TWI705184B - 內燃機之倍力矩系統 - Google Patents

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Abstract

一種內燃機之倍力矩系統，包含有一氣缸座，具有一上活塞孔，一下活塞孔，以及一下活動室；一上活塞，密封地往復活動於該氣缸座的上活塞孔；一上連桿，接於該上活塞；一連動單元，具有一連結座接設該上連桿，一下活塞活動於該氣缸座的下活塞孔；一下連桿，位於該氣缸座的下活動室，樞接於該連動單元；一曲柄軸，位於該氣缸座的下活動室，具有一主軸，一下連桿樞柄偏心接設於該主軸，該下連桿樞接於該下連桿樞柄。

Description

內燃機之倍力矩系統
本發明係與內燃機相關，特別是一種內燃機之倍力矩系統。
往復式內燃機自發明以來，燃油效率不斷提升，引擎也愈來愈省油；近幾十年，提升燃油效率的相關技術從化油器、進氣管內噴油、缸內直噴，乃至最近尚在測試的汽油引擎缸內自燃等等，可以說都是集中在燃燒室及其前段技術創新。
由力學基本原理得知，旋轉運動中，施力不變之下，施力臂加長，可以獲得更大的力矩(或扭力)。
然而，在傳統往復式系統中，若直接加長施力臂，因缸徑與施力臂長度(其2倍即為活塞衝程)之間有正向關係；施力臂加大，固然可獲得更大的扭力，而缸徑與衝程隨之加大的結果，引擎也變得更為耗油。
因此，習知內燃機馬力增加與燃油解省兩者之間存在相互排斥的缺失；本內燃機系統係針對上述困境，提出解決方案，讓油耗維持相同水平下，馬力能大幅提升；或者，在相同馬力輸出下，油耗能大幅減少；而且本發明與上述缸內直噴等技術不同，係從燃燒室的後段著手。
有鑒於現有技術的上述缺陷，本發明主要目的即在提供一種具有上下活動室之內燃機系統，其藉由結構改變，破除了原有缸徑與施力臂長度間的正向關係，達到(一)在維持既定的油耗下增加輸出馬力及扭力，或者(二)在維持既定的馬力下減少燃油消耗之目的。
緣以達成上述目的，本發明提供一種內燃之倍力矩機系統，包含有一氣缸座，具有一上活塞孔，一下活塞孔，以及一下活動室；一上活塞，密封地往復活動於該氣缸座的上活塞孔；一上連桿，接於該上活塞；一連動單元，具有一連結座接設該上連桿，一下活塞活動於該氣缸座的下活塞孔；一下連桿，位於該氣缸座的下活動室，樞接於該連動單元；一曲柄軸，位於該氣缸座的下活動室，具有一主軸，一下連桿樞柄偏心接設於該主軸，該下連桿樞接於該下連桿樞柄。
藉由該連動單元與下連桿的設置，該下連桿可增長對該曲柄軸轉動的力臂，進而增加該曲柄軸輸出的馬力及扭力，節省能源，因此達成本發明之目的。
較佳地，該氣缸座具有一上氣缸及一下氣缸組合而成，該上活塞孔在上氣缸，該下活塞孔在該下氣缸，以使達到更容易製造及組裝之目的。
較佳地，該氣缸座的下活塞孔為兩個分別設在相反兩側，該連動單元具有兩下活塞分別配合該各下活塞孔，以使達成活動更為平衡順暢之目的。
較佳地，該連動單元具有一連結座，一上連桿接部接設該上連桿，一下活塞接部樞接該下活塞，以及一下連桿樞部樞接該下連桿，以使達到連動效果更好之目的。
較佳地，其更包含有一潤油環，位於該下活動室之頂部並圍繞於該上連桿，該潤油環具有多個出油孔，以使達成提供更好潤滑油效果地之目的。
較佳地，其更包含有一集油杯及一油杯固定件設於該上連桿，以使達到潤滑油更有效地應用之目的。
較佳地，其更包含有一加壓泵浦連通該潤油環，一控制電路連接於該加壓泵浦，一機油暫存槽連通該加壓泵浦；該機油暫存槽與主油道串聯，該機油暫存槽設有一水平感測器與該控制電路的啟閉連動，以使達成進一步控 制潤滑之目的。
(1):氣缸座
(10):上氣缸
(11):上活塞孔
(12):上冷卻水道
(20):下氣缸
(21):下活塞孔
(22):下活動室
(23):下冷卻水道
(30):上活塞
(40):上連桿
(50):連動單元
(51):連結座
(52):下活塞
(53):上連桿接部
(54):下活塞接部
(55):下連桿樞部
(60):下連桿
(70):曲柄軸
(71):主軸
(72):下連桿樞柄
(80):潤油環
(81):固定件
(82):出油孔
(85):加壓泵浦
(86):控制電路
(87):機油暫存槽
(88):水平感測器
(91):集油杯
(92):油杯固定件
(L1):施力臂長度
圖1係本發明一較佳實施例的組合剖視示意圖。
圖2係本發明一較佳實施例上半部組合示意圖。
圖3係圖2的底視圖。
圖4係本發明一較佳實施例的下半部組合示意圖。
圖5係圖4的上視圖。
圖6係本發明一較佳實施例連動單元的立體圖。
圖7係本發明一較佳實施例潤油環的示意圖。
圖8係本發明一較佳實施集油杯及油杯固定件的組合圖。
圖9係本發明一較佳實施集油杯及油杯固定件的分解立體圖。
圖10係本發明另一較佳實施例上半部組合示意圖。
圖11係本發明另一較佳實施例加壓泵浦與機油暫存槽的組合示意圖。
以下，玆結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
如圖所示，本發明一較佳實施例所提供的一種內燃機之倍力矩系統，包含有：
一氣缸座(1)，該氣缸座(1)具有一上氣缸(10)及一下氣缸(20)組合而成。
該上氣缸(10)具有一上活塞孔(11)，即該上活塞孔(11)在上氣缸(10)；該上氣缸(10)上方設有一進氣孔(進油孔)及一排氣孔，並設相關活動氣閥組 件；該上氣缸(10)下方向左右擴大呈凸字形，非傳統之直筒狀。
該下氣缸(20)具有兩個下活塞孔(21)分別設在相反兩側，以及一下活動室(22)；即該下活塞孔(21)在該下氣缸(20)。
該上氣缸(10)設有多個水道(12)，作為散熱裝置；該下氣缸(20)也設有多個水道(23)，作為散熱裝置。
該下氣缸(20)下方係與機油底殼(圖未示)連接固定。
一上活塞(30)，密封地往復活動於該氣缸座(1)的上活塞孔(11)。該上活塞(30)與傳統設計相同，活塞截面積相同，燃燒室體積相同。(但進氣孔截面積為原來的n分之一，n大於1)
一上連桿(40)，接於該上活塞(30)，該上連桿(40)隨著該上活塞(30)只作上下運動。
一連動單元(50)，具有一連結座(51)接設該上連桿(40)，兩下活塞(52)分別配合該下氣缸(20)的各下活塞孔(21)。
此外，該連動單元(50)的連結座(51)具有一上連桿接部(53)接設(可樞接或固接)該上連桿(40)，兩下活塞接部(54)分別樞接(或固接)該兩下活塞(52)，以及一下連桿樞部(55)。
一下連桿(60)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)，樞接於該連動單元(50)樞接該連動單元(50)的下連桿樞部(55)。其中，該下連桿(60)長度為傳統系統連桿之n倍。
一曲柄軸(70)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)，具有一主軸(71)，一下連桿樞柄(72)偏心接設於該主軸(71)，該下連桿(60)樞接於該下連桿樞柄(72)。其中，該主軸(71)的軸心與該下連桿樞柄(72)的軸心即形成一施力臂長度(L1)，該施力臂長度(L1)為原傳統結構的n倍，比傳統結構的長度更長，因此在該上活塞(30)相同的出力條件下即可使該曲柄軸(70)輸出較大扭力及馬力。
傳統潤滑系統對氣缸壁的潤滑，是讓機油通過曲軸主軸承、連桿軸承的油道來到連桿表面，再透過連桿的甩動將機油濺灑到氣缸壁。但是在本倍力矩系統中，從下連桿甩出的機油因受到該連動單元(50)的阻擋，無法上達該上氣缸壁(10)，因此本發明之內燃機系統還設包含有：
一潤油環(80)，以多個固定件(81)固定於該上氣缸(10)，圍繞於該上連桿(40)，該潤油環(80)具有多個出油孔(82)。
多個集油杯(91)及油杯固定件(92)設於該上連桿(40)；其中，該油杯固定件(92)上下各有一個，形狀可相同或不同。
