TWM494877U

TWM494877U - 具低溫氣態分子之內燃機混合氣助燃裝置

Info

Publication number: TWM494877U
Application number: TW103211518U
Authority: TW
Inventors: Ming-Hsien Hsueh
Original assignee: Nat Kaoushiung University Of Applied Sciences
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2015-02-01

Description

具低溫氣態分子之內燃機混合氣助燃裝置

本創作具低溫氣態分子之內燃機混合氣助燃裝置包含供氣轉接座、上蓋、進氣轉接座、進氣導氣管、防逆轉接蓋、儲液桶、熱電晶片、散熱鰭片、散熱電子風扇等組件，利用空氣可微溶於液體的特性將額外空氣進入本創作吸收微量之水或液體，再讓該濕空氣輸入進氣系統與燃料結合成為混合氣進入燃燒室進行燃燒，該濕冷混合氣在引擎燃燒過程中經過火星塞高溫、活塞壓縮高壓等作用可將水電解成氫氣與氧氣以增加可燃物與助燃物的含量，而本創作中設有熱電晶片與相關散熱裝置，透過熱電晶片輸入電流後產生冷熱雙溫之效果，利用熱電晶片產生低溫部分來冷卻本創作中的液體，使冷卻後之液體分子溶於空氣後隨著混合氣一同進入引擎室燃燒，不僅利用液體具有高比熱之吸熱特性以吸收燃燒時產生之高熱，而冷卻後之液體分子也具有吸收燃燒熱量的效果，如此雙重效果可大幅降低燃燒過程中所產生之氮氧化物廢氣含量，降低空氣汙染與觸媒轉換器的負擔，另外根據熱脹冷縮原理，低溫之空氣可具備更高之氧氣含氧量，藉此提高燃燒時所需之助燃物量。因此透過本創作所產生之額外低溫水分子空氣提供引擎燃燒的方式，可改善引擎燃燒效率、增加引擎馬力、降低廢氣汙染與耗油率等功能，而本創作中所添加之液體可為水或是醇類等具有燃燒功能之物質，即使本創作中液體消耗殆盡仍可針對額外空氣進行降溫，使低溫空氣具有較高的含氧量與較佳之吸熱功能，提高燃燒過程中的燃燒效率。本創作乃提供引擎進氣系統之額外空氣來源，並且為額外裝設於進氣歧管處，因此即使本創作故障仍不會影響引擎正常運作，避免造成使用者之困擾與麻煩。

內燃機引擎是目前運輸工具中使用最頻繁且歷史最悠久之動力機械，根據工研院之研究指出，自2000年至2010年台灣地區之汽機車數量已成長約30%，顯示工商業的進步造就了運輸業的快速成長，但是為了減緩地球暖化之問題，內燃機的燃燒效率勢必要加以提升以避免資源之浪費，因此透過工程師之設計改善燃油消耗率，汽機車在節能減碳的環保要求上已經達到節省能源的效果，但是由於燃油屬於地球固定資源，隨時都會因使用過量而導致能源耗盡的問題。而目前針對引擎燃燒性能提升之方法有以下之陳述：

1.內燃引擎專用之水燃集氣裝置：中華民國新型專利第516582號之設計，透過電磁閥與集器產生器之裝置可將額外空氣進入該創作內而進入引擎室燃燒產生額外動力，但此方式須靠電磁閥額外控制進氣量，導致該創作體積龐大，另外電磁閥控制方式須考量進氣岐管之進氣速度，設計複雜且容易導致內部液體進入進氣歧管內而導致液體灌入引擎室導致引擎燒毀。

2.內燃機之霧化水省油器：中華民國新型專利第M309612號與第364552號之設計，利用超音波振盪器之方式將水霧化並將該霧化水氣輸入進氣歧管提供引擎室燃燒，但此方式須使用高頻振盪方式需消耗高能量電力，若集水箱中無液體容易導致振盪器故障。

