一種分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動機燃燒室結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動機燃燒室結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車發(fā)動機用途最廣泛的是往復式活塞發(fā)動機，該種發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速大負荷時通過渦輪增壓實現(xiàn)了燃油經(jīng)濟性，但是在怠速和小負荷時沒能達到燃油經(jīng)濟性，因此在市區(qū)低速行駛時燃油消耗明顯過高。
[0003]其原因有以下幾個方面:(I)在怠速時完全關(guān)閉節(jié)氣門，只有很少空氣通過節(jié)氣門怠速通道進入氣缸，使吸氣時形成很大的真空度，必然會使進氣消耗的能量增大，增大泵氣損失；同時由于此時進氣管的真空度很大，在進氣門開啟時，氣缸內(nèi)的壓力高于進氣管壓力，廢氣膨脹進入進氣管，在吸氣沖程時，這些廢氣和新混合氣同時吸入氣缸，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)在小負荷時，節(jié)氣門的開度很小，使吸氣時形成較大的真空度，在進氣門開啟時，氣缸內(nèi)的壓力同樣高于進氣管壓力，在吸氣沖程時，同樣有部分廢氣膨脹進入進氣管，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、小負荷、中等負荷時都采用進氣管節(jié)流方式對混合氣充量進行量調(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，特別是怠速和小負荷時，使得泵氣損失明顯增大，在中等負荷時，節(jié)氣門開度較大，形成的真空度較小，盡管每個吸氣沖程的損失不大，但是，發(fā)動機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，在化學計量比附近燃燒，使得NOx排放較高。為了防止發(fā)生爆燃，采用較低的壓縮比，尤其在怠速和小負荷時，空燃比更是遠遠小于理論空燃比，導致熱效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動機燃燒室結(jié)構(gòu)，其目的在于實現(xiàn)發(fā)動機在汽車怠速、小負荷時，提高發(fā)動機內(nèi)燃油的燃燒效率，降低發(fā)動機排除的廢氣和油耗，從而提高汽車在行駛時的環(huán)保性能和減少其使用成本。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動機燃燒室結(jié)構(gòu)，包括氣缸以及連接在氣缸內(nèi)做功的活塞，氣缸連接在其頂部位置的汽缸蓋，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)隔板相錯設(shè)置，并將燃燒室隔離成小燃燒區(qū)和大燃燒區(qū)；當活塞運動到上止點時，汽缸蓋分區(qū)隔板與活塞頂部分區(qū)隔板緊貼在一起。
[0006]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、氣缸圍成兩個半橄欖球形大、小燃燒區(qū)。
[0007]優(yōu)選地，小燃燒區(qū)和大燃燒區(qū)對應(yīng)的汽缸蓋上分別依次設(shè)置有一個進氣門、一個火花塞、一個排氣門。
[0008]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。
[0009]優(yōu)選地，每一個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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]優(yōu)選地，大燃燒區(qū)和小燃燒區(qū)的容積比為60:40o
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1、在怠速時，連接大燃燒區(qū)的進氣轉(zhuǎn)換閥門打開廢氣回流管，同時關(guān)閉空氣進氣管，向大燃燒區(qū)提供廢氣，該進氣道噴油器不噴油；連接小燃燒區(qū)的進氣轉(zhuǎn)換閥門打開空氣進氣管，同時關(guān)閉廢氣回流管，向小燃燒區(qū)提供新鮮空氣，該進氣道噴油器噴油，這時只在小燃燒區(qū)形成可燃混合氣，相對傳統(tǒng)發(fā)動機有以下幾個優(yōu)點(I)只需要更少量的燃油就能達到點火的濃度，達到節(jié)油的目的；(2)可以適當調(diào)大節(jié)氣門怠速通道，使整個氣缸充量增加，既可以降低泵氣損失，又適當提高空燃比，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)動機少很多。
