TW494179B - Disk valve and crankshaft cam compressor - Google Patents

Description

494179 五、發明說明（1 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本發明有關-種往復移動型壓縮機，其中_個活塞在 -缸體中往復移動，該虹體具有特定的閥配置方式以回應 在缸體中往復移動的活塞而選擇性讓_種流體（特別是氣 體）進入及送出紅體。此型壓縮機已廣為人知且具有多種型 式及構造。 ^ 此類壓縮機的效率明顯受到當活塞位於往復移動的最 内或最上點時之餘隙容積（亦稱為擠壓容積）所影響，通常 需使此種餘隙容積保持最小。製造公差係為與餘隙容積的 尺寸及性質特別有關之因素。通常將數個組件組裝在一起 以形成壓縮機，而各組件的公差可能會影響其中可供活塞 往復移動之泵送室頭部以及壓縮機之餘隙容積。若提供緊 密的公差而有小的餘隙容積，將產生造價較貴之壓縮機。 從製造成本觀點而言，為了保持簡單的壓縮機構造及 最少的組件及加工需求。理想情形中，通常企圖使完全組 裝的壓縮機保持最小的整體尺寸及重量，此類壓縮機亦應 能提供使用時之效能與可靠度。 並且，當此壓縮機使用於空氣輔助式直接注射燃料系 統時，由於包裝限制而可能難以將壓縮機整合在引擎上。 在低能量應用中（譬如單汽缸輕型機車），壓縮機的寄生效 果可能比起較高能量的引擎具有更大的相對重要性。 因此，本發明的一型態係提供一種壓縮機，其包含一 工作室，此工作室具有一開放端；一活塞，其位於該工作 至中並對於工作室内壁以密封方式往復移動；一板閥構 件，其適於跨越該工作室的開放端，該板閥構件的構造及 本紙張尺度顧+ ®國家標準（CNS)A4規^1〇 X 297公釐）

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494179 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ---------—— 五、發明說明（3 ) 簧上方將壓縮機閉合之一種缸體頭或其他相等的裝置。 缸體頭的構造可決定板閥構件或其周邊部之最大行 程，當移動離開其環狀安座表面時，藉由與缸體頭或其一 部份相接觸而限制板闊構件的向上移動。因此，可藉由調 整缸體頭的位置來改變板閥構件的行程。 亚且，缸體頭的内表面可具有小凹坑，以防止板閥構 件打擊在平坦表面。若缸體頭或閥構件上出現有油則會導 致閥黏附至缸體頭，然而，當壓縮機的構造僅使其周邊部 與缸體提供的環狀安座表面相對移動時，則缸體頭具有一 個與板閥相接觸之概呈中央定位的突部，以防止其中央部 產生軸向移動。因此，板閥的周邊部在開啟時係呈彈性撓 曲，而驅動返回關閉位置。不需以任何方式將板閥固定或 附接至缸體頭，且其配置方式可在將閥關閉的方向中在板 閥上提供預負荷。 使整體板閥產生移動之壓縮機構造係可能達成負向擠 壓（negative SqUish)，這主要是因為板閥構件具有“自由，，不 受限制的性質。 負向擠壓係出現在活塞可能恰延伸超過缸體孔上方終 &處’由於在活塞延伸超過缸體孔上終端之前活塞即已移 動離開環狀座幾分之一公厘至數公厘的範圍，所以不會碰 撞到閥構件。 此型態的效益為：不須具有非常精確的公差（譬如製造 公差），仍可如上述使活塞延伸超過缸體孔終端而成功地操 作壓縮機’習知的簣片閥型壓縮機不可能有此種作用。 本紙張尺度翻巾準（CNS)A4規格（21G X 297公髮）

------rllr!,% (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線i 6 494179 A7 B7 五、發明說明（4 ) --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，本發明的另一型態提供一種壓縮機，其包含一 工作室’此工作室具有一開放端；一活塞，其位於工作室 中且對於工作室内壁以密封方式往復移動；一板閥構件， 其適於跨越工作室的開放端，其中該板閥構件在使用時係 回應於該活塞在該室中的往復移動，而受到該板閥構件與 該活塞的一上部之間的流體壓力在室的軸向中振盪，所以 該流體壓力可使該活塞上部往復進入至少與該工作室的開 放端共同伸展之一位置中，同時將該板閥構件以對於該活 塞上端相隔方式定位。 根據本發明的另一型態，進一步提供一種内燃引擎， 其包含一壓縮機，此壓縮機具有一往復式活塞，此往復式 活塞係與該内燃引擎的一個旋轉構件作配合性聯結；該配 合性聯結適合將操作性動作傳遞至該壓縮機，且該壓縮機 具有-個壓縮氣體用之往復式活塞以及一個排纟已壓縮氣 體用之板閥構件。 -線· 該板閥構件較佳適於在使用時以足使該壓縮機的活塞 作負向擠壓之製造公差來操作該内燃引擎。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該旋轉構件較佳為該内燃引擎之一曲柄軸，亦可使用 一凸輪軸來操作閥件。 該曲柄軸較佳設有-凸輪，以在對於該曲柄轴轴線的 控向中將往復動作傳遞予該活塞。 …該凸輪較佳對於曲柄軸呈偏心定位，且該凸輪較佳為 予 圓形以在該曲柄㈣過單次旋#0夺將正弦往復動 該活塞- ' 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2Κ) χ 297公餐 A7

