CN201071747Y - 引擎进气装置及其应用的二行程引擎 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭露一种引擎进气装置及其应用的二行程引擎，利用曲轴箱对进气装置进行加压的运作模式，使得汽缸内燃烧所需的气体通路与曲轴箱的气体通路得以区隔，使汽缸进行燃烧时，其内部参与燃烧的气体不含有润滑油，且位于曲轴箱内的气体因为经过隔离、过滤，故在同时进行排气及进气的过程中均不会使得带有燃油的气体经由排气口漏出，所以可大幅降低排出气体中所含有的碳氢化合物残余量。因此，不需在进气中混合润滑油即可使得二行程引擎亦可使用和四行程引擎相同的润滑方式，有效地降低曲轴箱内润滑油污染汽缸内用以燃烧的油料的几率，因而提升汽缸内油料燃烧的效率，同时，自曲轴箱排出的气体内所含的残余碳氢化合物变少。

Description

引擎进气装置及其应用的二行程引擎

技术领域

本实用新型有关一种引擎进气装置及其应用的引擎，特别是有关一种引擎进气装置及其应用的二行程引擎。

背景技术

对于现今的技术而言，内燃机(internal combustion engine)已为一种发展多年的成熟技术，同时更根据其基本的原理而进一步发展出各式不同的技术，其中，最为广泛运用的技术为四行程引擎以及二行程引擎，在这两种引擎结构中，相对于二行程引擎来说，四行程引擎不但稳定性较高，同时也兼具有省油及环保的特性，不过，却因为其内部的结构较为复杂，容积效率只有目前二行程引擎的一半，因此，相对应地提高了元件、机械设计以及油耗的成本。另外，在实际的应用上，因为四行程引擎的整体重量较重，故在四行程引擎无法克服重量过重的问题下，也就无法明显地展现出其省油的优点。

然而，因为二行程引擎在执行完成二个行程后便可产生一次的动力，因而就容积效率来说，二行程引擎优于四行程引擎的表现，但因为结构设计上的关系，二行程引擎较难以提高压缩比，因此使得整体的效率下降。此外，也因为二行程引擎的燃气会先进入至曲轴箱后再进入至气缸内，故无法将润滑油置于曲轴箱内提供润滑，使得润滑变得更为不容易。

为了解决上述的问题，在现行的二行程引擎中多半采用在掺混有润滑油的燃油，但是这样的作法不但降低了润滑油的润滑效率，同时也因为润滑油并不容易完全燃烧，因此，当掺混有润滑油的燃油进行燃烧时，容易导致碳氢化合物的产生，然而在现有的环保法规中，即使利用触媒转换器以搭配现行的二行程引擎仍难符合要求，此外，二行程引擎在排气阶段，也因为难以利用有效的机制以控制引擎中的油气不会随着废气-并排出，故对于二行程引擎来说，除了有增加油耗的问题外，也不符合现行环保法规的要求。

故基于上述的缺失，本实用新型提出一种引擎进气装置，以解决现有技术中所遭遇的困难与问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种引擎进气装置，可以提高二行程引擎的燃烧效率，使排气更加清洁环保。

为了解决上述技术问题，本实用新型一种引擎进气装置包括：一第一进气部，其表面上开设有多个第一开口，且该第一进气部内设有一旋转阀，该旋转阀系具有至少一第二开口；一第二进气部，其内设有至少一隔离元件；以及一导通部，使该第一进气部与该第二进气部得以连通。气体的流通通过该第一进气部上的这些第一开口与该旋转阀上的第二开口之间的相对位置以实现。因此，可通过旋转阀的转动、以及第一进气部、第二进气部与导通部之间的连通关系以使引擎内部的气体或是来自外界的气体得以在引擎内、外流动，同时，更利用设置于第二进气部内的隔离元件以隔离来自引擎曲轴箱内的油气。

其中，该第一进气部与该第二进气部为一体成型的结构或单独独立的结构者。

其中，该隔离元件为软性可变容积的物体。

优选地，该隔离元件利用一固定元件以固定于第二进气部内。

优选地，该进气装置组装于一引擎上。

优选地，该旋转阀的动作与该引擎同步。

本实用新型结构简单，成本低廉，应用于二行程引擎将进行爆炸燃烧的汽缸与曲轴箱之间的进气、排气路径加以区隔，并使得含有悬浮油料微粒的空气可先经由过滤与阻挡而不会进入至汽缸内，进而达到提升整体引擎效率的效果，并使得二行程引擎所排放出的气体符合排放规范。

