专利名称：自动控制发动机变缸节油装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种自动控制发动机变缸节油系统，这种系统可在汽车的各种行驶状态下，根据发动机转速和加速踏板的工作位置自动改变发动机的工作缸数。
目前机动车的发动机功率都是根据满载、爬坡、加速和最高车速等性能要求设计的。如果汽车空载或半载，在市内低速行驶及在平路上匀速行驶，所需功率只占汽车发动机功率的20－40％，是一个典型的大马拉小车，以至造成了不必要的燃油消耗，如何解决这个问题，北京市汽车工业技术开发中心的吴广政同志发明的《492型汽油机偏心摇臂轴式停缸节油装置》其目的是解决上述的问题，这种装置虽操作简单，但也有它的不足之处，由于吴广政同志发明的停缸装置是关闭进排气门，其方式同湖北科学技术出版社出版的《现代汽车大全》一书中介绍的凯迪莱克V8－6－4型变缸发动机变缸方式完全相同，其操作机构还要比凯迪莱克发明的变缸发动机复杂。虽然这种停缸方式省略了进气道的控制，但由于进排气门的关闭，这个气缸就如同一个空气弹簧，消耗着发动机的自身功率，使节油效率降低，如果需要控制多缸的关闭，这种情况会更为严重，严重的影响了其它做功缸的出力，造成不必要的功率损耗。由于吴广政同志发明的停缸装置是采用电机控制偏心摇臂轴式停缸机构，因此受体积和方向性的限制，不易实现多缸的单独控制，其功率调正范围也受到了一定的限制，由于这种装置采用的是手动控制，是否停缸又取决于驾驶员，由于驾驶员的判断误差及是否使用本装置，都会影响本装置功能的充分发挥，使之造成不必要的功率消耗，使节油效率降低。
本实用新型的目的是克服了以上所述装置的弱点，而获得的一种自动控制发动机变缸节油系统，这种系统在工作时不需要驾驶员的操作和控制，在汽车各种行驶状态下，就可根据发动机转速和加速踏板的工作位置自动控制发动机的工作缸数，用以适应汽车在各种负荷情况下所需的功率，使发动机的功率得以充分的利用。
本系统还可以有效的控制发动机转速，却不影响汽车的加速性和汽车在最大负荷时所需的最大驱动力，由于控制了发动机的转速，因此降低了发动机过速运转时的机械磨损，也节省了燃油消耗，由于本系统采用了关闭进气歧管开启进气门和循环气道，使所停缸的功率消耗下降，使工作缸的输出功率得以充分利用，在汽车爬坡时这种系统还可以补偿低档吃不饱，高档拉不动时的功率损失，提高了发动机的功率利用率。
本实用新型是这样实现的，它是由自动控制回路及停缸操作机构和测量发电机激磁电流控制机构三大部分组成。
一、自动控制回路它是由直流测量发电机，加速踏板联动的发电机激磁电流控制回路和测量执行回路组成，直流测量发电机按固定的传动比由发动机直接驱动，由于直流发电机的电压与电枢的转速和磁力线的数目成正比，因此在电枢转速增高时减小磁力线的数目就可使发电机输出电压保持一定，而磁力线的多少又取决于激磁电流，所以在转速变化时，只要能自动调节励磁电流，就能使电压保持一定值。而加速踏板又可以控制发动机的转速，根据这个关系，本系统采用以加速踏板联动的可变电阻器来控制发电机的激磁电流，加速时增大激磁回路的电阻，使激磁电流减小，减速时减小激磁回路的电阻，使激磁电流增大。这样在预定负荷下，发电机的输出电压总是保持一定，这个电压为测量输出电压，这个电压可以由激磁回路中的可变电阻器调整。为了减小由于加速踏板所控制的激磁电流与发电机转速不同步造成的电压波动，加速踏板联动的激磁电流控制可变电阻器带有双向阻尼机构，其加速阻尼和减速阻尼的时间可分别调正，用以适应各种性能要求的汽车。
