一種高低分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)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(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)燃燒室結(jié)構(gòu)。
【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:(1)在怠速完全關(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；(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?01410700632.9，名稱為一種分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)，公開了一種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(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。該發(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)燃燒室結(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)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(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；燃燒室上分別在大燃燒區(qū)頂部設(shè)置有:進(jìn)氣門1、排氣門1、大火花塞I ;燃燒室上分別在小燃燒區(qū)頂部設(shè)置有:進(jìn)氣門I1、排氣門I1、火花塞II ;大燃燒區(qū)的頂部高于小燃燒區(qū)的頂部，從而使得大燃燒區(qū)的頂部和小燃燒區(qū)的頂部形成臺(tái)階形狀；并且活塞頂部分區(qū)隔板整體也呈與上述臺(tái)階對(duì)應(yīng)的臺(tái)階形狀，而且其在大燃燒區(qū)與小燃燒區(qū)之間設(shè)置有凸起。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，汽缸蓋分區(qū)隔板雙側(cè)分別設(shè)置有球形弧面；氣缸的汽缸蓋的兩個(gè)球形弧面與活塞和活塞頂部分區(qū)隔板、凸起圍成兩個(gè)半橄欖球形大、小燃燒區(qū)。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，活塞頂部分區(qū)隔板與活塞之間還設(shè)置有活塞環(huán)，活塞環(huán)的形狀與活塞頂部分區(qū)隔板的形狀相適應(yīng)。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，大燃燒區(qū)的頂部高出小燃燒區(qū)的頂部l-5cm。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，大燃燒區(qū)的頂部高出小燃燒區(qū)的頂部2cm。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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65:35o
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1.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，壓力升高率大大提高，使熱功轉(zhuǎn)化率有很大的提高；
2、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；
3、在活塞在上行進(jìn)行壓縮沖程時(shí)，汽缸蓋的擠氣面、汽缸蓋的分區(qū)隔板與活塞頂部之間能形成一個(gè)擠氣作用，在大燃燒區(qū)和小燃燒區(qū)都形成一定強(qiáng)度的氣體流動(dòng)，形成快速燃燒，降低對(duì)辛烷值的要求；
4、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。
[0017]本發(fā)明的一種高低分區(qū)分層稀薄燃燒發(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)排除的廢氣和油耗，從而提高了汽車在行駛時(shí)的環(huán)保性能和減少了其使用成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)活塞構(gòu)造和汽缸蓋的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示意圖；
圖2為圖1的實(shí)施例中的活塞和活塞環(huán)的構(gòu)造不意圖；
圖3為圖1的實(shí)施例中的汽缸蓋的內(nèi)部設(shè)置有汽缸蓋分區(qū)隔板的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示意圖；
圖4為圖1的實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋的內(nèi)部設(shè)置有擠氣面和形成的擠氣流的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
圖5為使用本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置示意圖； 圖6為使用本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣沖程時(shí)形成四股滾流示意圖；
圖7為使用本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的小燃燒區(qū)吸入可燃混合氣時(shí)各種氣體分層示意圖；
圖8為使用本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮沖程完成時(shí)小燃燒區(qū)工作時(shí)不同氣體的分層示意圖；
圖9為圖1的實(shí)施例的大燃燒區(qū)吸入可燃混合氣時(shí)各種氣體分層示意圖；
圖10為使用本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮沖程完成時(shí)大燃燒區(qū)工作時(shí)不同氣體的分層示意圖；
圖11為使用本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的大、小燃燒區(qū)都吸入可燃混合氣時(shí)各種氣體分層示意圖；
圖中:1.汽缸蓋，2.汽缸蓋分區(qū)隔板，201.球形弧面；3.活塞環(huán)，4.進(jìn)氣門1、5.排氣門1、6、火花塞I ,410.進(jìn)氣門ΙΙ、510.排氣門ΙΙ、610.火花塞II，7.活塞，8.活塞頂部分區(qū)隔板，81.凸起；9.小燃燒區(qū)，901.小燃燒區(qū)的頂部；10.大燃燒區(qū)，101.大燃燒區(qū)的頂部，102.擠氣凸起；11.汽缸蓋的擠氣面，12.廢氣儲(chǔ)存容器，13.空氣進(jìn)氣口，14.氣體濾清器，15.節(jié)氣門體，16.節(jié)氣門，17.廢氣回流管，18.進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門I，19.空氣進(jìn)氣管，20.氣缸進(jìn)氣管，21.噴油器I，22.氣缸進(jìn)氣管分道板，23.大進(jìn)氣道，24.小進(jìn)氣道，25.可燃混合氣滾流，26.空氣滾流，27廢氣滾流，28.電子控制單元(也稱Ε⑶)，29.控制閥，30.空氣燃油混合氣，31.大燃燒區(qū)內(nèi)的擠氣氣流，32.小燃燒區(qū)內(nèi)的擠氣氣流，38.進(jìn)氣轉(zhuǎn)換閥門II，41.噴油器II，110.電磁控制器，113.廢氣排出口，141.空氣濾清器，161.節(jié)氣門體。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。
[0020]一種高低分區(qū)分層稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)，包括氣缸42以及連接在氣缸42內(nèi)做功的活塞7，氣缸42連接在其頂部位置的汽缸蓋1，汽缸蓋1上設(shè)置有汽缸蓋分區(qū)隔板2，活塞7的頂部位置設(shè)置有活塞頂部分區(qū)隔板8，汽缸蓋分區(qū)隔板2和活塞頂部分區(qū)隔板8相錯(cuò)設(shè)置，并將燃燒室隔離成小燃燒區(qū)9和大燃燒區(qū)10 ;當(dāng)活塞7運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，汽缸蓋分區(qū)隔板2與活塞頂部分區(qū)隔板8緊貼在一起；燃燒室上分別在大燃燒區(qū)頂部設(shè)置有:進(jìn)氣門I 4、排氣門I 5、大火花塞I 6 ;燃燒室上分別在小燃燒區(qū)頂部設(shè)置有:進(jìn)氣門II 410、排氣門II 510、火花塞II 610 ;大燃燒區(qū)的頂部101高于小燃燒區(qū)的頂部901，從而使得大燃燒區(qū)的頂部101和小燃燒區(qū)的頂部901形成臺(tái)階形狀；
并且活塞頂部分區(qū)隔板8整體也呈與上述臺(tái)階對(duì)應(yīng)的臺(tái)階形狀，而且其在大燃燒區(qū)10與小燃燒區(qū)9之間設(shè)置有凸起81。
[0021]在上述實(shí)施例中，汽缸蓋分區(qū)隔板2雙側(cè)分別設(shè)置有球形弧面201 ;氣缸42的汽缸蓋1的兩