专利名称:车用侧置气门汽油发动机的闭缸节油装置的制作方法
本发明涉及一种车用汽油发动机的闭缸节油装置。
对于车用汽油发动机，在交通运输过程中，常趋于中小负荷工况。因此，采用关闭发动机部分气缸以节省燃油这一方法早已引起人们的注意。实现关闭发动机部分气缸的方法或装置，在国外已有很多专利获得批准。在这些专利中，一类是采用切断化油器向发动机进气歧管供燃油的方法，或者停止供可燃混合气的方法来实现关闭发动机的部分气缸的。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，来实现关闭发动机部分气缸。到目前，国外已有很多专利对可伸缩气门挺杆设计做了大量的改进工作。例如国外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按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，来实现发动机部分气缸的进、排气阀门的常关闭或常开的闭缸节油方法。也有采用可伸缩气门摇臂支座的办法来实现关闭发动机进、排气阀达到节约燃油的。综合上述车用发动机局部闭缸技术，均是针对顶置气门汽油发动机而设计的闭缸节油装置。这种类型的节油装置由于受到侧置气门汽油发动机配气机构几何空间的限制，完全不能直接用于侧置气门汽油发动机的闭缸技术。同时从节油技术的角度来看也存在着一定问题，例如那种将汽油发动机的一部分气缸的进气阀门关闭而使排气阀门处于常开状态的局部闭缸节油装置，虽然排气阀门常开可以降低压缩行程的阻力，而在吸气行程又将工作气缸燃烧后的废气吸入气缸，汽油发动机一个工作循环内形成两次换气，致使换气损失增大，降低了节油效果。加之这些装置在闭缸之后，化油器浮子室油面高度未作匹配处理，使化油器喉管真空度降低，影响泡沫化程度，从而难以大幅度降低油耗。
本发明的目的是专门针对侧置气门汽油发动机，设计出一种往复离合器式的气门挺杆和弹性离合选择器，实现对发动机的部分气缸的进气和排气阀门完全关闭，加之化油器浮子室油面高度调节器的密切配合，得以大幅度降低车用汽油发动机油耗和减少排放中的一氧化碳、碳氢化合物对于大气的污染。
车用侧置气门汽油发动机的闭缸节油装置是由往复离合器式的气门挺杆、弹性离合选择器、组合气路驱动器和同发动机关闭部分气缸工作状态相匹配的化油器浮子室油面高度调节器所组成。往复离合器式的气门挺杆是由空心气门挺杆、分离芯轴、三个以上钢球、分离套和压力弹簧所组成。其空心气门挺杆上的某一断面上有三个以上与钢球配合的均分圆周的通孔，其孔面由圆柱面和部分球面接合而成，其分离芯轴上也有三个以上与钢球配合的均分园周的纵向园弧导槽，在分离芯轴某一断面上的导槽部位有与钢球配合的球面凹坑。三个以上的钢球分别装在空心气门挺杆壁上的通孔处，钢球相对于空心气门挺杆的内外壁均有漏出。钢球在空心气门挺杆内壁上漏出部分可以卡住放在空心挺杆底部的压力弹簧，反之，压力弹簧又有维持钢球位于上述通孔处的固定作用，同时钢球在空心气门挺杆的内壁上漏出部分还要同装在空心气门挺杆内部的分离芯轴的导槽配合，使分离芯轴在空心气门挺杆内可平稳、自由地上下运动。弹性离合选择器是由固定弹簧支架、片状弹簧、扭力弹簧、U形拨叉、传动轴、传动扇形齿轮所组成。如果弹性离合选择器的U形拨叉对套在空心气门挺杆上的分离套施加向下作用力时，装在空心挺杆内的分离芯轴会受到气缸气门弹簧向下的作用力，分离芯轴做向下的运动，并压缩装在空心挺杆底部的压力弹簧，在这一向下运动的过程中，被施加向下作用力的分离套会将半漏在空心气门挺杆外壁上的三个以上的钢球压入到分离芯轴上的与钢球数目相同的球面凹坑内，这样，分离芯轴同空心气门挺杆依靠钢球呈现出相互锁紧状态，使往复离合器式的气门挺杆变成长度固定的刚性挺杆。