CN1510261A - 配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发动机属活塞式内燃发动机范畴，实现了作功过程的变量控制型式，以配气配缸为配气机构和控制机构，以压缩液体活塞直接对传动液作功，完成能量转化和传送动能；以蓄能罐、液压马达为主的传动机构，完成旋转动力的输出；以测量器、传感器构成的反馈电信号与执行器件(控制器件)构成控制、检测功能；通过配气缸的数控伺服控制，传动液的传送动能速度控制，供给燃料气体量的控制，构成作功过程的控制；通过对传动机构器件的控制，构成传动过程的控制。作功过程控制的六个变量和液体传动(无连杆、曲轴)，使发动机作功，传动过程实现数控，活塞以一个作功周期为控制单元，制动和启动之间无需处于工作状态，制动后能量被储存，可使用多种燃料，振动小，使用寿命长，具有数控自动化设备的众多优点。

Description

配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机

技术领域：配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机属于由燃料提供化学能，通过化学反应把化学能转化为机械能的内燃机范畴。

技术背景：配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机是就目前使用最广泛的四冲程、二种程活塞式汽油机、柴油机、燃气发动机、混合动力发动机等内燃机尚存在许多问题，需要解决。随着环境的要求和新材料新技术的不断成熟，对活塞式内燃机的使用已不能满足社会发展的需要。在这样的情况下，目前虽然采取了如“电喷”、“多气门”、“点火提前”、“预燃室”等先进技术，但依然不能满足发动机的高性能、可控制性的要求。

发明内容：配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机是针对目前使用的活塞式内燃机的许多不足，而创造发明出一种具有新结构、新功能的发动机。现行的发动机作功过程和作功输出过程(传动机构的传动过程)是不具备实施自动控制的。现行发动机的配气机构在供给燃料和排除反应后气体的型式上，及配气机构的润滑、冷却方面不够理想；在使用气体燃料方面，气体燃料存在着燃料燃点低，粘度低，润滑性能差等，依然存在一定的不完善。燃料气体的压缩比不易调整(只依告活塞上升空间大小控制)，尚存在爆燃等不利因素。发动机的作功效率不高，燃料反应不够充分，无法控制；活塞冷却性能不够优良，活塞在接近上止点时的润滑不良，润滑油不易到达；由于曲轴和连杆的惯性大，活塞的往复运动速度较快，如此带来很大的机械振动；齿轮、轴、变速器、离合器等传动机械具有刚性大，无缓冲，冲击振动大等。

配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机采用提高性能的技术方案，其技术方案包括：以本发动机的配气缸，进气腔、排气腔，联通腔这种结构的配气机构取代已有的配气机构的机械结构，使配气机构更合理，性能更优良，提高作功效率；本发动机通过压缩液体活塞直接对传动液作功和通过传动液、传动机构对液压马达作功完成高速旋转运动，使压缩液体活塞只做较低频率的往复运动，液压马达只作旋转运动，取代了现有发动机的活塞及活塞通过连杆、曲轴、齿轮作功的机械结构；由传动液传送动力的传动机构和终端动力输出的液压马达取代了已有的经过曲轴、齿轮、变速机械的动力传输型式，如此功能上压缩液体活塞不必快速往复运动，液压马达能以高速旋转输出动力。本发动机通过对配气缸旋转的角度、速度的控制，通过对压缩液体活塞运动位置，速度等变量的控制实现对作功过程的控制，通过对传动液及传动机构器件的控制，实现对传动过程的控制，实现发动机的全过程控制，实现了发动机的系统控制(智能化)。

配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机技术方案及技术特征从以下九个方面阐术，分别是：(1)配气缸及缸体，作功气缸(缸体)，进气腔、排气腔、联通腔、反应腔。(2)压缩液体活塞(以下简称活塞，无特别指出的均指本活塞)。(3)配气缸(进气腔、排气腔)的8种功能状态。(4)传动机构及传动过程。(5)冷却机构，润滑结构，点火结构，燃料气体供给机构及其过程控制。(6)活塞、配气缸位置、状态的测量。(7)传动机构的控制。(8)作功过程的控制及传动过程的控制。(9)发动机的作功过程及原理。

(1)配气缸及缸体，作功气缸(缸体)，进气腔、排气腔、联通腔，反应腔(图1-1至图1-23)。其特征是：配气缸由柱体(一个以上)36、88，上柱体(34)，锥面体(二个以上)(35、37、80)，顶面部分构成；配气缸缸体由柱体(一个以上)(1)，锥面体(二个以上)(2、3)，上柱体(4)，顶面(18)，安装平面(8)构成，配气缸与缸体(内壁)相接触、吻合；作功气缸(缸体)由柱体(11)，缸底部分，冷却腔构成；作功气缸与配气缸缸体成一体结构，配气缸缸体中心线与作功气缸中心线为一条直线(69)；配气缸锥面体结构特征，其位置位于不同高度(沿中心线方向)，数量是二个以上，其角度值取值(a₁、a₂)范围0°——90°之间，锥面体的圆锥面是圆锥面结构或球面结构或其它曲面结构。缸体与配气缸相对应吻合承担主要密封功能。配气缸旋转方向取(由配气缸上柱体开放端(96)向顶面部分投影)逆时针方向。配气缸柱体结构有两个以中心线(69)相对称的进气腔、排气腔(45、46)，反应腔(42)是两排气腔在顶面部分的延伸结合，反应腔由顶面凸面结构(41)与腔壁(70)形成，配气缸柱体结构还包括油道(74、75)，两条油道以进气腔、排气腔为中心对称排列，配气缸上柱体结构有：(配气缸)位置、状态测量器传动齿轮(图9，65)或传感器测量装置(66、67))；扇页式传动器(图4-1至图4-6)；配气缸冷却机构(图3-1至图3-6)上、下静气鼓，上、下动气鼓；轴承。配气缸顶面部分结构有：反应腔(42)，凸面结构，面(38、39、40)是平面或曲面、锥面球面。配气缸缸体结构有：联通腔(5)，点火结构(13)，高压加油孔(14)，进气门、排气门(6、7)，冷却腔(20)、冷却腔外壁(21)，安装平面。作功气缸柱体结构有：常压孔(二个以上)。作功气缸缸底结构有：导向柱(10)，导向柱腔(9)，传感元件槽(27、28)，输液口、输液腔(15、16)，(导向柱)支持肋(25)，输液腔输入管路(33)。其特征还包括：配气缸位置测量器传动齿轮与上柱体相固定，传动齿轮可以是圆柱齿轮、圆锥齿轮等；感应元件(66)若干等距离固定在上柱体，轴承内环与上柱体固定，另一部分与安装平面固定。扇页式传动器·(30、31、32、33)与传动轴(35)，上柱体内壁相固定，支持肋(30)之间形成若干腔(31、32)，该腔体用于通过冷却回流管，冷却流体进入管，本方案腔体(31)用于通过冷却流体进入管(进入口)，腔体(32)用于通过冷却回流管，结构(33)与上柱体内壁相接触固定，是无间隙固定结构。配气缸冷却机构的上、下动气鼓，上、下静气鼓功能是使冷却流体进入、离开旋转工作状态的配气缸内腔，动气鼓与配气缸开放端(96)固定，之间设置密封材料；上动气鼓由上面、下面、侧边(43、44、18)构成上动气鼓腔与冷却回流管(37、38)相通，下动气鼓由上面、下面、侧边(45、46、18)构成下动气鼓腔，并与冷却流体进入管(进入口39)相通，动气鼓输入口、输出口(41、40)分别与静气鼓输出口、输入口(58、57)相吻合联通，静气鼓在安装平面固定；上静气鼓由上面、下面(52、53)及侧边构成腔，并与流出管(62)相通，下静气鼓由上面、下面(55、56)及侧边构成腔体，并与流入管(61)相通，40冷却流体流动过程是(61)→(58、41)→配气缸内腔→(37、38)→(40、57)→(62)，冷却流体流动方向与以上过程相反，则是逆向流动。上、下气鼓之间设置隔热材料。常压孔(其特征是)位置(y₁₆)附合压缩液体活塞位于最低下止点和最高下止点时，活塞一道和二道隔气槽与常压孔相对应(接通)，活塞位于上止点，无接触面最低点(53)与常压孔相对应；常压孔通过集液箱与外界大气相通，常压孔使隔气槽、无接触面通过常压孔保持(接近)外界气压的压力值，使活塞上部向下渗漏的反应气体及活塞底向上渗漏的传动液均由常压孔排至集液箱，使传动液与反应气体不相混合。导向柱腔与动力传动管路相联通，(输液腔)输入管路与传动管路回路相联通，传感器槽用于安装传感器阵列，缸体冷却腔外壁设置导向肋板(86)，冷却流体入口(84)，出口(32)。进气腔、排气腔、联通腔、反应腔(图2-1至2-4)，其特征是：排气腔、进气腔的位置与排气门、进气门相对应，与联通腔相对应，进气腔与排气腔是竖直上下排列，进气腔位于排气腔上方，进气腔与排气腔位于不同柱体(图1-20、1-21、1-22、1-23)，则进气腔宽y₂₀、与排气腔宽y₂具有相同的角度值(92)角度值不相同则存在进气腔与排气腔错位结构，具有错位结构的进气腔、排气腔附合配气缸的8种功能状态，本方案以角度值(92)相同(图1-21)为例；进气门、排气门的竖直边是功能边其位置(图1-24，α₁、α₂、α₃、α₄)形成的位置差K₁、K₂，K₁＝K₂＝0是进气腔、排气腔同时接通或切断进气门、排气门，K₂＞0是排气腔提前接通排气门，K₂＜0是进气腔提前接通进气门，K₁＞0是排气腔提前切断排气门，K₁＜0是进气腔提前切断进气门；K₁＝K₂＝0、K₂＞0、K₂＜0、K₁＞0、K₁＜0是进气门、排气门的五种功能状态，本方案(及附图)均是K₁＝K₂＝0。联通腔的功能是使进气腔的压力燃料气体通过联通腔进入排气腔(或排气腔、反应腔)，联通腔内设置压力传感器，温度传感器(49、50)联通腔呈对称结构；压力传感器检测接通、切断进气腔、排气腔过程的燃料气体压力值，在联通腔切断进气腔、排气腔的功能状态时，压力值是作功前燃料气体的压力(压、强)值，该压强值、温度值代表燃料气体量向系统反馈，进气腔的功能是收纳储存作功前的燃料气体，确定作功燃料气体的量；排气腔的功能是与排气门配合，排出反应后气体，并构成燃料气体开始反应阶段的反应容积；反应腔有两种型式(图1-13、1-14)，一种是带有分隔结构(72)的反应腔，该分隔结构使反应腔与排气腔相互独立，一种是无分隔结构的反应腔，反应腔与排气腔为一个腔体，具有分隔结构的反应腔用于两种压力燃料气体在一定温度压力下混合，即快速反应的燃料气体(也可用于混合后不易反应的燃料气体)；无分隔结构的反应腔，用于混合后不易发生反应的燃料气体。其中进气腔形成的功能状态之间必须是前一个功能状态结束，后一功能状态才能开始，排气腔形成的功能状态之间同样如此，进气腔、联通腔、进气门、排气门、排气腔在配气缸及缸体上开口形状适应其功能为准则。

