TWI545034B - 內燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置 - Google Patents

Description

內燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置

本發明內燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置由熱電晶片、燃油與進氣管傳能座、散熱鰭片與電子風扇等組件所組成，針對內燃機的燃油與進氣空氣同時間進行加熱或是降溫之溫度控制，使進入引擎室之混合氣在溫度上的改變而達到改善內燃機之燃燒狀態，在本發明中利用熱電晶片輸入電流後可產生冷熱雙溫之效果，將熱電晶片連接至燃油與進氣管傳能座，使熱電晶片所產生之溫度變化直接對燃油與進氣空氣進行加溫或是降溫的溫度改變，在內燃機剛啟動時利用熱電晶片所產生之高溫效果對燃油與進氣管傳能座內之燃油與進氣空氣同時進行加熱，使進入內燃機之混合氣具有高溫狀態而提高燃燒溫度，加速燃燒室內機件到達工作溫度，減少內燃機之熱機時間並且減少廢氣排放量；另外在內燃機到達工作溫度後，利用熱電晶片所產生之低溫效果開始針對燃油與進氣管傳能座進行降溫，使進入內燃機之混合氣具有低溫狀態而增加進氣空氣含氧密度，因此可提高燃燒效率並且減少耗油率，同時降低燃燒室之燃燒溫度可降低氮氧化物之排放量，使內燃機所產生之有毒廢氣含量減少，達到環保與節能之效果。而熱電晶片之另一面所產生之廢能則由散熱鰭片透過電子風扇產生之空氣對流排放致外界環境中，使熱電晶片具有良好之溫差效應。

內燃機為目前動力車輛使用最多之交通工具，在臺灣地區小客車數量已超過六百萬輛，機車數量也超過一千五百萬輛，因此汽機車對於能源消耗上已經日趨嚴重，根據統計地球目前可使用之汽油存量僅可使用38年，因此汽機車對於能量消耗上已經日趨嚴重，而且內燃機所產生之廢氣汙染已經造成地球氣候暖化之主要元凶，所以改善內燃機之燃燒效率為當務之急。而針對一般內燃機燃燒效率提升裝置或方法如下所列：

1.缸內直噴系統：傳統噴射系統之噴射系統位於節流閥與引擎進氣口之間，而缸內直噴系統則將噴射系統置於汽缸頭使噴油嘴直接將燃油噴射於燃燒室內，如此方式不但可直接降低燃燒室之溫度，並且可增加燃燒室之含氧量，但由於缸內直噴系統支噴油壓力甚高，且其他周邊零件設計需透過特殊設計，造價昂貴且維修不易。

2.廢氣循環控制系統：由於燃油在燃燒室爆炸時所產生之溫度可高達2500℃以上，如此高溫容易產生氮氧化物之有毒氣體影響人類健康，因此近代汽車將引擎部分排出之廢氣再次引入燃燒室與混合器再次燃燒，透過廢氣中的二氧化碳可具有吸收大量熱量之特性，如此方式可吸收燃燒時所產生之熱量，避免氮氧化物之產生。但此方式需額外浪費部分混合器之空氣體積，相對降低引擎動力輸出，而且需在排氣系統額外裝設導氣管，維修成本提高且不易保養。

3.車用燃油省油裝置：中華民國新型專利M440338號之省油裝置，藉由設置壓縮空氣泵之方式額外對進氣歧管增加進氣量，並利用電漿方式使壓縮空氣分解成臭氧，使引擎混合氣中之含氧量增加，但此方式必須給予 電漿高電壓容易導致耗電，且高電壓之漏電問題會導致引擎室暴露在高危險狀態。

4.進氣歧管降溫裝置：中華民國發明專利I371377號「電子式汽車進氣中央冷卻器」與中華民國新型專利M324001號「汽機車進氣强制冷卻系統」均利用熱電晶片對進氣歧管降溫，使進入引擎室之空氣溫度下降以達到增加進氣含氧量之效果，但此方式所採用之水冷方法造成體積過大，且僅只於對進氣空氣降溫，在引擎剛啟動時進氣空氣溫度過低會增加引擎熱車時間，導致燃燒不完全而造成空氣汙染量增加。

5.燃油磁化省油裝置：中華民國新型專利M405477號「省油加速器結構改良」、中華民國新型專利M389775號「清潔能源裝置」與中華民國新型專利M389776號「磁能式省油器結構」等專利都是透過該裝置對燃油之分子進行調整，使進入燃燒室之燃油分子排列整齊而達到燃燒完全之效果，但此方式僅能改善燃燒效率但對廢氣排放量之改善並無任何幫助，

6.自動控溫捲扭速進排氣歧管之結構改良：中華民國新型專利M345874號專利針對進排氣管處增加一溫度控制機構與轉動葉片，使進入引擎室之空氣透過此裝置可加速空氣溫度增加，減少引擎熱車時間並改善燃油本身揮發效果，但此方式在引擎高速運轉時容易導致燃燒室溫度過高而導致引擎燒毀，另外過高的燃燒室溫度會產生高量之氮氧化物，造成嚴重之空氣汙染。

由於燃燒室溫度過高容易導致氮氧化物之產生，而內燃機在初次啟動時到內燃機本體到達工作溫度之期間最容易產生大量燃燒未完全之碳氫化合物的廢氣排放，而且熱車時間越長耗油量就越高，燃油燃燒之部分能量 要提供內燃機組件到達工作溫度，因此造成額外不必要的能量浪費。因此在本發明中，將針對內燃機熱車時間縮短、提高內燃機燃燒效率與降低廢氣排放量的問題進行改良，以減少內燃機為人詬病之耗油與空氣汙染等問題。

本發明燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置主要目的為改善內燃機燃燒效率以及減少內燃機之熱車時間，減少內燃機之耗油率並增加馬力、降低廢氣排放量之目的，因此在本發明中設有熱電晶片、燃油與進氣管傳能座、散熱鰭片與電子風扇等組件，其中熱電晶片輸入電流後可產生一面冷與另一面熱的溫差效應，因此利用此溫差反應對內燃機燃油與進氣空氣同時進行加熱或降溫之溫度控制，而燃油與進氣管傳能座內具有油槽，可使燃油在此油槽中與熱電晶片進行能量交換，另外燃油與進氣管傳能座本身具有進氣歧管之功能，因此進氣空氣經過燃油與進氣管傳能座時透過多片導能鰭片的接觸面使進氣空氣與熱電晶片進行能量交換，因此在本發明中可同時對燃油與進氣空氣之溫度進行控制。另外熱電晶片所產生之廢能則透過散熱鰭片吸收，並利用電子風扇所產生之強制空氣對流使散熱鰭片所吸收之能量排放於外界環境中，使熱電晶片持續提供高效率之雙溫效果。

當內燃機剛啟動之際，提供熱電晶片電能使熱電晶片和燃油與進氣管傳能座的接觸面開始產生高溫效果，因此燃油與進氣管傳能座內的油槽與導能鰭片同時被加熱，在燃油與進氣管傳能座內的燃油在油槽內被加熱，而進氣空氣經過導能鰭片時也同時開始被加熱，透過多片式之導能鰭片的多接觸面積之因素可加速進氣空氣快速加熱，因此被加熱後的燃油透過燃 油噴嘴所產生之負壓效果形成霧化燃油而進入進氣歧管內，與同一時間被加熱後的進氣空氣進行混合而一同進入內燃機之燃燒室，如此便可提高燃燒室內的工作溫度，協助燃燒室本體與相關零件或機油快速到達工作溫度，而熱電晶片另一面所產生之低溫效果則透過散熱鰭片吸收，並藉由電子風扇產生強制氣流使外界空氣與散熱鰭片進行能量交換而達到排能效果；當內燃機已經到達工作溫度後，透過輸入反向之電流使熱電晶片和燃油與進氣管傳能座的接觸面開始產生低溫效果，此時在燃油與進氣管傳能座之油槽與導能鰭片同時被降溫，因此在油槽內之燃油此時則被熱電晶片所產生之低溫效果而降溫，同時進入燃油與進氣管傳能座之歧管處的空氣也開始接觸到導能鰭片，透過導能鰭片多接觸面積之效果可將熱電晶片所產生之低溫效果快速針對進氣空氣進行降溫，故被降溫後的燃油透過燃油噴嘴所產生之負壓效果形成霧化燃油進入進氣歧管內，與同時間被降溫後的進氣空氣在進氣歧管內進行混合而一同進入內燃機之燃燒室內進行燃燒，根據熱脹冷縮原理可將進氣空氣之含氧量增加，如此便可提高燃燒效率而達到增加馬力、減少耗油的目的，另外低溫之混合氣可降低燃油爆炸時所產生之高溫能量，避免氮氧化物之產生而降低有毒廢氣排放量，而熱電晶片另一面所產生之高溫效果則透過散熱鰭片吸收，並藉由電子風扇產生強制空氣使空氣與散熱鰭片進行能量交換而達到排能效果。

