TW202607222A - 預燃室引燃之引擎 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種預燃室引燃之引擎，包括：一汽缸，包括一主燃室；一預燃室，連通該主燃室；一活塞，可活動地容設於該主燃室中；一進氣歧管，連通該主燃室；一排氣管，連通該主燃室；一旁通管，連通該進氣歧管及該預燃室；一化油器，設置於該旁通管之管路上；一控制閥，設置於該旁通管之管路上，且位於該化油器與該預燃室之間；一噴油嘴，設置於該進氣歧管，供將燃油供入該進氣歧管；一點火器，設置於該預燃室，供引燃該預燃室中之燃氣以擴散至該主燃室；一進氣閥門，設於該主燃室與該進氣歧管之間；及一排氣閥門，設於該主燃室與該排氣管之間。

Description

預燃室引燃之引擎

本發明是有關於一種引擎，特別係有關於一種預燃室引燃之引擎。

機動車輛（例如汽機車）為現今日常生活中不可或缺之移動及交通工具，其具有操縱簡單、使用方便等優點。一般機動車輛通常係利用引擎中爆炸所產生之動力進行驅動。近年來，由於各界對於生態保護、環境污染、能源危機等問題日益重視，世界各國環保法規愈趨嚴格，因此汽機車之相關業者無不積極地研發低污染、低油耗與高性能的引擎，藉以符合世界潮流。

習知引擎係透過火星塞直接於汽缸的燃燒室中進行點火引燃混合的油氣，藉爆炸以產生動力。然而，習知引擎的燃燒室中的混合油氣需要達到過量空氣係數(λ≦1)才能夠使引擎穩定運轉，且火星塞僅可進行單點小範圍的點火，燃燒室中的混合油氣無法快速且全面性地燃燒，造成熱效率不佳、耗能、燃燒不完全、廢氣污染等問題。過量空氣係數（λ）是指實際空燃比（AFR）與化學計量空燃比的比值。亦即，λ=1時為化學計量空燃比，λ＜1時為濃混合氣，λ＞1時為稀混合氣。其中，理論空燃比（ ）為14.7，在知道化學計量空燃比的情況下，過量空氣係數和空燃比兩者可以互相換算，其關係式為 。

因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之預燃室引燃之引擎，以解決上述之問題。

本發明之主要目的在於提供一種預燃室引燃之引擎，可達到快速燃燒，提升引擎的熱效率。

為達成上述目的，本發明提供一種預燃室引燃之引擎，包括：一汽缸，包括一主燃室；一預燃室，連通該主燃室；一活塞，可活動地容設於該主燃室中；一進氣歧管，連通該主燃室；一排氣管，連通該主燃室；一旁通管，連通該進氣歧管及該預燃室；一化油器，設置於該旁通管之管路上；一控制閥，設置於該旁通管之管路上，且位於該化油器與該預燃室之間；一噴油嘴，設置於該進氣歧管，供將燃油供入該進氣歧管；一點火器，設置於該預燃室，供引燃該預燃室中之燃氣以擴散至該主燃室；一進氣閥門，設於該主燃室與該進氣歧管之間；及一排氣閥門，設於該主燃室與該排氣管之間。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1至5，其顯示本發明之一實施例，本發明之預燃室引燃之引擎包括一汽缸11、一預燃室12、一活塞13、一進氣歧管14、一排氣管15、一旁通管16、一化油器17、一控制閥18、一噴油嘴19、一點火器20、一進氣閥門21及一排氣閥門22。