(2)压缩液体活塞(简称活塞)，其特征是：活塞结构由活塞顶，活塞柱体和活塞底、活塞腔构成。活塞顶包括与配气缸顶面部分(凸面结构、面40)相吻合的凹面结构和面(64)，配气缸反应腔有分隔结构，则活塞顶面有联通腔结构，联通腔位置在面(64)处，联通腔的结构由活塞位于上止点后配气缸反应腔的两种状态形成的区域构成(图1-12、1-15)，反应腔由状态(67)运动至状态(68)(运动角底是β₁)，反应腔两种状态在活塞顶面未经过区域(66)(阴影区域)是联通腔结构形状，该联通腔在反应腔由状态(67)运动至状态(68)(活塞位于上止点阶段)排气腔与反应腔由分隔结构相互分隔；反应腔转过状态(68)后，排气腔与反应腔通过联通腔相互接通，本方案状态(67)是进气腔、排气腔切断进气门，排气门的状态；状态(68)是进气腔、排气腔切断(或即将切断)配气缸缸体联通腔的状态。活塞柱体包括上部、中部(51至53之间)、下部，上部有隔气槽，一道(50)、二道(49)，接触面(48)；中部是无接触面(52)；下部是接触面(54、55)。活塞底包括(与导向柱)接触柱体(61)，与传感器气件槽相对应的感应元件槽(60、63)，接触柱体支持肋(58)，固定结构(59)、输液口(57)、活塞腔(47)，防转凹凸结构(82、83)。活塞的高度(y₁₈)应队伍活塞位于上止点时，活塞底不脱离导向柱(感应元件运行区间不超出传感器阵列范围)，活塞位于最低下止点时，活塞腔内的传动液能顺利进入导向柱腔，高度值同时符合常压孔与隔气槽、无接触面对应关系。活塞腔的功能是，燃料气体反应对活塞作功，活塞向活塞腔内传动液传递燃料气体反应作功的压力，传动液由活塞腔向导向柱腔输送传动液(功能)；传动液对活塞作功，使活塞向上运动，传动液由活塞输液口进入活塞腔，传动液(功能)向活塞腔输送。

(3)配气缸(进气腔、排气腔)的8种功能状态(参考图10-1至10-5，图2-2至2-4)，其特征是：进气腔、排气腔(配气缸)旋转，顺序经过：进气腔、排气腔即将接通进气门、排气门(图10-1)，继续旋转至接通进气门、排气门(图2-3)(两种功能状态)；继续旋转转至切断进气门、排气门(图10-2)(两种功能状态)；继续旋转角度T(T≥0°)，至即将接通联通腔(图10-2)，继续旋转接通联通腔(图2-4、10-3)(一种功能状态)；继续旋转至切断联通腔(图10-4)(一种功能状态)；继续旋转角度T(T≥0°)，点火结构位于排气腔下部，或者排气腔与反应腔通过联通腔开始接通，配气缸排气腔(排气腔、反应腔)的燃料气体准备发生反应(一种功能状态)；继续旋转、点火结构开始点火或排气腔、反应腔通过联通腔(接通面积增大)开始较大量混合发生反应，燃料气体反应作功，配气缸(进气腔、排气腔)向接通进气门、排气门功能状态运动(一种功能状态)。