本实用新型要解决的另一个技术问题是提供一种二行程引擎，包括：至少一汽缸，其具有至少一进气口与至少一排气口；至少一曲轴箱，其连接于该汽缸的下方；以及至少一进气装置，该进气装置包括：一第一进气部，其与该汽缸连通，且该第一进气部内设有一旋转阀；一第二进气部，与第一进气部、曲轴箱连通，且该第二进气部内设有至少一隔离元件；一导通部，使该第一进气部与该第二进气部得以连通，因而在该旋转阀进行运转时，通过该隔离元件将来自该曲轴箱内的气体先行隔离，并通过该第一进气部与该第二进气部的连通关系以输送位于该汽缸与该曲轴箱内的气体。该进气装置将来自曲轴箱的气体传递至汽缸内，并经由汽缸的排气口排出。该隔离元件使来自曲轴箱的油料被阻隔而不会进入至汽缸内。通过此旋转阀以在不同的时序下改变与汽缸、管体以及曲轴箱之间的连通关系，且又因为进气装置与曲轴箱之间设有隔离油气的结构，使得由曲轴箱内含有油气的气体得以和新鲜空气隔离，使得在整个进气装置输送气体至汽缸的过程中，进入到汽缸内的气体不会含有大量的油料微粒，达到降低污染目的。

其中，该汽缸内设置一活塞。该曲轴箱内还设置一曲轴，其通过一活塞连杆与该活塞连接，并且通过活塞的往复运动以驱动该曲轴运动。该排气口在活塞位于汽缸的顶部时呈现关闭状态。该进气口的启闭状态由活塞与该进气装置之间的相对位置以决定。

优选地，该第一进气部还与一管体连接，该管体传递与大气等压的气体至该进气装置内。

其中，该隔离元件为软性可变容积的物体。

优选地，该隔离元件利用一固定元件以固定于第二进气部内。

其中，该汽缸上方还设置一喷嘴，用以喷射油料至该汽缸内。该排气口在喷嘴喷射油料至汽缸时呈现关闭状态。

其中，该汽缸之上方还设置火花塞以点燃油料。

附图说明

底下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

图1a为本实用新型进气装置的立体结构示意图。

图1b为旋转阀24的立体结构示意图。

图1c为隔离元件22的立体结构示意图。

图1d为进气装置20所包括的第一进气部201、第二进气部202以及导通部203的立体结构示意图。

图2至图5依序为一个二行程引擎在进行一次燃烧的完整行程所相对应的结构示意图。

10汽缸           12曲轴箱

14活塞           16活塞连杆

18曲轴           20进气装置

201第一进气部    202第二进气部

203导通部        22隔离元件

24旋转阀         241圆形端面

242圆形端面      243空心结构

26进气口         28排气口

29排气阀         30喷嘴

32管体           40燃烧后产生的气体

42新油料         50固定元件

具体实施方式

为了提高二行程引擎的燃油利用率并且同时达到降低污染的目的，本实用新型提出一种引擎进气装置及其应用的二行程引擎，以下，揭露出本实用新型的实施方式，并以附图辅助说明，使本实用新型的精神得以完全展现。