[0014]2、在小負荷時，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，在提高整個氣缸的充量時也能在小燃燒區(qū)形成可靠的點火濃度，既減少了泵氣損失，又提高了空燃比，提高了熱功轉(zhuǎn)化率，尤其是在小負荷的最大狀況時，就可以使進氣門處于最大開度，熱功轉(zhuǎn)化率能達到最佳；事實上:如果是2.0排量的發(fā)動機，在小負荷時，本發(fā)動機實際相當于2.0Χ40%=0.8排量的發(fā)動機滿負荷工作，油耗當然大大減少。
[0015]3、在中等負荷時，連接小燃燒區(qū)的進氣轉(zhuǎn)換閥門打開廢氣回流管，同時關(guān)閉空氣進氣管，向小燃燒區(qū)提供廢氣，該進氣道噴油器不噴油；連接大燃燒區(qū)的進氣轉(zhuǎn)換閥門打開空氣進氣管，同時關(guān)閉廢氣回流管，向大燃燒區(qū)提供新鮮空氣，該進氣道噴油器噴油，這時只在大燃燒區(qū)形成可燃混合氣，采用渦輪增壓器提高壓縮比至11?12，在中等負荷就能夠?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；事實上:如果是2.0排量的發(fā)動機，在小負荷時，本發(fā)動機實際相當于2.0Χ60%=1.2排量的發(fā)動機滿負荷工作，油耗當然大大減少。
[0016]4、在大負荷和滿負荷時，大、小二個燃燒區(qū)都充入可燃混合氣，二個火花塞都點火，發(fā)動機達到最大功率輸出，由于是二個火花塞點火，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，即使在很高壓縮比時也能有效防止爆燃。
[0017]5、由于是二個火花塞點火，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，燃燒完成需要的時間大大縮短，因此可以減小點火提前角，提高了點火時的溫度和壓強，使著火性能得到改善，同時也減少了負功；事實上:如果是2.0排量的發(fā)動機，在大負荷和滿負荷時，本發(fā)動機才以2.0排量工作，因此，本發(fā)動機實際有三種排量:0.8、1.2,2.0，在不同工況時適用不同排量，油耗當然大大減少；從另一個角度看:怠速時是一個4缸0.8排量的發(fā)動機，中等負荷時增加4缸，排量增大到1.2，大負荷和滿負荷時再增加4缸，排量增大到2.0，因此本發(fā)動機相當于12缸發(fā)動機，能更好適應(yīng)不同工況要求。
[0018]6、在怠速、小負荷、中等負荷時，由于是只使用其中一個燃燒區(qū)工作，該工作燃燒區(qū)與另一個不工作燃燒區(qū)是分隔開的，工作燃燒區(qū)容積小，從點火到燃燒完成時間里，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)動機的壓力大大高，壓力升高率大大提尚，使熱功轉(zhuǎn)化率有很大的提尚。
[0019]7、在怠速、小負荷、中等負荷時，不點火做功的燃燒區(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)動機大大減少了污染氣體的排放。
8、汽缸蓋分區(qū)隔板在活塞壓縮沖程時，活塞接近上止點時與活塞之間形成一個擠氣作用，在大燃燒區(qū)形成一定強度的氣體流動，形成快速燃燒，降低對辛烷值的要求；活塞頂部分區(qū)隔板在活塞接近上止點時與汽缸蓋之間形成一個擠氣作用，在小燃燒區(qū)形成一定強度的氣體流動，形成快速燃燒，同樣降低對辛烷值的要求。
[0020]9、本發(fā)動機是在現(xiàn)有四氣門發(fā)動機成熟技術(shù)上的改進，因此研發(fā)試驗成本低，資金投入少，開發(fā)風險小。
[0021]本發(fā)明的發(fā)動機燃燒室結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了發(fā)動機在汽車怠速、小負荷、中等負荷時，提高了發(fā)動機內(nèi)燃油的燃燒效率，降低了發(fā)動機排除的廢氣和油耗，并保證了發(fā)動機在大負荷時的安全使用，從而提高汽車在行駛時的環(huán)保性能和減少其使用成