一種高低分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高低分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多為往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車上應(yīng)用最多的發(fā)動(dòng)機(jī)，但存在以下不足之處:(I)在怠速完全關(guān)閉節(jié)氣門，只有很少空氣通過(guò)節(jié)氣門怠速通道進(jìn)入氣缸，使吸氣時(shí)形成很大的真空度，必然會(huì)使進(jìn)氣消耗的能量增大，增大栗氣損失；同時(shí)由于此時(shí)進(jìn)氣管的真空度很大，在進(jìn)氣門開(kāi)啟時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力高于進(jìn)氣管壓力，廢氣膨脹進(jìn)入進(jìn)氣管，在吸氣沖程時(shí)，這些廢氣和新混合氣同時(shí)吸入氣缸，為了保證這種經(jīng)廢氣稀釋過(guò)的混合氣能正常燃燒，就必須供給更多的燃油，把混合氣加濃，必然增大油耗；
[2]在小負(fù)荷時(shí)，節(jié)氣門的開(kāi)度很小，使吸氣時(shí)形成較大的真空度，在進(jìn)氣門開(kāi)啟時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力高于進(jìn)氣管壓力，在吸氣沖程時(shí)，同樣有部分廢氣膨脹進(jìn)入進(jìn)氣管，為了保證這種經(jīng)廢氣稀釋過(guò)的混合氣能正常燃燒，同樣要供給較多的燃油，增大了油耗；(3)常規(guī)汽油機(jī)其混合氣是均質(zhì)，一般只能在空燃比12?17范圍內(nèi)工作，為了防止發(fā)生爆燃，采用較低的壓縮比，導(dǎo)致熱效率較低；(4)采用進(jìn)氣管節(jié)流方式對(duì)混合氣充量進(jìn)行量調(diào)節(jié)，使得栗氣損失較大，在化學(xué)計(jì)量比附近燃燒，使得NOx排放較高。
[0003]專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410721132.3，名稱為一種分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，采用渦輪增壓器和電磁控制閥配合廢氣儲(chǔ)存容器，進(jìn)行廢棄處理、分流、擠壓實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車怠速、小負(fù)荷時(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃油的燃燒效率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)排除的廢氣和油耗，從而提高汽車在行駛時(shí)的環(huán)保性能和減少其使用成本。
[0004]但是上述問(wèn)題1-4得不到充分的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高低分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，其目的在于實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車怠速、小負(fù)荷時(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃油的燃燒效率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)排除的廢氣和油耗，從而提高汽車在行駛時(shí)的環(huán)保性能和減少其使用成本。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種高低分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸及依次連接在其排氣出口上的控制閥、電磁控制器和廢氣儲(chǔ)存容器、電子控制單元，廢氣儲(chǔ)存容器通過(guò)廢氣回流管連接到氣缸進(jìn)氣管上；氣缸頂部位置設(shè)有汽缸蓋，汽缸蓋上設(shè)置有汽缸蓋分區(qū)隔板，活塞的頂部位置設(shè)置有活塞頂部分區(qū)隔板，汽缸蓋分區(qū)隔板和活塞頂部分區(qū)隔板相錯(cuò)設(shè)置，所述活塞處于大燃燒區(qū)的頂部與處于小燃燒區(qū)的頂部相差一定的高度；所述活塞的頂部位置設(shè)置有活塞頂部分區(qū)隔板，所述活塞頂部分區(qū)隔板在大燃燒區(qū)與小燃燒區(qū)之間設(shè)置有凸起；并將燃燒室隔離成小燃燒區(qū)和大燃燒區(qū)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，汽缸蓋分區(qū)隔板與活塞頂部分區(qū)隔板緊貼在一起；小燃燒區(qū)和大燃燒區(qū)整體形成臺(tái)階狀；燃燒室上在大燃燒區(qū)頂部分別設(shè)置有:進(jìn)氣門1、排氣門1、大火花塞I ;燃燒室上在小燃燒區(qū)頂部分別設(shè)置有:進(jìn)氣門I1、排氣門I1、火花塞II ;大燃燒區(qū)和小燃燒區(qū)上分別連接有一個(gè)氣缸進(jìn)氣管，并每一個(gè)氣缸進(jìn)氣管內(nèi)設(shè)置有一個(gè)氣缸進(jìn)氣管分道板，將每一個(gè)氣缸進(jìn)氣管分為大進(jìn)氣道和小進(jìn)氣道；廢氣回流管與每一個(gè)氣缸進(jìn)氣管之間分別設(shè)置有進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門