(4)传动机构及传动过程(图5、6)，其特征是：传动机构的组成结构及结构功能，单缸动力传动过程，双缸动力传动过程，多缸动力传动过程。传动机构的组成结构包括；冷却器(4)，蓄能罐(1)(蓄能罐是蓄能压力可变式、多级连续蓄能罐式)，补偿蓄能罐(3)，液压马达(2)，流量控制阀(10)，单向阀(5)，高压加液器(13)，减压排气装置(11、12)，封闭式蓄液箱(14)，动力切断阀(15)，辅助阀(20、21、24)，压力、温度、流量、流速传感器，传感器组(高压加液器两组、减压排气装置两组、液压马达两组、蓄能罐联接管路一组、导向柱至蓄能罐之间传动管路一组，传感器组包括、压力、流量、流速、温度传感器)，单向阀(单缸流向控制阀)(6、7、8、9)，过滤器，控制阀。其结构功能是冷却器、蓄能罐、马达流量控制阀、高压加滤器、减压排气装置、单向阀、封闭式蓄液箱、传感器(传感器组)各器件的功能组成的传动功能；冷却器的功能是冷却由活塞腔、导向柱出来的传动液，使之保持在规定温度范围内，蓄能罐的作用是传动液压力高时蓄能罐吸收传动液(吸收动能)，压力低时释放传动液(释放动能)，蓄能罐同时吸收传动液的脉动、冲击、使传动液以较恒定的流速(动能)对液压马达作功。蓄能罐在单缸传动过程中还具备为活塞提供上升的动能，在多缸传动中吸收调整动能叠加部分的压力值较高的传动液(动能)，功能叠加部分压力值较低释放传动液(动能)；传动液的动能由一个以上的作功活塞提供，一个以上活塞共同对传动液作功部分是动能叠加部分，在多缸传动中设置超高压蓄能罐，以吸收动能叠加部分出现的超高压及尖峰压力传动液，蓄能罐有压力可变式和多级连续蓄能罐(普通型)，蓄能罐额定容量下的蓄能压力是蓄能标准压力，多级连续蓄能罐是由两个以上不同蓄能标准压力的蓄能罐以串接或并接型式组成，蓄能罐的联接管路与传动管路联通，其上设有传感器组，控制阀(流量、流速控制)。液压马达是较高转速的设备，马达把活塞往复运动产生的动能转变为旋转动能，是保证活塞较低频率往复运动的设备，输出个体马达可以是1个或2个以上，其位置是在一个马达处并置2个以上马达(包括各自的流量控制阀、传感器组)或者串接二个以上马达(共用一个流量控制阀)；传感器组(图5、6，17、18)分别位于液压马达前后的动力传动管路和传动管路回路上(流量控制阀之后。高压加液器由高压泵，联接管路(与传动管路联通)其上设置传感器组、单向阀、过虑器与封闭式蓄液箱联通的联接管路(其上设置过滤器，传感器组，传感器组作用与联接管路上的传感组功能作用相同，均产生反馈信号)高压加液器功能是向传动机构增加传动液液体量，提高活塞下止点的位置(蓄能罐的蓄能压力与活塞最大压力相匹配)；与减压排气装置配合，进行循环排气功能(去除、过滤传动液的气体成份和微小固体成份)。减压排气装置(图14)由联接管路(与传动管路联通，其上设置过滤器、传感器组、减压阀、缓流阀)(68)，减压箱(内设压力传感器、70)，集气锥，气液面传感器(气体传感器)，放气阀，输送泵(74)，输送管路(与封闭式蓄液箱联通，其上设置过滤器，传感器组，传感器组的功能、作用与联接管路的传感器组相同，均产生反馈电信号、75)。减压排气装置功能是向传动机构实施减少传动液液体量，降低活塞下止点位置(蓄能罐的蓄能压力与活塞最大压力相匹配)；与高压加液器配合，进行循环排气功能。封闭式蓄液箱与高压加液器、减压排气装置输送管联通，封闭式蓄液箱通过自身活塞或膜或囊与外界大气隔绝，并能改变容量。单向阀(5)其功能是不使蓄能罐(1)(3)的蓄能压力反作用于活塞(活塞对传动液的压力(功能)减少至一定值时)，影响传动液的动能单向传输。流量控制阀(10)是控制对马达作功的传动液的流量、流速，控制传动液单位时间内对马达的作功量，流量控制阀对传动液的通过量执行增大、恒定、减少(至关闭)的功能，同时也控制传动液对活塞作功的速度、量值、控制活塞上升速度。单向阀(6、7、8、9)对传动液起导向作用，动力切断阀(15、24)是用于制动或紧急制动时切断传动液向马达传送动力，辅助阀(20、21)是辅助控制传动液的功能。单缸传动过程：燃料气体反应对活塞作功，活塞传送动力(压力)给活塞腔内的传动液，动力(包括传动液)由导向柱腔经动力传动管路向液压马达传送动力，同时向蓄能罐(1)蓄积能量(传动液及动能)；动力经过过滤器，冷却器，单向阀(5)、蓄能罐(3)，经过单向阀(6)至液压马达，对马达作功，经过流量控制阀，单向阀(9)至蓄能罐(1)，动力依次顺序经过以上器件，当活塞位于下止点，经过时间t₁，动力较完全传输给马达和蓄能罐(1)配气缸排气腔接通排气门，活塞腔内传动液压力(动力)减小，蓄能罐(1)释放传动液(能量)，传动液对马达作功，同时对活塞作功；动力经过单向阀(7)对马达作功，经过流量控制阀，单向阀(8)经过作功气缸底输液腔、输液口、活塞液口至活塞腔，对活塞作功；活塞上升至上止点后，由配气缸供给燃料气体，燃料气体反应对活塞作功……动力(传动液)循环向马达传送动力过程是单缸传动过程。双缸传动过程，(m₁)燃料气体反应对活塞(m₁)作功，活塞向活塞腔内传动液传送动力，动力(传动液)由导向柱腔，经动力传动管路(16)向液压马达传送动力，并向活塞(m₂)传送动力；动力经过过滤器、冷却器、单向阀(5)，蓄能罐(1)，向液压马达传送动力(对马达作功)，经过流量控制阀(10)由传动管路回路至(m₂)气缸底的输液腔，对活塞(m₂)作功(配气缸排气腔接通排气门)活塞上升，至上止点后，由配气缸供给燃料，燃料气体反应对活塞(m₂)作功，活塞向传动液传送动力，动力(传动液)由导向柱腔经动力传动管路(16)向液压马达传送功能，并向活塞(m₁)传送动能；动力经过过滤器、冷却器、单向阀(5)蓄能罐(1)、向液压马达传送动力，经过流量控制阀(10)，由传动管路回路至(m₁)气缸底的输液腔对活塞(m₁)作功(配气缸排气腔接通排气门)，活塞(m₁)开始上升，至上止点后由配气缸供给燃料，燃料气体反应对活塞(m₁)作功……这一循环向液压马达传送动力过程是双缸传动过程。多缸传动过程是三缸、三缸以上传动；多缸传动机构与双缸传动机构相同，蓄能罐工作压力较高，传动液传动动力(压力)较强，单缸发动机的作功周期是活塞由某个位置(或状态)经过作功过程运动至该位置(或状态)，这一过程可连续重复，该过程即是一个作功周期；双缸发动机、多缸发动机的作功周期是每一个作功活塞由某一个位置(状态)经过作功过程运动至该位置状态，多个活塞顺序完成一次该过程，即是一个作功周期，这一过程可连续重复。多缸传动一个周期内几个气缸(活塞)相互协调使传动液的动能叠加部分的动能较为平均，不出现过高的动能叠加；本方案作功周期的某一位置状态以活塞由下止点上升至上止点时的状态(位置)作前一个周期的结束和后一个周期的开始，活塞上升时间与活塞作功时间及开始上升之前时间t₁之和相接近，每个周期长短主要由活塞位于上止点的时间t₂决定，时间t₂是多缸传动用于协调多活塞工作顺序的主要控制量。

(5)冷却机构，润滑结构，点火结构，燃料气体供给机构及其过程控制。其特征是：冷却机构由三套各自独立的强制冷却机构构成以及冷却流体冷却方式及冷却过程控制；润滑结构的构成及其过程控制；点火结构构成及其过程控制；燃料气体供给机构，供给方式、供给量及其过程控制。三套冷却机构是配气缸冷却机构，配气缸缸体、作功气缸(缸体)冷却机构，冷却器对传动液的冷却。冷却流体(冷却剂)是液体或气体。冷却机构器件及冷却方式是(冷却流体是液体)冷却液箱(冷却液)→加压泵(循环泵)→管路(设有温度、流速传感器)→入口(下静气鼓流入管、冷却腔入口、冷却器入口)→被冷却部位(配气缸内腔、缸体冷却腔、传动管路)→至出口(上静气鼓流出管、冷却腔出口、冷却器出口)→管路(设置温度、流速传感器)→冷却液散热装置→冷却液箱；  (冷却流体是气体)大气→过滤器→气体压缩机→管路→入口→被冷却部位→出口→管路(设置温度、流速传感器)→大气，或：大气→过滤器→管路→入口→被冷却部位→出口→管路(设置温度、流速传感器)→抽气机(真空机)→大气；过程中“→管路→入口至出口→管路”是特征部分。传感器产生的电信号是反馈信号，控制器件是加压泵、气体压缩机、抽气机的电动机(驱动动力)。润滑结构是压力润滑方式，构成及过程：润滑油箱→高压油泵→加油管(其上设置压力传感器)→加油孔→油道(及进气腔)，其中“加油孔→油道”是特征部分。燃料气体供给机构(图11)及供给过程：气源→气体压缩机(m)→缓冲罐(一定容积气罐)(42)→单向阀(43)、压力传感器(或设置在缓冲罐内)(44)→控制阀(45)→配气缸缸体进气门。压力传感器产生压力值电信号是反馈信号，控制器件是：高压油泵、气体压缩机的电动机(驱动动力)；点火结构包括，火花塞、传导线路；过程是，当配气缸(排气腔旋转至燃料气体开始作功角度时(配气缸位置、状态测量器)，系统控制火花塞工作，引起反应。冷却机构、润滑结构、燃料气体供给机构采用传感器控制型式(过程控制)。

