汽車發動機可變循環系統的製作方法
2023-05-29 02:31:21 2
一.技術領域
本發明涉及一種汽車發動機可變循環系統，它的作用是使發動機的四衝程循環運轉在汽車滑行時變成二衝程循環運轉，即在汽車滑行時，發動機循環運轉變成活塞下行時吸氣，活塞上進時排氣的二衝程循環運轉，以自動減少汽車滑行時的發動機阻力，從而在不改變原車制動效能和可靠性的前提下減少行車油耗。
二.
背景技術：
目前，公知的汽車運行狀態中，尤其是載重汽車，其滑行狀態佔汽車總運行時間或行駛裡程的30％以上，在滑行狀態中減少發動機阻力的方法有：怠速空檔滑行，強制怠速掛檔滑行，關閉發動機空檔滑行，關閉發動機掛檔滑行，關閉發動機掛檔踩離合器滑行。
各種滑行模式都各有不盡人意之處：
怠速空擋滑行，發動機在怠速下運轉，此法滑行距離長，節油效果較好，但期間發動機仍雖怠速耗油，開始需要進行脫檔操作、結束需要進行掛檔操作，發電效能，空調效能維持在怠速區域。
強制怠速掛擋滑行，操作上無要求，制動可靠性不變，但滑行距離短，節油不明顯。
關閉發動機空檔滑行，是將變速杆放到空擋位置，將發動機熄火，當不需要滑行時重新起動發動機，將變速杆掛入適當的擋位。這種滑行的模式可以省去滑行時的怠油耗，節油效果好。缺點是：操作麻煩，降低了車輛制動可靠性，不發電，沒有空調。
關閉發動機掛檔滑行，要人工控制發動機啟、停開關，操作麻煩，且滑行距離短，節油不明顯。
關閉發動機掛檔踩離合器踏板滑行，使發動機與傳動系統脫開，變速擋位不變，將發動機熄火滑行，其間打開點火開關，不要滑行時，同時抬起離合器踏板即可繼續行駛。此法節油效果好，使用方便，缺點是增加了勞動強度，並且對離含器分離軸承磨損較大，增大了故障率從而加大了汽車運行成本，滑行期間不發電，沒有空調。
三.
技術實現要素：
為了克服現有現在汽車在滑行狀態時的種種缺陷，本發明提供一種汽車發動機可變循環系統，該系統可使汽車進入掛檔滑行狀態時，汽車發動機可自動改變循環模式，由原來的：吸氣、壓縮、燃燒澎漲、排氣的四衝程循環模式轉變成：吸氣、排氣、吸氣、排氣的二衝程 循環模式。
本發明採用的技術方案是：由凸輪軸、第一進氣門搖臂、第二進氣門搖臂、變循環搖臂、定位彈簧、正時活塞、第一同步活塞、第二同步活塞、阻擋活塞、復位彈簧、空心搖臂軸、機油管、電磁閥、電動機油泵、穩壓閥、變循環控制電路組成。
在發動機處於動力輸出時，凸輪軸中的進氣凸輪通過驅動進氣門搖臂搖動，使進氣門在進氣行程時打開，氣缸吸氣；凸輪軸中的變循環凸輪驅動變循環搖臂作無效的自由搖動。
在汽車進入掛檔滑行狀態需要降低發動機運轉阻力時，只要駕駛員不踩油門踏板、離合器踏板、制動踏板，發動機即自動停止燃油供應，變循環控制電路適時令電動機油泵泵出機油，以推動正時活塞從而推動第一同步活塞、第二同步活塞，使第一進氣門搖臂、第二進氣門搖臂和變循環搖臂連成一體後，既隨凸輪軸中的進氣凸輪驅動使進氣門在發動機原進氣衝程時打開；也隨凸輪軸中的變循環凸輪驅動，使進氣門在原壓縮衝程時也保持開啟，將氣缸內的空氣排出氣缸外，令發動機在原壓縮衝程時不用壓縮氣缸內的空氣，減少消耗汽車的慣性動能，在原壓縮衝程終了時關閉進氣門；在原澎漲衝程開始後，變循環凸輪又驅動變循環搖臂、第一進氣門搖臂、第二進氣門搖臂又使進氣門開啟以減少活塞下行的負壓阻力，直至在排氣門開啟的同時，變循環凸輪即停止驅動變循環搖臂、第一進氣門搖臂、第二進氣門搖臂使進氣門關閉。當汽車處於非掛檔滑行狀態時，變循環控制電路適時令電動機油泵停止泵出機油，並卸去油壓，隨即第一同步活塞、第二同步活塞在復位彈簧的作用下使變循環搖臂隨即與第一進氣門搖臂、第二進氣門搖臂解除聯動關係，發動機又恢復四衝程循環模式
