变速器的动力输出端处还可设固转速传感器。
全文摘要
本发明涉及一种可变排量的多缸发动机系统，属于发动机技术领域，解决现有发动机大部分工况处于“大马拉小车”浪费能耗的不足，主要特点是各气缸上连固电控气门执行机构，动力输出端处设固转速传感器和力矩传感器，力矩传感器和转速传感器接电控单元(ECU)的输入端，电控单元(ECU)的输出连接电控气门执行机构中的电磁线圈，在相关软件的支持下，电控单元可根据传感信号计算出所需功率，实时指挥控制多缸发动机系统参加工作的气缸数量，以达到所需功率与输出功率的匹配，彻底杜绝“大马拉小车”现象，所有气缸都参加“轮岗”和“轮休”，使各缸磨损均匀，在低耗、低排、低热中大大延长发动机的实际使用寿命，适用于各种内燃机。
文档编号F02D17/00GK1959088SQ20061003900
公开日2007年5月9日 申请日期2006年3月15日 优先权日2006年3月15日
发明者秦强 申请人:秦强