技术领域

本发明涉及一种无压缩行程内燃机，具体是一 种具有气体分离装置的无压缩行程内 燃机。 背景技术

一般最常使用的是往复式活塞引擎， 其已被非常广泛地应用， 例如： 各种型式的交 通工具，该往复式活塞引擎大致区分为 2行程及 4行程二种。然而，于往复式活塞引擎中， 不论是 2行程或 4行程引擎， 都需经过进气、 压缩、燃烧及排气步骤， 而活塞必须停止并 反转方向， 故于 4行程中的每次输出轴反转 4次， 于 2行程中的每次输出轴反转 2次。 该 2 行程及 4行程引擎需要非常复杂的阀门系统， 以在适当时间输入燃料、 压缩增压、 点火 燃烧及排除废气。

现有的 2行程或 4行程引擎， 因每次输出需经历 1次或 2次反转， 所以引擎的运转较不 顺畅且引擎转速非常难以提高。

因此， 有必要提供一富有创造性的具有气体分离装置 的无压缩行程内燃机， 以解决 上述问题。 发明内容

为了解决上述技术问题， 本发明公开了一种具有气体分离装置的无压缩 行程内燃 机， 该具有气体分离装置的无压缩行程内燃机可以 利用气体分离装置分离得高压氧气， 使本发所述明具有气体分离装置的无压缩行程 内燃机可降低压缩比，增加输出功率及相 对地缩小尺寸。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一 种具有气体分离装置的无压缩行程内 燃机， 包括： 一本体及一输入单元， 该本体具有至少一汽缸， 该输入单元连接该汽缸， 用以输入高压燃料至该汽缸， 使该汽缸内具有一设定压力， 该输入单元包括至少一增压 装置及至少一气体分离装置，该至少一增压装 置用以产生高压空气至该至少一气体分离 装置， 该至少一气体分离装置用以将高压空气分离得 高压氧气， 输入至该汽缸。

本发明的有益效果是： 本发明所述具有气体分离装置的无压缩行程内 燃机， 是利用 气体分离装置分离得高压氧气， 并输入至该汽缸， 以直接使该汽缸内具有该设定压力， 因此本发明具有气体分离装置的无压缩行程内 燃机可降低压缩比，增加输出功率及相对 地缩小尺寸。 附图说明

下面结合附图对本发明所述的具有气体分离装 置的无压缩行程内燃机进行详细说 明。

图 1是本发明所述具有气体分离装置的无压缩行� �内燃机的模块示意图。

图 2是本发明所述具有气体分离装置的无压缩行� �内燃机的第一实施例的示意图。 图 3是本发明所述具有气体分离装置的无压缩行� �内燃机的第二实施例的示意图。 主要元件符号说明

1. 具有气体分离装置的无压缩行程内燃机

2. 本体

3. 输入单元

10. 第一种具有气体分离装置的无压缩行程内燃机

11. 本体

12. 输入单元

13. 点火单元

14. 输出单元

15. 排气单元

16. 正时单元

20. 第二种具有气体分离装置的无压缩行程内燃机

21. 本体

22. 输入单元

23. 点火单元

24. 输出单元

25. 排气单元

26. 正时单元

31. 增压装置

32. 气体分离装置

111. 汽缸 112. 进口通道

113. 出口通道

121. 输入歧管

122. 第一增压装置

123. 第二增压装置

124. 高压喷嘴

125. 气体分离装置

126. 第一活动阀

141 . 活塞

142. 连杆

143. 曲轴

151. 输出歧管

152. 第二活动阀

161 . 凸轮轴

162. 控制装置

163、 164. 凸轮结构

200. 汽缸

211、 212. 进口通道

213. 汽缸

214. 出口通道

221 . 输气元件

222. 输油元件

223. 第一增压装置

224. 第二增压装置

225. 气体分离装置

261. 凸轮结构

262. 控制装置 具体实施方式

参考图 1，其显示本发明所述具有气体分离装置的无� �缩行程内燃机的模块示意图。 本发明所述具有气体分离装置的无压缩行程内 燃机 1包括： 一本体 2及一输入单元 3。 该 本体 2具有至少一汽缸 200。 该输入单元 3连接该汽缸 200， 用以输入高压燃料至该汽缸 200， 使该汽缸 200内具有一设定压力， 该输入单元 3包括至少一增压装置 31及至少一气 体分离装置 32， 该至少一增压装置 31用以产生高压空气至该至少一气体分离装置 32， 该 至少一气体分离装置 32用以将高压空气分离得高压氧气， 输入至该汽缸 200。