随着发动机凸轮轴转动，往复离合器式的气门挺杆做上下运动，完成气缸气门的正常开闭，即开缸状态。如果套在空心挺杆上的分离套受到弹性离合选择器中U形拨叉给予向上的作用力，分离套就会沿着空心挺杆向上移动一段距离，使分离芯轴同空心气门挺杆处于锁紧状态的钢球在空心挺杆底部的压力弹簧和气缸气门弹簧对分离芯轴的共同作用下，将钢球又压回到空心挺杆外壁呈半漏出的位置，这样空心挺杆同分离芯轴呈现出松开状态，实现了往复离合器式的气门挺杆的可伸缩功能。随着发动机凸轮轴转动，这种可伸缩的气门挺杆向上运动中，由于安装在空心挺杆底部的压力弹簧的力量小于气缸气门弹簧的力量，使气门处于关闭状态，即闭缸状态。这样，只要有选择地驱动一个或几个气缸进排气阀门所对应的弹性离合选择器，就可以使这些气缸的进、排气阀门处于完全关闭状态。为了使化油器的浮子室油面高度能适应关闭部分气缸发动机工作状态的要求，本发明设置了化油器浮子室油面高度调节器。它是由微型气动工作缸、杠杆、微型气动工作缸支架、杠杆支架和调节螺钉所组成。其作用是当发动机运行在关闭两个或两个以上气缸的工作状态下，组合气路驱动器将送压缩空气至微型气动工作缸内，推动微型气动工作缸的活塞向上运动，此活塞将杠杆的自由端上抬，从而将位于杠杆上的调节螺钉上拉一定高度，化油器的浮子相应下降一定高度，从而使浮子室油面下降到适应该闭缸状态的油面高度。当发动机处于关闭一个气缸或不闭缸状态时，组合气路驱动器已不再向微型气动工作缸提供压缩空气，在化油器内套在调节螺钉上的弹簧作用下，将调节螺钉下推，并带动杠杆下降，同时又将微型气动工作缸内的活塞压回原位。随着调节螺钉的推下，化油器浮子室油面高度又回升到适应此时发动机工作状态所要求的油面高度。作为本发明的驱动机构组合气路驱动器，是由一组双向气动工作缸、一组摇臂、一组传动齿轮、一组传动轴、一组电磁驱动的气路逻辑元件、气路板、送气管所组成。其作用是电磁驱动的气路逻辑元件，将压缩空气通过气路板和送气管送入所选择的双向气动工作缸，并将双向气动工作缸的活塞向上推起，带动摇臂和传动齿轮一起向反时针方向转动一定角度，该传动齿轮将同它咬合的弹性离合选择器中的齿轮向顺时针方向转动一定角度，通过弹性离合选择器中的传动轴、扭力弹簧，将弹性离合选择器中的U形拨叉上抬，U形拨叉将带动往复离合器式的气门挺杆中的分离套向上滑动，达到闭缸的目的。反之，电磁驱动的气路逻辑元件将压缩空气通过气路板和另外气管送入所选择的双向气动工作缸，将双向气动工作缸中的活塞压回至原来位置，从而带动摇臂和传动齿轮一起向顺时针方向转动一定角度，该传动齿轮又将同其咬合的弹性离合器中的齿轮向反时针方向转动一定角度。同样通过弹性离合选择器中的传动轴、扭力弹簧，将弹性离合选择器中的U形拨叉下压，U形拨叉将带动往复离合器式的气门挺杆中的分离套向下滑动，达到开缸的目的。
本发明具有如下特点本发明的闭缸节油装置是专门用于车用侧置气门汽油发动机的闭缸节油装置。针对侧置气门汽油发动机的配气机构几何空间情况，设计出的该节油装置结构简单合理，安装维修方便，运行可靠，易于大量推广。在往复离合器式的气门挺杆中的钢球同分离芯轴和空心气门挺杆是采用面接触，使与钢球接触零件应力减小，大大延长了节油装置主要机械件的使用寿命。本发明的闭缸节油装置，由于采用了匹配关闭部分气缸发动机工作状态的化油器浮子室油面高度调节器，与单独采用关闭部分气缸的节油装置相比，进一步提高了闭缸节油装置的节油效果，使该节油装置的节油率可达12～30%。一个使用该闭缸节油装置的测试数据如下表所示