發明說明（6 ) 方式僅移動其周邊部而將閥打開時，由於閥構件的彈力將 會影響回行所以不需要彈簧。 另一型式中，以一種具有複數個開孔之板狀構件來關 閉缸體的上端，並在其上設置有板閥。板閥中亦具有複數 個開孔，其位置並不與用於關閉缸體上端之板中的開孔互 相對準或部份重疊。當缸體中的壓力上升時，經由板中的 孔將氣體壓力施加至板閥，因此使板閥升高或撓曲，其中 氣體可通過板閥中及/或板閥周圍之開孔，此種構件可減低 板閥的質量。 上述的壓縮機之優點在於·用以控制來自缸體處於所 需壓力的流體輸送之閥係為最少組件之特別簡單的構造， 且其配置方式可對於已壓縮流體提供一較大的排放或出口 區。相較於需要適當殼體來支撐閥裝置以及對於實際閥構 件的至少一邊緣需要一錨固型式之習知的簧片閥，在特別 經濟的構造中係採用安座在一連續環狀座上作為輸送閥之 一種簡單的板構件。並且，可藉由適當選擇板的厚度或改 變板的行程來改變壓縮機的輸送速率。 相車乂之下，具有一簧片閥型排放或出口閥之一種壓縮 機係需要下列“額外，，組件：簧片閥之一制動器、可供簧片 閥作用其上之一簧片板；位於簧片板與壓縮機缸體孔上端 之間的一密封件；及將簧片閥固定或附接至簧片板之某些 裝置。由一種簡單的板閥來取代上述所有裝置，該板閥較 佳為一種圓盤且較佳作用在本系統之壓縮機缸體孔的上端 處。因此’此壓縮機造價更便宜且更容易組裝。重要的是， A7 B7 發明說明（ 不再需要將密封件放於習知簧片閥系中之高壓接頭。並且 與習知的簧片閥配置不同’不具有餘隙容積（譬如習知菁片 閥配置中之排放板埠擠壓容積）。 目别提出的構造中，閥構件並未受到週期性撓曲或扭 曲而如簧片閥般地將閥打開及關閉。而是僅由其間存在的 壓差使得板閥構件產生實體位移。並且，採用板閥構件時 可利用閥構件的較小移動達成較大的流動面積，尤其是相 車乂於t知的簧片閥系而言。並且，板閥在安座時可沿著全 部周邊自由地進行撓屈，而減低破裂及不當安座的危險， 輸送閥的性質與構造可在輸送閥上產生均句的負荷，相較 於一種在黃片上具有明顯不平均負荷而沿一部份反覆撓屈 之習知簣片閥配置而言，此方式將有利於耐用性及長使用 哥命。 然而，板閥構件能夠由安座時所受的壓力所撓屈，使 其確實不會破裂或在座上產生問題。 孩閥上具有均勻的結構、構造及撓屈，本文揭露的壓 縮機操作可使此壓縮機成為特別適合的方式，其中需要25 至1 〇〇公撮左右的壓縮機容量，但亦可達成譬如3公撮等較 小容量。 消 五 可由任何適當裝置來驅動活塞，一項較佳實施例中， 藉由安裝在一旋轉軸上的一凸輪加以驅動。此軸可用於内 燃引擎中並身為曲柄軸或凸輪軸的形式。較佳不會藉由習 知的活塞桿而是以一從動件來達成活塞與旋轉軸上的凸輪 之間的連接，該從動件較佳為一種與壓縮機活塞呈可旋轉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 494179 五、發明說明（8 ) 式聯結安裝且與-凸輪表面呈配合性聯結之滾子從動件， 此凸輪表面係與旋轉軸上的凸輪一起成型或互相附接。可 提供-彈簧以促進活塞及滚子的回行移動，而使凸輪與旋 轉軸之間保持操作性接觸，將壓縮機與凸輪保持同步。 根據本發明的另一型態，提供一種二行程内燃引擎， 其為曲柄軸箱驅氣式且含有往復式活塞壓縮機，該往復式 活塞壓縮機與位於該内燃引擎曲柄轴箱中之一個旋轉構件 呈配合性聯結；該配合性聯結適合以與該内燃引擎呈定時 關係的方式將操作性動作傳遞予該壓縮機，且該壓縮機與 該曲柄轴箱的一内腔體呈導通，#以增加該曲柄#箱的驅 氣容積。 一項較佳型式中，藉由容納與曲柄軸箱相導通的往復 活塞之一缸體内壁來增大驅氣容積，此種配置的額外優點 在於：曲柄軸箱中的油霧至少潤滑了壓縮機的活動元件。 壓縮機的進入閥較佳係與曲柄軸箱呈流體導通，且使 用％可當來自該曲柄軸箱的空氣處於最大壓力時從曲柄軸 相入二氣可將壓細機活塞的循環配置為與内燃引擎活 塞具有相同的相位、或幾乎相同的相位，使得兩活塞幾乎 以相同時間點位於上死點、且兩活塞幾乎以相同時間點位 於下死點，以達成上述作用。如此有助於盡可能加大驅氣 容積及進氣壓力。壓縮機活塞的循環較佳係對於内燃引擎 活塞以定時關係運作，以在内燃引擎活塞抵達上死點之前 的30度與内燃引擎活塞抵達上死點之後的度之間範圍中 抵達上死點。 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 494179 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 2縮機的—種應用方式係用於雙流體燃燒喷射系統 ’八中在㈣射人-燃燒室内時，空氣中㈣有燃料。 通常將已計量之-燃料量送入輸送噴射器之—容納室中， 所壓縮氣體（空氣）係與輸送噴射器的容納室呈流體導通。 當輸运打開時’賴壓縮氣體作為推進劑將燃料送 入燃燒室中。通常在二行程與四行程應料可使用之一種 直接噴射式汽油應用中採用此種系統。 為了操作此種系統，需要一種壓縮空氣供源，便於採 用内燃引擎作為動力來源以操作壓縮機，而將壓縮氣體供 應至燃料噴射系統。 雙流體噴射系統的範例係詳述於申請人的美國專利 4,934,329號及美國專利5,622，155號，其以提及方式併入本 文中。美國專利5,622,155號特別顯示小型引擎應用所採用 之雙流體系統。 可藉由本發明用於内燃引擎之較佳實施例的下列描述 及圖示而更瞭解本發明。 圖中： 第1圖為採用上述構造的壓縮機之一種二行程引擎之 縱剖視圖； 第2圖為第1圖所示的壓縮機之縱剖視圖； 第3圖為具有修改的閥構造之第2圖所示的壓縮機缸體 頭部之詳細縱剖視圖； 第4圖為顯示與第1圖的引擎曲柄軸上的相聯腹板及一 曲柄軸具有空間關係之壓縮機的部份剖視圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐 12 . --------^---------. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 494179 •五、發明說明（ίο) 第5圖為第4圖的曲柄軸的腹板之部份剖視圖， 不與曲柄軸腹板上的一偏心凸輪 、” 滾子從動件； 輪、之壓縮機的 第6圖為另一種壓縮機構造的縱剖視圖；及 苐7圖為苐6圖的摩縮機之平面圖。 現在參照圖式，第1圖顯示f知構造之單汽紅二行程内 ，燃引擎10,其具有一個引擎活塞12，以一連接桿13將引擎 活塞12連接至―曲柄軸箱16中所容納之—個曲柄軸^。二 行程引擎10具有常見的曲柄軸箱驅氣構造，本文僅依需要 進一步描述所採用的一種壓縮機單元丨5。 經濟部智慧財產局I-工漭費合作社印製 壓縮機單元15係安裝在引擎1〇之曲柄軸箱16的一外壁 11上，其位置與方式可使得壓縮機單元15的一個下部17突 入曲柄軸箱壁11的一腔體18中。將壓縮機15附接至外壁u 以提供氣密性密封，壓縮機單元丨5的下部丨7係位於一個延 伸通過曲柄軸箱壁η整體厚度之開孔附近，所以壓縮機15 .下邛17中之一對應孔可讓壓縮機單元15的一凸輪從動件20 接合一凸輪表面21 ’此凸輪表面21係與曲柄軸14 一體成 型。凸輪2 1可為圓形並與曲柄軸軸線呈偏心位置。除了可 在凸輪從動件20與凸輪表面21之間產生接觸之外，壓縮機 15的下部17與曲柄軸箱丨6中的對應開孔之對準亦可在曲柄 幸由箱16所界定的一腔體與壓縮機15所界定的一腔體之間提 供流體導通。 如第2圖所示，壓縮機單元丨5具有一圓柱狀壓縮機孔 24 ’ 一壓縮機活塞25可在其中作軸向往復移動，壓縮機活 13 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 A7 土 25已在其下部中安裝有與凸輪表面21相接合之凸輪從 動件20，凸輪從動件2〇較佳為圓柱形且可旋轉式安裝在一 從動件軸承22上，此從動件軸承22係位於壓縮機活塞25下 部中之一個從動件安裝軸23上。因此瞭解：當曲柄軸14旋 轉時’凸輪表面21將使凸輪從動件2〇相對於壓縮機殼體作 往復移動，因而造成壓縮機活塞25在壓縮機孔24内往復移 動。 亦瞭解：為了在凸輪21與從動件2〇之間達成接觸，可 能需要具有比從動件更大的直徑，所以可跨接曲柄軸與壓 縮機附近的曲柄軸箱的開孔之間的距離。因此，由於具有 此構造的從動件可能具有比曲柄軸上的凸輪表面更小的直 徑’所以滾子從動件可能容易以比曲柄軸更高的速度旋 轉。因此已發現：滾子從動件較佳至少具有凸輪直徑四分 之一的直徑，已由具有凸輪三分之一直徑之滾子從動件獲 得最佳的結果，滾子從動件較佳係採用滾針軸承。 凸輪21較佳為圓形且可使其中心從曲柄軸的軸線作側 向位移’但凸輪21軸線與曲柄軸軸線較佳互相平行。圓形 凸輪的位置因此可在曲柄軸單次旋轉期間將正弦狀往復移 動傳遞予壓縮機活塞，相信如此將可促使凸輪表面及從動 件轴承上產生平均的磨損。 凸輪21較佳係配置於曲柄軸14上，使得壓縮機活塞25 在引擎活塞12抵達上死中心之前30度到引擎活塞抵達上死 中心之後60度的範圍以與引擎活塞12呈定時關係方式抵達 壓縮機孔24内的上死中心。 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) 14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494179 . A7 ______ B7 五、發明說明（I2 ) 現在描述壓縮機單元15構造與操作之進一步細節。 可藉由引擎曲柄軸箱16中的油霧而便利地提供對於壓 縮機單元1 5的活動組件之潤滑，此油霧係可潤滑從動件安 裝軸23的軸承22，且經由曲柄軸箱16壁以及壓縮機15基底 中之對應開孔而導通至壓縮機。 一壓縮彈簧26係與一環狀載板28相接合，其中該壓縮 彈簧26係位於在壓縮機孔24周圍延伸之一個環狀腔體27 中，自從動件安裝軸22的各端懸設該環狀載板28，從動件 安裝軸22係經由一軸承22將凸輪從動件20支撐至腔體27的 一上内面，因此在活塞往下行程期間使壓縮機活塞25有效 地回行。同樣地，板28及彈簧26可防止軸23產生不良的側 向移動。彈簧26另可為氣體彈簧的形式，活塞位於下死點 時，彈簧亦較佳具有預負荷力，而有助於以超過彈簧自然 頻率之公差來操作壓縮機。 壓細機早元1 5的圓柱形壓縮機孔2 4係延伸通過可供壓 縮機活塞25往復移動之部份的軸向全長。壓縮機孔24的上 終端具有一周邊肩部55，其内面可與壓縮機孔24内面共同 伸展。一環狀槽29構成了肩部55外壁，使得肩部55界定有 一連續的環狀上面30，此連續的環狀上面3〇係與壓縮機孔 24的軸線同軸。一鎖合部32係位於周邊肩部55上方的一轴 向相隔位置以提供一個控制面33，此控制面33界定了肩部 5 5與鎖合部3 2之間的標稱軸向距離、並界定了輸送閥構件 35的最大行程。一輸送埠31與環狀槽29呈流體導通，鎖合 部32通常可為一缸體頭。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · •線· A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13 ) 輸送閥構件3 5較佳為一種平坦平面性構件的型式（常 稱為板）’較佳可為一種具有至少等於或大於周邊肩部55 外裣之直從的圓盤型式，且通常具有足夠剛性而能在使用 日守保持概呈平坦狀。鎖合部32的一控制面33與肩部55之間 的軸向間隔係足以使得閥構件35在其間作軸向移動，以在 泵迗室34與一壓縮機輸送埠3丨之間提供流體導通。由於 在所生成開口的圓周範圍，閥構件35並不需對於肩部3〇具 有明顯的軸向移動範圍，所以可提供所需的流動面積而將 々丨l體從泵送室3 4送到輸送槔3 1。 一壓縮機進入埠36位於壓縮機孔24壁中的位置較佳係 可在壓縮機活塞25位於進入或回行行程端點或接近進入或 回行行轾端點時使其外露，經由此壓縮機進入埠3 6使流體 進入泵送室34中。如習知方式以壓縮機活塞25在壓縮機孔 24中往復移動，而週期性開啟與關閉進入埠％。因此，此 種壓縮機可稱為具有活塞埠式構造。 上述壓縮機構造及操作係具有特別獨特的板閥構造與 操作、或輸送閥3 5操作，譬如可以簡單的沖壓作業製成一 種平坦圓盤型之輸送閥35，所以具有很便宜的造價。 活塞可對於平坦的圓盤輸送閥35保持很小的間隙，而 改善輸送效率。 壓縮機孔24具有均勻的直徑並實質延伸在壓縮機單元 15的全長，並以簡單及較省時的方式加工及（依需要）搪光 壓縮機孔24。特別是，一個搪光通孔可能係處於譬如讓鎖 合部32形成一红體頭且隨後配合至壓縮機孔以端點之情 ^ --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7五、 發明說明（14 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、，及孔上較佳雖具有良好的表面光製，同樣亦適合 口木用：簡單加工技術製成之合理的表面光製。此情形中， 17 Υ圖所示在/舌塞裙部上提供一簡單的活塞環39。可利 不同厚度的冑送閥來改變間的位矛多，亦&變壓縮機可供 應的氣體或空氣量。 …輸送心5的平坦圓盤型式及其完全漂浮的操作模式將 σ提供長J可中性質，並可譬如藉由改變環狀肩部如在壓 :機體部中之軸向位置而容易地改變閥35的行程。簡單本 質的π件及有限的元件數量可使壓縮機具有很容易及簡單 的組裝方式。 並由於輸送流動路徑的總面積，當圓盤閥位於開啟位 置蚪，可減低輸送流動路徑中產生阻塞的危險，這是因為 通過輸送流動路徑的大量空氣/氣體流可利用棑氣將任何 殘留物或碎屑從閥構件區域及環狀座區域驅離。並且，由 於閥構件以高頻率方式移入及移出該座，而可從上述區域 貫際移除任何的殘留物。當然，亦可採用其他種將空氣送 入壓縮機之裝置來取代埠式進入埠36。譬如，進入埠36可 與一腔體（如腔體40)相導通，此腔體係包圍壓縮機孔24並 容納有彈簧26，因此壓縮機係從引擎曲柄軸箱14而非從周 遭環境進行吸氣。 藉由適當選擇凸輪21對於引擎活塞12行程之移動 時，可使得引擎曲柄軸箱14接收比正常情況更多的空氣 亦即，若在習知的曲柄軸箱14簧片閥打開時將空氣送入 送室34中，則可藉由壓縮機活塞25移動而抽入的空氣量

