引擎進氣裝置及其應用的二行程引擎的製作方法

2023-06-19 09:39:56

專利名稱：引擎進氣裝置及其應用的二行程引擎的製作方法
技術領域：
本實用新型有關一種引擎進氣裝置及其應用的引擎，特別是有關一種引擎進氣裝置及其應 用的二行程引擎。
背景技術：
對於現今的技術而言，內燃機(internal combustion engine)已為一種發展多年的成熟技 術，同時更根據其基本的原理而進一歩發展出各式不同的技術，其中，最為廣泛運用的技術 為四行程引擎以及二行程引擎，在這兩種引擎結構中，相對於二行程引擎來說，四行程引擎 不但穩定性較高，同時也兼具有省油及環保的特性，不過，卻因為其內部的結構較為複雜， 容積效率只有目前二行程引擎的一半，因此，相對應地提高了元件、機械設計以及油耗的成 本。另外，在實際的應用上，因為四行程引擎的整體重量較重，故在四行程引擎無法克服重 量過重的問題下，也就無法明顯地展現出其省油的優點。
然而，因為二行程引擎在執行完成二個行程後便可產生一次的動力，因而就容積效率來說， 二行程引擎優於四行程引擎的表現，但因為結構設計上的關係，二行程引擎較難以提高壓縮 比，因此使得整體的效率下降。此外，也因為二行程引擎的燃氣會先進入至曲軸箱後再進入 至氣缸內，故無法將潤滑油置於曲軸箱內提供潤滑，使得潤滑變得更為不容易。
為了解決上述的問題，在現行的二行程引擎中多半採用在摻混有潤滑油的燃油，但是這樣 的作法不但降低了潤滑油的潤滑效率，同時也因為潤滑油並不容易完全燃燒，因此，當摻混 有潤滑油的燃油進行燃燒時，容易導致碳氫化合物的產生，然而在現有的環保法規中，即使 利用觸媒轉換器以搭配現行的二行程引擎仍難符合要求，此外，二行程引擎在排氣階段，也 因為難以利用有效的機制以控制引擎中的油氣不會隨著廢氣一併排出，故對於二行程引擎來 說，除了有增加油耗的問題外，也不符合現行環保法規的要求。
故基於上述的缺失，本實用新型提出一種引擎進氣裝置，以解決現有技術中所遭遇的困難 與問題。

實用新型內容
本實用新型要解決的一個技術問題是提供一種引擎進氣裝置，可以提高二行程引擎的燃燒
效率，使排氣更加清潔環保。
為了解決上述技術問題，本實用新型一種引擎進氣裝置包括 一第一進氣部，其表面上開 設有多個第一開口，且該第一進氣部內設有一旋轉閥，該旋轉閥系具有至少一第二開口； 一 第二進氣部，其內設有至少一隔離元件；以及一導通部，使該第一進氣部與該第二進氣部得 以連通。氣體的流通通過該第一進氣部上的這些第一開口與該旋轉潤上的第二開口之間的相 對位置以實現。因此，可通過旋轉閥的轉動、以及第一進氣部、第二進氣部與導通部之間的 連通關係以使引擎內部的氣體或是來自外界的氣體得以在引擎內、外流動，同時，更利用設 置於第二進氣部內的隔離元件以隔離來自引擎曲軸箱內的油氣。
其中，該第一進氣部與該第二進氣部為一體成型的結構或單獨獨立的結構者。
其中，該隔離元件為軟性可變容積的物體。
優選地，該隔離元件利用一固定元件以固定於第二進氣部內。 優選地，該進氣裝置組裝於一引擎上。 優選地，該旋轉閥的動作與該引擎同步。
本實用新型結構簡單，成本低廉，應用於二行程引擎將進行爆炸燃燒的汽缸與曲軸箱之間 的進氣、排氣路徑加以區隔，並使得含有懸浮油料微粒的空氣可先經由過濾與阻擋而不會進 入至汽缸內，進而達到提升整體引擎效率的效果，並使得二行程引擎所排放出的氣體符合排 放規範。
