TWM526624U - 內燃機噴射引擎之燃油溫度雙溫控制裝置 - Google Patents

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薛明憲
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國立高雄應用科技大學
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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Description

內燃機噴射引擎之燃油溫度雙溫控制裝置
本創作內燃機噴射引擎之燃油溫度雙溫控制裝置，針對燃油噴射引擎之燃料燃燒效能進行改良，利用致冷晶片輸入電流可同時在晶片上下面產生致冷面和致熱面之技術，將車輛在剛啟動之初期藉由致冷晶片之致熱面使燃油予以加溫，使燃油進入噴油嘴時較易霧化並且加速引擎燃燒室快速達到工作溫度，同時可降低引擎低溫燃燒時容易產生之燃燒不完全之狀況，而當引擎到達工作溫度之後，致冷晶片之致冷面則開始針對燃油進行冷卻，使降溫後之燃油進入燃燒室時降低燃燒室之溫度藉此防止燃燒溫度過高而產生致命之氮氧化物廢氣排放至大氣中，另外藉由溫控單元透過溫度感測器偵測引擎溫度，可確保本創作在引擎冷車未達引擎最低工作溫度時，致冷晶片的致熱面開始運作，達到針對引擎進行預熱的效果；而在引擎本體之溫度到達引擎正常工作溫度以上時，致冷晶片的致冷面開始運作，藉此促進引擎燃燒完全且減少氮氧化物產生的效果，以確保引擎性能持續維持最佳工作狀況。而運用本創作的氣冷式燃油溫度控制機構，透過熱交換鰭片將熱電晶片所產生之廢能排出本系統，達到降低或增加燃油溫度之目的外，更可減少系統體積，方便小排氣量之引擎例如機車等燃油引擎系統使用。
燃油引擎為目前動力車輛使用最多之交通工具，根據交通部統計臺灣地區小客車數量已經突破六百萬輛，機車數量也超過一千五百萬輛，因此汽機車對於能量消耗上已經日趨嚴重，根據統計地球目前可使用知汽油存量僅可使用約38年，而且燃油引擎所產生之廢氣汙染已經造成地球氣候暖化之主要元凶，所以改善燃油引擎之燃燒效率為當務之急。而針對一般車輛引擎燃燒效率提升裝置或方法如下所列：
1.加熱式省油裝置：中華民國新型專利M347468號與M364124號之省油裝置，主要利用電力或式引擎本身能量之加熱方式針對燃油系統之進油管進行加熱，提高進入燃燒室之燃油分子動能而加強其霧化效果，但加熱方式造成進入引擎室之混合氣溫度過高而導致燃燒爆炸後產生之能量產生更多的氮氧化物與一氧化碳，因此造成無形之空氣污染。
2.可提昇引擎燃油燃燒效率的改良輔助裝置：中華民國新型專利M424257號之改良裝置，為利用高壓電針對水予以電解後產生氫氣與氧氣的方法，將電解後所產生之氫氣與氧氣送入燃料管中與燃料混合，如此混合氣進入燃燒室便可提高燃燒效率，但此方法需輸入高壓電流進行電解行為容易造成危險，另外產生之氫氣與氧氣屬於極易燃燒之氣體，進氣過程中若有漏氣現象容易導致爆炸危險。
3.冷氣冰鎮汽油器之結構：中華民國新型專利M379527號之結構，為回收引擎室內之冷氣低壓冷媒管的低溫效果應用於燃油上，使進入燃燒室之燃油溫度降低而保持燃燒室無積碳之困擾，但此方式需在啟動冷氣候才有冷卻功能，而冷媒管所產生之低溫效果並非穩定系統因此無法 提供準確之冷卻時機，容易造成燃油燃燒條件混亂。
4.加速省油裝置：中華民國新型專利M405477號、M383043號與M389775號裝置均利用磁性物對燃油管進行磁化而改善燃油本身之分子結構，但此方式可磁化之燃油分子所具磁性較弱，無法完全針對所有分子進行磁化，且燃油流動速度可能無法在短時間之內夠過磁性物磁化。
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，提供引擎燃油溫度的一種控制方式，以達到提升燃燒效率又可輕易架設或使用之目的。