S 線 正 泵 將 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17 494179 五、發明說明（I5) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 更多空氣送人引擎曲柄軸箱14中。並可想見依照正時及相 位而將空氣從環境抽入泵送室34中，並且，引擎活塞12及 或壓縮機活塞25係有助於壓縮曲柄軸箱16中的空氣。此等 壓縮可能藉由適當的正時而將壓縮機予以增壓。或者，由 於壓縮機的進入埠36位置與曲柄軸箱16相導通，此種壓縮 係以較高壓力將空氣送至輸送埠，表示壓縮機具有增高的 效率。 並且，壓縮機的配置方式亦可能譬如在活塞進氣行程 時抽取空氣或氣體，而從一燃料收集裝置或從一燃料供源 經由一燃料計量裝置將燃料隨著空氣抽入泵送室34中。隨 後可利用壓縮機單元15輸送某數量的燃料及空氣或氣體， 其中在空氣或氣體中夾帶有燃料，此情形亦適合低成本的 簡單引擎應用。 第3圖顯示用於支撐輸送閥35的一種修改方式，其中缸 體頭32具有一中央突塊32a，中央突塊32a係在與缸體孔24 附近肩部30相接合的相對處之側邊中央與輸送閥構件35相 接合。突塊32a的軸向長度可使得··當輸送閥35位於正常關 閉位置及安座在肩部30上時，突塊32a亦與肩部30相對側上 之輸送閥相接合。突塊32a的有效軸向長度譬如可能將壓力 施加至輸送閥35，輸送閥35則以加壓方式與肩部3〇接觸。 此種配置中，藉由活塞壓縮行程期間在泵送室34中的 二瘋i或氣體廢力造成閥構件35周緣往上挽曲，同時中央部 仍安座在突塊32a上，而將輸送閥打開。突塊的軸向長度可 月&依需要使閥構件3 5進行有限度的撓曲而成為圓盤狀。 18

