TW408210B - Improved reciprocatory machine - Google Patents

Description

408210 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 本發明概有關於往復式機器’包括該等可操作如内燃 引擎者，但在一特別的較佳實施例係有關於一種改良的套 筒閥引擎。 在近數十年來，已有相當的研發努力投注於對商用絕 熱引擎的探究。在該主題上有一可用的參考資料《絕熱引 擎’係由汽車工程師協會（SAE)在19 84年所發行，作為其 技術進展叢書（第28期）的一部份^大多數未冷卻的絕熱引 擎係在各種不同的計劃之下被製造來供研究之用，其係被 製成廣泛地使用陶£隔絕嵌入物於，例如汽缸與燃燒室襯 墊、活塞帽、管集箱面板、閥座、閥室及閥導件等。該等 計劃通常會檢測襯墊陶瓷之絕熱引擎的可行性’而以氧化 釔來部份穩定的氧化锆（PSZ)乃被考慮成為該等目的之特 別有希望的陶瓷。該等研究計劃對促進引擎設計有相當可 觀的貝獻，但事實上迄今仍尚無成功的絕熱引擎產品。其 所k遇之主要的問題包括陶瓷使用壽命短，不能找到可在 高溫下圓滿運作的潤滑劑，不能在汽缸中得到較大的膨脹 迠量，而需要藉第二次膨脹從排氣中獲取能量。另一問題 係由於熱汽缸/燃燒室表面在進氣時的加熱作用，會導致 汽缸體積效率的大為降低。 一些對上述出版物之有貢獻者，包括GM、cummins 、：Komatsu等公司，皆論斷如果沒有高排氣溫度、渦輪充 氣或超量進氣（最好能有交互冷卻）與第二膨脹器等，將不 可能達到實用的絕熱引擎操作。有—種設計由實 施於垂向列齊的汽缸散熱片及習知的空氣冷卻，但僅能達

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝！ I 訂·11;--

•I ^1 1 I 408210 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2 ) 到一低水準的絕熱操作。 在某一更早的年代’利用隔熱元件鄰設於燃燒空間， 乃已被Sir Harry Rieard〇為了加強高速引擎性能之一些目 的而提供推薦。在其經典的教本“高速内燃引擎，，i953年第 四版（Blackie & Son Glasgow)中，Ricardo建議使用一隔熱 元件妥設於進氣路徑之外。其建議該元件將可容易被設在 一壓縮旋渦引擎中，並可能被使用於一進氣旋渦引擎令’ 包括套筒閥四衝程或二衝程型式，但僅可能較難安裝或者 通氣受限’在一開放腔室的提動閥四衝程引擎十。該隔熱 元件被Ricaird〇(於前述教本第26頁）稱係能具有提升壓縮溫 度而不會降低密度的功能’且若有適當的定位和比例，對 曲柄角度而s乃能保持固定的延遲週期，因而可在全部的 速度範圍内谷許固定的喷注時間。Ricard〇更建議該隔熱 元件由於其表面溫度將高到足以避免碳或灰質的澱積而更 為有用’且若被設成使燃料喷射衝擊到它，其將會完全地 消除在此區域的澱積物形成’特別是當使用含有高灰質的 燃料時。 在Ricardo的教本尹，於第102〜105頁中亦曾論及有關 壓縮旋渦壓縮腔室中的隔熱元件。一特殊的型式乃被示於 其中第7,13圖’係以一環狀隔熱襯墊設於一套筒閥式的燃 燒室壁中。除了該襯墊的存在之外，該圖例係為典型的套 筒閥式壓縮點火引擎，在其燃燒室中係以一被稱為塞頭的 筒狀壁來形成，其直徑實質上係小於導引活塞與閥筒之主 汽缸臂。但是，該Ricardo教本中第7· 13圖所示的裝置並 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲請背面之注意事項再填寫本·Η) I ^1 ^1 ϋ I · n i i_a

n I 6 408210 a? ------- B7 五、發明說明（3 ) 不只用，因為在該塞頭本體與襯墊之間的不同膨脹，將可 預期在操作/皿度改變時造成實務上的困難，而導致密封及 /或機械的及/或疲乏的故障。且由於該環狀空間充滿煙灰 及/或碳化油污，將會造成熱絕緣的損失。 在套筒閥式壓縮點火引擎中，該等套筒典型係呈軸向 與圓周地移動運作，而該等引擎之一共同特徵係以一種方 式導入空氣，該方式會在其腔室中產生一高速捲轉的空氣 旋渦而靶加強混合及燃燒。Sir Harry Ricordo說明典型 的四衝程操作之旋渦比（即旋渦RPM轉速相比於曲柄RpM) ，在最高的制動平均有效壓力及最低的制動燃料消耗比時 ，係為10。

Ricordo亦發展出一系列的間接噴注燃燒室，亦例於 其前述教本之第7.7與7.10圖中，類似型式的引擎乃被揭 不於英國專利第1046104號，日本專利公開案第62_〇511718 號，及德國專利公開案第147635 1號中。該等間接喷注系 統乃含有局部的旋渦位於進入主腔室的通道中。 具有小於主腔室之同軸燃燒室的引擎，乃被揭示於美 國專利第3815566號及5 778 849號，及曰本專利第5-157002 號令。在美國專利第3815566號中’有一穿孔的隔板分開 該等腔室。 本發明之目的乃在提供一種可增加熱效率的内燃引擎 ’並在一個或更多的實施例中，提供一種改良的絕熱引擎 〇 本發明係在提供一種.内燃引擎，包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·! —訂— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 A7 B7 408210 五、發明說明（4 ) 一殼體及活塞裝置可沿一轴心循環地相對位移’而形 成一體積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能在其内 的空氣壓縮之後形成可點火的混合物；及 可從該操作腔室排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相互對 設於該軸心上，而導通於一橫截面部，當在其一副腔室中 的氣體流向另一副腔室時，會在該橫截面處至少部份地側 向膨脹； 其中該等空氣進入裝置、排氣裝置及副腔室等，係被 設成當該引擎操作時，會在該二副腔室中繞該軸心產生並 保持一氣體旋渦； 且其中所述之一副腔室在侧周及在—端，乃被以整體 的耐熱物及/或低熱導性的罩壁結構所密封限界，該罩壁 結構具有一包圍的絕熱隔套及聯設的散熱裝置，而被設成 S忒引擎操作時，封圍所述之一副腔室的罩壁結構之壁面 ，係保持比封圍另一副腔室之壁面更高出甚多的溫度。 較佳的是，該等副腔室係被設成使該引擎以直接喷注 的方式來操作。 、該等燃料進入裝置乃可包括一燃料喷注器及一流體通 道穿經该罩壁結構，但最好包括一燃料喷注器緊密固設在 =整體罩壁結構之-對應開孔或凹槽中。該燃料喷注器最 好含有通道可冷卻其噴頭。 該流體通道最好被設成開口於該操作腔室之一半徑處 X 297公釐） Β

閲 讀. 背 面 之 注 意 事 項 再 . !裝 頁 I 訂 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 A7 — 五、發明說明（5 ) ’該半徑係將所述之一副腔室分割成一中央筒狀部份及一 外環狀部份’該二部份實質上具有相同的體積β 所述之一副腔室典型地具有平均寬度j□及平均長度L 在離開該橫截面處，於該處在該副腔室内的氣體當流入另 一副腔室時，乃至少會部份地侧向膨脹。該L/]D比值最好 係為0.9或者更大。在一最簡單而最佳的例子中，所述之 一副腔室係為圓筒狀，其直徑為D而軸向長度為L。該横 截面部係最好等於或小於該所述之一副腔室。 通道或流道乃可設在該殼體之一主汽缸中，繞該所述 另一副腔室延伸，以供潤滑劑流經其中，該潤滑劑乃能有 效地減低或控制通過或圍繞該汽缸的溫度及/或溫差，而 被加熱至所需的操作黏度。 在該另一腔室中的氣體旋渦係最好在其内形成一渦轉 而較冷的周邊層，最好能有效地冷卻該另—腔室的周壁及 端壁。 較好是，在所述之一腔室内的氣體旋渦之旋渦比係至 少為6: 1，而更好是大約1〇: 1至25: 1的範圍内。在所述 另一副腔室中，其旋渦比最好至少為3 :〗。在所述之一副 腔室中的氣體旋渦係可使在該副腔室内的氣流形成徑向溫 度陡降，而具有一相對較熱的核心及—相對較冷的周邊。 在一較佳實施例中，該空氣進入裝置及排氣裝置乃包 括設在該殼體上的孔口，及控制該等孔口的往復套筒閥裝 置。且所述之一副腔室最好被設在相對於該活塞裝置的塞 頭裝置中》 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格<210 X 297公釐〉 (請先閲讀背面之注意ί項再填寫本頁) t 裝 il_i 丨訂------— -^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9

I 408210

五、發明說明（6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 最:是，該殼體與孔口係使充入的空氣不會或最少地 受熱燃燒室壁所預熱。 該殼體乃可包括各別的筒狀部份側向地限界該等副腔 室，及一環狀肩部介於該等筒狀部份之間而相對於該活塞 裝置。该肩部最好係由一環狀頭元件所構成，而該散献裝 置可包括環狀頸裝置橋接於該罩壁結構，以減少從該罩壁 結構對該環狀頭元件的熱料。該肩部與頸裝置較有利的 是與形成該所述之-副腔室的罩壁結構係被製成一體。 最好是，該引擎在操作時會呈現至少接近絕熱的操作 〇 在一可擇實施例中，所述之一副腔室係實質上被形成 於該活塞裝置中。 最好是，該等副腔室係整體軸向對稱於該軸心，該軸 心乃為該殼體之轴向中心線轴。 於另一態樣，本發明亦在提供一種内燃引擎，包括： 一殼體與活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而形成 一體積可變的操作腔室，- 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使其内 的空氣在壓縮之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相互對 設於該軸心上，而導通於一橫截面部，當在其一副腔室中 的氣體流向另一副腔室時，會在該橫截面處至少部份地側 向膨脹； 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公爱） 10 I ^ -II—·'·^ *----III ^ίι —---— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 408210 A7 ____ B7 五、發明說明（7 ) 其中所述之一副腔室在離開該橫截面處具有平均寬度 D及平均長度L，而其l/D之比值係為0.9或者更大；及 其中该空氣進入裝置含有進氣口，乃被定位及設成可 使在該腔室内的氣體繞該軸心形成旋渦，包括從所述之一 副腔室流入另一副腔室中的側向膨脹氣體，而在該引擎操 作時，於所述另一副腔室中造成—渦轉而較冷的周邊層， 及在所述之一副腔室中造成一渦流’於該腔室内之渦流的 旋渦比係為至少6 : 1，最好是在1〇 :丄至乃：1的範圍内。 本發明亦更提供一種方法可至少接近絕熱地來操作一 内燃引擎，該引擎具有一殼體及活塞裝置而形成一操作腔 室’該方法包括： 沿一軸心循環地相對移動該殼體與活塞裝置以形成一 體積可變的操作腔室； 引進空氣與燃料於該操作腔室； 壓縮在該操作腔室内的空氣以形成可燃燒的混合物； 使該壓縮空氣/燃料混合物燃燒； 從該操作腔室排出氣體，包括在該等氣體從操作腔室 之一副腔室流向另一副腔室時’使該等氣體至少部份地側 向膨脹；及 當該引擎操作時，在該二副腔室内繞該軸心產生並保 持一氣體旋渦； 其中封圍所述之一副腔室的壁面係被維持在一溫度， 其係相當高於封圍另一副腔室的壁面溫度。 該可點火的混合物，乃可被以例如壓縮點火、火花或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (请先閱讀背面之生意事項再填寫本頁) --------訂_||1!---^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 408210 A7 B7 五、發明說明（8 ) 預熱塞點火等方式來點火。空氣與燃料係可在該操作腔室 中被混合’或部份地或全部地在該腔室外被混合。 整體而言，該裝置乃可形成一不同於引擎的功能，例 如一泵浦或壓縮機等。故更概括地，本發明係在提供一種 往復式機器，包括： —殼體與活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而形成 一體積可變的操作腔室； 可容許流體進入該操作腔室的裝置；及 可從該操作腔室排出流體生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相互對 設於該軸心上，而導通於一橫截面部，當在其一副腔室中 的氣體流向另一副腔室時，會在該橫截面處至少部份地側 向膨脹； 其中該等流體進入裝置、排出裝置及副腔室等，係被 設成當該引擎操作時，會在該二副腔室中繞該軸心產生並 保持一流體旋渦； 且其中所述之一副腔室在侧周及一端乃被—罩壁結構 及聯設的散熱裝置所限界，而被設成當該機器運作時，封 圍所述之一副腔室的罩壁結構之壁面係保持在一溫度，其 乃相當高於封圍另一副腔室的壁面溫度。 任何於上所述之有關引擎之較佳的 '更有利的及可選 擇的特徵，皆亦可被包含於該往復式機器中。 圖式之簡單說明： 本發明將藉僅作為舉例之方式，配合所附圖式來進一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4 g格（21G x 2g7公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂-----

n 1 I 12 40821G a?

五、發明說明（9 ) 步地說明；其中： 第1圖係為本發明一實施例之四衝程單汽缸套筒閥式 的接近絕熱之柴油引擎操作端的剖視圖； 第2及3圖係分別為第1圖中之2_2及3_3線段的截面圖 第4圖係為第1圊之引擎驅動端的部份剖視圖，示出該 活塞及套筒驅動連桿組；及 第5至8圖係為部份展開平面圖示出該等進氣口與排氣 口之各種不同的相對位置。 所示四衝程單汽紅套筒閥式的柴油引擎1〇(狄塞爾引 擎）’傳統上係包括一殼體12含有一主汽缸14及塞頭16， 一可往復的活塞20，及一環狀的閥套筒3〇具有一軸心 成該引擎結構的軸心。該閥套筒3〇係可沿該汽缸14的内壁 W作轴向及圓周的往復作動，而活塞2〇則可在該套筒3〇的 内筒面3 1所形成的空間内軸向地往復作動。該活塞的頂部 21接近但並未接觸該塞頭16之一環狀肩部41(最小的間隙 通常係被稱為擠壓高度S) ’而該活塞設有封環或活塞環23 可您封與套筒30之間的界面。該塞頭同心地伸入主汽缸μ 内的部份係與汽缸壁面15間隔，而形成一可容納該往復套 筒的環狀槽隙17。在該套筒與塞頭之間的界面，則由設在 該塞碩之肩部41外圍的一對〇型環3 3所封閉。該活塞頂部 21乃可包含一隔熱巍入物如所習知者。 該活塞對該汽缸與塞頭的往復作動，乃能有效地形成 一體積可變的操作腔室50，其係由環23，33等所密封而包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝！1訂·1111埃 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13 4〇S2i〇

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（10 ) 含二副腔室52，54。該副腔室54係可為非圓筒狀，或可被 限制於其口部53，但在此係為一形成於塞頭16中的圓筒狀 田1J腔至，而與軸心1丨同軸，並且有固定的圓徑〇及軸向長 度L。在所示實施例中，若為直接喷注，則該口部53之截 面典型係相專於副腔室54的截面。若為間接喷注，該口部 的載面通常係小於該副腔室54 ^副腔室52位於該肩部4 j與 活塞頂部21之間，而由它們的表面及該閥套筒3〇的内筒面 31所限界，故亦以軸心11為其軸心。當其最小時，副腔室 52之軸向範圍乃等於該擠壓高度8。應可瞭解該副腔室的 設計係使該引擎以直接喷注的方式來操作^ 為配合傳統的術語，該副腔室52在以下被稱為主腔室 52 ’而副腔室54稱為燃燒室54 ’但要強調的是該後者的用 詞並非暗示燃燒係僅限於該副腔室54中。 請參閱第4圖，該活塞20係被以普通方式由曲柄軸25 經由曲柄26及連桿27來驅動，後者係以活塞銷28來被樞接 於該活塞》曲柄軸25乃被樞裝在轴承24中，而連桿27則樞 接於設在曲柄26之軸承套29上閥套筒30會被從一曲柄軸 (未示出）經由一副軸34、軸承34a、曲柄35及鎖36等來驅 動’該銷36係固定於該套筒的底端而被一球狀軸承37樞裝 在一曲柄35中。 進氣口與排氣口等係繞主腔室52設置而如汽缸14上的 徑向開孔。一較佳的構造乃示於第3及第5至第8圖中。其 總共含有五個相同而等角度間隔的開口，包括三個進氣口 60，61，62 ’勻稱地設在一直徑平面63的一侧，及排氣口 本纸張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3;f!!J 裂！！--訂-!-崎 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 A7 B7 408210 i、發明說明（11 ) 64，65位於該平面63的另一側。匹配控制口 7〇〜75被設在 套筒30上，而該套筒的圓周運動乃會使該等進氣口產生一 細小的初始開孔，當進氣以第3圖所示箭號d的方向被斜 向導入該主腔室52時，會繞該主腔室52的軸心1〖產生一高 速的旋渦效應。該套筒30在箭號C方向的運動，將會把控 制口 70，71，72帶至對齊進氣口 60，61，62處而完全開啟 進氣口，但該已產生而繞該主腔室52的高速旋渦，在整個 操作循環中將會被保持於該主腔室52，並以更為速度進入 該燃燒室54中’其中該旋渦乃可有效增進混合，縮短點火 延遲週期，並有利於單一喷注器的使用。 由斜向進氣所產生的旋渦係為套筒閥式引擎習知的特 徵’而8至10的燃燒室旋渦比（即旋渦轉速rPM對曲柄軸 RPM之比）係典型所希求的。但是，就本發明而言，乃認 為該旋渦可具有更重要的新穎效用將說明於後。 有關該等孔口之構造與操作，及旋渦比等之更詳細的 說明將會提供於後。 該塞頭16的構造現將更詳細地說明。其主要的中心構 件係為一耐熱的本體40 ’最好是為較低熱導係數的材料^ 一種適用的該等材料係為不銹鋼，但亦可使用其它可擇材 料’例如含有錄及/或鉻’及陶瓷的特殊合金鋼。本體4〇 具有一相對形如薄壁狀的罩部42構成燃燒室54，及一放大 的實心頭部43封閉該燃燒室54的一端，並為該燃燒室54提 供一端壁及/或端面44。於該本體40的另端，約在燃燒室54 的開口處’該本體40具有一凸緣45其提供前述的肩部41以 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公龙） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

^1 ϋ 1 n 1 ^eJI .1 n n n I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印黄 15 A7 408210 五、發明說明（η ) 界限該主腔室52，而形成該主腔室的頂面。 塞頭16係藉一外部環狀頭蓋18及一中間固裝環19而來 完成。如於第1圖中可見，該頭蓋18之一徑向内部係被固 足於環19的一端’而該環19之另一端則固設於凸緣45，該 等連接係各別可藉螺栓 '螺絲或螺樁39等來完成。或者， 收縮接合或其它習知的組合方法亦可被使用。其組合係藉 將頭蓋18的外部固定於主汽缸14的末端來完成^該裝置係 使頭蓋18與環19繞該耐熱本體40的42，43部份延伸，並具 有外部匹配的筒狀表面被形成環狀空間17以承裝套筒30。 頭蓋18與固裝環19典型係由低成本的鑄造材料所製成，例 如銘或鐵。密封環33等係分別被容裝於一在凸緣45之一周 緣槽口與固裝環19的唇緣之間的空間内，及在凸緣45之一 凹槽内。 通道或流道80乃可供冷卻流體在該頭蓋18與環19内循 環’但將來自耐熱本體40之熱消散的手段係僅如此地限制 該熱流，而允許該本體40的内表面42a，44等達到一比習 知的套筒式引擎之塞頭燃燒室内高出甚多的均衡溫度。此 目的係以兩種方式來達成。首先，凸緣45在其周邊處鐘空 46，而使該凸緣45的主體僅以一相對較窄的環狀頭部打連 接於筒狀罩部42。其次’該鏤空46會與一設在環19與罩部 42之間而在頭部43下方的環狀空間48，形成—隔離空氣套 或隔幕，其乃可從該塞頭16本體周圍，經由—分隔該耐熱 本體40實心頭部43的細小環隙49 ’來對其外部通氣。成者 該環狀空間4 8亦.可被填入一種隔絕高溫的材料，來彳衾量減 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝—--訂ill---— -崎 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

經濟部智慧財產局員工消费合作社印盟 A7 B7 五、發明說明（l3) 少從該罩部42表面軸射或對流的熱損失。 該耐熱本體40之實心頭部乃設有一多階狀開孔82，以 固設並套塞一燃料噴注器丨00。在此方式中，該燃料噴注 器ί〇〇係被緊密地固裝在開孔82中，而有如與該本體4〇形 成一體。該喷注器1〇〇之喷頭1〇2乃可與燃燒室54的端面44 齊平。或者’其可被設在該端面44的後方或前方。最好是 ’該喷注器係設有標準的内部冷卻流道，或將冷卻通道設 於該耐熱本體40的實心頭部43中，俾能在本例的高溫下保 護該喷頭通道及材料。 該喷頭102的孔口’及與本系統之主軸心〖丨平行延伸 的喷注器軸心係集中在一半徑上，該半徑將燃燒室分割為 二實質上體積相等的一内筒狀部份及一外環狀部份。本案 申請人相此係為一比由瑞加圖（Ricardo)所贊許的習知位 置更佳的燃料喷注位置，而該習知位置係將嘖注器軸心儘 可能地靠近該燃燒室的侧邊筒狀表面，以加強空氣與燃料 的混合。 請注意，前述設在頭蓋18及環19内供循環冷卻流體的 通道80 ’係被設成一預防性措施的型式以確保該喷頭不會 過熱。事實上，實驗證明對下列因素之正確的詳細設計/ 選擇： U)該等喷注器及將之固裝在該耐熱本體40中； (2) 該燃燒室54之L/D比值； (3) 環狀空間48的設計與其中之隔絕材料的使用或選 擇；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---_ΙΊ --- 11----r 裝·--- (請先閱讀背面之注意亊項再填寫本頁} 訂---------^ 17

408210 五、發明說明（Μ ) (4)該頭蓋18與耐熱本體40 ; 將可容許略除冷卻通道80。如將更進一步地說明，此 將可谷s午s亥引擎被設計成不必任何特定的冷卻裝置或不用 冷卻裝置即可操作，雖儘管會有很少量的熱自然地從該引 擎的外表面輻射或對流。 現轉到該引擎的操作，該四衝程狄塞爾或壓縮點火循 環，一般係有涉於其活塞的連績動作及孔口開啟與關閉的 順序。在壓縮衝程時，活塞會壓縮氣體，燃料被嗔入，並 在一延遲期間後，開始燃燒而該膨脹衝程即會驅動活塞下 降。在該壓縮衝程的上死點，活塞頂部21係靠近肩部41但 被該擠壓尚度所分隔，而留下一燃燒腔室包括主要的燃燒 室54及一最小的主腔室52。該活塞的第二次往上衝程乃會 經由排氣口 64，65排氣-藉該套筒30的軸向運動控制氣口 的開啟’及藉該套筒的圓周運動關閉氣口-而當該第二次 f主下衝程會由進氣口 60’ 61，63等抽入新鮮空氣；於此， 孔口的開啟係由套筒3 0的圓周運動所控制，而以其軸向運 動來控制關閉。 第5 ’ 6 ’ 7圖係為汽缸14的筒狀内表面15與套筒30的 外表面，介於箭號E1與E2之間的部份展開平面圖（係為第 1至4圖的兩倍大小或比例，示出排氣口 64與進氣口 62的相 關位置’及排氣口 74與進氣口 72的運動。 第5圖示出該套筒曲柄銷36在如第4圖所示之下死點位 置。 第6圖示出該套筒曲柄銷36在下死點之後90°。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

I —β n *1 If^eJ· -^1 I 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 18

I A7 B7__ 31、發明說明（15 ) 第7圖示出該套筒曲柄銷36在上死點。 第8圊示出該套筒曲柄銷36在上死點之後90。。 在第5至8圖中’該套筒的孔口 72與74係被以點線或斷 線表示’而缸筒孔口 62與64乃被以實線或連續線表示。該 套筒及其孔口的轨道或作動軌徑乃被以橢圓記號示之 β該概圓130的主轴當然係為曲柄半徑Iv{(第4圖）的兩倍， 而其副轴則視該曲柄半徑Μ ’主红軸或中心線與該球狀轴 承37中心線的橫向距離ν(第4圖），及該套筒30的外半徑等 之間的關係或其大小而定。 在第5圖中之入口 72已曝露出該缸筒入口 62的斜傾“開 啟’’邊緣，而形成開口區129。由於套筒轨徑130的圓周分 速度係正處最大’故該開口區129的橫向寬度X會快速增 加。同樣地開口區13 1的橫向寬度Υ會快速減小，其將會 使排氣64與74快速關閉。 在第6圖中，套筒入口 72係接近於關閉位置。開口區132 的垂直高度Ζ會因為套筒軌徑130的垂向分速度係為最大 而快速減少。排氣口 74與62係為關閉的。 在第7圖中，所有的孔口皆關閉，套筒孔口 72與74的 底緣已完全通過而位於塞頭密封環33的上方，且活塞20係 位於或靠近點火衝程的上死點。 在第8圖中’該套筒之排氣口 74的底緣已曝現出缸筒 孔口 64的頂緣。由於套筒軌徑130之垂向分速度又再度達 到一最大值’故開口區133的垂向高度W會快速增加，入 口 62及72則為關閉的。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注§項再填寫本頁)

· I ----—訂· I--I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^08210 A7 ____B7_____ 五、發明說明（16 ) ' -- 所示之引擎及其操作乃在某些重點上有異於—習知的 筒間引擎帛―’可以發現該本體4G由其耐熱材料及整 體造型’及隔絕於其周邊等所形成之阻熱性的主要影響力 ’可藉其窄頸部47的設置而充分發揮，溫度繞著鏤空46及 空=48陡降，今使由該等空間所形成之隔套内的空氣造成 循裒加上第一種作用，即在端面44與活塞頂部21的末端 損失，及流入之新鮮空氣的影響，會結合來決定一在表面 42a，44等處的均衡溫度，其乃甚高於習知者。而且，該 等表面42a，44之溫度亦相當高於主腔室52的壁面溫度。 事實上，較合意的該等溫度差異係在4〇〇。至1〇〇〇(1匸的範圍 内。 該所示設計之一促進燃燒室性能的重大因素，相信係 為該喷注器被一體地固設在該實心耐熱枒料的本體4〇中。 在*玄燃燒至54内的馬溫亦错提供熱來迅速蒸發噴·入的 燃料霧滴’而得進一步縮短點火“延遲期間”。此作用更增 大前述之旋渦藉加強燃料與空氣的快速混合來縮短延遲期 間的習知效益。 亦請瞭解的是，由於該罩部42在縱向及橫向的膨脹皆 沒有限制，故該溫度差係可被保持在甚至更高的較佳數值 。尤其是，當内表面42a溫度上升時，本體40乃可自由地 縱向朝外膨脹來配合該罩部42的縱向膨脹，而環繞本體40 的間隙49同樣地亦可容納橫向或徑向的膨脹。間隙49通常 係大約0.2mm，故因罩部42加熱所引起的頭部43之最大徑 向膨脹應稍小於此。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛） 20 IJI I !:裝— II 訂.--—^ (，請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) A7 B7 408210 五、發明說明（1?) 第二，當膨脹衝程開始，而氣體在對齊肩部41的載面 53朝下方及側向地膨脹進入主腔室52中，在燃燒室54與肩 部41之間的甚大溫差，伴隨著氣體的膨脹，及持續的空氣 或氣體繞著腔室52，54之共同軸心11渦轉的程度，會產生 一高度穩定而相對較低溫的氣體渦轉周邊層，其會隨著活 塞頂部下降而靠近套筒3〇的筒壁31。此想係為該所見之不 尋常的低缸壁溫度之解釋。而且，當進氣衝程時，充入的 空氣在該主腔室52的缸孔内形成一相當高速的渦轉或螺旋 層，乃被認為其本身在筒壁面31上具有甚大的冷卻效果， 且在該凸緣45的底面41亦同。儘管完全沒有任何水或空氣 的強制流體冷卻’該汽缸14之穩定狀態平均外壁溫度己被 測出僅尚於周邊100°C ’而該引擎係操作於7巴的平均有效 麗力下。此升溫實質上不受該引擎操作速度的影響，此效 應乃完全相反於習知引擎及發展中的充填陶瓷絕熱引擎。 或許’依推斷係當引擎操作速度提高時，前述的“進氣冷 卻效果”亦同時增加了。 要強調的是前述所提供之機構理論，係被認為是所見 效應之一種像似的解釋，但本申請人並非表示該所得之低 缸壁溫度一定是或唯一地緣由該等理論。其它的理論亦可 被採納。該所示引擎燃燒室中的旋渦比，係被測得約在9 2 的範園’但本申請人相信在該燃燒室中大於6: 1的旋渦比 ，即在10至25比1或更高的範園内，係對增強本發明的效 能更為適當的。一般對該燃燒室的比值計算係：可瞭解的 是在主腔室中所產生的旋渦比將會較小，乃反比於各腔室 ---I ------- 聚！| 訂-------- (請先閲焴背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 21 408210 A7

五、發明說明（is) 的直徑比，雖然其他的效應也會影響正確的空氣速度，尤 其是靠近周邊及端面處。最好在該主腔室52中的旋渦比係 至少為3 : 1。 該旋渦之另外作用，及與此種普通型式之習知引擎的 第一個差異，而被想是造成在燃燒室54中之空氣旋渦的原 因係，溫度從一相對較熱的核心陡降至一相對較冷的周邊 。本申請人並不全然確定該效應發生的原因，但其可更有 助於儘量提高可達到的燃燒室溫度。 弟四個差異乃在於該燃燒室54的比例。在瑞加圖 (Ricardo’s)教本中有關上述者’該燃燒室的長度對直徑比 係被推薦為0.842，而示於該教本中之所有研發及製造的 引擎’皆具有其比值在0.76至0.88的範圍内。相對地，本 申請人建議該比值L/D應為0.9或者更大，最好大於1.〇且 實質上更大更佳’例如大到2至4或者更大，其中L係為該 燃燒室54的軸向長度，而d為燃燒室54之固定直徑。假使 該燃燒室54被製成相對地較細長，則想必其可增強靠近缸 壁31之旋渦穩定層的主要冷卻效果。該燃燒室之端面44及 活塞頂部21的相對端面之面積，係相對較小於側向表面積 ’故其端面損失會減少。而且，從該喷頭102將燃料喷出 的距離或“投射”乃可能會減少至小於L，因此在燃燒室54 中之空氣的最低部份會保持較冷。較高的L/D比值亦會進 一步減少注入空氣因接觸熱的燃燒室壁所告成的初步加熱 效果，及後續在體積效率的降低。 該主汽缸體及其它周邊的低溫，即表示接近絕熱操作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填窝本頁)

裝!!--訂I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^082χ〇 A7 B7 五、發明說明（I9) 。其不需要習用的空氣或水冷卻系統，而事實上亦未設置 。但是該系統的低溫通常有一另外的影響：大多數普通的 潤滑油乃比本引擎曲柄箱中所見者須要更高的溫度，以達 到正確的操作黏度。為解決此問題，曲柄箱潤滑劑循環的 優點乃被採用，其係通過該主汽缸14介於進氣口 60-62及 排氣口 64 ’ 6 5之間的通道或流道11 〇，主要用以減少該等 進氣口與排氣口之間的溫差，否則其可能在該套筒界面造 成過度的“失圓”變形’雖然此等問題當然可利用傳統的循 環冷媒來解決。此構造的第二個利益係能將該潤滑油加熱 至達到操作黏度。 通常’可見到該裝置係被設計成，能容許充入的空氣 沒有或.最少地被該熱的燃燒室壁所預熱。 一廣為習知用以表示理想的狄塞爾循環之空氣標準熱 效率（ASTE)的理論值公式如下： ASTE=l-[{T4-T1}/k{T3-T2}] 其中該常數k係為比熱值，在本案中係採14。 在此公式中的溫度參數包含周邊溫度几，丁2係為壓縮 終了而緊在燃燒開始之前的溫度，τ3為燃燒溫度，而丁4為 膨脹終了開始排氣的溫度。該所示的引擎在最低制動燃料 消耗比點時（於此’一般係幾乎相同於最大制動製造壓力） 其排氣會高於周邊溫度，即當典型地在160。〜2001：的範圍 内大量測試時’ TfT!已被測出係為一致的，而τ3_τ2已被 以確認的方法估計約為19〇〇。〇。 於上述公式申的該等數值，其ASte係被算出約為930/〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮〉 (請先閱績背面之注意事項再填寫本頁)

* H n ϋ It n 1 I 23

408210 a? 五、發明說明（2〇) 而對一相同ά虹大小单以相同能率點來操作之傳統柴油 引擎，其ASTE被算出係接近於69%。在較低的能率點所 算出的ASTE差異甚至更大。 由以上說明將可瞭解，所示引擎具有許多操作上的優 點，包括但不受限於下列所述：

⑴由於耐熱本體4〇與其周邊裝置的所述特性，其燃 燒室中會保持一高均衡操作溫度，而在燃燒時及其前後之 熱損失會減少。進一步的結果係其乃能夠以一比其它可能 作法更為甚低的壓縮比來達到理想的操作D (Π)在其膨脹衝程中該汽缸壁有最少的熱損失，該效 應相信係由於穩定的高速旋渦及較低溫氣體層抵靠筒壁表 面3 1所造成。 (Hi)在燃燒衝程其亦有最少的熱損失，相信係由於該 高速渦旋之氣體層及該耐熱本體4〇與其周邊裝置的特性之 組合效果。 (iv) 6玄引擎因能呈現近乎絕熱的操作，故而其乃無需 為用之空氣或水的冷卻系統。一原型引擎已被設計及構建 而概示於第1至4圖t，並歷經測試乃具有95%或接近於此 之甚佳的絕熱操作。對測試結果之分析乃明顯地示出其係 可達到接近98%的絕熱操作。 該等還手絕熱的操作乃已被達成，而不需要活塞及汽 紅壁的咼操作溫度、渦輪充氣或超量進氣、汽缸的排列組 合、底部循環、使用陶瓷、任何冷卻汽缸頭或缸筒之特定 的或習知的裝置，或高於正常的排氣溫度，及不必第二膨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — Jllllllllli. 1111111 alllllll — (諳先閲讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 24 A7