本发明的闭缸节油装置的组合气路驱动器设计合理，使得该闭缸节油装置适合于自动控制，同时也大大降低了自动控制器的制造成本。本发明可以选择关闭一个或多个气缸，并可逐级进行，这样不仅功率跳跃小，闭缸转换过渡平稳，而且由于使发动机输出功率变化范围大，该节油装置具有广泛的实用性。
下面结合附图1至5所表示的实施例对本发明进行详细描述。
附图1，处于锁紧状态的往复离合器式的气门挺杆剖视图。其中1-发动机气门杆，2-气门间隙调整螺丝，3-钢球，4-分离套，5-分离芯轴，6-空心气门挺杆，7-压力弹簧，8-挺杆支架。
附图2，处于松开状态的往复离合器式的气门挺杆剖视图。其各零件号与附图1相同。
附图3，往复离合器式的气门挺杆，弹性离合选择器和组合气路驱动器中的传动轴和传动扇形齿轮的组装图。其中往复离合器式的气门挺杆部件是1-空心气门挺杆，2-分离芯轴，3-钢球，4-分离套，5-压力弹簧。属于弹性离合选择器的部件是6-U型拨叉，7-片状弹簧，8-传动轴，9-扭力弹簧，11-传动扇形齿轮。属于组合气路驱动器的部件是10-传动扇形齿轮，12-轴。
附图4，组合气路驱动器组装图。其中1-双向气动工作缸，2-双向气动工作缸内的活塞，3-摇臂，4-传动扇形齿轮，5-轴，10、6-气路板，7、12-电磁驱动的气路逻辑元件，8、9、11-送气管。
附图5，化油器浮子室油面高度调节器组装图。其中1-微型气动工作缸，2-微型气动工作缸内的活塞，3-杠杆，4-杠杆固定支架，5-调节螺钉，6-弹簧，7-浮子支架，8-微型气动工作缸固定支架，9-送气管。
本发明的闭缸节油装置，关闭部份气缸和开启已关闭的部份气缸的动作过程是如果要实现关闭二个气缸，首先是组合气路驱动器(附图4)中的气路板6，将送气管8中的压缩空气送入送气管11，并继续送入双向气动工作缸1。由于压缩空气的作用，将活塞2向上推起，由活塞2带动摇臂3连同轴5和传动扇形齿轮4一起，反时针转动一定角度。附图4中的传动扇形齿轮4，同附图3中传动扇形齿轮10是同一零件。因此从附图3看就是传动扇形齿轮10转动的同时，将带动传动扇形齿轮11和传动轴8一起沿顺时针方向转动一定角度，传动轴8的转动，通过扭力弹簧9，片状弹簧7将U形拨叉6向上抬起，在U形拨叉向上抬起的过程中，同时将带动分离套4向上运动一段距离。接着从附图1看，钢球3在压力弹簧7、分离芯轴5的共同作用下，被压至在空心气门挺杆外壁呈半漏出位置(如附图2所示)，至此为止，由于分离芯轴5和空心气门挺杆6处于松开状态，所以往复离合器式的气门挺杆具有了可伸缩功能。这样当往复离合器式的气门挺杆随凸轮轴转动做上下运动时，在空心气门挺杆6中的压力弹簧7的刚度小于气缸气门弹簧的刚度，使气缸气门处于关闭状态。在实际装置中，附图3中的传动轴8的转动是同时带动弹性离合选择器的四个U形拨叉，这四个U形拨叉又对应着二个气缸的进、排气门的四个往复离合器式的气门挺杆。所以上述的气缸关闭状态应当是二个气缸处于关闭状态，这样就实现了关闭发动机二个气缸的要求。相反，如果使上述两个关闭的气缸重新处于开缸工作状态，则组合气路驱动器(附图4)中的气路板10，将送气管8中的压缩空气送入送气管9，并继续送入双向工作缸1，同时气路板6停止向送气管11提供压缩空气。通过送气管9送入双向气动工作缸1的压缩空气，使气缸活塞2向下压回原位，处于气缸活塞底部的原有压缩空气将沿送气管11，经气路板6上的电磁驱动的气路逻辑元件12中的泄气孔排出。上述闭缸动作过程中的零件，经一系列的反向运动后，从附图2看，分离套4在做向下运动的过程中，把钢球3压入到如附图1所示的位置，空心气门挺杆6同分离芯轴5处于锁紧状态。