專(zhuān)利名稱：內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系涉及一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，尤指一種應(yīng)用于汽油引擎之內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)。
按，空氣約含有20％氧與80％氮。若引擎能完全燃燒，則引擎排氣將可完全轉(zhuǎn)變?yōu)樗c二氧化碳。然而，引擎內(nèi)之燃燒通常為不完全燃燒，其中引擎內(nèi)之油氣并不能完全被轉(zhuǎn)化為CO2與H2O，引擎之排氣中通常含有CO與HC，而CO為一種毒性氣體，其可致人于死。另，引擎內(nèi)之燃燒為高溫燃燒，因此其排氣中通常含有氮氧化物NOx，此乃為光化學(xué)煙霧之形成重要因素。
綜上所述，前述之排氣污染物CO、HC與ZOx除了對(duì)人類(lèi)健康有損害外，亦對(duì)環(huán)境生態(tài)有重大之影響，因此世界各國(guó)政府均致力于降低車(chē)輛之排放污染物濃度。
關(guān)于車(chē)輛排放物之控制可由三種途徑來(lái)達(dá)成；(1)曲柄軸箱排放物控制系統(tǒng)；(2)汽油蒸發(fā)排氣控制系統(tǒng)，以及(3)引擎排氣控制系統(tǒng)。
請(qǐng)參閱附

圖1，該圖顯示出典型之汽車(chē)行駛速度與汽車(chē)所需之空燃比之關(guān)系圖，如圖所示，當(dāng)汽車(chē)于啟動(dòng)時(shí)，因?yàn)橐鏈囟容^低，故此時(shí)之油氣含量較低，因此引擎需有較小之空燃比值(亦即汽油供給量需較大)，但此時(shí)之汽缸內(nèi)燃燒效率并不佳，因此引擎將有大量之CO與HC之排出。如圖所示，當(dāng)汽車(chē)與中速行駛時(shí)(即20km/h～113km/hr)時(shí)，引擎之運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好，引擎燃燒效率佳，因此CO與HC之排放量將減少，當(dāng)引擎于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則引擎所需空燃比值需較大，并且此時(shí)引擎溫度較高，因此易發(fā)生爆震，同時(shí)亦使得ZOx之排氣量大增。
為了減少汽車(chē)排放污染物HC、CO與ZOx濃度，現(xiàn)有的辦法是利用電腦控制注入適當(dāng)之燃油，使該燃油能較有效的被燃燒使用，達(dá)到減少汽車(chē)排氣污染物濃度，減少汽車(chē)排放污染物，也可以由點(diǎn)火裝置之設(shè)計(jì)之改進(jìn)、降低引擎溫度、增加油一汽之接觸面積以改善燃燒效率、增加氧氣供給量、或者改變引擎點(diǎn)火時(shí)間著手。而本發(fā)明系由改善油一汽之接觸面積、增加氧氣供給量與降低引擎燃燒效率著手，關(guān)于此部分之技術(shù)描述如下。
按，一般汽車(chē)行駛于較干燥區(qū)域，例如沙漠時(shí)，其所耗費(fèi)之汽油量往往較高。反之，當(dāng)行駛于較濕潤(rùn)地區(qū)，例如海邊，則汽車(chē)所耗費(fèi)之汽油量通常較小。由此一現(xiàn)象可得知濕度或水蒸氣將會(huì)影響引擎之燃燒效率，其乃是因?yàn)槠团c水的比重不同，汽油的比重較水輕之故，所以不能溶合，霧化的汽油與水在進(jìn)入燃燒室前，比重較輕的霧化汽油微粒會(huì)附著在霧化的水點(diǎn)微粒周?chē)砻嫔?，?dāng)水點(diǎn)微粒進(jìn)入汽缸內(nèi)時(shí)，水點(diǎn)微粒在高溫與高壓下將可蒸發(fā)膨脹，而將附著在外圍的汽油微粒分裂或更細(xì)的汽油微粒，因使得汽油與空氣之接觸面積增加(即混合效率增加)，水中所含之氣又能增加助燃作用，而使得燃燒更加完全，因此使得引擎馬力提升而達(dá)到省油之效果，同時(shí)可減少汽缸之積碳，因而提高引擎使用壽命，故減低維修費(fèi)用以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益，并且引擎排氣之HC與CO大為減少。同時(shí)，因水具有降低引擎溫度之作用，因此引擎所排放廢氣之NOx量將大為減少。
本發(fā)明系在針對(duì)傳統(tǒng)之汽油引擎系統(tǒng)之特性加以改進(jìn)其燃燒特性，以達(dá)到減少車(chē)輛排氣污染物濃度的目的。
本發(fā)明之主要目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其可裝設(shè)于已出廠之汽車(chē)上，以達(dá)成改善該汽車(chē)之燃燒效率與降低該汽車(chē)之排氣污染物濃度之目的。