在倍力矩系統中，若油氣爆炸力與傳統系統相同，又若該上活塞(30)截面積相同，在不考慮該連動單元(50)摩擦力等因素下，該上活塞(30)對施力臂的施力與傳統系統相同；但，因施力臂長度(L1)已增長為n倍，其產生之力矩即可為傳統系統力矩的n倍，則輸出馬力變大。
若本發明倍力矩系統維持與傳統系統相同之馬力，則轉速必須下降，因此達成節能之目的。
藉由上述實施結構，該下連桿(60)可增長對該曲柄軸(70)轉動的力臂，進而增加該曲柄軸(70)輸出的馬力及扭力，節省能源，因此達成本發明之目的。
另外，該潤油環(80)與相互堆疊的集油杯(91)，隨著該上連桿(40)上下運動，該潤油環(80)可噴機油至該集油杯(91)，當該上活塞(30)往上接近上死點而後要往下運動的過程，該集油杯(91)內的機油受慣性和擠壓作用往氣缸壁濺灑而完成該上氣缸壁潤滑工作，以替代傳統機油濺灑系統，提供更好潤滑效果。
又該集油杯(91)及油杯固定件(92)在設計上可和該上連桿(40)一體成形，仍能完成對該上氣缸壁(10)的潤滑工作。
再者，該氣缸座(1)具有一上氣缸(10)及一下氣缸(20)組合而成的 設計，可使製造較為方便。
而且，該連動單元(50)具有一連結座(51)，一上連桿接部(53)接設該上連桿(40)，一下活塞接部(54)樞接該下活塞(52)，以及一下連桿樞部(55)樞接該下連桿(60)之配置，可使連動效果更好。
本發明另一較佳實施例，如圖10及圖11所示，概與前述實施例大致相同，其不同之處在於：
該潤油環(80)的多個出油孔(82)係向上對應到該上活塞孔(11)，該出油孔(82)係可由噴油嘴構成。
其更包含有一加壓泵浦(85)連通該潤油環(80)，一控制電路(86)連接於該加壓泵浦(85)，一機油暫存槽(87)連通該加壓泵浦(85)；該機油暫存槽(87)與主油道串聯，該機油暫存槽(87)設有一水平感測器(88)與該控制電路(86)的啟閉連動。
本實施例透過該加壓泵浦(85)施力，可產生足夠的推力將機油向上噴至上氣缸壁，可達到進一步控制潤滑之目的。
其中，本實施例可選擇設有或不設有前述的集油杯(91)。
除了以上的舉例之外，本發明還可實施如下：
例如，該上氣缸(10)與下氣缸(20)不限定如前述是組合的結構，也可改為該上氣缸(10)與下氣缸(20)是一體成形的。
或者，不限定如前所述該下活塞接部(54)樞接該下活塞(52)，該連結座(51)與下活塞(52)也可固接；或，該連結座(51)與下活塞(52)為一體成型。
或如，該該下活塞孔(21)與該下活塞(52)如前述為兩個分別設在相反兩側使活動更為平衡順暢，但該下活塞孔(21)與該下活塞(52)也可改成各僅有一個仍可實行。
還是，需求內燃機使用氣冷設計時，可不設該上冷卻水道(12)及 /或下冷卻水道(23)，改以在外部設多重鰭片，作為散熱裝置。
綜合上述，本發明之內燃機系統利用該連動單元(50)與下連桿(60)的設置，確實增長該下連桿(60)對該曲柄軸(70)轉動的力臂，進而增加內燃機系統的輸出馬力及扭力，或者在維持原有馬力水平下達到節省能源的目的。
氣缸座(1) 上氣缸(10) 下氣缸(20) 上活塞(30) 上連桿(40) 連動單元(50) 下連桿(60) 曲柄軸(70)

Claims (11)

  1. 一種內燃機之倍力矩系統，包含有：一氣缸座(1)，具有一上活塞孔(11)，一下活塞孔(21)，以及一下活動室(22)；一上活塞(30)，密封地往復活動於該氣缸座(1)的上活塞孔(11)；一上連桿(40)，接於該上活塞(30)；一連動單元(50)，具有一連結座(51)接設該上連桿(40)，一下活塞(52)活動於該氣缸座(1)的下活塞孔(21)；一下連桿(60)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)，樞接於該連動單元(50)；一曲柄軸(70