CN105840304A - 一种活塞往复式单缸高速内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用我国发明专利“ZL200710147446.7、公告号CN101144524B”中第三种实施方式所述齿轮齿条机构作动力机构的活塞往复式单缸高速内燃发动机，它由所述动力机构和我国发明专利“ZL200710193938.X公告号CN101289956B”、“ZL200710193940.7公告号101205861B”、“ZL200810169739.X公告号101434419B”、“ZL201112083190.9公告号CN102562339B”、发明申请“200710193939.4”、“201310434603.X”、“201410020453.0”、“201410208643.5”中作出的发明组合而成，该发动机可全面地消除现有常规内燃机的缺陷和不足之处，具有热效率达约70％、比重量相对地减少约30倍，基本上消除各不良燃烧污染物向大气中排放的积极效果。

Description

一种活塞往复式单缸高速内燃发动机

所属领域

本发明属内燃发动机领域，具体涉及一种活塞往复式单缸高速内燃发动机。

背景技术

现有曲柄连杆机构活塞往复内燃机，简称之为常规内燃发动机，自发明以来，在长期的实践和本领域科技人员不断地改进和完善中，各方面技术已达到相当成熟的阶段，在当今的进步与发展方向上，似乎除应用电控技术和新科技材料之外，其优点无以复加；其缺陷无须克服而置之不计。为了清楚地表述现有常规内燃机的缺陷和不足之处，下面，将其采用电控技术和新科技材料以外的技术，统称之为发动机的“本体技术”进行表述。

现有常规内燃机的“本体技术”，虽然已经达到了相当成熟的阶段，且在长期与诸多新型设计技术方案的竞争中立于不败之地，然而，面临当今全球燃油价格不断攀升，为争夺石油资源时而引起国际争端和大量不良燃烧污物及二氧化碳向大气中排放严重地威胁着人类身体健康并引起气候恶劣变化日趋严峻的形势，以及相对于涡轮燃气发动机需大幅度地降低发动机比重量、提高发动机的使用价值和降低生产制造成本的迫切要求，却显出诸多严重的缺陷和不足之处，具体如下：

曲柄连杆机构的动力系统，除不平衡的旋转惯性力和曲柄销线速度高的危害影响发动机工作性能和功率的提高外，发动缸内爆发时，发动缸活塞、连杆、以及曲柄销和曲轴，处于接近于直线相位，导致发动缸内瞬时爆发力输出不畅，造成系统机械负瞬时剧增和工作粗暴的危害；为了抑制爆发力危害，采取限制发动缸内最高爆发力，导致发动缸内组织燃烧工作的困难，同时也影响燃料热效率的发挥和局限了发动缸活塞速度最大许用值的提高，局限了发动机功率的强化工作；上述缺陷连同曲轴转动1周活塞往复1次的运动机制，致使不能从动力输出装置的途径成数倍地提高发动机的功率，是发动机的比重量不能大幅度降低的主要原因之一。

现有废气涡轮增压方式，瞬时反应滞后，涡轮与车用发动机流量特征不合、离心压气机流量范围以及小型涡轮机性能等原因，严重地影响发动机的工作性能和正常地运转，须得添加多项辅助设置，增加了发动机的复杂性和制造成本；其增压发动机，除应用于大型船泊外，不适合在交通工具上应用，此外，实现增压比πk≥5的超高增压困难多、增压度低，且在汽油发动机和中小型发动机上难以普及应用，局限了活塞往复内燃机增压工作全面地展开。

现有发动装置的冷却，不论水冷或风冷，都是以确保发动装置不受到热负荷危害安全可靠地工作为目标，在发动缸外大面积、不间断、无调控或大致地调控进行冷却；现有对冷却与热效率关系的认知，有关资料(朱仙鼎编著，上海科技出版社出版《特种发动机原理与结构》第125面)指出：“冷却带走发动缸内30％的燃料热量，此热量虽大，但热的品位低，以此品位为依据对燃料“火用”[注：此“火用”二字为一字，因无法打印以“火用”替代]值(作功能力)作出分配，冷却损失的“火用”值(作功能力)只约为3.5％。因此，从热的质量上讲，冷却损失的燃料热效率只约3.5％(见资料附图8.08和8.09示出)”。此认知上的误区导致人们错误地认为：冷却带走的大量燃料热量是没有作功能力的废热，对燃料的热效率实质上损失很小，但可保发动装置不受热负荷的危害安全可靠地工作，此热量损失不足为惜，长期以来熟视无睹。，此认知上的误区至今仍误导着对发动装置冷却采用的技术手段。

常识告诉我们，装置在冷却时，温度是从顶端往下降，其高温减去低温存在，绝不会顶端的温度依然存在，从下往上地减去底端的温度而高温依然存在，由此证明，冷却带走发动缸内燃料燃烧的热，总是发动缸内位于顶端温度热能密集品位高的热，而且经论证得出：冷却带走发动缸内燃料热量的数值约为30％，则冷却带走发动缸内燃料“火用”值的数值也同样约为30％，即从热的质量上讲同样损失了约30％燃料热效率。冷却水携带的热品位低，所表现的“火用”值仅约为燃料“火用”值的3.5％，但此“火用”值实质上是发动缸内位于顶端温度热能密集品位高的热经冷却水稀释后所表现出来的“火用”值(作功能力)，而不是冷却造成的发动缸内损失的燃料“火用”值(作功能力)，以此“火用”值当作冷却损失的发动缸内燃料的“火用”值，显然是不正确的。[注：有关详细的论述，请参看发明申请“201410020453.0‘一种活塞往复内燃机的喷水冷却系统’”]。

由现有冷却与热效率关系认知误区而形成的，现有在发动装置外面大面积、不间断、不定部位、不定时定量定速率、无调控的冷却方式，必定在发动装置不需要冷却的部位、时刻、以及冷却强度下带走发动缸内大量的热量和与带走热量等量的“火用”值，造成过剩冷却所导致的大量燃料热效率损失[注：一种可以避免发动缸外冷却造成约30％燃料热效率损失的技术方案和采用的技术手段，请参看发明申请“201410020453.0‘一种活塞往复内燃机的喷水冷却系统’”的说明书记载]。

上述现有冷却与热效率关系的认知和冷却方式的缺陷与不足之处，还能致使现有冷却技术方案不能掌控发动缸内燃烧的温度，导致发动缸内生成大量的不良燃烧污染物向大气中排放；现有冷却方式所损失的约30％的燃料热效率，不仅是燃料的重大损失，也相应地增加了大量的二氧化碳向大气中排放，同时还相应地降低了发动机的单位功率。

发动机的燃油泵喷和气门开闭，由定时齿轮装置、凸轮机构及多个工作部件共同完成，运动件多，结构复杂，影响发动机工作性能的因素增多，不能准确地实现随发动机工况的变化工作，此缺陷不仅增加了发动机的制造费用，还占用了大量的发动机体内宝贵的空间，以致下述发动机应具备的工作系统和调控系统不能实施。

发动机的工作系统中，缺少掌控发动缸内燃烧和温度的增压空气量(也即供入发动缸内空气量)的调控机构和增压缸内中冷压缩喷水机构及其调控技术；同时还缺少一种将发动机的燃油泵喷、冷却、增压、中冷、增压空气量和温度调控、气门开闭等工作系统的调控综合起来，统一调控，使之随发动机工况的变化同步地处在发动机任一工况的任一工作循环中，并分别在该任一同一工作循环中各自的工作参数下工作的综合调控系统。

现有常规内燃发动机向外界输出的转速，其低速发动机是以增加活塞行程的长度来实现的，大型低速发动机的行程有的长达3米以上，造成发动机的体积和比重量成数倍地增大，降低了发动机的使用价值，同时增加了发动机制造的难度和生产成本；高速发动机则是减小活塞行程的长度，其最短的活塞行程竟不足10公分，由于活塞行程太短局限了发动机功率的增大，导致高速发动机仅限于小型发动机，难以制造出大功率高速发动机。

由于曲柄连杆机构作发动机动力机构有不平衡惯性力、曲柄销线速度高离心力大、发动缸活塞对发动缸产生侧倾力冲击和摩擦、以及发动缸活塞热负荷危害严重的制约，导致发动缸活塞平均速度过大时会造成系统工作环境恶化、磨损加剧，甚至造成系统损坏，局限了现有发动缸活塞平均速度的最大许用值，导致不能从提高发动缸活塞平均速度的途径去大幅度地提高发动机的单位功率。

没有能使汽油混合气的压缩比与柴油混合气的压缩比相同、且点火处汽油混合气的浓度又利于点火燃烧，使同一台发动机可分别使用柴油或汽油作燃料的技术手段，导致柴油机和汽油机分别制造和使用，造成发动机制造的浪费和使用的局限。

上述现有常规内燃机，相对于当今社会发展形势要求所表现出来的严重的缺陷和不足之处，现已有发明专利和实用新型专利(注：以下所述发明专利和实用新型专利均为我国专利)，分别针对性地提出了技术方案和采用的技术手段，简要介绍如下：

我国发明专利“ZL200710147446.7、‘一种齿轮齿条机构’”(公告号CN101144524B、公告日2013年8月14日)中发明的一种齿轮齿条机构，是以具有曲柄连杆机构的优点并克服所述曲柄连杆机构的缺陷和不足之处而专设计的一种活塞往复内燃机的动力输出机构(如图2.01、2.02、2.03示出)，主要技术特征是：两边平行相对两端横向连接的齿条框架(2.01)内装配齿轮(2.07)，两边齿条上分别作出与齿轮相对应的齿槽或牙齿，与齿轮上对应的牙齿或齿槽啮合；如图2.01示出，齿条上齿槽与齿轮上轮齿相对运动进入啮合的一边作出活块(2.02、2.10)，由齿轮运动方向的首齿(与齿条上齿槽进入啮合的轮齿)压迫后退让位；图2.02示出，齿条上替代牙齿的活块(2.23、2.24)，在齿轮圆平面压力下后退；齿条框架位于上下止点时，齿轮与一边齿条啮合的同时与另一边齿条脱开，于是齿轮不断旋转齿条框架上下往复，或齿条框架上下往复齿轮不断旋转；齿条框架的行程对应一定的齿轮转角，其转角的度数依机构用途的需要选取；当齿条框架往复的频率一定时，齿条框架行程对应的齿轮转角不同，齿轮的转数随之改变；

具体实施方式1所述齿轮齿条机构如图2.01示出：其主要技术特征是齿轮(2.07)上均布3个轮齿(2.12、2.13、2.14)，两边齿条上各作出一个与轮齿对应的齿槽(2.05、2.11)，齿槽与齿轮相对运动进入啮合的一边作出活块(2.02、2.10)，活块在齿轮运动方向首齿进入啮合的压迫下后退让位，使系统顺利啮合运转；结合图3.01示出：发动缸活塞固定在齿条框架(3.06)上，则齿条框架(2.01)的行程即是活塞(3.07)的行程，由齿条框架行程对应的齿轮转角(相当于曲轴转角)为60度，那么齿轮转动1周活塞(3.07)上下往复3次；也即活塞(3.07)上下往复3次齿轮轴(相当于曲轴)转动1周。由于此项技术特征，此齿轮齿条机构相对于曲柄连杆机构，在活塞行程和往复频率相同的情况下，齿轮轴(动力轴)转动的次数为曲轴(动力轴)转动次数的三分之一，由此，该第一种方式齿轮齿条机构尤其有利于作低速发动机的动力机构；其运转机制和原理结合图2.01说明如下：齿条框架(2.01)位于下止点时，轮齿(2.14)与齿槽(2.05)啮合，轮齿(2.12)与齿槽(2.11)分离；齿轮(2.07)顺时针转动，框架(2.01)向上运动，齿槽(2.05)与齿轮(2.07)顺向运动；齿槽(2.11)与轮齿(2.13)相对运动，进入啮合时，轮齿(2.13)压迫活块(2.10)让位顺利进入啮合，到达上止点时啮合完成，活块(2.10)在弹簧(2.09)的压力下，回复原位，构成齿槽(2.11)(运动状态(2.08)所示)，同时，轮齿(2.14)与齿槽(2.05)分离(运动状态(2.06)所示)；齿轮(2.07)继续顺时针转动，框架(2.01)从上止点向下运动，齿槽(2.05)与轮齿(2.12])作相对运动，到达啮合时，轮齿(2.12)压迫活块(2.02)让位，进行啮合，框架(2.01)行至下止点时，啮合完成，活块(2.02)在弹簧(2.03)的压力下回复原位，构成齿槽(2.05)；另一边轮齿(2.13)与齿槽(2.11)分离。齿轮(2.07)不断旋转，框架(2.01)相应地上下运动，齿槽(2.05、2.11)分别依次与轮齿(2.12、2.13、2.14)啮合分离，有机地配合，形成有规律的、准确的齿轮旋转齿条上下往复的运动。此实施方式整个详细技术特征见所属专利说明书记载；

具体实施方式2所述齿轮齿条机构如图2.02参照图2.04示出：其主要技术特征是：齿轮(2.07)上均布4个齿槽(2.15、2.16、2.17、2.18)，两相对的齿槽(2.15和2.17)、(2.16和2.18)分别相同，两边齿条分别作出对应各自齿槽的牙齿(2.23、2.24)，牙齿(2.23)对应齿槽(2.16、2.18)，牙齿(2.24)对应齿槽(2.15、2.17)，此对应各自齿槽的牙齿分别顺利通过与其不对应地齿槽，且只与其对应的齿槽进行啮合运行；牙齿作成活块，脱离齿槽后，在齿轮圆面上作出的平面压迫下后退让位，使系统顺利运转；齿条框架的行程(同上述即活塞(3.07)的行程)对应的齿轮转角(相当于曲柄转角)为90度，则齿轮轴转动1周活塞上下往复两次，或活塞(3.07)上下往复两次齿轮轴(相当于曲轴)转动1周。由于此项技术特征，此齿轮齿条机构相对于上述第一种方式的齿轮齿条机构，在发动机活塞行程和往复频率相同的情况下，它有利于作中速发动机的动力机构。其运动机理如下：图2.02示出，齿轮框架(2.01)位于下止点时，齿轮(2.07)顺时针转动，左边活块(2.23)与齿槽(2.16)啮合，与齿轮(2.07)同向往上运动；右边活块(2.24)与齿槽(2.15)分离从下向上与齿轮(2.07)作相对运动，在齿轮圆面上作出的平面压迫下后退，并在齿轮圆面上滑行向上运动，当与齿槽(2.18)相遇时，由于齿槽(2.18)中间有一与齿轮圆面相平的隔断处，不是与其对应的齿槽，活块(2.24不会落进齿槽(2.18)内而顺利向上运动，齿条框架(2.01)到达上止点时，活块(2.24)在弹簧(2.09)的压力下，与对应的齿槽(2.17)啮合(图2.02运动状态(2.08)示出)，左边活块(牙齿)(2.23)与齿槽(2.16)分离(运动状态(2.06)示出)。齿轮(2.07)继续转动，齿条框架(2.01)下行，右边活块(牙齿)(2.24)与齿槽(2.17)已啮合与齿轮顺向运动，下行至下止点；左边活块(2.23)与齿轮(2.07)相对运动时，在齿轮(2.07)圆面上作出的平面压迫下后退，然后在齿轮圆面上滑动下行，当与齿槽(2.15)相遇时，由于活块(2.23)的宽度大于齿槽(2.15)的宽度，不是对应的齿槽，便顺利通过齿槽(2.15)到达下止点(即框架(2.01)到达下止点)时，活块(2.23)在弹簧(2.03)的压力下与对应的齿槽(2.18)啮合，活块(2.24)与齿槽(2.17)分离。齿轮(2.07)不断旋转，活块(2.23、2.24)分别与各自对应的齿槽(2.16、2.18)、(2.15、2.17)准确地啮合、分离，顺利地运转，形成有规律的、准确的齿条上下往复齿轮不断旋转的运动。此实施方式整个详细技术特征见所属专利说明书记载；

具体实施方式3所述的齿轮齿条机构如图2.03参照图2.05示出：其主要技术特征是：齿轮(2.07)以6个轮齿均布，但只作出3个相邻的轮齿(2.27、2.28、2.29)，其中，中间轮齿(2.28)的宽度小于其两边轮齿的宽度且两边轮齿的宽度相等(图2.05示出)；两边齿条上，分别作出与齿轮上轮齿相对应的齿槽(2.11、2.19、2.20)和(2.22、2.21、2.05)，各中间的齿槽(2.19、2.21)分别作在活块(2.26、2.25)上，齿轮与齿条进行啮合时，首齿(2.27)压迫活块后退让位并顺利通过中间的齿槽与前齿槽啮合，齿条框架(2.01)的行程(同上即发动缸活塞(3.07)行程)对应的齿轮转角(相当于曲轴转角)为180度，则齿轮轴转动1周活塞往复1次，由于此技术特征，此齿轮齿条机构，相对于上述两齿轮齿条机构，尤其有利于作高速发动机的动力机构。其运动机理如下：齿条框架(2.01)位于下止点时，齿轮(2.07)顺时针转动，框架(2.01)从下止点向上运动，轮齿(2.29)与齿条框架右边齿条上齿槽(2.11)分离，首轮齿(2.27)与左边齿条上齿槽(2.05)啮合向上运动，轮齿(2.28、2.29)分别依次与齿槽(2.21、2.22)啮合，运行进行时相互啮合的轮齿和齿槽依次脱开，直到齿条框架(2.01)到达上止点时，轮齿(2.29)与齿槽(2.22)进入脱开状态；在框架(2.01)从下止点向上运动的同时，齿槽(2.11、2.19、2.20)与齿轮(2.07)相对运动，首轮齿(2.27)与活块(2.26)上凹进齿槽(2.19)相遇时，由于轮齿(2.27)的宽度大于齿槽(2.19)的宽度且与活块(2.26)宽度相同，轮齿(2.27)不会落入齿槽(2.19)而压缩活块(2.26)后退让位，继而顺利与齿槽(2.20)进入啮合，框架(2.01)到达上止点时，活块(2.26)在弹簧(2.09)的压力下，回到原来的位置重新构成齿槽(2.19、2.20)，首轮齿(2.27)与齿槽(2.20)啮合完成；齿轮(2.07)继续转动，框架(2.01)从上止点向下运动，轮齿(2.29)与齿槽(2.22)脱开，轮齿(2.27、2.28、2.29)分别与齿槽(2.20、2.19、2.11)进行啮合脱开，在框架(2.01)从上止点向下运动的同时，齿槽(2.22、2.21、2.05)与齿轮相对运动，首轮齿(2.27)与活块(2.25)上凹进齿槽(2.21)相遇时，同上述，首轮齿(2.27)的宽度大于齿槽(2.21)的宽度且与活块(2.25)的宽度相同，轮齿(2.27)顺利通过齿槽(2.21)并压迫活块(2.25)后退让位，进而与齿槽(2.05)进入啮合，框架(2.01)到达下止点时，弹簧(2.03)压迫活块(2.25)恢复原来位置，构成齿槽(2.21、2.05)啮合完毕。齿轮(2.07)继续转动，齿轮框架(2.01)随之上下往复，齿轮(2.07)上的轮齿继续与齿条上的齿槽依次啮合、脱开，相继循环运行。此实施方式整个详细技术特征见所属专利说明书记载。

从上述的技术特征和附图2.01、2.02、2.03的示出可以看出：此专利中作发动机动力机构的三种齿轮齿条机构：其齿轮和齿条之间为滚动摩擦，且可以很方便地作出所需机械强度的轮齿和齿槽，则该种齿轮齿条机构作动力机构摩擦力小、传动效率高、磨损少、寿命长，能满足发动机机构负荷的要求；能满足发动机动力循环和将直线运动转变为旋转运动并将旋转运动转变为直线运动的要求；由此，具有曲柄连杆机构在长期的实践和竞争中立于不败之地的优点；同时可以看出，所述齿轮齿条机构没有不平衡的旋转惯力和曲柄销线速度高危害的困扰。参看图3.01示出：将发动缸活塞(3.07)连接在所述齿条框架(2.01)的上端面上，则发动缸活塞(3.07)与齿条框架(2.01)同步运动且行程相同；所述齿条框架(2.01)的行程(即活塞行程)对应的齿轮转角(相当于曲柄转角)为60度，那么，齿轮轴(2.07)旋转1周(相当于曲轴转动1周)活塞(3.07)往复3次，即当齿轮轴与曲轴(同为动力轴)的转速相同时，发动缸活塞(3.07)作功的次数是曲柄连杆机构活塞作功次数的3倍。由此，在发动缸活塞的直径、行程、以及齿轮轴(相当于曲轴)转数与曲柄连杆机构发动机相同时(暂不计增压和其他条件)，从动力输出机构的途径，将发动机的功率提高了3倍；由于活塞往复3次(即作功3次)齿轮轴(相当于曲轴)转动1周，其单缸发动机发动缸内发火间角与现有二冲程三缸发动机发火间角相同(同为120°)，在两者单缸有效容积相同(暂不计其他条件)时，单缸发动机可替现有二冲程三缸发动机使用。从图2.01齿轮右上角轮齿和齿槽运动虚线(框架返回上止点时齿轮与齿条啮合后相位)还可以看出，在发动缸内爆发时，齿条与齿轮处于相切的相位，此相位与曲柄连杆机构发动缸内爆发时，活塞、连杆、曲柄销、曲轴处在一直线上的相位相比较可见，在发动缸内最大爆发力时刻，前者活塞下降的速度比后者活塞下降的速度要快近8倍以上，大幅度地数倍之上地降低了系统的机械负荷，避免了发动缸内最大爆发力危害的困扰，为发动机实现超高增压，克服缸内压力剧增的危害创造了条件。

我国发明专利“ZL200710193938.X、‘一种活塞往复内燃机的增压机构’”(公告号CN101289956B、公告日2011年6月22日)中具体实施方式1所述的一种发动机体内活塞往复式增压机构及其系统设置，如图3.01示出，其主要技术特征是：发动机用前所述专利“ZL200710147446.7”发明的‘一种齿轮齿条机构’作动力机构(3.06)，该机构框架的上端面连接发动缸活塞(3.07)，下端横向连接部分作出或联接增压缸活塞(3.05)，增压缸活塞的直径是发动缸活塞直径的两倍以上，于是，齿轮齿条框架是动力输出机构框架又是增加机构框架，两活塞通过框架的连接，同步运动且行程相同，构成一种发动机体内与动力机构复合的增压度达≈4的活塞往复式超高增压机构。图3.01、3.02示出：增压缸(3.16)与机身四周机壳固定连接，进气通道(3.01)和下压缩空气蓄气通道(3.04)设在增压缸底盖板(3.20)的下面；图3.05示出，压缩空气下蓄气通道(3.04)的下面，设有增压缸内吸入空气量的调控机构，该机构由压缩空气止回阀(3.03)伸出发动机底盖板外的阀杆头，联接摇杆(3.17)左端，摇杆(3.17)另一端联接调节伸缩杆(3.29)，在调节伸缩杆(3.29)和板弹簧(3.18)相互作用下，对增压空气止回阀关闭间隙进行调节，使适量的压缩空气返回增压缸内，以此调控增压缸内每工作循环增压空气的量，从而达到间接地调控发动缸内每工作循环供入空气量的目的(关于此机构具体的调控技术方案，在发明专利ZL200710193940.7具体方式7中作有详细记载)。图3.03、3.04联合示出：上下压缩空气蓄气通道(3.09、3.04)由管道(3.19)联通，增压空气上蓄气通道(3.09)，环抱发动缸进风口(3.10)区段，对发动缸(3.11)内实现涡流供风并形成发动缸(3.11)底座(发动缸下部分)。图3.06示出：排气管(3.23)进口处上面，设有排气涡轮吸入空气止回阀(3.22)，当发动缸排气阀(3.21)关闭时，利用废气涡轮的转动从止回阀(3.22)吸入空气，防止废气涡轮的喘振，排气阀(3.21)开启后，止回阀(3.22)自动关闭，排气工作正常进行；增压缸进风管口上面，设有增压缸内中冷压缩喷水机构，在增压缸吸气时对进风口喷射水雾；此喷水机构及其调控在另发明专利“ZL200710193940.7”中作出，其技术特征和工作原理，在所属发明专利“ZL200710193940.7”说明书具体实施方式6中作有详细记载(详见该专利说明书)。该增压系统的工作机制如下：图3.01示出，发动缸(3.11)作功时，两活塞同步下行，增压缸活塞(3.05)压缩已吸入增压缸(3.16)的空气，同时，将经过滤的空气从发动机盖面进风口(3.13)吸入发动机机体内，进入机体内的空气，流经发动缸顶部散热片，往下通过发动机机体横隔上的通风口(3.08)和动力机构框架中空部位及其他空间，然后储于增压缸上部空间(即增压缸活塞(3.05)上面)；发动缸活塞(3.07)下行至发动缸进风口上附近处时，排气阀(3.21)开启，排气开始，涡轮吸入空气止回阀(3.22)同时自动关闭；增压缸活塞(3.05)继续压缩增压缸内的空气，当增压缸内空气的压力超过蓄气通道内压缩空气的压力时，压缩空气止回阀(3.03)打开，压缩空气进入压缩空气蓄气通道，暂时伫储；发动缸活塞(3.07)下行至打开发动缸(3.11)进风口(3.10)时，压缩空气以涡流进入发动缸，对发动缸活塞顶面及构成燃烧室凹进部分扫气并实现冷却，同时对发动缸进行扫气和冷却，扫气工作结束，排气阀(3.21)关闭，排气工作结束，排气管进口上面的吸入空气止回阀(3.22)在涡轮的鼓风作用下开启，对排气阀及排气管进口部位实现冷却，并防止排气涡轮喘振(注：此述吸入空气止回阀仅限于小型发动机防止排气涡轮喘振而应用，在多缸发动机或排气涡轮不会发生的喘振发动机上，此吸入空气止回阀则取消可不采用)。活塞继续下行至下止点，发动缸进风口(3.10)全开，增压缸压缩空气止回阀(3.03)关闭，活塞从下止点向上反行，增压缸吸入空气止回阀(3.02)开启，增压缸吸气工作开始进行，与此同时，中冷喷水咀向增压缸进风管(3.14)喷射水雾，水雾与空气混合进入增压缸内，吸收缸内空气流经沿途冷却携带的热和空气压缩时产生的热汽化，由此实现增压缸内中冷压缩；活塞返行上升初始，发动缸活塞(3.07)压缩发动缸(3.11)和与发动缸连通的压缩空气蓄气通道内的空气，至发动缸进风口(3.10)关闭时，发动缸(3.11)和蓄气通道里的压缩空气隔开，蓄气通道内的空气保持隔开时的压力伫储在蓄气通道内，发动缸内的空气随着发动缸活塞(3.11)的上升继续压缩直至活塞到达上止点，发动缸内压缩工作完成，与此同时，增压缸内吸气工作完成，增压缸进气止回阀(3.02)关闭。活塞从上止点向下运动，下轮循环开始，如此循环。

从上述技术特征和附图示出可以看出：所述专利“ZL200710193938.X”发明的一种发动机体内增压机构，传动直接、结构简单，充分地利用了动力机构的工作部件和运转空间，瞬时反应敏捷，可以很方便地实现增压度≈4的超高增压和便于实现增压缸内喷水中冷压缩，具有增压空气量的调控设置，可间接地掌控供入发动缸内的空气量，能在所有大、中、小型活塞往复内燃机上应用，全面地克服所述现有涡轮增压方式的缺陷和不足之处。此技术方案实施后，可将现有废气涡轮用于回收排气中携带的能量，增加发动机的热效率，使发动机成为了涡轮复合发动机。详细技术特征参看该发明专利说明书记载。

我国发明专利“ZL200710193940.7‘一种挺杆和该挺杆的组合机构与调控系统’”(公告号CN101205861B、公告日2012年5月23日)，首先发明了一种固定在与发动缸活塞同步运动的动力机构框架(也即是增压机构框架)上的一种挺杆和一种设置在发动机顶盖板上的摇杆机构，然后以此两发明为基础，对发动机中各工作系统及其调控系统作出开创性的发明(各具体发明的整个技术特征和工作原理，详见该专利说明书的记载和附图的示出)，具体的发明及其技术特征简要地介绍如下：

具体实施方式1所述的一种挺杆：图4.01右边结合图4.03示出：与发动缸同步运动的动力机构框架(4.01)上固定一种挺杆(4.02)；如图4.02所示：该挺杆头(4.03)与摇臂(4.06)相对的一面，顺摇臂轴轴向，依从动构件泵喷咀(4.08)各工况的工作参数(喷油提前角、喷油速率、喷油量)从最小到最大工况的连线作出类似凸轮工作性能的工作形状，图中：线段a′-a″是缓冲起点线，a-b是喷油提前角始点连线，a-c是喷油终点连线，同时也是喷油量参数的连线，b-c是喷油速率线；在活塞顶面位于下止点时，挺杆头工作形状的工作始点距摇臂(4.06)下面工作始点间的距离，等于活塞行程S-(S/180°)×喷油提前角，以此确定挺杆头(4.03)上工作形状工作始点的位置和挺杆的总长度；当发动机运转，挺杆头(4.03)上工作形状上升驱动摇臂(4.06)时，泵喷咀(4.08)就在摇臂对应的工作形状上的参数下工作；

具体实施方式2：由具体实施方式1所述的一种挺杆和一种摇杆机构及泵喷咀构成的一次燃油泵喷系统：图4.01右边参看图5.01右边联合示出：将所述摇臂(4.06)固定在摇杆轴(4.07)上，其固定端作出臂头传动另一异型摇臂(4.05)，当摇杆轴(4.07)带动摇臂(4.06)随摇杆轴轴向运动时，其作出的臂头在异型摇臂形成的臂头移动槽内滑动；参看图5.01示出：异型摇臂(4.05)一端活动地套在摇臂轴(4.07)上，由轴座固定轴向位置，使异型摇臂(4.05)只作上下摇动，其轴向位置不变，它的另一端压在泵喷咀(4.08)柱塞泵头上，与柱塞泵头接触点的轴向位置保持不变；在异型摇臂(4.05)与泵喷咀泵体之间设一拉力弹簧，保持异型摇臂(4.05)臂头与泵喷咀(4.08)泵头的接触，实施方式1所述挺杆头(4.03)驱动摇臂(4.06)上升时，异型摇臂(4.05)与泵喷咀(4.08)保持接触的一端下压泵喷咀(4.08)柱塞泵头，泵喷咀(4.08)就进行燃油泵喷的工作。摇杆轴(4.07)(即滑动轴)与轴座滑动联接，操作摇杆轴轴向运动，使固定在滑动轴(4.07)上的摇臂(4.06)对应挺杆头(4.03)工作形状上任一工况参数的位置时，泵喷咀(4.08)就在该任一工况的工作参数下工作；

由具体实施方式1和具体实施方式2所述的一种固定挺杆和一种摇杆机构及泵喷咀构成的燃油泵喷系统，省去了传统的定时齿轮装置、凸轮机构、燃油泵、高压油管、回油管及其固定和联接所需的构件，以及所占用的大量宝贵的发动机体内空间，结构紧凑、传动直接，消除了现有燃油泵喷系统结构复杂而引起系统工作性能不良的因素，而且还可以通过摇杆轴即滑动轴((4.07)随发动机工况变化的轴向运动，使燃油泵喷工作随发动机工况的变化工作。

实施方式3所述的二次发动缸内喷水系统：图4.01左边是二次发动缸内喷水冷却系统主视图，参看图5.01左中部示出二次发动缸内喷水机构俯视结构，两图联合示出，该系统的挺杆(4.16)固定在动力机构的框架(4.01)上(参看图4.03)，挺杆头(4.15)与摇臂(4.12)以及异型摇臂(4.13)和摇臂轴(4.11)，与所述燃油泵喷系统的结构及调控方法对应相同；所不同的是挺杆头(4.15)上的工作形状向下运动(即挺杆(4.06)后退下行)为有效工作行程，活塞位于上止点时，挺杆头(4.15)上工作形状也位于上止点，其工作始点向下，挺杆头(4.15)上第一次喷水工作形状喷水始点距摇臂(4.12)上边工作始点的距离，等于活塞顶面下行至发动缸内喷水始点的距离(发动缸内喷水始点由设计得出)。同理，确定二次喷水工作形状喷水始点距摇臂(4.12)上边工作始点间的距离，还可以确定第一次喷水始点和第二次喷水始点间的距离，并推导出挺杆的总长度；挺杆头(4.15)上第一次喷水和第二次喷水的工作形状，由设计的第一次喷水和第二次喷水的工作参数参照燃油泵喷系统工作形状的制作方法作出；泵喷咀(4.09)柱塞泵由下向上压缩水液从喷咀喷出；

上述二次发动缸内喷水冷却系统，不仅具有所述燃油泵喷系统具有的传动直接、结构简单、便于布置和通过对其摇臂轴即滑动轴(4.11)的调控，实现系统随发动机工况变化工作的优点。其重大的积极效果还在于：除喷水冷却工作参数取值的理念和具体取值的方法未公开之外(有关论述和技术方案在发明申请“申请号201410020453.0、名称‘一种活塞往复内燃机的喷水冷却系统’”中提出)，所述二次发动缸内喷水冷却系统，制定了一种新型的、从发动缸内的途径，定部位、定时定量定速率工作的冷却技术方案和技术手段，该新型的冷却技术方案，若在正确冷却取值的理念和方法得出的工作参数下工作时【即按前(0007)段尾所注，用发明申请“201410020453.0”(已获实用新型专利，专利号“ZL201420022888.4”)中发明的新的喷水参数取值方案得出的喷水参数下工作时】，可掌控发动缸内混合气燃烧的温度和燃烧的过程，从发动缸内的途径，在确保发动装置不受到热负荷危害安全可靠地工作的前提下，基本上避免现有冷却方式造成的约30％的发动缸内燃料热效率的损失，同时基本上避免发动缸内各种不良燃烧污染物的生成；

具体实施方式4所述一种二次燃油泵喷系统：如图4.01结合图4.10示出：该系统与前所述实施方式1和2构成的一次燃油泵喷系统不同的技术特征是：其挺杆仍用所述一次燃油泵喷系统的挺杆，只是挺杆头上的工作形状不同，该挺杆头上面作出两次燃油泵喷的工作形状，第二次燃油泵喷的工作形状作在所述一次燃油泵喷系统工作形状的下面；两次燃油泵喷的工作形状，由设计的第一次燃油泵喷的工作参数和第二次燃油泵喷工作的参数分别作出；由此所述，二次燃油泵喷系统，仅是挺杆头上的工作形状不同，由此，只需将一次燃油泵喷系统的挺杆头换成二次燃油泵喷系统挺杆头，所述一次燃油泵喷系统即成为了二次燃油泵喷系统。其积极效果是：便于组织发动缸内的燃烧工作，尤其是可以实现发动缸内汽油机械式喷射，第一次喷入的汽油雾与发动缸内吸入的空气混合，形成浓度较稀的混合气，便于实现较高的增压比，提高发动机的热效率，第二次喷入的汽油雾，由于发动缸内经压缩后的较稀浓度的混合气密度大，喷入油雾的射程相对减小，在点火处形成适合于点火燃烧的高浓度的混合气，便于发动缸内点火燃烧过程顺利进行，由此，此二次燃油泵喷系统可用于汽油机作燃油泵喷系统；

具体实施方式5所述顶置排气系统，如图4.04示出：该系统结构的主要特征和驱动方式以及调控方法与实施方式3所述的二次发动缸内喷水冷却系统基本相同，所不同的是挺杆(4.17)的挺杆头(4.20)上只作出一个工作形状，该工作形状由设计的排气工作参数(排气正时和排气量)作出；挺杆头(4.20)上工作形状下面的工作始点距摇臂(4.23)上边工作始点的距离，等于活塞顶面从上止点下行至发动缸内预排气始点(预排气始点由设计得出)间的距离，挺杆头(4.20)向下运动，工作形状驱动摇臂(4.23)时，异型摇臂(4.21)向上运动带动排气阀(4.26)上升，随工作形状上的参数开启一定的高度，之后，摇臂(4.23)在工作形状的垂直平面上滑行，排气阀(4.26)保持开启的高度不变，燃气继续排出，此段排气延续期的时间由设计参数确定，排气完毕，摇臂(4.23)与工作形状脱离，拉力弹簧(4.19)使排气阀关闭。挺杆头(4.20)上工作形状从下止点返回向上驱动摇臂(4.23)时，异型摇臂(4.21)向下作无效运动，摇臂(4.23)脱离工作形状驱动后，拉力弹簧(4.24)拉力使异型摇臂(4.21)恢复原位。其积极效果是，通过该系统摇臂轴即滑动轴随发动机工况变化的轴向运动，可实现系统随发动机的工况变化而进行排气工作，有利于发动缸内第二次喷水工作准确地实施；

具体实施方式6所述增压缸内中冷压缩喷水系统，该系统分手动调控和随发动机工况调控两部分，下面主要介绍随发动机工况变化工作的部分，其主要特征如图4.05示出：所述二次发动缸内喷水冷却系统挺杆(4.16)的侧边作出挺杆头(4.27)(此挺杆头也即是工作形状)，与泵喷咀(4.28)的柱塞泵头对应，上升时驱动泵喷咀柱塞泵头后退，压迫泵腔内的水液进入喷咀，实现泵喷水液的工作；泵喷咀(4.28)正对增压缸进风管口(图中双点线示出)；所述挺杆(4.16)杆身侧作出的侧挺杆头(4.27)，与活塞同步运动，上升驱动泵喷咀(4.28)泵喷水液时，正好与增压缸内吸入空气的过程同步，泵喷咀喷出的水雾与空气混合一起进入增压缸内，在增压缸内空气压缩的过程中吸热汽化，起到中冷压缩的作用；图4.05结合图4.06、4.07示出：固定在与滑动轴(4.14)同步运动的套筒(4.34)上的齿条(4.40)，与传动构件(4.33)上作出的轮齿啮合；调节滑动轴(4.14)作轴向运动，带动传动构件(4.33)下面的扇形凸轮运动，此扇形凸轮的运动，通过拉杆(4.29)与泵喷咀(4.28)柱塞泵上的弹簧配合，调节泵喷咀(4.28)的柱塞进退(图4.06示出)，以此调节泵喷咀的喷水工作，即操控滑动轴(4.14)随发动机工况作轴向运动，就可以调节泵喷咀(4.28)随发动机工况的变化进行泵喷水液的工作；此工作系统的积极效果是，可以灵活地掌握增压空气的温度和水分的成份，即可间接地掌握发动缸内燃气的温度，由此与二次发动缸内喷水系统配合，消除热负荷对发动装置的危害和避免发动缸内不良燃烧污染物的生成，还可节省增压压缩耗功；此外，增压空气供入发动缸时，对发动缸活塞和发动缸内壁面可起到冷却的作用；

具体实施方式7所述增压缸进气量调控系统：该系统的调控也有手动调控和随发动机工况变化自动调控两种方式，下面简要地介绍随发动机工况变化调控系统的技术特征：图4.08联合图4.05、5.01示出，前(0031)段所述增压缸内中冷压缩喷水系统滑动轴(4.14)尾段作出的齿条(4.38)，与升降螺杆(4.60)肩上活动元盘(5.55)上作出的轮齿(5.38)啮合(参看图5.01示出)；圆盘(5.55)靠增压缸吸入空气量调控机构调节杆(5.73)(即前(0021)段所述发明专利“ZL200710193938.X”记载的增压缸内吸入空气量调控机构调节杆(3.29))的一边，在圆盘(5.55)平面上沿元盘边作出弧形移动凸轮(5.61)；(0021)段所述滑动轴(4.14)(即图5.01中标记(5.14))随发动机工况变化作轴向运动时(图5.01示出)，其尾段作出的齿条(5.38)带动元盘(5.55)上的轮齿，使元盘(5.55)上的弧形移动凸轮(5.61)作进退运动；弧形移动凸轮(5.61)的运动与增压缸吸入空气量调节杆(5.73)下面连接的吸入空气量调控机构(前(0031)段作出简介，图3.05示出)的板弹簧(3.18)配合(由于该系统与增压缸内中冷喷水系统共用滑动轴(4.14))，可使增压缸吸入空气量调控机构随发动机工况变化工作；此系统的积极效果是：通过对增压缸内增压空气量的调控，间接地调控发动缸内的空气量随发动机工况的变化供入；此系统与燃油泵喷系统配合，可保持发动缸内混合气有一个最佳热效率空燃比，在提高发动机热效率的同时，还便于了解和掌控发动缸内混合气燃烧的温度，有利于增压缸内中冷压缩喷水和发动缸内二次喷水的具体实施；

具体实施方式9所述的联体输送泵，图4.09示出，其主要技术特征是：驱动连体输送泵(4.63)的挺杆(4.18)，固定在动力机构框架(4.01)上(参看图4.03)，联体输送泵(4.63)由燃油柱塞泵和水液柱塞泵并联连接构成，两泵的泵头分别作在泵体的下面；泵头压缩终点距挺杆头顶面位于下止点的距离，等于活塞行程的长度；挺杆(4.18)同时压缩并联的两泵头，联体输送泵一次性地分别泵出一定量和一定压力的燃油和水液，输送给燃油泵喷咀泵腔和水液泵喷咀泵腔，多余的燃油和水液从各自的溢流阀流出。其优点是可通过调节溢流阀液体流出的压力，按设计需求输出一定压力的燃油或水液，配合泵喷咀泵腔柱塞的再次加压，达到超强压力的要求，优化雾化效果，系统结构紧凑简单，便于布置；

具体实施方式10所述的机油输送泵，图4.05示出，其主要技术特征是：用活塞式单出杆双向输出泵作机油输送泵(4.39)，泵体上面较长的出杆上段装有套筒，套筒下端与泵体之间装有压力弹簧，泵出杆头紧顶动力机构框架(4.01)侧伸出的部分(参看图4.03左边示出)，泵体活塞的行程等于发动缸活塞的行程；动力机构框架下行时，其侧伸出部分(4.01)压迫泵出杆向下泵出泵体下腔内机油的同时，泵体上腔吸入机油；动力机构框架上行时，压缩弹簧的压力使泵体活塞泵出上泵腔的机油，下泵腔同时吸入机油。如此往复，机油不断地泵出。其主要优点在于，系统传动直接、结构简单、效率高、输送出的机油压力大。此发明专利中各项发明全部详细的技术特征和工作原理，请看该发明专利说明书的记载和附图示出。

发明专利“ZL201112083190.9、名称‘一种活塞往复内燃机顶置综合调控系统’、公告号CN102562339B、公告日2014年9月17日”(该发明专利由上述发明专利ZL200710193940.7中分出，因此，该专利中发明的顶置综合调控系统即是上述发明专利实施方式8所述综合调控系统)。该系统的主要技术特征如图5.01、5.02示出：用一横向联接板(5.65)将二次发动缸内喷水、燃油泵喷、顶置排气工作系统的摇臂轴(5.11、5.07、5.04)(即滑动轴)，连同增压缸内中冷压缩喷水和增压缸吸入空气量调控两系统共用的滑动轴(5.14)横向连接起来；横向联接板(5.65)上还固定有电开关(5.67)和衔铁(5.43)，横向联接板(5.65)上的电开关(5.67)，由电线(5.52)与电磁铁(5.43)联接；与调速器(5.56)连接的指令伸缩杆(5.50)上装有指令板(5.53)，系统由指令板(5.53)指令(即由调速器指令)，用电磁铁(5.43)通电磁力和所述系统各自调控轴即滑动轴(5.14、5.11、5.07、5.04)上装配的弹簧(5.59、5.66、5.51、5.75)的合力(电磁铁通电磁力＞弹簧力＞系统阻力)双向牵引，使系统随发动机工况的变化工作。当指令板(5.53)前行与电开关(5.67)接触，电磁铁(5.43)通电磁力拉动横向联接板(5.65)前行；指令板后退与电开关脱开，电磁铁(5.43)断电磁力消退，弹簧合力使横向连接板(5.65)后退；当指令板(5.53)随发动机工况稳定在某一位置时，如果电开关(5.67)与指令板(5.53)接触，则电磁铁(5.43)通电，通电磁力拉动横向连接板(5.65)前行，电开关(5.67)与指令板(5.65)脱开，电磁铁断电磁力消退，弹簧合力又使电开关(5.67)与指令板(5.53)接触，与此反复，横向连接板(5.67)动态地随指令板(5.53)稳定在一定的位置；于是横向连接板(5.65)随指令板(5.53)指令的工况位置运动，那么，横向连接板(5.65)上所联接的各工作系统起调控作用的滑动轴都随发动机工况的变化工作，则分别联接各滑动轴(调控轴)的工作系统都随发动机工况的变化工作。图5.05、5.07结合图5.01示出：调速器工况伸缩杆(5.50)的杆座(5.49)上配有第一、二调节板(5.46、5.72)，调速器伸缩杆(5.50)的杆头上装配的第一手柄(5.48)与第一调节板(5.46)配合，操作发动机的启动、关闭、怠速或无极调速，并可通过第五螺母(5.47)微调；图5.05示出：调速拉杆(5.69)的尾端连接构件(5.68)(参看图5.06)，调速拉杆前端杆头上的第二手柄(5.70)与第二调节板(5.72)配合，操作调拉杆进退，使构件(5.68)压缩或放松调速器的调速弹簧，由此调控发动机的速度，第六螺母(5.71)可进行微调。此综合调控的积极效果是，将所述需随发动机工况变化工作且有内在关联各工作系统的调控综合起来，使之统一地同步地随发动机工况的变化处在任一工况的任一同一工作循环中，各自在该任一同一工作循环的自己的工作参数下工作，使各工作系统的工作有机的紧密地形成一个整体的工作；同时充分地利用了所调控的工作系统的工作部件及其占用的空间，具有结构紧凑、操作方便、便于装配、检测、更换和维修的优点，与现有电控调控技术相比，可节省大量的制造和维修的费用；此发明整个详细技术特征，敬请参看其说明书记载。

