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技术领域

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。

背景技术

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，使得泵气损失较大，在化学计量比附近燃烧，使得NOx排放较高。

专利申请号为201410721132.3，名称为一种分区分层稀薄燃烧发动机，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，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。

但是上述问题1-4得不到充分的解决。

发明内容

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，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。

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，包括气缸及依次连接在其排气出口上的控制阀、电磁控制器和废气储存容器、电子控制单元，废气储存容器通过废气回流管连接到气缸进气管上；气缸顶部位置设有汽缸盖，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，所述活塞处于大燃烧区的顶部与处于小燃烧区的顶部相差一定的高度；所述活塞的顶部位置设置有活塞顶部分区隔板，所述活塞顶部分区隔板在大燃烧区与小燃烧区之间设置有凸起；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；小燃烧区和大燃烧区整体形成台阶状；燃烧室上在大燃烧区顶部分别设置有：进气门Ⅰ、排气门Ⅰ、大火花塞Ⅰ；燃烧室上在小燃烧区顶部分别设置有：进气门Ⅱ、排气门Ⅱ、火花塞Ⅱ；大燃烧区和小燃烧区上分别连接有一个气缸进气管，并每一个气缸进气管内设置有一个气缸进气管分道板，将每一个气缸进气管分为大进气道和小进气道；废气回流管与每一个气缸进气管之间分别设置有进气转换阀门Ⅰ、进气转换阀门Ⅱ；两个气缸进气管上分别连接有喷油器Ⅰ和喷油器Ⅱ；电子控制单元还分别连接进气转换阀门Ⅰ、进气转换阀门Ⅱ、喷油器Ⅰ和喷油器Ⅱ。

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非贴合面上分别设置有球形弧面；活塞顶部分区隔板在大燃烧区与小燃烧区之间设置有凸起；球形弧面分别与凸起、活塞、气缸围成两个半橄榄球形大、小燃烧区,处于大燃烧区的活塞顶面与小燃烧区的活塞顶面之间有一个高度差，高度差为1.5--2cm，形成一个台阶，使分区时间更长。

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。

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。

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。

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。较佳的容积比为65：35。

本发明的进一步改进在于，大燃烧区靠近其顶部位置的内侧分别设有向下凸起的挤气凸起，挤气凸起的底面形成挤气面。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。

本发明的进一步改进在于，节气门与废气储存容器之间还设置有气体滤清器。

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：（1）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。

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，减少了泵气损失，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2.0×35%=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。

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2.0×65%=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。

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。

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：0.7L、1.3L、2.0L，即：怠速和小负荷时，只有小燃烧区燃烧做功，相当于2.0×35%=0.7L的发动机，在中等负荷时，只有大燃烧区燃烧做功，相当于2.0×65%=1.3L的发动机，在大负荷和满负荷时，大、小燃烧区都燃烧做功，就是一台2.0L的发动机了。本发动机能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：本发动机相当于一个12缸的发动机，即：怠速时是一个4缸0.7L排量的发动机，中等负荷时增加4缸，排量增大到1.3L，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。

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，压力升高率大大提高，使热功转化率有很大的提高。

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,因此本发动机在稀薄燃烧时使用传统的三元催化剂也能达标排放。

8、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。

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。

本发明的一种高低分区分层稀薄燃烧发动机，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

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示意图；

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为本发明发动机的整体结构示意图；

图6为本发明发动机的吸气冲程时形成四股滚流示意图；

图7为本发明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为本发明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为本发明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为本发明发动机的大、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Ⅰ、5.排气门Ⅰ、6、火花塞Ⅰ、410.进气门Ⅱ、510.排气门Ⅱ、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ECU），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