本發明的優點是：車輛在掛檔滑行時，在不改變車輛原有制動的可靠性、不改變原車輛正常的駕駛操作習慣、不用空檔、不用踩離合器的情況下，汽車可不改變相應車速的空調效能，不改變相應車速的發電效能，發動機無需壓縮缸內氣體，節油效率高。
四.附圖說明
下面結合附圖對本發明作進一步說明：
圖1是本發明的凸輪軸，及各凸輪的相對方位和對應的旋轉方向示意圖；
圖2是本發明的各凸輪與各搖臂的對應關係及搖臂及搖臂軸局部剖面示意圖；
圖3是本發明的第二進氣門搖臂與氣門及進氣凸輪的相對位置關係示意圖；
圖4是本發明的第一進氣門搖臂與氣門及進凸輪的相對位置關係示意圖；
圖5是本發明的變循環搖臂與變循環凸輪的對應位置關係示意圖；
圖6是本發明的正時活塞、第一同步活塞、第二同步活塞活動的控制系統示意圖。
圖中：1.凸輪軸，2.第一進氣凸輪，3.變循環凸輪，4.第二進氣凸輪，5.第一進氣門搖臂，6.變循環搖臂，7.第二進氣門搖臂，8.搖臂軸，9.機油孔，10.正時活塞，11.第一同步活塞，12.空心油道，13.第一定位飄臺，14.第二同步活塞，15.第二定位飄臺，16.油道，17.復位彈簧，18.阻擋活塞，20.阻擋活塞孔，21.第一同步活塞孔，23.氣缸蓋，24.定位平面，25.第二同步活塞孔，26.定位彈簧27.電磁閥，28.閥芯復位彈簧，29.閥芯，30.電磁閥線圈，31.變循環控制電路，32.機油管，33.電動機油泵，34.穩壓閥。
五.具體實施方式
汽車發動機可變循環系統是由凸輪軸(1)、第一進氣門搖臂(5)、第二進氣門搖臂(7)、變循環搖臂(6)、定位彈簧(26)、正時活塞(10)、第一同步活塞(11)、第二同步活塞(14)、阻擋活塞(18)、復位彈簧(17)、搖臂軸(8)、機油管(32)、電磁閥(27)、電動機油泵(33)、穩壓閥(34)、變循環控制電路(31)組成。
如圖1所示，凸輪軸(1)上設有第一進氣凸輪(2)、第二進氣凸輪(4)和變循環凸輪(3)，旋轉方向n顯示變循環凸輪(3)與第一進氣凸輪(2)、第二進氣凸輪(4)的對應位置關係。
如圖2所示，第一進氣凸輪(2)和第二進氣凸輪(4)的作用是：在進氣衝程時分別驅動第一進氣門搖臂(5)和第二進氣門搖臂(7)；變循環凸輪(3)的作用是：在發動機原壓縮衝程和原膨脹衝程時驅動變循環搖臂(6)；第一進氣門搖臂(5)、第二進氣門搖臂(7)、變循環搖臂(6)都安裝在搖臂軸(8)上，安裝配合為間隙配合；搖臂軸(8)的空心油道(12)上設有機油孔(9)、並與第一進氣門搖臂(5)內的油道(16)口相對，在第一同步活塞孔(21)中安裝有正時活塞(10)和第一同步活塞(11)，第一進氣門搖臂(5)上設有第一定位飄臺(13)，在第一同步活塞(11)沒有進入第二同步活塞孔(25)時，且變循環搖臂(6)處於沒有接觸變循環凸輪(3)的狀態下，第一定位飄臺(13)都是與變循環搖臂(6)上的定位平面(24)接觸，從而使第一同步活塞孔(21)與變循環搖臂(6)內的第二同步活塞孔(25)的中心線重合。第二進氣門搖臂(7)上設有第二定位飄臺(15)和阻擋活塞孔(20)，在第二同步活塞(14)沒有進入阻擋活塞孔(20)時，且變循環搖臂(6)處於沒有接觸變循環凸輪(3)的狀態下，第二定位飄臺(15)都是與變循環搖臂(6)上的定位平面(24)接觸，從而使第二同步活塞孔(25)與阻擋活塞孔(20)的中心線重合，阻擋活塞孔(20)內裝有阻擋活塞(18)及復位彈簧(17)。
