TW467994B - Enhanced method of closed vessel combustion - Google Patents

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467994 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 技術範圍 本發明係關於引擎中燃燒之改良過程。 發明背景 '隨著ί由價漸增及美國更加依賴於進口石ί由*具有改良的 燃料經濟價値之引擎提供巨大的利益。此外，小心控制引 擎排放物的形式與數量是重要的》 對於全球暖化的掛念指向碳氫化合物燃燒所排放之多餘 的空氣污物。受控制的排放氣体目前爲一氧化碳與多餘的 碳氫化合物，二者係由於過多的燃燒所致。藉.由引入不同 氫-碳結構的其他碳氫化合物燃料，也可以大致上減少二 氧化碳的排放。 如果可以使火花點火（SI)引擎以低很多的燃料_空氣比操 作’而引擎功率與潛在的火焰噴出無實質上的損失，則可 以節省相當數量的燃料。很多引擎的熱操作效率差，而最 近‘幾年的進步很少。 在奥圖循環引擎中，燃料與空氣在燃燒室外部混合，且 在壓縮以後由電火花點火β此使得局部燃料·空氣混合物 超過自動點火溫度而開始燃燒，其然後伴隨著燃燒室体積 的小改變而發生。在狄赛爾循環中，空氣獨自在燃燒室中 壓縮至鬲壓力與溫度的位準。此使得空氣溫度在自動點火 溫度以上，燃料直接注入燃燒室且原子化，以穿過部分的 燃燒區。在連續的燃科注入與燃燒室体積膨脹期間，其有 幾分地激發等壓燃燒’燃料-空氣混合物由熱空氣點火， 而燃燒發生於室内。 卜！丨 i----II--裝--------如----1 —---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

^67994 A7 B7 五、發明說明（2 在奥圖循環引聲· φ，_ mjA^ , „ ^ ,. . , ^均質的螈料-空氣混合物穿過 2 ^ 燃料-空氣混合物與局部混合物溫度而幾 =元全燃燒。在狄赛爾循環引擎中，成層、局部濃厚的燃 ☆ 合^多餘的空氣職’其接收來自於空氣壓 縮的為。所以，顯然，狄賽爾引擎中的燃燒可在總体上比 奥圖引擎燃燒室-在該處’燃燒火培必須完全穿透燃燒室-稀疏很多的燃料空氣混合物中發生。整個燃料线漏合 物必須在可燃燒限制内且在自動點火溫度以上，以消耗全 部的燃料。燃料··空氣混合物在奥圖引擎中壓縮在一起。 所以，必須小心以防止過早開始燃燒，其係自動點火溫度 位準以上之熱點或多餘的壓縮溫度所引起。此使得幾乎不 可能使用傳統奥圖循環引擎於絕熱或接近絕熱式的操作， 其中燃燒室壁的溫度點可能到達自動點火的位準。 奥圖引擎中，過早自動點火或預點火的問題利用高辛烷 燃料燃燒而解決。來自技術參考資料（技參的圖1顯示， 低辛烷JP-4與高辛烷AVGAS 115/145與空氣在大氣壓力的 未飽和混合物之自動點火溫度對照低流動速度.。對於停滞 或低流動速度的飽和混合物而言，自動點火溫度較低。圖 顯示，高辛烷燃料空氣混合物的自動點火溫度比低辛烷 者高約華氏200度。這些値典型上係用於類似燃料的群 组。圖也顯示，燃料-空氣混合物的流動速度可以補償辛 烷等級的不足。在最低的溫度位準而無流動時，低辛烷燃 料的點火延遲顯示爲約10秒。在華氏1200度，燃料-空氣 混合物的流動速度約爲18呎/秒時，此減少至0.2秒。等壓 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) t]*.----1 線"> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 心 7 99 4 Α7 _____—— Β7 五、發明說明（3 ) 燃燒的燃燒時_間通常比點火延遲長3 ο倍，其晴示反應很 慢。此處’重要的訊息爲，在一流動中執行時，燃燒速率 大致上增加。 .技術參考資料的圖2與3將奥圖循環操作之單一汽缸往復 活塞引擎的引擎熱效率與指示功率顯示爲甲醇與汽油燃料 之當量比的函數。圖2與3顯示，.除非引入亂流，則超過約 0.8的當量比時’汽油與空氣的標準混合物將不會點火而 燃燒。在該事例時，藉由改良的混合及亂流，可燃繞範圍 可_改良至約.0.7的當量比。然而，標準混合物中的甲醇將 點火而燃燒至約〇,68的當量比’而就具有亂流的改良混合 物而έ，將至約0·6的’當量比。汽油與甲醇的燃燒性能.有 一些差異。依據圖2與3，所示引擎中的化學計量混合物可 由汽油的質量在14· 5的空氣-燃料比找到，而甲醇的化學 計量混合物爲6.5。汽油的可蟬性範固係在〇. 6至3.8的當量 比，而甲醇係0.45至4‘2。更重要的可能是層流火焰速率， 其對於汽油而言爲0.37呎/秒’對於甲醇而言爲〇 52叹/ 秒。絕熱火焰溫度約爲相同，且燃燒之熱與化.學計量燃料 空氣比爲相同的比乂 圖2又顯示，在較低的當量比操作中，熱效率的某些改 良係可行的。此是以指示功率爲代價，如圖3所見。 圖2與3顯示，由於燃料-空氣混合物的壓縮·與標準値相 比，單一汽缸往復活塞内燃機的可燃性下限（lean flammability limit)之改良很少。這些圖的値可與化學手册 中在標準狀況的相同燃料所引用之値-如此揭示之背景段 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚Ί ---- t請先SS讀背面之注意事項再填寫本頁) J裝-------：ltp---------線、 A67994 A7 ____ ___ B7 五、發明說明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 所述者-做比較。另一方面，亂流與流動之引入燃料_空氣 混合物使低可燃性限制延伸至較低的當量比。活塞引擎中 可用的亂流位準極爲有限。如果尋求高亂流度，則此只能 以極高的流動速度達成u當燃燒室相對於燃燒室界限以相 當的速度移動時，此高的流動速度只能在一密閉容室，的燃 燒室中達成。此型式的移動以極有節制的程度引入汪克爾 .引擎中，但此引擎苦於缓慢的燃燒，可能是由於低點火溫 度與點火塞的位置所致。 在汪克爾引擎中，燃料-查氣混合物相對於靜子以高達 30呎/秒的速率行進β在一氣体渦輪引擎的燃燒室中，流 動速度很少多於70呎/秒。 此揭示所使用的資訊與資料係依據從引証的技術參考資 料(技參）所取得的資料與圖，以説明及証實所作的觀察與 所使用的方法之技術根據。 技術參考資料 _ 下列技術參考資料，其在本文中稱爲技參，係爲支持所 説明的技術而提供： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1. ASD技術報告61-288，「使先進飛行器之點燃與爆 炸的危險減至最小之研究」，洛克希德公司加州航空系統 分公司，空軍系統司令部，美國空軍，俄亥俄州莱特-派 特森空軍基地，合約號碼AF33(6!6)-7387，工作號碼 60768，1961 年。 2. Galopoulos，N.E.，「往復式内燃機的替代燃料J ， 第62卷，「航空與太空之進步」〇名稱爲「替代性碳氫化 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局負工漭費合作社印製 Α 6 7994 Α? Β7 五、發明說明（5 ) 合物燃料、燃燒與化學運動學」的反潛水雷點燃装置工麻 (Squid Workshop )，美國航空與太空協會’ 1977年9月。 3. Heywood，J.B·，「火花點火引擎的污物形成與控 制.」，來自燃燒科學之進步，第i卷，1976年.。 4. Brokaw，S·，來自「飛機發動機之選擇性燃燒、點 火、高度行爲與計量」之文章「特別參考高溫的熱點 火J，燃燒討論會Liege，Butterworth科學刊物，1956年。 5. Slutsky、S_ Tamagno，J.與Fructman，I.，「碳氫化合 物-空氣燃燒火焰的分析J ，AIAA第二推進聯合專家會 議，科羅拉多泉，科羅拉多州，1966年6月13-17日。 6. Anderson，G.Y.與Vick,A-R .，「碳氫化合物與空氣之 超音速預混合流動中之火培的實驗性研究」，國家疏空與 太空總署，1968年。 7. HaIl，A.R.與Diederichsen，J.，「在壓力到達 20大氣壓 之空氣中的單一燃料滴燃燒之實驗性研究j ，由英國倫敦 固定辩公室控制。 8 . Mizutani，Y，與Nishimoto,T·，「預混合嗜覆劑中的 亂流火焰速度•第一部分實驗性研究」，燃燒科學與技 術，1972年第6卷，第10頁，英國Gordon與Breach科學. 刊物有限公司。 9. Sauter，J.，「化油器自動化的調查j ，NACA TM第 5.18 號，1928 年6.月，譯自 Zeitschrift des Deutche Ingenieure， 1926年1 1月3日。 1 0 - Zabetakis，M. G·，「溫度_與壓力極限之點燃與爆炸的 -8 - 本紙張尺度適用中圉國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） r_—r—-----ί--------tr-i------ (請先S3讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（6 ) 危險」，A.I.Ch.E.-I.Chem.E.討論會系列，1965年第2號， 英國倫敦化學工程師協會。 11. Zajac,L.J.與 Oppenheirti，A.R，「爆.炸反應中心的動 力，A.I.A. A.期刊，第9卷，1971年i 1月4曰。 1 2 . Brewster, S.與Kerley，R. V.，「汽車燃料與燃燒問 題」，汽車工程師學會，國家西岸會議，華盛頓州西雅 圖，1963年8月19-22日。 13. Laderman,A,J.與Oppenheim，A.K.，「一 爆炸氣体中的 初始火焰加速度J，NASA許可號碼NSG(638)- 166 , 1961年。 14. Kuchta，J,M.與Cato，R.J.，「碳氫化合物燃料蒸氣-空氣混合物的熱氣体點火溫度」，調查報告6857號，美國 内政部礦業局，1966年。 15. Kuchta，J. M.. Labiris與Zabetakis, M..G.，「破氫化合 物燃料在靜態與動態狀況下的自動點火之可燃性」，調查 報告5的2號，募國内政部礦業局，1962年。.. 1 6 . O'Neil，C，Jr.「壓力對於液体燃料自發點火溫度的 效應」，NACA TN 3829號，國家航空顧問委.員會，俄亥 俄州路易士飛行推進實驗室，1956年。 17_ Grobman，J·，Anderson, D. N_, Diehl, L. A.與Niedzwiecki，. R. W.，「航空推進會報j ，NASA SP-381號，路易士研究 中心，俄亥俄州克利夫蘭—1975年。 1 8 . Ferri，A.與Agnone，A.,「燃燒氫氣之引擎所形成的 —氧化氮」，紐約大學，由NASA依據NGR-33, 016-131合 約支援的NYU-AA-09。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先-SS讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 奸——, 51. Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 所引証之美國專利3762844號（.844號專利）所述的引擎自 從此專利准許以後正在發展中。本發明係關於，844號專利 所述型式的引擎燃燒過程與方法之改良。 引証很多技術參考資料’以作爲幫助了解此揭示所述方 法的第一個基礎。來自這些來源的很多來源之圖示係用於 説明方法的可行性。本發明是針對達成所述目標所涉及的 結構與方法之新穎紐合，然而，首先要説明某些一般背景》 燃燒之化學 使用期間遍及歷史的燃料之一是煤炭。煤炭在自由碳之 燃燒過程的化學反應如下： i公斤C+2.67公斤02=3.67公斤C02+7,777.8千瓦小時/公斤 煤炭實際上可爲很多形式，其也可含有其他本身不參與 燃燒過程但可污染大氣的化學物質。這些化學物質之一係 硫’其導致酸雨及森林毀減。也排放大量顆粒。煤炭燃燒 所釋放的熱是適中的。 顯然可見，每燃燒一公斤的自由碳，排放3.67公斤二氧 化碳 另一燃料係氫’其非固体或液体，而在正常溫度與壓力 時係氣体。氫與氧燃燒時的反應如下： 1公斤Ha+8公斤〇2=9公斤Η20+34444.5千瓦小時/公斤 既然氫只排出水’其必須視爲終極型式的清潔燃料。然 而，氫氣的可用性與分佈目前不如汽油那樣有進展。 用於〉飞車操作之最常用的燃料係辛烷，其與氧之燃燒係 以如下方式而反應： (請先閲讀背面之注意事頊再填寫本頁) V裝---------訂— !1 ! .1 -10-

467994 A7 B7 •5·、發明說明.（8 ) C8H18+12.5 02=8 C02+9 H20+i〇642.2 千瓦小時/公斤 在燃燒期間，有小的增益。此依據反應的燃料而改變， 但另外地，此可由原子量平衡，如所示： [8(0)+(iS)]+[i2.5[(6)十(32))=^6(6)+(32)1 + 91:(2) + (16)]或 1 公斤 C8H!8+6.06 公斤 〇2=4.61 公斤 c〇2+2.45 公斤 Η2〇+1〇/42·2千瓦小時/公斤 此處可見，一公斤辛烷將產生4· 61公斤二氧化碳。與煤 炭相比，其每公斤燃燒產生3.67公斤二氧化碳，此並未改 良。既然辛娱;的熱值_高於碳.，則每單位功率產生時，辛燒 將產生較少的二氧化碳，或： C02=(4.6 1/3.67)(7,777.8/10,642.2) CO2=0.918侍的煤炭。 大部分汽車目前由以汽油操作的奥圖型正位移火花點火 内燃（SI)機供應功率’汽油很接近辛燒。多數在很多地方 操作時’供應過量的二氧化複至大氣。燃燒的其他污物係 一氧化碳’及未燃燒的汽油蒸氣，其來自於燃燒過程的体 積位移或由於缺少氧所致。 在利用JP- 1氣体渦輪機燃料搡作的480千瓦氣体渦輪機引 擎上進行之排放測試顯示下列結果： 表1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ''衷 -------tr-·—-----—· 痤濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參數 公克/公斤 百萬分竿 公斤/小睹 二氧化碳 3,150.0 -- 545.5 一氧化碳 1.34 23.1 0.23 NOx 11.5 120.1 1.98 多_餘的碳氫化合物 0.04 1.2 0.04 -11 - 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 46799^ A7 B7 五、發明說明（9 ) 此處可見，當1公斤JP-1燃燒時，3. 150公斤的二氧化碳 隨著廢氣排放。如果該氣体渦輪機以全功率位準操作一 年，引擎將排放大約4,778. 6噸（公制噸）二氧化碳。如果大 量類拟引擎在相同區域操作；它們可能一起火大改變當地 的大氣結構。所以，重要的是辨認及引入可減少每單位功 率產生之二氧化碳排放量的裝置，發展產生功率的經濟性 .裝置或發展較佳的替代燃料或二者並行。 在油之鑽探或抽吸期間，自油或氣井排放的天然氣具有 下列組成： 表2 氣体型式 比例 甲烷 72.3% 乙烷 14.4 氮 12.8 二氧化碳 0.5 (諝先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在油或氣井的抽吸期間，天然氣的供應很充足，且除了 用於很多加熱的用途以外，它通常閃耀燃燒.或抽回至井 内。甲烷與來自空氣的氧之燃燒反應爲：_ CH4+2〇2=C02+2H20+12,324.5 千瓦小時/公斤 或由原子量： [(6)+4( 1)]+[2(32)]=[(6)++(32)]+2 [(2)+( 16)] [10]+[64] = [38]+[36] 此意謂，每公斤甲烷燃燒時，排放3· 8公斤二氧化碳。 此略優於使用汽油，其每公斤燃料排放4, 61公斤二氧化 -12- 本紙張尺度適用中固國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） / 裝 i·!—!tr-—-lull. ^N)wl 467994