本實用新型要解決的另一個技術問題是提供一種二行程引擎，包括至少一汽缸，其具有 至少一進氣口與至少一排氣口；至少一曲軸箱，其連接於該汽缸的下方；以及至少一進氣裝 置，該進氣裝置包括 一第一進氣部，其與該汽缸連通，且該第一進氣部內設有一旋轉閥； 一第二進氣部，與第一進氣部、曲軸箱連通，且該第二進氣部內設有至少一隔離元件； 一導 通部，使該第一進氣部與該第二進氣部得以連通，因而在該旋轉閥進行運轉時，通過該隔離 元件將來6該曲軸箱內的氣體先行隔離，並通過該第一進氣部與該第二進氣部的連通關係以 輸送位於該汽缸與該曲軸箱內的氣體。該進氣裝置將來自曲軸箱的氣體傳遞至汽缸內，並經 由汽缸的排氣口排出。該隔離元件使來自曲軸箱的油料被阻隔而不會進入至汽缸內。通過此 旋轉閥以在不同的時序下改變與汽缸、管體以及曲軸箱之間的連通關係，且又因為進氣裝置 與曲軸箱之間設有隔離油氣的結構，使得由曲軸箱內含有油氣的氣體得以和新鮮空氣隔離， 使得在整個進氣裝置輸送氣體至汽缸的過程中，進入到汽缸內的氣體不會含有大量的油料微 粒，達到降低汙染目的。
其中，該汽缸內設置一活塞。該曲軸箱內還設置一曲軸，其通過一活塞連杆與該活塞連接，
並且通過活塞的往復運動以驅動該曲軸運動。該排氣口在活塞位於汽缸的頂部時呈現關閉狀 態。該進氣口的啟閉狀態由活塞與該進氣裝置之間的相對位置以決定。
優選地，該第一進氣部還與一管體連接，該管體傳遞與大氣等壓的氣體至該進氣裝置內。
其中，該隔離元件為軟性可變容積的物體。
優選地，該隔離元件利用一固定元件以固定於第二進氣部內。
其中，該汽缸上方還設置一噴嘴，用以噴射油料至該汽缸內。該排氣口在噴嘴噴射油料至 汽缸時呈現關閉狀態。
其中，該汽缸之上方還設置火花塞以點燃油料。


底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易了解本實用新型的目的、技術內 容、特點及其所達成的功效。
圖la為本實用新型進氣裝置的立體結構示意圖。
圖lb為旋轉閥24的立體結構示意圖。
圖lc為隔離元件22的立體結構示意圖。
圖ld為進氣裝置20所包括的第一進氣部201、第二進氣部202以及導通部203的立體結 構示意圖。
圖2至圖5依序為一個二行程引擎在進行一次燃燒的完整行程所相對應的結構示意圖。
10汽缸12曲軸箱
14活塞16活塞連杆
18曲軸20進氣裝置
201第一進氣部202第二進氣部
203導通部22隔離元件
24旋轉閥241圓形端面
242圓形端面243空心結構
26進氣口28排氣口
29排氣閥30噴嘴
32管體40燃燒後產生的氣體
42新油料50固定元件
具體實施方式
為了提高二行程引擎的燃油利用率並且同時達到降低汙染的目的，本實用新型提出一種引 擎進氣裝置及其應用的二行程引擎，以下，揭露出本實用新型的實施方式，並以附圖輔助說 明，使本實用新型的精神得以完全展現。
首先，請參考圖la至圖ld所示，這是本實用新型的進氣裝置的一種實施方式，首先，在 圖la中所示的結構為本實用新型的進氣裝置的立體結構示意圖，由此圖中可明白地看出進氣 裝置20包括有第一進氣部201、第二進氣部202以及導通部203，第一進氣部與第二迸氣部 可以是一體成型的結構，也可以是相互獨立的結構。