. --------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明說明（16 ) 現參照身為第i圖引擎的部份剖視圖之第4圖，其中顯 示凸輪從動件20對於曲柄軸14上的偏心凸輪表面21之空間 關係。當曲柄轴丨4旋轉時，偏心凸輪表面以偏心方式沿曲 柄軸軸線旋轉，造成凸輪從動件產生與凸輪側向偏心程度 相符之側向位移量，凸輪從動件2〇的側向位移係與壓縮機 活塞25的行程長度相符。另—型式中，凸輪表面21為圓形 且使其中心從曲柄軸14軸線產生側向位移。利用此方式， 圓形凸輪表面21對於曲柄軸14軸線具有偏心移動，在曲柄 軸14單次旋轉期間，將一圓形表面的此種偏心移動轉換成 凸輪從動件20的正弦振盘。 現參照身為第4圖的剖側視圖之第5圖，其中更詳細顯 示凸輪從動件20及其對於凸輪21之空間位置，亦顯示凸輪 21對於曲柄軸14(尤其一曲柄腹板37)之空間關係。 壓縮機活塞25的中線係與引擎活塞12的中線偏離13〇 度，此配置並不重要，並可確保曲柄軸箱中的油不會排入 在壓縮機15中與曲柄軸箱壁丨丨的腔體呈流體導通之部份。 現參照第6及7圖，其中詳細顯示適合具有一種空氣輔 助直接噴射燃料輸送系統的單缸式二行程曲柄軸箱驅氣内 燃引擎之壓縮機的較佳型式。此壓縮機係為通常用於譬如 50公撮容量的小型單缸二行程引擎之3公撮單元。 第6圖特別顯示一種具有一圓盤閥構件3 5的壓縮機之 剖側視圖，圓盤閥構件35實質係以第2圖詳述的壓縮機方式 操作，但差異係為一個在圓盤閥構件35上表面與鎖合構件 63内表面之間操作之回行彈簧6ι。如此可在壓縮機活塞25 494179 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

