专利名称：功、排双程式内燃机理论及其技术与实施方案的制作方法
技术领域：
本发明隶属于交通车辆、工程机械等原始驱动动力机械领域，以开发、减化、升华
现有"内燃机"的工作论理为基础，以删改、减化它的"工作程序"和"工作步骤"为主要手 段，从"机械原理"上直接减少了原"机械结构"内部存在的大量运行内阻力，仅此一项就能
使它的"能源"消耗总值大约降低了 45%左右。为实现传统"燃料"方式的内燃机在理论、 概念、结构、零部件上更进一步的节能减排、更新换代、提高效率、扩充功能等诸多方面，开 辟出了一条斩新的技术路径……
二.
背景技术：
1.现有车辆的"内燃发动机"在其全部的工作过程中，每一个缸都一直处在"进气、 压縮、爆燃、排放"这四个不断重复循环的工作模式过程中。 2.现有车辆的"内燃机"在满足和适应其车辆整个行驶的过程中，对其功率、扭矩 的快速变化需求时，尤其是在刚刚开始"起步"和"需要急加速"的那一瞬间往往表现出了 "它"天生就具有"反映迟后"的缺陷和不足。 3.现有车辆的"内燃机"在动力输出时的"功率"和"扭矩"是一个随车辆实际行 驶速度和行驶状况(自变量)不断地快速变化的一个"因变量"，它在满足和适应其"自变 量"变化过程(车辆在整个行驶过程)中的具体匹配上往往暴露出了它的"进气量"不足和 "进气量"不能随机而变(未能真正实现"可变排量"的设计)等两个比较大的缺点问题。
4.车辆的"内燃机"装置与时代的科学技术始终处于了紧密结合并不断继续创新 的发展过程中。从近年来汽油发动机的单点、多点燃油电子喷射的技术普及到它的智能怠 速停车系统的研发推出；从汽油发动机缸内燃油直喷技术的采纳到它的可变进、排气门技 术的成熟及具体地得到了应用；从发动机的蜗轮多级增压、柴油共轨方式供油以直接提高 发动机的输出功率到车辆利用制动时的能量而进行的"油、电"能量之间的转换、储存与应 用，都无不显示出了当代科技的力量和时代的继续进步。 5.在现有车辆"内燃机"的装置中，由于它在机械结构及其原理上还存在着大量的 "机械运行内阻力"，客观上造成内燃机在能源利用方面出现了大量的"内损"与"内耗"的严 重现象。有资料表明现在用的"内燃机"为保持自身正常运转的同时，就需要消耗掉由它 转换出来53%的总能量。这样不仅仅造成了目前车辆内燃机的能源利用率非常低下的一个 事实——大部分的"内燃机"能源利用率都不足30%并且还产生出了大量的、多余的废气及 过多的社会经济发展中的"温室"效应，同时也为"它们"自身的今后改进、完善和发展提供 出了 一个非常客观的前题和一个极其广阔的天地。
三.
发明内容
1、对"内燃机"历史的简要回顾与基本分析及结论 自量产汽车的"石油燃料"式"内燃机"问世以来，德国人奥托提出的"四冲程理论" 在该领域内不仅一直都处在了关键、核心技术的统领地位上，而且还为现代汽车的"动力事业"能够向纵深发展，奠定下了一个极其坚实可靠、丰富多彩的动力学基础理论，其伟大的 功绩是历史绝对不可、也是绝对不能"没杀和忘记"的。它的提出、诞生、成长和发展过程，是 一个历史时期的伟大产物，具有十分鲜明的历史"时段性"色彩，它也是人类认识自然、利用 科学技术知识的一个非常成功的典范，曾标致着，也曾记载着，而且现在还仍然在标致着、 记载着人类智慧的伟大结晶…… 在"四冲程理论"的指导下，现有车辆的"内燃机" 一直都工作在"进气、压縮、爆 燃、排气"这四个不断重复循环的工作状态及步骤中。即就一个单缸来说，曲轴转两周，活 塞通过联杆上下运动四个行程时，就分别完成了"进气、压縮、爆燃、排气"这四个具体的工 作内容与步骤……此外，它还牵扯到转速与缸径、功率与缸数、进排气门的样式与数量、排 气量的大与小、不同燃料的差异性控制等多项技术指标与具体内容，并且，还都具有多个系 列、多种类别、多个"门派"的技术与术语之别，如它曾出现过铸铁缸体、球末铸铁缸体、铝 合金缸体、全铝缸体、单腔化油器装置、双腔化油器装置、燃油电子单点喷射装置、燃油多点 电子喷射装置、光缸体就有三缸、四缸、六缸、八缸、直列、V型、W型结构、燃料有柴油、汽油、 天然气、供气系统有涡轮废气增压、机械增压、节气门……等多种具体的类别和内容之分。 