在第一進氣部201內設置有旋轉閥24， 在第二進氣部202內則設置有用以隔離(或過濾)油氣的隔離元件22，且在進氣裝置20的外殼 上根據不同引擎的設計而設置了多個開口，通過這些開口與管體、汽缸、曲軸箱(這些元件未 繪示於本圖中)進行連通，同時，通過這些開口亦可使得第一進氣部201內的旋轉閥24上的 開口可在特定的時序下分別與管體、汽缸或是曲軸箱相互連通，而導通部203則為中空結構， 其使得第一進氣部201及第二進氣部202得以導通；請再同時參考圖la與圖lb，圖lb為旋 轉闊24的立體結構示意圖，此旋轉閥24呈現圓柱狀，且在此圓柱的兩個圓形端面241、 242 中，其中一個圓形端面241與驅動軸承(未繪示於本圖中)連接，另一圓形端面242則朝向上 述的導通部203，且朝嚮導通部203的圓形端面242呈現出開口狀，同時此呈現開口狀的圓形 端面242凹陷形成一空心結構243，另外，在旋轉閥24的周邊表面上設有一開口，此開口藉 由旋轉閥24的轉動可以對準進氣裝置20中的第一進氣部201上的開口，再搭配上在圓形端 面242方向上與導通部203之間的連通關係，使得管體、汽缸、曲軸箱之間的氣體得以相互 流通；請同時參考圖la與圖lc，在圖lc中揭露出設置於第二進氣部202內的隔離元件22的 立體結構示意圖，此隔離元件22的開口設置在第二進氣部202的開口上，且與第二進氣部202 上的開口口徑尺寸相同，而由於隔離元件22是由可變形的材質所構成，因此當曲軸箱的氣體 進入至第二進氣部202時，隔離元件22可膨脹以使得氣體通過，或是當氣體自管體導入至旋 轉閥24時，經由導通部203而進入至第二進氣部202的氣體，也可以藉由隔離元件22的壓 縮變形以將氣體送入至第二進氣部202內；另外，請參考圖la與圖ld所示，在圖ld中則揭 露出進氣裝置20所包括的第一進氣部201、第二進氣部202以及導通部203的立體結構示意 圖，其中，第一進氣部201和第二進氣部202由於旋轉閥24和導通部203之間的導通關係， 因此保持永遠導通的狀態。
然而，在上述的圖la至圖ld中並未顯示出旋轉閥24和管體、汽缸以及曲軸箱等其它機 構之間的連動關係，不過在實際的應用上，旋轉閥24與汽缸中的活塞、曲軸箱內的曲軸等元
件保持同步旋轉的狀態，為了可以更詳細說明本實用新型的引擎進氣裝置的運動與應用，以 下，則提出利用上述圖la至圖Id中所示的進氣裝置應用到實際二行程引擎中的實施方式， 不過，因為視角的關係，上述圖la與圖ld中所示的進氣裝置20的導通部203在以下的圖2 至圖5中位於垂直於圖面的角度上，因此無法標示出來，因此，關於進氣裝置20的導通部203 則請同時參考圖la與圖ld所示的結構。
請同時參考圖la、圖2、圖3、圖4與圖5所示，其中，由圖2至圖5依序為一個二行程 引擎在進行一次燃燒的完整行程所相對應的結構示意圖，在圖2至圖5中所揭露的引擎進氣 裝置中包括一汽缸IO、 一進氣裝置20、 一曲軸箱12，其中，上述的曲軸箱12位於汽缸10的 下方且與汽缸IO相互連接，並保持氣密(air tight)，在汽缸10的一側邊上具有一進氣口 26， 而在進氣口 26上則連接進氣裝置20的第一進氣部201，且因為在第一進氣部201內設置有一 旋轉閥24，因此，可藉由旋轉閥24上的缺口與第一進氣部201之間的相對應關係來決定第一 進氣部201與汽缸10的進氣口 26之間的連通狀態，而進氣裝置20的第二進氣部202則與曲 軸箱12連通，另外，為了可使得外界的氣體得以進入至汽缸IO、曲軸箱12內，進氣裝置20 