凸輪輸出 凸輪角速度：1047.198弧度/秒 總往復質量：46.90克 最大峰值接觸應力：527百萬帕 相等的活塞桿長度·· 46公厘 從動件平均速度·· 28333RPM 五、發明說明（17 的影響下’令壓縮氣體在迫使圓盤閥構件35脫離環狀肩部 30之後’使得圓盤閥確實返回環狀肩部30上的靜止位置。 利用犬部60將回行彈簧61對於鎖合構件63進行定位，突部 60可防止回行彈簧6丨對於鎖合構件63及圓盤閥構件3〇表面 產生側向移動。回行彈簧61的特別優點在於：圓盤閥構件 35可能受到油或其他液體所濕潤，因此圓盤閥構件35可能 黏附在鎖合構件63内表面。 一個〇環6 4係位於鎖合構件6 3與界定有壓縮機孔2 4的 體部66之間’ 一進入埠65在體部66中的位置可使得壓縮機 成為一種活塞埠式壓縮機。尤其由於壓縮機的較佳操作型 式係作為與一曲柄軸腹板上的圓形凸輪相接觸之一種滾子 從動件’所以進入埠65係與一個曲柄軸箱呈流體導通，此 曲柄軸箱中容納有包含偏心凸輪之曲柄軸。 第7圖為第6圖的壓縮機之仰視圖，其中顯示壓縮機孔 24與滾子從動件22的相對直徑。根據第6及7圖之一項壓縮 機實施例之特定細節如下： 凸輪輸入 偏心度：3公厘 凸輪速度：10000RPM 活塞質量：20克 梢部質量·· 3.6克 從動件/軸承質量·· 11.8克 彈簧座質量：5克 彈簧質量：19.5克 本紙張尺度適用%國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公£7 -----Σ----------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 20 494179 A7 B7 五、發明說明（is ) 彈簧預負荷：80牛頓 彈簧率：16.6牛頓/公厘 從動件半徑：12公厘 從動件有效長度：5公厘 凸輪直徑：68公厘 標稱偏移量：〇度 壓縮機輸入 掃掠容積：3.04公撮 壓縮比：20 進氣壓力：〇千帕 輸送壓力：550千帕 曲柄軸箱壓力：20千帕 壓縮機輸出 活塞面積：506.7平方公厘 餘隙容積：0.1600公撮 孔徑：25.399公厘 (請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

凸輪的3公厘偏心度可對壓縮機活塞提供6公厘的行程 長度，由於曲柄軸腹板37上具有約3公厘的偏心度，故可使 引擎平衡或尚稱滿意地平衡，所以具有此性質的小行程長 度對於單缸引擎係為較佳方式。 彈簧預負荷力（亦即當曲柄軸14靜止且壓縮機活塞位 於下死點時在彈簧中的壓縮力）可以超過彈簧自然頻率的 速度讓從動件與凸輪保持接觸。藉由預負荷力，當曲柄軸 以符合彈簧自然頻率的速度旋轉時，彈簧容易在曲柄軸單 次旋轉的全程期間在偏心腹板上施加實質固定的力量。當 曲柄軸速度增大超過彈簧自然頻率時，上死中心處施加在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 494179 五、發明說明（I9 ) 凸輪上的力量趨於降低。不使從動件脫離接觸之曲柄軸的 取大旋轉速度係為：接近曲柄軸旋轉期間内某時刻，彈簧 不對凸輪施力之速度（通常接近上死中心）。可利用此方式 瞭解到：相較於一種不用在彈簧上施加預負荷之系統，預 負荷將使得從動件與凸輪表面脫離接觸之曲柄軸的轉速增 大。因此，由於彈簧的自然頻率對於曲柄軸最大轉速具有 減小的影響力，所以採用預負荷將可對於彈簧的選擇提供 更大的彈性。 如上詳述，壓縮機較佳利用一種圓盤閥板，其漂浮在 "於關閉位置與一開啟位置之間的一腔體容積内，在關 閉位置處可安設壓縮機出口以操作進入埠，在開啟位置處 則可操作出口。圓盤閥係漂浮在介於其底側與壓縮機活塞 頂表面之間的壓縮氣體上。由於圓盤呈漂浮狀，所以活塞 可在不需遭遇或接觸到圓盤閥板的情形下產生負向擠壓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