本發(fā)明之另一目的即在提供一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，它可用于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，以達(dá)到改善燃燒效率并且降低排氣污染物濃度之目的。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，依據(jù)前述的原理，設(shè)計(jì)一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，當(dāng)該引擎在高速或高溫運(yùn)轉(zhuǎn)下，可加入適量之水，以增進(jìn)引擎之燃燒效率并且降低HC、CO與NOx之排放量。同時(shí)，為了更加增進(jìn)引擎之燃燒效率，本發(fā)明中亦使用一種持續(xù)性之點(diǎn)火方法，其乃在原有點(diǎn)火裝置之點(diǎn)火脈沖之間加入多個(gè)周期性之助燃點(diǎn)火脈沖，以增加引擎之燃燒效率(尤其在引擎啟動(dòng)時(shí))，因而可更加地降低引擎之HC與CO排放量。
下面結(jié)合附圖及實(shí)現(xiàn)例說(shuō)明如后；圖1汽車(chē)速度與空燃比之關(guān)系圖。
圖2本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)之示意圖。
圖3本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)之供水補(bǔ)助系統(tǒng)之控制方法圖。
圖4本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)之供水補(bǔ)助系統(tǒng)之電腦控制單元之控制程序流程圖。
圖5A原有點(diǎn)火裝置之點(diǎn)火脈沖圖。
圖5B本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)之點(diǎn)火方法示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明；(10)供水補(bǔ)助系統(tǒng)(12)大水箱(14)小水箱 (16)輸水管(18)控制閥 (20)水量調(diào)節(jié)器(22)三叉頭 (24)EGR裝置(30)小水箱檢知器(32)給水泵(40)繼電器 (42)電壓脈沖產(chǎn)生器(44)放大電路(46)高壓線圈(50)電腦控制單元(60)大水箱水位檢知器
(62)引擎水套水溫檢知器(64)引擎轉(zhuǎn)速檢知器(100)引擎參閱附圖2，本發(fā)明之內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)之示意圖。如圖所示，本發(fā)明之內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)10系與一汽油引擎100配合使用，該引擎可為任何形式之引擎。其中，該供水補(bǔ)助系統(tǒng)10主要包括有一供水裝置，該供水裝置包括有一小水箱14，該小水箱14之水系由一大水箱12來(lái)供給，該小水箱14中設(shè)置有一小水箱檢知器30，當(dāng)該小水箱14之水位低于一設(shè)定值時(shí)，一給水泵32將可被啟動(dòng)而將水由大水箱12供給至小水箱14中，并且該小水箱14連接有一輸水管16，該輸水管16中設(shè)置有一控制閥18，如電磁閥，該控制閥系由一繼電器40來(lái)控制閥口之啟閉，該繼電器40系由一電腦控制單元50來(lái)控制，關(guān)于該電腦控制單元50將于下文中詳述，該輸水管16中亦設(shè)置有一手調(diào)之水量調(diào)節(jié)器20以控制水流輸出量，該輸水管16之末端則連接有一個(gè)三叉頭22，該三叉頭22之第二端則可連通至排氣歧管，該三叉頭22之第三端則連通至一EGR裝置24，EGR裝置系連接至該汽油引擎100，該EGR裝置24之使用目的系為了降低NOx之排放量，因此水流可經(jīng)由EGR裝置24而與引擎之部分排氣同時(shí)進(jìn)入該汽油引擎100中，以增進(jìn)引擎之燃燒效率并且降低排氣之污染物(即CO、HC與NOx)濃度。