这样往复离合器式的气门挺杆就成为刚性气门挺杆，并随凸轮轴转动，做上下运动，实现了在开缸工作状态中气门正常开闭，即开缸状态。同上述的关闭二个气缸的情况一样，此时是把二个已关闭的气缸打开呈开缸状态。这就完成了本发明关闭部份气缸和打开已关闭的部份气缸的全部动作过程。在上述关闭二个气缸工作过程的同时，附图4中的气路板6，通过一端按装在气路板6上，另一端按装在附图5中微型气动工作缸1上的送气管9，同样将送气管8中的压缩空气送入附图5中的微型气动工作缸。压缩空气将活塞2向上推起，通过杠杆3，将调节螺钉5向上抬起一定高度，并带动化油器浮子支架上移，将弹簧6压缩，使化油器浮子室油面下降到关闭二个气缸的发动机工作状态所要求的油面高度。相反，把已关闭的二个气缸打开的过程中，附图4中的气路板6，停止向附图5中送气管9提供压缩空气。在已被压缩的弹簧6的作用下，将调节螺钉5推下，并带动杠杆3，活塞2，浮子支架7一起下降到原来位置。而且处于活塞2下部的原有压缩空气经送气管9，回到附图4中的气路板6然后经电磁驱动的气路逻辑元件12中的泄气孔排出，这样就使化油器浮子室油面回升到适应全部开缸的发动机工作状态所要求的油面高度。
权利要求
1.一种车用侧置气门汽油发动机的闭缸节油装置，其特征在于它是由弹性离合选择器，往复离合器式的气门挺杆、化油器浮子室油面高度调节器和组合气路驱动器所组成。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于所述的弹性离合选择器是由固定支架、片状弹簧、扭力弹簧和U形拨叉所组成。
3.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于所述的往复离合器式的气门挺杆是由空心气门挺杆、分离芯轴、钢球、分离套和压力弹簧所组成。
4.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于所述的往复离合器式的气门挺杆中有三个以上的钢球，其空心气门挺杆上的某一断面上有三个以上与钢球配合的均分圆周的通孔，其孔面由圆柱面和部分球面接合而成，其分离芯轴上也有三个以上与钢球配合的均分圆周的纵向园弧导槽，在分离芯轴某一横断面上的导槽部位有与钢球配合的球面凹坑。
5.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于所述的化油器浮子室油面高度调节器是由微型气动工作缸、微型气动工作缸支架、杠杆、杠杆支架和调节螺钉所组成。
6.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于所述的组合气路驱动器是由一组电磁驱动的气路逻辑元件、一组双向气动工作缸和气路板所组成。
专利摘要
一种车用侧置气门汽油发动机的闭缸节油装置。在中小负荷情况下，该装置能关闭部份气缸，节约燃油。该装置是由弹性离合选择器、往复离合器式的气门挺杆、化油器浮子室油面高度调节器和组合气路驱动器所组成。使用本发明的装置能较大幅度地提高装用侧置气门汽油发动机的汽车的经济性能，显著降低排放中一氧化碳，碳氢化合物对大气的污染。本发明可对中国现有的60万辆CA-10B汽车进行技术改造，每年节油达100万吨以上。
文档编号F02D13/06GK85105365SQ85105365
公开日1985年9月10日 申请日期1985年7月14日
发明者张思, 秦启庸, 蔡希亮, 申祥源 申请人:冶金工业部第五冶金建设公司, 冶金工业部自动化研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan