TW200815670A - Internal combustion engine - Google Patents

Description

200815670 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種具有至少一個活塞式 【先前技術】 在內燃機之汽缸的燃燒室內燃燒的 生物燃料、固態燃料、或是氣態燃料， 負荷的有害物質，例如氮氧化物（N〇x)、 煤灰或是灰塵粒子。 【發明內容】 本發明的目的是要避免上述缺點，虫 合乎環保要求的方式運轉的內燃機。本蔡 徵爲具有一個裝有雙氣體噴射器之機殼， 個將氫氣及氧氣分別輸入活塞式汽缸之烧 口，以及兩個壓力控制及時間控制之電蠢 的噴嘴針，燃燒室具有一個將燃燒產物每 時一個熱分解觸媒轉化器構成燃燒室外蹇 媒轉化器具有兩個將一空隙圍住且彼此圈 心的空心圓柱體，其中空心圓柱體與這個 具有一個能夠將流向位於內側之空心圓柏 的金屬層，同時位於外側之空心圓柱體奏 的進料口、一個用於排出爆衝氣體的排_ 於控制進水的溫度感測器。 最好能夠以一個受雙作用凸輪軸控 室的排氣口封閉住。 :缸的內燃機。 :論是化石燃料、 ^會產生造成環境 二氧化碳（co2)、 〔提出一種能夠以 ^明之內燃機的特 且此機殼具有兩 P燒室之用的進氣 j進氣閥及其所屬 ^出的排氣口，同 $，這個熱分解觸 Ϊ隔一定距離且同 3空隙相鄰的內壁 ΐ體的燃燒熱排出 !：有一個用於進水 I 口、以及一個用 |J之彈簧閥將燃燒 200815670 本發明的另外一個特徵是機殼的兩個進氣口分別具有 一個線圈、一個電樞、以及一個壓縮彈簧。 本發明的另外一個特徵是彈簧閥在活塞位置從下止點 到很接近上止點之間打開約1 60度。 【實施方式】 以下以一個實施例並配合圖式對本發明的內容做進一 步的說明。第1圖：本發明之具有雙氣體噴射器及一個熱 分解觸媒轉化器之內燃機的一個部分斷面示意圖。第2 圖：雙氣體噴射器之細部示意圖。第3圖：整個內燃機的 示意圖。 從第1圖及第2圖可以看出，本發明之內燃機具有至 少一個活塞式汽缸（1)及一個裝有雙氣體噴射器（2)的機殻 (3)，且機殼（3)具有兩個將作爲燃料用的氫氣（H2)及氧氣 (〇2)以2: 1的比例分別輸入燃燒室（5)之用的進氣口（4)， 這個過程是由兩個壓力控制及時間控制之電動進氣閥（6) 經由兩個設置在機殼內彼此間隔一定距離的噴嘴針（7)依 據需求精確地控制燃料的輸入。兩個進氣閥（6)各具有一個 線圈（8)、一個電樞（9)、以及一個壓縮彈簧（1〇)。 由於氧氣和氫氣之間的反應不需要任何空氣，因此本 發明之內燃機並沒有任何空氣進氣口。 由於在起動過程中不會有任何推動力，因此第3圖顯 示的曲軸（1 1)是被一個未在圖式中繪出的電動起動器驅 動，當活塞位置快要到達上止點時，雙氣體噴射器（2)會將 氫氣及氧氣導入汽缸（1 )的燃燒室（5 )內。在冷起動階段是利 200815670 用外源點火（例如點火火花或一根加熱棒）將輸入的以2 : 1 的比例混合的氫氣-氧氣混合氣體（爆衝氣體）點燃。當燃燒 室溫度穩定的達到約7001時，外源點火就會被撤除，並 調整成由一個事先設定之活塞位置自動點火的方式。在接 下來的工作衝程中，混合氣體會以最高達3 0 〇 0 X：的溫度燃 燒，並產生水分子，同時因高溫而使壓力及體積變大的混 合氣體會將活塞（12)推動到汽缸（1)的下止點。與曲軸（11) 連接的擺動荷載（13)會將活塞（12)帶到上止點，在活塞位置 從下止點到很接近上止點之間，一個位置在汽缸頭（14)上 的排氣口（15)會被一個受雙作用凸輪軸（16)控制之彈簧閥 (17)打開約1 60度，並將水分子排放到一個廢氣水槽（1 8)。 在廢氣水槽（1 8)中收集到的水分子會被引導到一個純水水 槽（1 9)，然後再被送到構成內燃機之燃燒室外殻的熱分解 觸媒轉化器（20)，以便將水分子熱分解成氫氣和氧氣。接 著所產生的氫氣/氧氣混合氣體會被引導到一個冷卻水裝 置（2 1 )，以便將混合氣體中所含的少量水蒸汽冷凝成水。 接著將純的氫氣/氧氣混合物氣體引導到一個氣體分離裝 置（2 2)，以便將氫氣從氧氣中分離出來。接著將分離出來 的氣體送到一個高壓壓縮機（2 3)中壓縮，然後儲存在儲存 裝置（24)中，以便再度被送到內燃機中作爲燃料。 熱分解觸媒轉化器（20)具有兩個同心且彼此間隔一段 距離（最好是1 mm至2 mm)的空心圓柱體（25，26)。空心 圓柱體（25，26)將一個空隙（27)圍住，空隙（27)具有一個最 好是由鈾、鈀、銥、餓、铑、或是其他類似金屬構成的金 200815670 屬層（2 8)。位於外側的空心圓柱體（2 6)在靠近底部的位置具 有一個讓水流入用的徑向伸出的進水口（2 9)’以及在靠近 頂部的位置具有一個將爆衝氣體排放到冷卻水裝置（21)用 的徑向伸出的排氣口（3〇)。在位於內側之空心圓柱體（25) 的燃燒室（5)內燃燒的燃料產生的熱會將位於內側之空心 圓柱體（25)的由鉑構成的金屬層（28)加熱到約1 200°C而達 到熾熱狀態。經由進水口（2 9)流入空隙（27)的水會被熾熱的 空心圓柱體（25，26)直接加熱成過熱的水蒸汽（2 H20)，同 時水蒸汽及由鉑構成的金屬層（2 8)之間的交互作用會將過 熱的水蒸汽分子熱分解成Η : Ο的體積比爲2 : 1的爆衝氣 體（2Η2 + 02)，也就是一種由氣態氫（2Η2)及氣態氧（02)組成 的混合氣體。設置在排出氣口（30)之前的溫度感測器（31) . •’ 會控制水的流入量，使所產生的過熱水蒸汽將熾熱的金屬 層（28)的溫度維持在一個理想的數値（約1 200°C)。 由於不需要本身的進氣衝程及壓縮衝程，因此本發明 之內燃機可以用四衝程及二衝程的方式運轉。因此在運轉 過程中，每一個汽缸的點火角度都可以從720度轉換成360 度’也就是說可以在沒有延遲的情況下提升內燃機的效率。 本發明的優點是不會產生如氮氧化物（NO x)、二氧化碳 (C02)、煤灰或是灰塵粒子之類的有害物質，因此不會造成 環境負荷。 當然’本發明之可能的實施方式絕非僅限於前面描述 的實施方式，而是可以依據本發明的基本構想加以變化。 例如可以將內燃燒製作成一種回轉活塞式的內燃機。 200815670 【圖示簡單說明】 第1圖 本發明之具有雙氣體噴射器及一個熱分解觸 媒轉化器之內燃機的一個部分斷面示意圖。 第2圖 雙氣體噴射器之細部示意圖。 第3圖 整個內燃機的示意圖。 【元件符號說明】