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。

参照图1和图5所示，一种高低分区分层稀薄燃烧发动机，包括气缸42及依次连接在其排气出口113上的控制阀29、电磁控制器110和废气储存容器12、电子控制单元28，废气储存容器12通过废气回流管17连接到气缸进气管20上；气缸42顶部位置设有汽缸盖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；小燃烧区9和大燃烧区10整体形成台阶状；燃烧室上在大燃烧区10顶部分别设置有：进气门Ⅰ4、排气门Ⅰ5、大火花塞Ⅰ6；燃烧室上在小燃烧区9顶部分别设置有：进气门Ⅱ410、排气门Ⅱ510、火花塞Ⅱ610；大燃烧区10和小燃烧区9上分别连接有一个气缸进气管20，并每一个气缸进气管20内设置有一个气缸进气管分道板22，将每一个气缸进气管20分为大进气道23和小进气道24；废气回流管17与每一个气缸进气管20之间分别设置有进气转换阀门Ⅰ18、进气转换阀门Ⅱ38；两个气缸进气管20上分别连接有喷油器Ⅰ21和喷油器Ⅱ41；电子控制单元28还分别连接进气转换阀门Ⅰ18、进气转换阀门Ⅱ38、喷油器Ⅰ21和喷油器Ⅱ41。

在上述实施例中，汽缸盖分区隔板2与活塞顶部分区隔板8的非贴合面上分别设置有球形弧面201；活塞顶部分区隔板8在大燃烧区10与小燃烧区9之间设置有凸起81；球形弧面201分别与凸起81、活塞7、气缸42围成两个半橄榄球形大、小燃烧区10,9。

在上述实施例中，处于大燃烧区的活塞顶面与小燃烧区的活塞顶面之间有一个高度差，高度差为1.5--2cm，形成一个台阶，使分区时间更长。

在上述实施例中，活塞顶部分区隔板8的凸起81的高度为0.2-0.8cm。

在上述实施例中，汽缸盖分区隔板2与活塞顶部分区隔板的凸起81间保持0.5～1.0mm的间隙。

在上述实施例中，凸起81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2相适配。

在上述实施例中，大燃烧区10和小燃烧区9的容积比为51：49至70：30。较佳的容积比为65：35。

在上述实施例中，大燃烧区10靠近其顶部位置的内侧分别设有向下凸起的挤气凸起102，挤气凸起102的底面形成挤气面11。废气储存容器12与废气回流管17之间设置有节气门16，并空气进气管19上也连接有节气门16。

在上述实施例中，节气门16与废气储存容器12之间还设置有气体滤清器14。

为了进一步进行说明本发明的发动机的工作原理及其结构，现针对附图中的实施例进行详细解释。

如图1所示，该发动机的汽缸盖1的半球形燃烧室内部有一个汽缸盖分区隔板2，它将燃烧室分成二个半橄榄球形燃烧区，其中一个是小燃烧区9，其容积约占气缸燃烧室总容积的35%，另一个是大燃烧区10，其容积约占气缸燃烧室总容积的65%；汽缸盖的上顶部高低不同，大燃烧区的顶部高出小燃烧区的顶部，高出大约2厘米；与汽缸盖对应相适配的活塞顶有活塞顶部分区隔板8以及活塞顶部分区隔板凸起81，凸起的高度等于燃烧室高度，大约为0.3-0.8厘米；当活塞上行完成压缩冲程时，活塞顶部分区隔板8以及活塞顶部分区隔板凸起81与汽缸盖分区隔板2背面相贴合，使大燃烧区与小燃烧区完全隔离；为了保证在活塞上行时，汽缸盖分区隔板2与活塞顶部分区隔板8以及活塞顶部分区隔板凸起81不会发生碰撞，加工时，使二个隔板间保持大约0.5～1.0mm的间隙，当大燃烧区做功时，火花塞提前点火，形成了大燃烧区压强增大，活塞顶部分区隔板凸起81会有一个形变，向汽缸盖分区隔板2靠近，该间隙减小到0，使活塞顶部分区隔板凸起81与汽缸盖分区隔板2背面恰好相贴合，形成较好的分隔作用，所述活塞7处于大燃烧区的顶部与处于小燃烧区的顶部相差一定的高度；所述活塞7的顶部位置设置有活塞顶部分区隔板8，所述活塞顶部分区隔板8在大燃烧区10与小燃烧区9之间设置有凸起81；因此活塞顶部分区隔板81的厚度与压强产生的形变0.5～1.0mm大小相适配；本发明的活塞顶面形成高低台阶形状，大燃烧区的活塞顶面高出大约1.5-2厘米，小燃烧区的活塞顶面相对低1.5-2厘米，因此，形成的大燃烧区比小燃烧区高出大约1.5-2厘米；该设计可以使得活塞在达到上止点前2.0-2.5厘米压缩冲程阶段和上止点后2.0-2.5厘米的做功冲程阶段都实现分区，即：上止点前约45°曲轴转角~上止点后约45°曲轴转角实现分区，能够达到二个目的：（1）当在怠速或者小负荷时，只使用小燃烧区工作，喷入小燃烧区的燃油来不及扩散到大燃烧区就被分隔在小燃烧区内，火花塞点火，燃烧只在小燃烧区进行，与缸内直喷分层稀薄燃烧具有同样的效果；同样，如果在中负荷时，只使用大燃烧区工作，喷入大燃烧区的燃油来不及扩散到小燃烧区就被分隔在大燃烧区内，火花塞点火，燃烧只在大燃烧区进行，也达到了与缸内直喷分层稀薄燃烧同样的效果；（2）燃烧完成后，气体开始膨胀做功，在本发动机“上止点”后2.5㎝的前期做功行程阶段仍然处于分区，工作的燃烧区内的气体不会膨胀流动到另一个燃烧区，因此能够在该燃烧区较长时间里保持很大的压强，使得热功转化率大大的提高，从而降低了油耗。