3.水燃集氣裝置：中華民國新型專利第M377475號之設計，利用引擎廢氣之高溫效應將額外水加熱成水蒸氣，再將此水蒸氣透過進氣歧管之真空度吸入引擎室燃燒，但此方式會將高熱空氣流入引擎室，導致燃燒後產濕之溫度更高而大幅提高氮氧化物廢氣含量，而水長期經過排氣系統容易腐蝕排氣管而產生漏氣的危險。

4.汽車專用之水燃集氣調節裝置之結構改良：中華民國新型專利第M377475號之設計，透過與汽車油門踏板之連接方式控制進入引擎室之額外濕空氣的體積，以有效控制額外進氣之空氣量，但此方式須額外與油門線進行連結，裝設複雜且不易改裝。

5.車輛之輔助燃油裝置：中華民國新型專利第M348909號之設計，藉由高壓噴嘴設計方式產生霧化效果而將霧化氣體輸入進氣系統進行水燃燒，但此方式須額外增加高壓噴嘴而複雜化，且該欲霧化之液體需要具備固定之配方成分，造成使用者之不便。

6.氣態分子助燃器：中華民國新型專利第M348909號之設計，將目前一般水燃器之瓶身內部裝設氣液分離用濾材，使額外空氣與內部水分子接觸時同時通括該濾材，以細化含水分子空氣提高空氣中之水分子含量，但此方式會阻礙額外空氣之流體速度，使進入進氣歧管之額外空氣量降低。

7.氫氧水燃料能源製造機：中華民國新型專利第M363510號之設計，利用高壓電之方式將水解離成氫氣與氧氣，再將氫氣與氧氣輸入進氣系統提供引擎燃燒，並且設計有緩衝空間以避免回火問題，但高壓電方式之危險性較高，萬一發生車禍事件可能會導致爆炸之危險。

8.環保引擎系統：中華民國發明專利第I254098號之設計，透過電解水方式產生氫氣提供引擎燃燒，而電解水之電力則來自燃料電池或一般鉛酸電池，如此便需額外增設燃料電池以提供電解水之電力，導致該發明之裝置過大且維修不易。

根據以上之陳述，目前提供引擎燃燒效率提升之裝置均具有體積過大或是構造複雜等問題，因此本創作透過另一種設計方式，提供引擎進氣系統另一項額外進氣方式，以達到提升燃燒效率又可輕易架設或使用之目的。

本創作具低溫氣態分子之內燃機混合氣助燃裝置主要目的為透過額外提供水分子與空氣之混合空氣方式使引擎燃燒時效率提高，且能降低廢氣汙染、省油等功能，為達到以上目的，本創作由供氣轉接座、上蓋、進氣轉接座、進氣導氣管、防逆轉接蓋、儲液桶、熱電晶片、散熱鰭片、散熱電子風扇所組成(如第四圖)，而本創作放置於引擎節氣門與進氣門之進氣歧管旁(如第一圖(A)(B))，其中：

1.熱電晶片：透過熱電晶片具有輸入電能可產生冷熱雙溫之特性，作為本創作提供液體冷卻之能量來源，而熱電晶片體積小、重量輕、無方向性且不需使用冷媒，可適用於針對局部小區域進行冷卻或加熱之功能。

2.儲液桶：為儲存與冷卻液體之容器，可提供液體在此與額外空氣進行液氣互溶，另外透過內部底端的散熱片可直接對液體進行降溫，使額外空氣吸收低溫液體分子後成為低溫氣態分子空氣。

3.散熱鰭片與散熱電子風扇：為加速熱電晶片之致熱面的散熱要求，在熱電晶片的致熱面連接散熱鰭片，而散熱電子風扇連接在散熱鰭面之鰭片面，透過散熱電子風扇所產生之高速空氣對流效應針對散熱鰭片進行快速散熱，以輔助熱電晶片之致熱面快速排熱，如此不但可強化熱電晶片的致冷面低溫效果，更可提高熱電晶片的壽命。

4.供氣轉接座：本部分可透過氣管連接，將上述所冷卻後的低溫氣態水分子空氣透過引擎所產生之真空力傳送到進氣歧管內與外界空氣混合，藉此降低進氣歧管內溫度，透過熱脹冷縮原理可提高進氣歧管內的空氣含氧量，而分離式設計可提供使用者拆除清理，方便維修。

