CN1788148A

CN1788148A - 汽车智能结构智能控制内燃机

Info

Publication number: CN1788148A
Application number: CN200480000402.6A
Authority: CN
Inventors: 李晓晨; 李文智; 李玉书
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: WO2004076841A1; CN1788148B

Abstract

该内燃机通过执行智能控制的智能结构，实施本发明的优化方案和功能方案。通过智能结构对作功周期五阶段时间量的控制及传动周期的控制，对周期单元的控制实施燃料恒量供给的控制、预先控制、预先控制等功率、等转速作功的控制型式，使本发明具有以下特征：作功过程、传动过程数控，无启动、怠速状态及能耗、制动动能储存备用，燃料作功后期压力充分利用，对多种能源具有自适应，作功周期与上一次周期无关是独立控制单元，低转速动力(优良)，自身能耗低，无振动、以实验室数据为基础由程序驱动工作，是智能发动机。

Description

汽车智能结构智能控制内燃机

所属技术领域：

汽车智能结构智能控制内燃机具有内燃机的转化能量方式，具有自动控制结构，动能传输具有液体传动结构。

背景技术：

汽车内燃机是使用最普遍的小功率动力机，现代环境保护和新能源的发展和智能化普遍发展要求淘汰在高效节能方面弱的内燃机。需要更加节能、环保，制动能耗、启动、怠速能耗回收利用并且有较高的自动控制内燃机。目前所使用的内燃机适用的燃料单一，一种结构类型适用与其结构对应的燃料，在能源利用方面不具备多种能源普遍适用性，不能多种能源兼容，不能智能处理燃料反应前后的物理性状，不能实施优化控制，不能控制燃料反应前后各阶段的时间量，该时间量是否能被控制直接影响燃料反应的质量，现行内燃机存在着以上著多不足。本发动机直接控制作功反应前后各阶段时间量，为燃料的优化、高效节能提供了控制基础和前题。当前对汽车内燃机本身实施自动控制明显不足，智能控制方面尚不具备，本发动机在智能控制所必须的动态反馈，对燃料进行定量化及管理、优化处理方面确立了智能结构，在发动机作功过程、传动过程能够充分发挥实验室取得的多种数据、参数，使该数据成为直接控制燃料的依据和数据库。现行内燃机结构无法解决以上功能，本发动机的知能结构实施自动控制和精确控制，解决了结构上的技术。目前智能汽车及智能交通系统主要针对发动机周边设备实施智能化，内燃机向着可控制性提高方向发展，本发动机达到数控智能化、充分节能，广泛适用多种能源，对多种能源具有自适应性，并进行优化处理，统一了多种内燃机结构(如代用燃料发动机、超低燃料能耗发动机、双燃料发动机等)。本发动机的优化控制方案、功能方案、智能结构方案使得制动能耗得以利用，不存在怠速、启动耗能形式，并且使得发动机自身能耗降低。现行汽车内燃机只有在较高转速时才能获得优良的动力，而本发动机以等功率作功、等转速作功为基础实现发动机的低转速并且具有优良的动力性能。

发明内容：

本发动机发明内容包括智能结构、优化控制实施方案、功能实施方案，智能结构具有三部分结构，第一部分结构：包括配气缸结构及传动结构和缸体结构。控制执行结构是配气缸、伺服电动机及传动结构、配气缸、缸体结构；反馈结构是配气缸角度、旋转速度测量器(如编码器)、伺服电动机内编码器。控制反馈结构控制配气缸的若干功能状态和配气缸旋转角度、速度、状态(以及时间量)。第二部分结构是活塞结构及活塞反馈结构。导向缸体传感元件槽、活塞感应元件及传感器阵列构成活塞反馈结构。反馈结构向系统反馈活塞的位置、速度、加速度运动状态(以及时间量)。活塞作功阶段前后的运动速度、状态、位置及时间量由第一部分结构和第三部分结构的控制反馈结构实施控制。第三部分结构是传动机构，包括传动机构的构成器件。控制执行器包括液压马达及控制阀、储能罐、高压加液器及减压排气装置；反馈结构是测量器和传感器组。控制反馈结构控制传动液体传输动能的速度、储存、控制马达的功率、控制活塞向上行程的运动状态。智能结构的三部分结构是统一的整体，智能结构还包括燃料(包括空气)供给结构、冷却结构、润滑结构、智能结构控制燃料、活塞作功各阶段前后阶段的时间量，控制传动液的传动、液压马达的作功量。通过智能结构实施优化方案，包括对燃料作功反应量的控制。控制燃料供给量和顺序，点火作功反应的时间。包括对燃料作功阶段前的进气、压气、优化三阶段时间量控制，对燃料作功阶段后的后期压力阶段和排气阶段的时间量控制。通过智能结构实施功能方案，包括实施作功过程和传动过程单元控制型式，包括实施预先控制等功率作功型式，预先控制等转速作功型式，包括实施后期压力作功型式，传感器控制型式。

本发明的有益效果：

发动机由智能结构实施作功过程、传动过程全过程数控，达到智能化是最重要的优点，是计算机软件时代的产物，成为以软件为基础控制作功过程的数控设备，并以各种燃料在实验室取得的最优参数，数据为控制依据，使得该发动机环保、高效节能的优势无与抗衡。