408210 五、發明說明（21 ) 脹器。沒有it些構件’純，但卻呈現近乎絕熱的操作， 此乃相反於如前所報告之預期想像。 此結果將與 Challen & Baranescu所著之“Diesel Engine Reference Book”（柴油引擎參考書）1999年第二版之1〇7頁 中所載的使用一絕熱引擎當然會產生非常顯著增加的排 氣溫度’’來作對比。 (v)依據該等效應的結果，其乃接近符合上述公式中 理想ASTE所需的參數，即高的丁3_丁2及低的Τ4_Τι。 (VI)因為套筒閥引擎設計係較適合被採用於提動閥引 擎，其不僅可達到並保持一高旋渦比，且可達到並保持一 非常面的體積效率，而無干於燃燒室54的高操作溫度。該 後者的效應係由於導入的空氣有效地填注而並未與熱燃燒 室54觸接’一直到壓縮衝程開始之後，即於該等進氣口關 閉，而在主腔室52中的空氣開始移轉至燃燒室54之後。 (vii) 套筒閥引擎之已知的高機械效率乃可發揮於該系 統。 (viii) 藉在燃燒室54附近設置一載熱體，並設具一冷 的主汽缸’申請人乃可避免或儘量減少在習知或所建議之 裝填陶瓷的絕熱引擎所遇到的問題，其設計會使高溫形成 於該等汽缸、活塞及閥（典型為400至1〇〇〇。〇，活塞環及 潤滑劑（通常高至500°C )及廢氣（高至1000°C ) » (ix) 藉著縮短點火延遲期間（由於在燃燒室54内的高溫 及高度渦轉），並燃燒的全部時間將會縮短，且燃燒更接 近於固定（理想）體積，而非固定壓力。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) illll—I 訂--------~·Λέι 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 25 A7 408210 - — B7 五、發明說明（22) (X) 其可達之尚旋渦比乃有利於在一高L/D比值環境下 之單一霧化噴注器的使用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (XI) 所有該等效應會結合來可觀地提升其制動平均有 效壓力（bmep)。 (xii) 高操作速度係可達到的。 (xiii) 在一由Ricardo及其它人所定義並發展多年之傳 統的套筒閥C1引擎中，其空氣旋渦比的增加將會自動造 成熱傳遞率的增加，特別是遠離該燃燒室處，而大大地減 少絕熱操作的可能性。於此所述的引擎’其基本的設計問 題、連鎖或關係乃被消除，故能由高空氣旋渦比有效地獲 致全部的利益。 其亦可有:地來將此結果對比於前述“柴油引擎參考 書”中第107頁之另一記載：“靜態直接喷注的（燃燒）室而 具有最少的表面積及最低的氣體速度者可有最低的（熱）損 失”。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (xiv) 該等利益乃可被獲得’而不必招來一些麻煩， 諸如附加渦輪充氣，超量進氣，第二擴張器，底部循環， 或在主操作腔室使用陶瓷或高表面溫度。而且不需要使用 空氣或水的習知冷卻系統。 當然熟習引擎技術的專業人士必可瞭解，為了達到預 定的性能標準，依據本發明之任何特殊的引擎設計，將需 要一組本發明所提供之相關元件。例如，燃燒室之備置 ’包括其L/D比值’將會被其與主腔室52之尺寸關係所影 響·此兩者將會一起來決定壓縮比，並與孔口之設計而來 ^紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑵ο χ 297公爱） 26 A7 ----------B7_ 五、發明說明（23 ) 決定該二腔室之各別的旋渦比。該L/D比值亦會影響其它 因素，如前所說明’該喷注器的位置亦同。 在一可擇實施例中’該燃燒室54亦可被設在活塞中而 非在塞頭内。此將係為較不理想，例如由於該活塞的重量 增加，及該活塞銷軸心的移位或該活塞的選擇性延長等， 但該等不便並非不可克服的，假使其用途能被保證。另一 種缺點係須要提供一隔幕或護套，以避免潤滑油與形成該 燃燒室的耐熱高溫本體之間的接觸。於此可擇實施例中， 將被期待該喷注器仍被設在該塞頭内，或在該汽缸頭内， 於一頂閥之四衝程或二衝程開孔式類型中。 所示引擎係為一四衝程套筒閥式狄塞爾或壓縮點火引 擎。本發明之概念亦可使用於四衝程套筒閥火花或預熱塞 點火引擎、四衝程提動閥引擎、具有套筒閥及/或提動閥 及/或以活塞運動控制汽缸孔口的二衝程引擎，及任何將 燃燒室設於活塞中的該等引擎，及任何使用氣體或液體燃 料來作火花或預熱塞點火。或以氣體燃料來作 點火等之該等引擎。亦要強調的是，本發明之概 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 {請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 本申請人的澳洲專利第600913號之具有可變時差的套筒闕 裝置之單一裝置來結合。 該等提動閥係可被用來替代套筒閥，一用以產生該所 需旋渦形態的裝置，乃被示於前述Ricard〇等人所著教本 中的第7.5及7.6圖（第四版第100.101頁）。 更要強調的是’本發明並不限制該燃燒室54為圓筒狀 。任何其它的功能造型皆可被使用，包括具有—頭部或限 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 40B310 A7 —, B7 五、發明說明（24) 制開孔進人主腔印的裝置。該限制部份係為該戴面之一 相當大的比例’該引擎乃可操作如—間接喷注引擎。 本發明當然涵括具有與引擎不同功能的基它往復機器 ，例如壓縮機或泵浦。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x297公釐） -I Ί -—--III — — — - ----I I 1 - 1 — — — — — —— ^. —i! JJ—i I ta. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 28 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（25 ) 元件標號對照 10…柴油引擎 3 4 a…轴承 11…轴心 3 5…曲柄 12…殼體 3 6…銷 14…主汽缸 3 7…球狀轴承 15…内壁 39…螺栓 16…塞頭 40…本體 1 7…槽隙 41…肩部 18…頭蓋 42…罩部 19…固裝環 4 2a…壁面 20…活塞 43.··頭部 21…頂部 44…端面 23…活塞環 45·..凸緣 2 4…轴承 46…，鐘空 2 5…曲柄轴 47...頸部 2 6…曲柄 48…環狀空間 27…連桿 4 9…環隙 28…活塞銷 50…操作腔室 2 9…抽承套 52…主腔室 30…閥套筒 53…口部（橫截面部） 31…缸壁 54…燃燒室 33…0型環 60，61，62…進氣口 34…畐丨J車由 6 3…直徑平面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 29 A7 _B7_ 五、發明說明（26 ) 64 ’65···排氣口 110…通道 70〜75…匹配控制口 129...開口區 80…通道 130…橢圓軌徑 82…開孔 131…開口區 100…燃料喷注器 132…開口區 102…喷頭 133…開口區 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） 30

Claims (1)