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1〇 *與α油相比，甲燒具有高15. 2 %的熱値，所以，如果 燃燒正確進行，其將消耗較少的燃料，以產生相同的功 率。所以，以相等功率爲基準之二氧化碳排放量爲： <^〇2-(38/10)(10,6422/12,324.5)=3.28公斤(：〇2/公斤燃料 或與汽油相比’二氧化碳之排放減少约百分之29。 、甲醇也充當汽車用的替代燃科，但甲醇昴貴，且熱値小 於由之半。甲醇也很具有腐蝕性，但在此研究中，其仍 爲可用的燃科。甲醇與氧的燃燒反應爲： CH30H+1.502+5.65 N2= C02+2H20+5,65 N2+4,928.7千瓦小時/公斤 或由原子量： [(6)+(3)+(16)+(l)]+1.5[(32)]=[(6)-f(32)3+2[(2)-(- (16)][26]+[24]=[38]+[36] 可看到，氮未參與燃燒反應，且以和汽油相等的 基準之二氧化碳量爲： 烏 二氧化碳= (38/26)(10,642. 2/4,928. 7)=3. 155公斤 / 公斤， 料，其約比汽油佳3 1 %，而約與喷射燃料相同。 橼 尚有其他酒精與燃料可用於汽車，其可以相等的工；； 出爲基準而與甲烷及汽油比較。所以，雖然自所排:率輪 氧化碳重量轉換的觀點而言，似乎甲醇爲佳，作、.之--. 功率爲基準時，其係比較的另一主要基準 々j等的 利。 干狀况較爲不 正常空氣表示爲下列氣体的重量組成.： 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裂--------tr-.i —---靖、 467994 A7 B7 五、發明說明（Ή ) 表3 成份 比例 氮 75.54% 氧 23.14 氬 1.27 二氧化碳 0.05 氖 0.0012 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了對於我們如何將二氧化碳排放至大氣獲得某種程度 的了解’ 1986年報導，美國的原油消耗量共達 表4 油之偾用 百萬桶 汽車與輕型卡車 2,360 重型卡車 540 民用飛機 310 工業過程之熱 772 空間與水之加熱 1,485 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一桶原油等於1.1924幻0-〗立方公尺，其比重約爲〇.9噸/ 立方公尺》世界的產量於1963年共達每天6千7百萬桶，且 每年增加2, 3% ^若不努力革新，則不可能減少大氣中的 二氧化碳濃度。此外，消耗892.2百萬短噸的煤炭與216 1000,0004英熱單位的天然氣。所以’需要非常体谅 (forgiving)的大氣，以吸收人造的二氧化碳，而不致於$ 它的負載到達有毒的程度。全部的碳氫化合物燃燒反應皆 產生二氧化碳。 ’ -14-

ά 67994 Α7 Β7 五、發明說明（12 ) 此專利説明書討論如何以大致上較低的特定燃料消耗產 生功率，也藉以減少排放到大氣中的二氧化碳與其他污物 的數量。 發明概述 此專利揭示的基礎係發現與應用一種新而有用的方式， 其以密閉容室内部燃燒執行高速的過程操作，並藉以邁向 最先進的技術。此揭示所述的方法探討燃燒動力，其發展 係爲了滿足超越最先進的引擎技術之特定操作需求。在此 揭示的其餘部分中，所述方法的用途將變得更加明顯。揭 示於此説明書中的密閉容室燃燒之新方法與美國專利 3,762,844號所述的熱引擎相容。新過程之完全發明性的流 動路徑包含在此揭示中。 所揭示之先進的燃燒方法及其流動路徑操作可達成某些 或全部的下列目標： 以極快速的過程操作確保引擎之極快速型式的密閉容室 燃燒·， 確保極低當量比妁燃燒，以改良引擎之全部.與部分的功 率槔作，及減少污物的排放； 確保可達成接近絕熱的引擎操作，而燃料與空氣在引擎 外部混合； 確保接近絕熱的操作不會導致排放過多氮的氧化物； 確保多燃料操作與燃料的辛烷値無關； 利用多餘的廢氣熱與I力，調查引擎功率性能強化與廢 氣溫度減少之潛力； -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210欠297公釐） (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 二 · I II 丨！丨訂----- ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^67994 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（13 ) 探究引擎扭矩與功率強化的替代構造； 大致上減少特定燃料的消耗，及二氧化碳的排放；及/或 研究替代燃料對於二氧化碳排放的效應。 ’均質燃料-空氣混合物強度有一下限，越過彼，則燃料-空氣混合物不會點火及燃燒。從經濟與環境二者來考慮， 可燃性下限對於能量轉換是重要的^此揭示之一目標係顯 示，可燃性下限如何可以在某些密閉容室或正位移内燃機 中改變爲較低的値.，且維持高的熱釋放率及其可導致的利 益0 在此發明之改良型與過程中，其可用於美國專利 3,762,844號所述的引擎，燃燒混合物的速度高達920呎/ 秒。實驗資料顯示，依據本發明，如果亂流由某些火焰保 持器產生，以防止火焰熄減，則燃燒能以更高的流動速度 在大氣壓力之均質燃料-空氣禺合物中進行。 流動之引入燃燒過程意謂過程強化，且將在較短的時間 間隔内釋放更多熱能。此意謂，燃燒之壓力與溫度尖峰將 更穩定（composed)，且到達更高値，且可更佳地導向最有 利的時間位置。此也意謂，稀疏的混合物燃燒，可導致與 最佳功率燃料-空氣比之濃厚混合物一樣多的功率。 高速燃燒極度依賴在混合物流動中之渦流或火焰保持器 的可用性，以防止快速燃燒的火焰熄滅β通過一小通道的 燃燒也蒙受淬火友燃燒馬赫數的損失，其在此揭示中説 明。 一快速運轉引擎之操作，其中壓縮與燃燒發生於很短的 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)A4規格（210 X 297公龙） C請先閲讀背面之>i意事項再填寫本頁) •裝--------- 訂---------' ^67994 Α7 Β7 五、發明說明（14 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 時間内，也帶來备干其他的利益β這些包含藉由外部製備 之燃料-£氣混合物的接近絕熱操作能力、藉由高或低辛 烷燃料的多燃料燃燒能力、減少氮之氧化物的排放 '及極 良.好的引擎性能與小的包裝尺寸。 這些也包含使用任何辛烷値之外部混合的空氣與燃料。 此之達成係藉由小心操縱燃燒室洩漏率與點火延遲，以滿 足所欲的目標。 絕熱操作意謂，更多熱可用於轉換爲引擎中的功率，但 它也意謂，更多熱經由廢氣而損失。爲了補償此增加的廢 氣損失及其相關的高噪音位準，可藉由一廢氣渦輪機或膨 脹機抽取更多熱及減少噪音，直到廢氣耗盡壓力爲止。進 一步的回收可在一熱交換器或其他型式的複合配置中執 行。 在接近絕熱的操作中，燃燒溫度增加對於所述引擎中形 成氮之氧化物的效應係由在兩氣体溫度之極短的駐留時間 所超量地補償，此係由於極快速的過程操作所致。 使用所揭示方法之總体結果可包含具備極高功率/重量 比之熱引擎的發展、極良好的特定燃料消耗、極高功率/ 空氣比、極高功率輸出、極低位準的空氣污物排放、及雖 然·先進而極簡單.的機械設計β 圖式簡單説明 下列圖與圖示之提供係用以支援此説明書，以説明基本 技術原則與機械實施例，其係達成所揭示型式之正位移内 燃機之預期的燃燒與功率性能所涉及者。 •17· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) >裝 ----訂----- 〇 Α7 I----—__Β7 五、發明說明（15 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖i緣不’高辛烷avgas 115/145與低辛烷讣_4未飽和蒸 氣-空氣}昆合物的自動點火溫度與點火延遲對照在一加熱 流動導管中之一大氣壓的流動速度。技術參考資料1。 .圖2續' 不單一汽缸往復活塞引擎的指示熱效率對照以甲 醇與汽油燃料操作的當量比◊技術參考資料2。 圖3績示單一汽缸往復活塞引擎的指示功率對照以甲醇 與汽油燃料操作的當量比。技術參考資料2。 圖4績示一具備燃料-空氣當量比之傳統往復活塞SI引擎的碳化氫、一氧化碳、與一氧化氮濃度之變化.，技術參考 資料4。 圖5繪ττ燃料-空氣比對於在四恆定11^£1>位準之排放閥喉 部溫度的效應。 圖6繪示低辛烷煤油與高辛烷異辛烷或汽油的點火延遲 與燃燒時間對照氣体溫度之比較。技術參考資料4。 圖7繪示一超音波流動之甲烷-空氣點火延遲與燃燒時間 的柱狀圖。技術參考資料5.。 圖8繪示混合物流動速度爲h5馬赫數之若干氣体燃料的 火焰傳送速度對照當量比。技術參考資料5與6。 圖9繪示濃厚混合物中之曱烷-空氣的高流動速度對於點 火延遲與燃燒時間的效應對照溫度。技術參考資料5與6^ 圖10繪示以當量比表示之一典型氣体渦輪引擎燃燒室熄 滅界限對照一相關因子ΡΤ/ V。 圖U繪示所述正位移引擎之靜態壓縮壓力對照熱與冷天 的轉子速率。 •18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讚背面之;±.意事項再填寫本頁) β. 467994 A7 B7 五、發明說明（16 ) 圖12繪示相同正位移引擎之靜態壓縮溫度對照熱與冷天 的轉子速率對照轉予速率。 圖13繪示在二位置之靜子壁的内部流.動速度對照轉予速 率.。 、 圖14繪示爲.所述基本引擎而算出之溫度、壓力與混合物 速度所導致之個別與聯合的燃燒速度因子。 圖15顯示一來自圖i與來自圖7之燃料-空氣自動點火溫 度資料的資料組合對照混合物速度，其以對數圖表示，指 示相對速度高達435公尺/秒的混合物點火延遲値。 圖16續·示在一 0,32平方呎汽缸中，9· 6体積％甲娱t _空氣 的點火所產生之壓力柱狀圖（實驗性及理論性）。 圖17繪示燃燒室燃燒速度因子對照轉予速率，比較在熱 與冷天及在25%負載而在冷天的所述正位移引擎與一傳統 往復活塞型四衝程内燃機，内燃機以相同的過程速率及相 同洩漏因子的濃厚混合物操作。 圖18續·示所述移動燃燒室的三不同點火點之可用燃燒時 間對照轉子速率。 囷19繪示圖17之正常點火點的點火溫度需求對照轉子速 率。 圖20繪示熱氣体溫度需求的變化對照熱空氣噴射器直徑 的倒數，熱空氣噴射器用於將各種碳氫化合物蒸氣_空氣 混合物點火。技術參考資料14。 圖2 1繪示所述正位移引擎爲絕熱操作時及燃燒室壁冷卻 至華氏350度時的燃燒溫度對照轉子速率。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝！---- 矿---------_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（17 圖22綠tf所述正位移引擎爲絕熱操作時及燃燒室壁冷卻 至華氏350度而操作時的燃燒壓力對照轉予速率。 圖23綠示一低辛燒JP屬料-空氣混合物-I缩氣体與未 冷部的轉子溫度置於内（laid in)_之點火延遲對照各種塾力 位準的溫度。 圖24繪示停滯的燃料·空氣混合物中，異辛烷、jp_4或 喷射器A與JP-5的壓力對於點火溫度之效應。技術參考資 料16。 圖25繪示丰衡時的Ν〇χ.放指標對照火焰溫度。技術參 考資料1 7。 圖26繪示固定平衡濃度的Ν〇χ排放指標對照駐留時間。 技術參考資料18。 圖27繪示基本設計觀念引擎在每分鐘6〇〇〇轉時之一組燃 燒室的熱力循環溫度對照轉子移動。 圖28以半透明視圖繪示美國專利3763844號所述引擎的 功率段之四衝程實施例。 圖29以半透明视圖繪示一新二衝程型引擎的功率段，引 擎的實施例類似於圖28所示的引擎。 圖30A-D繪示一修改過的四衝程循環配置，用於圖28所 示的引擎。. 圖31顯示圖28所示一正常吸氣式引擎與圖28及34所示一 功率回復複合型構造之功率性能潛力的估計値。 圖 32 顯示 GE CT7、Lycoming AGT-1500、Thunder、圖 28 之基本設計觀念引擎及圖28與35之渦輪充氣與功率回復構 20 私紙張尺度適用t國囷家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------—訂i I-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（佔 =基本引擎之估計的制動特定燃料消耗（bsfc)對照料 圖33顯示圖28之碑輪充氣型51擎的功率段示意圖。 .圖34顯示圖28之功率段录音固 权丁意圖’其係複合型且具有一嚙 合於功率軸之減速器。 ’ 圖35顯示圖28之功率段开咅国 ^ 千权下意圖，其係複合構造且具有 合於功率軸之一膨脹機與—壓縮機。 其係複合構造且 圖36顯示圖29之二衝程功率段示意圖 具有嗔合於引擎軸之二膨脹機。 其係增壓型且具 圖37顯示圖29之二衝程功率段示意圖 有二膨脹機與二壓縮機。 其係複合型且具 圖38顯示圖29之二衝程功率段示意圖 有嚙合於功率軸之二膨脹機與二壓縮機 圖39顯示圖28之引擎的爆炸圖。 一圖40係一示意等角視圖，顯示圖以之引擎的轉子、轉予 葉片與正弦靜子表面之間的關係。 圖41係圖28之引擎部件的等角視圖，更清晰顯示正弦靜 子表面。 圖42以制動馬力繪示—依據所揭示方法而操作之引擎與 其他二引擎的性能特徵之比較。 圖43以扭矩-磅-呎繪示一依據所揭示方法而操作之引擎 與其他二引擎的性能特徵之比較。 技術説明 在任何燃料-空氣混合物中不會？丨發任何燃燒，直到已 -21 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 467994 A7 ------- -B7____五、發明說明（彳9 ) 滿足燃燒的條件爲止。如果到達點火溫度，燃燒的點火可 由熱表面、明焰 '熱氣体喷射、電火花，或甚至由壓力波 .引發。如果點火溫度低，則點火可延遲，而下列燃燒可以 是·慢的。 _ 可燃燒混合物中的不同燃料具有不同的自動點火或自發 點火溫度，A. I. T。這些可能隨著燃料-空氣比或熾料-氧 氣強度、壓力與氣体溫度位準、及最後一項是混合物速度 而改變，其也包含亂流位準。 來自技術參考資料1的圖1顯示低辛燒；fp_ 4與高辛院 AVGAS 115/145之未飽和混合物的自動點火溫度對照混合 物速度。以秒表示的點火延遲値沿著Jp· 4蒸氣-空氣曲線 而顯示。圖清晰顯示，二燃料之自動點火溫度的差異可容 易地藉由將流動引入混合物中而補償。此也縮短點火延 遲，並藉以縮短燃燒時間。 就單一汽缸往復活塞型内燃機而言，其在技術參考資料 2的圖2與3可見，以當量比表示的可燃性下限也由燃料-空 氣混合物的亂流位準影響。即使如此，所示正常混合物的 當量比下限無法比擬於在化學敎科書中爲靜止的相同燃料 -空氣混合物所引用的基本値。 某些引擎，諸如狄赛爾引擎與氣体爵輪機，可在極低的 當量比操作、在狄賽爾引擎中，燃料注入空氣中，空氣壓 縮至超越自動點火位準的溫度。當燃料原子化時，它將使 燃料-空氣混合物之成層的濃厚區域氧.化，其後來則稀釋 至一總体上很稀的燃料-空氣混合物中。在氣体渦斡機 -22-

<請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 1 i K -ϋ d n n

K al n I rv 467994 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（2〇) 中’燃料能以濃厚的燃料-空氣比在燃燒室的燃燒器段中 氧化。然後，引入冷卻空氣，以將燃燒產品稀釋至渦輪機 入口引導葉片可接受的燃燒氣体溫度位準。 來自技術參考資料3的圖4顯示，自一内部燃燒活塞式引 擎排放的各種燃燒產品如何隨著當量比而改變。稀疏燃料 -空耽混合物的操作促使排放較低位準的所示污物。如果 稀疏燃料-空氣混合物的可燃性限制朝更低値移動，則這 些曲線將改善。 來自技術參考資料12的圖5顯示，在四恆定的指示平均 有效壓力（ΙΜΕΡ)位準之一往復活塞型内燃機的排放喉閥溫 度。現在’選擇180 ΙΜΕΡ線作爲啓動點，且將0.0782的濃 厚混合物燃料，空氣比標記在ΪΜΕΡ線上。如果可以維持燃 燒速度’則將有燃料-空氣比約爲0.054的另一點，其具有 相同的熱能釋放。此很接近或超越往復活塞引擎的可燃性 限制。既然此區域中的燃燒速度通常爲慢，則將產生少很 多的功率。目的是要恢復最佳或較佳的功率燃燒速度、爲 這些在濃厚與稀疏的燃料-空氣混合物二者中.的點擷取相 同的功率。 問題在於如何可使一密閉容室燃燒室中的預混合、均質 燃料-空氣.混合物在低於正常可燃性下限的當量比燃燒， 以達成此一撫作所留下的利益。就減少燃料消耗與降低空 氣污物排放而言，稀疏的燃料-空氣混合物燃燒係較佳 者。大部分燃燒反應所排放的物体中最重要的污物係二氧 化碳，其依據所使用燃料的分子結構而排放，且數量大大. -23 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

*- I H 1 n 1 1^-BJ1 n —4 n n n f— n I d67994 A7 Β7 五、發明說明（21 ) 超過引擎中所使用的燃料數量。 來自技術參考資料4的圖6顯示，接近靜止或靜止之低辛 燒煤油與高辛燒汽油之濃厚混合物的點火延遲與燃燒時間 對照混合物或點火溫度之間的關係。通常所接受的是，比 起將等壓燃燒中的混合物點火，需要30倍長的時間以完成 燃燒。此圖清晰顯示，當點火溫度增加，點火延遲與燃燒 時間變短〇 技術參考資料4也提到，較低壓範圍的恩力增加以恩力 比之-0. 86幂次影響點火延遲。一未揭示的來源提到，燃 燒速度隨著壓力比改變至高壓範圍之-1.0冪次。技術參考 .資料7顯示，對於煤油而言L 0的指數係可接受的，而 它們的實驗建議，〇· 69的指數通常可能是正確的。依據 技術參考資料4，壓力比的指數可自-〇. 5改變至„丨.5，視 所涉及的燃料型式而定。某些差異可能係由於實驗資料的 不精確度所致。 技術參考資料8正尋求一種方法，以預測基本火培速 率’且獲得下列關係： ST=K/d(«i)-0.012)(11)115 [公尺/秒] 其中 Sτ=亂流火焰速度[公尺/秒] 常數（對煤油喷灑液而言係6800，對輕柴油 而言係4300) 索特爾平均直徑[微米] Φ =燃料-空氣比[公克/公克] u '=接近中之流動的亂流強度[米/秒] -24- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 κ 297公楚） (諝先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 訂------.—ο-· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 467994 A7 五、發明說明（22 ) 作者宣告下列關係之有效性，火焰速度到達2. 5公尺/ 秒，燃料滴的直徑範圍係自3〇至1〇〇微米，燃料-空氣比的 範圍係自0,015至0.05，接近中之流動的亂流強度u，到達1 .〇 公尺/秒。流動速度通常約爲亂流強度的5倍或更高。測量 燃料滴尺寸的索特爾方法在技術參考資料9中有説明。 由前述參考資料，似乎實驗在一低流動速度的均質燃料 -空氣混合物中建立燃料-空氣比爲〇〇15的穩定火焰，且 藉由彼而在合理的點火溫度位準。 密閉容室或區域中的燃燒相當不同於敞開流動管中的燃 燒，因爲封閉混合物的壓力與溫度二者隨著燃燒進行而增 加I故。技術參考資料10將—球形容器中之濃厚汽油蒸氣 的燃料於華氏70至80度的初始氣体溫度燃燒之最小耗用時 間描述爲： tm=75(V)1/3 其中 t m=最小耗用時間[毫秒] V =球形封閉件的体積[立方呎] 此處亦涉及Su ’其係最大火焰速率，可就所考慮的溫度 範圍而獲得。此處’顯然地，不同燃料具有不同常數，依 據它們的燃燒時間與點火延遲比而定，其在此處由Su敘述 指示。 目前所説明的技術足以在一往復活塞型内燃機的球形燃 燒室中建立燃燒時間。依據技術參考資料丨丨，球形、圓柱 形、平面形之室的燃燒時間差異不顯著。 往復活塞型内燃機與美國專利3,762,844號所述引擎操作 (諳先閲讀背面之ii.意事項再填寫本頁) t ϋ I n 1 i IK 1· 訂---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 4.6 7994 A7 B7 五、發明說明（23 ) (間的差異爲，後者的燃燒室以相當的速度在靜子内部移 動。雖然此處所揭示的優點當然可以較高的流動速度實 現，且在某些事例中，能以較低的流動速度實現，但相對 於點火來源每秒至少7〇呎的流動速度足以實現此處所揭示 的優點。此意謂，相對於靜子壁與轉子的混合物流動速度 也必須視爲一建立點火延遲與燃燒時間的額外因子。所 以，發展出一完成此之方法。 來自技術參考資料5的圖7顯示在一流動管中之燃燒溫度 的柱狀圖’而均質燃料-空氣混合物以1 · 5馬赫數流動，且 由一充當火焰保持器與點火器的中央氫-空氣火焰點火。 燃燒期.間發展的溫度柱狀圖顯示，在卡爾文1 度的點火 溫度’需要約10·6秒以將甲烷與空氣的均質混合物流點 火。約卡爾文2600度的尖峰溫度顯示，燃燒在3x 1〇,5秒完 成。即使在此速度’燃燒時間比點火延遲長約3〇倍。此燃 燒以等大氣壓力進行。 圖8將各種氣体燃料的火焰傳送速度顯示爲15馬赫數時 之當量比的函數，取自於技術參考資料5。技術參考資料6 使用相同的實驗裝置，且計算出較高的火焰傳送速度。火 焰傳送速度或火焰速率係計算値，且可依據用於其計算的 理論，導出不同結果，如此參考資料所述。此處可看到， 在指示混合杨強度且流動馬赫數爲1 5或1429呎/秒（43 5公 尺/秒）之氣体流中的氫、甲烷、乙烷與乙烯一其在大氣壓 力且入口停滯溫度爲卡爾文3 〇〇度一可在極短的時間内點 火與燃燒，而它們的的火焰傳送速度保持爲很低。 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (諝先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) .i 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 467994 A7 B7 五、發明說明（24 ) 此處…’化學敎科書中所引用之氳的靜態可燃性下 限係0」的重量當量比。就甲跪而言，它㈣⑽ 而技術參考資料8所顯示在最低測試點之値係接近Q.2的當 量:比。既然除了氫以外’在所示的當量比範圍，火捣傳送 速度無大的差異，我們必須下結論’高相對運動的燃料_ 空氣混合物使线速率穩定。在點火延遲與燃燒時間方 面，大多數燃料-空氣混合物的燃燒很少受到它們的當量 比所影響。另言之，稀疏燃料-空氣混合物的燃燒可如同 濃厚或較佳的燃料-空氣混合物一樣快。於是.，只要相同 數量的熱可用，則相同的功率可用於特定的濃厚與稀疏燃 料-空氣混合物。 接近靜止之甲健與空氣的濃厚混合物之點火延遲顯示於 圖9 ’係引用自技術參考資料5。此圖上，.畫—平行線通過 一在0.001毫秒與卡爾文1600度或攝氏1327度的點。二線 之間關於點火延遲的流動速度差異約爲1429呎/秒（435公 尺/秒）。既然等塵燃燒的燃燒時間比點火延遲長3 〇倍，另 一平行線可畫成比點火延遲線一速度爲1429呎/秒或435公 尺/秒一慢30倍。新的線代表在約1430呎/秒的甲烷-空氣 流動速度之燃燒時間。中間速度效應可按比例畫在流動速. 度約18呎/秒之一低速度事例與所畫的線之間，而精確度 無大的損失。可進一步假設，其他燃料-空氣混合物的速 度效應之行爲類似於甲烷與空氣的速度效應。如果氧化劑 中的氧含量不同，則此狀沉可改變。爲了簡便起見，所述 圖形方法係用於繪示對於點火延遲與燃燒時間的各種妹 27- 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNSXA4規格（210 X 297公釐） ϋ 1 n n «1 ^ 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· S)- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 167994 A7 B7 五、發明說明（25 ) 應。 由所述資訊，可以在一已辨認的燃料-空氣混合物中， 建立混合物壓力、溫度與流動速度對於燃燒速率之聯合效 應的因子。然後，此一因子可與在正常大氣壓力狀況的基 本點火延遲與燃燒時間聯用，以建立各種壓力、溫度與流 動速度狀況的實際點火延遲與燃燒時間。 也可看出，一實質移動發生於在快速流動空氣中燃燒之 燃料的混合物可燃性下限，在大多數事例中，係朝一較稀 疏的燃料空氣混合物移動。汽油的正常靜態混合物可撫性 下限係在0· 60的當量比，而煤油的可燃性値必須约爲相 同。 圖10顯示煤油的當量比對照一典型氣体渦輪引擎燃燒室 的相關因子PT/V。此圖也確認，即使在中等的流動速 度，可燃性下限已移動至一較低値。所示相關參數包括混 合物壓力、溫度與一參考行進速度。穩定燃燒發生於曲線 界限内部。接近曲線的燃燒效率很差。 在大多數事例中，其中涉及高流動速度混合物的燃燒， 火焰保持器發生問題β火焰保持器引發意圖產生亂流或渴 . 流的擾動，以防止火焰熄滅。很小的擾—動可能涉及在内。 渦流允許火焰達逆整体流動方向而移回，以產生逆火。氣 体渦輪機燃燒室中的火焰保持器產生相當的亂流。如果考 慮到極高流動速度之燃料的燃燒，則可能需要產生渦流以 保持火焰，或允許某些逆火進入上游流動區域。 此技術説明對於燃燒的敎誨顯示，點火延遲與燃燒時間 28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） > ^1 1 n n n n n I ^ {猜先閲讚背面之注意事項再填寫本頁) 訂， Λ6'Τ Q94 Α7 Β7 五、發明說明（26 ) 係燃料型式、氧化劑、燃料滴尺寸、亂流位準與行進速 度、及最後是點火溫度、壓力、與燃料能量位準的函數e 下列章節將更詳細説明如何尋求此型引擎的目標，且引 進滿足這些目標所需的其他技術。此處的原則爲，高速操 作具有特別的優點’其在過去未曾使用過。因爲高速操作 帶來它本身的問題，則有需要尋求以前未發展但係本發明 所敎誨的技術。 應用方法 爲了自燃料擷取功，進行稱爲燃燒的氧化過程。在壓縮 點火引擎中’燃燒在升高的壓力與溫度下進行，而燃料藉 由某些機械裝置分別注入壓縮空氣。在氣体膨脹期間，自 燃燒的氣体擷取功。 在美國專利3,762,844號的熱引擎中，一燃料-空氣混合 物如同在往復活塞型内燃機中，藉由体積減少而壓縮。圖 11與12顯示，在極熱與極冷天操作的靜態壓縮壓力與溫度 對照轉子速率。熱與冷天各選擇爲朗肯溫度6〇0與395度。 圖13顯示，在一假想點火器位置的流動速度與在靜子表面 的平均相對燃燒室流動速度。所以，在壓縮尖峰的燃燒室 總壓縮壓力與溫度高於所示的9.〇壓縮比。雖然平均速度 顯示在每分鐘12,000轉時的最大値爲700呎/秒，但最大流 動通道速度可到達920呎/秒。此意謂，在擴散進入燃燒室 的膨脹下游區以前，一在通道上游引發的火焰於燃燒期間 擴展。相對於轉子的最大流動速度係接近相對於靜子者之 半。此對於減少超越壓縮尖峰的壓力降係重要的，因爲燃 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^----^--丨丨 1——·*，裝! (諝先閲讀背面之沒意事項再填窝本頁) -

I 經濟部智慧財產局員J1消費合作社印製 46 7994 A7 "' ----------- —_ 五、發明說明（27 ) 燒室由轉子園繞其五或六側之故。 如t:力與溫度及燃燒室相對流動速度的效應可結合爲 、17所不各用於濃厚與稀疏燃料-空氣混合物的燃 凡、、又因子。圖14與17中，已計算用於一燒室 相對於靜子以相當的诗_尸$ h 丹…魔至 田的逮度行進-與用於傳統活塞引擎之燃 .燒速度因子。前者係美國專利3,762,844號所述引擎的事 $ ’其與-在相同過程速度且具有相同线漏因子的傳統往 復舌塞型引擎作比較而顯示。壓縮的壓力與溫度顯示於圖 11與12 :相對流動速度顯示於圖"。二種引擎之間的操作 差異限於相對速度成份的效應。這些實際上懸置爲僞裝加 心sgmse)的額外壓縮比。圖14顯示燃料空氣混合物屡力、 溫度與速度及聯合效應的影響两子對照引擎轉子速率。對 比於傳統活塞引擎，所述熱引擎燃燒室也具有—相當的流 動速度成份，其如圖所示，像燃燒速度的因子增加至 倍。上方的線顯示燃燒強化因子的聯合效應。 圖15係圖ί與圖7的結合，其顯示燃料氣自動點火溫 度如何隨著在恆定大氣壓力的燃料_空氣混合物流動速度 而改變。對數與對數的線性關係相當明顯。 一密閉區中的燃燒完全不同於在一等壓流動管中所進行 者。來自技術參考資料1〇的圖16顯示，在汽油於一密閉區 中燃燒期間之壓力上升情形的柱狀圖。雖然燃燒所花費者 比等壓燃燒的點火延遲長30倍，此處可看到，等容燃燒所 花費者只比點火延遲長五倍。曲線顯示，理論與實驗之間 的關係極爲良好。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ill· ---------1「-裝 i_ '.·1. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、SJ· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 467994 A7 B7 五、發明說明（28 ) 如果從大氣壓力與溫度靜態操作，技術參考資料10提 到，澴厚混合物中之燃燒室的燃燒必已花費： tm=75(1.2S/1728)l/3=6.786[毫秒] 爲了比較，燃燒速度因子必須以燃燒時間的倒數表示。 圖17所示以全負載與全速操作的引擎顯示： tm=6.786/3020.8=0.002246[毫秒] 其在一熱天以濃厚混合物操作。 於一冷天操作的相同引擎顯示： 6·786/741=〇.〇〇916[毫秒] 以2 5 %負載於一冷天操作的燃燒時間如下： tm=6.786/60=0.1 13[毫秒] 相同的壓縮体積而於一熱天以全負載操作的往復活塞引擎 之燃燒時間如下： tm=6.786/300=0.0226 [毫秒] 其恰爲所述正位移活塞型SI引擎之燃燒時間的十倍、相同 的傳統活塞引擎在一冷天將需要亳秒，以燃燒相同 的体積。 在一流動中之燃料-空氣混合物的濃厚與稀疏火焰速率 間之差異可大致上如圖8所示’對比於一傳統往復活塞型 引擎的狀況，其中稀疏燃料-空氣混合物意謂較慢的燃燒。 轉換爲等效4曲軸角，活塞引擎在全負载於冷天將需要 壓力尖岭點以前之17.1 3度提前點火定時。所述正位移引 擎將需要壓力尖峰點以前之20.22度提前定時的等效曲軸 角，但實際的引擎移動只有此之一半。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） ----f _ 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --3. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 『994 『994 經濟部智慧財產局員工消貲合作社印製 A7 -------------B7 五、發明說明（¾ ) 圖顯7F新引擊構造在全負載、在熱與冷天與在25%負 載且在冷天之前述聯合燃燒速度因予對照轉子速率。爲了 ^較’圖也顯示聯合燃燒速度因子對照__傳統活塞型内燃 ’的軸速’内燃機具有極適中的内部流動速度。由圖2與3 可見，一内部旋渦確實略微改良此狀況。 ”雖然-往復活塞引擎的燃燒可定時，以在活塞的任何所 欲么置點火，但-行進的燃燒宣只在燃燒室通過期間暴露 以點火。此限制點火超前與落後。圖關示可用的燃燒時 間對照轉子速率的可能範園。圖中顯示三線；一線係最大 可用時間至上死中心以後10度；—線係當燃燒室中心線在 上死中心前20度時的正常燃燒時間；而一線係當燃燒室中 心線在上死中心時的假想最小可能時間。亦可用其他的替 代項。正常線，其中點火發生於上死中心前2〇度，給予每 平方吋25磅/度之等效曲軸角的壓力上升率，依據技術參 考資料12，其對於壓縮比爲9,〇且由單一來源點火的往復 活塞引擎而言係正常的。_ 如杲歷力上升率到達約每平方吋124磅/度的曲軸角，則 未控制的多重點火可能發生於往復活塞引擎。既然涉及一 不同且極快速的燃燒，則一高很多的壓力上升率可能可以 接受。在某些操作時，可能需要使燃燒率慢下，以一直移 動點火點至上死中心或越過之》 圖18的時間標度以秒顯示，而在每分鐘12000轉操作 時，個別時間係： 最大可用燃燒時間 0.0008[秒] -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---! — ！丨！' •-裝---------訂---I---1 I (靖先閱婧背面之注%事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（30 ) 正常傳统燃燒時間 0.0004[秒] 最小可用燃燒時間 0.00014[秒] (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了開始燃燒，—點火來源必須爲可用，其溫度條件係 必須關閉間隙，以到達計劃的燃燒時間。燃燒時間係自點 火的可用時間計算至到達最大壓力點，對於圖18中轉子速 率爲每分鐘500轉的正常傳統燃燒時間而言，其係〇 〇1 秒。此値首先除以來自例如圖17而約爲8. 35的燃燒速度因 子’其係用於在一熱天而爲全負載的稀疏混合物操作。此 獲得點火溫度需求的基線，其也顯示於圖丨5。其他點火點 的位置將給予不同的溫度。 藉由施加算出的可用時間至圖丨8之一導數，可得知點火 溫度。圖19顯示圖18之汽油正常傳統燃燒時間線之其出的 點火溫度’其由異辛烷與煤油於熱與冷天之25%負載與全 負載代表。具備移動燃燒室之正位移引擎操作於稀疏燃料 -空氣'/昆合物。 可看到，圖19的溫度線向下傾斜，以增加轉子速率。此 係由於燃燒時間的速度效應所致。較低的引擎負載25%正 促使點火溫度需求增加。更低的負載將使此點火溫度需求 更高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 傳統内燃活塞引擎之點火器的點火溫度通常操作於攝氏 800至900度之間，以使它們保持清潔，但搡作時遇到低很 多的溫度並非不尋常。爲了使圖19的溫度靠在一起，部分 負載點火點必須前進，以允許較冷的點火器有較長的燃燒 時間。相反地，如果在全速時需要較短的燃燒時間，則必 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 467994 Α7 Β7 五、發明說明（31 ) 須引用高溫點火器。部分負載之更前進的點火點意謂，較 長的燃燒與較低的燃燒壓力與較少的功率。 (諝先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在傳統操作時’點火點前進，以照顧高速操作。此處， 燃·燒室洩漏與速度效應係，俾使較低速與較低負載二者的 點火必須前進。若干方法可用於燃燒控制，包含機械式或 藉由電子電路之點火點的超前/落後操作，及藉由控制來 自點火器的能量釋放。在電子時代，這些方法無一爲不可 想像的。改變點火器間隙的能量釋放之方法可能是最容易 以電型式點火器達成者β這些首先藉由高電壓使插塞間隙 離予化，然後，以較低的電壓釋放一控制的點火能量於離 子化橋。藉由點火器插塞溫度的引擎控制尚未成功使用於 往復活塞引擎。此亦可能在此處帶來某些問題，因爲極快 速的能量釋放是重要的，以防止點火器的餘輝導致預點火 及減弱引擎性能。全負載、全速操作的能量需求係適中 的，且很多地方可用於能量控制。 最小點火能量可如技術參考資料13所述而計算，如圖19 所示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因爲必須加熱至點火溫度的係混合物流，故在點火器溫 度與點火溫度-其用於此方程式-之間存在著差異。圖1也 顯示，當一可燃燒燃料·空氣混合物流過一加熱表面時， 自動點火溫度，Α· I. Τ, ’急遽增加。在無流動存在之狀 況，A. I. Τ.低，而點火延遲與燃燒時間很長。點火能量的 圖將顯示，暴露於燃料-空氣混合物流的點火器需要比一 坐落在非流動區域中者更多的能量，以用於點火。點火能 -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 5 7 9 94 A7 B7 五、發明說明（32 量需求隨著轉子速率的減少而增加。於是，點火來源能量 需求由在高處（at high altitude)啓動的引擎決定。 點火之到達燃料-空氣混合物可起自於一點火器，其在 轉子葉片邊緣密封與靜子壁之間的接觸線下方下凹，或 者’點火器可凹入其自身的穴内。然後，此由一小通道連 接至王要燃燒室。然後，點火器將暴露於很+的流動。當 點火器暴露於燃燒室或界限層的全流動速度時，點火器發 生相當的熱損失。技術參考資料13説明三方法的性能，其 %爲火化點火、引燃火焰點火 '輝光點火。雖然引燃火焰 點火或穴點火開始可能有點慢，但自穴出入通道射出的點 火喷射之咼溫在燃燒室流動導管中產生很快速的二次燃 燒。此型式的燃燒由一進入穴的可燃燒混合物所引起的點 火延遲部分控制、點火，而噴射火焰經由出入通道而出 現。儘管如此’穴點火的能量需求遠低於燃燒室流動導管 中之直接暴露的點火器。然而，喷射點火的稀疏混合物操 作可能具有某些限制。 點火器在熱力循瓖中的位置係重要的。當燃.燒室的尾隨 轉子葉片在燃燒時通過點火器，壓縮中之隨後的燃燒室暴 露於點火器◊來自前導燃燒室的熱氣体有時候可能將壓縮 中之可燃燒混合物過早點火。例如，如果點火器位於上死 中心前方20度之後，燃燒室的中心線將超越上死中心且燃 燒。點火器穴將充滿受壓的熱氣体，這些氣体將射入隨後 的燃燒室中之壓縮氣体，且將彼點火。.如果燃燒尖峰足夠 遲，隨後的燃燒室可能避開此點火，否則，點火器必須向 -35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ill·------裝 il (諝先閲婧背面之注意事項再贫窝本頁) 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 d67994 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（33 ) 上游移動若干度。相反地，如果點火器出入口位於上死中 心下游，則此必須位於下游之遠處，以致於壓縮壓力與膨 脹燃燒壓力幾乎相同。若非如此，穴中之餘留燃燒氣体可 能·熱至足以將壓縮的燃料-空氣混合物點火。餘留氣体點 火並非控制操作，且減弱引擎的性能。在此狀況，於引擎 點火關閉以後，引擎將繼續運轉。來自技術參考資料14的 圖20顯示，噴射點火所需的溫度與出入孔尺寸。燃燒氣体 溫度遠高於圖中所示的値，其對應於所述無功率回復之正 位移引擎的廢氣溫度。必須承認，與空氣流一起向前移動 的火焰提供比逆向移動者快很多的燃燒，即使有渦流可用 時亦然。所以，較佳的解決方案係一控制的電火花所引發 的燃燒，而非由餘留氣体自身引發的氣体喷射點火β藉由 電火化之喷射點火的條件係新鮮燃料-空氣混合物之點火 器穴可適當通氣，其並非問題。 引擎性能的問題和它的燃燒性能及熱損失密切相關。此 反映於熱平衡。四衝程循環、往復循環活塞型汽油點燃的 熱引擎之典型平衡狀況可能係： 表5 使用能量 產生的功率 冷卻損失 磨氣損失. 摩擦損失 稀疏換作 25% 36 34 5 100% <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 、SJ· S-. -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 7994 A7 _B7 五、發明說明（34 ) 美國專利3,762,844號所述之改良型引擎其以每分鐘 6000轉及0.0782磅燃料/磅之空氣的濃厚混合物操作，且 將燃燒室壁冷卻至華氏350度-的熱平衡爲： 表6 使用能量 基本濃厚 熱量 多餘的碳氫化合物 15% 112.7英熱單位/秒 產生的功率 34 254.4 冷卻損失 20 150.3 廢氣損失 27 202.8 平衡 4 30.1 100% 750.4英熱單位/秒 如果華氏1140度的轉子溫度與最大値爲華氏500度的靜 子溫度係可接受的， 且使引擎操作於0.054磅燃料/磅空氣 的稀疏燃料-空氣比， ，則新的熱平衡爲： 表7 使用能量 基本稀疏 熱量 多餘的碳氫化合物 0% 〇英熱單位/秒 產生的功率 52.3 270 冷卻損失 6.2 32.1 廢氣損失 41.5 215.1 100% ^ 518.1英熱單位/秒 最後的熱平衡顯示 ，過高的熱損失隨著廢氣而流失。此 可以若干方式回收。 如果此熱回收由 一喻合於引擎主軸的 _氣体渦_輪機承擔，則新的熱平衡可爲： -37- (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 467994 Α7 Β7 使用能量 表8 基本稀疏 熱量 多餘的碳氫化合物 0% 〇英熱單位/秒 產生的功率 69.3 361.9 冷卻損失 6.2 32.1 廢氣損失_ 24.5 124.1 100% 518.1英熱早位/秒 五、發明說明（35 ) 此表顯示，若未添加更多的熱於引擎，則已大致上掙加 功率的產生’而以廢氣損失爲代價。此回收受，祕可^的 廢氣壓力。 藉由引擎熱平衡之此一操縱也可能影響燃燒過程與流動 路徑的操作《圖21與22顯示，絕熱操作且在燃燒室中操作 之所述正位移引擎的燃燒溫度與壓力對照轉子速率，而在 燃燒室中，壁已冷卻至華氏度。二事例皆顯示，在較 低轉子速率範圍之實質燃燒室洩漏，其實際上也是熱損 失。然而，來自廢氣的功率回收對於燃燒室操作的影響不 超過一略高的逆壓。 —除了改良引擎功率輸出及其操作效率以外，較高的燃燒 室壓力與溫度將減少點火能量的需求。此可由最小點火能 量的方程式看出。來自燃燒室之一較低.的熱損失也可能對 於較高的燃燒速度有貢獻，此係由於火焰淬火減少之故。 火焰淬火發生於燃燒移動通過一窄槽或通道時，如此處 所發生者。既然這些壁基本上未冷卻，.此狀況可限制在一 冷引擎的啓動。所以’必須小心地使流動通道具有適當尺 -38- 本紙張尺度適用《ρ國國家標準（CNS)A4規格（21G χ 297公変） !! -褒--- (請先閲讚背面之沒意事項再填寫本頁) =-°. 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 ^5799^ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費1作社印製 五、發明說明（36 ) 寸’以防止啓動時熄滅。 接近絕熱的操作有其本身的問題。接近絕熱的操作之發 展目前已限制爲狄赛爾引擎，其中燃料可在活塞之一定時 位置直接注入燃燒室。燃燒室熱損失的減少通常藉由陶瓷 材料而達成，其具有減少的熱傳導率與高溫能力。由於所 涉及的高溫位準，來自外界的預混合燃料—空氣混合物通 常將自動點火，且導致引擎損傷或性能減弱， 在此説明書所述形式的引擎中，過程操作對於預點火的 發生而言係太快’即使是低辛烷燃料的預混合燃料_空氣 混合物亦然。圖23顯示在各種壓力位準之低辛坡jp- 6混合 物以毫秒表示的點火延遲對照溫度，JP_ 6係用於氣体渴輪 引擎，此係取自技術參考資料丨5。在此圖有二操作溫度 線，其來自所述正位移引擎操作。下溫度位準線顯示在全 負載之最大壓縮氣体溫度操作；上線顯示轉子部件的金屬 溫度。點之一顯示，增壓構造而在二大氣壓歧管壓力的轉 子操作溫度並未清晰可見。轉子在二事例中將充當熱回收 器（recouperator)，以從來自轉子而自燃燒衝程所接收的熱 將進入的燃料-空氣混合物預熱。如果在進氣衝程及早加 熱，以致於使經由進氣口進入燃燒室之燃料-空氣混合物 的密度減少，則它也可用於減少此引擎的体積效率。 轉子部件操作線顯示成爲與操作範圍在每分鐘5〇〇至 1000轉的5大氣壓線交又。此並不重要，因等容的燃燒時 間約爲點次延遲的5倍，所以在可用的時間間隔内，將不 會導致任何程度的及早壓力上升。如果低於最大負載的負 ! — — 裝--- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -39

經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（37 ) 載在此速率範圍施加於引擎’操作線將移離5大氣壓線， 如圖23可見之每分鐘1000轉的箭頭所示。 在此壓縮比的燃燒室壓縮壓力將顯然上升超過所示的5 大氣壓位準。然而’來自技術參考資料16的圖S4顯示，就 所涉及的燃料而言，5大氣壓以上的壓力對於最小自發或 自動點火溫度A. I. T.的影響很小。 靜子的狀況有點不一樣。燃燒室中的燃燒總是發生在靜 子周圍的相同區段中，所以無法從進入的燃料_空氣混合 物獲得冷卻效應。所以，在此區段中需要若干的冷卻。既 然燃燒室由轉子圍繞於五侧而只由靜子圍繞於一侧，則所 需的冷卻量很小。此處所引起的問題係，靜子壁是否應潤 滑°滑動壁溫度高達華氏7〇〇度的操作已以合成油顯示。 如果冷卻可行，且界面構造已小心地發展出來以用於此操 作時，則乾燥摩擦的操作也是相當可接受的。然而，這是 在此揭示的範疇之外。選用於運轉部件的材料將由在溫度 增加的潛變與應力斷裂之運轉應力位準的组合控制。 功率回收已用於商業引擎，諸如Curths-Wriglit R-3350TC竭輪複合引擎，其中大約7〇〇制動馬力藉由三嚙合 回到主軸的氣体渦輪機而自廢氣擷取。然而，廢氣不能藉 由一正位移膨脹機膨脹至接近大氣壓力係沒有理由的。數 年以前’勞斯萊斯有限公司測試汪克爾引擎構造而獲得良 好的結果。當Curtiss-Wright R-3350渦輪複合引擎產生每 平方对460磅的等效制動平均有效壓力.時，一渦輪複合型 <所述正位移引擎於2大氣壓歧管壓力操作時，可容易地 - -40 - 張尺度適用中規格咖x 297公楚） (猜先閲讀背面之沒意事項再填寫本頁)

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產生每平方吋490磅的壓力。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在極高燃燒溫度的操作，諸如圖21所示絕熱操作，引 發一新的特色以供考慮.氮的氡化物係燃燒的副產品，其 產生於燃燒氣体中的氮在高溫暴露於空氣達一定時間之 時。來自技術參考資料18的圖25顯示，當暴露至平衡時， 以每公斤燃料燃燒之ΝΟχ的公克數對照最大火焰溫度。雖 然在華氏2600度或卡爾文1700度時，幾乎無產生，而 在華氏4700度或卡爾文2866度時，使用每公斤螈料可產生 80公克ΝΟχ。來自技術參考資料17的圖26再次.顯示Ν〇χ排 放指標，但此次係對照在ΝΟχ指標爲242時工作的駐留Χ時 間。圖顯示，駐留時間爲2毫秒之ΝΟχ位準將只到達平衡位 準的19.6%。圖17與第25頁顯示，就此揭示所述的引擎， 相當可能達到0. 014毫秒的駐留時間。此對應於以全負載 操作於稀疏燃料-空氣混合物，其在熱天將到達平衡位準 的约0.13 8%。在每分鐘60 00轉時，其中全負載的燃燒溫度 可能幾乎相同，可能到達此位準的二倍。既然火培溫度的 發展較慢’則將排放更少的ΝΟχ。對於在華氏.50〇〇度或卡 爾文2777度以上之接近絕熱火蹈溫度的操作而言，圖25顯 示約75公克ΝΟχ/公斤燃料的平衡ΝΟχ指標。在此溫度暴露 0.014毫秒以後，此將導致0、104公克ΝΟχ/公斤燃料的有效 ΝΟχ.放指標。既然溫度尖峰（spike)朝頂部成爲推拔狀， 此可能係很保守的値，因爲在此快速運轉的引擎中，時間 限制防止充分暴露於高溫位準。 圖27顯示燃燒室溫度軌線對照轉予位置。此圖顯示，在 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） A7 B7 五、發明說明（39 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 轉子之一侧有六燃燒室’而在另一侧的另六燃燒室位於所 示轨線之間。此處所示的尖峰溫度値約爲朗肯4,800度， 且代表以每分鐘6.，〇〇〇轉操作。以每分鐘12,〇〇〇轉操作將更 熱.。如圖所示’燃燒啓動於朗肯1400度，且延續約略多於 10度角’其相當於往復活塞型四衝程循環（SI)引擎的2〇度 曲軸角。在此事例中，溫度的任何延續之一代表値必爲大 约朗肯4400度或卡爾文2444.44度，其保守對應於約7公克/ 公斤燃料燃燒之平衡的排放指標。在此溫度超過約度軸 角的暴露時間於每分鐘6,〇〇〇轉時約爲〇·277毫秒。從圖26 照比例求出暴露時間，則所獲得的Ν〇χ排放率變爲〇. 14公 克ΝΟχ/公斤燃料燃燒。以每分鐘12000轉全負載操作，則 所獲得的排放率變爲少於〇 · 1公克Ν〇χ/公斤燃料。小於全 負載的操作將導致較低的燃燒溫度，且導致較低的^^(^排 放率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 做一比較，一先進的高壓比氣体渦輪引擎儘管是以稀疏 的燃料-空氣混合物操作，可以全功率排放約36公克Ν〇/ 公斤燃料β顯然，如果思及絕熱操作，引擎必須以減少的 駐留時間或減少的負載操作，以抑制Ν〇χ的排放。此外， 既然ΝΟχ的排放界定爲所使用燃料的一部分，則必須以經 濟方式操作，且自燃料擷取儘可能多的功率。多餘的碳氫 化合物與一氧化碳的排放不可發生於稀疏混合物操作-其 利用預混合、接近均質的燃料·空氣混合物且很少冷卻。 於鬲功率的稀疏混合物燃燒時，二氧化碳的排放也減少。 接近絕熱的操作意謂，升高的廢氣溫度與高廢氣噪音位 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（4〇 ) 準。這二可和用潜氣膨脹機移除某些廢氣能量且將它送 回至引擎主轴而減少。 控制的燃燒罜洩漏率之重要性不可忽略。良好的密封導 致.低速時的壓縮壓力與溫度增加，其有利於低速扭矩。它 也將增加低速預點火與Ν0χ指標値增加的可能性，此係由 於駐留時間在高於正常燃燒溫度時增加之故。在正常引擎 操作時，通常不需要全功率，在引擎速牟減少時，也不需 要全扭矩，其意謂，這些分析中所示的Ν0χ指標値大体上 過分誇大。 此節敎誨燃燒過程之發展所涉及的某些技術，其係改良 正位移熱引擎所需者，正位移熱引擎諸如美國專利 3,762,844號所述具備移動的燃燒室之熱引擎。此處所引証 的先前技藝之作者無一能預見可以應用習知資訊及修改 之，以產生此處所述的發明性過程。所以，有相當証據可 用於支撑此揭示的發現與方法。依據本發明所改進的原則 顯示，較快的引擎操作可導致大的利益。此顯然與傳統觀 點相反，其尋求低引擎速率及使用較低品質的材料，以改 良引擎的耐久性。·844號專利所展示的原始引擎使用一镑 空氣僅產生178制動馬力。依據本發明的第一次改良使性 能提升至300制動馬力/磅空氣，而稍後的型式顯示高達 925制動馬力/磅空氣之値。小的氣体渦輪引擎所產生者很 少能夠多於125制動馬力/時空氣。 本發明之進一步説明 前二節説明快速燃燒所涉及的方法與技術，有時以例子 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —^---------裝--------訂_ (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁)

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五、發明說明（41 ) 緣不’而此節說明引擎之一較佳實施例及實現所述燃燒的 那些設計特性。基本引擎描述於美國專利3,762,844號中， 其顯示那種發展水準所涉及的一般機械特性。進一步的改 良·，其對優良的引擎性能有貢獻，描述於此揭示中。參考 ’844號專利’以獲得基本實施例的詳細説明，其附於此供 參考。 通常，在熱力學中，一循環的燃燒過程描述熱力循環。 這些熱力循環.中有一些係理想的，諸如等容與等恩燃燒猶 環。這些熱力循環之更實用者係奥圖與狄赛爾循環，二者 皆與理想循環有某些程度的偏離。也有若干其他熱力循 環，此處不予提及《雖然達成此目的之方法完全不同於奥 圖循環’但此處所示的燃燒方法遠比奥圖循環更接近理想 等谷燃燒循環。其原因爲，除了.壓縮壓力與溫度對於燃燒 速度的效應以外’還有對於高相對氣体混合物速度的聯合 效應。所以，此揭示所述者係一新而獨立的熱力學操作循 環。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了執行所欲的熱力循環+，引擎實施例必須與所涉及的 過程相容。在奥圖與狄赛爾循環的事例中，這些可以傳統 往復活塞引擎執行，其係設計成用於二或四衝程操作，且 设计成滿足i們的的燃燒需.求。然而，執行所述快速密閉 容室燃燒循環的需求涉及一完全不同的實施例。爲了在一 密閉谷至燃燒至中產生向的流動速度，室必須相對於一靜 子以相當的速度移動，靜子至少部分圍繞燃燒室。此速度 可爲線性平移’或在一室中繞一軸轉動^當燃燒室移動 -44 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） α67994* Α7 Β7 經 濟 部 智 慧 財 ▲ 局 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（42 時’於燃燒過程以前及以I，必帛發生体積的I縮與膨 脹。 在某些方面，汪克爾引擎滿足一移動燃燒室的需求。然 而.，汪克爾引擎中，相對於靜子的最大滑動速度係在30呎 /秒的位階，而其幾乎不能視爲才目f大的速度（substantial velocity)。也發現，該引擎中的燃燒很慢，其顯示，並未 涉及此揭示所述的快速燃燒效應。引擎也必須分類爲轨道 活塞引擎，而所述引擎係正位移氣体渦輪引擎。 圖28與39顯示所述四衝程循環引擎的較佳實施例，其可 執行所述的新熱力循環。引擎係所引証美國專利所述引擎 的變形，其大体上已在各方面加〃改進及發展，以滿足本 揭示的需求。圖29顯示以新原則工作之二衝程循環引擎的 較佳實施例。 引擎的主要特性顯示於圖28、3〇與39_41，且係如下： 轉子1在一靜子外殼2内部於一主軸3上轉動，主軸3支撑 於二軸承4中，如圖28、29與39所示。轉子【包括—轉子轂 5、一轉子碟片6、與一轉子環緣7。在轉予轂5中，其也充 當止推軸承，六轉子葉片或轉予輪葉8係樞接，以軸向移 動，同時經由六槽穿過轉予碟片6。由圖4〇與41可看得最 清楚，靜子外殼2之侧，其面對轉予碟片6而在轉子碟片6 的任-側上，係雙正㈣率的形狀且形成輪廟化的靜子壁 9,朝向90度而互相異相。六轉子葉片8、轉子碟片6與輪 廓化的靜子壁9圍繞在該轉子丨任一侧之六正位移型移動燃 燒室。 ‘' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -45- ^07994

五、發明說明（43 ) 圖28與39中，在每一輪廓化的靜子壁9中，於轉子碟片6 的任一侧’有一進氣口 10、—排氣口 11與一點火孔12，以 幫助流入與流出移動燃燒室13(圖3〇A_⑺’且將壓縮燃料· 空氣晶合物點火。爲了繪示清楚起見，冷卻與潤滑的特性 及其他基本功能已從圖中删除。 圖29顯示一衝程循環型的相同基本功率段，其特性爲每 侧有二進氣口 1 〇、二排氣口丨丨與二點火器12。圖29未照比 例，於是未精確顯示，進氣口 1〇位於比排氣口 i丨更靠近主 軸3之處’如圖28所示。安置的方式便利於燃燒室的驅氣 與再充氣，以替換二衝程循環活塞引擎中所失去的吸氣衝 程。在四衝程型中，此安置強化引擎的性能。 圖28、29與39-41所示二引擎的特性很類似，不過，添 加二组進氣、排氣、點火器開口與對應的冷卻設備以用於 二衝程引擎。因爲二衝程循環型引擎需要某些裝置，以補 償在它們的循環中所失去的二衝程，故來自四衝程循環引 擎的此二衝程用於燃料-空氣混合物的通氣，及在二衝程 引擎中用於功率而非用於吸氣。於是，二衝程循環引擎具 有約爲四衝程者二倍的位移体積，於是，藉由徑向抽吸， 將吸收二倍的燃料·空氣混合物。所以，此引擎係很有力 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 的型式，很緊密組裝。此引擎的進'氣與排氣口的尺寸減 少’以保持引擎的壓縮比a 圖30顯示圖28與39所示引擎之熱力工作循環的四正位移 操作衝程。現在，進氣口位於與移動燃燒室13成直角1 4 之處。此促使流動分離且形成—渦流17，以防止火焰在較 -46- 本紙張尺度剌t關家標芈㈣b)A4規格（210 X 297公爱） 46 7994 A7