1、進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門II;兩個(gè)氣缸進(jìn)氣管上分別連接有噴油器I和噴油器II ;電子控制單元還分別連接進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門1、進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門I1、噴油器I和噴油器II。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，汽缸蓋分區(qū)隔板與活塞頂部分區(qū)隔板的非貼合面上分別設(shè)置有球形弧面；活塞頂部分區(qū)隔板在大燃燒區(qū)與小燃燒區(qū)之間設(shè)置有凸起；球形弧面分別與凸起、活塞、氣缸圍成兩個(gè)半橄欖球形大、小燃燒區(qū)，處于大燃燒區(qū)的活塞頂面與小燃燒區(qū)的活塞頂面之間有一個(gè)高度差，高度差為1.5-2 Cm，形成一個(gè)臺(tái)階，使分區(qū)時(shí)間更長(zhǎng)。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，活塞頂部分區(qū)隔板的凸起的高度為0.2-0.8cm。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，汽缸蓋分區(qū)隔板與活塞頂部分區(qū)隔板的凸起間保持
0.5?1.0mm的間隙。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，凸起向著大燃燒區(qū)的側(cè)面兩端呈弧形，而其另一個(gè)側(cè)面與汽缸蓋分區(qū)隔板相適配。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，大燃燒區(qū)和小燃燒區(qū)的容積比為51:49至70:30。較佳的容積比為65:35o
[0012]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，大燃燒區(qū)靠近其頂部位置的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有向下凸起的擠氣凸起，擠氣凸起的底面形成擠氣面。廢氣儲(chǔ)存容器與廢氣回流管之間設(shè)置有節(jié)氣門，并空氣進(jìn)氣管上也連接有節(jié)氣門。
[0013]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，節(jié)氣門與廢氣儲(chǔ)存容器之間還設(shè)置有氣體濾清器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1、在怠速時(shí)，大燃燒區(qū)不燃燒工作，不充入可燃混合氣，大燃燒區(qū)充入的是回流的廢氣，具體做法是:連接大燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開(kāi)廢氣回流管，同時(shí)關(guān)閉空氣進(jìn)氣管，向大燃燒區(qū)提供回流的廢氣，該進(jìn)氣道噴油器不噴油；此時(shí)，小燃燒區(qū)工作，充入可燃混合氣，具體做法是:連接小燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開(kāi)空氣進(jìn)氣管，同時(shí)關(guān)閉廢氣回流管，向小燃燒區(qū)提供新鮮空氣，該進(jìn)氣道噴油器噴油，這時(shí)只在小燃燒區(qū)形成可燃混合氣，然后點(diǎn)火做功；這樣操作的好處是:相對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):(I)只需要更少量的燃油就能達(dá)到點(diǎn)火的濃度，達(dá)到節(jié)油的目的；(2)可以適當(dāng)調(diào)大節(jié)氣門怠速通道，使整個(gè)氣缸充量增加，既可以降低栗氣損失，又適當(dāng)提高空燃比，提高熱效率；(3)只有小燃燒區(qū)工作產(chǎn)生廢氣，因此排除的廢氣比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)少很多。
