一种分区分层稀薄燃烧发动机控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种分区分层稀薄燃烧发动机控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，汽车发动机用途最广泛的是往复式活塞发动机，该种发动机在高转速大负荷时通过涡轮增压实现了燃油经济性，但是在怠速和小负荷时没能达到燃油经济性，因此在市区低速行驶时燃油消耗明显过高。
[0003]其原因有以下几个方面:(I)在怠速时完全关闭节气门，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，增大泵气损失；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，气缸内的压力同样高于进气管压力，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，这就是汽车在市区行驶油耗高的重要原因之一；(3)在怠速、小负荷、中等负荷时都采用进气管节流方式对混合气充量进行量调节，节气门没有完全打开，形成一定的真空度，使得泵气损失增大，特别是怠速和小负荷时，使得泵气损失明显增大，在中等负荷时，节气门开度较大，形成的真空度较小，尽管每个吸气冲程的损失不大，但是，发动机60%以上处于该工况，因此造成的泵气损失增大总量还是很大的；(4)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，在化学计量比附近燃烧，使得NOx排放较高。为了防止发生爆燃，采用较低的压缩比，尤其在怠速和小负荷时，空燃比更是远远小于理论空燃比，导致热效率较低。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种分区分层稀薄燃烧发动机燃烧结构，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。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种分区分层稀薄燃烧发动机控制方法，至少包括以下步骤:第一步，将气缸分为至少两个燃烧区，并且每一个所述燃烧区的大小不等，以便发动机实现分区燃烧；
第二步，在每一个燃烧室的气缸对应的汽缸盖上连接一个火花塞、一个排气管及一个进气管，并且在每一个进气管内设置有气缸管分道板，将进气管，尤其是靠近气缸的一段进气管分成大、小两个进气道，以便发动机实现分层燃烧；
第三步，连接发动机控制装置；首先，发动机上至少还需设置有气缸及依次连接在其排气口上的涡轮增压器和废气储存容器，所述废气储存容器通过废气回流管连接到气缸进气管上，从而实现循环利用废气；以及电子控制单元和连接在其上的电磁控制器；其次，将所述废气回流管与每一个气缸进气管之间分别连接进气转换阀门1、进气转换阀门II ;两个所述气缸进气管上分别连接喷油器I和喷油器II ;再次，将所述电子控制单元分别连接进气转换阀门1、进气转换阀门I1、喷油器I和喷油器II。
[0006]优选地，在第三步中所述废气储存容器上设置有废气储存容器排气口，并所述废气储存容器排气口上连接有排气口控制阀门。所述废气储存容器与废气回流管之间设置有节气门，并所述空气进气管上也连接有节气门。所述节气门与废气储存容器之间还设置有空气滤清器。
[0007]优选地，在第一步中所述汽缸盖分区隔板与活塞顶部分区隔板的非贴合面上分别设置有大、小球形弧面；所述大球形弧面和小球形弧面分别与活塞、气缸围成两个半橄榄球形大、小燃烧区。所述汽缸盖分区隔板和活塞顶部分区隔板沿其板体的竖直方向设置有若干槽。每一个所述槽在其所附着的汽缸盖分区隔板或活塞顶部分区隔板上不贯通。
[0008]优选地，活塞顶部分区隔板的高度与汽缸盖分区隔板的高度一样。所述大燃烧区和小燃烧区的容积比为51:49至70:30?所述大燃烧区和小燃烧区的容积比为60:40?
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:1、在怠速时，连接大燃烧区的进气转换阀门打开废气回流管，同时关闭空气进气管，向大燃烧区提供废气，该进气道喷油器不喷油；连接小燃烧区的进气转换阀门打开空气进气管，同时关闭废气回流管，向小燃烧区提供新鲜空气，该进气道喷油器喷油，这时只在小燃烧区形成可燃混合气，相对传统发动机有以下几个优点(I)只需要更少量的燃油就能达到点火的浓度，达到节油的目的；(2)可以适当调大节气门怠速通道，使整个气缸充量增加，既可以降低泵气损失，又适当提高空燃比，提高热效率；(3)只有小燃烧区工作产生废气，因此排除的废气比传统发动机少很多。
[0010]2、在小负荷时，与怠速一样只使用小燃烧区工作，可以加大节气门开度，在提高整个气缸的充量时也能在小燃烧区形成可靠的点火浓度，既减少了泵气损失，又提高了空燃比，提高了热功转化率，尤其是在小负荷的最大状况时，就可以使进气门处于最大开度，热功转化率能达到最佳；事实上:如果是2.0排量的发动机，在小负荷时，本发动机实际相当于2.0X40%=0.8排量的发动机满负荷工作，油耗当然大大减少。
[0011]3、在中等负荷时，连接小燃烧区的进气转换阀门打开废气回流管，同时关闭空气进气管，向小燃烧区提供废气，该进气道喷油器不喷油；连接大燃烧区的进气转换阀门打开空气进气管，同时关闭废气回流管，向大燃烧区提供新鲜空气，该进气道喷油器喷油，这时只在大燃烧区形成可燃混合气，采用涡轮增压器提高压缩比至11?12，在中等负荷就能够实现空燃比25?50范围内稳定工作，大大提高热效率；事实上:如果是2.0排量的发动机，在小负荷时，本发动机实际相当于2.0X60%=1.2排量的发动机满负荷工作，油耗当然大大减少。
[0012]4、在大负荷和满负荷时，大、小二个燃烧区都充入可燃混合气，二个火花塞都点火，发动机达到最大功率输出，由于是二个火花塞点火，火焰传播距离短，即使在很高压缩比时也能有效防止爆燃。
[0013]5、由于是二个火花塞点火，火焰传播距离短，燃烧完成需要的时间大大缩短，因此可以减小点火提前角，提高了点火时的温度和压强，使着火性能得到改善，同时也减少了负功；事实上:如果是2.0排量的发动机，在大负荷和满负荷时，本发动机才以2.0排量工作，因此，本发动机实际有三种排量:0.8、1.2,2.0，在不同工况时适用不同排量，油耗当然大大减少；从另一个角度看:怠速时是一个4缸0.8排量的发动机，中等负荷时增加4缸，排量增大到1.2，大负荷和满负荷时再增加4缸，排量增大到2.0，因此本发动机相当于12缸发动机，能更好适应不同工况要求。
[0014]6、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，压力升高率大大提尚，使热功转化率有很大的提尚。
[0015]7、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。
8、汽缸盖分区隔板在活塞压缩冲程时，活塞接近上止点时与活塞之间形成一个挤气作用，在大燃烧区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；活塞顶部分区隔板在活塞接近上止点时与汽缸盖之间形成一个挤气作用，在小燃烧区形成一定强度的气体流动，形成快速燃烧，同样降低对辛烷值的要求。
[0016]9、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]本发明的发动机燃烧室结构，实现了发动机在汽车怠速、小负荷、中等负荷时，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，并保证了发动机在大负荷时的安全使用，从而提高汽车在行驶时的环保性能和减少其使用成本。
【附图说明】
[0018]图1为本发明发动机汽缸盖的内部设置有汽缸盖分区隔板构造示意图；
图2为本发明发动机设置的活塞顶部分区隔板构造示意图；
图3为活塞到达上止点时