发明专利，专利号ZL201310434603.8、公告号CN103498729B、公告日2016.01.06，该专利发明了一种发动缸活塞工作环境强化系统，其主要的技术特征如图6.01(参看图4.04)示出：发明专利“ZL200710193940.7”中发明的组成各工作系统的挺杆(6.07)，分别分布在发动缸的左右和前边；图6.02(参照图4.01)示出：将各挺杆杆身原机械强度增加至可以承受系统定位所需的机械强度，并在杆身活动口作出耐磨承压块(6.09)减小挺杆与活动口的磨损(如图6.02示出)，使各挺杆具有稳定可靠的精确的定位功能，于是，发动缸活塞(6.03)各方位得到准确、稳定、可靠地定位；以上的定位措施，结合对置的增压缸活塞与增压缸严密的定位功能(参看图1.01和图3.01示出)，使发动缸活塞(6.03)在发动缸(6.02)内工作时，实现精准地没有外力干扰的上下滑动，由此，将发动缸活塞设计为位于下止点时，除顶段活塞环区段留在发动缸尾部供风口区段接受供风冷却外，其余部分伸出发动缸外，接受从机体横隔板通风口(6.08)进入增压缸的冷空气冷却(图6.02下部分示出)，达到消除活塞热负荷危害的同时，大幅度地省去了传统的活塞在发动缸内与发动缸内壁面的摩擦；图6.02还示出：将机体横隔板上原设计的垂直通风口(参看图6.02有4个通风口)改为出口缩小，且面向发动缸活塞伸出发动缸外部分的通风口(6.08)，对发动缸活塞进行强化冷却和润滑工作；发动缸活塞(6.03)内腔，作出连接活塞顶面燃烧室(6.10)的外壁面(位于活塞内腔的壁面)和活塞内腔壁面的散热片(6.11)，接受动力机构(齿轮齿条机构)高速转动所扰动的空气和机油的冷却，在流经所述通风口(6.08)冷空气强制冷却的共同作用下，将发动缸活塞顶端部分的热负荷导出，确保发动缸活塞不受热负荷的危害安全可靠地工作；

现有常规内燃机活塞往复的速度，由于受着活塞组热负荷高、曲柄连杆机构不平衡的旋转惯性力、曲柄销线速度高和离心力大、侧倾力、以及侧倾力造成的摩擦等危害的局限，活塞平均速度增大会使上述不利因素增大，系统工作恶化，磨损加剧，寿命下降，甚至造成系统的损坏，一般最大许用值的速度不超过15m/s。当采用齿轮齿条机构作动力机构，消除了曲柄连杆机构不平衡旋转惯性力和离心力大及曲柄销线速度高的危害；加上所述技术手段消除了活塞组热负荷的危害和侧倾力的冲击及侧倾力造成的摩擦，同时将发动缸活塞大部分伸出发动缸外大幅度地减小了活塞与发动缸内壁面的接触；全面地消除了现有影响活塞平均速度最大许用值提高的各不利因素后，对活塞平均速度可提高的最大许用值估算如下：(1)将所述现有活塞平均速度15m/s时的各不利因素综合在一起，统称为“速度阻率”，设此“速度阻率”为1，若此“速度阻率”减少，则活塞平均速度相应增大；若此“速度阻率”增大，则活塞平均速度相应地减小，此“速度阻率”与活塞平均速度成反比；再将所述技术方案和齿轮齿条机构作动力机构两者共同消除的不利因素而所消除的“速度阻率”的数值，保守地取值为0.7-0.75，则所剩的速度阻率的数值为0.3-0.25，活塞往复平均速度最大许用值可为：50-60m/s；(2)与曲柄销线速度比较进行估算：取与曲柄销线速度的相关数值：缸径D₁＝85mm，行程S＝90mm，连杆大头孔内径(以此内径作活塞销直径)D₂＝48mm，活塞平均速度c_m≤18m/s(≈18m/s)(以上数值摘自百度介绍发动机)。由：曲柄销绕曲轴转动，其外圆直径D₃＝S+D₂，则曲柄销转动外圆的周长＝(90mm+48mm)×3.14＝433mm；由活塞上下一循环与曲柄转动1周同步，又，活塞行程为90mm时活塞速度c_m≈18m/s；设曲柄销的线速度为X，则X＝18m/s×(433÷2S)≈43m/s。由于优化工作环境后的发动缸活塞的运动，远比在不平衡旋转惯性力影响下并在发动缸内爆发压力下工作的、曲柄销的运动要轻松得多；如果将所述曲柄销的线速度定为活塞平均速度的最大许用值，则这个活塞平均速度最大许用值仍有充裕的提高空间。现结合前述活塞速度c_m≈50-60m/s，取活塞平均速度最大许用值为45m/s。此值仍可达现有最大许用值15m/s的3倍。则从提高活塞平均速度最大许用值的途径，在其他条件不变的情况下，将发动机的功率提高为活塞平均速度为15m/s时功率的3倍。

实用新型专利，专利号ZL201420022888.4、公告号CN2037301114U、公告日2014.07.23(该专利同日就同样的内容提交了发明申请，申请号“201410020453.0、名称‘一种活塞往复内燃机喷水冷却系统’、公布日2014.06.25”)。该专利中发明的一种冷却系统，由发明专利“ZL200710193940.7”中发明的，可以定部位、随发动机工况变化定时、定量、定速率工作的、二次发动缸内喷水冷却系统(见图7.01、7.02、7.03示出的挺杆头上第一次喷水的工作形状(7.01)和第二次喷水的工作形状(7.02)并参看前(0027-0028)段记载)及增压缸内中冷压缩喷水系统(见前(0031)段记载)和发明申请“201310434603.8”中所述发动缸活塞冷却技术手段(见前(0036)段记载和图6.02示出)构成；其任务是：将上述冷却技术方案和技术手段统一地归纳为冷却系统，统筹地设计对系统的冷却；以新发明的、喷水工作参数取值的理念和方法，对二次发动缸内喷水和增压缸内中冷压缩喷水的工作参数如何取值作出介定；其技术措施是：泵喷水咀安置在发动缸内燃烧室顶面热负荷最严重的部位；用发明专利“ZL200710193940.7”中发明的随发动机工况变化工作的一次燃油泵喷系统(前(0025)段记载)或二次燃油泵喷系统(前(0029)段记载)和随发动机工况变化的增压缸内吸入空气量调控系统(前(0032)段记载)相互配合，确定和保持发动缸内燃料完全燃烧的最佳热效率空燃比，由此不仅可以提高发动机的热效率，并可得出和保持一定工况下发动缸内混合气一定的燃烧的热力状况，进而得知发动缸内热负荷严重部位的热负荷情况，为确定系统喷水的工作参数提供依据；

主要技术措施还包括，二次发动缸内第一次喷水工作参数的介定：(1)在发动缸内不生成高温污染物的时刻(图7.03中a′b′c′d′d″c″b″a″a′内区段)和工况时，从泵喷水咀渗出微量的水液，对燃烧室顶面热负荷危害严重的区位进行冷却，其渗水的工作参数，由燃烧室顶面热负荷出现的时刻、大小、速率确定；(2)发动缸内生成高温污染NO工况(图7.03中abcdd′c′b′a′a区段)喷水工作参数的界定：此喷水的定时选择在生成NO临界温度出现的时刻。一定的生成NO的工况，在生成NO临界温度出现的时刻，缸内有个一定的热值，此时喷入缸内的水液越多，燃气温度下降越低，喷入缸内水液所形成的水蒸汽团的顶端温度相应地低，其水蒸汽团爆发力越小；反之，水蒸汽团的爆发冲击力越大；由此，在生成NO临界温度出现时，向发动缸内喷入能抑制生成NO温度出现且水蒸汽团的爆发冲击力最大的水液量为最佳喷水量；此喷水量，由喷水时刻(生成NO临界温度出现时刻)发动缸内可生成NO温度的热值、喷入水液汽化和汽化后升温吸热、吸热后高温高压水蒸汽团的冲击使燃气的温度和成份重新混合、以及活塞作功快速下降等因素联合确定；缸内先期高温燃气团生成氧化氮NO的温度受到抑制并与混合气重新混合，混合后的燃气立即迅猛全面地燃烧，顶端温度急剧上升，如此同时活塞作功迅速下降，当活塞迅速下降仍不能抑制生成NO的温度还会出现时，则继续向发动缸内喷入可以抑制生成NO的温度出现且生成最大爆发力水蒸汽团的水液量，抑制NO的生成(图7.03中bcc′b′b区段)；在生成NO温度受到抑制，燃烧室顶面热负荷严重时，仍采用所述渗水手段消除其热负荷危害(图7.03中cdd′c′c区段)；

发动缸内第二次喷水(图7.03中EFGG′G″F″E″E′E区段)工作参数的介定：第二次喷水的定时，选择在缸内预排气结束至扫气工作即将结束的时刻，喷水量依具体工况下缸内预排气温度、缸内壁上段、排气口及排气阀、排气管进口及管道、以及废气涡轮内工作部件等热负荷状况确定；可以消除上述部件和区段热负荷危害且最少的水液量为最佳喷水量；

增压缸内中冷压缩喷水工作参数的介定：喷水定时和速率与增压缸内吸气过程同步；增压机构未满负荷工作区段(图7.07中，扇形凸轮(7.04)上a-b区段)，喷水量依增压缸吸入空气的量、空气温度、以及基本上不影响缸内燃料最佳热效率的界定作出，增压机构满负荷工作区段(图7.07中扇形凸轮(7.04上b-c区段)每工作循环喷水工作参数，在a-b区段界定的喷水量的基础上，以满足二次发动缸内喷水抑制NO生成的需求而确定；

用所述界定工作参数工作的二次发动缸内喷水系统和增压缸内中冷压缩喷水系统，连同发明申请“201310434603.8”中发明的发动缸活塞冷却技术(前(0049)段记载)构成的冷却系统，其主要积极效果是：在可靠地消除系统热负荷危害，确保发动装置安全可靠地工作的前提下，避免了发动缸内高温污染物NO的生成。由采用了燃料完全燃烧最佳热效率空燃比、发动缸内底端温度高、高温高压水蒸汽团在缸内产生扰动和对流可使缸内混合气的温度和成份重新混合并减小缸壁处温度较低未燃混合气的厚度、以及重新混合后缸内全面快速的燃烧可消除高温缺氧和低温污染物的生成等因素的作用，可达到从冷却技术的途径在发动缸内全面地避免各不良燃烧污染物生成，基本上消除现有发动机向大气中排放大量不良燃烧污染的现象。发动缸内第一次喷水中抑制NO生成的喷水，是充分考虑了准确喷水时缸内可生成NO温度的热值，先期高温燃气与未燃混合气重新混合、以及活塞快速作功对生成NO高温作出抑制作用后的、仅对可生成NO高温进行抑制的喷水，其喷入水液的量是很微小的；第二次预排气结束后的喷水，缸内工质对外界作功已完毕且已进入废气涡轮对外界作功，此次对缸内和排气系统热负荷严重部位进行冷却的喷水，以及所述抑制NO生成喷水，对发动缸内燃料“火用”值(作功能力)的损失都是很微小的；所述增压缸内中冷压缩喷水和对发动缸活塞的冷却，均将冷却时携出的热保留在工值中；但上述的冷却，由于水液的汽化和汽化后升温吸热，不可避免的会对发动缸内燃料的“火用”值(作功能力)造成一定量的损失，不过，由于水蒸汽吸热升温后仍可作为工质对外界作功，缸内先期高温燃气与未燃混合气重新混合后快速全面完全地燃烧，增压缸内中冷压缩可节省压缩耗功，以及各工况各工作循环中都有一个最佳热效率空燃比等方面可增大发动机热效率，以此与所述损失的热效率相抵消，所述冷却系统基本上不会造成发动缸内燃料“火用”值(作功能力)的损失；由于从发动装置内消除了热负荷对装置的危害，也就自然地省去了现有冷却方式在发动缸外冷却造成的约30％的燃料热效率损失和采用的冷却设置，将发动机的热效率在现有热效率约40％的基础再增加约30％(参看附图8.08和8.09即可得出)，则增加后的热效率约为现有柴油机的1.7倍、现有汽油机的2倍。同时，由于热效率的提高，相应地减少了大量的CO₂向大气中排放，并且还可以将柴油发动机的功率相应地增加0.7倍，汽油机的功率增加1倍。

发明申请“201410208643.5‘一种活塞往复内燃机的发动缸及其排气设置’”(公布号“CN103993972A”，实用新型专利号“ZL201420249261.2”)，发明了一种从发动缸体上段侧设置排气口的发动缸及其排气口与排气阀，其主要特征如图8.01、8.03、8.04联合示出：发动缸盖板(8.05)与发动缸体(8.03)为整体结构，缸盖板(8.05)上作出的凸台(8.06)与缸盖板(8.05)也为一整体，排气口(8.04)作在缸盖板内壁下面的侧边，凸台(8.06)的上面从上往下作出插口(8.07)，插口(8.07)的横截面与排气口(8.05)的横截面相同(图8.06、8.07示出)且相互贯通，使插口(8.07)空间与排气口(8.04)缺口空间形成为一整体空间；图8.05示出：排气阀由阀柄(8.14)、阀盖板(8.13)、闸板(8.10)三个部分构成，闸板(8.10)作在阀盖板(8.13)的下面，闸板的形状，以与所述插口空间和排气口缺口空间连成的整体空间形状相吻合作出；图8.05示出：当排气阀在拉力弹簧(8.12)的拉力下关闭排气口(8.04)时，闸板(8.10)的左右两边和底边与所述整体空间的左右两边和底边紧密吻合，闸板(8.10)下部分的内边与发动缸内壁面排气口缺口相吻合，使发动缸内壁面成为一个完整的圆筒壁面(图8.02示出)；阀盖板(8.13)下面除作出闸板(8.10)的部分，其余部分与凸台(8.06)上面除作出插口外的部分紧密吻合；图8.05示出：阀柄与发明专利“ZL200710193940.7”中发明的顶置排气系统(8.15)联接，使排气阀在顶置排气系统(8.15)的操作下，随发动机工况变化对发动缸进行排气工作；图8.01、8.03示出：发动缸尾段作出的进气口(8.02)区段，紧密地插入发明专利“ZL200710193938.X”中发明的、增压系统上压缩空气蓄气通道(8.01)形成的发动缸座内，其进气口(8.02)与所述上压缩蓄气通道(8.01)配合的相位，可使压缩空气以强劲的涡流供入发动缸内，便于燃料与空气的混合和快速地燃烧。