請(qǐng)參閱附圖三，其中電腦控制單元50包括有；(a)輸入埠，其可接收自大水箱水位檢知器60，引擎水套水溫檢知器62，引擎轉(zhuǎn)速檢知器64，引擎溫度設(shè)定電路E，以及引擎轉(zhuǎn)速設(shè)定與調(diào)整電路F所傳達(dá)之資訊，(b)中央處理單元(CPU)1，其系接受自輸入埠L所傳達(dá)之資訊，并且執(zhí)行一控制程序J，該控制程序J可根據(jù)資料庫(kù)K之內(nèi)容而作邏輯判斷，而輸出控制命令；以及(c)輸出埠M，其系接收中央處理單元1之命令而轉(zhuǎn)換成一電氣信號(hào)，以控制繼電器40以及電壓脈沖產(chǎn)生器42之動(dòng)作，其中，繼電器40可輸出一電氣信號(hào)至控制閥18，如電磁閥，該控制閥可控制輸水管16之水流啟閉，以將適當(dāng)水量傳輸至EGR裝置24中，該電壓脈沖產(chǎn)生器42所產(chǎn)生之電氣信號(hào)則經(jīng)由一放大電路44而連接至點(diǎn)火裝置之高壓線圈46。
請(qǐng)參閱附圖5A與附圖5B，其中電壓脈沖產(chǎn)生器42系在原有之點(diǎn)火裝置之點(diǎn)火脈沖間加入多個(gè)周期性之助燃點(diǎn)火脈沖(或稱助燃電壓脈沖)，以增進(jìn)引擎之燃燒效率，并且達(dá)成降低排氣污染物濃度。
請(qǐng)參閱附圖4，其為附圖3中之電腦控制單元50中之控制程序流程圖，當(dāng)電腦控制單元50之中央處理單元1自檢知器所檢測(cè)之資訊滿足下列條件時(shí)；(a)大水箱水位檢知器60所檢測(cè)之水位值大于水位設(shè)定值；(b)引擎水套溫度檢知器62所檢測(cè)之引擎溫度大于之引擎溫度設(shè)定值；以及(c)引擎轉(zhuǎn)速檢知器64所檢測(cè)之引擎轉(zhuǎn)速大于引擎轉(zhuǎn)速與調(diào)整電路之設(shè)定值；則該中央處理單元1將可輸出一電氣信號(hào)以驅(qū)動(dòng)繼電器40動(dòng)作，因而開(kāi)啟控制閥18而使水流可經(jīng)由小水箱14而進(jìn)入EGR裝置24中，使得水流可與廢氣同時(shí)進(jìn)入汽缸中。
關(guān)于前述之水位設(shè)定值，引擎溫度設(shè)定值，以及引擎轉(zhuǎn)速設(shè)定值均系與車(chē)型、汽車(chē)排氣量等因素有關(guān)，有關(guān)各種形式之汽車(chē)資料可建立于前述之資料庫(kù)K中。
綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，主要應(yīng)用于汽油引擎，該汽車(chē)引擎通過(guò)EGR裝置同內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)連接。EGR裝置裝設(shè)于汽油引擎之進(jìn)氣歧管與汽油引擎之排氣歧管之間。
一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其特征在于主要包括有；一供水裝置，系連通至該EGR裝置(24)而可將其內(nèi)部所儲(chǔ)存之水溶液供給至該EGR裝置(24)中；以及一電腦控制單元50，其可控制該供水裝置之啟閉以將適當(dāng)水量傳輸至該EGR裝置中，其中該傳輸之水量可與該汽油引擎所排放之廢氣同時(shí)輸入該汽油引擎中，以增加該油引擎之燃燒效率，并且降低該汽油引擎所排放氣體之污染物濃度。
內(nèi)燃機(jī)之供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其中該共水裝置中包含有一大水箱12和一小水箱14，兩者通過(guò)給水泵32連通，該小水箱14連接有一輸水管16，該輸水管16連接至該EGR裝置24中，并且該輸水管設(shè)置有一控制閥18用于控制水流的通斷。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)之供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其中該供水裝置更包含有一手調(diào)之水量調(diào)節(jié)器20用于控制水流量的大小。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其中該電腦控制單元系可根據(jù)該供水裝置之儲(chǔ)存水量、該汽油引擎之溫度，以及該汽油引擎之運(yùn)轉(zhuǎn)速度而控制該供水裝置之水流之輸出。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其中當(dāng)該供水裝置之水位大于一水位設(shè)定值，該汽油引擎之溫度大于一引擎溫度設(shè)定值，并且該引擎轉(zhuǎn)速大于一引擎轉(zhuǎn)速設(shè)定值時(shí)，該電腦控制單元將可輸出一電氣信號(hào)以開(kāi)啟該控制裝置而將適當(dāng)水量傳輸至該EGR裝置24中。