的第一進氣部201與一管體32連通，同時可經由導通部203和第二進氣部202相通，且，由 這些附圖可知，進氣裝置20的第二進氣部202與曲軸箱12相互連通的位置設有隔離元件22， 當活塞頂部尚未低於進氣口 26時，旋轉閥24關閉了進氣口 26，因此，汽缸10與曲軸箱12 內的氣體不會因為第一進氣部201與第二進氣部202之間為連通的結構而產生相互混合的情 形，此外，在汽缸10的上方設置有噴嘴30，且為了使汽缸10中的燃燒後所產生的氣體40可 以排出，在汽缸10的上方設置有排氣閥29，藉由排氣閥29的開關控制以決定汽缸10內每次 排放氣體的時間間距與排放時間，而設置於汽缸10中的活塞14透過活塞連杆16與曲軸箱12 中的曲軸18連接。
另外，在本實用新型中所揭露的進氣裝置20的第二進氣部202中還包括了一隔離元件22， 此隔離元件22可為軟性材料所構成的可變容積物體或為袋狀物體，因為此種設計的隔離元件 22可因曲軸箱12內高壓油氣推出，藉由膨脹隔離元件22本身的體積以容納這些油氣，同時 佔據進氣裝置20內部空間，並將進氣裝置20內的氣體經由進氣口 26推進入汽缸10，相反地， 當進氣裝置20由管體32提供大量的氣體經由第一進氣部201進入至第二進氣部202內時， 也可藉由己膨脹的隔離元件22本身可縮小體積的特性，將原來充入隔離元件22內的油氣傳 送回到曲軸箱12中。此外，將隔離元件22裝設在進氣裝置20內，對於現行的二行程引擎來 說，即可將用以潤滑的潤滑油直接添加在曲軸箱12內而不需摻混在燃燒用的油料中，因此， 在排放曲軸箱12內的氣體時，雖然也會有部分懸浮的潤滑油微粒可能隨著氣體一併被排放到進氣裝置20內，不過卻可以藉由進氣裝置20的第二進氣部202內所裝設的隔離元件22以阻 擋住懸浮的潤滑油微粒，並藉由氣體的壓力以使來自曲軸箱12的氣體得以進入進氣裝置20 中，並進而推動不含潤滑油及燃油的新鮮空氣進入至汽缸10內，這種設計不但可以低成本的 方式達成，更可以有效避免因為必須將潤滑油摻混至油料內而導致燃燒效率降低的問題。為 了避免隔離元件22因為不斷進行膨脹與收縮的動作而產生的位置上的移動，可利用一固定元 件50以把隔離元件22固定在進氣裝置20內。
因此，根據上述的結構，請首先參考圖2所示，當己壓縮的含燃料氣體(未繪示於本圖中) 在點火進行爆炸的瞬間，活塞14便受到壓力變化的影響而向下運動，並且連帶驅動了活塞連 杆16而使得曲軸18開始轉動，此時的活塞14接近在上死點(top dead center)處，而與此 同時，與汽缸10連接的進氣裝置20內部的旋轉閥24和曲軸18同步旋轉，且在此實施方式 中，當活塞位於上死點時，進氣裝置20內所設置的旋轉閥24的開口並未與汽缸10的進氣口 26連通，同時也封閉了對管體32的開口，因此，旋轉閥24的開口並未與汽缸10、管體32 連通，換言之，第二進氣部202連通曲軸箱呈現出完全封閉的狀態，故此時的汽缸IO、曲軸 箱12內皆無氣體流入。另外，因為活塞14正處於開始運動的最初期，因此對於曲軸箱12而 言，其內部的氣壓尚未被完全壓縮，所以，與曲軸箱12連接的第二進氣部202內的隔離元件 22在此時仍呈現出扁平的型態。
而在圖3與圖4中所示的結構，首先在圖3中，其為接續圖2的步驟，在此引擎進氣裝置 中因為汽缸10中的油料持續進行燃燒，因而在燃燒後產生的氣體40推擠活塞14以使其自上 死點處持續向下運動，且旋轉閥24及曲軸18在活塞連杆16的帶動下也進行同步的轉動，並 準備接通汽缸10和第一進氣部201，當活塞頂部接近進氣口 26上緣時，排氣閥29開始打開， 高壓的燃燒後產生的氣體40因壓力高於大氣壓力開始經由排氣口 28排出同時降壓至接近大 氣壓力。