本創作的目的，乃針對車輛之燃油溫度進行增溫或降溫之控制，以改善燃油進入燃燒室時之燃燒環境，藉此降低排放有毒廢氣含量，本創作包含熱電晶片、油冷頭、熱交換鰭片、電子風扇與溫控單元等組件，透過熱電晶片作為針對燃油進行溫度控制之能量來源，熱電晶片之一面與油冷頭之熱交換面緊密接合，而熱電晶片另一面則與熱交換鰭片之熱交換面緊密接合，透過溫控單元偵測引擎本體之溫度以決定輸入熱電晶片之電流方向，而經由燃油泵所加壓後之燃油透過燃油管先流經油冷頭，藉由油冷頭之熱交換面與電熱晶片進行能量交換而改變燃油之溫度，然後隨著燃油泵所產生之壓力將已經改變溫度之燃油送至噴油嘴中產生霧化效果而送入引擎燃燒室內進行燃燒；然而熱電晶片另一側所產生之廢能則藉由熱傳導方式傳遞至熱交換鰭片之熱交換面上，透過電子風扇產生之空氣流動針對熱交換鰭片之散熱片進行排能行為而將廢能排至外界環境中，如此可持續不斷透過空氣散熱方式將熱電晶片所產生之廢能排出本系統。
根據以上之組件，可根據引擎剛啟動時以及引擎正常工作溫度運轉兩種不同狀況進行燃油溫度控制：當引擎剛啟動之冷車狀態下，透過溫控單元之溫度感應器偵測引擎本體溫度後將訊號傳送至溫控單元，溫控單元啟動熱電晶片使接觸油冷頭熱交換面之熱電晶片的一面產生致熱效果，如此可針對燃油進行加熱而加速燃油霧化以及減少引擎熱機之時間，同時熱電晶片另一面所產生之致冷效果則由熱交換鰭片進行能量交換而帶離本系統；當引擎已達到工作溫度後，透過溫控單元之溫度感應器偵測引擎本體並將訊號傳至溫控單元以啟動熱電晶片，此時接觸油冷頭交換面之熱電晶片的表面產生致冷效果以降低燃油溫度，如此可透過噴油嘴霧化效果降低燃燒室之工作溫度並提高進入引擎室之混合氣的含氧密度，以達到降低廢氣排放量與提昇馬力之目的，同時熱電晶片另一面所產生之致熱效果則透過熱交換鰭片進行能量交換而排出本系統。
(201)‧‧‧熱電晶片
(202)‧‧‧油冷頭
(203)‧‧‧熱交換鰭片
(204)‧‧‧管夾
(205)‧‧‧燃油入油管
(206)‧‧‧油冷頭支撐座
(207)‧‧‧固定螺絲
(208)‧‧‧噴油嘴
(209)‧‧‧燃油出油管
(210)‧‧‧連接油管
(211)‧‧‧溫度感測器電源線
(212)‧‧‧溫控單元電源線
(213)‧‧‧溫控單元
(214)‧‧‧電子風扇
(215)‧‧‧風扇固定螺帽
(216)‧‧‧風扇固定螺絲
(217)‧‧‧溫度感測器
(218)‧‧‧熱電晶片電源線
(219)‧‧‧電子風扇電源線
(301)‧‧‧汽缸頭本體
(302)‧‧‧進氣歧管
(303)‧‧‧節流閥
(304)‧‧‧空氣濾清器
第一圖 本創作之組合圖
第二圖 本創作之展開圖
第三圖 本創作之架構圖
本創作內燃機噴射引擎之燃油溫度雙溫控制裝置(如第一圖、第二圖)，係包括熱電晶片(201)、油冷頭(202)、熱交換鰭片(203)、管夾(204)、燃油入油管(205)、油冷頭支撐座(206)、固定螺絲(207)、噴油嘴(208)、燃油出油管 (209)、連接油管(210)、溫度感測器電源線(211)、溫控單元電源線(212)、溫控單元(213)、電子風扇(214)、風扇固定螺帽(215)、風扇固定螺絲(216)、溫度感測器(217)、熱電晶片電源線(218)、電子風扇電源線(219)所組成，將熱電晶片(201)放置於熱交換鰭片(203)之預留槽內，油冷頭(202)放置於熱電晶片(201)上方使熱電晶片(201)一面連接於熱交換鰭片(203)之預留槽面而另一面則連接於油冷頭(202)之熱交換面，將熱電晶片電源線(218)連接至溫控單元(213)之電源線接頭，電子風扇電源線(219)連接至溫控單元(213)之電源線接頭，油冷頭支撐座(206)放置於油冷頭(202)上方並以固定螺絲(207)將油冷頭支撐座(206)固定在熱交換鰭片(203)上並使熱電晶片(201)緊密連接油冷頭(202)與熱交換鰭片(203)，以風扇固定螺絲(216)將電子風扇(214)固定在熱交換鰭片(203)之鰭片端並以風扇固定螺帽(215)鎖住固定，電子風扇(214)之電源線連接至溫控單元(213)之電源線接頭，燃油入油管(205)連接油冷頭(202)之入油口並以管夾(204)固定之，以連接油管(210)連接相異之油冷頭(202)之入油口與出油口並以管夾(204)固定之，燃油出油管(209)連接油冷頭(202)之出油口並以管夾(204)固定之並且同時將燃油出油管(209)之另一端連接噴油嘴(208)，將溫度感測器電源線(211)插入溫度感測器(217)並將溫控單元電源線(212)連接車用電源供應器，以完成本機構之組合。