由於具有負向擠壓操作的能力，故可使引擎（譬如曲柄 軸的公差）、曲柄軸腹板、偏心凸輪、曲柄軸箱殼體及壓縮 機殼體及可能包含壓縮機的其他型態比起不可能負向擠壓 的原來仏形具有更寬鬆之製造公差。已發現：可藉由使壓 縮機在5%行程長度的正向擠壓與17%行程長度的負向擠 壓範圍變化之製造公差產生擠壓，而在性能與成本之間作 適當的取捨。相信可利用一種壓縮機中的一圓盤閥構件來 支持高達2.5%行程長度的負向擠壓。 為了促使板閥35與肩部30之間產生有效的密封，板閥 較佳具有50微米以内的平坦度，且肩部具有額定0.8的表面

本紙張极^國國爾7^从4規格“ 297公釐） 494179 A7 B7 五、發明說明（2〇 ) 光製。 上文的本發明描述並無意限制本發明，熟悉本技藝者 暸解可作其他變化，而不背離申請專利範圍所界定的本發 明範圍。 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 494179 A7 B7 五、發明說明（21 ) 元件標號對照 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10. ..單缸式二行程内燃引擎 30·.·肩部（環狀上面） 11. ..曲柄軸箱壁 31...輸送埠 12. ..引擎活塞 32a...中央突塊 13. ..連接桿 32...鎖合部 14. ..曲柄軸 33...控制面 15. ..壓縮機單元 34...泵送室 16. ..曲柄軸箱 35...圓盤閥構件（輸送閥） 17. • •下部 3 6...瑋式進入璋 18. ..腔體 36...壓縮機進入埠 20...凸輪從動件 37...曲柄腹板 21. ..偏心凸輪表面 39...活塞環 22. ..從動件軸承 40…腔體 23. ..從動件安裝軸 55...周邊肩部 24. ..壓縮機孔 61…回行彈簧 25. ..壓縮機活塞 63…鎖合構件 26. ..壓縮彈簧 64...0 環 27. ..環狀腔體 65...進入埠 28. ..環狀載板 66...體部 29. ..環狀槽 (請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） 24

Claims (1)

1. 六、中請專利範圍 第8 912 7 7 4 3號專利申請案申請專利範圍修正本 修正曰期：91年3月 1· 一種二行程曲柄軸箱驅氣式引擎，其具有一空氣辅助燃 料注入系統並包含一用於將壓縮空氣提供至燃料注入 系統之往復式活塞壓縮機，該壓縮機係安裝至一該引擎 之曲柄軸，該壓縮機與該曲柄軸對其間之流體傳輸係呈 流體聯結，該壓縮機之活塞係藉由一凸輪從動件配置來 致動而往復移動，該凸輪從動件配置包含一位於該引擎 之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機包含一具有一開口端之工 作室，該活塞係被支撐，以在該工作室内往復移動，以 及一適於並位於跨越工作室之該開放端的板閥構件，其 中该活塞行程的最大範圍係延伸超過該工作室的終端。 2·如申凊專利範圍第丨項之引擎，其中該活塞行程係延伸 超過該工作室終端最多約2.5%的活塞行程量。 •如申明專利範圍第1或2項之引擎，其中該凸輪從動件配 置包含一凸輪表面及一凸輪從動件，且其中該壓縮機包 含一彈簧，筹用於使該凸輪表面與該從動件之間保持操 作性接觸。 4.如申請專利範圍第3項之引擎，其中該彈簧具有預負 荷，使得该壓縮機的最大操作速度係超過該彈簧的自然 頻率。 ’ ^ 5·如申料利$&圍第3項之引擎，其中該凸輪為 圓形且對 於一支撐該凸輪之曲柄軸的轉軸呈現偏心狀定位。 6·如申請專利範圍第5項之引擎，其中該凸輪從動件係與 本紙張从適财89國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 、申請專利範圍 4活塞及4凸輪之凸輪表面呈現操作性聯結，使得在該 凸輪旋轉期間以一往復移動驅動該活塞。 如申請專利範圍第6項之引擎，其中該從動件為滾子從 動件。

   8. 如申請專利範圍第!項之引擎，其中該壓縮機與該曲柄 軸係呈流體聯結，藉而增加該曲柄軸之驅氣容積。 9. 如申請專利範圍第8項之引擎，其中該壓縮機之操作移 動係與該”呈時間_，藉此增加該引擎之驅氣容積 或增壓該壓縮機。 10. 如申請專利範圍第8或9項之引擎，其中該活塞壓縮機包 括-進入閥，該進入閥與該曲柄軸箱呈流體聯結。 如申請專利範圍第1G項之引擎，其中該進人閥的配置係 以該引擎之活塞與該壓縮機之活塞間的相對定時關係 而從該曲柄轴箱送人氣體，藉子將㈣縮機予以增壓。