如圖3所示，第二進氣門搖臂(7)安裝在搖臂軸(8)上，當一端受第二進氣凸輪(4)驅動抬起時、另一端則向下頂開進氣門；第二進氣門搖臂(7)設有第二同步活塞孔(20)。
如圖4所示，第一進氣門搖臂(5)安裝在搖臂軸(8)上，當一端受第一進氣凸輪(2)驅動抬起時、另一端則向下頂開進氣門，第二進氣門搖臂(5)設有第一同步活塞孔(21)，第一同步活塞孔(21)連通油道(16)。
如圖5所示，變循環搖臂(6)安裝在搖臂軸(8)上，當一端受變循環凸輪(3)驅動抬起時、另一端則向下壓縮定位彈簧(26)；當變循環搖臂(6)不與變循環凸輪(3)接觸時，安裝在氣缸蓋(23)上的定位彈簧(26)將變循環搖臂(6)的定位平面(24)向上彈起並與第一定位飄臺(13)及第二定位飄臺(15)接觸，從而實現第一同步活塞孔(21)、第二同步活塞孔(25)、阻擋活塞孔(20)的中心線重合。
如圖6所示，機油管(32)同時連通空心油道(12)、電磁閥(27)的a接口、電動機油泵(33)的出油口；機油管(32)上安裝了一個穩壓閥(34)，電磁閥線圈(30)和電動機油泵(33)的電源電路的導通或斷開是由變循環控制電路(31)控制的。
本發明的工作過程：
1.汽車處於行駛狀態，而且沒有進入掛檔滑行狀態時，變循環控制電路(31)斷開電磁閥線圈(30)和電動機油泵(33)的電源電路，電動機油泵(33)沒有將機油泵入機油管(32)，閥芯(29)在閥芯復位彈簧(28)的作用下處於使電磁閥(27)的a接口和b接口連通狀態的位置，此時電磁閥(27)及機油管(32)內的機油通過b接口回流到發動機油底殼，因而沒有油壓作用在正時活塞(10)上，阻擋活塞(18)在復位彈簧(17)的作用下將第二同步活塞(14)攔截在阻擋活塞孔(20)之外，與此同時，第二同步活塞(14)也將第一同步活塞(11)攔截在第二同步活塞孔(25)之外；由於復位彈簧(17)的長度有限，阻擋活塞(18)並不會進入第二同步活塞孔(25)，因而第二同步活塞(14)也不會進入第一同步活塞孔(21)，此時，第一進氣門搖臂(5)與第二進氣門搖臂(7)在第一進氣凸輪(2)和第二進氣凸輪(4)的驅動下搖動，同時在第一定位飄臺(13)和第二定位飄臺(15)的作用下，也使變循環搖臂(6)隨同搖動，從而使第一同步活塞孔(21)、第二同步活塞孔(25)和阻擋活塞孔(20)的中心線重合；當變循搖臂(6)在變循環凸輪(3)的驅動下，定位平臺(24)與第一定位飄臺(13)、第二定位平臺(15)脫離接觸後、獨自作無效搖動，當變循環凸輪(3)與變循環搖臂(6)脫離接觸後，變循環搖臂(6)在定位彈簧(26)的作用下，使定位平面(24)保持與第一定位飄臺(13)和第二定位飄臺(15)接觸令變循環搖臂(6)伴隨第一進氣門搖臂(5)和第二進氣門搖臂(7)搖動，同時也使第一同步活塞孔(21)、第二同步活塞孔(25)和阻擋活塞孔(20)的中心線重合。
