具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，包括：一本體及一輸入單元。該本體具有至少一汽缸。該輸入單元連接該汽缸，用以輸入高壓燃料至該汽缸，使該汽缸內(nèi)具有一設(shè)定壓力，該輸入單元包括至少一增壓裝置及至少一氣體分離裝置，該至少一增壓裝置用以產(chǎn)生高壓空氣至該至少一氣體分離裝置，該至少一氣體分離裝置用以將高壓空氣分離得到的高壓氧氣，輸入至該汽缸。利用氣體分離裝置分離得高壓氧氣，使本發(fā)所述明具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可降低壓縮比，增加輸出功率及相對地縮小尺寸。
【專利說明】具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉本一種無壓縮行程內(nèi)燃機，具體是一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程 內(nèi)燃機。

【背景技術(shù)】
[0002] -般最常使用的是往復(fù)式活塞引擎，其已被非常廣泛地應(yīng)用，例如：各種型式的交 通工具，該往復(fù)式活塞引擎大致區(qū)分為2行程及4行程二種。然而，于往復(fù)式活塞引擎中， 不論是2行程或4行程引擎，都需經(jīng)過進氣、壓縮、燃燒及排氣步驟，而活塞必須停止并反轉(zhuǎn) 方向，故于4行程中的每次輸出軸反轉(zhuǎn)4次，于2行程中的每次輸出軸反轉(zhuǎn)2次。該2行程 及4行程引擎需要非常復(fù)雜的閥門系統(tǒng)，以在適當時間輸入燃料、壓縮增壓、點火燃燒及排 除廢氣。
[0003] 現(xiàn)有的2行程或4行程引擎，因每次輸出需經(jīng)歷1次或2次反轉(zhuǎn)，所以引擎的運轉(zhuǎn) 較不順暢且引擎轉(zhuǎn)速非常難以提高。
[0004] 因此，有必要提供一且富有創(chuàng)造性的具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，以 解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃 機，該具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可以利用氣體分離裝置分離得高壓氧氣，使 本發(fā)所述明具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可降低壓縮比，增加輸出功率及相對地 縮小尺寸。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程 內(nèi)燃機，包括：一本體及一輸入單元，該本體具有至少一汽缸，該輸入單元連接該汽缸，用以 輸入高壓燃料至該汽缸，使該汽缸內(nèi)具有一設(shè)定壓力，該輸入單元包括至少一增壓裝置及 至少一氣體分離裝置，該至少一增壓裝置用以產(chǎn)生高壓空氣至該至少一氣體分離裝置，該 至少一氣體分離裝置用以將高壓空氣分離得高壓氧氣，輸入至該汽缸。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，是利 用氣體分離裝置分離得高壓氧氣，并輸入至該汽缸，以直接使該汽缸內(nèi)具有該設(shè)定壓力，因 此本發(fā)明具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可降低壓縮比，增加輸出功率及相對地縮 小尺寸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機進行詳細 說明。
[0009] 圖1是本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機的模塊示意圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機的第一實施例的示意 圖。
[0011] 圖3是本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機的第二實施例的示意 圖。
[0012] 主要元件符號說明
[0013] 1.具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機
[0014] 2.本體
[0015] 3.輸入單元
[0016] 10.第一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機
[0017] 11.本體
[0018] 12.輸入單元
[0019] 13.點火單元
[0020] 14.輸出單元
[0021] 15.排氣單元
[0022] 16.正時單元
[0023] 20.第二種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機
[0024] 21.本體
[0025] 22.輸入單元
[0026] 23.點火單元
[0027] 24.輸出單元
[0028] 25.排氣單元
[0029] 26·正時單元
[0030] 31.增壓裝置
[0031] 32.氣體分離裝置
[0032] 111.汽缸
[0033] 112.進 口通道
[0034] 113.出 口通道
[0035] 121.輸入歧管
[0036] 122.第一增壓裝置
[0037] 123.第二增壓裝置
[0038] 124.高壓噴嘴
[0039] 125.氣體分離裝置
[0040] I26·第一活動閥
[0041] 141.活塞