如图2所示，该发动机的活塞顶部设置有一个活塞顶部分区隔板8以及活塞顶部分区隔板凸起81，该活塞顶部分区隔板凸起81的高度大约是0.3-0.8厘米，并且其向着大燃烧区的侧面两端呈弧形，另一个侧面与汽缸盖分区隔板2相适配，当压缩冲程完成时，能够使大燃烧区呈半橄榄球形；该活塞顶部呈高低台阶状态，处于大燃烧区的部分要高出大约2厘米；该活塞的活塞环3也随着活塞顶的高出而向上弯曲，避免活塞高出的部分与气缸内壁缝隙处存在较多气体。

如图3所示，该汽缸盖分布有4个气门，大燃烧区的进气门4和排气门Ⅰ5相对较大，进气门Ⅱ410和排气门Ⅱ510相对较小，它们的大小尺寸与分别与大燃烧区65%和小燃烧区35%的进气量相适宜；该汽缸盖分布有2个火花塞，火花塞Ⅰ6位于大燃烧区的进气门4和排气门Ⅰ5之间，火花塞Ⅱ610位于进气门Ⅱ410和排气门Ⅱ510之间，当只有大燃烧区工作时，火花塞Ⅰ6点火，大燃烧区内的可燃混合气被点燃，这时候小燃烧区不工作，因此火花塞Ⅱ610不点火；当只有小燃烧区工作时，火花塞Ⅱ610点火，小燃烧区内的可燃混合气被点燃，这时候大燃烧区不工作，因此火花塞Ⅰ6不点火；当大燃烧区和小燃烧区都工作时，火花塞Ⅰ6和火花塞Ⅱ610都点火；该汽缸盖内有汽缸盖分区隔板2，它的二端呈弧形，使大燃烧区呈较大的半橄榄球形，使小燃烧区呈较小的半橄榄球形；当发动机处于怠速、小负荷和中等负荷时，本发动机只有一个燃烧区工作，相比同等排量的发动机，本发动机的燃烧室面容比更小、燃烧室更加紧凑的优点，因此热功转化率将更高。

如图4所示，本发动机汽缸盖内部构造中有一个气缸盖的挤气面11，当活塞进行压缩冲程接近上止点时，活塞顶部与该挤气面11之间形成挤气，形成大燃烧区内的挤气气流31，该挤气气流31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10内的火焰传播，形成快速燃烧；与此同时，活塞顶部与汽缸盖分区隔板2之间也形成挤气气流32，汽缸盖分区隔板2的宽度以形成恰当的气流大小为准，形成的该挤气气流32能加快小燃烧区9内的火焰传播，形成快速燃烧；因此本发动机的二个分区快速燃烧比传统发动机要快很多，可以减小点火提前角，减少负功降低油耗，同时还可以增大压缩比到13左右，不会产生爆燃。