测量执行回路是由电压调节继电器、执行继电器及附助控制开关组成，电压调节继电器的作用是保护执行继电器，当汽车在行驶中遇到情况时，要减速行驶，或以发动机制动，这样由于测量发电机激磁回路电阻减小而车由于惯性速度不会很快下降。这样使测量输出电压很快升高，这个电压值要比正常行驶高上几倍。为了防止烧毁执行继电器，在发电机输出端加一个电压调节器来限制测量电压的升高，其工作原理是当测量输出电压升高到预定值时，调节电压继电器动作，常闭接点断开，将限流电阻串入发电机激磁回路，迫使输出电压下降。如电压下降，调节继电器返回，常闭接点从新短接限流电阻，使输出电压升高，这个调解输出电压值为执行继电器允许的最高工作电压，不会影响正常的测量工作，执行继电器的作用是控制电磁阀的工作状态，继电器返回，电磁阀控制高压气体操作开缸，其继电器的动作电压值为当加速踏板工作在最高时速位置(化油器的节流阀开度最大)汽车满载以最高挡位加速行驶在平路上。当车速略高于国家规定最高时速时，测量发电机输出的电压值，为执行继电器的动作电压。调正激磁回路中的可变电阻，就可以限制车辆的最高行驶速度。执行继电器的返回电压为动作电压的50－60％，如果要求多缸控制，其执行电压继电器的动作电压可按工作顺序，使先动缸的动作电压略低于后动缸的动作电压，其返回电压也是如此。从而实现了多缸控制发动机，增加了功率调正范围，工作过程按执行继电器动作电压整定值条件，如果车速继续加快，发动机的转速也加快，使测量发电机的测量输出电压继续升高，达到了执行继电器的动作电压，继电器动作，由电磁阀操作闭缸。如果车速还在增加，另一个执行继电器也会动作，发动机会在关闭一个缸，直到维持车速不变。如果这时汽车负荷增加，车速降低。当车速降到预定值时，后关闭的一缸所对应的执行继电器首先返回，使这一缸进入工作，增加发动机的输出功率。如果还不能满足需要，先关闭的一缸所对应的执行继电器返回，使这一缸也进入工作状态，继续增加发动机的输出功率。当汽车行驶至下坡路时，车速会不断升高，有时也要以发动机制动。这样其测量输出电压会很快升高，使所有被控制缸、闭缸，只剩下少数的工作缸制动。当车辆进入市区时，由于车速限制低，行驶阻力减小，而市区道路情况也复杂，因此，为了保证汽车的加速性能，挡位都较低，这样由于变比增大，使汽车驱动力也增大。这样，加速踏板在同一位置时发动机转速要比在公路上高挡位行驶时转速高，这样测量输出电压也会升高，执行继电器就会动作控制闭缸。挡位越低，驱动力越大，加速踏板在预定位置时，发动机转速越大。使测量输出电压也越高，使其它工作缸相继关闭，使发动机输出功率与汽车行驶所需功率相吻合。从而达到了发动机功率调节作用，提高了节油率。
附助开关它由离合器控制开关，空挡控制开关及温度控制开关组成。离合器控制开关是控制其中部分执行继电器的。当踩离合器时，使其中部分执行继电器失磁，以保证起车时所需要的功率。工作原理是当汽车起步时，需以空挡挂低速挡，由于这时需要踩动离合器，踏板并加速起车，这时由于发动机处于空载状态，转速会很快升高，使之测量输出电压升高，极易造成控制缸全部闭缸。如果这时抬离合器起车，少数的工作缸就无法满足汽车起步时的功率要求，及易造成熄火，因此加上离合器控制开关，当踩离合器踏板时，这个开关断开部分执行继电器线圈的接地端，使之不受测量电压的控制，使这部分执行继电器保持返回状态，使大部分缸工作，以保证起车时的功率要求。空挡控制开关是控制蓄电池电源的，当在空挡位置时，开关闭合，使蓄电池正电源接入执行回路，为防止电源返送到测量发电机侧，由一个二极管隔离。其目的是当在空挡位置时，由蓄电池电源使执行继电器动作，剩下少数工作缸来维持发动机的正常怠速。当空挡挂低速挡时，开关断开蓄电池正电源，使执行回路恢复正常的工作。温度控制开关，它控制着整个执行回路的接地端，其作用是当冷起车时，温度开关断开执行回路的接地端，使全部气缸工作，这时由于汽化器是按少数缸工作情况调正怠速的，如果各缸都参加工作，使发动机转速升高，当温度达到规定值时，温度控制开关闭合，接通执行回路的接地端，使之进入正常怠速状况。从而实现了发动机的自动预热。