1. 408210 A8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第0881 14971號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：89年07月 1. 一種内-燃引擎，其包括： — 一殼體及活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而 形成一禮積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 其内的空氣在壓縮之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該軸心上，並於一橫截面部處連通，當位在 一副腔室中的氣體流向另一副腔室内時，會在該橫戴 面處至少部份地側向膨脹； 其中該等空氣進入裝置、排氣裝置及副腔室等係 被设成當該引擎操作時’會在該二副—腔室中繞該軸心 產生並保持一氣體旋渦； 且其中該一副腔室在側周及在一端處被以整體的 耐熱物及/或低熱導性的罩壁結構所密封限界，該罩壁 結構具有一包圍的絕熱隔套及聯設的散熱裝置，而被 设成當該引擎操作時，封圍該一副腔室的罩壁結構之 壁面被保持在比封圍另一副腔室之壁面更高出甚多的 溫度下。 2.如申請專利範圍第丨項之内燃引擎，其中該等副腔室係 被設成可使該引擎以直接喷注的方式來操作。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格{ 21〇Χ297公资） II - n n ----^ n 1 (諝先閎讀背面之注意事項再嗔窝本頁) -,1T·- 'J11----- 408210 A8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第0881 14971號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：89年07月 1. 一種内-燃引擎，其包括： — 一殼體及活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而 形成一禮積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 其内的空氣在壓縮之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該軸心上，並於一橫截面部處連通，當位在 一副腔室中的氣體流向另一副腔室内時，會在該橫戴 面處至少部份地側向膨脹； 其中該等空氣進入裝置、排氣裝置及副腔室等係 被设成當該引擎操作時’會在該二副—腔室中繞該軸心 產生並保持一氣體旋渦； 且其中該一副腔室在側周及在一端處被以整體的 耐熱物及/或低熱導性的罩壁結構所密封限界，該罩壁 結構具有一包圍的絕熱隔套及聯設的散熱裝置，而被 设成當該引擎操作時，封圍該一副腔室的罩壁結構之 壁面被保持在比封圍另一副腔室之壁面更高出甚多的 溫度下。 2.如申請專利範圍第丨項之内燃引擎，其中該等副腔室係 被設成可使該引擎以直接喷注的方式來操作。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格{ 21〇Χ297公资） II - n n ----^ n 1 (諝先閎讀背面之注意事項再嗔窝本頁) -,1T·- 'J11----- 408210 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X. 消 費 合 作 社 印 製 3 如申請專利範圍第1項之内燃引擎，其中該等副腔室係 被設成可使該引擎以間接喷注的方式來操作。 4‘如申請專利範圍第i、2或3項之内燃引擎，其中該燃枓 進入裝置乃包括一燃料喷注器被緊密地固設在該整體 罩壁結構之一對應開孔或凹槽中。 5，如申請專利範圍第4項之内燃引擎，其中該燃料喷注器 係包括一喷頭及可冷卻該喷頭的通道。 6. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該燃料 進入裝置包括一流體通道被設成開口於該操作腔室之 一半徑處，該半徑將該一副腔室分割成一中央筒狀部 份及一外環狀部份而該二部份實質上具有相同的體 積。.. 7. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其十該一副 腔至在離開該橫截面部乃具有平均寬度D與平均長度L ’而該-L/D之比值係為〇泛或者更大。 8. 如申請專利範圍第7項之内燃引擎，其中該—副腔室係 為圓筒狀，而具有直徑D及軸長l。. 9. 如申請專利範圍第1>2或3項之内燃引擎，其中該橫截 面部係相等於或小於該該一副腔室。 10. 如子請專利範圍第〗、2或3項之内燃引擎，其中該罩壁 結構係可相對於該軸心充分地軸向或側向地自由膨脹 ’以配合由封圍該一副腔室的罩壁結構之壁面溫度所 形成的熱膨脹。 11·如申請專利範圍第i、2或3項之内燃引擎，在該殼體之 本紙張尺度適用中國國家襟準 A4規格（210X 297公釐） f許先展讀背面之注意事項再填窝本頁j 7LMlt .裝- 訂 線------—1 • I 1 1 . 2 I A8 B8 C8 D8 40821G 六、申請專利範圍 一主汽叙中含有通道或流道繞著該另一副腔室延伸， 以供潤滑液流通其中，當該潤滑液因而被加熱至一適 _ 當的操作黏度時，其乃可有效地降低或控制通過或圍 繞該汽缸的溫度及/或溫度差。 ~-- 12. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，在該另一副 腔室内的氣體旋渦使得於另一副腔室内形成有一捲轉 之相對較冷的周邊層。 13. 如申請專利範圍第12項之内燃引擎，其中該較冷的周 邊層會有效地冷卻該另一副腔室的周壁及端壁。 14. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該氣體 旋渦使得該一腔室内的旋渦比係至少為6 : 1。 15. 如申請專利範圍第14項之内燃引擎，其中該旋渦比係 在大約10: 1至大約25: 1的範圍内。 16. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該氣體 竣滿使得該另一副腔室内的旋渦比係至少為: 1 D 17. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中在該一 副腔室内的氣體旋渦使得該一副腔室中的氣流形徑向 溫度陡降，而具有一相對較熱的核心及一相對較冷的 周邊。 18. 如申請專利範圍第1 ' 2或3項之内燃引擎，其中該等空 氣進入裝置及排氣裝置包括設在該殼體上的孔口，及 控制該等孔口之可往復作動的套筒閥裝置。 19. 如申請專利範圍第1S項之内燃引擎，其十該—副腔室 係被設在汽虹塞頭裝置中而相對於該活塞裝置。 本紙張尺度適用争國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -----^-----裝------1Τ.·--.----線 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財屋局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 408210 、申請專利範圍 20. 如申請專利範圍第18項之内燃引擎’其中該殻體與孔 口等係使注入的空氣不會或最少地被熱燃燒室之罩壁 所預熱。 21. 如私_凑^4(1範圍第}、2或3項之内燃引擎，其中該殼體 含有各別的圓筒狀部份侧向地限界該等副腔室，及一 環狀肩部介於該等圓筒狀部份之間而相對於該活塞裝 置° 22. 如申請專利範圍第21項之内燃引擎，其中該肩部係由 —環狀頭元件所形成者。 23. 如申請專利範圍第22項之内燃引擎，其中該散熱裝置 包括一環狀頸襞置橋接於該罩壁結構，以減低從該罩 壁結構對該環狀頭的熱傳導。 24. 如申請專利範圍第23項之内燃引擎，其中該肩部與頸 裝置係與界定該一副腔室的罩壁結構被整體製成者。 25·如申請專利圍第1、2或3項之内燃引擎，其乃呈現至 少接近絕熱的操作。 26. 如申請專利範圍第]、2或3項之內撚引擎，其中該一副 腔室係實質上形成於該活塞裝置中。 27. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該等副 腔室係皆繞該軸心沿轴向勻稱設置，而該轴心係為該 殼體的縱向中心線轴。 28. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該點火 混合物係可被以壓縮點火來點火。 29. 如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該點火 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4见格（210X297公釐） ---------装------訂·------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 J AS B8 C8 D8 408210 夂、申請專利範圍 昆合物係可被以火花或預熱塞點火來點火。 30.如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該等空 — 氣及燃料係實質上全部在該操作腔室内混合。 31‘如申請專利範圍第1、2或3項之内燃引擎，其中該空氣 與燃料係至少有部份在該操作腔室外部混合。 32. —種内燃引擎，包括： 一殼體及活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而 形成一體積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 其内的空氣在壓縮之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該軸心上，並於一橫截面部處連通，當位在 一副腔室中的氣體流向另一副腔室内時，會在該橫截 面處至少部份地側向膨脹； 其令該一副腔室離開該橫截面處係具有平均寬度 D與平均長度L，而其L/D之比值係為0.9或者更大：及 其中該空氣進入裝置包含數個進氣口乃被定位及 設成可使在該腔室中的氣體繞該軸心形成一旋渦，包 括從該一副腔室流入另一副腔室的側向膨脹氣體，而 在該引擎操作時，會在該另一副腔室中形成一渦轉的 較冷周邊層，並在該該一副腔室t形成一渦流，於該 一腔室中之渦流的旋渦比係為至少6 : 1，而最好是在1〇 :1至25 : 1的範圍内。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 408210 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 33.如申請專利範圍第32項的内燃引擎，其中該較冷的周 邊層會有效地冷卻該另一副腔室的周壁及端壁。 34·—種至少接近絕熱地操作一内燃引擎的方法’該引擎 -具有一殼體及活塞裝置而形成一操作腔室’該方法包 括： 沿一軸心循環地相對移動該殼體與活塞裝置以形 成一體積可變的操作腔室； 引進空氣與燃料於該操作腔室； 壓縮在該操作腔室内的空氣以形成可燃燒的混合 物； 使該壓縮空氣/燃料混合物燃燒； 從該操作腔室排出氣體，包括在該等氣體從操作 腔室之一副腔室流向另一副腔室時，使該等氣體至少 部份地側向膨脹；及 當該引擎操作時，在該二副腔室内繞該私心產生 並保持一氣體旋渦； 其中封圍該一副腔室的壁面係被維持在—溫度上 體上尚於封圍另一副腔室的壁面溫度。 35. —種往復式機器，其包括： 一殼體及活塞裝置可沿一轴心循環地相對位移而 形成一體積可變的操作腔室； 可谷許流體進入該操作腔室的裝置；及 能從該操作腔室排出流體生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包括至少二副腔室初