5.上蓋：該部分具有一進氣口可將額外空氣透過此部分進入本創作中，而該部分封閉本創作以避免內部之液體外洩，並且易於使用者添加液體入內。

6.進氣導氣管：透過本部分連接至供氣轉接座，將上蓋之進氣口吸入的空氣傳送至儲液桶內的液體表面下方處，使空氣直接快速地與液體混合而加速空氣溶解於液體中變成氣態水分子空氣。

7.防逆轉接蓋：為避免儲液桶內的液體因為本創作發生搖晃或傾倒時而溢出，造成引擎吸入液體而產生危險，故在上蓋與儲液桶之間裝設本部分，在本部分中央具有換氣孔而該孔之截面積略大於進氣導氣管之截面積，使換氣孔可提供進氣導氣管穿過本部分而到達液體內，而換氣孔與進氣導氣管之間的間隙則可提供低溫氣態水分子空氣自儲液桶內流到本部分上方空間，使低溫氣態水分子空氣順利自供氣轉接座流入進氣岐管內(如第四圖)。

8.進氣轉接座：本部分連接上蓋之進氣口與進氣導氣管使額外空氣順利透過進氣口進入進氣導氣管，而分離式設計可達到易於清理與保養之目的。

透過以上之組件(如第一圖與第四圖)的運作，提供引擎進氣空氣之額外濕冷空氣來源，藉由熱電晶片所產生之低溫效果將儲液桶內的液體進行強制降溫，而引擎室運轉時所產生之真空力將防逆轉接蓋內之低溫氣態水分子空氣吸入進氣岐管提供引擎燃燒，利用引擎室在火星塞產生火花時點燃混合氣之際將低溫氣態水分子空氣的水分子藉由高溫高壓解離成氫氣與氧氣，其中氫氣屬於可燃物、氧氣屬於助燃物，因此可提高燃燒時之燃燒效率，而低溫氣態水分子空氣的低溫特性以及液體具有高比熱之性質可吸收燃燒時所產生之高溫熱量，避免高溫燃燒時產生過多的氮氧化物廢氣量，減少空氣汙染，而根據熱脹冷縮原理的方式使低溫氣態水分子空氣具有較高的含氧量，提高燃燒時所需之助燃物量。而本創作所添加之液體可為水、醇類等可具有可燃物、助燃物或是可在高溫解離成可燃物或助燃物之物質，即使儲液桶中沒有添加任何物質，本創作仍可提供進氣岐管額外冷空氣，同樣也可達到降低氮氧化物廢氣之目的。而本創作僅提供進氣歧管額外之空氣來源，即使本創作失效或故障無法提供額外空氣，仍不會影響引擎運作與燃燒。