   12·如申請專利範圍第_之引擎，其中該活塞的循環㈣ 該引擎之活塞的循環至少概呈同相位，使得該二活塞係 同時抵達上.死中心或其附近。 13. 如申請柯範圍第1之引擎，其中該板㈣件的一中 央部係對抗該工作室的相對移動而受到限制，沿著該中 央部延伸之該周邊部係可撓曲而在轴向中振盈。/ 14. =申請專利範圍第】項之引擎’其中該板閥構件以一體 單元方式在轴向中振盈，故在整體區域上具有概呈均勻 狀的轴向移動β 其中該工作室係為一紅 15.如申請專利範圍第1項之引擎 A8 B8 C8 六、申請專利範圍 體，該缸體係在與該缸體内壁終端齊平的點之前的該活 塞行程全長上具有均句的直徑。 16·如申請專利範圍第15項之引擎，其中該板閥構件的配置 係安座在該缸體内壁的一延伸部上。 17·如申請專利範圍第16項之引擎，其中在該缸體上周邊周 圍提供一環狀安座表面，且可將該板閥構件的周邊部安 座在該環狀安座表面上以將該缸體與一壓縮氣體出口 相隔離，並回應於該缸體中的壓力上升而將該周邊部提 高，以在該缸體與該氣體出口之間提供流體聯結。 18·如申請專利範圍第17項之引擎，其包括用於關閉該缸體 之閉σ裝置，該板閥構件係位於該缸體與該鎖合裝置之 間，該鎖合裝置的構造可決定該板閥構件的最大行程。 19·如巾請專利範圍仙項之引擎，其中該鎖合裝置係為一 種缸體頭，可藉由調整該缸體頭對於該缸體的位置以改 變該板閥構件的行程。 2G.如中請專利範圍第19項之引擎，其中綠體頭的内表面 具有凹坑’.以防止筚板閥構件產生黏附。 •如申請專利範圍第19項之引擎其中該鎖合裝置係為一 種具有複數個開孔之板狀構件，該閥板構件包括與該板 «件的開孔不對準或僅部份重4之複數個開孔。 22.:種二行程曲柄軸箱驅氣式引擎其具有一空氣輔助燃 '料注入系統並包含一用於將壓縮空氣提供至燃料注入 系統之往復式活塞愿縮機X該壓縮機係安裝至一該引擎 之曲柄軸，該屋縮機與該曲柄軸對其間之流體傳輸係呈 ^張尺細t_购㈣A娜⑵a·公^----*--—

   --------------------—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂丨 27 494179 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 流體聯結，該壓縮機之活塞係藉由一凸輪從動件配置來 致動而往復移動，該凸輪從動件配置包含一位於該引擎 之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機包含一具有一開口端之工 作室’該活塞係被支撐，以在該工作室内往復移動，以 及一適於並位於跨越工作室之該開放端的板閥構件，該 凸輪從動件配置包含一凸輪表面及一凸輪從動件，且該 壓縮機包含一彈簧，其用於使該凸輪表面與該從動件之 間保持操作性接觸，其中該彈簧係經預負荷，使得該壓 縮機的最大操作速度係超過該彈簧的自然頻率。 23. —種二行程曲柄軸箱驅氣式引擎，其具有一空氣辅助燃 料注入系統並包含一用於將壓縮空氣提供至燃料注入 系統之往復式活塞壓縮槔，該壓縮機係安裝至一該引擎 之曲柄軸，該壓縮機與該曲柄軸對其間之流體傳輸係呈 流體聯結，該壓縮機之活塞係藉由一凸輪從動件配置來 致動而往復移動，該凸輪從動件配置包含一位於該引擎 之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機包含一具有一開口端之工 作至，該活賽係被支撐，以在該工作室内往復移動，以 及一適於並位於跨越工作室之該開放端的板閥構件，其 中々壓縮機活塞的正時係在該引擎上死點前3〇度與上 死點後60度間抵達上死中心。 24. —種二行程曲柄軸箱驅氣式引擎，其具有一空氣輔助 料注入系統並包含一用於將壓縮空氣提供至燃料注 系統之往復式活塞壓縮機，該壓縮機係安；^至一該引擎 之曲柄軸，該壓縮機與該曲柄軸對其間之流體傳輸係呈 燃 入 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— :線· --——— 紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公釐〉 28 494179 申請專利範圍 流體聯結，該壓縮機之活塞係藉由一凸輪從動件配置來 致動而往復移動，該凸輪從動件配置包含一位於該引擎 之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機包含一具有一開口端之工 作室’該活塞係被支撐，以在該工作室内往復移動，以 及一適於並位於跨越工作室之該開放端的板閥構件，其 中該凸輪從動件具有1 /3至1 /4凸輪直徑間的直徑。 25 一種用於一行程曲柄軸箱驅氣式引擎之壓縮機，該引擎 具有一空氣辅助燃料注入系統，該壓縮機係為一用於將 壓縮空氣提供至燃料注入系統之往復式活塞壓縮機，該 壓縮機係安裝至一該引擎之曲柄軸，該壓縮機與該曲柄 軸對其間之流體傳輸係呈流體聯結，該壓縮機之活塞係 藉由一凸輪從動件配置來致動而往復移動，該凸輪從動 件配置包含一位於该引擎之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機 包含一具有一開口端之工作室，該活塞係被支撐，以在 該工作室内往復移動，以及一適於並位於跨越工作室之 該開放端的板閥構件，其中該活塞行程的最大範圍係延 伸超過該工，作室的終端。 26·如申請專利範圍第25項之壓縮機，其中該活塞行程係延 伸超過該工作室終端最多約2.5%的活塞行程量。 2 7 ·如申請專利範圍第2 5或2 6項之壓縮機，其中該凸輪從動 件配置包含一凸輪表面及一凸輪從動件，且其中該壓縮 機包含一彈簧，其用於使該凸輪表面與該從動件之間保 持操作性接觸。 28·如申請專利範圍第27項之壓縮機，其中該彈簧具有預負 A4規格（210X297公釐） 本紙張尺度翻中國國家標準（CNS) /