該汽缸11包括一主燃室111。該預燃室12連通該主燃室111。該活塞13可活動地容設於該主燃室111中。該進氣歧管14連通該主燃室111。該排氣管15連通該主燃室111。該旁通管16連通該進氣歧管14及該預燃室12。該化油器17設置於該旁通管16之管路上。該控制閥18設置於該旁通管16之管路上，且該控制閥18位於該化油器17與該預燃室12之間。該噴油嘴19設置於該進氣歧管14，供將燃油供入該進氣歧管14。該點火器20設置於該預燃室12，供引燃該預燃室12中之燃氣以擴散至該主燃室111。該進氣閥門21設於該主燃室111與該進氣歧管14之間。該排氣閥門22設於該主燃室111與該排氣管15之間。其中，透過該化油器17可提供均質混和氣至該預燃室12，透過該預燃室12中之燃氣預燃並擴散至該主燃室111，將火焰傳遞至該主燃室111進行大範圍引燃，藉此可達到快速燃燒，提升該預燃室引燃之引擎的熱效率。

該預燃室12中之空燃比設定為當量點，該預燃室12中之空燃比設定為小於等於1（過量空氣係數λ≦1）。該主燃室111能夠預期操作於當量點或是稀薄燃燒（過量空氣係數λ≧1），能夠達到節能省油之效果。

在本實施例中，該預燃室12與該主燃室111係以多個通孔121相互連通。較佳地，該多個通孔121中的至少一部分之開口的朝向相異，例如，該多個通孔121之開口的朝向係朝該主燃室111輻射漸擴，藉此可擴大將火焰傳遞至該主燃室111進行引燃的範圍，可提升該主燃室111之燃燒效率。其中，被引燃的火焰經過該多個通孔121後可形成湍流火焰擴散至該主燃室111，能加快火焰傳播速度，且提高指示平均有效壓力。

詳細說，該進氣歧管14中另設有一節氣閥門141，以進行空氣流量的控制。該控制閥18為機械式閥門或電子式閥門，該控制閥18係透過電子控制、凸輪機構、旋轉機構或壓差方式進行啟閉。例如，該控制閥18可為單向閥、電磁閥23（如圖6所示）或安全閥，然而亦可採用任何可達到啟閉控制之裝置或機構。

實際運作上，該進氣閥門21將混和空氣導入該主燃室111，該進氣歧管14為空氣與燃油之混和空間，該主燃室111空燃比將由該噴油嘴19進行控制燃油噴射量，該預燃室12引燃之引擎主要的新鮮空氣將由該節氣閥門141進行控制。該旁通管16連接該化油器17並透過該控制閥18進行控制進入該預燃室12的燃氣，而該控制閥18可經由該進氣閥門21控制之凸輪軸進行控制。該預燃室12搭配該點火器20（例如火星塞）進行混合燃氣的點燃，由該多個通孔121將該預燃室12中點燃的火焰引燃至該主燃室111，將該主燃室111之燃氣（可為稀薄燃氣（λ≧1））點燃。

關於該預燃室引燃之引擎的運作程序說明如下。進氣行程（圖1）：該活塞13下行，新鮮空氣由該節氣閥門141引入至該進氣歧管14，並由該噴油嘴19噴入燃油進行混和，由該進氣閥門21開啟後引入該主燃室111，而新鮮空氣也將由該旁通管16流入，經由該化油器17後將油氣混和，並由該控制閥18引入該預燃室12。壓縮行程（圖2）：該活塞13上行，將該主燃室111及該預燃室12之混合氣進行壓縮。動力行程（圖3）：該活塞13於上死點前後，該點火器20將該預燃室12中之混合氣點燃，並由該多個通孔121將火焰導入並引燃該主燃室111中之混合氣，燃燒產生高溫高壓使該活塞13下行，形成動力行程。排氣行程（圖4）：該活塞13上行，將該預燃室12及該主燃室111燃燒後的高溫廢氣，由該排氣閥門22排出至該排氣管15，並排至大氣。

