二冲程米勒循环汽油机的改装方案
本文分析了现有汽车的保有量以及全国汽车的增长趋势，越来越多的化石燃料被汽车消耗，石油又是不可再生资源，所以节能问题很紧迫，也是国内外研究专家一直专注的问题。现如今，国内外的研究人员已经有很多技术运用在发动机上，其中，可变气门技术，增压技术，双凸轮轴可变气门正时系统，米勒循环原理等技术都取得了突破性成果。这些技术在提高了发动机性能的同时也不断提高着发动机的节油指标。传统的四冲程发动机都是由进气，压缩，做功，排气四个冲程所组成，然而，发动机每做功一次，曲轴要转2圈，根据现有的米勒循环原理，双凸轮轴可变气门正时系统，汽车增压系统等技术。我们改变思路将四冲程发动机改为二冲程发动机，充分应用现有发动机技术，提出一款二冲程米勒循环发动机，同时也分析了这款发动机的节能潜力和动力输出能力。进而本论文提出了利用四冲程汽油机改装成两冲程米勒循环汽油机的思路和方法，以期望可以尽快制作成功一个兼顾节能、动力输出能力、综合性能比较优异的发动机。
目录
第一章：绪论 1
1.1 选题背景 2
1.2 石油现状及发展趋势 3
1.3 汽车的发展趋势 3
第二章：汽车现有技术 5
2.1 阿特金森循环原理： 5
2.2 米勒循环原理 5
2.3 可变气门正时系统 9
2.4 现有的发动机增压技术 10
2.5 两冲程发动机的概念 13
2.6 缸顶进气二冲程发动机介绍 14
第三章：两冲程米勒循环发动机 15
3.1 四冲程发动机正时系统的二冲程改造 15
3.2二冲程发动机气门座机件的改造 17
3.3复合增压系统 18
3.4二冲程米勒循环汽油机的优点介绍 21
第四章：总结与展望 22
4.1总结 22
4.2工作展望 22
参考文献 23
致谢 24
第一章：绪论
1.1 选题背景
汽车作为现代人民最伟大的发明，正以原来未有的方式改变着人们的生活，汽车让人们改变了距离之间的隔阂，不再是以前单单的寄信和收信苦苦的等待。现代汽车工业发展和普及让人们的思 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
维变得更加的自由开放化。汽车在历史的长流中存在并不久，但对人们的生活紧紧相连。但汽车的越来越多已经给我们的生活造成了诸多不便，交通日渐月新的拥堵，环境一日不如一日的蜕变，能源已经敲响了危机的警钟。汽车的增长速度已经困扰了世界上的每一个人。汽车产业是世界上最重要以及规模最大的产业之一，从某些意义上来说，汽车产业的发展实力和技术水平反映了一个国家的竞争力和综合实力。在我国，国家日益发展，让人们的生活水平逐渐提高，我国汽车总销量又刷新了记录。图1.1是中国产业网的数据，做出的中国汽车2006年到2018年汽车总销售的数量和同比增速，从图11中可以看出2018已经突破2900万辆。我们以苏州为例，苏州16年年底有人口1062.57万，而汽车保有量是323万（图12），然而苏州的汽车保有量在全国仅仅只占第五位，全国第一的北京已经超过了550万辆。
图11汽车销量
图12汽车保有量
1.2 石油现状及发展趋势
由此可见，汽车的增长越来越多。从图13中可以看出2016和2017年同期相比，2017年任何一个月份汽车同比增长的速度都要比2016年同月增长速度高得多。
然而，基本上所有的乘用车都属于汽油车，这些汽油车每年要消耗我国汽油几亿吨，根据中国海关数据，而我们作为世界最大的能源消费国，2015年原油进口量增长8.8%，达到了创纪录的3.34亿吨（约每日670万桶）。进口数量较2014年同期增长8.79%，2015年中国原油进口总金额为1343.41亿美元，进口金额同比下降41.16%。
2015年我国原油出口总量286.57亿吨，出口数量较2014年同期增长377.44%，2015年中国原油出口总金额为15.46亿美元，出口金额同比增长215.16%。图1.3记录了1992年到2015年中国原油进出口均价对比。
石油是战略储备物资，也是不可再生能源。能够影响到一个国家的经济发展和稳定，近年来，石油消耗的量在不断地增加，要想摆脱这一局面，唯一的办法就是减少排量。
图13石油进口均价
1.3 汽车的发展趋势
汽车技术在不断革新，从图14到现在为止，已经有了明显的进步，但我们知道汽油发动机和柴油发动机相比，汽油发动机的燃油消耗率要比柴油发动机高得多，这主要是因为汽油发动机的压缩比低于柴油发动机，汽油发动机在中小负荷时的泵气损失大于柴油发动机造成的。发动机热效率低主要受如下几个因素影响：
1.汽油机靠汽油与空气混合后火花塞点火燃烧，依靠爆燃时气体产生的力推热膨胀动活塞做直线运动而做工。在爆燃的产生的热量有很大一部分在推动活塞运动后就被排气管排出，还有燃烧室和缸套散失一部分热量，这部分热量多是由冷却液带出机体到水箱中散发掉的。这两部分热量占到汽油产生热能的40%左右。
2.当汽油机运转时有机械磨擦，还要消耗能量，这部分能量占到汽油产生热能25%左右.