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其中該電腦控制單元50可設(shè)置有一電壓脈沖產(chǎn)生器42，該電壓脈沖器產(chǎn)生器42系連接至該汽油引擎之點(diǎn)火裝置，該電壓脈沖產(chǎn)生器42系可在該點(diǎn)火裝置之原有二相鄰之高壓點(diǎn)火脈沖間加入多個(gè)周期性之助燃點(diǎn)火脈沖，以增進(jìn)該汽油引擎之燃燒效率并且降低該汽油引擎排氣之污染物濃度。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)的控制方法，包括；(a)檢測(cè)該供水補(bǔ)助系統(tǒng)之水箱水位值，檢測(cè)該內(nèi)燃機(jī)之引擎溫度，以及檢測(cè)該引擎轉(zhuǎn)速；以及(b)比較前述之水箱水位之檢測(cè)值與一水箱水位設(shè)定值，比較前述之引擎溫度之檢測(cè)值與一引擎溫度設(shè)定值，以及比較前述之引擎轉(zhuǎn)速之檢測(cè)值與一引擎轉(zhuǎn)速設(shè)定值，若所有前述之檢測(cè)值均大于其相關(guān)之設(shè)定值，則該供水系統(tǒng)可將水流供給至該汽油引擎中，以增加該汽油引擎之燃燒效率并且降低該汽油引擎之排氣污染物濃度。
另，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)可包含有一種線性控制閥，該線性控制閥系可根據(jù)引擎溫度與引擎運(yùn)轉(zhuǎn)速度而適度地改變閥口之大小以將適量之水量供給至EGR裝置中，以增進(jìn)引擎燃燒效率并且降低引擎排氣污染物濃度。
以下之測(cè)試執(zhí)行系委托車(chē)輛研究測(cè)試中心(AutomotiveResearch & Testing Center in Taiwan)所作之排氣測(cè)試與耗能測(cè)試(a)排氣測(cè)試汽油車(chē)污染檢測(cè)報(bào)告
汽油車(chē)污染檢測(cè)報(bào)告檢測(cè)結(jié)果
(b)耗能測(cè)試小客車(chē)耗能檢測(cè)報(bào)告車(chē)型TOYOTA CORONA引擎形式前置直列四缸EXSIOR AT2FPN GLI 1.6A4四門(mén)小客車(chē)引擎號(hào)碼4AF742631排檔形式自排四檔點(diǎn)火正時(shí)——B.T.D.C 使用燃料市售九五無(wú)鉛汽油怠速轉(zhuǎn)數(shù)820rpm 環(huán)境溫度22.4℃參考車(chē)重1344kg 大氣壓力100.97kPa排檔時(shí)機(jī)—— 里程表數(shù)30159km耗能測(cè)試結(jié)果
下列之表系為使用本發(fā)明之內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)之引擎排氣檢測(cè)值與臺(tái)灣政府所規(guī)定之空氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)之比較表，由該表可得知本發(fā)明之內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)可有效地降低排氣污染物之濃度。
對(duì)于已出廠之汽車(chē)而言，本發(fā)明之內(nèi)燃機(jī)之供水補(bǔ)助系統(tǒng)可簡(jiǎn)便地安裝在該汽車(chē)上，只要將本發(fā)明之供水補(bǔ)助系統(tǒng)連接至該汽車(chē)之EGR裝置上，即可達(dá)到增加燃燒效率，降低污染物濃度與延長(zhǎng)引擎壽命之目的。
綜上所述，本發(fā)明之內(nèi)燃機(jī)之供水補(bǔ)助系統(tǒng)具有下列之優(yōu)點(diǎn)(a)本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)之供水補(bǔ)助系統(tǒng)可裝設(shè)于已出廠之汽車(chē)，其裝設(shè)手續(xù)相當(dāng)簡(jiǎn)便，而達(dá)成增加引擎燃燒效率，降低排氣污染物濃度并且延長(zhǎng)該汽車(chē)引擎壽命之目的；以及(b)本發(fā)明中之內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)可有效地增加燃燒效率，降低排氣污染濃度，并且延長(zhǎng)引擎壽命；(c)本發(fā)明之點(diǎn)火方法可提供汽車(chē)引擎更加地完全燃燒而降低排氣之HC與CO濃度之目的。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，主要應(yīng)用于汽油引擎，該汽油引擎通過(guò)一EGR裝置同供水補(bǔ)助系統(tǒng)連接，其特征在于包括一供水裝置，系連通至該EGR裝置(24)而可將其內(nèi)部所儲(chǔ)存之水溶液供給至該EGR裝置(24)中；以及一電腦控制單元，其可控制該供水裝置之啟閉以將適當(dāng)水量傳輸至該EGR裝置(24)中，其中該傳輸之水量可與該汽油引擎所排放之廢氣同時(shí)輸入該汽油引擎中。