2.當汽車處於掛檔滑行狀態時，且離合器踏板未被踩下、制動踏板未被踩下、油門踏板未被踩下，變循環控制電路(31)隨即接通電磁閥線圈(30)和電動機油泵(33)的電源電路，閥芯(29)在電磁力的作用下克服閥芯復位彈簧(28)的彈力，處於封閉電磁閥(27)的a接口和b接口的位置，同時電動機油泵(33)將機油泵入機油管(32)並進入搖臂軸(8)的空心油道(12)，再經機油孔(9)進入油道(16)及第一同步活塞孔(21)並推動正時活塞(10)，正時活塞(10)又推動第一同步活塞(11)，並在變循環搖臂(6)不與變循環凸輪(3)接觸狀態、第一同步活塞孔(21)、第二同步活塞孔(25)和阻擋活塞孔(20)的中心線都重合時，將第一同步活塞(11)推入第二同步活塞孔(25)同時推動第二同步活塞(14)使之同時進入阻擋活塞孔(20)、又同時推動阻擋活塞(18)並壓縮復位彈簧(17)，至此已完成使第一進氣門搖臂(5)、變循環搖臂(6)、第二進氣門搖臂(7)結合在一起搖動的操作，此時的第一進氣門搖臂(5)、變循環搖臂(6)、第二進氣門搖臂(7)既可在第一進氣凸輪(2)、第二進氣凸輪(4)的驅動下同步搖動、完成在發動機原進氣衝程開啟進氣門的動作，又可在變循環凸輪(3)的驅動下同步搖動、並在發動機原壓縮衝程中開啟進氣門、在原壓縮衝程終了時關閉進氣門、又在原澎漲衝程中開啟進氣門的操作，直到排氣門開啟的同時，變循環凸輪(3)即與變循環搖臂(6)脫離接觸，進氣門隨即關閉。在發動機原排氣衝程時，排氣門開啟；之後不斷重複上述循環。此時的發動機由汽車驅動輪通過傳動系統帶動下以最低的運轉阻力運轉；其間為保證機油管(32)內的油壓穩定、使電動機油泵(33)不出現過載現象，在機油管(32)內的油壓高於設定機油壓力時，穩壓閥(34)即刻開啟向發動機油底殼洩油。
3.當汽車由掛檔滑行狀態轉為非掛檔滑行狀態時，即：或離合踩板被踩下、或油門踏板未被踩下、或制動踏板被踩下後，變循環控制電路(31)隨即斷開電磁閥線圈(30)和電動機油泵(33)的電源電路，電動機油泵(33)隨即沒有機油泵入機油管(32)，閥芯(29)也隨即在復位彈簧(28)的作用下處於使電磁閥(27)的a接口和b接口連通狀態的位置，此時電磁閥(27)及機油管(32)內的機油通過b接口回流到發動機油底殼，隨即也沒有油壓作用在正時活塞(10)上，在變循環搖臂(6)不與變循環凸輪(3)接觸狀態、第一同步活塞孔(21)、第二同步活塞孔(25)和阻擋活塞孔(20)的中心線都重合時，阻擋活塞(18)在復位彈簧(17)的作用下將第二同步活塞(14)推出阻擋活塞孔(20)，與此同時，第二同步活塞(14)也將第一同步活塞(11)推出第二同步活塞孔(25)；由於復位彈簧(17)的長度有限，阻擋活塞(18)並不會進入第二同步活塞孔(25)，因而第二同步活塞(14)也不會進入第一同步活塞孔(21)，此後，只要變循環搖臂(6)沒有與變循環凸輪(3)接觸，第一進氣門搖臂(5)、第二進氣門 搖臂(7)在各自對應凸輪驅動下搖動，在第一定位飄臺(13)和第二定位飄臺(15)的作用下，也使變循環搖臂(6)隨同搖動，從而使第一同步活塞孔(21)、第二同步活塞孔(25)和阻擋活塞孔(20)的中心線重合；當變循環搖臂(6)在變循環凸輪(3)的驅動下，定位平臺(24)即與第一定位飄臺(13)及第二定位飄臺(15)脫離接觸、獨自作無效搖動，當變循環凸輪(3)與變循環搖臂(6)脫離接觸後，變循環搖臂(6)在定位彈簧(26)的作用下，使定位平面(24)保持與第一定位飄臺(13)和第二定位飄臺(15)接觸，從而使第一同步活塞孔(21)、第二同步活塞孔(25)和阻擋活塞孔(20)的中心線重合。