所述发动缸的积极效果：改变了现有技术的从发动缸缸盖板上面设置排气口及联接排气管的方式，可使发明专利“ZL200710193940.7”中发明的、多项工作系统主要的工作部分和综合调控系统紧凑地布置在发动机的顶盖板上，且不受到发动缸内排气热负荷的危害；有机地联接了发明专利“ZL200710193940.7”中发明的顶置排气系统和发明专利“ZL200710193938.X”中发明的增压系统，使此述两项专利中的两发明在发动机的整体结构中有机地联接成为工质工作过程流动系统，此外，排气阀具有关闭排气口严密、工作可靠、摩擦力小、磨损少、寿命长、散热好、尤其具有便于装配、检测、更换和维修的优点。

我国发明专利“ZL200810169739.X‘一种内燃发动机用纯净水的回收与制取设置’”，(公告号CN101434419B公告日2013年4月24日)中发明的发动机用纯净水的回收与制取设置，是一种联接在废气涡轮排气管(9.01)后面的设置，其主要技术特征如图9.01示出：用横隔板(9.05、9.09)将并联散热支管联接起来而构成的散热支管组架(9.03)，一端插入所述设置的壳体(9.02)中，构成与排气管(9.01)联接的排气减速降压室(9.06)和水蒸汽发生室(9.07)，另一端连接分离箱(9.10)；图9.02示出：此设置的壳体侧边联接水蒸汽冷凝箱；携有发动机高温高压时喷入水液所生成的水蒸汽的排气，进入减速降压室(9.06)后，其流速和压力降低，然后进入并联散热支管(9.03)内(此支管外为水蒸汽发生室(9.07)区段)，至此，喷水咀在蒸汽发生室向散热支管喷水，对支管内的排气进行冷却；图9.02示出：喷水生成的水蒸汽从其出口(9.16)进入冷凝箱的冷凝支管(9.15)冷却，冷凝的水液成为制取的纯净水，流入存水箱(9.14)，散热支管(9.03)内的排气在流入分离箱(9.10)的沿途冷却后，所携带的水蒸汽冷凝成水滴淅出，流入分离箱经管道(9.12)与存水箱(9.14)内制取的纯净水汇合，供发动机工作时使用；淅出水蒸汽后的排气，经分离箱出气口(9.11)排入大气。

所述纯净水回收与制取设置的积极效果：节省了专门制取发动机用纯净水所需的厂房、设备、能源、水源、运输、储存、以及人力耗用的费用，只需耗用少量的普通清洁水就可以解决发动机用纯净水的需求，使喷水冷却工艺很方便得到实施。此外，还具有结构简单、便于拆卸除去水垢和维修，以及可以采取延长(或弯曲)涡轮排气管的方法选择合适的安装位置，便于安装布置制造成本低等优点。

以上所述现有技术中各发明专利和发明申请分别作出的各发明的技术特征，由于内容较多，在本申请中不便详述，只能择其主要的突出的方面简要地作出介绍，有关全面的详细的内容、技术特征、工作原理，敬请查看各发明所属发明专利或所属发明申请的记载和附图的示出。

以上所述发明专利中作出的发明，可分别克服所述现有常规内燃机的各种缺陷和不足之处，但难以分别在现有常规内燃机上应用而实现其积极效果，只有将其有机地组合起来构成一种新型的活塞往复内燃机，所述各发明才能全部地得到应用，那么，该组成的新型的活塞往复内燃机将全面地克服所述现有常规内燃机的缺陷和不足之处，把所述各发明的积极效果聚集于一身，成为一种热效率达约70％，相对于现有常规内燃机的单位功率增加约30倍，在不增设尾气去污装置的条件下，消除各不良燃烧污染物向大气中排放，并相对于热效率的提高相应地减少大量二氧化碳向大气中排放的新型活塞往复式内燃发动机。

所述现有发明专利中作出的发明，有工作职能相同而功能有所不同，其作用和用途随之而不同的发明，如发明专利“ZL200710147446.7”中的三种齿轮齿条机构(见第(0016-0019)段)，都可以替代曲柄连杆机构作发动机动力机构((0017)段所述图2.1、1.1示出)，但由于各自的技术特征有所不同，尤其是齿条框架的行程相对应的齿轮转角分别有所不同，如第一种齿轮齿条机构，其齿条框架的行程(即活塞行程)对应的齿轮转角(相当于曲轴转角)为60°，则齿轮框架活塞往复3次其齿轮轴(相当于曲轴)只转动1周；那么用第一种齿轮齿条机构设计的发动机，相对于曲柄连杆机构发动机，在活塞行程和活塞往复频率相同的情况下，前者动力轴(齿轮轴)转速是后者动力轴(曲柄轴)转速的三分之一；那么，在两者动力轴转速相同且活塞平均速度相同的情况下，前者活塞行程是后者活塞行程的三分之一，由此，前者相对于后者，发动机体的高度将约减少一半以上，同时相对地省去了曲柄转动的空间，相应地大幅度地减小了发动机的体积和比重量；故，第一种齿轮齿条机构尤其有利于发明一种低速发动机；同理，第二种和第三种齿轮齿条机构，由于其各自的技术特征不同，各自的齿条框架的行程分别对应的齿轮转角为90°和180°，则可分别用于发明一种中速和一种高速发动机。又，发明专利“ZL200710193940.7”中发明的一次燃油泵喷系统和二次燃油泵喷系统(见第(0025)段和(0029)段)，前者用于发明柴油发动机，后者则用于发明汽油发动机；发明专利“200710193938.X”中第一种方式的增压机构(见(0021)段和(0022)段)，与动力机构“齿轮齿条机构”相复合，用于发明新型活塞往复内燃机；第二种方式的增压机构(本文中未作介绍)，与动力机构“曲柄连杆机构”相配合，用于改造现有常规内燃机；所发明专利“ZL200710193938.X”中发明的一种设置在排气管进口上面的吸入空气止回阀，仅限于单缸或少缸发动机，防止废气涡轮发生喘振而应用，涡轮无喘振发动机上则可省去。显然上述工作职能相同的发明，在同一台发动机中只能根据设计要求择其一而选用，但可分别发明出各用途不同的发动机。

现有常规内燃机，无论是柴油机或汽油机，也无论是高低中速或大中小型发动机，在存在之前所述共有的缺陷和不足之处的同时，还分别有各自的缺陷和不足之处，由上段所述，将所述现有专利中作出的发明，针对现有各种类型常规内燃发动机各所具有的缺陷和不足之处进行选择，可发明出分别消除各种常规内燃机缺陷和不足之处的、各种新型活塞往复式内燃机，全面地取代现有常规内燃发动机。

发明内容

为了全面克服背景技术部分[0004-0014]段所述现有常规发动机(即现有曲柄连杆机构活塞往复式内燃发动机)相对于当今社会发展存在的严重缺陷和不足之处，突出克服现有常规高速发动机在现有活塞平均速度最大许用值的局限下发动缸活塞行程短且不能加长，致使发动缸体积过小不能增大，当发动机转数为一定值(即活塞平均速度许用值为一定值)以及增压比为一定值而需要增加发动机功率时，只有依靠增加发动机的缸数解决，由此造成大功率高速发动机比重量、体积、复杂性以及制造成本成倍数增加，不利大型高速发动机的生产和应用，局限了活塞往复式高速发动机应用范围的缺陷和不足之处。本发明的任务是：将[0015-0046]段所述发明专利分别针对现有常规发动机各缺陷和不足之处作出的发明(产品)有机地组合起来，首先发明一种全面克服所述现有常规发动机各缺陷和不足之处、重点克服现有常规高速发动机上述缺陷的活塞往复式单缸高速内燃机(柴油机和汽油机)。

为了简化和清楚地表述本发明的一种活塞往复式单缸内燃机结构及相互关联的技术特征，在以下对本发明的发动机的表述中，如发动机附图1.01、1.02中示出：将[0023-0025]段记载及附图4.01-4.03示出的“一次燃油泵喷系统”的“燃油泵喷咀”和“一种摇杆机构”构成的泵喷工作机构，简称为“燃油泵喷机构(1.19)”；将[0027]段记载及附图4.01示出的“二次发动缸内喷水冷却系统”的“水液泵喷咀”和“一种摇杆机构”构成的水液泵喷机构，简称为“发动缸内喷水机构(1.26)”；将[0030]段记载及附图4.04示出的“顶置排气系统”的“排气阀”和“一种摇杆机构”构成的排气工作机构，简称为“排气机构(1.20)”；将[0031]段记载及附图4.05-4.07示出的“增压缸内中冷压缩喷水系统”的“泵喷水咀”及联接调控轴(1.43)的构件简称“中冷喷水机构(1.53)”；并将[0021]段记载及附图3.02示出的“排气涡轮吸入空气止回阀(1.47)”以及[0045]段记载和附图9.01-9.02示出的“一种发动机用纯净水的回收与制取设置”，作单个部件进行表述。同理，将采用的在背景技术部分作出记载的专利中发明的产品(即构成发动机的基本要素)也只作简要地表述。以上简化表述的各产品，其各自的技术特征都是已有产品已具有的技术特征，分别在所指出的背景技术部分作有记载和附图示出，欲知其各自详细的技术特征，请查看所指出记载及附图或所属专利文件的记载，为了方便表述，在本发明的发动机中，不再重复地赘述。此外，为了方便清楚地表述和反映本发明发动机所采用的专利产品在发动机中的应用，将采用的专利产品，在背景技术部分仍用所述原属文件的附图编号及标记表述，当应用到本发明发动机中后，用本发动机附图编号及标记(即附图1中的编号及标记)表述，由此，在对发动机的表述中，将附图1称为“发动机附图”进行表述，达到更加显明的目的。

构成一种活塞往复式单缸高速柴油发动机的基本要素：主要由动力机构、增压机构、一次燃油泵喷系统、二次发动缸内喷水冷却系统、排气系统、增压缸内中冷压缩喷水系统、增压缸内吸入空气量调控系统、以及机油循环系统、燃油水液连体输送泵系统、排气涡轮功率回收齿轮组系统、发动缸活塞工作环境强化系统、发动机喷水冷却系统、发动缸及其排气设置、机用纯净水回收与制取设置、发动机网罩；用上述要素进行有机地组合，构成一种活塞往复式单缸柴油机。

所述单缸高速柴油发动机的基本结构：

用[0016]和[0019]段记载及附图2.01示出的发明专利“ZL200710147446.7”具体实施方式3所述“两齿条平行相对两端横向连接的齿条框架(2.01)内装配齿轮(2.07)，齿轮(2.07)以6个轮齿均布，但只作出3个相邻的轮齿(2.27、2.28、2.29)，其中，中间轮齿(2.28)的宽度小于其两边轮齿的宽度且两边轮齿的宽度相等(图2.05示出)；两边齿条上，分别作出与齿轮上轮齿相对应的齿槽(2.11、2.19、2.20)和(2.22、2.21、2.05)，各中间的齿槽(2.19、2.21)分别作在活块(2.26、2.25)上，齿轮与齿条进行啮合时，首齿(2.27)压迫活块后退让位并顺利通过中间的齿槽与前齿槽啮合，齿条框架(2.01)的行程(同上即发动缸活塞(3.07)行程)对应的齿轮转角(相当于曲轴转角)为180度，齿轮旋转齿条框架上下往复的齿轮齿条机构”作发动机的动力机构，齿条框架(2.01)即成为了动力机构框架(1.09)；发动机附图1.01示出发动机动力机构(1.11)；用[0021-0022]段记载及附图3.01示出的发明专利“ZL200710193938.X”具体实施方式1所述增压机构作发动机的增压机构，发动机附图1.01示出：动力机构框架(1.09)上端固定联接发动缸活塞(1.12)，下端固定联接或直接作出增压缸活塞(1.07)，增压缸活塞的直径≥发动缸活塞直径2倍，形成与动力机构复合的发动机体内活塞往复式增压机构；动力机构和增压机构设在机体横隔板(1.34)将机体分为上下两部分下部分机体的中间；

发动机附图1.01、1.12、1.02示出：增压缸底盖板(1.80)上设有增压缸吸入空气止回阀(1.06)、压缩空气止回阀(1.03)、进风管(1.69)、增压缸底盖板(1.80)下面作出增压缸进风通道(1.05)和压缩空气蓄气通道(1.04)；压缩空气止回阀(1.03)阀杆伸出发动机底盖板(1.68)与增压缸内吸入空气调控机构(1.02)联接，吸入空气调控机构的调控杆(1.44)向上伸出发动机顶盖板(1.27)，由作有弧形移动凸轮和轮齿的元盘(1.42)联接调控轴(1.43)，形成增压缸内吸入空气量调控系统；压缩空气上蓄气通道(1.51)设在机体横隔板(1.34)上面，并形成发动缸缸座(1.35)；

用[0023-0025]段记载及附图4.01-4.03示出的发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式1-2所述的“一次燃油泵喷系统”、[0027]段记载及附图4.01示出的上述专利具体方式3所述的“二次发动缸内喷水冷却系统”、[0030]记载及附图4.04示出的具体方式5所述的“顶置排气系统”、[0031]段记载及附图4.05-4.07示出的具体方式6所述的“增压缸内中冷压缩喷水系统”；分别作发动机的“一次燃油泵喷系统”、“二次发动缸内喷水冷却系统”、“排气系统”、“发动缸内中冷压缩喷水系统”；发动机附图1.01和1.02示出：所述一次燃油泵喷系统的“燃油泵喷机构(1.19)”及其调控轴(1.39)、二次发动缸内喷水冷却系统的“发动缸内喷水机构(1.26)”及其调控轴(1.45)、排气系统的“排气机构(1.20)”及其调控轴(1.40)、分别设置在发动机的顶盖板(1.27)上；发动机附图1.08和1.10示出：增压缸内中冷压缩喷水喷水系统的“中冷喷水机构(1.53)”设置在机体横隔板(1.34)上，由二次发动缸内喷水冷却系统挺杆(1.32)侧作出的侧挺杆头驱动，并由设置在发动机顶盖板(1.27)上的增压缸内吸入空气量的调控轴(1.43)调控；发动机附图1.09示出：所述各系统各自的驱动工作机构工作的挺杆(1.16、1.32、1.54)，分别固定在动力机构框架(1.09)的上端面上；用[0032]段记载及附图3.05示出的发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式7所述的增压缸内吸入空气量调控系统，作发动机的‘增压缸内吸入空气量调控系统，，发动机附图1.01示出：该系统增压缸压缩空气止回阀(1.03)阀杆伸出发动机的底盖板(1.68)联接增压缸吸入空气量调控机构(1.02)，发动机附图1.07结合图1.02示出：吸入空气量调控机构(1.02)的调接杆(1.44)从下向上伸出发动机顶盖板(1.27)，由作有弧形移动凸轮和轮齿的元盘(1.42)联接该系统的调控轴(1.43)，在顶置综合调控系统的调控下，系统随发动机工况的变化工作；用[0035]段记载及附图5.01-5.04示出的发明专利“ZL201110283190.9”发明的‘一种活塞往复式内燃机的顶置综合调控系统’作发动机的综合调控系统，发动机附图1.02示出：该系统用一构件(1.57)将上述各工作系统的调控轴(1.40、1.39、1.37、1.43)横向联接起来，由调速器(1.41)指令，使上述“一次燃油泵喷系统”、“二次发动缸内喷水冷却系统”、“排气系统”、“增压缸内中冷喷水”以及增压缸内吸入空气量调控系统统一地同步地随发动机工况的变化工作；

