姜寅令，齐 绩

(1.东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318) (2.哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

压缩和膨胀没有分离是导致传统汽油发动机热效率比较低的主要原因[1-2]。绝大多数汽车发动机都是奥托循环(Otto cycle)发动机[3-5]，压缩比等于膨胀比，其弊端是活塞做功结束后气缸内仍有较高的压强，使得大量该用于做功的能量被浪费了。不仅如此，活塞排气时还要克服较高的压强做负功，这使得传统发动机的热效率较低。为了提高发动机热效率，膨胀比大于压缩比的发动机应运而生，例如，阿特金森(Atkinson)循环发动机[6-8]、米勒循环发动机[9-11](Miller Engine)和可变压缩比[12-13](variable compression ratio)发动机。发动机膨胀比大于压缩比，热效率有较明显提升，混合动力车型多采用阿特金森或米勒循环发动机。但活塞发动机难以实现较大幅度的热效率提升，这是因为膨胀比过大，将大幅增加活塞在各个冲程的行程，导致发动机转速降低，也增加了曲轴连杆的设计难度。

本文设计了一款燃气预混型半循环活塞发动机，在半循环活塞发动机外设置一个燃气预混缸，发动机的进气和压缩在燃气预混缸中完成，把压缩和膨胀彻底分离开来。燃气预混缸的吸气容积和燃烧室的容积比决定了压缩比ε，活塞的最大工作容积和燃烧室的容积比决定了膨胀比，较大的膨胀比使得燃气做功更加充分。

1 工作原理及设计说明

1.1 燃气预混型半循环活塞发动机结构简图

图1为燃气预混缸结构示意图，燃气预混缸由连杆、活塞、吸气门、进气门等部件组成。……