TWI402417B - 內燃機進氣系統 - Google Patents

Description

內燃機進氣系統

本揭示內容是有關於車輛之動力構造，且特別是有關於一種內燃機進氣構造。

汽車的動力來自內燃機，而內燃機的動力是利用汽缸內油氣的燃燒所產生的爆發力推動活塞而來。因此，要獲得良好的內燃機性能，就要從提高內燃機的燃燒效率著手。

習知的噴射式內燃機，進氣閘門會隨著油門踏板的下壓程度，呈相對的開啟狀態。換句話說，當油門踏板下壓越多，進氣閘門開啟程度就越大，相對吸入的空氣亦越多。在進氣閘門開啟，吸入的空氣較多時，藉由進氣感應器偵測進氣量，將感應反映在燃油噴射控制系統，使之噴出相對數量之燃油，以達到最佳之空氣燃油比，使內燃機發揮最佳之效率。然而，進氣感應器從偵測到感應會有時間上之落差，且其偵測數據也會有百分之五的公差，使得進氣閘門吸入的空氣量，不僅均比應吸入與燃油混合的空氣量較少，時間點也有落差，導致空燃比較標準低，造成不完全燃燒的耗油情形。這種情形在車輛由停止狀態起步，以及由慢速逐漸轉入高速時特別明顯。當駕駛人踩下油門踏板加油後，在車輛逐漸轉向高速行駛時，會發生車輛有抖動及滯速的狀況。

當車輛行駛至較高海拔的區域時，因為高山的空氣較稀薄，使得進氣閘門吸入的空氣量不足，易造成空燃比的降低。因此，在汽缸內的燃油發生燃燒不完全，以及有爆震的情形下，內燃機的馬力就會降低，使車子的爬坡力不足，即一般所謂的車輛高山症。

為此乃有渦輪增壓內燃機的出現，其原理是利用內燃機所排出的廢氣推動渦輪葉片，而渦輪軸另一端的空氣壓縮機將進入內燃機的新鮮空氣壓縮，供內燃機燃燒之用。根據熱力學的理論，內燃機排氣的氣壓要提高到相當的程度才足以推動渦輪葉片。另一方面，渦輪增壓內燃機是利用內燃機排出的廢氣為其空氣來源，然而，廢氣的溫度很高，易造成吸入的廢氣無法做高壓縮比的利用。如此一來，渦輪增壓器不僅會消耗內燃機的動力、減少內燃機馬力的輸出，亦不適合應用於普通車輛上。

因此，本揭示內容之一技術態樣在於提供一種內燃機進氣系統，以克服上述噴射式內燃機及渦輪增壓內燃機之不足。

依據本揭示內容一實施方式，提供一種內燃機進氣系統，包含一節流閥、一風扇、一馬達及一油門感知器。其中，風扇連接節流閥，馬達驅動風扇，使空氣通過節流閥，進入內燃機之至少一進氣歧管，油門感知器用以根據油門踏板的運動，控制風扇的轉速。

依據本揭示內容另一實施方式，提供一種內燃機進氣系統，包含一節流閥、一風扇、一馬達及一油門感知器。其中，節流閥包含一閥體、一閥片及一節流閥連動機構。閥片位於閥體內。節流閥連動機構連接閥片與油門線。另一方面，風扇連接節流閥。馬達驅動風扇，使空氣通過節流閥，進入內燃機之至少一進氣歧管。油門感知器用以根據節流閥閥片的運動，來控制風扇的轉速。

因此，本揭示內容之內燃機進氣系統藉由加裝風扇來增加空氣填充率，使內燃機在高山缺氧及起步加速的狀態下能順利運作。另一方面，藉由油門感知器直接控制風扇轉速，不僅能提升控制訊號的強度，亦可避免與行車電腦的訊號干擾問題。

請參照第1圖，第1圖是繪示本揭示內容一實施方式之內燃機進氣系統的立體圖。第1圖中，本實施方式之內燃機進氣系統包含一節流閥100、一風扇200、一馬達300及一油門感知器400。其中，風扇200連接節流閥100。馬達300驅動風扇200，使空氣通過節流閥100，進入內燃機之至少一進氣歧管。油門感知器400用以根據油門踏板410的運動，控制風扇200的轉速。

由於風扇200的轉速是直接根據油門踏板410的運動來決定的，因此空氣將能充分地與噴射燃油混合，使得內燃機在高山缺氧及起步加速的狀態下均能順利運作，避免因爆震而使內燃機的馬力降低。

本實施方式採用無刷馬達300來驅動風扇200。首先，無刷馬達300的體積較小，除了不佔空間外，空氣可流動的空間也較大。次者，少了碳刷及銅極的摩擦、耗損，使得馬達300的使用壽命增加。另外，無刷馬達300所需功率較渦輪增壓機小，因此一般車輛皆可安裝此一系統。

除此之外，本實施方式之馬達300亦結合無段變速的方式來驅動風扇200，如此可使車輛擁有較好之加速性，同時，在突然轉向高速行駛時，避免車輛抖動及滯速的狀況。

油門感知器400根據油門踏板410的運動來控制風扇200的轉速。具體而言，即踩下油門踏板410的同時，風扇200會隨著油門踏板410的下壓程度，呈相對的轉速。因此，加油量越多，風扇200轉速越快，由此直接控制風扇200吸入的空氣量。

請參照第2圖，第2圖是繪示第1圖中油門感知器400的功能方塊圖。第2圖中，本實施方式之油門感知器400內部含有第一電位器430及第二電位器440。第一電位器430與油門踏板410訊號連接，用以提供行車電腦500所需之行車資訊，第二電位器440與油門踏板410訊號連接，用以偵測油門踏板410下壓的程度，接續調整馬達300轉速。如此一來，將行車電腦500及馬達300的控制訊號分開，不僅可避免彼此的訊號干擾，更可加強控制訊號。

請參照第3圖，第3圖是繪示第1圖中節流閥100的剖視圖。如第3圖所示，節流閥100包含一閥體110、一閥片120及一節流閥連動機構130。

閥片120位於閥體110內，用以調節空氣的通行量。節流閥連動機構130用以連接閥片120與油門線420。其中，油門線420連接至油門踏板410，而油門感知器400連接節流閥連動機構130。從另一個角度來看，本實施方式的油門感知器400也可視為根據閥片120的運動，即踩下油門踏板410的同時，風扇200會依節流閥100的開啟程度，呈相對的轉速。

請參照第4圖，第4圖是繪示第1圖中內燃機進氣系統的功能方塊圖。本實施方式之內燃機進氣系統更包含一行車電腦500。在使用時，行車電腦500可用來讀入各種行車數據資料，並根據所讀入的行車數據資料調整風扇200的轉速。如此一來，本實施方式之內燃機進氣系統結合油門踏板410的運動與行車電腦500的行車數據資料，決定所需的風扇200轉速，不僅可縮短調整風扇轉速的反應時間，亦可提昇內燃機的效能。

在本實施方式中，行車電腦500內載有多項程式，藉由讀入內燃機的轉速、車輛的時速以及內燃機的燃燒是否完全等數據，判斷數據資料是否在正常範圍，進而調整風扇200的轉速。另一方面，亦可藉由外加偵測器，如壓力偵測器600，偵測內燃機進氣歧管內的壓力；含氧感知器700，偵測內燃機排氣歧管內的含氧量；傾斜感知器800，偵測車輛目前爬坡的傾斜角度。行車電腦500讀入外加偵測器的數據，並根據各項數據資料來調整風扇200的轉速。

請參考下列表一：

藉由行車電腦500讀入的內燃機轉速資料可知，當內燃機轉速低於1500rpm時，本實施方式的馬達300是不運作的，因此在行駛一般市區公路時，本系統之馬達300完全不影響車輛本身既有的性能。當內燃機轉速高於1500rpm低於2000rpm時，馬達300所需的功率為104W耗電量為8A。當內燃機轉速約2000rpm左右時，馬達300所需的功率為144W耗電量為12A。當內燃機轉速約3000rpm左右時，馬達300所需的功率為260W耗電量為20A。綜合上表得知，唯有在突然要超車，或是行駛於爬坡路段，使得內燃機轉速大於1500rpm時，馬達300才會開始運作，並依據行車電腦500讀入的內燃機轉速增減馬達300本身之轉速，同時調整進氣量以達到內燃機最佳運作狀態。

由上述本揭示內容實施方式可知，應用本揭示內容之內燃機進氣系統可增加空氣填充率，使內燃機在高山缺氧、起步加速及突然超車的狀態下能順利運作。再者，使用無刷馬達300可增加使用壽命，且一般車輛皆可安裝此一系統，增加便利性。最後，油門感知器400直接控制風扇200轉速，不僅能提升控制訊號的強度，亦可避免與行車電腦的訊號干擾。