2.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其特征在于該供水裝置包括有一大水箱(12)和一小水箱(14)，兩者通過(guò)給水泵(32)連通，該小水箱(14)連接有一輸水管(16)，該輸水管(16)連接至該EGR裝置(24)中，并且該輸水管設(shè)置有一控制閥(18)。
3.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其特征在于該供水裝置中包含有一手調(diào)之水量調(diào)節(jié)器(20)。
4.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其特征在于該電腦控制單元系可根據(jù)供水裝置之儲(chǔ)存水量，該汽油引擎之溫度，以及該汽油引擎之運(yùn)轉(zhuǎn)速度而控制該供水裝置之水流之輸出。
5.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)該供水裝置之水位大于一水位設(shè)定值，該汽油引擎之溫度大于一引擎溫度設(shè)定值，并且該引擎轉(zhuǎn)速大于一引擎轉(zhuǎn)速設(shè)定值時(shí)，該電腦控制單元將可輸出一電氣信號(hào)以開(kāi)啟該控制裝置而將適當(dāng)水量傳輸至該EGR裝置(24)中。
6.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其特征在于該供水裝置中包含有一線性控制閥，該線性控制閥系可根據(jù)該汽油引擎之溫度與其運(yùn)轉(zhuǎn)速度而適度的改變閥口大小。
7.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，其特征在于該電腦控制單元可設(shè)置有一電壓脈沖產(chǎn)生器(42)，該電壓脈沖器產(chǎn)生器(42)系連接至該汽油引擎之點(diǎn)火裝置，該電壓脈沖產(chǎn)生器(42)系可在該點(diǎn)火裝置之原有點(diǎn)火脈沖間加入多個(gè)周期性之助燃點(diǎn)火脈沖。
8.一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)的控制方法，包括(a)檢測(cè)該供水補(bǔ)助系統(tǒng)之水箱水位值，檢測(cè)該內(nèi)燃機(jī)之引擎溫度，以及檢測(cè)該引擎轉(zhuǎn)速；以及(b)比較前述之水箱水位之檢測(cè)值與一水箱水位設(shè)定值，比較前述之引擎溫度之檢測(cè)值與一引擎溫度設(shè)定值，以及比較前述之引擎轉(zhuǎn)速之檢測(cè)值與一引擎轉(zhuǎn)速設(shè)定值，若所有前述之檢測(cè)值均大于其相關(guān)之設(shè)定值，則該供水系統(tǒng)可將水流供給至該汽油引擎中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)供水補(bǔ)助系統(tǒng)，尤指一種應(yīng)用于汽油引擎之內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，該汽油引擎通過(guò)一EGR裝置同供水補(bǔ)助系統(tǒng)連接，供水補(bǔ)助系統(tǒng)主要包括有一供水裝置，其系連通至該EGR裝置而可將其內(nèi)部所儲(chǔ)存之水溶液供給至該EGR裝置；以及一電腦控制單元，該電腦控制單元可控制該供水裝置之啟閉，以將適當(dāng)水量傳輸至該EGR裝置中，其中該傳輸之水量可與該汽油引擎之廢氣同時(shí)輸入該汽油引擎中，以增加該汽油引擎之燃燒效率，降低該汽油引擎所排放氣體之污染物濃度，并且延長(zhǎng)該汽油引擎之壽命。
文檔編號(hào)F02M25/00GK1141389SQ9610474
公開(kāi)日1997年1月29日 申請(qǐng)日期1996年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月25日
發(fā)明者徐志成 申請(qǐng)人:徐志成