藉由上述機構，當引擎啟動時溫度感測器(217)偵測汽缸頭本體(301)之溫度低於設定之引擎最低工作溫度，溫控單元(213)開始啟動熱電晶片(201)、電子風扇(214)開始運轉，其中熱電晶片(201)接觸油冷頭(202)之面產生增溫作用使經由燃油入油管(205)輸送之燃油予以加熱，再透過燃油出油管(209)將已經加熱之燃油送入噴油嘴(208)並藉由噴油嘴(208)所產生之高 壓射入進氣歧管(302)，經由節流閥(303)控制來自空氣濾清器(304)所吸收之新鮮空氣並透過引擎所產生之真空吸力將噴入進氣歧管(302)內之預熱燃油與新鮮空氣混合成為混合氣，如此增溫後之混合氣進入引擎室後可提高燃油燃燒時所產生之溫度，協助引擎本體快速達到工作溫度以減少引擎熱車時間，同時加速引擎周邊零件或潤滑油達到工作溫度或工作範圍以避免引擎運轉阻力過大而浪費燃油甚至造成有毒廢氣增加而造成空氣汙染嚴重；另外一方面熱電晶片(201)接觸熱交換鰭片(203)之面則產生低溫效果可透過電子風扇(214)將熱交換鰭片(203)對熱電晶片(201)所吸收之能量與外界進行交換，如此方式可持續不斷地保持熱電晶片(201)產生雙溫效果，而以上工作方式持續運作直到溫度感測器(217)偵測汽缸頭本體(301)之溫度高於設定之引擎最低工作溫度，溫控單元(213)則關閉熱電晶片(201)、電子風扇(214)停止運轉。若當引擎在正常運轉時溫度感測器(217)偵測汽缸頭本體(301)之溫度高於設定之引擎正常工作溫度，溫控單元(213)開始啟動熱電晶片(201)、電子風扇(214)開始運轉，其中熱電晶片(201)接觸油冷頭(202)之面產生低溫作用使經由燃油入油管(205)輸送之燃油予以降溫，再透過燃油出油管(209)將已經降溫後之燃油送入噴油嘴(208)並藉由噴油嘴(208)所產生之高壓射入進氣歧管(302)，經由節流閥(303)控制來自空氣濾清器(304)所吸收之新鮮空氣並透過引擎所產生之真空吸力將噴入進氣歧管內之燃油與新鮮空氣混合成為混合氣，降低燃燒溫度並減少燃燒不完全之現象以避免有毒廢氣如氮氧化物之產生而破壞環境；另外一方面熱電晶片(201)接觸熱交換鰭片(203)之面則產生高溫效果可透過電子風扇(214)將熱交換鰭片(203)對熱電晶片(201)所吸收之能量與外界進行交換，如此方式可持續不斷地保 持熱電晶片(201)產生雙溫效果。
(201)‧‧‧熱電晶片
(202)‧‧‧油冷頭
(203)‧‧‧熱交換鰭片
(204)‧‧‧管夾
(205)‧‧‧燃油入油管
(206)‧‧‧油冷頭支撐座
(207)‧‧‧固定螺絲
(208)‧‧‧噴油嘴
(209)‧‧‧燃油出油管
(210)‧‧‧連接油管
(211)‧‧‧溫度感測器電源線
(212)‧‧‧溫控單元電源線
(213)‧‧‧溫控單元
(214)‧‧‧電子風扇
(215)‧‧‧風扇固定螺帽
(216)‧‧‧風扇固定螺絲
(217)‧‧‧溫度感測器
(218)‧‧‧熱電晶片電源線
(219)‧‧‧電子風扇電源線

Claims (1)

  1. 一種內燃機噴射引擎之燃油溫度雙溫控制裝置，係包括至少一組之熱電晶片、至少一組之油冷頭、至少一組之熱交換鰭片、燃油入油管、至少一組之油冷頭支撐座、噴油嘴、燃油出油管、連接油管、溫度感測器電源線、溫控單元電源線、溫控單元、至少一組之電子風扇、溫度感測器、熱電晶片電源線、電子風扇電源線等，熱電晶片之一面連接熱交換鰭片之預留孔而另一面連接油冷頭之熱交換面，油冷頭支撐座則連接油冷頭之外端並將熱電晶片與油冷頭固定於熱交換鰭片之散熱面上，燃油入油管之一端連接油冷頭之入油口而另一端連接引擎燃油系統之燃油泵，連接油管則連接相異之油冷頭的入油口與出油口，燃油出油管之一端連接油冷頭之出油口而另一端連接噴油嘴，溫控單元電源線連接至車用電瓶使車輛啟動時可立刻啟動以偵測引擎溫度，溫度感測器電源線連接至溫度感測器，電子風扇連接於熱交換鰭片之鰭片端，電子風扇電源線連接至溫控單元之電源連接槽；藉由上述機構，當引擎運轉時溫度感測器測量汽缸頭本體之溫度並藉由溫控單元啟動熱電晶片與電子風扇作動，熱電晶片產生溫差效果使經過油冷頭之燃油予以加熱或是降溫，而熱交換鰭片則與熱電晶片進行能量交換，並由電子風扇產生空氣流動使熱交換鰭片加速與空氣進行能量交換，藉此維持熱電晶片持續產生溫差效果。
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