1 活塞式汽缸 2 雙氣體噴射器 3 機殼 4 進氣口 5 燃燒室 6 進氣閥 7 噴嘴針 8 線圈 9 電樞 10 壓縮彈簧 11 曲軸 12 活塞 1 3 擺動荷載 14 汽缸頭 15 排氣口 16 凸輪軸 17 彈簧閥 18 廢氣水槽 -1 0 - 200815670 19 純 水 水 槽 20 熱 分 解 觸 媒 轉化器 2 1 冷 卻 水 裝 置 22 氣 體 分 離 裝 置 23 高 壓 壓 縮 機 24 儲 存 裝 置 25，26· 空 心 圓 柱 體 2 7 空 隙 28 金 屬 層 2 9 進 水 □ 30 排 氣 □ 3 1 溫 度 感 測 器

-11

Claims (1)

1. 200815670 十、申請專利範圍： 1. 一種具有至少一個活塞式汽缸的內燃機，其特徵爲：具 有一個裝有雙氣體噴射器（2)之機殻（3)，且機殼（3)具有兩 個將氫氣及氧氣分別輸入活塞式汽缸（1)之燃燒室（5)之 用的進氣口（4)，以及兩個壓力控制及時間控制之電動進 氣閥（6)及其所屬的噴嘴針（7)，燃燒室（5)具有一個將燃燒 產物排出的排氣口（15)，同時一個熱分解觸媒轉化器（20) 構成燃燒室外殼，熱分解觸媒轉化器（20)具有兩個將空隙 (2 7)圍住且彼此間隔一定距離且同心的空心圓柱體（25, 26)，其中空心圓柱體（25，26)與空隙（27)相鄰的內壁具 有一個能夠將流向位於內側之空心圓柱體（25)之燃燒熱 排出的金屬層（28)，位於外側之空心圓柱體（2 6)具有一個 用於進水的進水口（2 9)、一個用於排出爆衝氣體的排氣口 (3 0)、以及一個用於控制進水的溫度感測器（3 1)。 2. 如申請專利範圍第1項的內燃機，其特徵爲：能夠以一 個受雙作用凸輪軸（16)控制之彈簧閥（17)將燃燒室的排 氣口（ 1 5 )封閉住。 3 .如申請專利範圍第1項及第2的內燃機，其特徵爲：機 : . 殼（3)的兩個進氣口（6)分別具有一個線圈（8)、一個電樞 … r * - · -(9)、以及一個壓縮彈簧（1〇)。 4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項的內燃機，其 . 』 . ， ' 特徵爲：彈簧閥（17)在活塞位置從下止點到很接近上止點 之間打開約1 6 0度。 ， . » .. ' 5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項的內燃機，其 -12· 200815670 特徵爲：不具有空氣 6 .如申請專利範圍第1 特徵爲：以四衝程或 角度爲720度或320 進氣口。 項至第5項中任一項的內燃機，其 二衝程運轉時，每一個汽缸的點火 度。