CN1904328A - 同体异轴变排量内燃发动机 - Google Patents

Abstract

同体异轴变排量内燃发动机是一种新型结构的内燃机。在发动机低负荷行驶工况时，如果停止同一根主轴上部分气缸的工作，即实际参与工作的发动机排量减少了，使剩余气缸处于中高负荷工作状态，对节油和降低尾气污染排放两方面都是一种非常有效的方法，这种方法也被称为停缸法。采用这种方法可以使发动机比不停缸方法节油15－25％，但是采用停缸法时会使发动机转矩产生波动，各缸受力不平衡产生剧烈振动，以及同时切断被停气缸的进油进气后使空燃比变化，不能保证汽油机三效催化器在化学计量条件下有效工作，使尾气排放有害成份增加等诸多不足问题，至今停缸法技术不能使用。同体异轴变排量内燃发动机特殊设计的变排量离合器和电子控制系统，使变排量停缸法技术成为现实。

Description

同体异轴变排量内燃发动机

(一)技术领域

同体异轴变排量内燃发动机，是一种新型结构的内燃发动机技术。

(二)背景技术

实践证明内燃发动机设计最佳效率工况转速区域是在额定转速75-95％中高负荷范围内，而行驶的机动车辆实际情况是随着行驶时路况变化和装载量的多少而变动，也就是在行驶过程中，发动机在额定转速75-95％的中高负荷内运转的时间仅占整个行驶过程时间的30-35％。这一点在城市公共汽车出租车辆尤为明显，这些车辆的高负荷运行时间是上下班人流高峰的时段3-4小时内，其余65-70％的时间是低负荷运转工况，载重车辆也基本与其相同。这种低负荷运转工况既浪费了燃油又使车辆减少了经济收入。

为此，在发动机低负荷行驶工况时，如果停止同一根主轴上部分气缸的工作，即实际参与工作的发动机排量减少了，使剩余气缸处于中高负荷工作状态，对节油和降低尾气污染排放两方面都是一种非常有效的方法。这种方法也被称为停缸法。但在实际采用时必须对停止工作的气缸同时切断进油和进气，采用这种方法可以使发动机比不停缸法节油15-25％(重载车、小汽车各有差异)。但是在采用停缸法时会造成发动机转矩波动，各缸受力不平衡引起发动机振动增大等问题，以及因断油断气后使排气空燃比变化，不能保证汽油机安装的三效催化转化器在化学计量条件下有效工作，使尾气中有害物质的排放量增加，这对环境保护是不利的。

由于存在上述诸多不足等问题，这种停缸变排量法技术至今不能推广使用。

(三)发明内容

为了有效解决上述停缸变排量法技术存在的诸多不足等问题，本发明同体异轴变排量内燃发动机设计是在同一缸体上安排两列气缸和主轴(主机)异轴(付机)，当行驶车辆中高负荷工作时，两列气缸都工作(最大排量功率输出)，低负荷工作时只有一列气缸工作(一半排量功率输出)。两列气缸共同工作合力时，两根主轴的转速必须同步，而达到同步控制目的，是由特殊设计的变排量离合器和与其配套的电子控制系统实现的。由于采用了上述技术方案，就能够使节油效果显著，尾气污染减少的停缸变排量技术成为现实。

(四)附图说明：图1图2为本发明结构示意图

如图1图2图例说明所示同体异轴变排量内燃发动机的技术特征包括：

1-1-缸体  1-2-主轴(主机)  1-3-异轴(付机)

1-4-异轴配气链轮  1-5-异轴转速传感器

1-6-主轴配气链轮  1-7-主轴转速传感器

1-8-气缸  1-9-变排量离合器箱体

1-10-动力输出飞轮  1-11-合力变排量齿轮轴

1-12-内螺纹套大伞齿轮  1-13-驱动离合小伞齿轮

1-14-马达电机主轴  1-15-内花键外螺纹离合锥体内套

1-16-锥体磨擦片  1-17-花键轴

1-18-外齿轮离合锥体外套；

图2-1-电子控制器  2-2-主异轴转速同步控制数字显示器

2-3-主轴转速传感器  2-4-异轴转速传感器

2-5-发动机启动停车总开关  2-6-车轮速度传感器

2-7-变排量自动控制开关

2-8-主轴变排量离合器马达电机控制开关

2-9-主轴马达电机

2-10-异轴变排量离合器马达电机控制开关

2-11-异轴马达电机

2-12-变排量两轴转速同步控制开关

2-13-蜗轮电机

2-14-蜗轮付

2-15-供油泵油量微调螺纹拉杆

2-16-脚油门螺纹连接拉杆

2-17-脚油门传感器构成。

(五)具体实施方式

1、同体异轴

缸体1-1上布列两排气缸1-8和主轴(主机)1-2，异轴(付机)1-3。异轴前端安装异轴配气链轮1-4。异轴转速传感器1-5，主轴前端安装主轴(主机)配气链轮1-6，主轴转速传感器1-7。