该发动机每个作功周期均是独立单元，与上一次作功、下一次作功无直接关系，因此无怠速、空档、启动等概念，有效节能。现代汽车在市区内使用时待速、空档、启动所消耗的能量巨大。智能结构、控制执行结构、反馈结构，预先控制，传感控制等建立起“神经系统”达到精确自动控制，使发动机的状态、性能调整达到最优，使发动机成为“活的心脏”。本发动工作状态是变量实施数控，如时间量等。比较现行发动机的恒定不可控，是一个质变，成为智能化的基础。活塞运动至下止点附近的后期压力阶段，使燃料后期压力作功，能源利用彻底(在车体低速行驶时最能体现此动能)，而现行发动机不能利用这部分能量。此能量是本发动机节能的重要部分。等功率、等转速作功实现发动机低转速下获得优良动力。通过控制动能传输速度、时间来控制功率的方式比较现行通过控制燃料量、变速箱、档位来控制功率的方式具有控制精度高、简单、节能环保、适宜数控的优点；通过控制阀来控制动能比通过齿轮、变速箱等控制动能形式具有控制部件单一、高效，实现真正意义的无级变速、无档位。活塞每向下运动均为作功行程，效率提高，活塞处于液体环境，作功行程与上升行程急缓有节律，具有仿生动力的特征；发动机的往复运动、旋转运动分别由活塞和液压马达“各司其职，分工协作”，使之无振动、惯性小、动能损失少(节能)，活塞寿命长；通过管道传动不受路径影响并可传动两个以上的马达，并分别控制。蓄能罐均恒动能，使动能均匀、连续、无振动，在制动时储存动能，解除制动后重新利用。不同于现行发动机，飞轮、曲轴在制动时增加制动惯性和不被利用损失动能，该动能在频繁制动情况下，其节能意义重大。以双缸形式为主取代多缸形式，使发动机缸数减少、质量减轻、位置灵活。配气缸由伺服电动机传动，控制精度高、功能优，进气、排气的口径、时间均可控制，远优于多气门、电喷形式，对称反向排气减少了振动源，并对燃烧过程有一定的控制作用，配气缸与缸体旋转摩合形式，有利于密封气体的性能，并无机械冲击，加之传动液的减振作用使之成为无振动、低噪音发动机。本发动机可同时使用两种以上的燃料，及不同压力值(比例)的燃料，在使用气体性质燃料方面多种能源方面具有不可替代的优点，燃料(气体)压力值不受局限，一种发动机适用多种能源，在环保方面更具优势。本发动机使控制操作达到最简，液压马达在制动和车轮防抱死控制方面具有明显优点。发动机的单缸型式运用在摩托车上对摩托车具有革命性意义。本发动机作功、控制是全新理念、全新结构，极具超前性，使节能效率达到内燃机所能达到的极限值。本发动机最适宜轿车使用，以及新兴轻体车。该发动机专为新能源、智能化而创造，使内燃机的环境排放指标与燃料电池发动机相类同。

附图说明：

图1是配气缸结构；图2是缸体结构，包括配气缸缸体、作功气缸、功能缸体、导向缸体以及活塞结构；图3是配气缸与配气缸缸体结构关系；图4是配气缸传动结构，在传动轴(S)上设置两个传动齿轮(S₁)；图5是缸体结构。包括配气缸缸体、作功气缸、功能缸体。作功气缸是活塞顶活动区域。图6是导向缸体结构，柱体结构(31)上、下两端与导向柱(32)结构构成输液口结构。图7是作功气缸与功能缸体成一体结构。以及导向环(K₅)、缸套(K₆)结构。图8是配气缸缸体锥面体上的功能结构。视图位置是图5的A-A；图9是作功气缸与功能缸体分体结构，是缸体衔接结构(a、b、c、d)；图10是活塞结构。活塞由活塞顶(34)和柱体结构(35)两大部分构成。图11是活塞顶与柱体结构有间距联接结构；图12是传动机构器件“减压排气装置”结构简图(示意图)；图13是蓄能罐的额定蓄能压力可变单罐形式；图14是传感器阵列工作原理；图15是蓄能罐结构，由两个额定蓄能压力高低不同的蓄能罐构成；图17是配气缸控制反馈结构、活塞反馈结构工作原理说明；图18是传动过程的单缸动能传输过程、型式及结构构成；图19是作功过程后期压力阶段及后期压力作功型式说明，是蓄能罐和气缸体工作状况，(一)是气缸体作功行程状态，(二)是现行内燃机活塞作功行程状态。t₁、t₂、t₃为时间段与(1)、(2)、(3)、(4)状态相对应，与作功过程时间量无联系；图20是传动过程的双缸动能传输过程、型式及结构构成。由气缸体(M₁、M₂)至马达传动管路是动力传动管路，由马达至气缸体传动管路是回路管路；图21是具有辅助功能腔(G₂)配气缸结构(II型)；图22是缸体结构(III型)，其中配气缸缸体为II型，具有微柱体支持结构板(37)和隔热层结构构成的活塞隔热层；图23是II型配气缸结构；图24是配气缸(III型)及配气缸缸体；图25是配气缸结构(IV型)及配气缸缸体结构；图26是III型、IV型配气缸功能腔密封结构；图27是配气缸结构(V型)；图28是V型配气缸缸体结构；图29、30是配气缸缸体侧视结构及压力簧结构。图31是V型配气缸缸体结构联通腔，功能腔结构。图D-D是图28剖视图。图32是双功能腔结构配气缸。图33是锥面密封环结构。图34传动结构(反馈结构)。图35缸体密封槽密封结构。图36V型配气缸作功过程说明结构。图37是功能腔、联通腔展开结构形状。图38是配气缸功能腔与常压口关系，箭头所示是功能腔经过方向。图39是配气缸缸体冷却口、排气口位置。图40是与V型配气缸对应的活塞顶结构。图41是具有分隔结构(K₁)活塞顶结构，与配气缸功能腔结构关系。图42是具有功能腔(G₇)活塞顶结构，与配气缸功能腔共同构成燃料初始反应的容积。图43是缸体结构(II型)，对应具有外密封环座(K)结构的活塞结构。图44是导向缸体结构(III型)。图45与III型导向缸体对应的活塞底柱体结构。图46、47是传动结构(S₃)与上柱体固定结构。图48是配气缸冷却结构。图49是双气缸体作功过程各阶段时间量构成，时间量t₁至t₆是表示一个时间段，不表示时间量的多少(时间长短)。图50是单气缸体作功过程各阶段时间量构成。图51是液压马达传动链与传动簧结构。图52是液压马达导板结构。图53是传动簧连接传动链方式。图54是液压马达双力矩结构工作原理。图55是双力短马达壳体结构。图56是马达(双力矩)三种齿轮结构。图57是双力矩马达变型结构(II型)。图58是双力矩马达变型结构(III型)。图59是单力矩马达结构。图60是三力矩马达结构。图61是传感器控制型式。图62是智能结构控制执行结构与反馈结构控制与反馈关系。附图中所有箭头均为该结构与之相对应部位的相对运动方向或受力方向。图63是常压口(H₃)位于作功气缸底部活塞最大行程限定位置(79)的结构。

具体实施方式：

构成智能结构的配气缸及缸体结构(对照图1、2、3)，配气缸由柱体(1)，锥面体(4、5)，功能腔(G₁)、吻合面(6、7)内腔(9)，传动结构构成。传动结构(对照图1、3、4、46、47)包括传动轴(S)，固定轴承(S₆、S₇)，传动齿轮(S₁、S₂)传动支持结构(S₃)。伺服电动机通过传动齿轮(S₁或S₂)，传动轴、支持结构(S₃)驱动配气缸旋转，配气缸通过传动齿轮(S₁或S₂)传动测量器(编码器)，构成反馈结构。支持结构和凸结构(S₄)及销钉(S₅)与柱体凹结构(S₁₄)相吻合，由销钉锁紧，簧片与结构S₁₅固定对销钉施加压力，支持结构与传动轴固定。锥面体结构与配气缸缸体锥面体(2)相互吻合构成密封结构。配气缸柱体与柱体(3)相互吻合构成轴承关系，配气缸锥面体在作功过程中不构成密封功能部位做凹结构(5)，凹结构不与缸体锥面体相接触，以减小磨擦和锥面热变形。在锥面体(4)上设置油道(8)和做网状微槽结构(75)，具有提供润滑油减小磨擦功能。配气缸锥体上的功能腔、油道成对称分布。固定轴承(S₆)的簧片(11)提供配气缸向上的弹力并大于重力，使锥面体之间接触良好。配气缸需要设置冷却结构时，内腔作为被冷却部位。柱体(1)与柱体(3)吻合的部分柱体面做凹结构。配气缸控制反馈结构(对照图4、17)，伺服电动机控制配气缸的旋转角度、速度，构成配气缸控制执行结构(f₁、f₂、56)，柱体(1)上固定若干感应元件(23如发磁体、金属块)，由传感器(22如磁敏传感器、电容变化传感器)拾取感应元件的感应电信号向系统反馈，该反馈结构具有配气缸定位基准(零位置)、较正位置反馈偏差的功能，测量器(55)产生配气缸旋转角度、速度电信号向系统反馈，传感器(22)与测量器一同构成反馈结构。伺服电动机由系统控制及电动机内编码器向系统反馈电动机工作状态(56)，该编码是电动机(驱动配气缸)的控制反馈结构。配气缸和伺服电动机及传动结构与配气缸缸体锥面体功能结构构成智能结构中控制作功过程和配气缸功能状态的控制执行器。所有向系统产生反馈电信号的结构构成动态反馈结构。配气缸以固定方向旋转，如逆时针方向或顺时针方向。配气缸控制燃料的方式是：配气缸功能腔旋转移动至进气阶段，空气由压气机提供，一定量的空气由进气口通过功能腔进入缸内。经过一定的时间量，功能腔旋转移动至压气阶段，经过一定的时间量，配气缸功能腔旋转移动至与喷射结构位置对应，功能腔接收喷射结构提供的一定量的燃料(一种或两种以上燃料，气体以及液体燃料顺序喷射)后进入优化阶段。配气缸缸体结构由柱体(3)，锥面体(2)，安装平面(10)构成。锥面体上具有功能结构(图8)，功能结构有进气口(H₁)，排气口(H₂)，传感器(22压力，温度传感器)，气体燃料喷射结构(P₁)，液体燃料喷射结构((P₂)，点火结构(P₃火花塞)，注油孔(21)，传感器位于进气口附近，在燃料作功阶段由配气缸锥面体密封功能保护，不受燃料反应的高温、高压影响。喷射结构(P)及火花塞(P)，注油孔设置安装座(H)结构，注油孔与油道对应，由系统控制定量供给压力润滑油。进气口与排气口之间距离依据配气缸功能腔控制功能设定。锥面体功能结构位置、形状、尺寸依据配气缸功能腔实际控制功能设计，本实施例功能结构对称分布。配气缸功能腔旋转位移与缸体锥面体功能结构形成功能状态，功能状态包括：配气缸功能腔接通进气口；功能腔切断进气口；功能腔接通气体燃料喷射结构；功能腔切断气体燃料喷射结构；功能腔接通液体燃料喷射结构、点火结构；功能腔切断液体燃料喷射结构、点火结构；功能腔接通排气口，功能腔切断排气口。接通功能状态是指通过配气缸旋转使功能腔的空间与锥面体功能结构接触，切断功能状态是指通过配气缸旋转使功能结构不与功能腔的空间接触；功能结构在切断功能状态至接通功能状态之间与反应容积(活塞与作功气缸与配气缸及缸体构成的容积)处于相互隔绝状态。各功能状态与配气缸一定的旋转角度值对应，配气缸功能腔由接通该功能结构的功能状态至切断该功能结构的功能状态是与该功能结构位置对应功能状态。配气缸功能状态具有控制作功过程的进气阶段时间量、优化阶段时间量、后期压力阶段时间量、排气阶段时间量的功能。配气缸与作功气缸、活塞顶共同构成燃料反应作功容积。配气缸缸体与作功气缸成一体结构，作功气缸与功能缸体成一体结构或分体结构(图7、9)。作功气缸为柱体结构(28)，作功气缸是活塞顶运动区域。活塞环与作功气缸相互密封结构为已有技术，作功气缸可采用已有技术的气缸套结构(K₆)，作功气缸底部可设置常压口结构(图63)，该常压口(H₃)具有限定活塞行程的功能，活塞顶面位于位置(79)以下时，该常压口具有排气口功能；与排气口(H₂)共同排除反应气体。功能缸体具有冷却、阻隔作功气缸热量向导向缸体传导的功能，具有连接固定作功气缸与导向缸体的功能，功能缸体是活塞柱体结构运动区域，构成冷却腔。功能缸体结构(图5)，包括柱体(29)，导向环(K₅)、常压口(H₃)、冷却腔、冷却管、冷却腔口(C₂、H₆)，连接结构(30)，导流环(K₈)。冷却流体由下冷却管及管口(H₆)，经过冷却腔及腔口至外冷却腔(C₃)，由上冷却管(H₇)出，完成缸体对柱体(29、28)及活塞柱体的冷却，冷却方式是强制冷却。导流环具有限定冷却流体流动方向作用，在冷却腔内还可设置其它类似结构以增加冷却效果。导向缸体结构(图2、6)，包括柱体(31)，传感元件槽(G₉)、导向柱(32)缸底结构(30)，传感器陈列(27)，冲击簧片(11、12)，导向环(K₅)构成。缸底结构具有输入管(H₅)、输液腔(C₁)、输液口，导流管(C₅)结构。输入管与回路管路联接，导向柱与动力传动管路联接。导向缸体具有限定传动液流动和活塞运动方向功能，使传动液以固定方向经缸底结构输入，由导向柱结构输出；具有向系统输送活塞位置、速度、运动状态电信号的功能。导向环的凸结构与活塞柱体凹结构导向槽(G₁₅)相互吻合，防止活塞轴向位移。传感元件槽与活塞感应元件(26)位置对应，传感元件槽内等距离竖直排列传感器，并固定在槽内构成传感器阵列，每一传感器在系统中位置一定，距离一定，传感器阵列工作原理(图14)是活塞感应元件(如发磁体、金属体等)感应对应的传感器(27)如磁敏元件或电容变化敏感元件)，对应传感器产生感应电信号向系统反馈，系统得到活塞位置信号。活塞上下运动顺序感应传感器，系统由传感器距离、活塞运动该距离的时间值、计算得到活塞运动速度值、加速度值。速度值、加速度值及压力值(由与导向柱相联的动力传动管路的压力传感器拾取)与燃料反应映速度、状态参数值成比例关系或公式关系，系统依据该关系及数据库(试验室得到的数据关系)可计算出(间接得到)燃料反应状态数据，由活塞运动状态以及间接的燃料反应状态数据为智能控制提供燃料反应状态反馈。冲击簧片由环形簧片(11)和若干固定簧片(12)构成，该簧片结构接受活塞的冲击，活塞位于作功气缸底常压口位置(79)时，活塞环座与冲击簧片相接触。实施预先控制形式，该簧片不受活塞环座的冲击。活塞顶面位置在常压口位置(79)以上，即下止点不超过常压口位置。导流管收集渗漏传动液回集液箱，经过滤回储液箱。

(二)构成智能结构的活塞结构(图10、11)，活塞结构具有四大功能，分别是向传动液传递燃料作功压力；隔绝燃料作功热量向传动液传导；感应元件感应传感器阵列；活塞作功过程的五个阶段(不包括作功阶段)受配气缸功能状态和传动机构的控制执行器控制。活塞由活塞顶结构(34)和柱体结构构成，活塞顶具有活塞环槽(G₁₄)，内腔(G₁₆)，吻合面(33)，连接结构(K₉)。活塞柱体结构具有柱体(35)，内密封环座(K₃)，内密封环(G₁₂)，导向槽(G₁₅)，活塞腔(G₁₇)，隔热层(36)，感应元件(26)结构。活塞环位于活塞环槽内，吻合面在活塞位于上止点时与配气缸吻合面相接触吻合。内密封环内设置高弹性材料(11)密封材料(如橡胶38)，隔热层采用隔热材料，或者使用微柱板结构(图22的37、36)活塞具有双隔热层结构，第一层隔热层由活塞顶内腔和冷却腔(C₂)构成，第二层隔热层是隔热材料(36、37)。活塞内隔热层不与柱体(31)接触。活塞顶与柱体连接结构(K₉)可以有其它结构变型。

(三)构成智能结构的传动机构(对照图18、20)，传动机构包括动力传动管路(40)，回路管路(41)，联接管路(39)，蓄能罐(Q₁、Q₂)，单向阀(45)，导向阀(46)，液压马达(42)及功率控制阀(43)，高压加液器(51)，减压排气装置(49、50)，传感器组测量器(22)，密闭式储液箱(52)，功能阀(44)，过滤器(53)。动力传动管路可设置冷却器(K)。传动机构控制执行器是液压马达及功率控制阀、蓄能罐、高压加液器和减压排气装置。各控制执行器具有反馈结构。蓄能罐、高压加液器和减压排气装置通过联接管路与动力传动管路或回路管路联接。高压加液器和减压排气装置与储液箱通过联接管路联接。液压马达是非变排量马达或变排量马达，变排量马达的控制技术为已有技术。功率控制阀采用可控制液体通过量、流速的液体控制结构。马达输入、输出管路(动力传动管路、回路管路)上设置传感器组或测量器，与马达转速测量器(编码器)构成液压马达和功率控制阀的反馈结构，该反馈结构向系统反馈马达作功量及功率数据。蓄能罐结构有三种形式，一种是额定压力可变单罐型式(图13)，一种是由两个额定压力高低不同的蓄能罐构成(图15)，一种是普通常用结构。蓄能罐在规定蓄能容量时，压力弹簧所提供的压力为额定压力。额定压力可变单罐型式，蓄能压力的控制由弹簧(f₄)由固定支持结构(f₇)对活塞及连杆(f₅)提供固定压力，活塞位置由测量器(47)产生位置反馈电信号。电动机及传动结构(f₁、f₃)由固定支持结构对弹簧(f₆)产生作用力，弹簧对连杆及活塞产生作用力，弹簧位置由测量器(47)产生位置反馈电信号。活塞受到两个弹簧共同的作用力，该作用力的大小与两个测量器产生的位置信号成比例关系，由系统计算得到作用力的大小，构成反馈控制，控制执行器是电动机。联接管路上的压力传感器，也是反馈结构。由两个额定压力高低不同的蓄能罐构成的蓄能结构，在联接管路上设置传感器组或测量器和活塞位置测量器(47)构成蓄能罐反馈结构。蓄能罐活塞位置与蓄能压力、蓄能量(传动液液体量)成比例关系，与传感器组(或测量器)的流量、流速、压力值成比例关系，系统依据该比例关系得到蓄能罐的工作状态。控制执行器是控制阀(44)，额定压力低的蓄能罐控制阀成关闭状态时，蓄能结构额定压力最高，额定压力低的蓄能罐控制阀逐渐增大通过量至最大通过量状态时，蓄能结构额定压力逐渐减小至最低；该过程的逆过程，则是蓄能结构额定压力逐渐增大。额定压力高的蓄能罐控制阀通过量的大小决定蓄能量的多少。高压加液器和减压排气装置联接管路上设置传感器组或测量器构成反馈结构。高压加液器由高压泵(电动机驱动)和单向阀、过滤器构成。控制结构是高压泵(电动机)，高压加液器具有向传动机构(回路管路)增加传动液液体量的功能，减压排气装置具有减少传动机构(回路管路)传动液液体量的功能，减压排气装置(图12)包括缓流阀、减压阀(49)，传感器组或测量器，减压箱(50)，集气锥(f₈)、输送泵(54)，减压箱内传动液为常压，集气锥收集传动液中的溢出气体，由放气阀(f₉)和气体传感器(22)构成控制反馈结构，执行排除气体的功能，输送泵(电动机驱动)向储液箱内输送减压箱内的传动液。该泵可省去，减压箱内传动液压力增加时自动向储液箱输送。缓流阀、减压阀、输送泵、放气阀构成控制结构，传感器组或测量器构成反馈结构。反馈结构产生传动液流速、流量、压力、温度电信号向系统反馈，系统通过控制执行结构控制传动液液体量、传动液工作状态等。传感器组包括压力、温度、流速、流量传感器。高压加液器和减压排气装置向传动机构增加和减少传动液液体量在单位时间内相同，具有实施循环排除气体、杂质的功能。由于活塞内密封环性能良好及传动机构微泄露，和等功率作功型式使该装置、器件使用率较低。储液箱是容积可变(已有技术)密封式。冷却器(K)对动力传动管路进行冷却(一般不设置)。传动机构具有转变燃料反应压力成为旋转动力的功能；具有控制活塞下止点位置及向上行程运动速度、时间量的功能；具有控制(与配气缸协调)压气阶段时间量、优化阶段时间量的功能；具有储存动能(如制动动能)备用和充分输出燃料作功压力(动能)的功能；同时具有液体传动所具备的功能。

智能结构的控制执行结构与反馈结构两大组成结构的相互关系(对照图62)，三线箭头(76)表示控制关系和控制方向，单线箭头(77)表示反馈关系和反馈方向。“E”是中央处理系统；“X”是智能结构的反馈结构产生的反馈电信号。“J₁”是活塞的运动(反馈结构反馈活塞运动状态、时间量，反馈(间接)燃料反应状态)；“J₂”是配气缸功能状态控制结构(反馈结构反馈配气缸功能状态、运动状态的速度及时间量等)；“J₃”是传动机构控制结构(反馈结构反馈控制结构功能状态及时间量，传动液体量等)；J₂和J₃共同控制活塞的运动。反馈结构反馈的时间量是系统自知量)。

(四)智能结构的作功过程和传动过程单元控制型式(49、50)，智能结构的配气缸结构、缸体结构、活塞结构构成气缸体结构，气缸体结构完成作功过程。作功过程包括排气阶段(时间量为t₁)，进气阶段(时间量为t₂)，压气阶段(时间量为t₃)，优化阶段(时间量为t₄)，作功阶段(时间量为t₆)，后期压力阶段(时间量为t₅)。时间量t₁至t₅是可控制量，t₆是不可控制量，是系统可知量。进气口、进气管道与压气机保持畅通，之间可设置小容积体(压力罐或者进气管道相当于压力罐)，以恒定气压值，排气口通过排气管道与大气相通。气缸体作功过程排气阶段：由伺服电机驱动配气缸旋转至功能腔接通排气口，功能腔位置对应排气口，燃料反应后压力气体由排气口排出，缸内压力接近常压，完成排气阶段。配气缸继续旋转角度R，功能腔接通进气口，与进气口位置对应，带有一定压力的空气(如三个大气压)进入缸内，排挤缸内原有气体由排气口排出，缸内进入新鲜空气，配气缸继续旋转至功能腔切断排气口和切断进气口，完成进气阶段。或者完成排气阶段后功能腔切断排气口，同时接通进气口，位置与进气口对应，一定压力的空气由一个进气口进入缸内，排挤缸内原有气体由另一进气口排出，缸内进入新鲜空气，配气缸旋转至切断进气口，完成进气阶段。完成进气阶段后，活塞继续向上运动(进气阶段活塞向上行程很短)，使缸内空气压缩，至活塞顶接近配气缸吻合面(或与配气缸吻合面相接触，即上止点)，完成压气阶段。喷射结构(包括气体燃料喷射结构以及一个或两个以上液体喷射结构)顺序喷射燃料，使燃料在压缩气体中混合，经过时间量t4后达到燃料反应的最佳状态，完成优化阶段。完成优化阶段后期配气缸已旋转至功能腔与点火结构位置对应功能状态，火花塞工作引起混合燃料反应，混合燃料以功能腔为初始容积反应作功，活塞由上止点向下运动，向活塞腔内传动液传递压力，传动液(动能)向传动机构输出，活塞运动至接近下止点，完成作功阶段。作功阶段配气缸功能腔至接通排气口所属要旋转角度应较小，以减少伺服电动机作功能耗。活塞位置接近下止点时速度较缓，是后期压力阶段。该阶段后期不排除活塞在下止点处有一定停留时间量。功能腔接通排气口后作功过程进入排气阶段。角度R≥0°作功过程由一个阶段顺序完成以上阶段至该阶段是一个可重复过程，是一个作功周期。双气缸体作功是两个气缸体相互交替周期作功，每个气缸体作功周期的时间段“L”是活塞向上运动行程，两气缸体的时间段“L”相互连续不间断或相互重叠(相互包含一部分)。单气缸体作功过程作功周期时间段“L”是活塞向上运动行程，蓄能罐(Q₁)蓄能阶段与时间段“L”相互连续不间段或有相互重叠。

传动过程分为单缸动能传输过程及型式和双缸动能传输过程及型式(对照图18、20)。单缸动能传输过程及型式：气缸体作功阶段和后期压力阶段，活塞腔内的传动液由导向柱向动力传动管路输送，通过动力管路、单向阀(45)、蓄能罐(Q)向液压马达和控制阀输送动能，使马达作功；同时传动液向蓄能罐(Q₁)蓄能(对蓄能罐作功)。气缸体完成排气阶段缸内气体压力减小，蓄能罐(Q₁)释放动能(传动液)向液压马达和控制阀(43)输送，使马达作功；同时传动液通过回路管路、输液腔和输液口进入活塞腔对活塞作功，活塞向上运动，气缸体完成进气阶段和压气阶段，气缸体经过优化阶段进入作功阶段和后期压力阶段，对活塞腔内的传动液作功，活塞腔内的传动液由导向柱向动力传动管路输送。导向阀(46)具有控制传动液方向的功能。传动机构经过以上过程完成一个传动周期，通过重复以上过程实现传动液循环输送动能。由一个气缸体作功，由蓄能罐(传动机构)支持循环传动，完成动能传输过程的型式是单缸动能传输型式。双缸动能传输过程及型式：M₁气缸体通过作功阶段和后期压力阶段，活塞向活塞腔内传递液传递作功压力(动能)，传动液由导向柱输出，通过动力传动管路、单向阀(45)、蓄能罐向液压马达和控制阀(43)输送动能，使马达作功；同时由回路管路对M₂气缸体活塞作功(传动液进入活塞腔)，活塞向上运动，完成M₂气缸体的进气、压气阶段；M₁气缸体进入排气阶段。M₂气缸体通过作功阶段和后期压力阶段，活塞向活塞腔内传动液传递作功压力，传动液由导向柱输出，通过动力传动管路、单向阀、蓄能罐向液压马达和控制阀输送动能，使马达作功；同时由回路管路对M₁气缸体活塞作功，活塞向上运动，完成M₁气缸体的进气、压气阶段；M₂气缸体进入排气阶段。以上过程完成一个传动周期，重复以上过程实现传动液循环输送动能。由两个气缸体交替作功完成动能传输的型式是双缸动能传输型式。本发动可以有三个或三个以上气缸体动能传输结构，其结构与双缸动能传输结构相类同，其结构是并置气缸体与动力传动管路和回路管路联通，并置方式与双缸并置结构相同。气缸体作功周期和传动机构传动周期构成智能结构的一个“周期单元”，作功周期和传动周期是统一的整体，相互协调。周期单元是一个独立过程与上一个周期单元和下一个周期单元无直接关系，由系统以独立的周期单元作为控制对象实施控制，该控制型式是智能结构单元控制型式。

(五)智能结构实施预见控制等功率作功型式，实施预先控制等转速作功型式，实施后期压力作功型式，实施传感器控制型式。系统实施预先控制需要控制和计算出一个量作为前题，该量是进气阶段的空气量，系统在进气阶段后计算确定空气量及计算出燃料供给量和燃料反应作功的最大压力值，确定燃料在优化阶段的喷射量。系统在压气阶段(包括优化阶段)，即在作功阶段之前依据预先计算出的燃料反应作功压力值对传动机构的蓄能罐及传动液液体量实施控制，使传动机构蓄能罐的额定压力附合气缸体输出动能的压力(活塞腔输出传动液的最大压力)，使蓄能罐的额定压力(工作压力)与气缸体作功压力相匹配(即压力值相近)。完成预选控制过程。空气量值的控制和计算：空气由压气机通过进气口提供，压气机保持压力气体具有较恒定的压力值(压力传感器作为反馈结构，压气机作功功率可控制)，活塞位置是已知量，即缸体容积是计算可知量，系统通过供给空气的压力、进气阶段时间量、进气结束时活塞位置(缸体容积)三个可控制量控制空气量。在完成进气阶段时刻(功能腔切断进气口时刻)，系统可得到三个量值，分别是缸体容积值和缸体内空气压力值、温度值；容积值是一个确定值，空气压力值、温度值由进气口附近的传感器、进气管道内传感器、排气管道内传感器(传感器是温度、压力传感器)拾取并计算平均值作为压力、温度值，系统依据三个值和气体热力学公式以及规则库计算出空气量值(是系统认定值)，由于空气量是燃料参与反应量中的过量(超过燃料全部正好反应所需量)，因此系统通过模糊逻辑控制方式，认定空气为某一确定值(某一小范围量值中的最小值，确保空气量的充足和过量)，或者系统设定温度值为若干等级，一个等级具有一定温度范围，在该等级温度下，系统仅依据缸内空气体积、压力值和数据库(规则库)计算确定空气为某一确定值。系统完成确定空气量值。系统依据设定的数据、操作员的要求(比如对作功功率的要求)在进气阶段之前，确定所需空气量值；在进气阶段依据已确定的空气量控制进入空气量值；在完成进气阶段计算确定空气量值(依据三个值和规则库确认空气量值与进气阶段进的实际量值有较小偏差，并附合人作功量等等的要求)，系统同时确定优化阶段燃料的喷射量；系统由空气量值、燃料量值确定燃料反应作功最大压力值(为确定的接近实际压力的值)；系统在作功阶段之前控制蓄能罐的状态，蓄能罐的额定压力(工作压力并辅助以传动机构传动液液体量的增减控制)，使传动量(传动液由活塞腔输出量)与气缸体作功量相匹配(通过控制压力值相互匹配)。燃料作功对活塞的最大压力实际数值由导向柱联接的动力传动管路上的压力传感器(传感器组)拾取，系统依据实际压力值和规则库对比预先控制计算确定的压力值(及相关的空气量值、燃料量值)，修正、调整被控制量值(空气量、燃料量等)，提高预先控制精度。这种在进气阶段之前确定空气需要量，在进气阶段控制空气量，在进气阶段之后确认空气量、确定燃料供给量值、确定燃料反应作功最大压力值，在作功阶段之前控制传动机构(蓄能罐、传动液液体量)的型式与燃料恒量供给型式共同构成预先控制型式。以上预先控制过程，实际控制过程设计控制程序(如本实施例的恒量供给型式)很大程度能使以上过程简单化，本方案为尽力详细智能控制，而比较复杂。规则库是反馈控制、模糊控制中用到的与燃料反应作功相关的实验室数据及参数，还包括系统计算公式、比例公式等。燃料供给结构(包括空气供给)每次向气缸体提供的燃料量是一个恒定值，即恒量供给，恒定值可设置成一组由若干个值(如三个值)构成不同等级的值，其中每一个值都是一个固定不变的值，这种型式是恒量供给型式。相应的空气量的控制也是较固定的。

通过预先控制型式，每次作功燃料恒量供给的是同一个恒定值，使气缸体每次作功的动能相同，通过控制液压马达(变排量马达)和控制阀实现作功动能相等，马达转速不同，这种型式是预先控制等功率作功型式。变排量马达的控制属已有技术。通过预选控制型式，每一次作功燃料恒量供给的是与上一次不一定是相同的恒定值，即不具有供给相同的恒定值的条件，并且(通过预先控制)使气缸体每次作功输出的传动液液体量相同，而压力、动能不相同，实现液压马达转速相同，马达输出功率不相同，这种型式是预先控制等转速作功型式。预先控制等转速作功型式输出的动能与燃料恒量等级相关，输出动能为不同等级的较恒定的值，是等功率作功的一种型式，，该型式作功传动机构的高压加液器，减压排气装置不进行工作。等功率作功和等转速作功是两种基本型式，基本型式混合构成本发动机的等功率作功型式。等功率作功型式加之蓄能罐平恒动能的功能实现液压马达低转速运转而动力性能良好，惯性能耗极小，与本发动机动能充分利用(如后期压力作功)使自身动能损耗很大程度的降低，与制动动能回收利用和单元控制型式构成了本发动机的节能功能。

后期压力作功型式(对照图19)不受控制的活塞式内燃机活塞作功行程在活塞位于下止点之前(②)进行排气过程，作功行程时间量t1。对比智能结构气缸体燃料作功、活塞行程具有两个阶段，作功阶段(时间量为t1)和后期压力阶段(t2、t3)，作功阶段相当于现行发动机活塞作功行程。后期压力阶段活塞运动较缓，但活塞具备的压力(动能)还比较大，时间段t2、t3可控制。该时间段为动能(h2)充分输出。蓄能罐对动能调节，具有平恒均匀动能的作用。这种由智能结构控制后期压力所段的时间量，作功量的控制型式是后期压力作功型式。该型式是本发动机重要的节能功能之一。

传感器控制型式(对照图61)。在智能结构中测量器和传感器组成的反馈结构构成闭环控制型式。这种基于传感器、测量器为主体的闭环控制的反馈型式是传动机构、冷却、润滑、燃料供给等的控制方式。燃料供给包括压气机、燃料喷射压力泵等，是控制反馈结构，为已有技术。本发动机只有一个润滑结构，即注油孔，通过管路，润滑油与压力泵相联接，润滑方式是由系统控制定量间段(间歇)提供压力润滑油。冷却部位只有一处，即冷却腔，由冷却流体泵(或压缩机)提供冷却动力，构成控制器件。流体是液体时，需设置散热器结构。

配气缸需要冷即功能时设置冷却结构(图46、48)，传动结构(S₃)的支持结构(S₁₃)之间固定两组冷却管路(S₁₂)，固定动气鼓；静气鼓与安装平面固定，动气鼓与配气缸一同旋转，通过接口(S₉)与静气鼓接口(S₁₁)对接吻，并具有相对运动密封关系。动气鼓与静气鼓由盘面结构(S₈、S₁₀)构成密闭容积，分别与两组冷却管路联通，该冷却结构具有通过冷却流体进行热交换的功能。采用强制冷却结构。流体泵(或压缩机)构成控制器件。燃料供给、润滑、冷却结构的反馈结构是传感器组。

智能结构的气缸体结构具有变型结构。配气缸及配气缸缸体具有II型(图21、22、23)、III型(图24、26)、IV型(图25)、V型(图27至图39)四种变型结构。缸体结构(不包括配气缸缸体)具有II(图43)结构，与之对应活塞结构具有外密封环座(k₄)和外密封环(G₁₃)结构；III型(图22、44)结构，与之对应活塞(变型结构，图22、45)具有活塞底柱体结构。活塞项具有三种变型结构。传动机构液压马达具有双力矩结构及变型结构(图51至图60)。II型配气缸具有辅助功能腔(G₂、G₄)缸体具有功能腔(G₃)结构，该功能腔设置压力、温度传感器，作用与进气口附近的传感器相同。配气缸功能状态增加了配气缸功能腔和辅助功能腔，接通缸本功能腔(G₃)，切断缸体功能腔以及对应功能状态。辅助功能腔位置对应进气口(H₁)、功能腔(G₁)位置对应排气口。图22所示进气口、排气口、功能腔(G₃)三种功能结构在缸体锥面体上以中心“O”分布角度(R)的位置关系，是说明排气阶段和进气阶段的过程，箭头所示是配气缸功能腔旋转方向，功能腔(G₁)接通排气口进入排气阶段，排气阶段结束，辅助功能腔接通进气口，同时接通缸体功能腔，进入进气阶段，空气由进气口入辅助功能腔，经功能腔(G₃、G₁)进入缸内，排挤原有气体由排气口出，配气缸继续旋转切断进气口、排气口、缸体功能腔，完成进气阶段。

III型配气缸具有柱体(17)和锥面体(18)结构，缸体具有柱体(20)和锥面体(19)结构，位于柱体的功能腔(G1)具有密封槽(G10)、密封环(15)，“人”字簧(11)结构，与锥面体(4)构成密封结构。密封槽与功能腔(G₁)距离适当，不使排气阶段压力气体扩散至密封槽以外部分。缸体锥面体(19)具有环形密封槽结构、“人”字环形密封簧(11)结构，构成辅助密封结构，箭头所示为密封结构相对缸体运动方向。

IV型配气缸具有辅助功能腔(G₂、G₄)结构，缸体具有功能腔(G₃)结构。排气阶段、进气阶段与II型结构一致，密封结构与III型结构一至。

V型配气缸锥面体(4)，油道(8)对称分布。柱体(1)与缸体柱体(3)接触形成轴承关系。密封结构由环形密封面(58)、锥面体(2、4)、锥面密封环(11、12、13)、密封槽(G₁₀)、密封环(15)、“9”形簧片(11)构成。锥面密封环与环形密封面、锥面体(2)形成三角锥体储油腔(59)结构，并由簧片(11、12)构成辅助支持弹力。锥面密封环与锥面体、环形密封面紧密接触，由环形压力簧(14)提供接触压力，压力簧与缸体凸肩(57)相固定，锥面密封环对配气缸构成动态固定结构(配气缸固定方式)。凸肩用于固定静气鼓，配气缸旋转角度测量器等。缸体具有联通腔(G5)、功能腔(G6)、进气口、排气口(H2)功能结构(图31)，与配气缸功能腔构成功能状态。功能状态及作功过程(图36、37)。配气缸以箭头所示方向旋转，配气缸功能腔接通排气口进入排气阶段(对称功能腔与进气口成对应功能状态)；排气阶段结束(功能腔与排气口成对应功能状态)，对称功能腔位于与进气口、功能腔(G6)位置对应功能状态，空气由进气口进入，经过功能腔(G1、G6)进入缸内，排挤原有气体由排气口出。配气缸功能腔切断排气口、进气口，完成进气阶段；配气缸继续旋转在进入压气阶段、优化阶段，配气缸功能腔与功能腔(G6)和活塞顶面(60、33)位置对应，配气缸继续旋转，经过作功阶段接通排气口、进入排气阶段。常压口(H9)功能为辅助功能(图38)具有与功能腔(G1)对应功能状态，本实施例未设置具体功能，可以不使用该结构。对缸体冷却的冷却口(图39的H₇、H₈)位置和形状依实际需要设置。III型缸体结构：导向缸体的导向柱直接与活塞底柱体相吻合(具有微小距离)，导向柱体上设置传感元件槽(G₉)及导向凸结构(S17)，传感器阵列(27)与感应元件(26)位置对应，活塞柱体(35)与活塞底结构柱体(C₇)通过支持结构(S₁₃)固定，之间形成活塞输液口(G₁₉)结构，与导向缸体输液口(C₆)对应，柱体上设置导向槽(G₁₅)与凸结构吻合，感应元件位于感应元件槽(G₈)内。活塞顶变型结构(图40)与V型配气缸结构对应，在结构(60)处可设置与功能腔(G₆)对应的有利于燃料反应的结构。具有分隔结构(图41、K₁₁)的活塞顶，在位于上止点分隔结构与配气缸功能腔相吻合，该结构可在优化阶段分隔功能腔成两个腔体(容积)，以利于使用两种不同压力的气体燃料(如有自燃现象的气体燃料)及其优化过程，随着配气缸的旋转在作功阶段之前分隔结对功能腔不构成分隔(联通)状态，进入作功阶段。具有功能腔(图42、G₇)的活塞顶，功能腔形状、结构有利于液体燃料喷射后形成较好的混合状态，由于本发动机具有伏化阶段，因此活塞功能腔一般不设置。

双力矩液压马达及其变形结构由传动链(及传动簧)与长轮齿结构(68)结合构成旋转和动力结构(图51至图56)。传动链结构(64)的轴套(H₁₅)与轴结构(62)构成轴承结构，并相互连接，传动簧(12)具有较强的向中心线(63)方向收缩力(弹性力)，传动链锁结构(65)，使两轴套结构只以能够向中心线方向运动，传动链具有向着与中心线反方向的弹力；传动链底部具有液体通过腔(H₁₄)和液体通过槽(78)结构，传动链和传动簧具有弹力辅助簧(11)结构，辅助簧具有加强弹力功能。辅助簧的宽度小于传动簧的宽度(11)，在与壳体接触顶部设置密封结构(15)波纹簧(11)。轮齿(68)与传动链的结合与分离位置是传动簧中心线(63)的轴承结构，结合过程轮齿由轴承结构处进入传动簧内(71)，分离过程轮齿由轴承结构处退出，结合过程、分离过程控制结构是导板(72)，在导板两端进行，结合过程传动链、传动簧、轮齿构成容积减小；分离过程容积增大，减小量与增大量相同。传动液输入压力液体增大容积是作功容积，减小容积是输出传动液容积。轮齿的宽度与传动链宽度(h)相同。轮齿外沿所构成的半径是R₁齿根(或接近轮齿根部)半径是R₂，轮齿长度为R₁至R₂的距离。导板内侧弧长半径是微大于R₁即与轮齿具有微小距离；导板外侧弧长半径是R₂与传动链底部相接触。导板中间具有腔结构(H₁₃)，导板由导板槽(G₁₁)固定，导板槽两端作圆柱腔结构，以利于安装。轮齿运行区间(图54的66)与传动链运行区间(67)相互重叠区域构成两对增大容积和减小容积，形成一对力矩关系。壳体内宽度(h)与齿轮(70)、内齿轮(69)、外齿轮(68三齿轮相互吻合)构成密闭容积，构成变速结构，密闭容积与输入、输出管路(H₁₁)及输送腔(H₁₀)相联通，具有向增大容积输送压力液体和接收减小容积输送的液体。齿轮与壳体通过密封结构(G₁₀、73、38)密封，齿轮(70)轴安装在壳体轴套(H₁₂)内。双力矩马达变型结构(图57)具有一个齿轮(68)结构，输入、输出管道及输送腔(H11)结构。变型(图58)结构具有液体输送座(74)结构，输送座上设置密封槽(G10)及“已”字簧(11)。变型(图60)结构，是三力矩结构，具有三对增大容积和减小容积。变型结构(图59)是单力矩结构，是有一对增大容积和减小容积，密封结构(G10、73)相互对应，内设置密封材料(38，如橡胶)。变型结构的其它结构与非变型结构一致相同。

本发动机的配气缸结构配气缸缸体及作功气缸最好采用陶瓷材料，缸体锥面体上还可以增加其它功能结构，实现更多功能，进气口、排气口形状、尺寸、位置依据实际功能需要设计，功能腔、联通腔等的形状、体积、构成面的结构依据实际功能、作功参数设计。本发动机的功能依靠实验室取得的实验数据和设计程序来运行，发挥最佳功能。

Claims

1.汽车智能结构智能控制内燃机由气缸体、传动机构、控制反馈结构、冷却、润滑、燃料供给结构构成，其技术特征是：配气缸结构及其控制反馈结构，缸体结构及其控制反馈结构，活塞结构及其反馈结构，传动机构及其控制反馈结构；配气缸及驱动结构形成的功能状态控制气缸体作功过程和传动机构以控制阀为主体，控制传动过程和控制功能状态的配气缸结构与控制产供销为主体的传动控制结构共同控制活塞的运动，这三部分的控制与反馈结构关系气缸体和传动机构组成智能结构，实施“周期单元”作功及传动和单元控制型式，实施燃料恒量供给预先控制型式，实施预先控制等功率作功和预先控制等转速作功型式，实施后期压力作功型式。

2.如权利要求1所述汽车智能结构智能控制内燃机的传动机构，其特征是：双力矩液压马达及其变型结构。