[0042] 142.連桿
[0043] 143.曲軸
[0044] 151.輸出歧管
[0045] 152.第二活動閥
[0046] 比1·凸輪軸
[0047] 162.控制裝置
[0048] 163、164.凸輪結(jié)構(gòu)
[0049] 200.汽缸
[0050] 21U212.進口通道
[0051] 213.汽缸
[0052] 214.出 口通道
[0053] 221.輸氣元件
[0054] 222.輸油元件
[0055] 223.第一增壓裝置
[0056] 224.第二增壓裝置
[0057] 225.氣體分離裝置
[0058] 261.凸輪結(jié)構(gòu)
[0059] 262.控制裝置

【具體實施方式】
[0060] 參考圖1，其顯示本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機的模塊示意 圖。本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機1包括：一本體2及一輸入單元3。 該本體2具有至少一汽缸200。該輸入單元3連接該汽缸200,用以輸入高壓燃料至該汽缸 200,使該汽缸200內(nèi)具有一設(shè)定壓力，該輸入單元3包括至少一增壓裝置31及至少一氣體 分離裝置32,該至少一增壓裝置31用以產(chǎn)生高壓空氣至該至少一氣體分離裝置32,該至少 一氣體分離裝置32用以將高壓空氣分離得高壓氧氣，輸入至該汽缸200。
[0061] 利用該氣體分離裝置輸出高壓氧氣，可以使本發(fā)明的無壓縮行程內(nèi)燃機的壓縮比 降低；且相較于無氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，在相同的體積下，本發(fā)明具有氣體分 離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可增加輸出功率。同樣地，在相同的輸出功率下，相較于無氣體 分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可縮小 尺寸。
[0062] 參考圖2,其顯示本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機的第一實施 例的示意圖。在本實施例中，第一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機10包括：一本 體11、一輸入單元12、一點火單元13、一輸出單元14、一排氣單元15及一正時單元16。
[0063] 該本體11具有至少一汽缸111、一進口通道112及一出口通道113。該輸入單元12 具有一輸入歧管121、至少一增壓裝置122、123、一高壓噴嘴124、至少一氣體分離裝置125 及一第一活動閥126。該輸入單元12連接該汽缸111，用以輸入高壓燃料至該汽缸111，使 該汽缸111內(nèi)具有一設(shè)定壓力。
[0064] 在本實施例中，第一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機10包括二增壓裝 置122、123,分別連接該輸入歧管121及該高壓噴嘴124。該第一增壓裝置122用以增壓空 氣，以產(chǎn)生高壓空氣，并再利用該氣體分離裝置125將高壓空氣分離得到高壓氧氣，經(jīng)由該 輸入歧管121進入該汽缸111。該第二增壓裝置123則用以增壓石油以霧化噴入該輸入歧 管121，以與該高壓氧氣混合為高壓燃料并隨之進入該汽缸111。
[0065] 該等增壓裝置122、123可為壓縮機。該氣體分離裝置125可為分子篩，利用獨特的 單一孔徑及多孔性微結(jié)構(gòu)，以及氣體分子尺寸大小的特性，進行氣體分離，在本實施例中， 該氣體分離裝置125用以分離氮氣及氧氣，以取得純氧。
[0066] 因此，利用該氣體分離裝置125輸出高壓氧氣，可以使本發(fā)明的無壓縮行程內(nèi)燃 機的壓縮比降低；且相較于無氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，在相同的體積下，本發(fā)明 具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可增加輸出功率。同樣地，在相同的輸出功率下，相 較于無氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，本發(fā)明具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機 可縮小尺寸。
[0067] 在本實施例中，該進口通道112及該出口通道113連通該汽缸111，該輸入歧管 121連接該進口通道112,該第一活動閥126用以通啟或封閉該進口通道112。其中，在該第 一活動閥126通啟該進口通道112時，該高壓燃料經(jīng)該輸入歧管121輸入該汽缸111。 [0068] 較佳地，該高壓燃料為石油燃料、天然氣或生質(zhì)燃料，且根據(jù)不同的應(yīng)用，該石油 燃料可為汽油、柴油或石油/空氣混合燃料。
[0069] 該點火單元13固設(shè)于該本體11，且該點火單元13的一端延伸至該汽缸111中，用 以在適當時間點燃該高壓燃料。其中，該點火單元13為一火星塞。在本實施例中，該輸出 單元14連接該汽缸111，其具有一活塞141、一連桿142及一曲軸143,用以輸出該高壓燃料 燃燒產(chǎn)生的動力。其中，該活塞141收裝于該汽缸111內(nèi)，該連桿142連接該活塞141，該曲 軸143連接該連桿142。要注意的是，在其他應(yīng)用中，根據(jù)使用高壓燃料的特性，具有氣體分 離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機1也可不包括該點火單元13,例如：高壓燃料為柴油。