五、發明說明（44 ) 高的轉予速率範園熄滅。此係一駐留渦流，直到尾隨轉子 葉片8關閉該燃燒室π爲止，而該渦流Π如同自由渴流隨 著該室13移動，在該處角速度與轉動半徑妁乘積係常數。 排氣口 11與該燃燒室13的移動方向安置成直角。此防止 與尾隨轉子葉片8逆向之不平衡力，其可能減弱引擎的性 能。 點火器插塞孔的位置稍早已在此揭示中討論過，且所示 位置係一例，而可使用其他位置。這些引擎中的進氣1〇與 排氣口 11並列安置於体積收縮與膨脹的位置。. 在所引了正’844號專利中所述的原始引擎中，徑向流動通 道設於轉予碟片6心部，以將轉予壁冷卻至約華氏35〇度。 液体冷卻必須到達此溫度位準。因爲轉予係有力的徑向 泵，則在每分鐘10,000轉的轉子速率產生大約86制動馬力 <相當的功率損失。此損失係不可接受的，而液体冷卻以 較無效率的空氣冷卻替換。喷氣提供的冷卻效果較小，而 導致高很多的轉子溫度，其尖峰約在每分鐘5〇〇〇轉。此 處，抽吸能力低，且燃燒溫度已到達其最太値附近。因爲 空氣抽吸較大，故轉予碟片溫度在轉子速率爲每分鐘 12,000轉時較低。 .、藉由如上述將轉子碟片6以空氣冷卻，該榦子丨的溫度可 減少大約華氏200度，但認爲此效應係在界限邊緣。研究 指出，操作時，若沒有除了進入的燃料-空氣混合物以外 所提供的轉子碟片6冷卻，如圖23所示，一未冷卻的轉予 不會導致壓縮燃料-空氣混合物預點火，即使使用低辛烷 --------?裝—— (請先閲婧背面之注意事項再填寫本頁) 訂.. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 |_____ -47- 本紙張尺度適用中园國家標準（CNS>A4^·^ χ挪公巧 467994 A7 B7 五、發明說明（45 ) …、料時亦然。在溫度升鬲時的轉子應力位準可利用較佳的 轉子材料處理。在圖28與39柝示的正常吸氣型中，預期轉 子碟片6的溫度在全負載操作時可偶爾到達華氏度。 在增壓型時，該溫度較高。所以，認爲無轉子冷卻的構造 係全部操作所可接受者。 '靜子之輪廓化壁9之溫度係由摩擦與磨損壽命需求所建 互。華氏350度的壁溫可利用—高熱傳導靜子壁材料維 持，但摩擦偏愛華氏500至60〇度的磨損表面溫度。乾燥摩 擦或潤滑式滑動接觸時，每分鐘1〇,〇〇〇轉的1〇s〇〇〇小時無 磨損需求也偏愛此溫度位準。即使潤滑式滑動接觸之磨損 壽命比乾燥摩擦長1 000倍以上，但自很多觀點而言，後者 可能較佳。在靜子高溫區段中之受壓的燃料·空氣混合物 之極短駐留時間可容易地接受該溫度位準，而無需任何預 點火。於是，引擎可以執行接近絕熱的操作。 充氣期間，在此引擎中的燃料、空氣混合物可藉由化油 器或藉由燃料注入空氣入口歧管，或直接注入燃燒室。此 僅係控制的問題。幾乎爲均勻之滴的尺寸可由轉動中的轉 子碟片6促成。然而，如果使用甲烷，二氧化碳的排放較 低。在正常狀況，甲烷係高辛烷氣体。 由有關燃燒過程而產生之一特別問題係點火的問題。在 一具備12燃燒室13的引擎中，燃燒室丨3在每次轉子轉動時 全部點燃’於每分鐘12,〇〇〇轉時，每分鐘總共需要144,000 火花。此超過大多數點火系統的能力。.爲了減少此需求， 使用二分離的點火系統，一系統用於一點火器插塞。此將 -48- 本紙張尺度適用中画國家標準（CNS)A4蜆格（21〇 X 297公笼） <諳先閱讀背面之>±.$項再填窝本頁) ,I 裝------- 訂·! LJ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .:'·ί 0 167994 A7 _B7 五、發明說明（相） 丨'-丨！丨丨！、！裝--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 點火需求減少至每分鐘每侧72,000火花，其係汽車設計之 商用電容放電或CD點火系統所不能獲得者。每分鐘可產 生100,000火花的新點火系統正在發展中。此火花頻率幾 乎·不允許CD點火系統的電容器在次一放電以前.有足夠時 間完全充電。使用於往復活塞四衝程内燃機的正常點火觸 發器與分佈系統係所述引擎不可辞受的，且必須以特別設 計而無分佈器的頭替換。 ο· 點火#溫度與放電能量的問題更爲有關。在傳統火花點 火器中’火花雖量不能依據需求而改變，因爲需要一特定 電愚以跳躍一固定的火花間隙，且一等電壓的電容充電不 能改變能量放電。此可藉由電漿型點火系統達成，其中一 高電壓用於使火花間隙離子化，而·—可變電壓的高能量電 流在離子化橋上放電。此可能不重要，因爲點火前進·後 退仍可用於補償溫度與能量需求的變化，如圖19所示。電 子型前進-後退配置正在發展中，但傳統系統，其使電感 傳感器相對於轉動目標而移動，係相當可接受的。 娌濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 超越壓縮尖峰1 6的通道15係重要的，如圖30所見。此通 道的尺寸對於壓縮比及對於超越壓縮尖峰16的流動速度有 茱些影響。當引擎操作於高轉.子速率範圍時，爲了防止火 焰在此通道中熄滅，則引入渦流17。控制通道高度的尺 寸，可以達成該效應。燃燒室壁溫度增加的操作也有助於 減少火焰淬火的效應。若無所述渦流，於熄滅將發生以 前，引擎在每分鐘6000轉以上操作可能有困難。重要的 疋’防止在向操作負載而在較低的過程速率範圍之預點火 -49 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） “7994 Α7 Β7 五、發明說明（47 ) 亦爲燃燒室洩漏率。減少的洩漏率很有可能，且係有利 的，因爲此將改良低速扭矩能力與相關的低速燃料效率。 i— ^-------lx)1i ^ -II (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 既二大夕數引擎在低速時未加載至最大扭矩値，此問題可 關聯於引擎之應用。 操作模式 雖然獨特的利益可藉由二衝程循環操作-其以它的徑向 流動裝置吸入燃料-空氣混合物-而達成，但此操作的原則 係關於四衝程熱力過程循環。 操作的原則模式如下。（見圖28、29、30與39): r 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 可燃燒的燃料-空氣混合物抽入燃燒室丨3，如圖28、 29、30與39所見。此發生於燃燒室13暴露於進氣導管1〇 時’其相對於正弦輪廓的靜子壁9爲膨脹。燃料與空氣在 進氣歧管10中混合至接近均質的可燃燒氣体狀流体β當燃 料-空氣混合物流過隅角或邊緣i 4而進入燃燒室〗3時，流 動分離，且在邊緣14發展出一駐留渦流17。替代地，一靠 近入口的直立圍籬可使流動分離（trip)。當燃燒室13的尾隨 轉予葉片8自進氣導管10關閉燃燒室13時，漏流17將以轉 子1相對於正弦輪廓靜予正弦壁9的速率隨著燃燒室13移 動 ^至13開始壓縮且進入流動通道15時，渦流的直徑減 少’而循環速度増加。疊加於此循環之上者係一徑向循 環’其有助於燃燒室13的充填。進氣導管1〇的流動速度約 相同於轉予相對於輪廓化靜子壁9的速率^ 在氣体移動期間’燃燒室13通過點火孔12的點火器，一 火培自彼出現於燃燒室丨3相對於輪廓化壁9之一定時位 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 2耵公釐） A67994 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（48 ) 置。移動渦流17在輪廓化靜子壁9附近引發一相對的逆 流，且此流動之轉動於燃燒期間確保在點火器位置下游與 上游之穩定的火焰。在氣体流動通過超越正弦輪廓化靜子 壁'9的壓縮尖峰16之流動通道15期間，氣体以極高的行進 速率移動。流動通道15下游的流動擴散使燃燒氣体的行進 速率減少，且使靜止壓力與溫度增加，同時使動落差減 少。 在氣体流動通過轉子碟片6與靜子2之間的流動通道15期 間’轉子葉片8將暴露改變的區域。於是，壓力位準增加 而在燃燒室13中的封閉氣体之壓力施加正相關於主軸3發 展出超越一怪定臂的扭矩。 於氣体流動通過轉予碟片6中的流動通道15期間.，封閉 可燃燒的燃料-空氣混合物之燃燒發生。在燃燒室13中燃 燒期間，發生壓力與溫度之迅速上升，導致流動的馬赫數 急遽下降，而流動的速度保持爲常數。此導致靜止壓力之 有標記的上升，及在流動通道上方而在燃燒室13内部之壓 力降減少。通過壓縮尖峰16以後，於擴散進入燃燒室13的 前導部分期間，靜止壓力將進一步上升，如上述。 趨向恥脹衝程的末端，廢氣歧管使燃燒室13向大氣開 啓，或使功率回收裝置相對於轉子碟片6與轉動方向成一 銳角而開啓。在驅逐駐留氣体以後，於第二壓縮尖峰16通 過期間，此防止尾隨轉子葉片8的逆壓力，且使一新的吸 氣衝程之駐留的燃燒室13壓力洩出。. 此處所説明的流動槽道相當不同於所引証美國專利中所 i —'!--—「！裝 i I {猜先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) hi 訂 .α -51 A67994 A7 ------- B7 _ 五、發明說明（49 ) 述者。產生一流動渦流以穩定高轉子速率的火焰而在通過 流動通道15的燃燒期間避免火焰熄滅 '方向垂直於轉子碟 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 片移動的進氣與排氣流、轉子冷卻的消除、大大減少靜子 冷卻而導致接近絕熱操作、稀疏混合物燃燒方法、藉由將 餘留的熱能加入廢氣以回收功率的替代方法、及功率回收 與渦輪充氣的聯合方法以確保來自燃料-空氣混合物之極 高功率輸出改良了新型引擎，而超越前述觀念。如所示， 所述燃燒方法允許當量比減少的操作、允許使用低辛烷燃 料的快速燃燒與高過程速率、控制熱値的功率輸出、及外 部燃料-空氣混合。此導致較高的引擎功率與急遽減少的 二氧化碳、一氧化碳、多餘燃料之排放，以及氮之氧化物 的排放，其在接近絕熱的引擎中可能成爲高功率擷取的阻 礙。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 圖29顯示二衝程熱力操作之相同型式的引擎。大多數二 衝程引擎在關於燃料-空氣吸入與驅氣方面不能自持，因 爲它們缺少不需要某些額外抽吸裝置_諸如外泵或曲軸箱_ 而吸氣的能力。假設目前可使用此功能，，則在一漩渦渦流 Π操作之相同燃燒室13中的燃料-空氣混合物將壓縮於輪 廓化靜子壁9與轉子碟片6之間。到達壓縮尖峰的最大壓縮 時’在氣体混合物流動通過流動通道丨5期間.，燃料_空氣 混合物將由點火器12點火。火焰將向下游穿入燃燒室丨3的 膨脹部分，以及向上游穿過而與流.動逆向。既然每一燃燒 室13於每一轉子6轉動的期間完成二功率衝程，此引擎的 位移体積變成圖28與30所示四衝程引擎的二倍。所以，於 -52- 本紙浪尺⑽财國國家標準（CNS)^4規格（21G X 297公釐

46799A -ΰ：;： Α7 Β7 五、發明說明（so ) _ — —---V -裝 i I <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 每分鐘n，咖轉操作#間，此引擎每分鐘將需要288，剛點 火脈波。以二觸發頭並聯，利用四點火系統與二點火器插 塞’此數f可減少至每分鐘72，_火花。藉由幾乎二倍的 功率與相同的電阻，此引擎能以超過每分鐘12,〇〇〇轉操 作。當進氣口安置於引擎操作的壓縮衝程區域中時，此引 擎將有略微㈣縮比損失引擎的吸氣與驅氣係藉由 將進氣口安置成比排氣口靠近轉芋軸而達成，而一徑向泵 的效應將用於此目的。 燃燒控制與引擎性能 此節的揭示針對與此燃燒相關的燃燒方法與流動路徑操 =。此可用於很多引擎，包含，844號專利者，但就此節而 s，一特定引擎實施例不需要討論，而只解釋理論操作。 雖然新引擎必須可適.用於它們所欲的用途，但對於新引 擎，通常係追蹤它們的性能，而對於它們的構造關注之程 度少了很多。

-Q 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在追蹤引擎性能時，燃燒性能很重要。.必須就所涉及的 引擎型式，追蹤引擎壓縮與引擎通氣能力的實際限制。燃 燒必須儘可能快地進行，而使引擎冷卻與廢氣的損失減至 最小。在一操作於固定燃料-空氣比的界定引擎中，可用 於燃燒控制之最重要的變數係點火溫度。 在傳統往復活塞内燃機中，由於缺少其他燃燒控制，點 火控制係藉由一前進_後退機構達成。此使點火點在熱力 循環的壓縮衝程中移動成更早或更晚，.以補償在各種速率 與負載狀況期間之燃燒速度變化。此之達成係藉由將尖峰 -53- 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 467994 A7 ------B7_ 五、發明說明（Si ) <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 燃燒壓力士置成正確且最穩定（most c〇mp0se(j)，以在功率 衝程有最佳的功率锖出。一提早或延後的點火意謂較慢的 燃燒’而具有較不清晰界定的壓_力尖崎。 圖19顯示，當所述引擎需要全負載，且周園溫度未改變 時’單一燃燒溫度將可令人滿意。部分功率操作之較低壓 縮壓力與溫度，其係燃燒室洩漏與進氣歧管節流所導致， 需要更多時間以供燃燒，所以點火點必須前進。缓慢燃燒 通常意謂，產生較少的扭矩，所以，允許點火溫度改變的 方法比前進-後退操彳乍更合乎需求。雖然後一方法更常 用’但點火溫度的變化只是發展早晚的問題。 改變一電感傳感器相對於移動轉子目標的點火定時很容 易’而一傳統進氣歧管壓力型引動器可將標準部件作若干 改變而適用。改變點火溫度可能更困難，特別是如果一喷 射火焰用於將壓縮的燃燒室混合物點火時尤然。喷射的火 焰溫度問題可能變成很有關係。 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 滿足一傳統往復活塞内燃機之負載與引擎速率需求之最 常用方法係將入口歧管節流。此減少可用於引擎操作的入 口歧g壓力，如同引擎在向處操作於較不稠密的空氣中一 樣。此係可用於傳蜱往復活塞汽油引擎的唯一方法，因爲 這些引擎的可燃性下限限制稀疏混合物的操作之故。稀疏 的總混合物操作控制用於狄赛爾引擎。用於飛機的引擎通 常具有燃料-空氣稀疏化的裝置，以用於高處。 所述熱引擎中之膨脹的混合物可燃性下限開啓引擎速率 與負載控制可藉由入口節流及藉由燃料·空氣混合物變化 -54- 本紙張尺度綱中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复可 - h I Γ467994 A7 B7 五、發明說明（52 ) 二者而達成的可能性’於是允許較佳的引擎控制。 圖10繪示一現代氣体渦輪引擎燃燒室Φ七 王τ人釦管的可燃性 I丨丨丨丨丨裝--- (諳先閲讀背面之生$項再填寫本頁) 限制。此處可看出，熄滅限制範圍係以燃料-空氣杂量比 對照一相關參數ΡΤ/ V而晝出，其中： 辑 P=燃燒室壓縮壓力[每平方吋磅] T=燃燒室壓縮溫度[°R] V =燃燒室氣体移動速度[呎/秒] 應用來自圖11、12與13的値爲例，爲_所揭示引擎於每分 鐘1000轉而於一熱天所計算出的參數大約變爲.： PT/V = (5)(9:00)/50=900(每平方吋磅）（。玟)（呎/秒） 再參考圖10,可看出，燃燒室可在低至〇3〇的當量比操 作，而多於一之比通常用於往復活塞内燃機。注意，此係 不同的燃燒方法。 .0 在技術參考資料5中，氣体沭動具有每平方吋丨4.7磅的靜 態壓力、卡爾文210度或朗肯378度的靜態溘度，其相當 冷。在馬赫數爲1.5時， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 PT/V=(14.7)(378)/(952.8)=5_83(每平方吋磅）（。尺）（呎 / 秒），而甲烷與空氣的質量比例爲0.037磅/磅，則當量比爲 (0.037)/(0.058)=0.636。圖10顯示，在氣体渦輪機燃燒室襯. 整中，此當量比的媳滅界限必須具有約400 (每平方叫· 磅）（°R)(呎/秒）的PT/V値。圖12顯示較高的溫度。於是， 所顯示的是，流動管燃燒高速甲烷-空氣可以穩定的方式 在一遠低於氣体渦輪機燃燒室襯墊的PT/V値操作。 類似地，在圖7中，點火發生於卡爾文1600度或朗肯 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Λ67994 A7 B7 五、發明說明（53 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 8 8 0度的氣体溫度。依據該溫度由馬赫數i · 5所計算的 ΡΤ/ν値給予16,1(每平方吋磅）(0 11)(11尺/秒）的ΡΤ/V値，其很 接近點火發生以前所預先計算的値。 •當燃燒進行時，在一流動管中與在一密閉燃燒室中的事 件之鏈反應變成很困難。在一流動管中，馬赫數普及 (prevails)，而溫度與流動速度的値於添加熱時增加。壓力 保持爲常數。在一密閉燃燒室中，如所述熱引擎所示，流 動速度普及，壓力與溫度增加，而馬赫數減少。利用來自 圖13、21與22的値以用於相同的每分鐘500轉操作，所揭 示引擎的新PT/V値變成38,000 (每平方吋磅）(°R)(呎/秒）。 此顯示’如果在此一短暫的時間間隔之火培穩定性有任何 意義的話，則當燃燒進行時，火焰變得更穩定。 此處，隨著燃料-空氣混合物的速度增加，與一在氣体 漏輪引擎中的現代燃燒室襯墊相比，熄減限制似乎已移動 至一較低的相關參數。所以，在美國專利所引証之正位移 引擎的變形中，火焰穩定性不是問題。 所以，於空轉功率而在高處或以一接近密閉.歧管的節流 之操作不是問題。訴諸於高處的稀疏混合物樣作，而非進 氣歧管節流，可能較佳。爲了在一高處啓動，所欲者可能 爲使用一大幅開啓的節流閥，其進氣壓力由任何可用的衝 擊壓力補充，且運轉於一稀疏燃料，空氣混合物。 圖3 1顯示二不同構造之四衝程引擎的功率性能。較低値. 係關於一正常吸氣型的基本引擎。較高値係關於一正常吸 氣型的相同四衝程引擎，而在廢氣出口的功率回收器嚙合 -56- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------丨—?裝 i — (請先閲請背面之注意事項再填窝本頁) •Q. Γ