如图5所示，本发动机的废气排出口113前设置有一个废气排气口控制阀29，它由电磁控制器110来控制废气排出的多少，使部分废气回流到废气储存容器12；该废气储存容器设置有冷却系统，将废气冷却，使废气的密度增大接近空气密度；电磁控制器110由ECU28控制；ECU28根据发动机处于的工况指示电磁控制器110使废气排气口控制阀29处于不同的开度,使回流到废气储存容器12的废气大小不同，当发动机处于怠速和小负荷时，废气排气口控制阀29的开度减小，使回流的废气增多，当处于中等负荷时，废气排气口控制阀29的开度增大，使回流的废气减小，当发动机处于大负荷时和满负荷时，废气排气口控制阀29的开度达到最大，使回流的废气减小到0，废气全部排出；废气储存容器12内的废气在怠速、小负荷、中等负荷时回流到气缸不工作的燃烧区，提高整个气缸的充量，当发动机处于怠速和小负荷时，小燃烧区燃烧做功，充入的是可燃混合气，大燃烧区不燃烧不做功，充入的是废气；当发动机处于中等负荷时，大燃烧区燃烧做功，充入的是可燃混合气，小燃烧区不燃烧不做功，充入的是废气；当发动机处于大负荷和满负荷时，大、小燃烧区都燃烧做功，充入的都是可燃混合气；经过废气储存容器12冷却了的废气通过气体滤清器14再到节气门体15，经过废气回流管17达到进气转换阀门18；空气经空气进气口13进入，再经过空气滤清器141、节气门体161和空气进气管19也分别到达进气转换阀门18；进气转换阀门18受ECU28控制；当发动机处于怠速和小负荷时，ECU28通过电磁控制器使进气转换阀门Ⅰ18打开空气进气管19，同时关闭废气回流管17，与此同时进气转换阀门Ⅱ38废气回流管17，同时关闭空气进气管19，这样以来，进入小燃烧区9的是新鲜空气，喷油器Ⅰ21喷油形成可燃混合气；进入大燃烧区10的是废气，喷油器Ⅱ41不喷油，因此，在怠速和小负荷时，将要进入下一步做功的只有小燃烧区；喷油器Ⅰ21和喷油器Ⅱ41都受ECU28控制；当发动机处于中等负荷时，ECU28通过电磁控制器使进气转换阀门Ⅰ18打开废气回流管17，同时关闭空气进气管19，与此同时进气转换阀门Ⅱ38打开与大燃烧区10连通的空气进气管19，同时关闭与大燃烧区连通的废气回流管17，这样以来，进入小燃烧区9的是废气，喷油器Ⅰ21不喷油；进入大燃烧区10的是新鲜空气，喷油器Ⅱ41喷油形成可燃混合气，因此，在中等负荷时，将要进入下一步做功的只有大燃烧区；当发动机处于大负荷和满负荷时，ECU28通过电磁控制器使进气转换阀门Ⅰ18和进气转换阀门Ⅱ38都打开空气进气管19；同时都关闭废气回流管17，这样以来进入二个燃烧区的都是新鲜空气，二个喷油器都喷油形成可燃混合气，因此在大负荷和满负荷时，二个燃烧区都将进入下一步做功。从以上所述可以看出本发动机在怠速、小负荷和中等负荷时，只使用某一个燃烧区工作，另一个燃烧区充入废气，相对传统发动机有以下几个优点：（1）只使用某一个燃烧区，区域空间相对较小，里面的空气量相对较少，因此只需要很少量的燃油就能达到点火的浓度，达到节油的目的，特别是怠速和小负荷时，不需要增加燃油的浓度本发动机也能实现稳定的点火燃烧，在小燃烧区里也能实现16—17的经济空燃比稳定燃烧，因此节油效果更明显；（2）另一个不工作的燃烧区充入废气，因此不需要采取减小节气门开度的方法减少气缸充量，可以适当调大节气门怠速通道和进气门开度，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，提高热功转化率；（3）只有某一个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。

如图6所示，气缸进气管分道板22将进入管分成大小不同的进气道，进气道24较小，进气道23较大，进气道23的上侧安装有喷油器，喷入的燃油只与大进气道的气体混合；进入气缸的气体被分成四股独立的滚流；二边的二个滚流较大，中间的二个滚流较小；独立的滚流能较好地形成分层，有效地抑制不同气流的相互扩散；当发动机怠速或者小负荷工况时，活塞下行吸气，进入气缸下燃烧区的是空气，喷油器21喷出燃油，形成的滚流25是可燃混合气，可燃混合气用“·”表示，滚流26是没有燃油的空气，用“○”表示，进入大燃烧区的是废气，用“×”表示，形成的滚流27是废气滚流。