首先，请参考图1a至图1d所示，这是本实用新型的进气装置的一种实施方式，首先，在图1a中所示的结构为本实用新型的进气装置的立体结构示意图，由此图中可明白地看出进气装置20包括有第一进气部201、第二进气部202以及导通部203，第一进气部与第二进气部可以是一体成型的结构，也可以是相互独立的结构。在第一进气部201内设置有旋转阀24，在第二进气部202内则设置有用以隔离(或过滤)油气的隔离元件22，且在进气装置20的外壳上根据不同引擎的设计而设置了多个开口，通过这些开口与管体、汽缸、曲轴箱(这些元件未绘示于本图中)进行连通，同时，通过这些开口亦可使得第一进气部201内的旋转阀24上的开口可在特定的时序下分别与管体、汽缸或是曲轴箱相互连通，而导通部203则为中空结构，其使得第一进气部201及第二进气部202得以导通；请再同时参考图1a与图1b，图1b为旋转阀24的立体结构示意图，此旋转阀24呈现圆柱状，且在此圆柱的两个圆形端面241、242中，其中一个圆形端面241与驱动轴承(未绘示于本图中)连接，另一圆形端面242则朝向上述的导通部203，且朝向导通部203的圆形端面242呈现出开口状，同时此呈现开口状的圆形端面242凹陷形成一空心结构243，另外，在旋转阀24的周边表面上设有一开口，此开口藉由旋转阀24的转动可以对准进气装置20中的第一进气部201上的开口，再搭配上在圆形端面242方向上与导通部203之问的连通关系，使得管体、汽缸、曲轴箱之间的气体得以相互流通；请同时参考图1a与图1c，在图1c中揭露出设置于第二进气部202内的隔离元件22的立体结构示意图，此隔离元件22的开口设置在第二进气部202的开口上，且与第二进气部202上的开口口径尺寸相同，而由于隔离元件22是由可变形的材质所构成，因此当曲轴箱的气体进入至第二进气部202时，隔离元件22可膨胀以使得气体通过，或是当气体自管体导入至旋转阀24时，经由导通部203而进入至第二进气部202的气体，也可以藉由隔离元件22的压缩变形以将气体送入至第二进气部202内；另外，请参考图1a与图1d所示，在图1d中则揭露出进气装置20所包括的第一进气部201、第二进气部202以及导通部203的立体结构示意图，其中，第一进气部201和第二进气部202由于旋转阀24和导通部203之间的导通关系，因此保持永远导通的状态。

然而，在上述的图1a至图1d中并未显示出旋转阀24和管体、汽缸以及曲轴箱等其它机构之间的连动关系，不过在实际的应用上，旋转阀24与汽缸中的活塞、曲轴箱内的曲轴等元件保持同步旋转的状态，为了可以更详细说明本实用新型的引擎进气装置的运动与应用，以下，则提出利用上述图1a至图1d中所示的进气装置应用到实际二行程引擎中的实施方式，不过，因为视角的关系，上述图1a与图1d中所示的进气装置20的导通部203在以下的图2至图5中位于垂直于图面的角度上，因此无法标示出来，因此，关于进气装置20的导通部203则请同时参考图1a与图1d所示的结构。

请同时参考图1a、图2、图3、图4与图5所示，其中，由图2至图5依序为一个二行程引擎在进行一次燃烧的完整行程所相对应的结构示意图，在图2至图5中所揭露的引擎进气装置中包括一汽缸10、一进气装置20、一曲轴箱12，其中，上述的曲轴箱12位于汽缸10的下方且与汽缸10相互连接，并保持气密(air tight)，在汽缸10的一侧边上具有一进气口26，而在进气口26上则连接进气装置20的第一进气部201，且因为在第一进气部201内设置有一旋转阀24，因此，可藉由旋转阀24上的缺口与第一进气部201之间的相对应关系来决定第一进气部201与汽缸10的进气口26之间的连通状态，而进气装置20的第二进气部202则与曲轴箱12连通，另外，为了可使得外界的气体得以进入至汽缸10、曲轴箱12内，进气装置20的第一进气部201与一管体32连通，同时可经由导通部203和第二进气部202相通，且，由这些附图可知，进气装置20的第二进气部202与曲轴箱12相互连通的位置设有隔离元件22，当活塞顶部尚未低于进气口26时，旋转阀24关闭了进气口26，因此，汽缸10与曲轴箱12内的气体不会因为第一进气部201与第二进气部202之间为连通的结构而产生相互混合的情形，此外，在汽缸10的上方设置有喷嘴30，且为了使汽缸10中的燃烧后所产生的气体40可以排出，在汽缸10的上方设置有排气阀29，藉由排气阀29的开关控制以决定汽缸10内每次排放气体的时间间距与排放时间，而设置于汽缸10中的活塞14透过活塞连杆16与曲轴箱12中的曲轴18连接。