2、变排量离合器

缸体后端连接变排量离合器箱体1-9，箱体中间位置安装合力变排量齿轮轴1-11，该轴的另一端安装有动力输出功能的飞轮1-10。合力变排量齿轮与主、异两轴上分别安装的外齿轮锥体外套1-18上的齿轮相啮合。主异两轴花键轴1-17上安装内花键滑动外螺纹锥体内套1-15，该套上的外螺纹与内螺纹大伞齿轮1-12上内螺纹相旋接，调整至锥体内套与锥体外套处于分离的位置。

箱体1-9安装主异轴马达电机，马达电机主轴1-14，上面安装驱动离合小伞齿轮1-13，接通主轴变排量离合器马达电机控制开关2-8，主轴马达电机2-9动作驱动离合器离合，电磁铁将小伞齿轮推向大伞齿轮相啮合，主轴变排量离合器马达电机控制开关2-8正向转动，大伞齿轮正向旋转时螺纹转动将锥体内套延花键轴向推向锥体外套内与其紧密结合后，发动机主轴有动力输出正常运转。该开关反向转动时，锥体内套从锥体外套内退回到原来分离的位置，发动机没有动力输出，主轴处于空转或停车的状态。

3、变排量电子控制系统

A-主轴(主机)启动：接通主轴变排量离合器马达电机控制开关2-8主轴马达电机2-9工作，驱动主轴上变排量离合器结合后，再接通发动机启动停车总开关2-5到启动位置。主轴(主机)启动正常运转。此时发动机功率输出排量是总排量的一半，适用于车辆低负荷运转工况。当驾驶人员在行驶过程中，感觉到发动机出力不足时，立即接通异轴变排量离合器马达电机控制开关2-10，异轴马达电机2-11工作驱动异轴上变排量离合器结合，主轴机拖动异轴机启动运转，此时主轴转速传感器2-3、异轴转速传感器2-4、将转速信号传输给电子控制器2-1，经过处理后以数字形态分别显示在主异轴转速同步控制数字显示器2-2上面，显示器板面A侧是主轴转速，B侧是异轴转速。以主轴转速为基准进行同步调整，如果异轴转速不同步，接通变排量两轴转速同步控制开关2-12，被该开关控制的蜗轮电机2-13，蜗轮付2-14，供油泵油量微调螺纹拉杆2-15，脚油门螺纹连接拉杆2-16共同动作，该开关2-12正方向转动时，供油量增大，异轴转速升高，反方向转时供油量减少，异轴转速下降，通过正反转动调整到异轴转速与主轴转速同步时止，此时主轴异轴两发动机共同工作，是最大的功率排量输出，适用于车辆中高负荷运转工况。

B-变排量自动控制

接通自动控制开关2-7，车轮速度传感器2-6，脚油门传感器2-17工作，并将相关信号传输给电子总控器2-1，总控器内的变排量自动控制单元工作，并按预先设计的控制程序进行分析判断，并做出相应反应。当主轴单机工作，脚油门已经踩到底下限时，车轮速度低于50KM/时发动机转速低于1500转/分时，此时变排量自动控制单元控制异轴机启动参加工作，此时是双轴两机共同运转，是最大的功率排量输出。在行驶过程中，脚油门回位到上限，车轮速度超过60KM/时，发动机转速超过2500转/分时，自动控制单元动作，控制异轴变排量离合器分离，并同时停止运转，恢复到原来主轴发动机单机工作状态，如此循环即可。

C-在实际行驶过程中，驾驶人员根据路况、气候情况，长时间运转时两机可以交替工作，避免单机长时间运转出现热疲劳现象，延长发动机使用寿命。

D-根据不同排量发动机设计需要，变排量离合器也可以采用其它方式的离合器控制。

Claims (2)

1、同体异轴变排量内燃发动机的技术特征在于：

在同一机体上布列两排气缸和主异两轴，主异两轴前端分别安装配气链轮和转速传感器；

缸体后端连接变排量离合器箱体，箱体内安装组成变排量离合器总成的部件。箱体中间位置安装合力变排量齿轮轴、飞轮，合力齿轮轴与安装在主异轴上的外齿轮锥体外套上的齿轮相啮合，花键轴安装内花键滑动外螺纹锥体内套，该内套上面外螺纹与内螺纹大伞齿轮内螺纹相旋接。马达电机转动时，电磁铁推动安装在马达电机主轴上小伞齿轮与大伞齿轮相啮合，并带动螺纹套转动，将内花键滑动外螺纹锥体内套轴向运动与外齿轮锥体外套相结合。并控制变排量离合器的结合与分离，控制主异两轴共同运转或单独运转，继而就使发动机有着不同的功率排量输出，并能够达到节油和减少尾气中有害物质排放量的目的。

控制主异两轴同步运转或单轴运转是由电子总控器、主异轴转速同步控制数字显示器，主异轴转速传感器、车轮速度传感器，脚油门传感器，主异轴变排量离合器马达电机、马达电机控制开关、变排量两轴转速同步控制开关和被该开关控制的蜗轮电机、蜗轮付、供油泵油量微调螺纹拉杆，脚油门螺纹连接拉杆，电子控制器内的变排量自动控制单元构成。

2、如权利要求1所述的同体异轴变排量内燃发动机其特征在于：

根据不同排量发动机的设计需要，变排量离合器也可以采用其它方式的离合器。