发动机附图1.09、1.10、1.12示出：排气涡轮(1.10)功率回收齿轮组(1.57)设在发动机后面的齿轮箱内，其前齿轮(1.56)联接排气涡轮轴齿轮(1.55)，后齿轮(1.64)联接动力轴(1.63)尾段装配的超越离合器(1.65)，将涡轮回收的功率传给动力轴(1.63)向外界输出。用[0045-0046]段记载及附图9.01-9.02示出的发明专利“ZL2008101699739.X”发明的‘发动机用纯净水回收与制取设置’作发动机的‘机用纯净水回收与制取设置’，发动机附图1.14示出：其设置由壳体(1.78)内装配散热支管组架(1.77)，形成减速降压箱(1.76)，水蒸汽发生箱(1.75)以及分离箱(1.74)而成；此设置的进气口(1.79)联接在排气涡轮排气管出口的后面，淅出水蒸汽后的排气，由分离箱(1.74)的排气口(1.73)排出，回收制取的纯净水供发动机工作时使用。用[0021]段记载及附图3.06示出的排气涡轮吸入空气止回阀(3.22)作发动机的涡轮吸气止回阀，发动机附图1.03示出：涡轮吸气止回阀(1.47)装配在发动缸排气管[1.50]进口处(1.46)的上面，防止排气间歇期涡轮发生喘振。

用[0036]段记载及附图6.01-6.02示出的发明专利“ZL201310434603.8”发明的发动缸活塞工作环境强化系统，对发动机的发动缸活塞工作环境进行强化；发动机附图1.09示出：将固定在发动机动力框架上端面分别驱动各自工作机构工作的挺杆(1.16、1.54、1.32、1.59)，依发动缸活塞定位所需的机械负荷作出，机体横隔板(1.34)上各挺杆的活动口作出耐磨承压块(1.33)；机体横隔板上的通风口(1.14、1.52)的出口缩小且面对发动缸活塞(1.12)伸出发动缸外的位置；发动缸活塞位于下止点时，除活塞环区段位于发动缸进风口(1.15)区段处，伸出发动缸外的长度＝活塞的行程；发动缸活塞内腔作有散热片(1.13)，在动力机构齿轮转动对散热片(1.13)冷却和流经通风口(1.14、1.52)的空气对发动缸活塞(1.12)的冷却下，将活塞顶段的热负荷危害消除；

用[0038-0042]段记载及附图7.01-7.07示出的“一种活塞往复内燃机喷水冷却系”统作发动机的冷却系统，其技术措施是：将所述二次发动缸内喷水冷却系统、增压缸内中冷压缩喷水系统、以及发动缸活塞工作环境强化系统中的冷却技术手段综合起来，用所述记载和附图示出的新发明的理念和方法统畴地设计发动机工质及其流经系统热负荷危害严重部位冷却的工作参数；二次发动缸内喷水冷却系统的泵喷咀设在发动缸燃烧室顶部热负荷严重部位，其挺杆头(1.28)上制定工作形状的工作参数界定如下：第一次喷水工作形状上抑制高温污染物NO生成区段、喷水时刻为生成NO温度即将出现时刻、喷水量为能抑制生成NO温度出现且最少的水液量、即生成的水蒸汽瞬时爆发力最大的水液量；生成NO温度受到抑制和不生成NO消除热负荷危害区段，根据热负荷出现的时刻和受到热负荷危害部位的热负荷状况从泵喷咀渗出能消除热负荷危害且最少的水液量；第二次喷水工作形状全区段、喷水定时为发动缸内预排气结束至排气阀即将关闭时刻、喷水量以排气的温度和排气口热负荷危害状况确定；增压缸内中冷压缩喷水系统扇形凸轮工作参数的界定：喷水的定时与增压缸内吸气的开始和结束同步；喷水量依增压缸吸入吸入空气的温度和空气量以及基本上不影响发动缸内燃气的最佳热效率协助发动缸内一次喷水抑制NO生成的要求确定。在慎密精确参数下工作的冷却系统不仅可靠地消除热负荷对系统的危害，避免高温污染物生成且又避免过剩冷却造成的燃料热效率损失和低温污染物的生成，有效地提高发动机的热效率；

用[0043-0044]段记载及附图8.01-8.07示出的实用新型专利“ZL201420249261.2”发明的“一种活塞往复内燃机的发动缸及其排气设置”作发动机的发动缸和排气设置，发动机附图1.03示出：发动缸(1.31)及发动缸盖板和缸盖板上作出的凸台(1.49)为整体结构，发动缸排气口(1.30)设在缸盖板下面与缸体结合处的侧边，闸板式排气阀的阀柄(1.48)及阀盖板和闸板(1.80)为整体结构，闸板(1.80)装配在凸台(1.49)插口与排气口(1.30)形成的整体空间内上下运动而开闭排气口(1.30)；阀柄(1.48)与所述排气机构的摇杆机构联接(参看附图4.04)，发动机附图1.01示出：发动缸下部分进风口(1.15)区段装配在所述增压机构上蓄气通道(1.36)形成的发动缸底座(1.35)内；

发动机机油循环系统：发动机附图1.10示出：机油循环系统的机油泵(1.60)为单出杆活塞往复双向输出泵，较长的单出杆上段，装有套筒(1.62)，套筒与泵体之间装上压力弹簧(1.61)，机油泵单出杆杆头紧顶动力机构框架侧伸出部分(1.58)，在动力机构框架(1.09)下行压缩和压力弹簧(1.61)张力的双向作用下，机油不断地泵出，泵出的机油经输送分管(1.70)分别送往动力轴的两主轴承座，输送主管(1.66)将机油送往发动机顶盖板(1.27)上的离心滤清器(1.24)，之后机油经输送支管(1.23)送往发动机网罩(1.21)下层的机油散热网(1.22)，散热后的机油下行，对发动机顶盖板(1.27)上设置的工作机构润滑，然后从发动机顶盖板(1.27)中间的通风口(1.29)与新鲜冷空气一道流入机体下行，对下行流经的工作部件润滑，最后流入机体底部机油箱(1.01)，经过滤网(1.67)过滤后进入机油泵(1.60)，完成一工作循环；

发动机的燃油水液连体输送泵系统，发动机附图1.04示出：泵体(1.38)固定联在发动机顶盖板(1.27)上其泵头朝下，驱动连体泵工作的挺杆(1.59)固定在动力机构框架(1.09)的上端面上，挺杆头(1.59)端面位于下止点时至压缩泵头到达上止点时的距离＝活塞行程的长度，挺杆(1.59)一次性压缩连体泵两泵泵头、两泵分别将燃油和水液泵出，并分别将燃油和水液送往燃油泵喷咀和水液泵喷咀；

发动机的网罩，发动机附图1.01示出：发动机网罩(1.21)由空气滤清网(1.25)和机油散热网(1.22)构成，两网之间分布机油支管(1.23)，该支管联接机油离心滤清器(1.24)，网罩(1.21)罩在发动机顶上；经空气滤清网(1.25)过滤后的空气，对机油支管(1.23)喷洒在机油散热网上的机油降温后，从发动机顶盖板中间的通风口(1.29)进入发动机体内，最后从增压缸进风管(1.69)进入增压缸(1.08)；

根据前述的一种活塞往复式单缸高速柴油发动机和二次燃油泵喷系统构成的一种活塞往复式单缸汽油发动机，其技术方案是：将附图1.01示出的所述单缸柴油机一次燃油泵喷的挺杆头(1.17)，换成[0029]段记载及附图4.10示出的发明专利“ZL200710193940.7”具体方式4所述的二次燃油泵喷的挺杆头；由发动机附图1.13示出：“二次燃油泵喷的挺杆仍用一次燃油泵喷系统的挺杆(1.16)，其挺杆头(1.72)上面第一次燃油泵喷的工作形状(1.70)和第二次燃油泵喷的工作形状(1.71)，分别由设计的第一次燃油泵喷工作参数和第二次燃油泵喷工作参数作出，第二次燃油泵喷的工作形状作在第一次燃油泵喷工作形状下面”，将一次燃油泵喷的杆头换成了二次燃油泵喷系统的挺杆头(1.72)后，所述活塞往复式单缸高速柴油机就成了一种活塞往复式单缸高速汽油发动机。

积极效果

由于本发明的一种活塞往复式单缸高速内燃发动机，是由所述发明专利分别作出的发明组合而成，那么，该组合而成的发动机，必然具有组成该发动机的各发明(产品)的技术特征和其积极效果，有关组成发动机各项发明(产品)的积极效果，在背景技术的介绍中已简要地作出了说明，如需详细了解，请查阅相关的专利文件，此处从略。下面，仅就由所述专利发明(产品)构成的一种活塞往复式单缸高速内燃发动机的积极效果简要地说明如下：

由于采用发明专利“ZL200710147446.7”具体方式3所述齿轮齿条机构作发动机的动力机构，发动机具有以下优点：1)没有曲柄机构不平衡的旋转惯力、曲柄销线速度高、发动缸内爆发作功时功率输出不畅以致系统机械负荷剧增等危害困扰。2)由于选用的动力机构(采用的齿轮齿条机构)动力轴转动1周活塞往复1循环，与常规发动机动力轴转动1周活塞往复1循环相同，且发明专利“ZL201310434603.8”发明的“发动缸活塞工作环境强化系统”可使发动缸活塞平均速度最大许用值≈45m/s，此值为现有活塞平均速度最大许用值15m/s的3倍，由此，将发动机转速和功率提高为现有发动缸活塞行程相同(不计其他条件)高速发动机的3倍。

如发动机输出的转速与现有高速发动机的转速相同时，则可将发动缸活塞行程加长为现有转速相同的高速发动机活塞行程的3倍，同时还可将活塞的直径＞现有转速相同的高速发动机活塞直径的2倍，不计入增压提高的功率发动机的单缸功率＞对比现有高速发动机单缸功率12倍以上。虽然发动机的体积和重量有所增大，但相对于提高的功率发动机的比重量和体积反而成数倍的减小。

由于采用了发明专利“ZL200710193938.X”实施方式1所述“两活塞对置，增压缸活塞直径≥发动缸活塞直径2倍，与动力机构复合的活塞往复增压机构，不仅结构简单传动直接，充分利用了动力机构工作部件和曲柄连杆机构转动占用的空间，而且消除了现有常规涡轮增压瞬时反应滞后和需耗用多种辅助设置的缺陷，尤其是可以很方便地实现增压比≥4使发动机增压后的功率达不增压功率的5倍左右”，在单缸发动机上实现了超高增压。此外，可将现有增压涡轮用于回收排气中携带的能量，增加发动机的热效率。

采用了实用新型专利“ZL201420022888.4”发明的发动机喷水冷却系统，对发动机的工质和工质流动系统热负荷严重部位，统畴地设计冷却技术方案，在新理念设计的冷却技术手段和技术参数下，可确保可靠地消除热负荷对系统的危害，同时避免了现有传统冷却手段过剩冷却带走的30％的燃料热效率损失，使发动机的热效率达约70％，此热效率约为现有常规汽油发动机热效率的2倍，常规柴油发动机热效率的1.65倍；同时还避免了高温污染物和低温环境下不良燃烧污染物的生成，不采用其他去污手段从发动缸内消除了现有现有发动机排放大量不良燃烧污染物污染空气的危害；相对于热效率的提高，相应地减少了大量二氧化碳向大气中排放，也相应地强化了发动机的功率，此强化后的功率约为现有冷却方式汽油机功率的2倍，柴油机功率的1.65倍。此外，新的喷水冷却系统省去了与现有常规发动机的冷却设置，没有增加发动机的复杂性。

采用了发明专利“ZL200710193940.7”发明的一种挺杆构成的工作系统，如燃油泵喷系统、二次发动缸内喷水冷却系统、排气系统以及增压缸内中冷压缩喷水系统，省去了传统的定时齿轮装置、凸轮机构、泵喷部件、高压管及回油(水)管等多个工作部件，结构简单，传动直接，布置方便，运动件少，工作性能优化；虽然在现有常规发动机的基础上新增了工作系统，但总体上基本没有增加发动机的复杂性和发动机的比重量，即不计增压和活塞平均速度增加及热效率提高的功率发动机的比重量≈功率相同的现有常规发动机的比重量。

由于在顶置综合调控系统的调控下，新增的增压缸吸入空气量调控系统、增压缸内中冷压缩喷水系统及新发明的燃油泵喷系统、排气系统、二次发动缸内喷水冷却系统，统一地同步地随发动机工况变化，在任一同一工况的任一同一工作循环中，各自在自己的设计工作参数下工作；上述新增和新发明的工作系统相互配合、新的技术手段和新理念制定的工作参数相互地有机地配合、有效地主动地掌控发动机工质的成份和各工作过程的热力状态，很方便地使发动机按制定的工作方案工作，有保障地达到予期的节能、去污和强化发动机功率的目标实现。

由前[0068]段所述，发动机增压后的功率约为现有常规发动机不增压发动机功率的5倍；[0069]段所述发动机活塞平均速度许用值提高后的功率约为现有常规发动机活塞平均速度功率的3倍；[0070]段所述，发动机热效率提高后的功率约为现有汽油发动机常规热效率下功率的2倍。综上所述，在发动机活塞行程和直径与现有常规发动机的活塞行程与直径相同时，发动机的总功率相对现有常规二冲程汽油发动机的功率为：1×5×3×2＝30倍；柴油机为：1×5×3×1.66≈25倍；若相对于现有常规四冲程发动机，则提高的功率倍数更大；由此功率增大值得出，本发明发动机的比重量(发动机净重量与发动机发出的功率之比)≈现有不增压功率相同常规发动机不增压比重量的1/25-1/30。此外，由前[0070]段所述，发动机还具有节能(热效率达约70％)、去污(在发动缸内基本上避免了高温污染物和低温污染物生成)、同时相对于热效率的提高，相应地减少了大量的二氧化碳向大气中排放的积极效果。

上述发动机的比重量接近或≈现有涡轮发动机比重量，即具有涡轮发动机的最大的优点，极大限度地扩展了发动机的应用领域；另，其热效率约为涡轮发动机的2倍，而涡轮发动机热效率达约40％(现有常规发动机热效率)时(此时涡轮进口温度达1350℃)需耗大量昂贵且难以加工的贵重金属；还克服了涡轮发动机转速高的转动惯量和热惯性作用大，造成瞬时反应滞后以及变速装置和轴承要求高；起动时产生大量低温污染物，不仅污染了空气，还浪费掉大量燃油等缺陷。

只需将柴油发动机燃油泵系统的一次燃油泵喷挺杆头改换为二次燃油泵喷的挺杆头，柴油机即成为了汽油机，可省去大量的汽油机单独制造的费用和分别使用的麻烦。

发动机中采用的各技术手段，都是现有通常技术可以实施的技术手段，易损工作部件易于修理和更换，无须耗费大量昂贵且难以加工的贵重金属，制造成本低，由此可在较短的时间内实现和普及就用。从前面所述的积极效果可以看出，所述单缸发动机和所述单缸发动机构成的多缸发动机不仅可以全面取代现有常规发动机，在航空和航海领域中还能取代大部分涡轮发动机应用，取到重大的经济效果和社会效益，为改变我国发动机落后走向和超过世界前列作出贡献。

附图说明

由于本申请发明的一种新型的活塞往复式内燃机，所引用的发明涉及的发明专利和发明申请文件较多，内容也很复杂，若将所有引用文件的说明书附图和附图标记合在一起垒加式地进行编号，会使被引用文件说明书附图的编号和附图标记的编号，相对于原件都全部发生改变，导致不能清楚地反映出本申请所引用的各发明的附图和附图标记所属的专利文件，由此也不方便分别与所属专利文件进行对照、比较、和深入地了解，因此采用以下方式编号：首先对本申请所述文件(含本申请)进行编号，然后给出各附图在所属文件中的附图编号；如：本申请的文件编号为1，本申请附图1的编号就是“1.01”，此编号圆点“.”前的数字为文件号，圆点“.”后的数字是附图在所属文件中的附图编号；再如附图“6.09”，表示为文件6中的附图9。

文件编号

附图编号

附图标记编号：仍采用上述附图编号的方式，圆点“.”前的数字表示标记所属专利文件，圆点“.”后的数字表示附图标记在所属文件中的编号。如附图标记“1.01”表示本申请文件中的附图标记1，“3.03”表示文件3中的附图标记3。

本申请发明中采用的其他发明专利和申请中的机构、系统或部件，在背景技术中对其所属文件表述时，其附图和附图中标记的编号，采用了上述的说明示出。但在本申请作出的一种活塞往复式单缸内燃机发明中，则重新作出了编号。如发明专利ZL200710147446.7中的第二种齿轮齿条机构，在背景技术中的编号是图2.02，但在本申请的发明中，重新统一的编号为附图标记(1.11)。

发动机及其工作系统的示图，除横剖结构图，其余示图均为发动机活塞位于下止点时相位的示图。

具体实施方式

具体实施方式1：一种活塞往复式单缸高速柴油发动机

动力系统：用发明专利“ZL200710147446.7”第三种实施方式所述的齿轮齿条机构(如图2.03示出，以下简称“第三种齿轮齿条机构”)作发动机的“动力机构”。图1.01示出，该动力机构(1.11)设置在机体横隔板(1.34)将发动机分为上下两部分的下部分机体的中间。

增压系统：将发明专利“ZL200710193938.X”第一种实施方式所述的增压机构及其系统(图3.01-3.05示出)除去增压空气旁通系统，其余部分按说明的记载和附图示出作出，作发动机的增压机构及其系统。图1.01示出：动力机构框架(1.07)的上端面上，固定联接发动缸活塞(1.12)，该框架(1.09)的下段部分作出或固定联接增压缸活塞(1.05)，增压缸活塞的直径＞发动缸活塞直径的2倍，结合图1.11示出，增压缸底盖板(1.80)上的增压缸外边联接进风管(1.69)，缸内设置增压缸进气止回阀(1.06)和压缩空气止回阀(1.03)，增压缸底盖板(1.80)的下面，作出增压缸进风通道(1.05)和下压缩空气蓄气通道(1.04)；上下压缩空气蓄气通道由联通管连接(参看图3.04、图1.01示出)，发动机底盖板(1.68)的下面，联接压缩空气止回阀(1.03)的阀杆头作出增压缸内吸入空气量调控机构(1.02)；图1.08示出，增压缸的上蓄气通道(1.36)作在机体横隔板(1.34)的上面(参看图3.04示出)，并形成发动机的底座(1.35)(图1.01、1.03示出)；图1.03示出：排气涡轮吸入空气止回阀(1.47)设在排气管进口处(1.46)的上面。

一次燃油泵喷系统：用发明专利“ZL200710193940.7”所述具体实施方式1和2构成的一次燃油泵喷系统(图4.01-4.03示出)作发动机的燃油泵喷系统。图1.01、1.02、1.09联合示出：该系统的挺杆(1.14)固定在动力机构框架(1.09)的上端面上，穿过机体横隔板(1.34)和发动机的顶盖板(1.287)，当发动机运转时，该挺杆(1.16)挺杆头(1.17)上的工作形状与该系统“燃油泵喷机构(1.19)”的摇杆配合(参看图1.02)，驱动泵喷咀作燃油泵喷工作[即挺杆头(1.17)驱动“燃油泵喷机构(1.19)”作燃油泵喷工作]。其摇臂轴即调控轴(1.39)与轴座滑动联接，当该系统摇臂轴即调控轴(1.39)随发动机工况变化作轴向运动时，燃油泵喷就随发动机工况的变化作燃油泵喷工作。

二次发动缸内喷水冷却系统：用发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式3所述的顶置二次发动缸内喷水冷却系统(图4.01、4.03、5.01示出)作发动机的“二次发动缸内喷水冷却系统”。图1.01、1.02、1.09示出：该系统的挺杆(1.32)固定在动力机构框架(1.09)的上端面上，穿过机体横隔板(1.34)和发动机的顶盖板(1.27)，发动机运转时，该系统挺杆(1.32)的挺杆头(1.28)上的工作形状与该系统“水液泵喷机构(1.26)”的摇杆机构配合，驱动泵喷咀作泵喷水液的工作；该系统摇臂轴即调控轴(1.45)与轴座滑动联接(参看图1.02)，当该系统调控轴(1.45)随发动机的工况作轴向运动时，水液泵喷机构(1.26)就随发动机工况的变化进行泵喷水液的工作。

顶置排气系统：用发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式5所述的顶置排气系统(图4.03、4.04、5.01联合示出)作发动机的“排气系统”。图1.01、1.02、1.09示出：该系统的挺杆(1.54)固定在动力机构框架(1.09)的上端面上，穿过机体横隔板(1.34)和发动机的顶盖板(1.27)；发动机运转时，该系统挺杆(1.54)的挺杆头(1.18)上的工作形状与该系统“排气机构(1.20)”的摇杆机构配合，驱动排气阀(1.48)作排气工作(参看图4.04)；该系统摇臂轴即调控轴(1.40)与轴座滑动联接，当摇臂轴(1.40)随发动机工况变化作轴向运动时，排气机构(1.20)就随发动机工况的变化进行排气工作。

增压缸内中冷压缩喷水系统：用发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式6所述的增压缸内中冷压缩喷水系统(图4.05-4.07示出)作发动机的“增压缸内中冷压缩喷水系统”。图1.08、1.10示出：该系统的“中冷喷水机构(1.53)”设置在机体横隔板(1.34)上，由与二次发动缸内喷水系统共用的挺杆(1.32)侧作出的侧挺杆头驱动系统的中冷喷水机构(1.53)的泵喷咀顶部作出的侧泵头，使泵喷咀作喷射水液的工作，喷咀头正对增压缸进风管(1.69)；中冷喷水机构(1.53)通过其构件下部的扇形凸轮(参看图4.05、4.06)，与联接泵喷咀泵头的拉杆作凸轮驱动联接(参看图4.06示出)；图1.10示出，中冷喷水机构(1.53)其构件的上部，通过齿轮齿条方式与滑动轴即中冷喷水调控轴(1.43)的套筒(该套筒与滑动轴(1.43)同步作轴向运动)联接，当中冷喷水调控轴(1.43)随发动机工况变化作轴向运动时，中冷喷水机构(1.53)就随发动机工况的变化进行泵喷水液的工作。

增压缸内吸入空气量(即压缩空气量)调控系统：用发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式7所述的增压缸内吸入空气量调控系统(图4.08、5.01、结合图3.05示出)作“发动机的增压缸内吸入空气量调控系统”。图1.01、1.02结合图4.08示出：该系统中圆盘构件(1.42)上作出的轮齿，与上述增压缸内中冷压缩喷水系统调控轴(1.43)尾段作出的齿条啮合；圆盘构件(1.42)上的弧形移动凸轮与增压缸内吸入空气量调控机构调节伸缩杆(1.44)顶部的杆头为弧形凸轮驱动联接(图1.02示出)，图1.01、1.10中示出增压缸吸入空气量调节机构调节杆(1.44)的垂直位置，图1.02示出该系统与增压缸内中冷压缩喷水系统共用调控轴(1.43)，因此，在中冷喷水调控轴(1.43)随发动机工况作轴向运动时。该系统同样地随发动机工况的变化工作；其余部分参看附图4.08、5.01、3.05示出及其说明书记载作出。

燃油水液联体输送泵系统：用发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式9所述的燃油水液联体输送泵系统(图4.09示出)作发动机的燃油水液联体输送泵系统。图1.046示出：该系统的挺杆(1.59)固定在发动机动力机构框架(1.09)上端面上；图1.04示出挺杆(1.59)穿过机体横隔板(1.34)；图1.02示出联体输送泵(1.38)固定在发动机顶盖板(1.27)上后的顶盖板上面的位置。图1.04示出联体输送泵(1.38)在发动机顶盖板(1.27)下面的位置，其余部分参照图4.09和第(0033)段记载作出，如联体输送泵下面泵头压缩的终点距该系统挺杆头顶面位于下止点的距离，等于活塞的行程。

机油循环系统：图1.10、1.09示出，动力机构框架(1.09)上端侧伸出部分(1.58)在图1.10中压住机油输送泵(1.60)的长出杆杆头，长出杆上段作有套筒(1.62)；动力框架(1.09)下行时，压迫机油泵长出杆下行，泵出机油泵下泵腔机油，上泵腔吸入机油，动力框架上行时，套筒下端压缩弹簧(1.61)压力使机泵上泵腔机油泵出下泵腔吸入机油；图1.10示出：机油从机油泵(1.60)泵出后，由机油输送主管(1.66)送往图1.01左上角的机油离心滤清器(1.24)过滤后，经联接滤清器的机油输送支管(1.23)上的喷头喷洒到机油散热网(1.22)上冷却(参看图1.01示出)，然后往下对发动机顶盖板(1.27)上设置的工作部件实现润滑，之后随新鲜冷空气一道从顶盖板中间的进风口(1.29)进入发动机体内，对机体内的设置进行润滑工作，最后流入机体底部设置的机油箱(1.01)内(图1.01、1.11示出)；图1.12示出：机油输送主管下部分设置的机油输出分管(1.70)分别将机油送往动力轴两轴座对主轴承进行润滑和冷却。

顶置综合调控系统：用发明专利“ZL201112083190.9”发明的顶置综合调控系统(图5.01-5.07示出)作发动机的综合调控系统。图1.02示出的“顶置综合调控系统”与所述发明专利的顶置综合调控相同，设置在发动机的顶盖板上，将前所述[0091-0095]段分别所述的随发动机工况变化的各工作系统的调控轴：燃油泵喷系统的调控轴(1.39)、二次发动缸内喷水系统调控轴(1.45)、排气系统调控轴(1.40)、增压缸内中冷压缩喷水系统和增压缸内吸入空调调控系统共同的调控轴(1.43)用构件(1.37)横向连接起来，统一由调速器指令，使所述各调控轴分别调控的各工作系统即[0091-0095]段所述工作系统统一地同步地随发动机工况的变化处在任一工况的同一工作循环中，分别在所处的任一同一工况的任一同一工作循环各自的工作参数下工作；其系统的各项技术特征均按发明专利“ZL201112083190.9”说明书的记载和附图5.01-5.07的示出作出。

排气涡轮功率回收齿轮组系统：图1.01、1.07、1.09示出：排气涡轮(1.10)设置在发动机的右边；图1.09、1.10示出：齿轮组设置在发动机体后壁与后盖板构成的齿轮箱内；图1.09、1.12示出：动力轴(1.63)尾部飞轮的后面，用超越离合器(1.65)与齿轮组(1.57)后的齿轮(1.64)联接，齿轮组的前齿轮(1.56)与涡轮轴齿轮(1.55)联接；图1.09后面示出齿轮组(1.57)的结构；按照图6.09所示出：去掉发动机后盖板(6.47)后，齿轮箱靠近后盖板内面的一边设置一长厚横隔板(6.56)，长厚横隔板上装上齿轮组(6.23)的齿轮座(6.57)，并作出齿轮组的传动结构；当涡轮轴转速经齿轮组减速后齿轮组后齿轮转速大于动力轴转速时，则将涡轮回收的功率传给动力轴向外界输出；反之，动力轴则自由地转动。

发动缸活塞工作环境强化系统：用发明专利“ZL201310434603.8”发明的“发动缸活塞工作环境强化系统”的技术方案(图6.01、6.02示出)，对发动缸活塞的工作环境进行强化。图1.09下部分示出：动力机构框架上端面发动缸活塞(1.38)的左边，固定着二次发动缸内喷水系统和增压缸内中冷压缩喷水系统共用的挺杆(1.32)，前边固定着燃油水液连体输送泵系统的挺杆(1.59)，右边固定着燃油泵喷系统和顶置排气系统的挺杆(1.16、1.54)，图1.01示出：将所述挺杆依发动缸活塞定位所需的机械负荷作出(如图1.01所示出挺杆(1.32、1.16)，并在机体横隔板(1.34)的挺杆活动口作出承压耐磨块(1.33)；图1.08示出的发动缸活塞前后和左边两边设置的通风口(1.52、1.14)，按发明专利“ZL201310434603.8”所述及图1.01中标记(1.14)示出：作出的通风口为出口缩小且面向发动缸活塞(1.12)伸出发动缸外的位置；发动缸活塞(1.12)的内腔，作出散热片(1.13)，图1.01还示出：发动缸活塞位于下止点时，除活塞环区段位于发动缸进风口(1.15)区位外，其伸出发动缸外部分的长度等于活塞的行程。

发动机的喷水冷却系统：用实用新型专利“ZL201420022888.4”所述的喷水冷却系统(图7.01-7.07示出)作发动机的冷却系统。按实用新型专利“ZL201420022888.4”说明书记载的技术方案，将发明专利“ZL200710193940.7”具体实施方式3所述的二次发动缸内喷水冷却系统、具体实施方式6所述的增压缸内中冷压缩喷水系统，以及发明专利“ZL201310434603.8”所述发动缸工作环境强化系统中对发动缸活塞冷却的技术手段，统一地归纳为发动机的冷却系统，用所述新的理念和技术手段统筹地设计工质及其流经系统热负荷严重的部位进行冷却；并根据实用新型专利“ZL201420022888.4”所述喷水工作参数取值的理念和方法，参照前第[0039]段至[0041]段记载和图7.02-7.05及7.07示出，制定出二次发动缸内喷水和增压缸内中冷压缩喷水的工作参数。

发动缸及其排气设置：用实用新型专利“ZL201420249201.2”发明的一种发动缸及其排气设置(图8.01-8.07示出)作发动机的发动缸和排气设置。图1.03示出：发动缸(1.31)及缸盖板和缸盖板上作出凸台(1.49)为整体结构，发动机排气口(1.30)设在缸盖板与发动缸结合处的侧边，闸板式排气阀柄(1.48)及阀盖板和闸板(1.80)为整体结构，阀柄(1.48/)与所述排气机构的摇杆机构联接(参看图4.04)。图1.01示出，发动缸(1.30)进风口区段装配在增压缸上蓄气通道(1.36)形成的发动缸底座(1.35)内。

发动机网罩：图1.01示出，网罩(1.21)由空气滤清网(1.25)和机油散热网(1.22)构成，空气滤清网设在上面，两网中间设有联通机油离心滤清器(1.24)的机油输送支管(1.23)，支管(1.23)上分布喷头将过滤后的机油喷洒到机油散热网(1.25)上冷却；网罩(1.21)将顶盖板上的设置罩在机罩内。

发动机用纯净水的回收与制取装置：用发明专利“ZL200810169739.X”发明的发动机用纯净水的回收与制取装置(图9.01、9.02示出)作发动机用纯净水回收与制取装置。图1.14示出：所述设置由壳体(1.78)内装配散热支管组架(1.77)形成减速降压箱(1.76)、水蒸汽发生箱(1.75)以及分离箱(1.74)而成，安装在涡轮排气管的后面，为发动机提供发动机工作时冷却系统所需的纯净水；该装置可通过加长和弯曲涡轮排气管的方法，选取机体外合适的地方安装。

具体实施方式1所述的单缸柴油发动机作汽油机的有利条件：(1)具有随发动机工况变化工作的增压缸内吸入空气量(即增压空气量)调控系统和燃油泵喷系统，可使发动缸内有一个最佳空燃比形成的混合气。(2)新动力机构(齿轮齿条机构)在发动缸内爆发时，可使发动缸活塞下降的速度比曲柄连杆机构活塞下降的速度快8倍左右，便于消除发动缸内爆发力对系统的危害。(3)喷水冷却系统可以防止发动缸内生成氧化氮的温度出现，有效地消除高温污染物的生成和热负荷对系统的危害，并且可防止发动缸内提前点火和爆震等不良燃烧现象出现。(4)发动机的结构和其他工作系统(除一次燃油泵喷系统外)均适用汽油机工作。

具体实施方式1所述单缸柴油发动机不利于作汽油机的缺陷：采用的一次燃油泵喷系统与增压空气量调控系统配合所形成的最佳空燃比混合气，其浓度低于汽油机发动缸内点火要求的浓度，但又不宜汽油机采用高压缩比提高发动机的热效率，需采用新的技术手段加以克服。

具体实施方式2：一种活塞往复式单缸汽油机

根据具体实施方式1所述的一种活塞往复式单缸柴油发动机和二次燃油泵喷系统构成的一种活塞往复式单缸汽油发动机，具体实施方式是：将发动机附图1.01的一次燃油泵喷的挺杆头(1.17)，换成[0029]段记载及附图4.10示出的发明专利“ZL200710193940.7”具体方式4所述的二次燃油泵喷的挺杆头；发动机附图1.13示出：二次燃油泵喷的挺杆仍用一次燃油泵喷系统的挺杆(1.16)，挺杆头(1.72)上面第一次燃油泵喷的工作形状(1.70)和第二次燃油泵喷的工作形状(1.71)，分别由设计的第一次燃油泵喷工作参数和第二次燃油泵喷工作参数作出，第二次燃油泵喷的工作形状作在第一次燃油泵喷工作形状下面，将一次燃油泵喷的杆头换成了二次燃油泵喷系统的挺杆头(1.72)后，所述活塞往复式单缸柴油机就成了一种活塞往复式单缸汽油发动机。

Claims (6)

1.一种活塞往复式单缸高速柴油机，其特征在于：主要由动力机构、增压机构、一次燃油泵喷系统、二次发动缸内喷水冷却系统、排气系统、增压缸内中冷压缩喷水系统、增压缸内吸入空气量调控系统、以及机油循环系统、燃油水液连体输送泵系统、排气涡轮功率回收齿轮组系统、发动缸活塞工作环境强化系统、发动机喷水冷却系统、发动缸及其排气设置、机用纯净水回收与制取设置、发动机网罩组成；

所述动力机构(1.11)，用“两齿条平行相对两端横向连接的齿条框架(2.01)内装配齿轮(2.07)，齿轮(2.07)以6个轮齿均布，但只作出3个相邻的轮齿(2.27、2.28、2.29)，其中，中间轮齿(2.28)的宽度小于其两边轮齿的宽度且两边轮齿的宽度相等；两边齿条上，分别作出与齿轮上轮齿相对应的齿槽(2.11、2.19、2.20)和(2.22、2.21、2.05)，各中间的齿槽(2.19、2.21)分别作在活块(2.26、2.25)上，齿轮与齿条进行啮合时，首齿(2.27)压迫活块后退让位并顺利通过中间的齿槽与前齿槽啮合，齿条框架(2.01)的行程对应的齿轮转角为180度，齿条框架上下往复齿轮旋转的齿轮齿条机构”作动力机构(1.11)，齿条框架(2.01)即成为了动力机构框架(1.09)；增压机构为“动力机构框架(1.09)上端固定联接发动缸活塞(1.12)，下端固定联接或直接作出增压缸活塞(1.07)，增压缸活塞直径≥发动缸活塞直径2倍的与动力机构复合的发动机体内活塞往复式”增压机构；动力机构和增压机构设在由机体横隔板(1.33)将机体分为上下两部分下部分机体的中间；

增压缸底盖板(1.80)上设有增压缸吸入空气止回阀(1.06)、压缩空气止回阀(1.03)、进风管(1.69)，增压缸底盖板(1.80)下面作出增压缸进风通道(1.05)和压缩空气蓄气通道(1.04)；压缩空气止回阀(1.03)阀杆伸出发动机底盖板(1.68)与增压缸内吸入空气量调控机构(1.02)联接，吸入空气量调控机构(1.02)的调控杆(1.44)向上伸出发动机顶盖板(1.27)由作有弧形移动凸轮和轮齿的元盘(1.42)联接吸入空气量调控机构调控轴(1.43)，形成增压缸内吸入空气量调控系统；压缩空气上蓄气通道(1.51)设在机体横隔板(1.34)上面，并形成发动缸缸座(1.35)；

所述一次燃油泵喷系统的“燃油泵喷机构(1.19)”及其调控轴(1.39)、二次发动缸内喷水系统的“水液泵喷工作机构(1.26)”及其调控轴(1.45)、排气系统的“排气工作机构(1.20)”及其调控轴(1.40)，分别设置发动机的顶盖板(1.27)上面；增压缸内中冷压缩喷水系统的“中冷喷水机构(1.53)”，设在机体横隔板(1.34)上，由二次发动缸内喷水冷却系统挺杆(1.32)侧作出的侧挺杆头驱动工作并联接设置在发动机顶盖板上的增压缸吸入空气量调控系统的调控轴(1.43)；驱动一次燃油泵喷系统工作机构工作的挺杆(1.16)、驱动二次发动缸内喷水系统及增压缸内中冷压缩喷水系统工作的挺杆(1.32)、驱动排气系统工作的挺杆(1.54)，以及驱动燃油水液连体输送泵的挺杆(1.59)，分别固定在与活塞同步运动的动力机构框架(1.09)上；设置在发动机顶盖板(1.27)上的顶置综合调控系统用一构件(1.37)将一次燃油泵喷系统、二次发动缸内喷水冷却系统及排气系统的调控轴，连同增压缸内吸入空气量调控系统和增压缸内中冷压缩喷水系统共用的调控轴(1.39、1.45、1.40、1.43)横向联接起来，由调速器(1.41)指令，使所述各工作系统统一地同步地随发动机工况的变化工作；

排气涡轮功率回收齿轮组(1.57)的前齿轮(1.56)联接排气涡轮轴齿轮(1.55)，其后齿轮(1.64)联接动力轴(1.63)尾段装配的超越离合器(1.65)，将排气涡轮回收的功率传给动力轴(1.63)向外界输出；由壳体(1.78)内装配散热支管组架(1.77)形成减速降压箱(1.76)和水蒸汽发生箱(1.75)以及分离箱(1.74)而成的机用纯净水回收与制取设置，其进气口(1.79)联接在涡轮排气管的后面，淅出水蒸汽后的排气由分离箱(1.74)的排气口(1.73)排出，回收与制取的纯净水供发动机工作时使用；发动缸排气管(1.50)进口区位(1.46)的上面，装配涡轮吸入空气止回阀(1.47)，防止排气间歇期涡轮发生喘振；

所述发动缸活塞工作环境强化系统，将所述固定在发动机动力框架(1.09)上端面分别驱动各自工作机构的挺杆(1.16、1.54、1.32、1.59)，依发动缸活塞(1.12)定位所需的机械负荷作出；机体横隔板(1.34)上各挺杆的活动口作出耐磨承压块(1.33)，机体横隔板上的通风口(1.14、1.52)，其出口缩小且面对发动缸活塞(1.12)伸出发动缸外的位置；发动缸活塞位于下止点时，除活塞环区段位于发动缸进风口(1.15)区段处，伸出发动缸外的长度＝活塞的行程；发动缸活塞内腔作有散热片(1.13)，在动力机构齿轮转动对散热片(1.13)冷却和流经通风口(1.14、1.52)的空气对发动缸活塞(1.12)的冷却下，将活塞顶段的热负荷危害消除；

所述发动机的喷水冷却系统：将所述二次发动缸内喷水冷却系统、增压缸内中冷压缩喷水系统、以及发动缸活塞工作环境强化系统中的冷却技术措施综合起来，统畴地设计对发动机工质及其流经系统热负荷严重部位冷却的工作参数；二次发动缸内喷水冷却系统的泵喷咀设在发动缸燃烧室顶部热负荷严重部位，其挺杆头(1.28)工作形状的工作参数界定如下：第一次喷水工作形状上抑制高温污染物NO生成区段，喷水时刻为生成NO温度即将出现时刻，喷水量为能抑制生成NO温度出现且最少的水液量，生成NO温度受到抑制和不生成NO工况消除热负荷危害区段，根据热负荷出现的时刻和受到热负荷危害部位的热负荷状况从泵喷咀渗出能消除热负荷危害且最少的水液量；第二次喷水工作形状全区段、喷水定时为发动缸内预排气结束至排气阀即将关闭时刻、喷水量以排气的温度和排气口热负荷危害状况确定；增压缸内中冷压缩喷水系统扇形凸轮工作参数的界定：喷水的定时与增压缸内吸气的开始和结束同步，喷水量依增压缸吸入空气的温度和空气量以及基本上不影响发动缸内燃气的最佳热效率协助发动缸内一次喷水抑制NO生成的要求确定。

2.如权利要求1所述的一种活塞往复式单缸高速柴油发动机，其特征在于：其发动缸(1.31)、发动缸盖板及缸盖板上作出的凸台(1.49)为整体结构，排气口(1.30)设在缸盖板下面与缸体结合处的侧边，闸板式排气阀的阀柄(1.48)、阀盖板及闸板(1.80)为整体结构，闸板(1.80)装配在凸台(1.49)插口与排气口(1.30)形成的整体空间内上下运动而开闭排气口(1.30)；阀柄(1.48)与所述排气系统的摇杆机构联接，缸体下部分进风口(1.15)区段装配在所述增压机构上蓄气通道(1.36)形成的发动缸底座(1.35)内。

3.如权利要求1所述的一种活塞往复式单缸高速柴油发动机，其特征在于：所述机油循环系统的机油泵(1.60)为单出杆活塞往复双向输出泵，较长的单出杆上段，装有套筒(1.62)，套筒与泵体之间装上压力弹簧(1.61)，机油泵单出杆杆头紧顶动力机构框架侧伸出部分(1.58)，在动力机构框架(1.09)下行压缩和压力弹簧(1.61)张力的双向作用下，机油不断地泵出，泵出的机油经输送分管(1.70)分别送往动力轴的两主轴承座，输送主管(1.66)将机油送往发动机顶盖板(1.27)上的离心滤清器(1.24)，之后机油经输送支管(1.23)送往发动机网罩(1.21)下层的机油散热网(1.22)，散热后的机油下行，对发动机顶盖板上设置的工作机构润滑，然后从发动机顶盖板中间的通风口(1.29)与新鲜冷空气一道流入机体下行，对下行流经的工作部件润滑，最后流入机体底部机油箱(1.01)，经过滤网(1.67)过滤后进入机油泵(1.60)，完成一工作循环。

4.如权利要求1所述的一种活塞往复式单缸高速柴油发动机，其特征在于：所述燃油水液连体输送泵系统，其泵体(1.38)固定联在发动机顶盖板(1.27)上且连体泵的两泵头朝下，驱动连体泵工作的挺杆(1.59)固定在动力机构框架(1.09)的上端面上，挺杆头(1.59)端面位于下止点时至压缩泵头到达上止点时的距离＝活塞行程的长度，挺杆(1.59)一次性压缩连体泵的两泵泵头、连体的两泵分别将燃油和水液泵出。

5.如权利要求1所述的一种活塞往复式单缸高速柴油发动机，其特征在于：所述发动机网罩(1.21)由空气滤清网(1.25)和机油散热网(1.22)构成，两网之间分布机油支管(1.23)，机油支管(1.23)联接机油离心滤清器(1.24)，网罩(1.21)罩在发动机顶盖板(1.27)上。

6.根据要求1所述的一种活塞往复式单缸高速柴油发动机和二次燃油泵喷系统构成的一种活塞往复式单缸汽油发动机，其特征在于：将权利要求1或2所述单缸高速柴油发动机的一次燃油泵喷系统的挺杆头(1.17)，换成其挺杆仍用一次燃油泵喷系统的挺杆(1.16)，挺杆头上一次燃油泵喷的工作形状(1.70)和二次燃油泵喷的工作形状(1.71)，分别由设计的第一次燃油泵喷工作参数和第二次燃油泵喷工作参数作出，第二次燃油泵喷的工作形状(1.71)作在第一次燃油泵喷工作形状(1.70)下面的二次燃油泵喷系统的挺杆头(1.72)，权利要求1或2所述的活塞往复式单缸高速柴油机就成了一种活塞往复式单缸高速汽油发动机。