3.汽油机在工作时还要有水泵、发电机、机油泵需要能源。
这样的问题是一直困惑我们的，要想提高节能效果，主要只能从以上3方面入手，现如今国内外的研究人员已经有很多新技术运用在发动机上，其中，可变气门技术，缸内直喷技术，增压技术，多次喷射技术，停缸技术，废气循环等技术都取得了突破性的进步[1]。这些新技术有的提高发动机性能，有的使发动机节能，还有的是改善污染排放。
本文希望通过学习和分析这些现有的发动机技术，追寻寻找可能的节能方法。
目前在汽油机节能方面，已经形成了两个二个趋势：
（1）发动机逐渐变小趋势[2]
（2）运用在混合动力上的米勒循环发动机[3]。
发动机小化可以减少发动机的摩擦损失，同时，每个缸体容积变小了，进气压力可以得到很好地提升，在同一工作状态下，节气门的开度大可以减少泵气的损失。
而米勒循环发动机可以更多的利用燃烧的能量，减少尾气中能量的流失，提高发动机热效率，进而实现节能。但四冲程米勒循环发动机的动力输出随米勒度（膨胀比/压缩比）的增加会有较大下降。这极大限制了这种发动机的推广。
图14汽车同比增速
第二章：汽车现有技术
2.1 阿特金森循环原理
国家越来越严格的汽车油耗排放法规，每个汽车供应商都纷纷拿出了一系列技术来提高汽油机的热效率，这几年来，由于石油是必备的战略物资和不可再生能源，所以人们由传统改为了节油思想，充分膨胀循环理念得到关注。
阿特金森（Atkinson）循环原理与传统的奥托（Otto）循环原理不同。第一台Atkinson循环发动机是1982年英国工程师 James Atkinson（詹姆斯 阿特金森）设计的，在使用Otto循环内燃机的基础上。通过一套复杂的连杆机构使得发动机的膨胀行程大于压缩行程，由于这种更长的做功行程可以更有效的利用燃烧后废气高压，让它具有更高的热效率[4]。这种巧妙的设计，解决了Otto循环原理中不能解决的问题。不仅改善了发动机的进气效率，也让内燃机的膨胀比高于压缩比，有效的提高了发动机效率。提到发动机效率，“压缩比”就成为了各个研究者讨论的主角。高压缩比＝高效率;高功率已经成了汽车发动机当中不变的理念。但由于Atkinson循环发动机结构过于复杂，价格高，实施起来比较困难，不利于普遍使用，最典型的Atkinson循环原理使用在本田EXlink系列上，是通过将一个偏心轮安装在曲轴的一侧，这样做能让膨胀行程大于压缩行程，实现Atkinson循环原理[56]。
目录
第一章：绪论 1
1.1 选题背景 2
1.2 石油现状及发展趋势 3
1.3 汽车的发展趋势 3
第二章：汽车现有技术 5
2.1 阿特金森循环原理： 5
2.2 米勒循环原理 5
2.3 可变气门正时系统 9
2.4 现有的发动机增压技术 10
2.5 两冲程发动机的概念 13
2.6 缸顶进气二冲程发动机介绍 14
第三章：两冲程米勒循环发动机 15
3.1 四冲程发动机正时系统的二冲程改造 15
3.2二冲程发动机气门座机件的改造 17
3.3复合增压系统 18
3.4二冲程米勒循环汽油机的优点介绍 21
第四章：总结与展望 22
4.1总结 22
4.2工作展望 22
参考文献 23
致谢 24
第一章：绪论
1.1 选题背景
汽车作为现代人民最伟大的发明，正以原来未有的方式改变着人们的生活，汽车让人们改变了距离之间的隔阂，不再是以前单单的寄信和收信苦苦的等待。现代汽车工业发展和普及让人们的思 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
维变得更加的自由开放化。汽车在历史的长流中存在并不久，但对人们的生活紧紧相连。但汽车的越来越多已经给我们的生活造成了诸多不便，交通日渐月新的拥堵，环境一日不如一日的蜕变，能源已经敲响了危机的警钟。汽车的增长速度已经困扰了世界上的每一个人。汽车产业是世界上最重要以及规模最大的产业之一，从某些意义上来说，汽车产业的发展实力和技术水平反映了一个国家的竞争力和综合实力。在我国，国家日益发展，让人们的生活水平逐渐提高，我国汽车总销量又刷新了记录。图1.1是中国产业网的数据，做出的中国汽车2006年到2018年汽车总销售的数量和同比增速，从图11中可以看出2018已经突破2900万辆。我们以苏州为例，苏州16年年底有人口1062.57万，而汽车保有量是323万（图12），然而苏州的汽车保有量在全国仅仅只占第五位，全国第一的北京已经超过了550万辆。
图11汽车销量
图12汽车保有量