回到主軸。二引擎消耗相同數量的燃料-空氣混合物，但 具有功率回收的引擎自燃料擷取更多的功率。在—滿輪^ 氣型中’尖峰功率位準將到達約1600制動馬力，但那時 候·.，燃料-空氣混合物的質量已接近加倍。在二衝程循環 構造中’尖峰功率位準到達約3300制動馬力’但此處，與 對應的四衝程循環型引擎相比，燃料·空氣混合物的流動 已加倍^ 圖32顯示基本與渦輪充氣、渦輪複合型之所述四衝程循 裱引擎的引擎性能，其以制動特定燃料消耗對照 而表示。這些與修改以用於飛機之二小氣体渦輪引擎及二 汽車引擎比較。由圖可見，所述引擎在5〇%功率或每分鐘 6000轉附近最經濟。然而，燃料消耗曲線自約每分鐘2〇卯 至12000轉保持爲幾乎平坦。通用電機CT_ 7引擎廣泛用於 大的直升機，Lycoming AGT. 1500渦輪引擎專用於M-1 Abram主要戰車’而Thunder引擎係開放性議題（〇pen issue)<j 傳統活塞型正位移内燃（si)機的最佳操作通常爲約15% 濃厚的燃料-空氣混合物，其中燃燒速度最高。在化學計 量燃料-空氣比時有更多的熱但較少的功率可用，但燃燒 速度較慢。因爲一内部流動速度引入所揭示熱引擎，則务 操作於稀疏燃料-空氣混合物時，通常可發現制動平均有 效壓力（BMEP)的損失，此係由於較慢的燃燒率由較高的 燃燒速度因子克服之故。現在，引擎功率輸出將變成可用 熱的函數。於是，現在，15%稀疏的燃料-空氣混合物可 用的功率與15%濃厚的燃料-空氣混合物相同或更多。此 57- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） II — — "·懸 — I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂_ · Q. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^67994 Α7 Β7 五、發明說明（55 ) 揭示所示的値係關於15%濃厚與約ι5%稀疏的燃料_空氣混 合物。 在稀疏的燃料-空氣混合物中操作而無引擎性能的損失 導致一氧化碳的排放減少，且燃燒中的多餘碳氫化合物排 放減少，且因爲使用較少的燃料，也導致二氧化碳的排放 減.少。幾乎乂有排放一氧化碳與碳氫化合物。既然低辛燒 燃料係可接受的，且燃燒快速，則當化石碳氫化合物嫩 用於所揭示正位移引擎時，實際上將全部已認知的污^控 制至極低的排放位準。0.01至(U公克/公斤燃料的氮之氧 化物位準係可能的。利用曱烷做爲燃料，則在最佳的所述 引擎中，比起以噴射燃料與汽油用於它們個別的引擎，二 氧化碳位準可減少70%。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所述正位移熱引擎的四衝程型可在基本型中產生4 3制 —動馬力/磅引擎重量。此可比擬爲最佳四衝程循環往復活 塞引擎的0.5制動馬力/積引擎重量。而且，因爲引擎空氣 抽吸率就其位移体積而言係很高，且很少的熱能於冷卻時 散失，所述基本型引擎將在引擎全速與負載時產生大約 5.0制動馬力/立方吋位移，及大約65〇制動馬力/磅空氣消 耗。小的氣体渦輪引擎將產生大約125制動馬力/磅空氣消 耗。現在，引擎功率輸出比所引証美國專利所述引擎増加 2·5的因予。此性能改良也是在此揭示範疇以外的機械改 良。自一典型四衝程往復活塞引擎之0.5磅/制動馬力— 時的燃料消耗率始，基本揭示引擎的燃料消耗自0.4到達 改艮實施例的0.26镑/制動馬力-小時。然後，燃料消耗率 _ -58- Γ紙張尺度適財國國家(21Q χ挪¥¥) 467994 A7 B7 五、發明說明（56 進—步下降至複合型的大約〇 18磅/制動馬力-小時。因爲 消耗較少的燃料以產生相同的功率，必定也產生較少的二 氧化碳。如果甲烷充當燃料，可預期燃料消耗可再 15.2% 〇 上述引擎操作與其他引擎之性能特徵的比較顯示於圖42 與43。以此處所述原則操作之參考引擎發展出顯著多於參 照引擎的制動馬力與扭矩。 由於低燃燒速度，當操作於空轉速率與負載時，往復活 塞型内燃機必須使它們的的燃料-空氣比增加爲濃厚混合 物。如此節稍早所示，所述正位移引擎的燃燒至少快 21%。稀疏燃料-空氣混合物也可用於空轉速率，而多餘 碳氫化合物與·-氧β碳的排放幾乎消除。 所揭示引擎之接近絕熱的操作將導致較高的廢氣壓力與 溫度’其導致高紅外線排放與高廢氣噪音位準。可預期高 達華氏1855度的尖峰廢氣溫度與足夠高的餘留壓力，以導 致廢氣速度超過音波。此將導致自由廢氣噪音位準低於A 加權計量的不舒服臨限値，在高脈衝頻率時，其修正爲在 10叹距離高達113.8分貝。此意謂，以每分鐘1〇,〇〇〇轉操 作’與廢氣出口相距200呎爲85.3分貝，相距1000呎爲66分 貝。最高噪音位準係在第七倍頻程。 因爲涉及相對小的氣体質量，嗓音位準可容易地消音而 降至約7 5分貝（A)的密閉場目標。更有利，但更有關係的 是來自廢氣之某些熱能的回收。此涉及將廢氣壓力膨脹至 較低的壓力位準，及藉以減少餘留廢氣溫度與出口喷射速 -59- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (諝先閲讀背面之ii意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 467994 Α7 Β7 五、發明說明（57 ) 度。 廢氣回收可以不同或額外士 ------------裝--- ί請先閱讀背面之注i項再填寫本頁) .^^ Λ飞外万式引入，其涉及將能量轉換 ，引擎軸功率、衝力、或水蒸汽或熱。由特殊用途的廢 狀可獲得大約75磅/磅空氣的靜態衝力位準。藉由放氣 的能量回收限制爲可用的壓力，但更多熱能以其他方式回 收。笨音與廢氣溫度二者藉由這些方法減少。 替代方法與實施例 在正位移等容内燃（SI)機中，其中壓縮比與膨脹比相 等，總是有相當數量的能量經由排氣口而損失.❶此熱損失 就接近絕熱引擎而言比傳統引擎高，其中此損失有一部分 由於燃燒室冷卻而發生。所示替代方法之目的係藉由廢氣 回收與額外的渦輪充氣，由所揭示熱循環產生或回收更多 功率。 ο. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此説明書説明一密閉容室或燃燒室燃燒之先進方法，其 能以一特殊等級的快速操作、正位移、内燃機執行。燃燒 室内部的快速流動用於使燃料-空氣混合物的可撫性下限 擴大’以致於較低的燃料-空氣比可燃燒。迅速的過程操 作也意謂，此引擎變得對燃料辛烷値不敏感，且允許接近 絕熱操作，而不需使用陶瓷。因爲接近絕熱操作也引發高. 於正常廢氣的能量損失，故某些能量回收裝置變得重要。 在一往復活塞型内燃（SI)機中，位移体積與壓縮比係依 據下與上死中心之間所掃過的体積。在所述正位移引擎 中，掃過的体積係進氣口之關閉與上死中心之間所掃過的 体積。膨脹体積係上死中心與排氣口的開啓之間所掃過的 -60 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公変） a A7 B7 五、發明說明（58 ) (諳先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 体積。藉由將進氣口移動爲接近上死中心，可使壓縮比小 於恥脹比’其再次地可減少功率輸出，但改良引擎操作效 率 '爲了滿足此操作，周緣中之燃燒室數目可增加，於是 增加壓縮比。此再次地可能意謂較大的引擎直徑與較大直 徑的轉子轂，所以’此改變的利益値得質疑。 圖33顯示圖28之基本四衝程功率段a的渦輪充氣構造示 意圖。空氣抽入壓縮機C中，且壓縮至較高的壓力與溫度 位準。燃料B引入壓縮空氣，以形成均質燃料_空氣混合 物。此混合物進入引擎A的燃燒室，且進一步壓縮、燃燒 與膨脹。溫度與壓力升高的餘留膨脹氣体在膨脹機E中更 朝大氣壓力膨脹。此再次經由軸D驅動壓縮機〇全部多 餘的能量排放至大氣、 圖34顯示圖28之四衝程功率段a示意圖，其係複合型式 且具有一膨脹機E，膨脹機E的軸D嚙合於引擎軸。溫度與 壓力升高的餘留燃燒氣体在膨脹機E中朝大氣壓力膨脹， 膨脹機E經由一減速器F將其功率輸出傳送至基本引擎抽 B。渦輪機的運轉必須到達每分鐘4〇,〇〇〇至6〇,〇〇〇轉。正位 移膨脹機必須接近基本引擎速率而運轉。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖35顯示圖28之基本四衝程功率段A的示意配置，其具 有一經由減速器F嚙合於其驅動軸之渦輪充氣機c、；〇與 E。空氣再次抽入壓縮機C中，且壓縮至較高的壓力與溫 度位準’在該處將燃料B引入，以形成接近均質的燃料-空 氣混合物。燃料-混合物在基本功率段A中進一步壓縮，該 處也發生燃燒與膨脹。然後，膨脹的氣体排入一膨脹機 -61 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 467994 A7 B7 五、發明說明（59 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) E。此處，餘留壓力進一步膨脹至接近C處的大氣壓力。 渦輪壓縮機驅動軸藉由一減速器F嚙合至功率段軸。在此 處，將多於所需者的能量自廢氣取走，以驅動壓縮機C。 進氣歧管壓力爲2大氣壓之此最後型式的引擎系統性能 顯示，等效制動平均有效壓力（BMEP)強化至約每平方吋 490镑。制動特定燃料消耗仍遠低於〇. 2〇镑燃料/制動馬力 -小時’如圖32所示。此引擎的功率/重量比接近8制動馬 力/磅重量，其依材料與部件的選擇而定。廢氣溫度與噪 音位準低於前述事例。 圖36顯示圖29之二衝程引擎功率段的示意配置，其具有 二在廢氣流動路徑中的廢氣膨脹機。圖中顯示雙配置，以 簡化引擎功率段A與膨脹機E間之歧管的導管作業。此配 置使功率輸出爲圖3 4之配置的二倍，係由於較高的流動体 積之故。可預期改良引擎功率/重量比。 經 濟 部 智 慈 財 k 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 圖37顯示圖29之二衝程引擎功率段a的示意配置，其具 有一在氣体流動路徑中的滿輪充氣機C、d與E。圖中顯示 雙配直’以簡化引擎A及渦輪充氣機c、d與E間之歧管的 導管作業。流動路徑類似於圖29的四衝程配置，相異之處 在於，每侧包含二而非一進氣口、二廢氣口與二點火器。 所以，此引擎具有相同尺寸之四衝程擎的二倍位移，且 功率輸出幾乎爲二倍高。此引擎的功率/重量比約爲1125 制動馬力/磅引擎重量。等效制動平均有效壓力（31^肝)將 在每平方对350時附近，而制動特定燃料消耗（BSFC)將接 近0.26磅燃料/制動馬力·小時。此處，歧管壓力爲2大氣 -62-