二、由加速踏板联动的测量发电机激磁电流控制机构的结构原理和作用，将参照附图
加以详细介绍。
三、停缸操作机构它是由分气阀，进气门控制机构及气动室操作机构三部分组成。分气阀是一个独立机构，是以板阀控制进气歧管关闭和开启的。它连接于进气歧管和气缸盖进气口之间，阀轴上设有分气道，阀轴分气道的旁通口和阀体上的分气道相对。当板阀关闭进气歧道时，旁通口和阀体上的分气道相通，用以循环闭缸的活塞往复所需要的空气，减小往复时的阻力，当板阀开启进气歧管时，旁通口与阀体上的分气道断开，使工作缸正常工作，阀轴上端装有循环气道，与阀轴上的分气道相通，另一端和其它可控制缸分气阀相接并接入空气滤清器，以保证循环气体的清洁，阀轴上端以狗牙方式装有摇臂，并活连接在操作杆上。
进气门控制机构它是由星形摇臂，执行凸轮及弹簧式气门顶柱组成。星形摇臂是比原有摇臂增加一个力臂，这个力臂由执行凸轮控制。执行凸轮安装在凸轮轴上，这个轴安装在摇臂轴支架下方，凸轮另一端为齿轮，它和操作挺杆上的齿条相咬合，当需要闭缸时，挺杆以轴线方向运动，齿条带动齿轮转动，使执行凸轮压迫摇臂上另一个力臂，使摇臂动作压迫进气门开启。弹簧式气门顶柱是由柱体和柱塞组合。柱体内部的弹簧压迫柱塞向上运动。由于力矩较小，不会影响气门的正常关闭，当控制气门开启时，由于在气门关闭时，气门间隙增大，这时压力弹簧使柱塞向上运动，总保持推杆与摇臂的紧密配合，防止了推杆的脱落。当控制气门关闭后(进入正常工作)，气门弹簧迫使摇臂压迫推杆及柱塞，使柱体内弹簧压缩，使柱塞凸缘与柱体相接，不影响气门间隙及正常的工作。
气动室操作机构是由电磁阀、气动室、操作挺杆及可调长度连杆和挺杆滑座组成。当自动控制回路执行继电器返回时，常闭接点闭合，接通电磁阀电源，使电磁阀动作，使高压气体通过电磁阀进入气动室，橡皮膜克服气动室内弹簧的压力，推动操作挺杆，去操作气缸的关闭。当执行继电器动作时，常闭接点断开，电磁阀失磁，气动室的气体由电磁阀排向大气中，气动室内的压力弹簧迫使操作挺杆向回运动，使气缸从新参加工作，操作挺杆是由两个挺杆滑座固定在气缸盖上，滑座上设有密封槽，保证和进气室罩之间的良好密封，滑座上的挺杆导孔装有橡胶油封，以防滑油的外漏。操作挺杆的齿条部分下部装有支座，用以提高操作挺杆工作时的工作强度，操作挺杆与分气阀上控制摇臂是以可调长度连杆活连接的，转动调正套管，就可以改变连杆长度，用以调正分气阀阀板的工作角度。
实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出，本适用新型是以东风EQ140载重汽车，Q6100发动机为例图一、是本实用新型的自动控制变缸系统图。
图二、是本实用新型停缸操作机构原理解剖图。
图三、是本实用新型的测量发电机激磁电流控制机构原理图。
现参照附图一、图中下部为自动控制回路，R为由加速踏板联动的激磁电流控制电阻器，JI是加速踏板。A是返回弹簧。B是加速弹簧。C为阻尼缸，可采用气阻尼，当踩下JS时，滑点H向下移动，使激磁回路电阻增大，激磁电流也就减小了，R1为激磁回路中的可变电阻，R2为限流电阻，它以YJ接点控制，ZFD是直流发电机，YJ为电压调节器继电器绕组，D为隔离二极管。IYJ、2YJ和3YJ分别是各控制缸的执行电压继电器的线圈，其接点分别去控制三个电磁阀，IYJ继电器常闭接点控制一号电磁阀，这个电磁阀同时控制着第二缸和第五缸的停缸操作机构。2YJ继电器的常闭接点控制着2号电磁阀，这个电磁阀控制第一缸的停缸操作机构，3YJ继电器的常闭接点控制3号电磁阀，这个电磁阀控制第六缸的停缸操作机构。其各执行继电器动作电压为V1YJ＞V2YJ＞V3YJ。