(10)‧‧‧內燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置

(101)‧‧‧上蓋螺絲

(102)‧‧‧傳能座上蓋

(103)‧‧‧進油口轉接管

(104)‧‧‧燃油與進氣管傳能座

(105)‧‧‧出油口轉接管

(106)‧‧‧熱電晶片

(107)‧‧‧散熱鰭片

(108)‧‧‧電子風扇

(109)‧‧‧電子風扇螺絲

(110)‧‧‧導能鰭片

(111)‧‧‧油槽

(201)‧‧‧空氣濾清器

(202)‧‧‧節流閥

(203)‧‧‧油箱

(204)‧‧‧噴油嘴

(205)‧‧‧出油管

(206)‧‧‧進油管

(207)‧‧‧燃燒室

(208)‧‧‧內燃機

(209)‧‧‧進氣歧管

第一圖係本發明之組合圖。

第二圖係本發明之展開圖。

第三圖係本發明之放置地點圖。

本發明內燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置(10)(如第一圖、第二圖)係包括上蓋螺絲(101)、傳能座上蓋(102)、進油口轉接管(103)、燃油與進氣管傳能座(104)、出油口轉接管(105)、熱電晶片(106)、散熱鰭片(107)、電子風扇(108)、電子風扇螺絲(109)等元件所組成，其中將傳能座上蓋(102)連接至燃油與進氣管傳能座(104)，以上蓋螺絲(101)將傳能座上蓋(102)固定於燃油與進氣管傳能座(104)，進油口轉接管(103)鎖入燃油與進氣管傳能座(104)之進油口，出油口轉接管(105)鎖入燃油與進氣管傳能座(104)之出油口，熱電晶片(106)放入燃油與進氣管傳能座(104)之預留孔內，電子風扇(108)連接於散熱鰭片(107)之鰭片面並以電子風扇螺絲(109)將電子風扇(108)與散熱鰭片(107)同時固定於燃油與進氣管傳能座(104)之一側，使散熱鰭片(107)之平面側同時接觸於熱電晶片(106)之表面與燃油與進氣管傳能座(104)之表面，完成以上之組合。

藉由以上之組合，將本發明內燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置(10)裝置於空氣濾清器(201)與節流閥(202)之進氣口之間(如第三圖)，其中燃油在油箱(203)中被噴油嘴(204)所產生之負壓進入進油管(206)而流入燃油與進氣管傳能座(104)之上端的油糟，燃油與進氣管傳能座(104)之上端的油糟即將熱電晶片(106)所產生之高溫或低溫效果傳導至燃油，使然油溫度進行改變，再透過燃油負壓作用將該改變溫度後之燃油流入出油管(205)而進入噴油嘴(204)，透過噴油嘴之高壓作用將霧化後之燃油噴入進氣歧管(209)，另外外界空氣則由空氣濾清器(201)進入後通過燃油與進氣管傳能座(104)之進氣道部分，透過進氣道部分的導能鰭片(110)將熱電晶片(106)所產生之 高溫或低溫效果傳導至導能鰭片(110)，使經過導能鰭片(110)的外界空氣之溫度改變，再讓此改變溫度之空氣透過節流閥(202)開度大小而進入進氣歧管(209)，如此霧化之燃油與空氣在進氣歧管(209)處結合成一混合氣，如此改變溫度後之混合氣再一同進入內燃機(208)之燃燒室(207)進行燃燒。

(101)‧‧‧上蓋螺絲

(102)‧‧‧傳能座上蓋

(103)‧‧‧進油口轉接管

(104)‧‧‧燃油與進氣管傳能座

(105)‧‧‧出油口轉接管

(106)‧‧‧熱電晶片

(107)‧‧‧散熱鰭片

(108)‧‧‧電子風扇

(109)‧‧‧電子風扇螺絲

(110)‧‧‧導能鰭片

(111)‧‧‧油槽

Claims (1)

1. 一種內燃機燃油暨進氣系統之溫度控制裝置，係包括一傳能座上蓋、一進油口轉接管、一燃油與進氣管傳能座、一出油口轉接管、至少一組之熱電晶片、至少一組之散熱鰭片、至少一組之電子風扇等元件，其中燃油與進氣管傳能座上方有一油槽，燃油與進氣管傳能座之下方歧管內有至少一片之導能鰭片，傳能座上蓋連接至燃油與進氣管傳能座之上方以封閉油槽，出油口轉接管連接燃油與進氣管傳能座之出油口，進油口轉接管連接至燃油與進氣管傳能座之進油口，熱電晶片連接至燃油與進氣管傳能座，散熱鰭片之導能面連接至熱電晶片與燃油與進氣管傳能座之一面，散熱鰭片之鰭片面連接至電子風扇；藉由以上組件，當內燃機啟動初期啟動熱電晶片使接觸於燃油與進氣管傳能座之面產生致熱效果，導能鰭片與油槽具有高溫狀態使經過導能鰭片之空氣被予以加熱而油槽內之燃油被予以加熱，造成進入內燃機之燃燒室的混合氣具有高溫狀態；當內燃機已經在工作溫度時給予熱電晶片反向電壓使接觸於燃油與進氣管導能座之面產生低溫效果，導能鰭片開始對進入燃油與進氣管傳能座之空氣予以吸熱，油槽開始對進入於燃油與進氣管傳能座之燃油進行吸熱，使進入內燃機之燃燒室的混合氣具有低溫狀態。