如图7所示，表示吸气冲程时的不同成分气体的分布情况,图7表示的是发动机处于怠速时，喷油器21喷油，与大进气道23里的空气混合后形成可燃混合气滚流25，用“·”表示，可燃混合气进入小燃烧区9，另外从小进气道进24入的是空气滚流24，用“○”表示，进入大燃烧区10的是废气滚流27，用“×”表示，由于废气的温度比空气稍高，因此压缩过程中，废气压强增大快于空气，会造成少部分废气越过活塞顶部隔板8进入小燃烧区，与小气道24进入的空气混合分布在小燃烧区的左下角；形成这样的气体分布的好处是：既能实现分层燃烧，又能让废气抑制产生NOx的反应，减少污染气体的排放；因为产生NOx的反应是一个可逆反应,废气中含有一定浓度的NOx，可以抑制产生NOx的正反应；另外：充入大燃烧区的全部是回流废气，因此本发动机将比传统稀薄燃烧发动机产生的废气大大减少，会大大高出国家排放标准，是一款环保理想的发动机。

如图8所示，汽缸盖分区隔板2与活塞顶部分区隔板8的凸起81在上止点时完全咬合，形成小燃烧区9和大燃烧区10，在怠速和小负荷时，小燃烧区里的气体有：（1）可燃混合气，用“·”表示，（2）空气，用“○”表示，（3）废气，用“×”表示，它们在小燃烧区里分层分布；这时大燃烧区里全部是废气；二个隔板的分隔作用从上止点前约45°曲轴转角开始到上止点后约45°曲轴转角结束；根据发动机燃烧情况，一般在上止点前15°曲轴转角时开始点火，混合气燃烧在下止点前20°曲轴转角时结束，因此本发动机的分区效果充分保证了在燃烧期实现分区，保证了分区分层燃烧；当然，分区行程越长，分隔时间就越长，油耗就越低，因为：工作燃烧区的压力升高率保持的时间越长，热功转化率就会越高，燃油经济性也就越好。

如图9所示，表示的是发动机处于中等负荷时，大燃烧区进入的是新鲜空气，喷油器41喷油，燃油在大进气道23里与空气混合后形成可燃混合气25，用“·”表示，该可燃混合气进入大燃烧区10，另外从小进气道进24是空气26，用“○”表示，进入小燃烧区9的是废27，用“×”，表示；由于废气的温度比空气稍高，因此压缩过程中，废气压强增大快于空气，会造成少部分废气越过活塞顶部隔板8进入小燃烧区，与小气道24进入的空气混合分布在小燃烧区的左下角；形成这样的气体分布的好处是：既能实现分层燃烧，又能让废气抑制产生NOx的反应，减少污染气体的排放。

如图10所示，表示了在中等负荷时，压缩冲程完成时：汽缸盖分区隔板2与活塞顶部分区隔板8的凸起81在上止点时完全咬合，形成小燃烧区9和大燃烧区10，在中等负荷时，大燃烧区里的气体有：（1）可燃混合气，用“·”表示，（2）空气，用“○”表示，（3）废气，用“×”表示，它们在大燃烧区里分层分布；当火花塞在上止点前点火（提前点火）时，初期燃烧使大燃烧区的压强大于小燃烧区的压强，活塞顶部分区隔板凸起81会发生一些形变，向汽缸盖分区隔板靠拢至完全贴合，使大、小燃烧区完全实现分隔，这时大燃烧区燃烧产生的压力升高率大大提高，使热功转化率有很大的提高。这时小燃烧区里充入的全部是回流的废气，减少了废气的排放。

如图11所示，表示的是发动机处于大负荷和满负荷时，喷油器22和喷油器41都喷油，燃油在大进气道23里与空气混合后形成可燃混合气25，用“·”表示，可燃混合气25分别进入大燃烧区10和小燃烧区9，从小进气道24进入的是空气26，用“○”表示，空气与可燃混合气分层分布，压缩后实现分层燃烧。

本发明的一种高低分区分层稀薄燃烧发动机,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。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。