在如圖7至圖12所示之一實施例中，該控制閥係透過旋轉機構進行啟閉。詳細說，該控制閥為一旋轉閥24，該旋轉閥24包括一腔室241、一連通該腔室241之側開孔242及多個連通該腔室241及該主燃室111之通孔243。在進氣行程（圖9）時，該側開孔242連通該進氣歧管14，空氣及油氣混合燃氣由該側開孔242流入該腔室241；在壓縮行程（圖10）時，該側開孔242不連通該進氣歧管14及該主燃室111；在動力行程（圖11）時，該側開孔242旋轉至連通該點火器20所在之空間，該點火器20將該腔室241中之混合氣點燃，並由該多個通孔243將火焰導入並引燃該主燃室111中之混合氣；在排氣行程（圖12）時，該側開孔242不連通該進氣歧管14及該主燃室111，以使燃燒後的高溫廢氣排出。

11:汽缸 111:主燃室 12:預燃室 121:通孔 13:活塞 14:進氣歧管 141:節氣閥門 15:排氣管 16:旁通管 17:化油器 18:控制閥 19:噴油嘴 20:點火器 21:進氣閥門 22:排氣閥門 23:電磁閥 24:旋轉閥 241:腔室 242:側開孔 243:通孔

圖1為本發明一實施例之預燃室引燃之引擎的進氣行程示意圖。 圖2為本發明一實施例之預燃室引燃之引擎的壓縮行程示意圖。 圖3為本發明一實施例之預燃室引燃之引擎的動力行程示意圖。 圖4為本發明一實施例之預燃室引燃之引擎的排氣行程示意圖。 圖5為圖1之局部放大圖。 圖6為本發明另一實施例之預燃室引燃之引擎的示意圖。 圖7為本發明又一實施例之預燃室引燃之引擎的示意圖。 圖8為本發明一實施例之旋轉閥示意圖。 圖9至圖12為本發明又一實施例之預燃室引燃之引擎的進氣、壓縮、動力及排氣行程示意圖。

11:汽缸

111:主燃室

12:預燃室

13:活塞

14:進氣歧管

141:節氣閥門

15:排氣管

16:旁通管

17:化油器

18:控制閥

19:噴油嘴

20:點火器

21:進氣閥門

22:排氣閥門

Claims (10)

1. 一種預燃室引燃之引擎，包括： 一汽缸，包括一主燃室； 一預燃室，連通該主燃室； 一活塞，可活動地容設於該主燃室中； 一進氣歧管，連通該主燃室； 一排氣管，連通該主燃室； 一旁通管，連通該進氣歧管及該預燃室； 一化油器，設置於該旁通管之管路上； 一控制閥，設置於該旁通管之管路上，且位於該化油器與該預燃室之間； 一噴油嘴，設置於該進氣歧管，供將燃油供入該進氣歧管； 一點火器，設置於該預燃室，供引燃該預燃室中之燃氣以擴散至該主燃室； 一進氣閥門，設於該主燃室與該進氣歧管之間；及 一排氣閥門，設於該主燃室與該排氣管之間。
2. 如請求項1所述的預燃室引燃之引擎，其中該預燃室中之空燃比設定為當量點。
3. 如請求項1所述的預燃室引燃之引擎，其中該預燃室中之空燃比設定為小於等於1。
4. 如請求項1所述的預燃室引燃之引擎，其中該主燃室中之空燃比設定為當量點或是稀薄燃燒。
5. 如請求項1所述的預燃室引燃之引擎，其中該進氣歧管中另設有一節氣閥門。
6. 如請求項1所述的預燃室引燃之引擎，其中該控制閥為機械式閥門或電子式閥門，該控制閥係透過電子控制、凸輪機構、旋轉機構或壓差方式進行啟閉。
7. 如請求項6所述的預燃室引燃之引擎，其中該控制閥為單向閥、電磁閥或安全閥。
8. 如請求項1至7任一項所述的預燃室引燃之引擎，其中該預燃室與該主燃室係以多個通孔相互連通。
9. 如請求項8所述的預燃室引燃之引擎，其中該多個通孔中的至少一部分之開口的朝向相異。
10. 如請求項8所述的預燃室引燃之引擎，其中該多個通孔之開口的朝向係朝該主燃室輻射漸擴。