另外，在本实用新型中所揭露的进气装置20的第二进气部202中还包括了一隔离元件22，此隔离元件22可为软性材料所构成的可变容积物体或为袋状物体，因为此种设计的隔离元件22可因曲轴箱12内高压油气推出，藉由膨胀隔离元件22本身的体积以容纳这些油气，同时占据进气装置20内部空间，并将进气装置20内的气体经由进气口26推进入汽缸10，相反地，当进气装置20由管体32提供大量的气体经由第一进气部201进入至第二进气部202内时，也可藉由己膨胀的隔离元件22本身可缩小体积的特性，将原来充入隔离元件22内的油气传送回到曲轴箱12中。此外，将隔离元件22装设在进气装置20内，对于现行的二行程引擎来说，即可将用以润滑的润滑油直接添加在曲轴箱12内而不需掺混在燃烧用的油料中，因此，在排放曲轴箱12内的气体时，虽然也会有部分悬浮的润滑油微粒可能随着气体一并被排放到进气装置20内，不过却可以藉由进气装置20的第二进气部202内所装设的隔离元件22以阻挡住悬浮的润滑油微粒，并藉由气体的压力以使来自曲轴箱12的气体得以进入进气装置20中，并进而推动不含润滑油及燃油的新鲜空气进入至汽缸10内，这种设计不但可以低成本的方式达成，更可以有效避免因为必须将润滑油掺混至油料内而导致燃烧效率降低的问题。为了避免隔离元件22因为不断进行膨胀与收缩的动作而产生的位置上的移动，可利用一固定元件50以把隔离元件22固定在进气装置20内。

因此，根据上述的结构，请首先参考图2所示，当已压缩的含燃料气体(未绘示于本图中)在点火进行爆炸的瞬间，活塞14便受到压力变化的影响而向下运动，并且连带驱动了活塞连杆16而使得曲轴18开始转动，此时的活塞14接近在上死点(top dead center)处，而与此同时，与汽缸10连接的进气装置20内部的旋转阀24和曲轴18同步旋转，且在此实施方式中，当活塞位于上死点时，进气装置20内所设置的旋转阀24的开口并未与汽缸10的进气口26连通，同时也封闭了对管体32的开口，因此，旋转阀24的开口并未与汽缸10、管体32连通，换言之，第二进气部202连通曲轴箱呈现出完全封闭的状态，故此时的汽缸10、曲轴箱12内皆无气体流入。另外，因为活塞14正处于开始运动的最初期，因此对于曲轴箱12而言，其内部的气压尚未被完全压缩，所以，与曲轴箱12连接的第二进气部202内的隔离元件22在此时仍呈现出扁平的型态。

而在图3与图4中所示的结构，首先在图3中，其为接续图2的步骤，在此引擎进气装置中因为汽缸10中的油料持续进行燃烧，因而在燃烧后产生的气体40推挤活塞14以使其自上死点处持续向下运动，且旋转阀24及曲轴18在活塞连杆16的带动下也进行同步的转动，并准备接通汽缸10和第一进气部201，当活塞顶部接近进气口26上缘时，排气阀29开始打开，高压的燃烧后产生的气体40因压力高于大气压力开始经由排气口28排出同时降压至接近大气压力。

另外，也因为曲轴箱12及进气装置20为密闭状态，活塞14向下活动会压缩曲轴箱12及进气装置20内的空气而产生高于大气压力的气压。

当活塞向下通过进气口26上缘后，旋转阀24开始导通汽缸10和第一进气部201，由于进气装置20内的空气压力大于汽缸10内的压力，新鲜高压空气由进气口26进入汽缸10内，并排挤汽缸10内因为燃烧后产生的气体40以由排气口28排出，因而使得进气装置20的内压力因为气体已流入至汽缸10而逐渐下降，不过，此时在曲轴箱12内的油气因为进气装置20的内压力降低因此进入到隔离元件22中内，占据了隔离元件22的内部空间，使得隔离元件22藉由进一步的膨胀以将第二进气部202内部的空气经由导通部203(如第1a图中所示)推往第一进气部201，最终，大部份新鲜空气将进入汽缸10中。

而在图4的过程中，排气阀29开始增加开启排气口28的幅度以允许汽缸10内的燃烧后产生的气体40更容易排出，同时随着进气装置20内的旋转阀24持续不停地的运转，进气装置20内旋转阀24的开口与进气口26交集面积逐渐增加，进而使得新鲜空气加速进入汽缸中，活塞14持续向下进一步挤压曲轴箱12内的油气，此时隔离元件22继续膨胀占据第二进气部202的空间，经由导通部203(如第1a图中所示)传递压力至第一进气部201中，由于和管体32的开口仍保持封闭，且汽缸10内气压低于进气装置20，更进一步地将进气装置20中的新鲜空气推入汽缸中。