另外，也因為曲軸箱12及進氣裝置20為密閉狀態，活塞14向下活動會壓縮曲軸箱12及 進氣裝置20內的空氣而產生高於大氣壓力的氣壓。
當活塞向下通過進氣口 26上緣後，旋轉閥24開始導通汽缸IO和第一進氣部201，由於 進氣裝置20內的空氣壓力大於汽缸IO內的壓力，新鮮高壓空氣由進氣口 26進入汽缸10內， 並排擠汽缸10內因為燃燒後產生的氣體40以由排氣口 28排出，因而使得進氣裝置20的內 壓力因為氣體已流入至汽缸10而逐漸下降，不過，此時在曲軸箱12內的油氣因為進氣裝置 20的內壓力降低因此進入到隔離元件22中內，佔據了隔離元件22的內部空間，使得隔離元 件22藉由進一步的膨脹以將第二進氣部202內部的空氣經由導通部203(如第la圖中所示)
推往第一進氣部201，最終，大部份新鮮空氣將進入汽缸10中。
而在圖4的過程中，排氣閥29開始增加開啟排氣口 28的幅度以允許汽缸10內的燃燒後 產生的氣體40更容易排出，同時隨著進氣裝置20內的旋轉閥24持續不停地的運轉，進氣裝 置20內旋轉閥24的開口與進氣口 26交集面積逐漸增加，進而使得新鮮空氣加速進入汽缸中， 活塞14持續向下進一步擠壓曲軸箱12內的油氣，此時隔離元件22繼續膨脹佔據第二進氣部 202的空間，經由導通部203(如第la圖中所示)傳遞壓力至第一進氣部201中，由於和管體 32的開口仍保持封閉，且汽缸10內氣壓低於進氣裝置20，更進一步地將進氣裝置20中的新 鮮空氣推入汽缸中。
而上述圖3與圖4所描述的過程始於油料燃燒的最初至活塞14到達汽缸IO最底部的位置 為止，且在此一過程中，隔離元件22不斷地膨脹。
最後，在圖5中則為完成排氣及進氣時，汽缸10上方的排氣閥29便封閉排氣口28，同 時，旋轉闊24也封閉進氣口 26並開始接通導管32和第一進氣部201，活塞14也逐漸向上 運動，因而在曲軸箱12內產生低於大氣壓力的壓力，當然，此時在第二進氣部202內的隔離 元件22由於受到曲軸箱12內較低壓力及來自導管32的大氣壓力的影響，而將原本填充其中 的油氣推回曲軸箱12中並逐漸被壓得扁平，原本由膨脹的隔離元件22所佔的空間則藉由管 體32而將新鮮空氣導入，並經過第一進氣部201、導通部203(如第la圖中所示)而最終逬入 至第二進氣部202內以取代上述的空間，且在活塞14逐漸上升之際，汽缸10上方的噴嘴30 又再次噴射出適量的新油料42，直到活塞14上升到上死點時，因為活塞14上方和汽缸10之 間的空間中的氣壓逐漸上升而導致新油料42發生自燃的爆炸反應，則此時又重複至如圖2所 示的步驟所對應的結構。
另外，為了可使上述進氣裝置內的旋轉閥可與汽缸、曲軸進行同步的運動，可利用同步齒 輪以驅動旋轉閥的運動；至於汽缸上方是否裝設火花塞，則由所使用的油料來決定，舉例來 說， 一般使用柴油的引擎則無須額外裝設火花塞於汽缸內，不過若所使用的油料為一般的汽 油，則為了可順利點燃油料，必須在汽缸上方的噴嘴附近裝設適當的火花塞以做為點燃油料 之用。