动作顺序闭缸为六缸→－缸→二缸和五缸，开缸为二缸和五缸→一缸→六缸，KDJ为控挡开关，控挡时为闭合状态，LHJ为离合器开关，正常为闭合状态，WDJ为温度控制开关，温度低时为断开状态，到达预定温度时，开关闭合，D为隔离二极管，XD1－3分别是各控制气缸的工作状态指示灯。
停缸操作系统中，(1)是分气阀控制摇臂。(2)是操作挺杆。(3)是执行凸轮。(4)是执行凸轮轴。(5)是执行凸轮齿轮。(6)是操作气动室。(7)是进排气门弹簧。(8)是摇臂轴支架。(9)是气门推杆孔。(10)是由电磁阀来的高压气管。(11)是电磁阀的分气柱塞。(12)是电磁阀的排气孔。(13)是由储气筒来的高压气管。(14)是储气筒。(15)是逆止阀，其作用是防止汽车制动时由于气压的降低而造成系统的误动作。(16)是执行凸轮轴的辐助支架。(17)是电磁阀的线圈。
现参见图二图中的A图是操作系统的正视剖面图。B图是操作系统的俯视图。C图是分气阀的侧视剖面图。D图是气门操作机构的侧视图。E图是气门操作机构的局部放大正视图。F图是挺杆滑座的正视剖面图。G图是挺杆滑座的侧视图。H图是可变长拉杆的剖视图。现参照附图作详细介绍，图中(1)是循环气道，用以循环不工作缸的往复气体，以减少不工作缸的功率消耗。(2)是板阀轴的分气道。(3)是板阀轴体。(4)是分气阀的控制摇臂。(5)是阀轴分气道的旁通口，在闭缸时它与阀体上的分气道(6)相通，开缸时，板阀旋转近90°，由于阀轴的旋转，使阀轴分气道的旁通口和阀体上的分气道断开。(7)是板阀，由螺栓(38)固定在阀轴上。(8)是阀体。(9)是气缸盖上的进气道。(10)是进气门。(11)是操作挺杆滑座，用以限制操作挺杆(30)的动作方向。(12)是气门弹簧。(13)是气门摇臂。(14)是气门摇臂轴支架固定螺栓。(15)是气门室罩。(16)是气门间隙调整螺母。(17)是气门轴。(18)是进气门摇臂的执行力臂，它与执行凸轮(21)的基圆接触，当操作挺杆(30)上的齿条(23)向左运动时，齿条带动执行凸轮齿轮(19)旋轮，使执行凸轮按顺时方向旋转，使执行凸轮压迫执行力臂(18)，使气门摇臂压迫进气门弹簧，使进气门打开，减小不工作缸的转动阻力。(20)是执行凸轮轴，它安装在气门摇臂轴的侧下方。(22)是推杆。(24)是齿条滑座，用以增加操作时的工作强度。(25)是气动室，主要任务是操作停缸机构。(26)是气动室压簧，当气动室失压后，它能使操作机构返回预备状态。(27)是气动室推杆，它与操作杆是以螺丝形式连接的，其目的是便于拆装。(28)是橡皮膜。(29)是高压气进口。(31)是气动室固定架。(33)是推杆座。(34)是循环油道，在闭缸后，用于柱塞(35)往复运动时的滑油循环。(36)是气门顶柱。(37)是顶柱内的压缩弹簧，闭缸后，以保证推杆、推杆座和摇臂臂之间的紧密接触。(38)是固定螺栓。(39)是发动机机体。(40)是气缸盖上的推杆孔。(41)是气门摇臂轴支架的固定孔。(42)是可变长度拉杆的调整套。(43)是正丝拉杆。(44)是反丝拉杆，当转动调整套时，可使左右拉杆同时向里或向外运动。(45)是固定螺母，用以固定调整套的。(46)是销孔，以用分气阀的控制摇臂与操作挺杆的活连接。(47)是操作挺杆滑座的密封槽，以保证滑座与气门室罩之间的良好密封。(48)是橡胶油封，其作用是防止气门室机油的外漏。(49)是操作挺杆导孔。(50)是滑座的固定孔。(51)是连接销。
参见图三，这是由加速踏板联动的测量发电机激磁电流控制机构的三视图。
A图激磁电流控制机构的侧视图。
B图激磁电流控制机构的正视图。
C图是A图激磁电流控制机构A－A线的俯视剖面图。