利用该气体分离装置输出高压氧气，可以使本 发明的无压缩行程内燃机的压缩比降 低； 且相较于无气体分离装置的无压缩行程内燃机 ， 在相同的体积下， 本发明具有气体 分离装置的无压缩行程内燃机可增加输出功率 。 同样地， 在相同的输出功率下， 相较于 无气体分离装置的无压缩行程内燃机，本发明 所述具有气体分离装置的无压缩行程内燃 机可缩小尺寸。

参考图 2， 其显示本发明所述具有气体分离装置的无压缩 行程内燃机的第一实施例 的示意图。在本实施例中， 第一种具有气体分离装置的无压缩行程内燃机 10包括： 一本 体 11、 一输入单元 12、 一点火单元 13、 一输出单元 14、 一排气单元 15及一正时单元 16。

该本体 11具有至少一汽缸 111、 一进口通道 112及一出口通道 113。 该输入单元 12具 有一输入歧管 121、至少一增压装置 122、 123、一高压喷嘴 124、至少一气体分离装置 125 及一第一活动阀 126。 该输入单元 12连接该汽缸 111， 用以输入高压燃料至该汽缸 111， 使该汽缸 111内具有一设定压力。

在本实施例中， 第一种具有气体分离装置的无压缩行程内燃机 10包括二增压装置 122、 123， 分别连接该输入歧管 121及该高压喷嘴 124。 该第一增压装置 122用以增压空 气， 以产生高压空气， 并再利用该气体分离装置 125将高压空气分离得到高压氧气， 经 由该输入歧管 121进入该汽缸 111。 该第二增压装置 123则用以增压石油以雾化喷入该输 入歧管 121， 以与该高压氧气混合为高压燃料并随之进入该 汽缸 111。

该等增压装置 122、 123可为压缩机。 该气体分离装置 125可为分子筛， 利用独特的 单一孔径及多孔性微结构， 以及气体分子尺寸大小的特性， 进行气体分离， 在本实施例 中， 该气体分离装置 125用以分离氮气及氧气， 以取得纯氧。

因此， 利用该气体分离装置 125输出高压氧气， 可以使本发明的无压缩行程内燃机 的压缩比降低； 且相较于无气体分离装置的无压缩行程内燃机 ， 在相同的体积下， 本发 明具有气体分离装置的无压缩行程内燃机可增 加输出功率。 同样地， 在相同的输出功率 下， 相较于无气体分离装置的无压缩行程内燃机， 本发明具有气体分离装置的无压缩行 程内燃机可缩小尺寸。 在本实施例中， 该进口通道 112及该出口通道 113连通该汽缸 111， 该输入歧管 121连 接该进口通道 112， 该第一活动阀 126用以通启或封闭该进口通道 112。 其中， 在该第一 活动阀 126通启该进口通道 112时， 该高压燃料经该输入歧管 121输入该汽缸 111。

较佳地， 该高压燃料为石油燃料、 天然气或生物燃料， 且根据不同的应用， 该石油 燃料可为汽油、 柴油或石油 /空气混合燃料。

该点火单元 13固设于该本体 11， 且该点火单元 13的一端延伸至该汽缸 111中， 用以 在适当时间点燃该高压燃料。 其中， 该点火单元 13为一火星塞。 在本实施例中， 该输出 单元 14连接该汽缸 111， 其具有一活塞 141、 一连杆 142及一曲轴 143， 用以输出该高压燃 料燃烧产生的动力。 其中， 该活塞 141收装于该汽缸 111内， 该连杆 142连接该活塞 141， 该曲轴 143连接该连杆 142。 要注意的是， 在其他应用中， 根据使用高压燃料的特性， 具 有气体分离装置的无压缩行程内燃机 1也可不包括该点火单元 13， 例如： 高压燃料为柴 油。

该排气单元 15连接该汽缸 111， 其具有一输出歧管 151及一第二活动阀 152， 用以排 除该高压燃料燃烧后产生的废气。该输出歧管 151连接该出口通道 113，该第二活动阀 152 用以通启或封闭该出口通道 113。

其中， 当该活塞 141通过上止点且开始下降时， 开始供气至该汽缸 111， 亦即该第一 活动阀 126在该汽缸 111内的压力达到该设定压力前通启该进口通道 112且该第二活动阀 152封闭该出口通道 113， 即进气行程。

在该汽缸 111内的压力达到该设定压力且当该活塞 141下降至一设定位置时，该第一 活动阀 126封闭该进口通道 112且该第二活动阀 152封闭该出口通道 113， 完成进气行程。 当该活塞 141下降至该设定位置时， 该点火单元 13进行点火步骤， 使该高压燃料燃烧产 生燃烧即燃烧行程。 上述进气或燃烧的时间可依据汽缸的容积或汽 缸的压力进行调整， 故本发明的无压缩行程内燃机可应用于不同汽 缸的容积或汽缸的压力，且可达到可变容 积或可变压力的功效。