[0070] 該排氣單元15連接該汽缸111，其具有一輸出歧管151及一第二活動閥152,用以 排除該高壓燃料燃燒后產(chǎn)生的廢氣。該輸出歧管151連接該出口通道113,該第二活動閥 152用以通啟或封閉該出口通道113。
[0071] 其中，當該活塞141通過上止點且開始下降時，開始供氣至該汽缸111，亦即該第 一活動閥126在該汽缸111內(nèi)的壓力達到該設(shè)定壓力前通啟該進口通道112且該第二活動 閥152封閉該出口通道113,即進氣行程。
[0072] 在該汽缸111內(nèi)的壓力達到該設(shè)定壓力且當該活塞141下降至一設(shè)定位置時，該 第一活動閥126封閉該進口通道112且該第二活動閥152封閉該出口通道113,完成進氣行 程。當該活塞141下降至該設(shè)定位置時，該點火單元13進行點火步驟，使該高壓燃料燃燒 產(chǎn)生燃燒即燃燒行程。上述進氣或燃燒的時間可依據(jù)汽缸的容積或汽缸的壓力進行調(diào)整， 故本發(fā)明的無壓縮行程內(nèi)燃機可應(yīng)用于不同汽缸的容積或汽缸的壓力，且可達到可變?nèi)莘e 或可變壓力的功效。
[0073] 該第二活動閥152在該高壓燃料燃燒后通啟該出口通道113且該第一活動閥126 封閉該進口通道112,以將燃燒后產(chǎn)生的廢氣排出，即排氣行程；在廢氣完全排除后，當該 活塞141下降到另一設(shè)定位置時，再進行下一次的進氣行程。
[0074] 該高壓燃料于該汽缸111中燃燒產(chǎn)生動力驅(qū)動該活塞141，該活塞141透過該連桿 142驅(qū)動該曲軸143,以將動力傳遞至連接該曲軸143的其他構(gòu)件或裝置。另外，該活塞141 通過下死點后反轉(zhuǎn)向上運動，該高壓燃料于該汽缸111中燃燒后產(chǎn)生的廢氣則于該出口通 道113通啟時，由向上運動的該活塞141推擠，經(jīng)由該輸出歧管151排出該汽缸111。
[0075] 該正時單元16用以控制該第一活動閥126及該第二活動閥152封閉或通啟該進 口通道112及該出口通道113的時間。在本實施例中，該正時單元16具有一凸輪軸161及 一控制裝置162,該凸輪軸161具有至少二凸輪結(jié)構(gòu)163、164,該等凸輪結(jié)構(gòu)163、164分別 接觸該第一活動閥126及該第二活動閥152。該控制裝置162用以控制該凸輪軸161的轉(zhuǎn) 動速度，以控制該第一活動閥126及該第二活動閥152封閉或通啟該進口通道112及該出 口通道113的時間，并且控制該高壓噴嘴124將石油霧化噴入該輸入歧管121的時間，以使 該高壓燃料在正確的時間進入該汽缸111。
[0076] 參考圖3,其顯示本發(fā)明所述具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機的第二實施 例的示意圖。第二種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機20包括：一本體21、一輸入單 兀22、一點火單兀23、一輸出單兀24、一排氣單兀25及一正時單兀26。在該第二實施例 中，該本體21包括二進口通道211、212,該輸入單元22包括一輸氣元件221、一輸油元件 222、二增壓裝置223、224及一氣體分離裝置225,該正時單元26的凸輪軸僅具有一凸輪結(jié) 構(gòu) 261。
[0077] 該輸氣元件221及該輸油元件222分別設(shè)置于該二進口通道211、212,該輸入單元 22的二增壓裝置223、224分別增壓空氣及燃料，其中第一增壓裝置223增壓空氣后，再利用 該氣體分離裝置225用以將高壓空氣分離得高壓氧氣，高壓氧氣由該輸氣元件221及進口 通道211導(dǎo)入汽缸213。第一增壓裝置223增壓燃料，例如：石油后，高壓石油至由該輸油 元件221及進口通道212導(dǎo)入汽缸213。因此，在本實施例中，高壓氧氣及高壓石油于汽缸 213中混合為高壓燃料。較佳地，該輸氣元件221及該輸油元件222為電磁閥高壓噴嘴。
[0078] 該正時單元26的一控制裝置262用以控制該凸輪結(jié)構(gòu)261封閉或通啟該本體21 的出口通道214,以控制該出口通道214的封閉或通啟時間，并且也同時控制該輸氣元件 221及該輸油元件222中電磁閥，以調(diào)控該輸氣元件221及該輸油元件222的封閉或通啟時 間。相同地，在其他應(yīng)用中，根據(jù)使用高壓燃料的特性，具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi) 燃機1亦可不包括該點火單元23,例如：高壓燃料為柴油，。該第二實施例中的其余構(gòu)件與 與上述圖1的具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機1實質(zhì)上相同，在此不再加以贅述。
[0079] 本發(fā)明具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，其直接輸入該高壓燃料至該汽 缸，以直接使該汽缸內(nèi)具有該設(shè)定壓力，接著進行燃燒行程，不需如習知引擎需經(jīng)歷進氣、 壓縮、燃燒及排氣等行程，因此本發(fā)明具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機每次輸出僅 需經(jīng)歷燃燒及排氣行程，故引擎的運轉(zhuǎn)較為順暢且可將引擎轉(zhuǎn)速提高至非常高的轉(zhuǎn)速。