綜合上述可知，本實用新型所揭露的引擎進氣裝置及其應用的二行程引擎不但可以藉由設 計簡單且成本低廉的結構以達成提高二行程引擎在油料燃燒效率上的表現外，更可以使得二 行程引擎所排放出的氣體可符合於現今環保法規的規範條件，同時更可廣泛地應用在使用不 同的油料，例如柴油、酒精、天然氣、汽油、或是生質油等，因而增廣了二行程引擎的應 用層面。
以上所述藉由實施例說明本實用新型的特點，其目的在使本領域技術人員能r解本實用新
型的內容並據以實施，而非限定本實用新型的專利範圍，故凡其它未脫離本實用新型所揭示 的精神所完成的等效修飾或修改，仍應包含在本申請的專利範圍中。
權利要求1.一種引擎進氣裝置，包括一第一進氣部，其表面上開設有多個第一開口，且該第一進氣部內設有一旋轉閥，該旋轉閥具有至少一第二開口；一第二進氣部，其內設有至少一隔離元件；以及一導通部，使該第一進氣部與該第二進氣部得以連通。
2. 如權利要求l所述的引擎進氣裝置，其特徵是該第一進氣部與該第二進氣部為一體成型 的結構。
3. 如權利要求l所述的引擎進氣裝置，其特徵是該第一進氣部與該第二進氣部為單獨獨立的結構。
4. 如權利要求1所述的引擎進氣裝置，其特徵是該隔離元件為軟性可變容積的物體。
5. 如權利要求l所述的引擎進氣裝置，其特徵是該隔離元件由一固定元件固定於該第二進 氣部內。
6. 如權利要求l所述的引擎進氣裝置，其特徵是該進氣裝置組裝於一引擎上。
7. 如權利要求7所述的引擎進氣裝置，其特徵是該旋轉閥與該引擎同步轉動連接。
8. —種二行程引擎，包括至少一汽缸，其具有至少一進氣口與至少一排氣口； 至少一曲軸箱，其連接於該汽缸的下方；以及 至少一進氣裝置，該進氣裝置包括-一第一進氣部，其與該汽缸連通，且該第一進氣部內設有一旋轉閥；一第二進氣部，其與該第一進氣部、該曲軸箱連通，且該第二進氣部內設有至少一隔離元 件；一導通部，其使該第一進氣部與該第二進氣部得以連通。
9. 如權利要求8所述的二行程引擎，其特徵是該汽缸內設置一活塞。
10. 如權利要求9所述的二行程引擎，其特徵是該曲軸箱內設置一曲軸，通過活塞連杆與該 活塞連接。
11. 如權利要求8所述的二行程引擎，其特徵是該進氣裝置的第一進氣部還與一管體相連接， 該管體與大氣相連通。
12. 如權利要求8所述的二行程引擎，其特徵是該隔離元件為軟性可變容積的物體。
13. 如權利要求8所述的二行程引擎，其特徵是該隔離元件由一固定元件固定於該第二進氣 部內。
14. 如權利要求8所述的二行程引擎，其特徵是該汽缸上方還設置一噴嘴。
15. 如權利要求8所述的二行程引擎，其特徵是該汽缸的上方還設置有火花塞。
專利摘要本實用新型揭露一種引擎進氣裝置及其應用的二行程引擎，利用曲軸箱對進氣裝置進行加壓的運作模式，使得汽缸內燃燒所需的氣體通路與曲軸箱的氣體通路得以區隔，使汽缸進行燃燒時，其內部參與燃燒的氣體不含有潤滑油，且位於曲軸箱內的氣體因為經過隔離、過濾，故在同時進行排氣及進氣的過程中均不會使得帶有燃油的氣體經由排氣口漏出，所以可大幅降低排出氣體中所含有的碳氫化合物殘餘量。因此，不需在進氣中混合潤滑油即可使得二行程引擎亦可使用和四行程引擎相同的潤滑方式，有效地降低曲軸箱內潤滑油汙染汽缸內用以燃燒的油料的機率，因而提升汽缸內油料燃燒的效率，同時，自曲軸箱排出的氣體內所含的殘餘碳氫化合物變少。
文檔編號F01M11/08GK201071747SQ20072007391
公開日2008年6月11日 申請日期2007年8月21日 優先權日2007年8月21日
發明者黃賴熙 申請人:黃賴熙