该第二活动阀 152在该高压燃料燃烧后通启该出口通道 113且该第一活动阀 126封闭 该进口通道 112， 以将燃烧后产生的废气排出， 即排气行程； 在废气完全排除后， 当该 活塞 141下降到另一设定位置时， 再进行下一次的进气行程。

该高压燃料于该汽缸 111中燃烧产生动力驱动该活塞 141，该活塞 141透过该连杆 142 驱动该曲轴 143， 以将动力传递至连接该曲轴 143的其他构件或装置。 另外， 该活塞 141 通过下死点后反转向上运动， 该高压燃料于该汽缸 111中燃烧后产生的废气则于该出口 通道 113通启时， 由向上运动的该活塞 141推挤， 经由该输出歧管 151排出该汽缸 111。 该正时单元 16用以控制该第一活动阀 126及该第二活动阀 152封闭或通启该进口通 道 112及该出口通道 113的时间。 在本实施例中， 该正时单元 16具有一凸轮轴 161及一控 制装置 162， 该凸轮轴 161具有至少二凸轮结构 163、 164， 该等凸轮结构 163、 164分别接 触该第一活动阀 126及该第二活动阀 152。该控制装置 162用以控制该凸轮轴 161的转动速 度， 以控制该第一活动阀 126及该第二活动阀 152封闭或通启该进口通道 112及该出口通 道 113的时间， 并且控制该高压喷嘴 124将石油雾化喷入该输入歧管 121的时间， 以使该 高压燃料在正确的时间进入该汽缸 111。

参考图 3， 其显示本发明所述具有气体分离装置的无压缩 行程内燃机的第二实施例 的示意图。第二种具有气体分离装置的无压缩 行程内燃机 20包括： 一本体 21、 一输入单 元 22、 一点火单元 23、 一输出单元 24、 一排气单元 25及一正时单元 26。 在该第二实施例 中， 该本体 21包括二进口通道 211、 212， 该输入单元 22包括一输气元件 221、 一输油元 件 222、二增压装置 223、 224及一气体分离装置 225， 该正时单元 26的凸轮轴仅具有一凸 轮结构 261。

该输气元件 221及该输油元件 222分别设置于该二进口通道 211、 212， 该输入单元 22 的二增压装置 223、 224分别增压空气及燃料， 其中第一增压装置 223增压空气后， 再利 用该气体分离装置 225用以将高压空气分离得高压氧气，高压氧气 由该输气元件 221及进 口通道 211导入汽缸 213。 第一增压装置 223增压燃料， 例如： 石油后， 高压石油至由该 输油元件 221及进口通道 212导入汽缸 213。 因此， 在本实施例中， 高压氧气及高压石油 于汽缸 213中混合为高压燃料。 较佳地， 该输气元件 221及该输油元件 222为电磁阀高压 喷嘴。

该正时单元 26的一控制装置 262用以控制该凸轮结构 261封闭或通启该本体 21的 出口通道 214， 以控制该出口通道 214的封闭或通启时间， 并且也同时控制该输气元件 221及该输油元件 222中电磁阀， 以调控该输气元件 221及该输油元件 222的封闭或通 启时间。 相同地， 在其他应用中， 根据使用高压燃料的特性， 具有气体分离装置的无压 缩行程内燃机 1亦可不包括该点火单元 23， 例如： 高压燃料为柴油，。 该第二实施例中 的其余构件与与上述图 1的具有气体分离装置的无压缩行程内燃机 1实质上相同，在此 不再加以赘述。

本发明具有气体分离装置的无压缩行程内燃机 ， 其直接输入该高压燃料至该汽缸， 以直接使该汽缸内具有该设定压力， 接着进行燃烧行程， 不需如习知引擎需经历进气、 压缩、燃烧及排气等行程， 因此本发明具有气体分离装置的无压缩行程内 燃机每次输出 仅需经历燃烧及排气行程， 故引擎的运转较为顺畅且可将引擎转速提高至 非常高的转 速。

再者， 利用该气体分离装置输出高压氧气， 可以使本发明的无压缩行程内燃机的压 缩比降低； 且相较于无气体分离装置的无压缩行程内燃机 ， 在相同的体积下， 本发明具 有气体分离装置的无压缩行程内燃机可增加输 出功率。 同样地， 在相同的输出功率下， 相较于无气体分离装置的无压缩行程内燃机， 本发明具有气体分离装置的无压缩行程内 燃机可缩小尺寸。

上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效， 并非限制本发明。 因此本领域的技术 人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱离本 发明的精神。本发明的权利范围应如前述 的申请专利范围所列。