[0080] 再者，利用該氣體分離裝置輸出高壓氧氣，可以使本發(fā)明的無壓縮行程內(nèi)燃機的 壓縮比降低；且相較于無氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，在相同的體積下，本發(fā)明具有 氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可增加輸出功率。同樣地，在相同的輸出功率下，相較于 無氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，本發(fā)明具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機可縮 小尺寸。
[0081] 上述實施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，并非限制本發(fā)明。因此本領(lǐng)域的技 術(shù)人員對上述實施例進行修改及變化仍不脫離本發(fā)明的精神。本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如前述 的申請專利范圍所列。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有氣體分離裝置的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，包括： 一本體，具有至少一汽缸；及 一輸入單元，連接該汽缸，該輸入單元能夠?qū)⒏邏喝剂陷斎胫猎撈撞⑹乖撈變?nèi)具 有一設(shè)定壓力，該輸入單元包括至少一增壓裝置及至少一氣體分離裝置，該至少一增壓裝 置能夠?qū)a(chǎn)生的高壓空氣輸入至該至少一氣體分離裝置，該至少一氣體分離裝置能夠?qū)⒃?高壓空氣分離得到的高壓氧氣輸入至該汽缸。
2. 如權(quán)利要求1所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，該增壓裝置為一壓縮機。
3. 如權(quán)利要求1所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，該氣體分離裝置為一分子篩。
4. 如權(quán)利要求1所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，還包括一輸出單元及一排氣 單元，該輸出單元連接該汽缸，該輸出單元能夠輸出該高壓燃料燃燒產(chǎn)生的動力；該排氣單 元連接該汽缸，該排氣單元能夠排除該高壓燃料燃燒后產(chǎn)生的廢氣。
5. 如權(quán)利要求4所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，該本體還包括至少一進口通 道及一出口通道，該進口通道連通該汽缸及該輸入單元，該出口通道連通該汽缸及該排氣 單元。
6. 如權(quán)利要求5所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，該輸入單元還包括一輸入歧 管，該排氣單元還包括一輸出歧管，該輸入歧管連接該進口通道，該輸出歧管連接該出口通 道。
7. 如權(quán)利要求6所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，該輸入單元還包括一第一活 動閥，該排氣單元還包括一第二活動閥，該第一活動閥在該汽缸內(nèi)的壓力達到該設(shè)定壓力 前通啟該進口通道且該第二活動閥封閉該出口通道，該第一活動閥在該汽缸內(nèi)的壓力達到 該設(shè)定壓力時封閉該進口通道且該第二活動閥封閉該出口通道，該第二活動閥在該高壓氧 氣燃燒后通啟該出口通道且該第一活動閥封閉該進口通道。
8. 如權(quán)利要求7所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，還包括一正時單元，連接該第 一活動閥及該第二活動閥，該正時單元能夠控制該第一活動閥及該第二活動閥封閉或通啟 該進口通道及該出口通道的時間；該正時單元包括一凸輪軸及一控制裝置，該凸輪軸具有 至少二凸輪結(jié)構(gòu)，該等凸輪結(jié)構(gòu)接觸該第一活動閥及該第二活動閥；該控制裝置通過控制 該凸輪軸的轉(zhuǎn)動速度來控制該第一活動閥及該第二活動閥封閉或通啟該進口通道及該出 口通道的時間。
9. 如權(quán)利要求1所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，該本體還包括二進口通道及 一出口通道，該輸入單兀還包括一輸氣兀件及一輸油兀件，該輸氣兀件及該輸油兀件分別 設(shè)置于該二進口通道，該輸氣元件連接該氣體分離裝置，該輸氣元件能夠輸入高壓氧氣至 該汽缸。
10. 如權(quán)利要求9所述的無壓縮行程內(nèi)燃機，其特征在于，還包括一正時單元，該正時 單元包括一凸輪軸及一控制裝置，該凸輪軸具有一凸輪結(jié)構(gòu)，該控制裝置能夠控制該凸輪 結(jié)構(gòu)封閉或通啟該出口通道，該控制裝置能夠控制該輸氣元件及該輸油元件的封閉或通啟 時間。
【文檔編號】F02B75/02GK104061071SQ201310088505
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】劉邦健 申請人:劉邦健