雖然本揭示內容已以一實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．節流閥

110．．．閥體

120．．．閥片

130．．．節流閥連動機構

200．．．風扇

300．．．馬達

400．．．油門感知器

410．．．油門踏板

420．．．油門線

430．．．第一電位器

440．．．第二電位器

500．．．行車電腦

600．．．壓力偵測器

700．．．含氧感知器

800．．．傾斜感知器

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖是繪示本揭示內容一實施方式之內燃機進氣系統的立體圖。

第2圖是繪示第1圖中油門感知器的功能方塊圖。

第3圖是繪示第1圖中節流閥的剖視圖。

第4圖是繪示第1圖中內燃機進氣系統的功能方塊圖。

100．．．節流閥

200．．．風扇

300．．．馬達

400．．．油門感知器

410．．．油門踏板

420．．．油門線

Claims (17)

1. 一種內燃機進氣系統，包含：一節流閥；一風扇，連接該節流閥；一馬達，驅動該風扇，使空氣通過該節流閥，進入一內燃機之至少一進氣歧管，其中該馬達為一無刷馬達；以及一油門感知器，用以根據一油門踏板的運動，控制該風扇的轉速。
2. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，其中該節流閥包含：一閥體；一閥片，位於該閥體內；以及一節流閥連動機構，連接該閥片與一油門線，其中該油門線連接該油門踏板，而該油門感知器連接該節流閥連動機構。
3. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，其中該油門感知器更包含：一第一電位器，與該油門踏板訊號連接，用以提供一行車電腦所需之行車資訊；以及一第二電位器，與該油門踏板訊號連接，用以根據該油門踏板下壓之程度，控制該風扇的轉速。
4. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，更包含：一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機的轉速，調整該風扇的轉速。
5. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，更包含：一行車電腦，載有一程式以執行：根據搭載該內燃機之一車輛的時速，調整該風扇的轉速。
6. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，更包含：一壓力偵測器，用以偵測該內燃機之該進氣歧管內的壓力；一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機之該進氣歧管內的壓力，調整該風扇的轉速。
7. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，更包含：一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機的燃燒是否完全，調整該風扇的轉速。
8. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，更包含：一含氧感知器，用以偵測該內燃機之至少一排氣歧管 內的含氧量；以及一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機之該排氣歧管內的含氧量，調整該風扇的轉速。
9. 如請求項1所述之內燃機進氣系統，更包含：一傾斜感知器，用以偵測一車輛目前爬坡之傾斜角度；以及一行車電腦，載有一程式以執行：根據該車輛目前爬坡之傾斜角度，調整該風扇的轉速。
10. 一種內燃機進氣系統，包含：一節流閥，包含：一閥體；一閥片，位於該閥體內；以及一節流閥連動機構，連接該閥片與一油門線；一風扇，連接該節流閥；一馬達，驅動該風扇，使空氣通過該節流閥，進入一內燃機之至少一進氣歧管，其中該馬達為一無刷馬達；以及一油門感知器，用以根據該節流閥之該閥片的運動，控制該風扇的轉速。
11. 如請求項10所述之內燃機進氣系統，其中該油門感知器更包含：一第一電位器，與一油門踏板訊號連接，用以提供一行車電腦所需之行車資訊；以及一第二電位器，與該油門踏板訊號連接，用以根據該油門踏板下壓之程度，控制該風扇的轉速。
12. 如請求項10所述之內燃機進氣系統，更包含：一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機的轉速，調整該風扇的轉速。
13. 如請求項10所述之內燃機進氣系統，更包含：一行車電腦，載有一程式以執行：根據搭載該內燃機之一車輛的時速，調整該風扇的轉速。
14. 如請求項10所述之內燃機進氣系統，更包含：一壓力偵測器，用以偵測該內燃機之該進氣歧管內的壓力；一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機之該進氣歧管內的壓力，調整該風扇的轉速。
15. 如請求項10所述之內燃機進氣系統，更包含： 一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機的燃燒是否完全，調整該風扇的轉速。
16. 如請求項10所述之內燃機進氣系統，更包含：一含氧感知器，用以偵測該內燃機之至少一排氣歧管內的含氧量；以及一行車電腦，載有一程式以執行：根據該內燃機之該排氣歧管內的含氧量，調整該風扇的轉速。
17. 如請求項10所述之內燃機進氣系統，更包含：一傾斜感知器，用以偵測一車輛目前爬坡之傾斜角度；以及一行車電腦，載有一程式以執行：根據該車輛目前爬坡之傾斜角度，調整該風扇的轉速。