   (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 、νδ 408210 A8 β8 C8 DS 六、申請專利範圍 ~ 始對設在該軸心上，並於一橫截面部處連通，當位在 其一副腔室中之氣體流入另一副腔室時，乃會在該橫 截面處至少部份地侧向膨脹； 其中該等流體進入裝置、排出裝置及副腔室等係 被設成當該機器操作時，會在該二副腔室中繞該輛心 產生並保持一流體旋渦；及 其中該一副腔室在侧哥及一端處被一罩壁結構及 聯設的散熱裝置所限界，而被設成當該機器操作時， 封園該一副腔室的罩壁結構之壁面被保持在一溫度大 體上高於封圍另一副腔室的壁面溫度。 36. —種内燃引擎，其包括： 一殼體及活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而 形成一體積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 其内^的空氣在壓縮之彳I形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該軸心上，並於一橫截面部處連通，當位在 其一副腔室中的氣體流向另一副腔室内時，會在該橫 截面處至少部份地側向膨脹； 其中該等空氣進入裝置、排氣裝置及副腔室等係 被設成當該引擎操作時，會在該二副腔室中繞該軸心 產生並保持—氣體旋渦； 其中該燃料進入裝，置包括—流體通道被設成開口 本紙張从適财關家縣-:-- (請先閲_ I背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、1Τ. 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 408010 Αδ Β8 C8 D8 一 六、申請專利範圍 ' " 於該操作腔室之一半徑處，該半徑將該一副腔室分割 成一中央筒狀部份及一外環狀部份，而該二部份實質 上具有相同的體積。 37. 如申請專利範圍第36項之内燃弓丨擎厂其中該一副腔室 在離開該橫截面處乃具有平均寬度D與平均長度L，而 其L/D的比值係為〇 9或者更大。 38. 如申請專利範圍第37項之内燃引擎，其中該一副腔室 係為圓筒狀’而具有直徑D及軸向長度l。 39. 如申請專利範圍第36、37或38項之内燃引擎，其中該 檢截面部係相等於或小於該該一.副腔室。 40. —種内燃引擎，其包括： 一殼體及活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而 形成一體積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 其内的空氣在壓縮之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該轴心上，並於一橫戴面部處連通，當位在 一副腔室中的氣體流向另一副腔室内時，會在該橫截 面處至少部份地侧向膨脹； 其中該等空氣進入裝置、排氣裝置及副腔室等係 被設成當該引擎操作時，會在該二副腔室中繞該輪心 產生並保持一氣體旋渦；及 在該另一副腔室内的氣體旋渦使得於另一副腔室 本紙張^^適财關家鮮（〇^)彳4規格（2數297公瘦) ~ ----- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -订 線 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 A8 B8 C8 4aa24〇___^_________ 六、申請專利範圍 内形成有一捲轉之相對較冷的周邊層。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 41.如申清專利範圍第4〇項之内燃引擎，其中該較冷的周 邊層會有效地冷卻該另—副腔室之周壁與端壁。 .42· 利範ΐ第4〇或41項之内燃引擎，其中該氣體 旋渦使得該另一副腔室中之旋渦比係至少為3 · 1 β 43·—種内燃引擎，包括： 一殼體及活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而 形成一體積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 其内的空氣在壓縮之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該軸心上，並於一橫截面部處連通，當位在 —副腔室中的氣體流向另一副腔室時，會在該橫截面 處至少部份地側向膨脹； 其中該等空氣進入裝置、排氣裝置及副腔室等係 被設成當該引擎操作時，會在該二副腔室中繞該軸心 產生並保持一氣體旋渦；及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中在該一副腔室内的氣體旋渦會使得該副腔室 中的氣流形成徑向溫度陡降，而具有一相對較熱的核 心及一相對較冷的周邊。 44. 如申請專利範圍第43項之内燃引擎，其中該氣體旋渦 在該一副腔室中的旋渦比係至少為6 : 1 ° 45. 如申請專利範圍第44項之内燃引擎’其中該旋渦比係 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X29?公釐） A8 B8 C8 D8 408210 夂、申請專利範圍 在大約10 : 1至25 : 1的範圍内。 46，一種内燃引擎，包括： 设體及/舌塞裝置可沿一轴心循環地相對位移而 形成一體積可變的操作腔室； 可容許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 其内的空氣在壓缩之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置； 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該軸心上，並於一橫載面部處連通，當位在 一副腔室中的氣體流向另一副腔室内時，會在該橫截 面處至少部份地側向膨脹； 其中該等空'氣進入裝置、排氣裝置及副腔室等係 被設成當該引擎操作時’會在該二副腔室中繞該軸心 產生並保持一氣體旋渦；及 其中該一副腔室在離開該橫截面處具有平均寬度 D及平均長度L’且其L/D的比值係為〇_9或者更大。 47·如申請專利範圍第46項之内燃引擎，其中該—副腔室 係為圓筒狀，且具有直徑D及軸向長度L。 48. 如申請專利範圍第46或47項之内燃引擎，其t該橫戴 面部係相等於或小於該一副腔室。 49. 一種内燃引擎，包括： 一殼體及活塞裝置可沿一軸心循環地相對位移而 形成一體積可變的操作腔室； 可容.許空氣與燃料進入該操作腔室的裝置，能使 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS } A4規格（210X297公釐） ^--Μ--------裝------訂：--rl----線 一請先C讀背面之注意事項昇填寫本莧) 經濟部智慧財產局員工涓費合作社印製 10 A8 B8 C8 m 4082 六、申請專利範園 其内的空氣在壓縮之後形成可點火的混合物；及 能從該操作腔室中排出燃燒生成物的裝置： 其中該體積可變的操作腔室包含至少二副腔室相 互對設於該軸心上，並於一撗截面部處連通，當位在 其一副腔室中的氣體流向另—副腔室時，會在該橫截 面處至少部份地側向膨脹； 其中該一腔室係由罩壁結果所形成，而可相對於 該軸心充分地軸向或侧向地自由膨脹，以配合由封圍 該一副腔室的罩壁結構之壁面溫度所形成的熱膨脹。 hl·--------裝-------訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本耳) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 11 本Λ張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（2ι〇χ 297公瘦）