Α67994 Α7 Β7 五、發明說明（㈤ 壓。 圖38顯π圖29之相同基本二衝程引擎功率段人，其再次 具有二渦輪充氣機C、D與Ε。現在，.這些已藉由二減速器 F將軸D嚙合至軸Β。氣体流動路徑類似於圖35與37的配 置。在此處，基本引擎自一過尺寸的廢氣膨脹機£接收多 餘功率，其將功率經由軸〇與減速器F傳回引擎功率段八功 率軸Β。 此引擎配置很有力，且在約每平方吋49〇磅的等效制動 平均有效壓力（ΒΜΕΡ)時將產生約15制動馬力./碎引擎重 量。制動特疋燃料消耗（BSFC)將小於圖32所示〇· 20镑燃料 /制動馬力小時。此性能係在海平面於每分鐘6〇〇〇至8〇〇〇 轉的全負載，且進氣歧管壓力爲二大氣壓。廢氣溫度與廢 氣噪音位準將低於圖29的實施例。 可看到’離開壓縮機以後，燃料引入Β處的增壓引擎入 口歧管。此係用於降低入口歧管氣体溫度，以充當燃料_ . · 空氣混合物的預冷卻器。然而，也可以將此燃料引入壓縮 機進氣口。 經濟部智慧財產局貝Η消費合作社印製 ------------'裝 *-- (請先閲讀背面之生意事項#'填窝本頁) 此總結在此上下文中所檢驗之替代引擎實施例的説明與 所述引擎燃燒的構造性配置及其流動路徑操作。然而，可 有更多詛合。必須澄清的是，任何滿足快速内部流動標準 的引擎將可適應本發明的燃燒方法與流動路徑實施例。某 些使用本發明之過程的引擎可能獲得更大或更小的利.益， 依引擎設計與引擎本身的其他特色而定。 也必須澄清的是，此高性能熱引擎家族已考慮發展於某 -63- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^67994 Α7 Β7 五、發明說明（61 ) 些特疋用途。然而，此不能防止它們廣泛應用於其他用途b .結論 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 燃燒技術並非精密的科學，且須接受測試資料的詮釋並 有某些偏差。此揭示所示的資料意圖顯示方法與趨勢，其 可能偏離其他方法與資訊來源，且可能與某些意見矛盾。 此在任何科學中是常見的，在科學中，给釋與邏輯必須獲 得正確的結果。有時候，我們不能自可用的資訊獲得我們 所要的結果，而我們必須訴諸合理的假設。 顯然’自動點火溫度可藉由使燃料/空氣混合物流動而 提高’ JL當溫度、壓力與流動速度增加時，點火延遲與燃 燒時間可能大致上減少。點火延遲及燃燒時間係與燃燒如 何進行有關，通常係藉由30次等壓燃燒與約5次等容燃 燒。單一汽缸往復活塞内燃機中的汽油與甲醇燃燒性能之 比較確認，較快燃燒的燃料輿：較高的混合物亂流位準導致 較高的性能位準，且降低燃料-空氣混合物的可燃性下 限。 一簡化的分析方法係爲各種引擎操作建立點火延遲與燃 燒時間’而一燃燒速度因子爲該建立而界定，以決定起自 大氣壓力基線之強化的燃燒延遲與燃燒時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印Μ 除了以上的發現與觀察以外，分析方法敎誨，在涉及快 速的過程操作時，可使用辛烷燃料以取代高辛烷燃料。藉 由將一快速的燃料-空氣混合物流動速度引入燃燒過程， 可獲得快速的燃燒。此增加點火溫度需求，但它也減少點 火延遲與燃燒時間，所以，可以發展很快速的燃燒速率， • 64 - 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 467994 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（62 藉以建^多燃料操作能力，且燃料辛烷値變成不相關。 此揭示又敎誨，燃燒溫度的增加可以移動，以致於可獲 得接近絕熱的操作，即使當使用低辛烷燦料時亦然^然 而，快速操作的引擎必須提供足夠快速的過程操作，以執 行（outrun)點火延遲，防止預點火。 邊下相S小量的靜子冷卻，以緩和靜子中的不對稱熱應 力。轉子由較冷的燃料_空氣混合物自動冷卻，其來自進 氣歧管。此經由所述引擎的低熱傳導轉子自燃燒區段回收 某些熱。 揭示又敎誨，點火延遲與燃燒時間係參數的函數，參數 係諸如燃燒室壓縮氣体壓力與溫度、燃燒流動速度、亂流 位準、燃料-空氣比與燃料滴尺寸。 亦討論者係對於一火焰保持器或渦流的需求，以在燃燒 室塵力與溫度不適合防止火焰熄滅或在冷壁操作時，防止 火培在很高的流動速度時媳減。 敎誨顯示一用於估計點火能量位準的方法，且它建議， 點火溫度可藉由點火能量位準與點.火間隙而政變。 敎誇又顯示’當引入内部流動與亂流時，在單一汽缸型 内燃（SI)機的往復活塞中所觀察到的可燃性限制可膨脹進 入稀疏燃料-空氣混合物區域。所述之增加的燃燒速度將 使稀疏燃料-空氣混合物的燃燒功率位準回復至濃厚混合 物中的最佳功率位準或更佳。與—氣体渦輪機燃燒室操作 相比’如果此一短的燃燒期間可稱爲穩定，則在所揭示操 作也改良火焰穩定性。 -65- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i m t J — 11 f 11 ^ 11 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 β 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 467994

五、發明說明（63 ) 而且，所述者係在-正位移内燃機中，膨脹衝程與壓縮 衝程相比的延伸。此將導致餘留廢氣能量的回收較高，其 可用於強化引擎軸功率與操作效率。 .然後，所示者係將所引証之基本正位移四衝程循環引擎 轉換爲接近二倍位移体積的二衝程循環引擎。 敎誨也包含，除了廢氣噪音與廢氣之紅外線放射以外， 快速過程操作對於氮之氧化物、—氧化碳與多餘碳氫化合 物排放的效應，氮之氧化物促使形成煙霧與酸雨，一氧化 碳導致呼吸的問題。在最大轉子速率時，氮之.氧化物減少 至約_0_01至0.1公克/公斤燃料係很有可能達成的。當甲規 氣体充當燃料時，與一以煤油操作的小氣体渦輪機或以汽 油點燃的往復引擎相比，二氧化碳的排放可減少64%。 燃燒與流動路徑操作所涉及的全部技術已藉由測試資料 與分析的文件而實現。此展示各種操作特色的可行性，且 顯示該正位移内燃機系統之所揭示過程操作的執行狀況。 此技術的採用係此揭示的基礎。 最後的結果係一引擎家族，其在特定燃料經濟性與功率 輸出方面具有傑出的性能位準。比起任何現有的内燃機， 這些引擎在環保方面更令人可以接受。它們操作快速、設 計簡單、包裝精巧，且重量輕。儘管使用簡化的原則與方 法，此説明書揭露很新進的引擎觀念。 -66- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁')

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 . f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種密閉容室正位移内部燃燒型熱引擎，其具有至少 二燃燒室，燃燒室相對於一對對立的靜予壁以相當的 速度行進，燃燒室由靜子壁與至少二轉子葉片形成， 轉子葉片由一轉子軸支承且延伸通過形成於一轉子碟 片中之個別的槽，靜子壁包含一進氣口與一排氣口， 進氣口形成於排氣口的徑向内側，其中靜子壁與轉子 葉片使燃燒室在行進期間所圍繞的區域連績壓縮與膨 脹，且涉及便利於密閉容室燃燒之先進方法的下列作 用及執行完整熱力循環的相關流動導管操作，方法包 括： 將一体積的燃料與一体積的空氣混合，以形成一燃 料-空氣混合物，其具有一接近均質之可燃燒的當量 比； 促使燃料·空氣混合物以相當的流動速度流過入口而 進入燃燒室； 使燃料-空氣混合物與靜子壁分離，以在該入口之一 前端形成一駐留渦流； 使一尾隨轉子葉片前進，以關閉入口，以掛捉燃燒 室中的渦流； 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 使渦流與燃燒室一起加速，而以燃燒室的速率行 進，同時維持渦流在燃燒室中的循環徑向運動，俾使 增加的燃燒室内部流動速度將可燃燒之稀疏燃料-空氣 混合物的可燃性限制降低，且配合升高的壓縮壓力與 升高的溫度使燃燒室點火溫度與内部燃燒速度增加； -67- 本紙張尺度適用中國5家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） 6 4 9 9 0Q80Q 沿 WBCD 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 自轉子碟片加熱至燃料-空氣混合物，轉子碟片若非 如此不能冷卻，同時壓縮燃燒室中的燃料·空氣混合物 而不導致預點火，燃燒室可利用多辛晚與多燃料燃燒 而操作於濃厚與稀疏的燃料-空氣混合物； 相對於靜子壁與轉子碟片以相當的速率進一步壓維 燃燒室中的燃料-空氣混合物，，以使燃料-空氣混合物 超越一壓縮尖峰’到達恩縮尖峰下游的燃燒室之—膨 脹超前區域； 於流動通過一通道期間，以一電火花將燃料_空氣混 合物點火，.電火花係經由—在靜子壁中的點火口而引 入； 將一電火花引至一在引擎熱力循環中的位置，俾使 防止熱氣体自動點火，而燃燒室點火溫度、點火火花 定時、與很多點火火花便利於最佳的引擎扭矩； 控制燃料、壓縮過程速率與燃燒室洩漏率，以防止 燃料-空氣混合物預點火； 回應於流動通過通道以前的燃燒室壓縮與以後的膨 脹，藉由作用於轉子葉片的不同暴露部分之升高的壓 力及一相關於轉子軸的恆定扭矩臂以發展相關於轉子 軸的扭矩； 在膨脹期間，以一接近垂直於轉子碟片的角度，經 由排氣口自燃燒室將燃燒產品排放至大氣，以防止一 未平衡的反作用力抵住轉子葉片之一尾隨葉片；及 使足夠面積的靜子壁暴露於燃燒與膨脹，以將靜子 -68 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   467994 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慈財產局員|-|消費^咋达，中鍵 壁冷卻。 2. —種操作引擎之方法，包括： 提供燃料-空氣混合物至一具有點火源的燃燒室； 使燃料-空氣}昆合物相對於點火源的速度增加； 壓縮燃燒室中的燃料-空氣混合物； 將燃燒室中之壓縮的燃料-空氣混合物點火；及 在將燃料-空氣混合物點火以後’使燃燒室排氣。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中使燃料·空氣混合 物相對於點火源的速度增加包含將燃料-空氣混合物相 對於點火源加速至至少每秒7〇呎的速度。 4. 如申請專利範園第2項之方法，其中點火源係在一靜子 之一壁中，靜子形成燃燒室之至少一部分，且使燃料、 空氣混合物相對於點火襌的速度增加包括： 使燃燒室相對於靜子移動。 5. 如申請專利範固第2項之方法，又包括： 在將壓縮的燃料-空氣混合物點火以前，進一步增加 燃燒室中的燃料-空氣混合物之速度，以超越燃燒室中 的燃料-空氣混合物之一壓縮尖峰。 6. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 將燃料注入燃燒室中的空氣，以產生燃料-空氣混合 物。 7. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 在進入燃燒室之燃料-空氣混合物中產生一渦流。 8. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： -69- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） ---------------C-裴.i iti·先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ίδ]· 41 -0. 467994 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 八、申請專利範圍 在燃燒室入口之燃料-空氣混合物中產生一駐留渦 流；及 在燃燒室中產生一足夠低的壓力，以將燃料-空氣混 合物一包含燃料-空氣混合物之駐留渦流一如同燃料_ 芝氣混合物之一自由i尚流而抽入燃燒室。 9. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 使燃料-空氣混合物通過一在燃燒室入口的邊緣上 方，以在燃料-空氣混合物中產生一駐留碑流；及 將燃料-空氣混合物的駐留渦流如同燃料-空氣混合物 之一自由渦流而抽入燃燒室。 10. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 使燃料-空氣混合物通過一在燃燒室入口附近的直立 圍籬上方，以在燃料-空氣混合物中產生一駐留渦流；及 將燃料-空氣混合物的駐留渦流如同燃料-空氣混合物 之一自由渦流而抽入燃燒室〇 11. 如申請專利範園第2項之方法，又包括： 使燃料-空氣混合物通過一在燃燒室入口的邊緣上 方，以產生燃料-空氣混合物之一駐留渦流，邊緣包含 一直立圍籬.，圍綠相對於一與轉子之轉動運動相切的 線大致上形成直角，轉子形成燃燒室之至少一部分；及 將燃料-空氣混合物的駐留渦流如同燃料-空氣混合物 之一自由渦流而抽入燃燒室。 12. 如申請專利範圍第2項之方法，其中壓縮燃燒室中之燃 料-空氣混合物包含使燃燒室之体積減少。 -70- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公茇） ---1 — ίΓ.、-裝--- (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) ·. βτ -C· .一 ^67994 Α8 Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 13.如申請專利範圍第2項之方法，其中壓縮燃燒室中之燃 料-空氣混合物包含藉由減少一葉片之一暴露區域而使 槐燒室之体積減少’葉片形成燃燒室之至少一部分。 14·如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 將燃料-空氣混合物大致上垂直於一轉子而抽入燃燒 室，轉子形成燃燒室之至少一部分。 15, 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 使廢氣大致上垂直於一轉子而自燃燒室洩出，轉子 形成燃燒室之至少一部分》 16. 如申請專利範圍第2項之方法，其中將燃燒室中之魏料 -空氣混合物點火包含產生_電火花於一點火孔，點火 孔形成於一靜子之一壁中，靜子形成燃燒室之至少一 部分》 . ， 17·如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 自燃料-空氣混合物燃燒所產生的廢氣擷取熱。 18. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 使燃料-空氣混合物燃燒所產生的廢氣膨脹，以自廢 氣回收能量。 19. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括： 在來自一轉予之壓縮期間，將熱傳遞至燃燒宣中的 空氣-燃料混合物，轉予形成燃燒室之至少一部分。 20. —種操作引擎之方法，包括： 在一進入燃燒室中的燃料-空氣混合物中產生—渦 流； 71 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------Γ、'·裝--- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *5. ^67994 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 壓縮燃燒室中的燃料-空氣混合物； 將燃燒室中之壓縮的燃料-空氣混合物點火；及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在將燃料-空氣混合物點火以後，使燃燒室排氣。 2L如申請專利範圍第20項之方法，又包括： 使燃燒室中之燃料-空氣混合物相對於點火源的速度 增加。 22. 如申請專利範圍第20項之方法，又包括： 使燃燒室中之燃料-空氣混合物一包含渦流一相對於 一位在靜子壁中的點火源之速度增加，靜子壁形成燃 燒室之至少一部分。 ’ 23. 如申請專利範圍第20項之方法，又包括： 在將壓縮的燃料-空氣混合物點火以前，增加燃燒室 中的燃料-空氣混合物之速度，以超越燃燒室中的燃料 -空.氣混合物之一壓縮尖冷。 24. 如申請專利範圍第20項之方法*又包括： 在燃燒室入口之燃料-空氣混合物中產生一駐留渦 流；及 _. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在燃燒室中產生一足夠低的壓力，以將燃料-空氣混 合物一包含駐留渦流一如同燃料-空氣混合物之一自由 渦流而抽入燃燒室。 25. 如申請專利範圍第20項之方法，又包括： 使燃料-空氣混合物通過一在燃燒室入口的邊緣上 方，以在燃料-空氣混合物中產生一駐留渦流；及 將燃料-空氣混合物的駐留渦流如同燃料-空氣混合物 -72 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8 B8 C8 D8 d67994 六、申請專利範圍 之一自由渦流而抽入燃燒室。 26·如申請專利範圍第2〇項之方法，其中在一進入燃燒室中 的鍊科-空氣混合物中產生一滿流包括： 使燃料-空氣混合物通過一在燃燒室入口附近的直立 圍籬上方’以在燃料-空氣混合物中.產生一駐留滿流；及 將燃料-空氣混合物的駐留渦流如同燃料—空氣混合物 之一自由渦流而抽入燃燒室。 27.如申請專利範圍第2〇項之方法，其中在—進入燃燒室 中的燃料-空氣混合物中產生一渦流包括： 使燃料_空氣混合物通過一在燃燒室入口的邊緣上 方’以库生燃料-空氣混合物之一駐留渦流，邊緣包含 直乂圍籬’園綠相對於一與轉子之轉動運動相切的 線大致上形成直角，轉子形成燃燒室之至少〆部分；及 將燃料-空氣混合物的駐留渦流如同蜓料-空氣混合物 之一自由渦流而抽入燃燒室。 -1 t -------------.:裝--- (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) SJ JT 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 73- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）