(10)‧‧‧具低溫氣態分子之內燃機混合氣助燃裝置

(101)‧‧‧供氣轉接座

(102)‧‧‧轉接座固定螺帽

(103)‧‧‧上蓋

(104)‧‧‧進氣轉接座

(105)‧‧‧進氣導氣管

(106)‧‧‧防逆轉接蓋

(107)‧‧‧儲液桶

(108)‧‧‧熱電晶片

(109)‧‧‧散熱鰭片

(110)‧‧‧墊片

(111)‧‧‧螺絲

(112)‧‧‧固定螺帽

(113)‧‧‧散熱電子風扇

(114)‧‧‧固定螺絲

(115)‧‧‧進氣口

(116)‧‧‧排氣口

(117)‧‧‧換氣孔

(118)‧‧‧散熱片

(201)‧‧‧進氣門

(202)‧‧‧排氣門

(203)‧‧‧活塞

(204)‧‧‧汽缸體

(205)‧‧‧節氣門

(206)‧‧‧化油器

(207)‧‧‧進氣岐管

(208)‧‧‧噴油嘴

(301)‧‧‧額外空氣

(302)‧‧‧低溫氣態水分子空氣

(303)‧‧‧進氣空氣

(304)‧‧‧霧狀燃油氣

(305)‧‧‧氣態水分子空氣

(306)‧‧‧外界空氣

(307)‧‧‧液體

第一圖(A) 本創作針對化油器式引擎之實施架構圖

第一圖(B) 本創作針對噴射式引擎之實施架構圖

第二圖(A) 本創作之整體上視圖

第二圖(B) 本創作之整體下視圖

第三圖本創作之整體分解圖

第四圖本創作之內部運作示意圖

第五圖本創作之立體剖面圖

本創作具低溫氣態分子之內燃機混合氣助燃裝置(如第二圖(A)(B))，係由供氣轉接座(101)、轉接座固定螺帽(102)、上蓋(103)、進氣轉接座(104)、進氣導氣管(105)、防逆轉接蓋(106)、儲液桶(107)、熱電晶片(108)、散熱鰭片(109)、墊片(110)、螺絲(111)、固定螺帽(112)、散熱電子風扇(113)、固定螺絲(114)所組成(如第三圖)，供氣轉接座(101)之螺紋端連接至轉接座固定螺帽(102)之螺紋口並穿過後鎖入上蓋(103)之上端的排氣口(116)，進氣轉接座(104)之頭端鎖入上蓋(103)之下端的進氣口(115)，進氣轉接座(104)之尾端連接進氣導氣管(105)，進氣導氣管(105)之開放端穿過防逆轉接蓋(106)之換氣孔(117)並將防逆轉接蓋(106)之上端連接至上蓋(103)之下端並封閉，儲液桶(107)之上端開口連接至防逆轉接蓋(106)之下端並封閉；熱電晶片(108)之致冷面連接至儲液桶(107)下端外表面之中央處，散熱鰭片(109)之散熱面連接至熱電晶片(108)之致熱面並且以螺絲(111)穿過墊片(110)後鎖入散熱鰭片(109)之固定螺絲孔用以將熱電晶片(108)固定於儲液桶(107)下端與散熱鰭片(109)之間；散熱電子風扇(113)之出風口端連接至散熱鰭片(109)之鰭片面，固定螺絲(114)穿過散熱電子風扇(113)之螺絲固定孔後連接至固定螺帽(112)並鎖入儲液桶(107)下端表面，使散熱電子風扇(113)固定於散熱鰭片(109)之鰭片面上表面處。

本創作在使用前先將液體(307)裝填於儲液桶(107)內，在輸入電力於熱電晶片(108)與散熱電子風扇(113)時熱電晶片(108)之致冷面針對儲液桶 (107)之底端進行冷卻(如第五圖)，透過散熱片(118)之熱傳導方式將液體(307)予以冷卻，而熱電晶片(108)之致熱面則透過散熱鰭片(109)吸收熱量並同時藉由散熱電子風扇(113)產生之空氣流動針對散熱鰭片(109)進行散熱；當引擎運轉時(如第一圖)，進氣門(201)產生負壓之際使進氣岐管(207)內也同時具有負壓狀態，造成進氣空氣(303)吸入進氣岐管(207)，同時本創作銜接進氣岐管(207)之供氣轉接座(101)內部也具有負壓效應，導致額外空氣(301)可藉由進氣口(115)進入本創作之進氣導氣管(105)(如第四圖)，額外空氣(301)經由進氣導氣管(105)流至儲液桶(107)中接觸到儲液桶(107)內之液體(307)，藉由空氣可部份溶於液體之特性使額外空氣(301)成為具有水分子之氣態水分子空氣(305)，在此同時散熱片(118)之低溫特性針對氣態水分子空氣(305)進行冷卻並上浮到液體(307)上方封閉空間成為低溫氣態水分子空氣(302)，供氣轉接座(101)所具有的負壓使低溫氣態水分子空氣(302)從換氣孔(117)流至防逆轉接蓋(106)內部再從排氣口(116)流到供氣轉接座(101)而進入進氣岐管(207)，低溫氣態水分子空氣(302)與進氣空氣(303)混合後可降低進氣空氣(303)之溫度而增加混合氣之氧氣密度，藉此提高燃燒效率。