一种高低分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种高低分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构。
【背景技术】
[0002]目前，汽车发动机多为往复式活塞发动机，往复式活塞发动机是汽车上应用最多的发动机，但存在以下不足之处:(1)在怠速完全关闭节气门，只有很少空气通过节气门怠速通道进入气缸，使吸气时形成很大的真空度，必然会使进气消耗的能量增大，增大栗气损失；同时由于此时进气管的真空度很大，在进气门开启时，气缸内的压力高于进气管压力，废气膨胀进入进气管，在吸气冲程时，这些废气和新混合气同时吸入气缸，为了保证这种经废气稀释过的混合气能正常燃烧，就必须供给更多的燃油，把混合气加浓，必然增大油耗；
[2]在小负荷时，节气门的开度很小，使吸气时形成较大的真空度，在进气门开启时，气缸内的压力高于进气管压力，在吸气冲程时，同样有部分废气膨胀进入进气管，为了保证这种经废气稀释过的混合气能正常燃烧，同样要供给较多的燃油，增大了油耗；(3)常规汽油机其混合气是均质，一般只能在空燃比12?17范围内工作，为了防止发生爆燃，采用较低的压缩比，导致热效率较低；(4)采用进气管节流方式对混合气充量进行量调节，使得栗气损失较大，在化学计量比附近燃烧，使得NOx排放较高。
[0003]专利申请号为201410700632.9，名称为一种分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构，公开了一种包括气缸以及连接在气缸内做功的活塞，气缸连接在其顶部位置的汽缸盖，汽缸盖上设置有汽缸盖分区隔板，活塞的顶部位置设置有活塞顶部分区隔板，汽缸盖分区隔板和活塞顶部分区隔板相错设置，并将燃烧室隔离成小燃烧区和大燃烧区；当活塞运动到上止点时，汽缸盖分区隔板与活塞顶部分区隔板紧贴在一起。该发动机燃烧室结构实现了发动机在汽车怠速、小负荷时，提高发动机内燃油的燃烧效率，降低发动机排除的废气和油耗，从而提高汽车在行驶时的环保性能和减少其使用成本。
[0004]但是上述问题1-4得不到充分的解决。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高低分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构，其目的在于实现发动机在汽车怠速、小负荷时，提高发动机内燃油的燃烧效率，降低发动机排除的废气和油耗，从而提高汽车在行驶时的环保性能和减少其使用成本。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种高低分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构，包括气缸以及连接在气缸内做功的活塞，气缸连接在其顶部位置的汽缸盖，汽缸盖上设置有汽缸盖分区隔板，活塞的顶部位置设置有活塞顶部分区隔板，汽缸盖分区隔板和活塞顶部分区隔板相错设置，并将燃烧室隔离成小燃烧区和大燃烧区；当活塞运动到上止点时，汽缸盖分区隔板与活塞顶部分区隔板紧贴在一起；燃烧室上分别在大燃烧区顶部设置有:进气门1、排气门1、大火花塞I ;燃烧室上分别在小燃烧区顶部设置有:进气门I1、排气门I1、火花塞II ;大燃烧区的顶部高于小燃烧区的顶部，从而使得大燃烧区的顶部和小燃烧区的顶部形成台阶形状；并且活塞顶部分区隔板整体也呈与上述台阶对应的台阶形状，而且其在大燃烧区与小燃烧区之间设置有凸起。
[0007]本发明的进一步改进在于，汽缸盖分区隔板双侧分别设置有球形弧面；气缸的汽缸盖的两个球形弧面与活塞和活塞顶部分区隔板、凸起围成两个半橄榄球形大、小燃烧区。
[0008]本发明的进一步改进在于，活塞顶部分区隔板与活塞之间还设置有活塞环，活塞环的形状与活塞顶部分区隔板的形状相适应。
[0009]本发明的进一步改进在于，大燃烧区的顶部高出小燃烧区的顶部l-5cm。
[0010]本发明的进一步改进在于，大燃烧区的顶部高出小燃烧区的顶部2cm。
[0011]本发明的进一步改进在于，活塞顶部分区隔板的凸起的高度为0.2-0.8cm。
[0012]本发明的进一步改进在于，汽缸盖分区隔板与活塞顶部分区隔板的凸起间保持
0.5?1.0mm的间隙。
[0013]本发明的进一步改进在于，凸起向着大燃烧区的侧面两端呈弧形，而其另一个侧面与汽缸盖分区隔板相适配。
[0014]本发明的进一步改进在于，大燃烧区和小燃烧区的容积比为51:49至70:30。
[0015]本发明的进一步改进在于，大燃烧区和小燃烧区的容积比为65:35o