[0014]2、在小負(fù)荷時(shí)，大燃燒區(qū)同怠速一樣不燃燒工作，不充入可燃混合氣，充入的是回流的廢氣，此時(shí)只使用小燃燒區(qū)工作，具體做法是:連接小燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開(kāi)空氣進(jìn)氣管，同時(shí)關(guān)閉廢氣回流管，向小燃燒區(qū)提供新鮮空氣，該進(jìn)氣道噴油器噴油，這時(shí)只在小燃燒區(qū)形成可燃混合氣，然后點(diǎn)火做功；此時(shí)可以加大節(jié)氣門開(kāi)度，減少了栗氣損失，在提高整個(gè)氣缸的充量時(shí)也能在小燃燒區(qū)形成可靠的點(diǎn)火濃度，從而提高了空燃比，提高了熱功轉(zhuǎn)化率，尤其是在小負(fù)荷的大工況時(shí)，就可以使進(jìn)氣門處于最大開(kāi)度，熱功轉(zhuǎn)化率能達(dá)到最佳；事實(shí)上:如果是2.0L排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，在小負(fù)荷時(shí)，本發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際相當(dāng)于
2.0X35%=0.7L排量的發(fā)動(dòng)機(jī)工作，油耗當(dāng)然大大減少，同時(shí)也只有相當(dāng)于0.7L排量發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生廢氣，減少了廢氣排放。
[0015]3、在中等負(fù)荷時(shí)，小燃燒區(qū)不工作，不充入可燃混合氣，充入回流的廢氣，具體做法是:連接小燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開(kāi)廢氣回流管，同時(shí)關(guān)閉空氣進(jìn)氣管，向小燃燒區(qū)提供回流的廢氣，該進(jìn)氣道噴油器不噴油；此時(shí)，大燃燒區(qū)工作，充入可燃混合氣，具體做法是:連接大燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開(kāi)空氣進(jìn)氣管，同時(shí)關(guān)閉廢氣回流管，向大燃燒區(qū)提供新鮮空氣，該進(jìn)氣道噴油器噴油，這時(shí)只在大燃燒區(qū)形成可燃混合氣，此時(shí)可以完全打開(kāi)節(jié)氣門，使空氣進(jìn)入量達(dá)到最大，提高壓縮比至11?13，在中等負(fù)荷就能夠?qū)崿F(xiàn)空燃比25?50范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，大大提高熱效率；事實(shí)上:如果是2.0L排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，在中等負(fù)荷時(shí)，本發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際相當(dāng)于2.0X65%=1.3L排量的發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷工作，油耗當(dāng)然大大減少，廢氣排放也只有1.3L發(fā)動(dòng)機(jī)的排放量。
[0016]4、在大負(fù)荷和滿負(fù)荷時(shí)，大、小二個(gè)燃燒區(qū)都工作，都充入可燃混合氣，二個(gè)火花塞都點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大功率輸出；由于本發(fā)動(dòng)機(jī)是二個(gè)燃燒區(qū)分別燃燒，二個(gè)燃燒區(qū)都形成了擠氣氣流，而且是二個(gè)火花塞點(diǎn)火，所以燃燒快，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，即使在很高壓縮比時(shí)也能有效防止爆燃。
[0017]5、由于是二個(gè)火花塞點(diǎn)火，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，燃燒完成需要的時(shí)間大大縮短，因此可以減小點(diǎn)火提前角減少了負(fù)功，同時(shí)還可以提高點(diǎn)火時(shí)的溫度和壓強(qiáng)，使著火性能得到改善；事實(shí)上:如果是2.0L排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際根據(jù)工況實(shí)現(xiàn)了有三種不同的排量:0.7L、1.3L、2.0L,即:怠速和小負(fù)荷時(shí)，只有小燃燒區(qū)燃燒做功，相當(dāng)于2.0X35%=0.7L的發(fā)動(dòng)機(jī)，在中等負(fù)荷時(shí)，只有大燃燒區(qū)燃燒做功，相當(dāng)于2.0X65%=1.3 L的發(fā)動(dòng)機(jī)，在大負(fù)荷和滿負(fù)荷時(shí)，大、小燃燒區(qū)都燃燒做功，就是一臺(tái)2.0L的發(fā)動(dòng)機(jī)