现参照图三对激磁电流控制机构的结构及作用进一步详细介绍当汽车加速时，踏下加速踏板，加速踏板带动加速摆臂(14)由拉块(13)带动控制连杆(4)向下运动，连杆下端装有调正螺母(15)，其作用是改变控制摇臂(3)的起始角度，而且控制连杆可在拉块孔中自由滑动。减速时，加速摆臂不受控制连杆的限制而自由返回，控制连杆向下运动时，由上端装的调整螺母(8)和(9)压迫弹簧(10)促使滑套(5)一起向下运动，由于控制摇臂上装有阻尼筒(22)，使滑套的运动受到阻尼限制，使控制摇臂的转动时间得以延长，迟于控制连杆的下行时间，从而实现了加速阻尼，其目的是为了在加速踏板突变的情况下，保持测量输出电压的稳定变化，使其变化速度和发动机转速尽可能同步，其阻尼时间可调整在1－3秒之间，从此减少操作机构动作次数，如果汽车负荷较大，在短时间内发动机转速上不来，操作系统才动作加缸，增加汽车的驱动力，滑套下端由挡片(11)和开口销(12)定位，目的是调正螺母(8)和(9)，就可以调整弹簧(10)的起始力矩，因此也就改变了加速阻尼的时间。减速时，加速摆臂向上运动，而控制拉杆就会在拉簧(19)的作用下向上运动，由于拉簧(19)的设计力矩小，而因阻尼筒的作用，使返回阻尼时间延长，这个时间可由调整丝杆(16)上的两个调整螺母(17)和(18)调整，调整丝杆是固定在支架(20)上。拉簧(19)的一端挂在调整丝杆的下端。另一端挂在控制摇臂上，控制摇臂是以螺栓(6)安装在滑套上可自由转动。
控制摇臂的返回阻尼的作用同加速阻尼的作用是相同的，只是返回阻尼时间要长，时间为3－6秒，这是因为，由于汽车自身惯性的存在，松开加速踏板，汽车的速度不会也随之瞬间下降，而是在惯性的作用下慢慢的减速，为避免在这段时间内操作系统动作停缸，控制摇臂的返回设有较长时间的阻尼，用以躲开换挡，会车及其它情况时的瞬间减速时间，以减少瞬间减速时的不必要停缸，保持汽车具有足够的驱动力，维持其加速性和正常的行驶速度。在市内，这种机构的作用会更为显著。
图中的(1)是激磁电流控制电阻，它由控制摇臂上的驱动齿(26)带动控制电阻调整轴上的齿轮(27)进行激磁电流调整的，(7)是控制摇臂的固定轴，它安装在固定控制电阻的支架(24)上，(2)是固定螺母。(28)是控制电阻与支架的固定孔。(25)是固定支架(24)的固定螺栓。(21)是阻尼筒(22)的支架。由固定轴(32)安装在支架(20)和(21)上。阻尼筒可以在固定轴上转动，以适应其不同的工作角度，阻尼筒上设阻尼时间调整螺母(31)，(30)是呼吸孔。(32)是阻尼筒的循环气孔，这个阻尼筒就是一个普通气筒，只是限制其出气口的气体流通量来达到阻尼的目的。(29)是控制电阻的输出端子。(23)是托架总成。
权利要求1.一种自动控制发动机变缸节油装置，其特征在于A、有一个由分气阀、进气门控制机构及气动室操作机构组成的停缸操作机构，分气阀设在发动机进气歧管内，阀轴上设有分气道，进气门控制机构由星形摇臂、执行凸轮及气门顶柱组成，气动室操作机构包括电磁阀、气动室、操作挺杆、连杆及挺杆滑座，B、有一个自动控制回路，该控制回路包括直流测量发电机与加速踏板联动的发电机激磁电流控制回路和由电压调节继电器、执行继电器及附助开关组成的测量执行回路，C、有一个与加速踏板联动的发电机激磁电流控制机构。
专利摘要本实用新型公开了一种自动控制发动机变缸节油装置，适用于各种预置气门的汽油机，它是由测量直流发电机，测量发电机激磁电流控制机构，测量执行回路及进气歧管，进气门的操作控制机构组成。这种节油系统可以在汽车各种行驶状态下，根据发动机转速及加速踏板的工作角度自动改变发动机的工作缸数，使发动机的功率得到合理的充分利用，以此达到高效节油的目的。
文档编号F02D13/06GK2044646SQ8821465
公开日1989年9月20日 申请日期1988年10月11日 优先权日1988年10月11日
发明者杜云波 申请人:杜云波