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:1.在怠速、小负荷、中等负荷时，由于是只使用其中一个燃烧区工作，该工作燃烧区与另一个不工作燃烧区是分隔开的，工作燃烧区容积小，从点火到燃烧完成时间里，产生的热量能使气体只在小容积燃烧区内膨胀，因此比传统发动机的压力大大高，压力升高率大大提高，使热功转化率有很大的提高；
2、在怠速、小负荷、中等负荷时，不点火做功的燃烧区充入的是废气，即使气缸内处于高温，也不易使这些废气再产生NOx，比其它稀燃发动机大大减少了污染气体的排放；
3、在活塞在上行进行压缩冲程时，汽缸盖的挤气面、汽缸盖的分区隔板与活塞顶部之间能形成一个挤气作用，在大燃烧区和小燃烧区都形成一定强度的气体流动，形成快速燃烧，降低对辛烷值的要求；
4、本发动机是在现有四气门发动机成熟技术上的改进，因此研发试验成本低，资金投入少，开发风险小。
[0017]本发明的一种高低分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构，实现了发动机在汽车怠速、小负荷时提高了发动机内燃油的燃烧效率，降低了发动机排除的废气和油耗，从而提高了汽车在行驶时的环保性能和减少了其使用成本。
【附图说明】
[0018]图1为本发明发动机汽缸内活塞构造和汽缸盖的一个实施例的构造示意图；
图2为图1的实施例中的活塞和活塞环的构造不意图；
图3为图1的实施例中的汽缸盖的内部设置有汽缸盖分区隔板的一个实施例的构造示意图；
图4为图1的实施例中的发动机汽缸盖的内部设置有挤气面和形成的挤气流的一个实施例的示意图；
图5为使用本发明的燃烧室结构的发动机控制装置示意图； 图6为使用本发明的燃烧室结构的发动机的吸气冲程时形成四股滚流示意图；
图7为使用本发明的燃烧室结构的发动机的小燃烧区吸入可燃混合气时各种气体分层示意图；
图8为使用本发明的燃烧室结构的发动机的压缩冲程完成时小燃烧区工作时不同气体的分层示意图；
图9为图1的实施例的大燃烧区吸入可燃混合气时各种气体分层示意图；
图10为使用本发明的燃烧室结构的发动机的压缩冲程完成时大燃烧区工作时不同气体的分层示意图；
图11为使用本发明的燃烧室结构的发动机的大、小燃烧区都吸入可燃混合气时各种气体分层示意图；
图中:1.汽缸盖，2.汽缸盖分区隔板，201.球形弧面；3.活塞环，4.进气门1、5.排气门1、6、火花塞I ,410.进气门ΙΙ、510.排气门ΙΙ、610.火花塞II，7.活塞，8.活塞顶部分区隔板，81.凸起；9.小燃烧区，901.小燃烧区的顶部；10.大燃烧区，101.大燃烧区的顶部，102.挤气凸起；11.汽缸盖的挤气面，12.废气储存容器，13.空气进气口，14.气体滤清器，15.节气门体，16.节气门，17.废气回流管，18.进气转换阀门I，19.空气进气管，20.气缸进气管，21.喷油器I，22.气缸进气管分道板，23.大进气道，24.小进气道，25.可燃混合气滚流，26.空气滚流，27废气滚流，28.电子控制单元(也称Ε⑶)，29.控制阀，30.空气燃油混合气，31.大燃烧区内的挤气气流，32.小燃烧区内的挤气气流，38.进气转换阀门II，41.喷油器II，110.电磁控制器，113.废气排出口，141.空气滤清器，161.节气门体。
【具体实施方式】
[0019]为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
[0020]一种高低分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构，包括气缸42以及连接在气缸42内做功的活塞7，气缸42连接在其顶部位置的汽缸盖1，汽缸盖1上设置有汽缸盖分区隔板2，活塞7的顶部位置设置有活塞顶部分区隔板8，汽缸盖分区隔板2和活塞顶部分区隔板8相错设置，并将燃烧室隔离成小燃烧区9和大燃烧区10 ;当活塞7运动到上止点时，汽缸盖分区隔板2与活塞顶部分区隔板8紧贴在一起；燃烧室上分别在大燃烧区顶部设置有:进气门I 4、排气门I 5、大火花塞I 6 ;燃烧室上分别在小燃烧区顶部设置有:进气门II 410、排气门II 510、火花塞II 610 ;大燃烧区的顶部101高于小燃烧区的顶部901，从而使得大燃烧区的顶部101和小燃烧区的顶部901形成台阶形状；
并且活塞顶部分区隔板8整体也呈与上述台阶对应的台阶形状，而且其在大燃烧区10与小燃烧区9之间设置有凸起81。
[0021]在上述实施例中，汽缸盖分区隔板2双侧分别设置有球形弧面201 ;气缸42的汽缸盖1的两