   、申請專利範圍 何’使得該壓縮機的最大操作速度係超過該彈簧的自然 頻率。 Μ 29.如申請專利範圍第27項之壓縮機，其中該凸輪為圓形且 對於一支樓該凸輪之曲柄軸的轉軸呈現偏心狀定位。 30·如申請專利範圍第29項之壓縮機，其中該凸輪從動件係 與垓活塞及該凸輪之凸輪表面呈現操作性聯結，使得在 该凸輪旋轉期間以一往復移動驅動該活塞。 31·如申請專利範圍第30項之壓縮機，其中該從動件為滾子 從動件。 32·如申請專利範圍第25項之壓縮機，其中該壓縮機與該曲 柄軸係呈流體聯結，藉而增加該曲柄軸之驅氣容積。 3.如申研專利範圍第32項之壓縮機，其中該壓縮機之操作 移動係與該引擎呈時間關係，藉此增加該引擎之驅氣容 積或增壓該壓縮機。 3 4 ·如申請專利範圍第3 2或3 3項之壓縮機，其中該活塞壓縮 機包括一進入閥，該進入閥與該曲柄軸箱呈流體聯結。 如申明專利.範圍第34項之壓縮機，其中該進入閥的配置 係以該引擎之活塞與該壓縮機之活塞間的相對定時關 係而從該曲柄軸箱送入氣體，藉子將該壓縮機予以增 壓。 36·如申請專利範圍第35項之壓縮機，其中該活塞的循環係 與該引擎之活塞的循環至少概呈同相位，使得該二活塞 係同時抵達上死中心或其附近。 37·如申請專㈣圍第25項之壓縮機，其中該板閥構件的一 裝 訂 ---------線· (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁)

   30 中央部係對抗該工作室的相對移動而受到限制，沿著該 3中央邛延伸之該周邊部係可撓曲而在軸向中振盪。 申口月專禾J範圍第25項之遷縮機’其中該板闕構件以一 體早疋方式在軸向中振盪，故在整體區域上具有概呈均 勻狀的轴向移動。 申μ專利範圍第25項之壓縮機，其中該工作室係為一 缸體，該缸體係在與該缸體内壁終端齊平的點之前的該 活塞行程全長上具有均勻的直徑。 40·如申請專利範圍第39項之壓縮機，其中該板閥構件的配 置係安座在該缸體内壁的一延伸部上。 41·如申請專利範圍第4〇項之壓縮機，其中在該缸體上周邊 周圍提供一環狀安座表面，且可將該板閥構件的周邊部 安座在該環狀安座表面上以將該缸體與一壓縮氣體出 口相隔離，並回應於該缸體中的壓力上升而將該周邊部 提高，以在該缸體與該氣體出口之間提供流體聯結。 42.如申請專利範圍第41項之壓縮機，其包括用於關閉該缸 體之閉合裝置，該板閥構件係位於該缸體與該鎖合裝置 之間’該鎖合裝置的構造可決定該板閥構件的最大行 程。 43 ·如申請專利範圍第42項之壓縮機，其中該鎖合裝置係為 一種缸體頭，可藉由調整該缸體頭對於該缸體的位置以 改變該板閥構件的行程。 44·如申請專利範圍第43項之壓縮機，其中該缸體頭的内表 面具有凹坑，以防止該板閥構件產生黏附。 、申請專利範圍 頁 申請專利範圍第42項之I縮機，其中該鎖合裝置係為 一種具有複數個開孔之板狀構件，該閥板構件包括與該 46 ^狀構件的開孔不對準或僅部份重疊之複數個開孔。 46· 一種用於二行程曲柄轴箱驅氣式引擎之塵縮機，該引擎 具有一空氣辅助燃料注入系統，該壓縮機係為一用於將 壓縮空氣提供至簡m狀往復式活塞壓縮機，該 i缩機係安裝至-該引擎之曲柄軸，該壓縮機與該曲柄 軸對其間之流體傳輸係呈流體聯結，該壓縮機之活塞係 藉由一凸輪從動件配置來致動而往復移動，該凸輪從動 件配置包含一位於該引擎之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機 包含一具有一開口端之工作室，該活塞係被支撐，以在 該工作室内往復移動，以及一適於並位於跨越工作室之 該開放端的板閥構件，該凸輪從動件配置包含一凸輪表 面及一凸輪從動件，且該壓縮機包含一彈簧，其用於使 該凸輪表面與該從動件之間保持操作性接觸，其中該彈 菁係經預負荷，使得該壓縮機的最大操作速度係超過該 彈簧的自然頻率。 47·—種用於二行程曲柄軸箱驅氣式引擎之壓縮機，該引擎 具有一空氣輔助燃料注入系統，該壓縮機係為一用於將 壓縮空氣提供至燃料注入系統之往復式活塞壓縮機，該 壓縮機係安裝至一該引擎之曲柄軸，該壓縮機與該曲柄 軸對其間之流體傳輸係呈流體聯結，該壓縮機之活塞係 藉由一凸輪從動件配置來致動而往復移動，該凸輪從動 件配置包含一位於該引擎之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 32 A8 B8 C8 ------__ 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 包a具有一開口端之工作室，該活塞係被支撐，以在 。亥作至内往復移動，以及一適於並位於跨越工作室之 違開放端的才反閥構件，#中該壓縮冑活塞的正時係在該 引擎上死點前30度與上死點後6〇度間抵達上死中心。 48.—種用於二行程曲柄軸箱驅氣式引擎之壓縮機，該引擎 具有一空氣辅助燃料注入系統，該壓縮機係為一用於將 壓縮空氣提供至燃料注人m往復式活塞壓縮機，該 壓縮機係安纟至-該引擎之曲柄轴，該壓縮機與該曲柄 軸對其間之流體傳輸係呈流體聯結，該壓縮機之活塞係 藉由一凸輪從動件配置來致動而往復移動，該凸輪從動 件配置包含一位於該引擎之曲柄軸上的凸輪，該壓縮機 包含一具有一開口端之工作室，該活塞係被支撐，以在 該工作室内往復移動，以及一適於並位於跨越工作室之 該開放端的板閥構件，其中該凸輪從動件具有1/3至1/4 凸輪直控間的直徑。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 33