)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)，具有一主軸(71)，一下連桿樞柄(72)偏心接設於該主軸(71)，該下連桿(60)樞接於該下連桿樞柄(72)；一潤油環(80)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)之頂部，並圍繞於該上連桿(40)，該潤油環(80)具有多個出油孔(82)；一加壓泵浦(85)連通該潤油環(80)，一控制電路(86)連接於該加壓泵浦(85)，一機油暫存槽(87)連通該加壓泵浦(85)；該機油暫存槽(87)與主油道串聯，該機油暫存槽(87)設有一水平感測器(88)與該控制電路(86)的啟閉連動。
  2. 如請求項1所述內燃機之倍力矩系統，其中該氣缸座(1)具有一上氣缸(10)及一下氣缸(20)組合而成，該上活塞孔(11)在上氣缸(10)，該下活塞孔(21)在該下氣缸(20)。
  3. 如請求項2所述內燃機之倍力矩系統，其中該氣缸座(1)的下活塞孔(21)為兩個分別設在相反兩側，該連動單元(50)具有兩下活塞(52)分別配合該各下活塞孔(21)。
  4. 如請求項1所述內燃機之倍力矩系統，其中該氣缸座(1)的下活塞孔(21)為兩個分別設在相反兩側，該連動單元(50)具有兩下活塞(52)分別配合該各下活塞孔(21)。
  5. 如請求項1或2或3或4所述內燃機之倍力矩系統，其中該連動單元(50)具有一連結座(51)，一上連桿接部(53)接設該上連桿(40)，一下活塞接部(54)樞接該下活塞(52)，以及一下連桿樞部(55)樞接該下連桿(60)。
  6. 一種內燃機之倍力矩系統，包含有：一氣缸座(1)，具有一上活塞孔(11)，一下活塞孔(21)，以及一下活動室(22)；一上活塞(30)，密封地往復活動於該氣缸座(1)的上活塞孔(11)；一上連桿(40)，接於該上活塞(30)；一連動單元(50)，具有一連結座(51)接設該上連桿(40)，一下活塞(52)活動於該氣缸座(1)的下活塞孔(21)；一下連桿(60)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)，樞接於該連動單元(50)；一曲柄軸(70)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)，具有一主軸(71)，一下連桿樞柄(72)偏心接設於該主軸(71)，該下連桿(60)樞接於該下連桿樞柄(72)；一潤油環(80)，位於該氣缸座(1)的下活動室(22)之頂部，連通機油主油道並圍繞於該上連桿(40)，該潤油環(80)具有多個出油孔(82)。
  7. 如請求項6所述內燃機之倍力矩系統，進一步包括有一集油杯(91)及一油杯固定件(92)設於該上連桿(40)。
  8. 如請求項7所述內燃機之倍力矩系統，其中該氣缸座(1)具有一上氣缸(10)及一下氣缸(20)組合而成，該上活塞孔(11)在上氣缸(10)，該下活塞孔(21)在該下氣缸(20)。
  9. 如請求項8所述內燃機之倍力矩系統，其中該氣缸座(1)的下活塞孔(21)為兩個分別設在相反兩側，該連動單元(50)具有兩下活塞(52)分別配合該各下活塞孔(21)。
  10. 如請求項6所述內燃機之倍力矩系統，其中該氣缸座(1)的下活塞孔(21)為兩個分別設在相反兩側，該連動單元(50)具有兩下活塞(52)分別配合該各 下活塞孔(21)。
  11. 如請求項6或7或8或9或10所述內燃機之倍力矩系統，其中該連動單元(50)具有一連結座(51)，一上連桿接部(53)接設該上連桿(40)，一下活塞接部(54)樞接該下活塞(52)，以及一下連桿樞部(55)樞接該下連桿(60)。
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