(6)活塞，配气缸位置、状态测量，其特征是：活塞及配气缸位置、状态测量结构、测量型式。活塞测量结构包括：活塞底，感应元件及感应元件槽，导向柱传感元件槽及传感元件阵列，其测量型式是传感器若干，等距离竖直排列组成传感器阵列，传感器阵列与传感器槽相固定，每个传感器所处的位置固定，感应元件所处的位置是活塞的位置，感应元件感应传感器，使传感器产生电信号，产生电信号的传感器位置是活塞位置，感应元件随活塞上下移动，顺序感应传感器，传感器间距S，顺序感应传感器的时间是T，活塞的运动速度是S/T，活塞位置及状态信息是由传感器产生并向系统传输，是单向传输，即感应元件→感应传感器、传感器产生电信号→测量电路→中央处理系统。配气缸位置、状态测量结构(图9)包括：测量器传动齿轮(65)，感应元件(若干等距离排列)(66)，传感器(67)，测量器(编码器或旋转变压器或测速发电机)，传动轴(35)，伺服电动机及传动结构，伺服电动机内尾部测量器；配气缸位置、状态测量型式有两种，一种是通过测量器传动齿轮传动测量器(通过测量器齿轮或齿形同步带)由测量器产生电信号，或者是通过感应元件感应传感器，传感器产生电信号；这种测量型式产生一组电信号是配气缸位置、状态信号、是反馈电信号；测量器齿轮是有消除间隙结构的齿轮。一种是通过与传动轴与电动机联接(传动)电动机内尾部测量器(编码器或旋转变压器或测速发电机)，测量器产生电信号，这种测量型式产生一组电信号是反馈信号。传动轴(35)与电动机联接(传动)结构方式有三种，一种是传动轴通过轴端齿轮(64)、齿形同步带与电动机齿轮联接，一种是传动轴端通过弹性联轴器与电动机轴联接，一种是传动轴轴端通过绕性轴与电动机轴联接。电动机采用：直流、交流伺服电动机或步进电动机，感应元件及传感器是电磁感应式、电容变化感应式。

(7)传动机构的控制，其特征是传动机构主要(设备)器件的控制及其过程控制。传动机构主要设备控制包括：对蓄能罐蓄能压力的控制，高压加液器、减压排气装置的控制，流量控制阀的控制。蓄能罐的蓄能压力(工作压力)与作功活塞作功压力(活塞对传动液的压力)相匹配，即：活塞作功压力最大值与蓄能罐标准压力相接近；在多缸传动中动能叠加部分最高压力值与蓄能罐标准压力相接近。蓄能压力可变式蓄能罐，通过控制电动机改变调整弹簧的位置(蓄能压力弹簧)使蓄能标准压力可在一定范围内变动，(调整弹簧的)位置测量器产生反馈电信号；其过程控制是：系统依据测量器产生的反馈信号，控制器件(电动机)改变蓄能标准压力值，至测量器反馈的电信号达到要求值。多级连续蓄能罐的蓄能压力由联接管路的传感器组，控制阀来改变、实施。多级连续蓄能罐由不同蓄能标准压力的蓄能罐并接或串接在传动管路(图12)，联接管路上的控制阀(流速、流量控制)控制传动液的通过量及速度(由关闭状态至最大通过量状态)，当活塞对传动液作功压力增大时(活塞作功最大压力比上一次作功最大压力增加)，蓄能标准压力低的蓄能罐的控制阀通过量减小(工作量减小，直至关闭状态)，相对适应活塞压力(蓄能标准压力)的蓄能罐的控制阀增大传动液通过量(增大工作量，直到最大通过量状态)；反之，当活塞对传动液作功压力减小时使蓄能标准压力高的蓄能罐的控制阀通过量减小(直至关闭状态，)适应活塞压力的蓄能罐的控制阀增大传动液通过量，(直至最大通过量状态)。联接管路上的传感器组产生的电信号是反馈信号，控制器件是联接管路上的控制阀。系统控制的另外一个量是，蓄能罐所蓄积的传动液的量(动能)，在与活塞压力相匹配的同时，控制高压加液器或减压排气装置增加(或减少)传动机构的传动液液体量，使之适应活塞下止点位置的需要。控制型式是传感器控制型式以上是多级连续蓄能罐的控制及其过程控制。活塞一次作功最大压力值与燃料气体反应量和活塞下止点位置成比例，参与反应气体量及活塞下止点位置在作功反应前是已知量，系统计算出反应作功最大压力值，该压力值是预先设定压力值，系统依据该值对蓄能罐高压加液器、减压排气装置、流量控制阀(10)实施预先调整控制，即控制提前，预先设定压力值可稍大于实际压力值，实际压力值由位于未经过单向阀(5)的传感器组拾取。以上是蓄能罐控制提前形式。高压加液器减压排气装置的控制；高压加液器联接管路的传感器组产生电信号是反馈信号，包含向传动机构增加液体量量值、增加的速度信息；控制器件是高压泵电动机；减压排气装置联接管路的传感器组产生的电信号是反馈信号，包含对传动机构减少液体量及量值、减少的速度信息；控制器件是减压阀、缓流阀(减压阀、缓流阀改变流过的传动液的速度及量值)。减压箱内低压传动液向封闭式蓄液箱输送及放气阀排除气体的控制及过程控制是：减压箱内压力传感器产生压力电信号作为反馈信号，控制器件是输送泵电动机，其过程是，当减压箱内传动液压力达到某一规定值(接近外界大气压)，压力值由传感器拾取，系统控制输送泵向封闭式蓄液箱内输送传动液，至减压箱内传动液压力达到另一规定值。放气阀排除气体功能控制器件是放气阀，反馈电信号由设在集气锥不同位置高度的气液面传感器产生；减压箱内液体压力值接近外界大气压，以上两种功能过程控制是传感器控制型式。高压加液器与减压排气装置配合实施循环排气功能，即传动机构需要传动液平衡状态，高压加液器与减压排气装置使传动机构的传动液增加量、减少量及增加速度、减少速度相等。传动机构需要传动液增加“V”量状态，或减少“V”量状态，并且同时实施循环排气功能，则高压加液器与排气装置向传动机构增加量与减少量之差是“V”量，速度由系统控制，该过程控制是传感器控制型式。流量控制阀(10)的控制，流量控制阀是由关闭状态至最大导通状态的控制器件，位于马达之后(传动管路回路)的传感器组产生的电信号，是控制该阀的反馈信号；是传感器控制型式。位于马达之后的传感器组与位于马达之前的传感器组，每组反馈信号之差是传动液对马达传送动能的量值。高压加液器至蓄液箱及输送管路上的传感器组可以作为反馈信号，其作用与另一组传感器组相同；以上器件的过程控制均是传感控制型式。

(8)作功过程的控制及传动过程的控制，其特征是控制作功过程的六个变量，配气缸的数控控制型式及预先控制、传动过程传感器控制型式。六个变量中活塞位置及状态四个变量、燃料气体供给量一个变量，传动液单位时间内对马达传送动能量一个变量。活塞的四个变量是活塞由燃料气体作功推动到下止点至配气缸(排气腔)接通排气门，使活塞开始上升的时间t₁(t₁≥0)；活塞上升的速度、状态及时间t₃；活塞上升到上止点至配气缸供给燃料气体作功反应的时间(活塞位于上止点的时间)t₂(t₂＞0)；活塞的下止点位置。变量t₁、t₂由配气缸的旋转速度及功能状态控制，t₁是反应作功动能较完全向马达传输的时间；活塞的上升速度、状态、时间由流量控制阀控制；活塞下止点位置，由高压加液器、减压排气装置、蓄能罐(蓄能压力)控制。燃料气体供给量由燃料气体的压强值来体现，联通腔内压力传感器、温度传感器的压力电信号、温度电信号是反馈信号，作功反应前气体的压力、压强值(P)，进气腔体积V₁已知，一定温度下反应气体量是P₁V₁与PV₁(P₁是进气腔切断进气门后的压力、压强值，即燃料气体供给机构的压力传感器的反馈值)之差，传动液对马达传送动能量由流量控制阀控制，配气缸的控制采用数控伺服系统，控制方式是直流、交流闭环控制或半闭环控制，配气缸位置、状态测量型式产生的两组电信号或其中一组电信号均可作为位置、速度反馈信号给数控伺服系统的位置控制单元及速度控制单元；控制过程：数控伺服系统(或中央处理系统)→指令脉冲→位置控制→速度控制→伺服电动机；反馈过程是：配气缸测量器→X₁(一组测量电信号)→位置控制；电动机内尾部测量器→X₂(一组测量电信号)→速度控制。半闭环控制：数控伺服系统(或中央处理系统)→指令脉冲→位置控制→速度控制→伺服电动机；反馈过程：配气缸测量器(一组)→X(一组测量电信号)→分别向位置控制、速度控制反馈。传感器控制型式是：被测量值(压力、温度、流速、流量等)→传感器(传感器组)→测量电路→中央处理器→控制电路→控制器件(电动机、电磁阀、伺服阀等)→被测量值(压力、温度、流速、流量等)→……至达到规定值，要求值；控制过程指令(操作员指令、系统内指令，规定值、代表值指令、启动，停止等)→电路→中央处理系统。系统通过供给燃料气体(参加反应)量、活塞下止点位置，预先计算出燃料气体对活塞的压力值(设定值)，系统依据该值实施对蓄能罐蓄能压力、控制阀、流量控制阀、各变量预先控制。传动过程控制中对切断发动机动力和泄漏传动液的控制，其特征是：单缸控制阀(15)由开通状态至关闭状态，配气缸排气腔旋转至接通排气门状态，蓄能罐储存剩余动能，辅助阀(20、21)相继关闭，即切断动力；双缸及多缸，控制阀(15)由关闭状态呈开通状态，配气缸排气腔旋转至接通排气门状态，蓄能罐储存剩余动能，辅助阀(20、24)相继由开通状态呈关闭状态，即切断动力。辅助阀呈关闭状态使液压马达有制动功能。传动过程中所有传感器及传感器组向系统反馈控制信息的同时，提供传动液的容量、工作流量等信息及参数，该参数是处于动态平衡，有泄漏发生时，信息及参数量呈失恒状态，并且可以计算失恒量(泄漏量)，泄漏量为极小值或规定值范内，系统通过高压加液器补偿，出现非正常值时，系统可作出反应及报警，并依据传感器检测量的变化，确定泄漏发生位置，进行提示。

(9)发动机的作运过程及原理(图10-1至10-5)，其特征是活塞在各控制器件控制下的运动过程：燃料气体对活塞作功、活塞向传动液传送动力、活塞向下运动、无接触面、隔气槽扫过常压孔，活塞至下止点；经过时间t₁(t₁≥0)活塞把燃料气体产生的动能最大程度的传输出去，配气缸(排气腔、进气腔)旋转至开始接通排气门、进气门(图10-1)，并接通进、排气门，排出反应后气体、收纳压力燃料气体(进入进气腔)，活塞由传动液作功向上运动，配气缸继续旋转至切断进气门、排气门完成排气与进气功能，活塞至上止点，活塞隔气槽、无接触面扫过常压孔，反应腔位置状态是(87)，有分隔结构的反应腔呈切断活塞联通腔状态，加油孔与油道(74)对应向油道加润滑油(图10-2)；活塞位于上止点，配气缸继续旋转至进气腔、排气腔接通联通腔，进气腔内的压缩燃料气体开始通过联通腔向排气腔流动(或向排气腔、反应腔流动)，联通腔内的压力、温度传感器拾取压力值、温度值电信号，配气缸继续旋转(图10-3)，配气缸旋转至进气腔、排气腔切断联通腔，反应腔位置状态(87)，有分隔结构的反应腔已开始接通活塞联通腔，使两种气体通过联通腔在反应腔混合(图10-4)，配气缸继续旋转，有分隔结构的反应腔与活塞联通腔的接通口面积增大，两种气体开始较大量的混合反应(或点火结构点火，使排气腔、反应腔内的混合气体发生反应)，加油孔与油道(74)相分离(切断)，停止向油道加注润滑油，活塞经过上止点停留时间t₂(t₂＞0)由燃料气体反应作功推动向下运动，无接触面、隔气槽扫过常压孔(图10-5)……活塞完成一个作功周期，活塞感应元件感应传感器，传感器向系统输入活塞运动位置、状态等信息。

配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机与现有内燃活塞式发动机相比具有许多优点和有益效果。分别从实现系统自动控制，配气缸(进气腔、排气腔和反应腔)，液体传动，压缩液体活塞等方面阐述。本发动机作功过程有六个变量可以控制，传动机构主要器件可以控制；发动机运动状态测量，多种、多路传感器。构成整个运动过程受系统检测、控制，这些是数控自动化(智能化)所具备的功能条件，为系统针对不同的外界条件(如负载变化)及给定指令，条件自动采取控制措施奠定了基础，并且真正意见上实现了无档位、无极变速，输出动力平稳无振动，而现行发动机的工作过程、传动过程、没有可以控制的变量、参数，只处于一种供油(燃料)控制关系。配气缸采用数控伺服系统控制型式，使得作功过程可依据实际设计控制程序，有利于燃料反应过程，优化反应，及作功过程，有利多种能源的开发使用。配气缸、排气腔、进气腔以旋转方式接通和切断固定常开的进气门和排气门的型式代替了现有气门的打开与关闭(及传动机构)的型式，消除了现有气门的机械冲振击，同时排气门、进气门是宽门进气、宽门排气型式，比较现行的多进气门、排气门，功能优良，同时进气、排气时间较长，匀占活塞的一个向上的行程，进气、排气彻底，而现行气门不具有这样长的进、排气时间，配气缸提高了活塞的作功效率，使活塞每向下运动均由燃料气体作功推进(不同于现行二冲程发动机)，使进气与排气几乎同时进行，且每种气体相互隔绝，并且燃料气体供给机构向配气缸供给量可调整范围大，而现行发动机不具有这些优点。配气缸由于在机械结构上的优势(与缸体以圆柱形式紧密接合)使得能够采用高压压力润滑方式，强制冷却机构，而且润滑结构简单且自动控制，现行发动机配气机构的润滑、冷却不能采用如此有效的方式。配气缸、活塞可以从内部进行冷却，因此其温度不会过高。配气缸以旋转形式并由油道高压油润滑，使得配气缸在润滑良好的环境下工作，并能为活塞顶部和作功气缸上部带来润滑油，现行气缸的顶部润滑不理想；该润滑形式也弥补了气体燃料粘度低，润滑性能差，易损坏部件的缺点，而不必在燃料气体中加入润滑油。这是现行发动机不易做到的。压缩液体活塞只作往复运动，其旋转运动由液压马达来执行，这种功能的分配带来许多优点；活塞几乎无惯性影响，不用于现行气缸的连杆、曲轴等带来机械振动，使活塞冲击缸壁；活塞一次短时间作功，马达获得较长时间的转动动力，并且可以同时传动两个以上的马达，对其实施控制，活塞只起传动功能，活塞腔内的传动液有吸振、缓冲作用，加之较低频率的往复运动，机械振动很少，且工作寿命长，现行发动机活塞作功频率较高。本发动机由传动液传送动力，并且由于蓄能罐、流量控制阀的作用，使传动有一定的弹性，无机械冲击，传动液传动的恒定优于曲轴、飞轮靠质量惯性平衡动力，本发动机在制动后，能量被储存起来，而现行发动机的曲轴、飞轮制动后其惯性动能消失，且增加了制动难度，浪费了能量。发动机的两个进气腔，对使用两种压力下自燃的气体燃料(比如氧与氢)有独特的优点。在使用反应燃料量方面可在很宽的范围内控制、设定、有利于控制作功功率，现行发动机的压缩比有限，而发动机以活塞的作功周期为控制单元有利于频繁启动与制动过程，无需在制动后依然处于工作状态。

附图说明：附图分为三部分，每一部分标号统一。第一部分包括：图1-1至图1-26、图8、图10-1至图10-5。第二部分包括：图2-1至图2-4，图3-1至图3-6，图4-1至图4-6，图9、图14。第三部分包括：图5、图6、图7-1、7-2、图11、图12、图13、图15。

图1-1、1-2是本发动机配气缸缸体、作功气缸(缸体)结构简图、沿中心线剖视图(与图1-3、1-4、1-5、1-6的配气缸、活塞相对应)，进气门、排气门无错位结构，即K₁＝K₂＝O。图1-24是进气门、排气门(以进气腔、排气腔位于同一柱体的配气缸对应的缸体为例)有错位结构(即K₁≠0，K₂≠0)图，K₁，K₂是尺寸值，箭头是进气腔(43)，排气腔经过进气门、排气门的方向。本发动机例图均是K₁＝K₂＝O。图1-3、1-4是配气缸结构简图，(进气腔、排气腔位于同一柱体部分)；图1-5、1-6是活塞结构构成图；图1-7、1-8是活塞底结构图；图1-9、1-10是活塞感应元件感应传感器的结构、原理图；图1-11是圆柱形作功气缸防止活塞发生轴向转动的防转结构图；图1-12是活塞顶面联通腔结构、构成图，及配气缸顶面反应腔在活塞顶面旋转状态的分析图；图1-15是图1-12的参考图，是配气缸顶面旋转的状态(两个状态)图；图1-13是无分隔结构的反应腔结构图(反应腔与排气腔成一体型式)；图1-14是有分隔结构的反应腔结构图，与位于上止点活塞顶面关系图，两剖视图分别是反应腔接通联通腔和反应腔切断联通腔(反应腔通过联通腔与排气腔呈接通、切断状态)；图1-16是配气缸油道分布型式图；图1-17是配气缸锥面体角度说明图，a₁、a₂是角度值；图1-18是作功气缸底结构简图，A-A，B-B互为剖视图；图1-19是图1-20、1-22配气缸所对应的缸体结构简图(排气门、进气门无错位结构)；图1-20、1-22是一种不同锥面体位置的配气缸(进气腔、排气腔位于不同柱体位置)；图1-21是进气腔、排气腔位于不同柱体位置的尺寸图；图1-3、1-4、1-20、1-22、1-23是锥面体结构位于不同位置的配气缸例图。图1-25是高压加油孔结构图；图1-26是配气缸上柱体轴承位置图，轴承分别与上柱体及安装平面相固定，图8是缸体冷却结构图(部分)，图10-1至图10-5是作功过程说明图(以图1-1的G-G位置结构为原理)，其中活塞只表示(与配气缸对应的)位置关系，配气缸顶面只表示在该配气缸状态时反应腔所处的状态。1是配气缸缸体，2、3是锥面体，4上柱体，5联通腔，6、7是进气门、排气门，8安装平面，用于固定测量器(配气缸位置、状态测量器)，静气鼓、轴承、传感器，9、10导向柱腔及导向柱；11作功气缸(缸体)，12常压孔，13点火结构(火花塞)，14加油孔，15、16作功气缸底输液口、输液腔，17配气缸轴承。18作功气缸顶面，19、20冷却腔；21冷却腔外壁，22、24缸体与缸底相固定的部位，23冷却腔外壁与缸体固定部位，25缸底(导向柱)支持肋，26缸体腔(与活塞柱体接触)，27、28传感元件槽，29传感元件阵列(传感元件阵列与其它材料固化或压制成一体)，30、31输液腔底边、侧边，32是冷却液体出口(冷却腔出口)，在外壁上设置两个或两个以上，33输液腔输入管路(与传动管路回路联通)，34、36配气缸上柱体、中间柱体，35、37锥面体；38、39、40是顶面部分的构成面，是平面或锥面或凹凸球面，41顶面凸面结构，42反应腔，45、43进气腔及开口结构，46、44排气腔及开口结构，47活塞腔，48是活塞柱体上部与缸体接触面，49、50是二道隔气槽、一道隔气槽，51、53是无接触面的上线、下线，52无接触面，54、55活塞柱体下部及活塞底，56活塞柱体，57活塞输液口(输液口面积小于导向柱腔截面面积，有利传动液的传输)，61、58与导向柱接触柱体及其支持肋，59固定活塞底结构，60、63感应元件槽及槽体，62、64活塞顶面凹面体及吻合面，面64、62与结构面41、40相吻合。66活塞顶面联通腔，67、68是形成联通腔的反应腔状态，其角度值是β₁，73是反应腔两种状态重合区域(呈平行四边形)，69是缸体中心线(是配气缸，活塞中心线)，70反应腔壁，71反应腔侧壁，72反应腔分隔结构，74、75油道，74与加油孔相对应，76感应元件，77、79是感应元件与传感器接触面，78、81传感元件阵列及输出线，82、83防止轴向转动的凹凸结构，84缸体冷却入口(冷却腔入口)，85火花塞座，86导向肋板，87是反应腔中心线，代表反应腔(进气腔、排气腔)的状态，80、88不同位置高度的柱体、锥面体，90排气门、进气门管道结构体，95、92排气腔开口结构所占的角度值，93进气腔所在柱体，94排气腔所在柱体，96配气缸开放端，97加油孔座，固定联接压力加油管。

图2-1是配气缸(进气腔、排气腔)与进气门、排气门、联通腔、点火结构形成功能状态的角度尺寸；图2-2、2-3、2-4是配气缸三种功能状态及尺寸图；图3-1至图3-6是配气缸冷却机构结构简图，剖视图3-1剖视部位与J₁-J₁相对应，剖视图3-2剖视部位与J₂-J₂相对应，H₁-H₁，H₂-H₂是剖视图；图4-1至图4-6是配气缸扇页式传动器的结构简图，图9是配气缸位置侧量器传动及传感器测量方式图，图1 4是减压排气装置原理图。1、2、3、4是进气腔、排气腔、反应腔、联通腔，6、8、9、10是构成腔的结构体，7是顶面凸面结构，11配气缸内腔，是配气缸冷却器冷却部位，12是点火结构(火花塞及座)，13、14、15、16是进气门(排气门)、联通腔位置及角度，该位置、角度符合配气缸的8种功能状态，17顶面\结构，19配气缸开放端，21、22上柱体内壁斜边凸起结构(固定扇页式传动器)，30、31、32、33是扇页式传动器的支持肋、腔、外边结构，20、23、27、28、29、34分别是固定扇页式传动器的结构，24固定动气鼓的凸缘(该凸缘可设在上柱体内壁)，25、26用于固定压紧销钉(28)的结构体，35传动轴，36上柱体，37、38冷却回流管及出口，39冷却流体进入管(管口长度很短)，40、41动气鼓输出口、输入口，42密封材料，43、44、45、46、18是上、下动气鼓的上、下面及侧边，构成“腔”，40、41、47、48形成输出口、输入口，49、50是联通腔内压力传感器、温度传感器及输出线路，51锥面体，52、53、55、56是上、下静气鼓的上、下面结构，构成腔(54、59)，57、85静气鼓输入口、输出口，60密封材料，61、62静气鼓的流入管、流出管，63气液面传感器(不同高度设置)，64传动轴上端传动齿轮(通过同步带与电动机联接)，65测量器传动齿轮，66、67感应元件及传感器，68联接管路，69减压阀、缓流阀，70、71、72减压箱、集气锥、放气阀。74、75输送泵、输送管，74或者是流量控制阀。

图5、图6是单缸、双缸传动机构传动线路图；图7-1、7-2是配气缸的控制形式及配气缸位置、速度状态两组反馈电信号，传导路线图；图11是供给燃料气体机构的线路图；图12是多级连续蓄能罐并接、串接示意图；图13是冷却器工作原理图；图15是蓄能压力可变式蓄能罐的动力传动系统原理图。(1)蓄能罐(是蓄能压力引变式或多级连续蓄能罐)。(3)是单缸传动压力补偿蓄能罐，其型式不限，2是液压马达，4冷却器，5单向阀，6、7、8、9是(导向)单向阀，10流量控制阀，11、12减压排气装置，15动力切断阀，16动力传动管路(由发动机至马达的传动管路)，17、18液压马达的前后两组传感器组，19是传动管路回路(由马达至发动机的传动管路)，20、21、24辅助功能阀，22蓄能罐控制阀，23检测活塞作功压力与状态的传感器组，M、M₁、M₂代表本发动机，与28、25配气缸位置、状态测量器(或传感器)及其传输电信号线路，26伺服电动机内尾部测量器产生的电信号传输线路，27通过控制系统控制伺服电动机的传输线路，29是活塞位置、状态传感器(传感器阵列)，30数控伺服系统(或中央处理系统)，31是配气缸，32伺服电动机，33、34齿形同步带、齿轮，35活塞，36、37、38、39、40代表流速流量传感器，压力传感器、温度传感器、单向阀、过滤器，41、46燃料气体供气方向，42缓冲罐，43单向阀，44、45压力传感器、控制阀，m气体压缩机，47传动管路，“I”“II”“III”是三个不同蓄能标准压力的蓄能罐，代表多级连续蓄能罐(三个为例)，75、76蓄能罐的联接管路，其上设置传感器组、控制阀。48、50传动液流动方向，传动管路，49、51是冷却器入口及出口，箭头为冷却流体流动方向、冷却器，53传动机构传动固定座，52、61、62、64是蓄能罐活塞及可调整弹簧位移、测量器，63、可调整弹簧，65至74是改变蓄能罐标准压力值(弹力值)的传动机构。y₁至y₁₈、y₂₀代表部位尺寸值，R作功气缸(缸体11)的外圆半径。

具体实施方式： 配气活塞式液体输体输出动力智能内燃发动机对配气缸的数控伺服系统及对传动机构的控制，属一种较简单的数控系统，控制量少、控制转速不高，由于现代小型数控系统种类繁多，功能齐全、完善，且早已标准化、模块化、通用化，功能丰富，并且控制电路，测量电路也都已模块化、标准化，因此可以选择使用适当的数控系统即可，数控系统无须自行独立设计开发，配气缸控制电动机采用交流伺服电动机；控制速度方式可采用变频调速，采用交-直-交变频器或交-交变频器；电机是直流伺服电动机，控制速度方式可采用改变电枢电压；电机是步进电动机，以脉冲信号及控制脉冲频率控制方式，目前这几种驱动控制单元均已成为独立完整的模块，直接安装使用，本发动机数控系统方面属已知技术范畴，电动机造用惯量与配气缸质量、静摩擦力相匹配(或稍大于)即可，测量器使用编码器，则是数字式测量，使用旋转变压器，测速发电机，是模拟式测量，本测量器应选用编码器。本发动机进气腔、排气腔、反应腔、联通腔的构成形状结构(图2-2至图2-4、6、8、9、10)可以有不同的型式或变形，联通腔，应是能使进气腔气体顺利通过并进入排气腔为前题，所占的体积(包括y₆、y₇、y₁₀)取最小值，少占用燃料气体量。进气腔的体积适当，以保证供给的燃料气体量充足。排气腔的尺寸y₁₅、在满足功能要求前题下取最小值。由于配气缸的旋转及速度、角度由控制系统控制，因此进气门的尺寸y₈、y₉、适当(不必大)，排气门，进气门的功能尺寸(图1-24)k₁、k₂，本发动机可选用k₁＝k₂＝0或k₁＝k₂＞0型式。扇页式传动器外周结构(图4-1至4-6)(33)与上柱体内壁紧密接触，该接触部位设置坚固结构20、21、2、23、27、28、29、34，凹凸结构相互吻合，凸起结构27、28、29是分体型式，即29与28是一体(或27与28是一体)，相互之间存在一个接触斜面，当28与29(或27)发生微小位移(28或上或下)，凸起结构的体积发生微小变化(或小或大)，其中(28)是销钉，槽(26)其内安装一定厚度的弹性刚板，刚板一端由螺纹孔(25)的螺钉固定，一端形成对销钉(28)的向下压力，使凸起28、29(或27、28)体积有增大趋势，产生扩张力，从而紧压凹槽结构34(或20)，使外周结构(33)与上柱体内壁形成无间隙(无微小位移)固定结构。结构33与上柱体内壁固定形式可使用其它型式，活塞及配气缸位置状态传感器测量方式的感应形式是电磁式，则感应元件是发磁体(或永磁体)，传感器是磁敏传感器；电容式，则感应元件是金属块，传感器是感应电容变化的传感器。传感器阵列(一组)是传感器(若干等距离)与其它材料制成一体型式嵌入传感元件槽内，并与传感元件槽通过一层减振材料相接触、固定，或者一体型式嵌入槽内并紧密固定与槽成为一体，以图1-18的五组传感器阵列为例，传感器间距S，五个槽内同一水平的传感器顺序(逆时针或顺时针)相距1/5S距离(以垂直高度为准)，则所有传感器的间距是1/5S，传感器阵列的测量精度是1/5S；感应元件与其它材料制成一体嵌入感应元件槽内，要求同传感元件，感应元件与传感器位置相对应，并制成同一水平，相互距离为0(垂直高度为准)；或五个槽内感应元件顺序相距1/5S距离，传感器同一垂直高度的位置相互距离为0，其精度也是1/5S。导向柱与活塞底接触柱体之间的距离在0.1-0.3(mm)之间，此距离形成一层较厚的液体膜，是无接触形式。上柱体感应元件(图9、66)的排列可依据配气缸不同位置、角度排列(非等距离排列)。活塞一道、二道隔气槽之间增加一道以上的隔气槽，使隔气槽的数量在三道以上，提高其功效。活塞柱体的无接触面与缸体的距离以不接触，但能形成液体膜为准(如距离为0.2mm)，活塞上、下柱体与缸体接触，其间隙距离可以按照热膨胀系数计算，如膨胀系数为2.0×10^-6℃^-1，，温差最大值为K，气缸直径已知，其间距即以最大温差计算，由于活塞腔内传动液的冷却作用，(缸体由冷却腔冷却)，活塞的温度不比作功气缸温度高或温差较小，因此活塞与缸体间隙距离可以很小(或者依据实际情况决定)配气缸与缸体之间间隙距离同样，活塞顶面凹面结构所占顶面位置大小，依据图1-15反应腔两种状态67、68所形成的重合区域73所示，该重合区域的最大半径应等于或稍微小于活塞顶面凹面结构(有分隔结构的反应腔)；如反应腔无分隔结构凹面结构无限制。活塞在最低下止点时距缸底输液口距离保持大于(1cm)值(安全距离)，配气缸顶面结构的面38、40、41与活塞面62、64缸体顶面18相吻台，面18、38、40、64可以是平面、锥面、球面、曲面。导向柱腔出口至单向阀(图5、图6中的5)之间的传感器组23检测活塞至下止点后动力输出情况，当动力完全输出时，配气缸接通排气门、活塞开始上升。此间时间值为t₁。油道的深度以润滑油能够顺利流动充分供油为准(参考值0.5mm)，蓄能压力可变式的蓄能压力调节可采用数控伺服系统(也可采用传感器控制型式)，现以两种传动机构说明控制过程(图15)，两个固定不动的座53、60分别是驱动弹簧63的传动机构的座和固定弹簧59的座；丝杠传动机构：电动机73通过联轴器72、丝杠、丝杠固定座53驱动螺母座(弹簧座)及弹簧70、63上下移动；蜗杠传动机构：电动机轴及齿轮69、67传动螺纹盘，66旋转，其上螺纹与螺纹杆68螺纹相啮合，螺纹盘旋转通过螺纹传动螺杆及弹簧座、弹簧(68、65、63)上下移动；弹簧63的压力值通过座65、70的上下移动而得到调整，压力(弹力)f＝K·S，其中K是劲度系数，S是上下移动距离，测量器64、52是测量弹簧座65、70上下移动的距离值、测量器61、62测量活塞连杆(活塞)位置高度值，即蓄能罐传动液容量值K，活塞压力值f₁(K＝f₁·h，S₁是活塞载面积，h是活塞高度值，f₁＝f₂f，f₂＝K₁·h，f₂、K₁是弹簧59的压力值及劲度系数)测量器产生的电信号是反馈信号，测量器可采用容栅尺，磁栅尺等，控制器件是电机；蓄能罐可采用其它型式，如，使用压缩气体产生压力控制蓄能罐活塞的蓄能工作压力，蓄能压力可变式只用于单缸发动机，单缸发动机可使用两个连续蓄能罐，双缸、多缸发动机可采用多级连续蓄能罐。传动机构的控制阀可采用电磁阀、伺服阀等，传动机构的各器件属已有技术，各器件的联接管路要比传动管路细，管路选用复合材料，内壁阻值小。传动过程中的过滤器的位置、数量依据实际需要设置，液压马达使用定量马达，使用变量马达其变量使用自动控制形式。高压配气缺活塞式液体输出动力智能内燃发动机，(加液器、减压排气装置引选用功能相同的已有技术的其它型式及器件，并能达到本器件的功能，输送泵可选用控制阀代替)。作功气缸、活塞载面形状可以是双圆心、椭圆形等形状；常压孔通过集液箱与外界大气相通，由常压孔出来的传动液不带有润滑油可以向封闭式蓄液箱输送，由放气阀出来的传动液通过集液箱向封闭式蓄液箱输送，流量控制阀可用其它已有技术中对高压流体流速、流量实施控制的控制器件代替。本发动机属精密加工，较好的使用型式是：反应腔有分隔结构，带有点火结构，排气门、进气门无错位结构，配气缸中间设有锥面体(图1-20)，冷却流体使用气体，作功气缸(缸体)、活塞载面为圆形。气缸安装顺序大致如下：各部件按要求加工，首先安装配气缸至缸体内，检测性能，精度、密封性能等实验数据并装轴承(扇页式传动器在此前已安装好并通过测试)，动气鼓、测试；其次安装活塞至缸底(活塞底在此前已安装好并通过测试)并检测导向柱、接触柱体、活塞距离等附合实验及测试要求。再次将活塞及缸底与缸体装配，缸底与缸体固定，进行全面检测。为方便制作工艺流程，火花塞座、加油孔座、进气门及排气门(管道结构)(图8、90、85)尺寸与作功气缸(缸体)外径“R”尺寸相同。本发动机在使用汽油、柴油方面、气化或汽化均可。在制作材料上，配气缸及缸体作功气缸，活塞，使用工业特种陶瓷材料，作功气缸底、活塞底使用特种陶瓷之外还可使用其它复合材料，扇页或传动器  传动轴、动气鼓使用特种陶瓷之外还可使复合材料，现代特种陶瓷制造、成型技术已成熟，工艺水平高，工业化生产趋于成熟，制造发动机在技术上完全可行。

Claims (4)

1、配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机，是一种可以通过控制系统控制作功过程和动力传动过程的新型活塞式内燃发动机。其技术特征是以配气缸，进气腔、排气腔、反应腔、联通腔作为配气机构和控制机构；以压缩液体活塞直接对传动液作功，完成能量转化和传送动能；以蓄能罐、液压马达为主的传动机构，完成旋转动力的输出；以测量器、传感器构成的反馈电信号与执行器件(控制器件)构成控制、检测功能；通过配气缸的数控伺服控制，传动液的传送动能速度控制，供给燃料气体量的控制，构成作功过程的控制；通过对传动机构器件的控制，构成传动过程的控制。为方便具体说明，技术特征分为8个部分阐述：(1)配气缸及缸体，作功气缸，进气腔，反应腔，联通腔；(2)压缩液体活塞；(3)配气缸(进气腔、排气腔)的8种功能状态；(4)传动机构及传动过程控制；(5)冷却机构，润滑结构，点火结构，燃料气体供给机构及过程控制；(6)活塞、配气缸位置、状态的测量；(7)作功过程的控制及传动过程的控制；(8)发动机的作功过程及原理。

(1)配气缸及缸体，作功气缸，进气腔，排气腔，反应腔，联通腔(图1-1至1-26)；其特征是：配气缸由柱体(一个以上)，上柱体(34)；锥面体(两个以上)及顶面部分，扇页式传动器，传动轴(35)；锥面体结构位于不同高度(沿配气缸中心线方向)，数量是二个以上，角度(a₁、a₂)取值范围在0°至90°之间，锥面体的圆锥面结构是圆锥面或球面或对称曲面；进气腔、排气腔、反应腔以中心线(69)相对称分布于配气缸上，进气腔、排气腔在配气缸上所占有的角度(92)的角度值相等或不相等；进气门、排气门的功能边(α₁、α₂、α₃、α₄)形成位置差，其位置差k₁、k₂取值形式有：k₁＝k₂＝0、k₁＞0、k₂＞0、k₁＜0、k₂＜0，该取值形式形成进气门、排气门的五种功能状态；进气腔、排气腔、联通腔、进气门、排气门在配气缸体及缸体的开口形状(43、44、5、6、7)是方形、圆角方形、曲边形、无规则形；反应腔两种型式：一种是有分隔结构、一种无分隔结构；配气缸缸体由与配气缸相对应吻合结构：柱体(一个以上)、上柱体(4)、锥面体(两个以上)构成，以及顶面(18)、安装平面(8)、联通腔、加油孔、点火结构(13)、进气门、排气门构成；作功气缸由缸体(11)、常压孔、冷却腔、缸底构成，缸底结构由导向柱及支持肋(25)，传感元件槽、传感器阵列、输液腔、输液口、输液腔输入管(33)、导向柱腔构成；配气缸缸体与作功气缸成一体。

(2)压缩液体活塞(简称活塞)(图1-5至1-12)，其特征是：活塞由活塞顶、活塞柱体、活塞底、活塞腔构成；活塞顶结构包括凹面结构，面(64)，活塞联通腔(62)，凹面结构及面(64)与配气缸顶面部分的凸面结构及面(40)相对应吻合；活塞柱体结构：柱体上部、接触面(48)、二道隔气槽、一道隔气槽，柱体中部、无接触面(52)，柱体下部、接触面(54)；活塞底结构：接触柱体(61)，感应元件槽及槽内感应元件，支持肋(58)，输液口(57)，固定结构(59)，防转结构(82、83)。

(3)配气缸(进气腔、排气腔)的8种功能状态，其特征是：配气缸及进气腔、排气腔与缸体结构的进气门、排气门、联通腔、点火结构(以及反应腔、活塞联通腔)通过旋转角度的不同形成8种功能状态；功能状态分别是：(配气缸)进气腔、排气腔接通进气门、排气门(二种功能状态)；切断进气门、排气门(二种功能状态)；接通联通腔(一种功能状态)；切断联通腔(一种功能状态)；燃料气体准备反应(一种功能状态)；点火结构点火(或活塞联通腔使两种气体混合)，燃料气体作功(一种功能状态)。

(4)传动机构及件传动过程控制，其特征是：传动机构组成结构及功能以及对传动器件的控制，单缸传动过程、双缸传动过程；多缸传动过程；传动机构组成结构包括：冷却器、蓄能罐、补偿蓄能罐、液压马达、流量控制阀(或流量、流速控制器件)、单向阀(5)、高压加液器、减压排气装置、封闭式蓄液箱、动力切断阀、辅助阀、单向阀(6、7、8、9)、传感器组(传感器)、过滤器；传动机构组成结构的功能及对传动器件的控制：冷却器、蓄能罐、液压马达、流量控制阀、高压加液器、减压排气装置、单向阀、封闭式蓄液箱、传感器组各器件的功能，以及所组成的该传动机构的传动功能，传动机构的传动过程控制是传感器控制型式。

(5)冷却机构，润滑结构，点火结构，燃料气体供给机构及过程控制；其特征是：三套各逢独立的强制冷却机构，润滑结构的构成，点火结构的构成，燃料气体供给机构；以上各机构及结构的过程控制是传感器控制型式。

(6)活塞、配合缸位置、状态测量，其特征是：活塞及配气缸位置、状态测量结构、测量型式；活塞位置、状态、测量结构及型式是：活塞底接触柱体(61)，感应元件及感应元件槽，作功气缸底导向柱，传感元件槽及传感无件阵列，其测量型式是传感器阵列测量传输；配气缸位置、状态测量结构及型式是(图9)：传动轴(35)，测量器传动齿轮(65)，传感器(67)，感应元件(66)，测量器，伺服电动机，伺服电动机测量器，传动轴与伺服电动机传动部件(齿轮(64)、同步带、或弹性联轴器或绕性轴)；配气缸二种测量型式：通过测量器传动齿轮、同步带或齿轮传动测量器产生测量电信号，(或通过感应元件感应传感器产生传感电信号)；另一种是，伺服电动机与传动轴(35)联接，伺服电动机内尾部测量器产生测量电信号；两种测量型式产生的电信号均是配合缸位置、速度、状态的反馈信号。

(7)作功过程的控制及传动过程的控制，其特征是：控制作功过程的六个变量，配气缸由伺服电动机驱动，由测量器产生位置、速度反馈电信号的数控伺服控制型式，由通过对燃量气体反应量、活塞下止点位置的计算对传动机构各变量预先控制的预先控制式；以及切断动力(制动)控制，传动液漏测量；作功过程六个变量分别是：活塞至下止点后经过t₁时间开始上升(t₁变量)，活塞位于上止点时间t₂(t₂变量)，活塞上升速度、状态及时间t₃，活塞下止点位置，燃料气体供给量，传动液单位时间内对液压马达传送动能量；各变量的控制器件分别是：配气缸及伺服电动机，燃料气体供给机构(气体压缩机)，流量控制阀，高压加液器、减压排气装置、蓄能罐、预先控制方式以反应前燃量气体量及活塞下止点位置计算出反应后燃料气体对活塞的最大压力(动能)，使得在燃料反应前，即可对各器件(变量)实施控制。

(8)发动机的作功过程及原理(图10-1至10-5)，其特征是活塞在各控制器件控制下的运动过程。

2、如权利要求1所术配气缸结构，其特征是：油道结构(74、75)，动气鼓、静气鼓的结构、扇页式传动器的无间隙固定结构(图4-1至4-6)(20、21、22、23、25、26、27、28、29、34)。

3、如权利要求1所术配气缸结构，其特征是：锥面体位于不同位置的配气缸(图1-3、1-4、1-20、1-22、1-23)

4、如权利要求1所术活塞位置、状态、测量，其特征是：传感器阵列及形成的电磁感应式、电容感应式。

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