1.2 石油现状及发展趋势
由此可见，汽车的增长越来越多。从图13中可以看出2016和2017年同期相比，2017年任何一个月份汽车同比增长的速度都要比2016年同月增长速度高得多。
然而，基本上所有的乘用车都属于汽油车，这些汽油车每年要消耗我国汽油几亿吨，根据中国海关数据，而我们作为世界最大的能源消费国，2015年原油进口量增长8.8%，达到了创纪录的3.34亿吨（约每日670万桶）。进口数量较2014年同期增长8.79%，2015年中国原油进口总金额为1343.41亿美元，进口金额同比下降41.16%。
2015年我国原油出口总量286.57亿吨，出口数量较2014年同期增长377.44%，2015年中国原油出口总金额为15.46亿美元，出口金额同比增长215.16%。图1.3记录了1992年到2015年中国原油进出口均价对比。
石油是战略储备物资，也是不可再生能源。能够影响到一个国家的经济发展和稳定，近年来，石油消耗的量在不断地增加，要想摆脱这一局面，唯一的办法就是减少排量。
图13石油进口均价
1.3 汽车的发展趋势
汽车技术在不断革新，从图14到现在为止，已经有了明显的进步，但我们知道汽油发动机和柴油发动机相比，汽油发动机的燃油消耗率要比柴油发动机高得多，这主要是因为汽油发动机的压缩比低于柴油发动机，汽油发动机在中小负荷时的泵气损失大于柴油发动机造成的。发动机热效率低主要受如下几个因素影响：
1.汽油机靠汽油与空气混合后火花塞点火燃烧，依靠爆燃时气体产生的力推热膨胀动活塞做直线运动而做工。在爆燃的产生的热量有很大一部分在推动活塞运动后就被排气管排出，还有燃烧室和缸套散失一部分热量，这部分热量多是由冷却液带出机体到水箱中散发掉的。这两部分热量占到汽油产生热能的40%左右。
2.当汽油机运转时有机械磨擦，还要消耗能量，这部分能量占到汽油产生热能25%左右.
3.汽油机在工作时还要有水泵、发电机、机油泵需要能源。
这样的问题是一直困惑我们的，要想提高节能效果，主要只能从以上3方面入手，现如今国内外的研究人员已经有很多新技术运用在发动机上，其中，可变气门技术，缸内直喷技术，增压技术，多次喷射技术，停缸技术，废气循环等技术都取得了突破性的进步[1]。这些新技术有的提高发动机性能，有的使发动机节能，还有的是改善污染排放。
本文希望通过学习和分析这些现有的发动机技术，追寻寻找可能的节能方法。
目前在汽油机节能方面，已经形成了两个二个趋势：
（1）发动机逐渐变小趋势[2]
（2）运用在混合动力上的米勒循环发动机[3]。
发动机小化可以减少发动机的摩擦损失，同时，每个缸体容积变小了，进气压力可以得到很好地提升，在同一工作状态下，节气门的开度大可以减少泵气的损失。
而米勒循环发动机可以更多的利用燃烧的能量，减少尾气中能量的流失，提高发动机热效率，进而实现节能。但四冲程米勒循环发动机的动力输出随米勒度（膨胀比/压缩比）的增加会有较大下降。这极大限制了这种发动机的推广。
图14汽车同比增速
第二章：汽车现有技术
2.1 阿特金森循环原理
国家越来越严格的汽车油耗排放法规，每个汽车供应商都纷纷拿出了一系列技术来提高汽油机的热效率，这几年来，由于石油是必备的战略物资和不可再生能源，所以人们由传统改为了节油思想，充分膨胀循环理念得到关注。
阿特金森（Atkinson）循环原理与传统的奥托（Otto）循环原理不同。第一台Atkinson循环发动机是1982年英国工程师 James Atkinson（詹姆斯 阿特金森）设计的，在使用Otto循环内燃机的基础上。通过一套复杂的连杆机构使得发动机的膨胀行程大于压缩行程，由于这种更长的做功行程可以更有效的利用燃烧后废气高压，让它具有更高的热效率[4]。这种巧妙的设计，解决了Otto循环原理中不能解决的问题。不仅改善了发动机的进气效率，也让内燃机的膨胀比高于压缩比，有效的提高了发动机效率。提到发动机效率，“压缩比”就成为了各个研究者讨论的主角。高压缩比＝高效率;高功率已经成了汽车发动机当中不变的理念。但由于Atkinson循环发动机结构过于复杂，价格高，实施起来比较困难，不利于普遍使用，最典型的Atkinson循环原理使用在本田EXlink系列上，是通过将一个偏心轮安装在曲轴的一侧，这样做能让膨胀行程大于压缩行程，实现Atkinson循环原理[56]。
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