一种高低分区分层稀薄燃烧发动机节能方法
【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节能方法。
【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:(I)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201410700891.1，名称为一种分区分层稀薄燃烧发动机控制方法，采用涡轮增压器和电磁控制阀配合废气储存容器，进行废弃处理、分流、挤压实现发动机废气的循环使用，并将汽缸盖顶部通过分区隔板进行了大小分区，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，发动机的尾气燃烧仍然不充分。
【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节能方法，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节能方法，至少包括以下步骤:
第一步，将气缸分为至少两个燃烧区，并且每一个燃烧区的大小不等的大燃烧区和小燃烧区，并将大燃烧区和小燃烧区设置成阶梯形状，从而实现气缸顶部分区燃烧；
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；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控制阀、电磁控制器、电子控制单元和废气储存容器，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；其中控制阀通过电磁控制器连接在电子控制单元上，由电子控制单元控制其开度的大小；其次，将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 ;两个气缸进气管上分别连接喷油器I和喷油器II ;再次，将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。
[0007]本发明的进一步改进在于，在第三步中废气储存容器与废气回流管之间设置有节气门，并空气进气管上也连接有节气门。
[0008]本发明的进一步改进在于，在第三步中节气门与废气储存容器之间还设置有空气滤清器。
[0009]本发明的进一步改进在于，在第一步中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；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。
[0010]本发明的进一步改进在于，汽缸盖的大燃烧区的顶部内部设有向下的凸起，凸起的下表面形成挤气面，当活塞进行压缩冲程接近上止点时，活塞顶部与该挤气面之间形成挤气，形成大燃烧区内的挤气气，该挤气气流流经火花塞所处的位置，然后在大燃烧区形成二个涡流，加快大燃烧区内的火焰传播，形成快速燃烧；同时，活塞顶部与汽缸盖分区隔板之间也形成挤气气流，汽缸盖分区隔板的宽度以形成恰当的气流大小为准，形成的该挤气气流能加快小燃烧区内的火焰传播，形成快速燃烧。
[0011]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。较佳地其容积比为65:35o
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是:1、在怠速时，大燃烧区不燃烧工作，不充入可燃混合气，大燃烧区充入的是回流的废气，具体做法是: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，向大燃烧区提供回流的废气，该进气道喷油器不喷油；此时，小燃烧区工作，充入可燃混合气，具体做法是: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，然后点火做功；这样操作的好处是: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，既可以降低栗气损失，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。
[0013]2、在小负荷时，大燃烧区同怠速一样不燃烧工作，不充入可燃混合气，充入的是回流的废气，此时只使用小燃烧区工作，具体做法是: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，然后点火做功；此时可以加大节气门开度，减少了栗气损失，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，从而提高了空燃比，提高了热功转化率，尤其是在小负荷的大工况时，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2.0L排量的发动机，在小负荷时，本发动机实际相当于2.0X35%=0.7L排量的发动机工作，油耗当然大大减少，同时也只有相当于0.7L排量发动机产生废气，减少了废气排放。
[0014]3、在中等负荷时，小燃烧区不工作，不充入可燃混合气，充入回流的废气，具体做法是: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，向小燃烧区提供回流的废气，该进气道喷油器不喷油；此时，大燃烧区工作，充入可燃混合气，具体做法是: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，此时可以完全打开节气门，使空气进入量达到最大，提高压缩比至11?13，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2.0L排量的发动机，在中等负荷时，本发动机实际相当于2.0X65%=1.3L排量的发动机满负荷工作，油耗当然大大减少，废气排放也只有1.3L发动机的排放量。
[0015]4、在大负荷和满负荷时，大、小二个燃烧区都工作，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；由于本发动机是二个燃烧区分别燃烧，二个燃烧区都形成了挤气气流，而且是二个火花塞点火，所以燃烧快，火焰传播距离短，即使在很高压缩比时也能有效防止爆燃。
[0016]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减少了负功，同时还可以提高点火时的温度和压强，使着火性能得到改善；事实上:如果是2.0L排量的发动机，本发动机实际根据工况实现了有三种不同的排量: