TWM631405U - 具點火裝置之引擎結構 - Google Patents

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TWM631405U
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TW111202639U
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黃志偉
林永堂
許翰林
盧新和
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三陽工業股份有限公司
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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Abstract

本創作係有關於一種具點火裝置之引擎結構包括有一汽缸頭、二火星塞以及一引擎控制單元。汽缸頭包括有一汽缸頭主體及一汽缸頭座，二火星塞包括一電連接一第一點火線圈之第一火星塞以及一電連接一第二點火線圈之第二火星塞，分別設置於汽缸頭座。引擎控制單元電連接第一點火線圈及第一點火線圈，用以取得油門開度訊息及引擎轉速訊息，引擎控制單元依據油門開度及引擎轉速，計算出第一火星塞點火角度及第二火星塞點火角度。其中，第二火星塞點火角度係由第一火星塞點火角度依據一特定關係式所計算得知。藉此，因未燃氣濃度分配不同，二火星塞在引擎不同操作狀況下，點火間隔應不同時，使燃燒壓力波均衡，避免燃燒壓力波相互抵制，甚至發生不正常燃燒如爆震等情況。

Description

具點火裝置之引擎結構
本創作係關於一種具點火裝置之引擎結構，尤指一種適用於二氣門以上速克達機車之具點火裝置之引擎結構。
習知速克達機車之燃燒室一般配置有一進氣門、一排氣門以及一火星塞。透過上述構件，進氣門開啟時，將帶有燃油與空氣的預混燃氣進入至燃燒室中，並透過火星塞點火產生動力。
然而，引擎隨著科技的演化，燃燒室的佈置也有了重大的改變。例如: 速克達機車之燃燒室配置有二進氣門及一排氣門；或者，配置有二進氣門及二排氣門；或者，配置有三進氣門及二排氣門等方式。同時，火星塞數目也開始由一個增加至二個甚至為三個，過去針對複數個火星塞控制點火的方式為同時點火，並無區分在不同引擎負載下調變複數火星塞點火間隔或時序。而習知的可變進氣氣門技術，會因引擎操作負載狀態，調變進行氣門相位對應合適的相位角。
當預混合供油系統中，點火前燃燒室內的未燃氣並非均勻分佈在燃燒室內。習知的手法中，單一火星塞引擎為調整進氣流場，將油氣較濃的區域集中於火星塞位置進行點燃，於燃燒過程中隨著已燃廢氣的增加(缺氧)，將使燃燒過程變慢(熱傳損失增加)，而部份未燃氣無法被燃燒完全(碳氫化合物增加)。若使用複數個火星塞，因未燃氣並非均勻分佈，增加多火核的區域在燃燒初期，兩個火核含氧豐富時，快速將燃油燃燒完畢並減少熱傳損失進而提升熱效率。若同時點火將導致燃燒壓力波相互抵制，甚至發生不正常燃燒如爆震等情況。
創作人緣因於此，本於積極創作之精神，亟思一種可以解決上述問題之具點火裝置之引擎結構，幾經研究實驗終至完成本創作。
本創作之主要目的係在提供一種具點火裝置之引擎結構，當該引擎結構設置有複數火星塞時，於結構上每一火星塞對應連接一點火線圈，且因未燃氣濃度分配不同，每一火星塞在引擎不同操作狀況下，點火間隔應不同時，使燃燒壓力波均衡，避免燃燒壓力波相互抵制，甚至發生不正常燃燒如爆震等情況。
為達成上述目的，本創作之具點火裝置之引擎結構包括有一汽缸頭、二火星塞以及一引擎控制單元。汽缸頭包括有一汽缸頭主體及固設於該汽缸頭主體之一汽缸頭座，汽缸頭座設置有一進氣凸輪及一排氣凸輪，進氣凸輪可頂推一進氣閥門作動，排氣凸輪可頂推一排氣閥門作動，可配合汽缸之活塞運動進行進氣、壓縮、爆炸及排氣行程。二火星塞包括一電連接一第一點火線圈之第一火星塞以及一電連接一第二點火線圈之第二火星塞，分別設置於汽缸頭座，可依據引擎不同操作狀態下，使第一火星塞與第二火星塞於不同時序進行點火。引擎控制單元電連接第一點火線圈及第一點火線圈，用以取得油門開度訊息及引擎轉速訊息，引擎控制單元依據油門開度及引擎轉速，計算出第一火星塞之第一火星塞點火角度及第二火星塞之第二火星塞點火角度。
其中，第二火星塞點火角度係由第一火星塞點火角度依據一特定關係式所計算得知。藉由上述設計，為了提升速克達機車引擎之燃燒效率，可使用二火星塞進行點火，且為了避免燃燒壓力波相互抵制，甚至發生不正常燃燒狀況，故需讓第一火星塞點火角度及第二火星塞點火角度產生區隔，使其於不同時序進行點火。
當油門開度小於或等於50%時，該特定關係式可為：第二火星塞點火角度等於第一火星塞點火角度加上第一角度，該第一角度為正值且介於三至十度之間。
當油門開度大於50%且小於或等於80%時，該特定關係式可為：第二火星塞點火角度等於第一火星塞點火角度加上第二角度，該第二角度為正值且介於零至六度之間。
當油門開度大於80%且小於或等於100%時，該特定關係式可為：第二火星塞點火角度等於第一火星塞點火角度減去第三角度，該第三角度為正值且介於零至第一火星塞點火角度之間。
上述第一火星塞係與第二火星塞可設置於汽缸頭座之相對側。
上述第一火星塞係與第二火星塞可設置於汽缸頭座之相同側。
以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質是為了進一步說明本創作的申請專利範圍。而有關本創作的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。
請參閱圖1至圖3，其分別為本創作一較佳實施例之具點火裝置之引擎結構之汽缸頭之俯視圖、圖1之A-A剖視圖以及具點火裝置之引擎結構之系統架構圖。圖中出示一種具點火裝置之引擎結構，主要包括有一汽缸頭2、一第一火星塞31、一第二火星塞32以及一引擎控制單元4。
汽缸頭2包括有一汽缸頭主體21及固設於汽缸頭主體21之一汽缸頭座22，汽缸頭座22設置有一進氣凸輪(圖未示)及一排氣凸輪(圖未示)，該進氣凸輪可頂推一進氣閥門(圖未示)作動，該排氣凸輪可頂推一排氣閥門(圖未示)作動，可配合汽缸之活塞運動進行進氣、壓縮、爆炸及排氣行程。第一火星塞31電連接一第一點火線圈310，設置在汽缸頭座22之一側，第二火星塞32電連接一第二點火線圈320，設置在汽缸頭座22之另一側，在本實施例中，第一火星塞31與第二火星塞32設置於汽缸頭座22之相對側，但不以此為限，第一火星塞31與第二火星塞32亦可設置於汽缸頭座22之相同側，並可依據引擎不同操作狀態下，使第一火星塞31與第二火星塞32於不同時序進行點火。
引擎控制單元4電連接第一點火線圈310、第二點火線圈320以及一電源12，電源12經一整流器13電連接一發電機10。其中，該引擎結構可透過一曲軸角度感知器112偵測飛輪11上所對應凸塊111之位置變化，以取得曲軸角度，進而取得引擎轉速訊息S2。因此，引擎控制單元4可接收來自油門開度感知器(圖未示)之油門開度訊息S1以及來自曲軸角度感知器112之引擎轉速訊息S2，藉以計算出第一火星塞31之第一火星塞點火角度IG1及第二火星塞32之第二火星塞點火角度IG2。
請一併參閱圖4A及圖4B，其分別為本創作一較佳實施例之第一火星塞點火角度之油門開度-引擎轉速分佈圖以及第二火星塞點火角度之油門開度-引擎轉速分佈圖。如圖4A所示，橫座標為引擎轉速，縱座標為油門開度，第一火星塞點火角度IG1係以上死點前(BTDC)作為點火提前量的表示方法，以便在上死點之前啟動火花，因為爆炸達到最大力量之前的時間延遲是必要的。其中，第一火星塞點火角度IG1隨著引擎轉速增加而遞減，且隨著油門開度增加而遞減，其數值可參考圖中所示。
如圖4B所示，第二火星塞點火角度IG2則是由第一火星塞點火角度IG1依據一特定關係式所計算得知。在第一狀態下，當油門開度小於或等於50%時，該特定關係式為：第二火星塞點火角度IG2等於第一火星塞點火角度IG1加上第一角度θ1，該第一角度θ1為正值且介於三至十度之間。因此，圖4B中油門開度小於或等於50%之區塊數值，可分別透過上述特定關係式計算而得。在第二狀態下，當油門開度大於50%且小於或等於80%時，該特定關係式為：第二火星塞點火角度IG2等於第一火星塞點火角度IG1加上第二角度θ2，該第二角度θ2為正值且介於零至六度之間。因此，圖4B中油門開度大於50%且小於或等於80%之區塊數值，可分別透過上述特定關係式計算而得。在第三狀態下，當油門開度大於80%且小於或等於100%時，該特定關係式為：第二火星塞點火角度IG2等於第一火星塞點火角度IG1減去第三角度θ3，該第三角度θ3為正值且介於零至第一火星塞點火角度IG1之間。因此，圖4B中油門開度大於80%且小於或等於100%之區塊數值，可分別透過上述特定關係式計算而得。
藉由上述設計，為了提升速克達機車引擎之燃燒效率，可使用二火星塞進行點火，且為了避免燃燒壓力波相互抵制，甚至發生不正常燃燒狀況，故需讓第一火星塞點火角度及第二火星塞點火角度產生區隔，使其於不同時序進行點火。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
10:發電機 11:飛輪 111:凸塊 112:曲軸角度感知器 12:電源 13:整流器 2:汽缸頭 21:汽缸頭主體 22:汽缸頭座 31:第一火星塞 310:第一點火線圈 32:第二火星塞 320:第二點火線圈 4:引擎控制單元 IG1:第一火星塞點火角度 IG2:第二火星塞點火角度 S1:油門開度訊息 S2:引擎轉速訊息
圖1係本創作一較佳實施例之具點火裝置之引擎結構之汽缸頭之俯視圖。 圖2係圖1之A-A剖視圖。 圖3係本創作一較佳實施例之具點火裝置之引擎結構之系統架構圖。 圖4A係本創作一較佳實施例之第一火星塞點火角度之油門開度-引擎轉速分佈圖。 圖4B係本創作一較佳實施例之第二火星塞點火角度之油門開度-引擎轉速分佈圖。
10:發電機
11:飛輪
111:凸塊
112:曲軸角度感知器
12:電源
13:整流器
31:第一火星塞
310:第一點火線圈
32:第二火星塞
320:第二點火線圈
4:引擎控制單元
S1:油門開度訊息
S2:引擎轉速訊息

Claims (6)

  1. 一種具點火裝置之引擎結構，包括有： 一汽缸頭，包括有一汽缸頭主體及固設於該汽缸頭主體之一汽缸頭座，該汽缸頭座設置有一進氣凸輪及一排氣凸輪，該進氣凸輪可頂推一進氣閥門作動，該排氣凸輪可頂推一排氣閥門作動； 二火星塞，包括一電連接一第一點火線圈之第一火星塞以及一電連接一第二點火線圈之第二火星塞，分別設置於該汽缸頭座；以及 一引擎控制單元，電連接該第一點火線圈及該第一點火線圈，用以取得油門開度訊息及引擎轉速訊息，該引擎控制單元依據油門開度及引擎轉速，計算出該第一火星塞之第一火星塞點火角度及該第二火星塞之第二火星塞點火角度； 其中，第二火星塞點火角度係由第一火星塞點火角度依據一特定關係式所計算得知。
  2. 如請求項1所述之具點火裝置之引擎結構，其中，當油門開度小於或等於50%時，該特定關係式為：第二火星塞點火角度等於第一火星塞點火角度加上第一角度，該第一角度為正值且介於三至十度之間。
  3. 如請求項1所述之具點火裝置之引擎結構，其中，當油門開度大於50%且小於或等於80%時，該特定關係式為：第二火星塞點火角度等於第一火星塞點火角度加上第二角度，該第二角度為正值且介於零至六度之間。
  4. 如請求項1所述之具點火裝置之引擎結構，其中，當油門開度大於80%且小於或等於100%時，該特定關係式為：第二火星塞點火角度等於第一火星塞點火角度減去第三角度，該第三角度為正值且介於零至第一火星塞點火角度之間。
  5. 如請求項1所述之具點火裝置之引擎結構，其中，該第一火星塞係與第二火星塞設置於該汽缸頭座之相對側。
  6. 如請求項1所述之具點火裝置之引擎結構，其中，該第一火星塞係與第二火星塞設置於該汽缸頭座之相同側。
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