一種分區(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]本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分區(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)用途最廣泛的是往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，該種發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷時(shí)通過渦輪增壓實(shí)現(xiàn)了燃油經(jīng)濟(jì)性，但是在怠速和小負(fù)荷時(shí)沒能達(dá)到燃油經(jīng)濟(jì)性，因此在市區(qū)低速行駛時(shí)燃油消耗明顯過高。
[0003]其原因有以下幾個(gè)方面:(I)在怠速時(shí)完全關(guān)閉節(jié)氣門，只有很少空氣通過節(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，增大泵氣損失；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)氣門的開度很小，使吸氣時(shí)形成較大的真空度，在進(jìn)氣門開啟時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力同樣高于進(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)廢氣稀釋過的混合氣能正常燃燒，同樣要供給較多的燃油，增大了油耗，這就是汽車在市區(qū)行駛油耗高的重要原因之一；(3)在怠速、小負(fù)荷、中等負(fù)荷時(shí)都采用進(jìn)氣管節(jié)流方式對(duì)混合氣充量進(jìn)行量調(diào)節(jié)，節(jié)氣門沒有完全打開，形成一定的真空度，使得泵氣損失增大，特別是怠速和小負(fù)荷時(shí)，使得泵氣損失明顯增大，在中等負(fù)荷時(shí)，節(jié)氣門開度較大，形成的真空度較小，盡管每個(gè)吸氣沖程的損失不大，但是，發(fā)動(dòng)機(jī)60%以上處于該工況，因此造成的泵氣損失增大總量還是很大的；(4)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，在化學(xué)計(jì)量比附近燃燒，使得NOx排放較高。為了防止發(fā)生爆燃，采用較低的壓縮比，尤其在怠速和小負(fù)荷時(shí)，空燃比更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論空燃比，導(dǎo)致熱效率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒結(jié)構(gòu)，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)排出的廢氣和油耗，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。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種分區(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口上的渦輪增壓器和廢氣儲(chǔ)存容器，廢氣儲(chǔ)存容器通過廢氣回流管連接到氣缸進(jìn)氣管上，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用廢氣；氣缸連接在其頂部位置的汽缸蓋；控制裝置還包括電子控制單元及連接在其上的電磁控制器；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，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)對(duì)應(yīng)的汽缸蓋上分別依次設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣門、一個(gè)火花塞、一個(gè)排氣門；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。
[0006]優(yōu)選地，廢氣儲(chǔ)存容器上設(shè)置有廢氣儲(chǔ)存容器排氣口，并廢氣儲(chǔ)存容器排氣口上連接有排氣口控制閥門。
[0007]優(yōu)選地，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。
[0008]優(yōu)選地，節(jié)氣門與廢氣儲(chǔ)存容器之間還設(shè)置有空氣濾清器。
[0009]優(yōu)選地，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)置有大、小球形弧面；大球形弧面和小球形弧面分別與活塞、氣缸圍成兩個(gè)半橄欖球形大、小燃燒區(qū)。
[0010]優(yōu)選地，汽缸蓋分區(qū)隔板和活塞頂部分區(qū)隔板沿其板體的豎直方向設(shè)置有若干槽。
[0011]優(yōu)選地，每一個(gè)槽在其所附著的汽缸蓋分區(qū)隔板或活塞頂部分區(qū)隔板上不貫通。
[0012]優(yōu)選地，活塞頂部分區(qū)隔板的高度與汽缸蓋分區(qū)隔板的高度一樣。
[0013]優(yōu)選地，大燃燒區(qū)和小燃燒區(qū)的容積比為51:49至70:30。
[0014]優(yōu)選地，大燃燒區(qū)和小燃燒區(qū)的容積比為60:40o
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:1、在怠速時(shí)，連接大燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開廢氣回流管，同時(shí)關(guān)閉空氣進(jìn)氣管，向大燃燒區(qū)提供廢氣，該進(jìn)氣道噴油器不噴油；連接小燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開空氣進(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，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，既可以降低泵氣損失，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，因此排出的廢氣比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)少很多。
[0016]2、在小負(fù)荷時(shí)，與怠速一樣只使用小燃燒區(qū)工作，可以加大節(jié)氣門開度，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，既減少了泵氣損失，又提高了空燃比，提高了熱功轉(zhuǎn)化率，尤其是在小負(fù)荷的最大狀況時(shí)，就可以使進(jìn)氣門處于最大開度，熱功轉(zhuǎn)化率能達(dá)到最佳；事實(shí)上:如果是2.0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2.0Χ40%=0.8排量的發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷工作，油耗當(dāng)然大大減少。
[0017]3、在中等負(fù)荷時(shí)，連接小燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開廢氣回流管，同時(shí)關(guān)閉空氣進(jìn)氣管，向小燃燒區(qū)提供廢氣，該進(jìn)氣道噴油器不噴油；連接大燃燒區(qū)的進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門打開空氣進(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，采用渦輪增壓器提高壓縮比至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2.0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2.0Χ60%=1.2排量的發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷工作，油耗當(dāng)然大大減少。
[0018]4、在大負(fù)荷和滿負(fù)荷時(shí)，大、小二個(gè)燃燒區(qū)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，由于是二個(gè)火花塞點(diǎn)火，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。
[0019]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，提高了點(diǎn)火時(shí)的溫度和壓強(qiáng)，使著火性能得到改善，同時(shí)也減少了負(fù)功；事實(shí)上:如果是2.0排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，在大負(fù)荷和滿負(fù)荷時(shí)，本發(fā)動(dòng)機(jī)才以2.0排量工作，因此，本發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際有三種排量:0.8、1.2,2.0，在不同工況時(shí)適用不同排量，油耗當(dāng)然大大減少；從另一個(gè)角度看:怠速時(shí)是一個(gè)4缸0.8排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，中等負(fù)荷時(shí)增加4缸，排量增大到1.2，大負(fù)荷和滿負(fù)荷時(shí)再增加4缸，排量增大到2.0，因此本發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)于12缸發(fā)動(dòng)機(jī)，能更好適應(yīng)不同工況要求。
[0020]6、在怠速、小負(fù)荷、中等負(fù)荷時(shí)，由于是只使用其中一個(gè)燃燒區(qū)工作，該工作燃燒區(qū)與另一個(gè)不工作燃燒區(qū)是分隔開的，工作燃燒區(qū)容積小，從點(diǎn)火到燃燒完成時(shí)間里，產(chǎn)生的熱量能使氣體只在小容積燃燒區(qū)內(nèi)膨脹，因此比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力大大高，壓力升高率大大提尚，使熱功轉(zhuǎn)化率有很大的提尚。
[0021]7、在怠速、小負(fù)荷、中等負(fù)荷時(shí)，不點(diǎn)火做功的燃燒區(qū)充入的是廢氣，即使氣缸內(nèi)處于高溫，也不易使這些廢氣再產(chǎn)生NOx，比其它稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)大大減少了污染氣體的排放。
[0022]8、汽缸蓋分區(qū)隔板在活塞壓縮沖程時(shí)，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)與活塞之間形成一個(gè)擠氣作用，在大燃燒區(qū)形成一定強(qiáng)度的氣體流動(dòng)，形成快速燃燒，降低對(duì)辛烷值的要求；活塞頂部分區(qū)隔板在活塞接近上止點(diǎn)時(shí)與汽缸蓋之間形成一個(gè)擠氣作用，在小燃燒區(qū)形成一定強(qiáng)度的氣體流動(dòng)，形成快速燃燒，同樣降低對(duì)辛烷值的要求。
[0023]9、本發(fā)動(dòng)機(jī)是在現(xiàn)有四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)成熟技術(shù)上的改進(jìn)，因此研發(fā)試驗(yàn)成本低，資金投入少，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)小。
[0024]本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車怠速、小負(fù)荷、中等負(fù)荷時(shí)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃油的燃燒效率，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣和油耗，并保證了發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷時(shí)的安全使用，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。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋的內(nèi)部設(shè)置有汽缸蓋分區(qū)隔板構(gòu)造示意圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置的活塞頂部分區(qū)隔板構(gòu)造示意圖；
[0027]圖3為活塞到