而上述图3与图4所描述的过程始于油料燃烧的最初至活塞14到达汽缸10最底部的位置为止，且在此一过程中，隔离元件22不断地膨胀。

最后，在图5中则为完成排气及进气时，汽缸10上方的排气阀29便封闭排气口28，同时，旋转阀24也封闭进气口26并开始接通导管32和第一进气部201，活塞14也逐渐向上运动，因而在曲轴箱12内产生低于大气压力的压力，当然，此时在第二进气部202内的隔离元件22由于受到曲轴箱12内较低压力及来自导管32的大气压力的影响，而将原本填充其中的油气推回曲轴箱12中并逐渐被压得扁平，原本由膨胀的隔离元件22所占的空间则藉由管体32而将新鲜空气导入，并经过第一进气部201、导通部203(如第1a图中所示)而最终进入至第二进气部202内以取代上述的空间，且在活塞14逐渐上升之际，汽缸10上方的喷嘴30又再次喷射出适量的新油料42，直到活塞14上升到上死点时，因为活塞14上方和汽缸10之间的空间中的气压逐渐上升而导致新油料42发生自燃的爆炸反应，则此时又重复至如图2所示的步骤所对应的结构。

另外，为了可使上述进气装置内的旋转阀可与汽缸、曲轴进行同步的运动，可利用同步齿轮以驱动旋转阀的运动；至于汽缸上方是否装设火花塞，则由所使用的油料来决定，举例来说，一般使用柴油的引擎则无须额外装设火花塞于汽缸内，不过若所使用的油料为一般的汽油，则为了可顺利点燃油料，必须在汽缸上方的喷嘴附近装设适当的火花塞以做为点燃油料之用。

综合上述可知，本实用新型所揭露的引擎进气装置及其应用的二行程引擎不但可以藉由设计简单且成本低廉的结构以达成提高二行程引擎在油料燃烧效率上的表现外，更可以使得二行程引擎所排放出的气体可符合于现今环保法规的规范条件，同时更可广泛地应用在使用不同的油料，例如：柴油、酒精、天然气、汽油、或是生质油等，因而增广了二行程引擎的应用层面。

以上所述藉由实施例说明本实用新型的特点，其目的在使本领域技术人员能了解本实用新型的内容并据以实施，而非限定本实用新型的专利范围，故凡其它未脱离本实用新型所揭示的精神所完成的等效修饰或修改，仍应包含在本申请的专利范围中。

Claims (15)

1.一种引擎进气装置，包括：

一第一进气部，其表面上开设有多个第一开口，且该第一进气部内设有一旋转阀，该旋转阀具有至少一第二开口；

一第二进气部，其内设有至少一隔离元件；以及

一导通部，使该第一进气部与该第二进气部得以连通。

2.如权利要求1所述的引擎进气装置，其特征是：该第一进气部与该第二进气部为一体成型的结构。

3.如权利要求1所述的引擎进气装置，其特征是：该第一进气部与该第二进气部为单独独立的结构。

4.如权利要求1所述的引擎进气装置，其特征是：该隔离元件为软性可变容积的物体。

5.如权利要求1所述的引擎进气装置，其特征是：该隔离元件由一固定元件固定于该第二进气部内。

6.如权利要求1所述的引擎进气装置，其特征是：该进气装置组装于一引擎上。

7.如权利要求7所述的引擎进气装置，其特征是：该旋转阀与该引擎同步转动连接。

8.一种二行程引擎，包括：

至少一汽缸，其具有至少一进气口与至少一排气口；

至少一曲轴箱，其连接于该汽缸的下方；以及

至少一进气装置，该进气装置包括：

一第一进气部，其与该汽缸连通，且该第一进气部内设有一旋转阀；

一第二进气部，其与该第一进气部、该曲轴箱连通，且该第二进气部内设有至少一隔离元件；

一导通部，其使该第一进气部与该第二进气部得以连通。

9.如权利要求8所述的二行程引擎，其特征是：该汽缸内设置一活塞。

10.如权利要求9所述的二行程引擎，其特征是：该曲轴箱内设置一曲轴，通过活塞连杆与该活塞连接。

11.如权利要求8所述的二行程引擎，其特征是：该进气装置的第一进气部还与一管体相连接，该管体与大气相连通。

12.如权利要求8所述的二行程引擎，其特征是：该隔离元件为软性可变容积的物体。

13.如权利要求8所述的二行程引擎，其特征是：该隔离元件由一固定元件固定于该第二进气部内。

14.如权利要求8所述的二行程引擎，其特征是：该汽缸上方还设置一喷嘴。

15.如权利要求8所述的二行程引擎，其特征是：该汽缸的上方还设置有火花塞。

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