习惯上人们把这种可用多种燃料、多个缸体、多只活塞、多组联杆所组成的"内燃机"都统称 为"四冲程理论式"内燃发动机。 在"四冲程理论"内燃机的具体工作步骤中，为了便于分析，我们简单地把它先化 分为"两个不同工作目的"的组别。其中把"进气"和"压縮"行程的工作步骤先指定为"一 组"，则再把"爆燃"和"排气"行程的工作步骤指定为"二组"。这两个组别的关系可以先理 解成"一组"是为"二组"提供出"本轮次"工作循环的充要前题和必备条件，即"一组"的 每一个具体工作步骤的完成，都是为了 "二组"的工作循环做了条件上的准备，而且是做好 了 一个必备的、充要的"条件"和"环境"的准备。 在本次循环中的"一组"其最终目的就是要做到"把已混合好的'空气'和'燃料' 压縮成为一定体积的'可燃性气态体'物质"后，就一直在等待着"二组"的具体应用，其间 "一组"按不同的时期(其发展的时间来区分)又可大致划分为三种差异各不相同的情况
(1)早期的"四冲程理论"内燃发动机是在进气冲程之前，就通过了"化油器"装置， 预先把空气和燃油按不同工况的近似"空燃比"的比例，在缸外进行了混合并形成了 "可燃 性的气态"物质，以备直接使用。 (2)近期的内燃发动机则是根据车辆在各个不同的工况"节气门的具体开度"映 射出"本轮次"中实际缸内的进气量，能够比较精确地根据"空燃比"的比例，进一步确认出 (计算出)"本轮次"循环中具体应该的喷油量后，再经过专用"喷油嘴"直接喷洒在进气阀 门管道的前腔位置与进气支管中刚刚流入的新鲜空气进行了一定的混合，初步形成了"可 燃性的气态"物质并暂时寄放于此，以备后用。以上这两种"空气"与"燃料"的供给方式都 是通过缸外将空气(其实主要指空气中的氧气成分)与燃料按一定的"空燃比"的比例预 先混合成"可燃性的气态"物质后，再经过缸盖上的进气机构，被缸体活塞向下运动时的负 压，自然吸入到缸体内部，完成了"进气"的过程。后再经缸体活塞的向上运动又形成了对 密封在缸体内部的"可燃性气态"物质，进行了 "压縮"的全过程，即把刚刚吸入并已经密 封在缸体内部的"可燃性气态"物质，进行了更加充分的混合、预热并压縮到了一定的体积 后——直接为"二组"的工作循环——"爆燃做功"的过程做好了充要的物质条件准备。
(3)而现期有的内燃发动机，由于实施了"缸内燃料直喷"的新技术，和上述的前两 个"空气"与"燃料"供给方式相比，更加能够体现和精确地控制了"理想空燃比"的实际比 例与具体的实施效果，甚至于在实验与实践中，还出现了"稀薄燃烧"(空燃比高达到了 1比 25以上)、"分层燃烧"、"均质燃烧"、"双模"技术等全新概念的不断推出。在这种采用了"缸 内燃料直喷"的技术方案中，所使用的"空气"仍然经车辆的传统采气口 (进气口 )、空气滤 清器、进气管道、节气门、进气支管、进气阀门等一系列的进气机构与相应的各个环节，被缸 体活塞向下运动时的负压直接吸入到缸体内部的同时，又与缸内直喷的燃料进行了"即时 混合"直接在缸内形成了"可燃性气态"物质，此后又继续完成了本次循环的"压縮"过程。
以上三种不同时期的"内燃机"空气与燃料的"供给方式"都是通过了 "进气"和 "压縮"这两个行程来共同完成的。随后，"四冲程理论"的内燃发动机就自动地进入了 "二 组"的工作循环，首先是通过火花塞的"电打火花"工作步骤，点燃了已被压縮好的"可燃 性气态"物质，使"内燃发动机"在本次循环的过程中快速地形成了 "爆燃做功"的"瞬间状 态"——迫使缸体中的活塞主动、迅速地向下方移动，直接将"热能"转化出了强大的机械 "动能"……而只有这个"能量"转化的瞬间过程，才是我们真正希望要达到的、本轮次循环 中的最终"目的"或"手段"，接下来的"排气"过程，则是我们本次循环中的最终"目的"或 "手段"过程后，在现时的科学条件下，必然要产生的、绝对无法避免的、一个附加过程的必 然结果。但是，它可以直接为下一轮次的"工作循环"创造出必备的前题条件、扫除了缸体 空间内的物质障碍——排出了"爆燃做功"后的废气，直接为下一轮次机械重复工作的循环 准备好了"不断重复"使用的唯一工作空间。 通过以上回顾以及简明扼要的分析说明，可以得出以下的简单结论
第一、"内燃机"历史上的每一次较大的改进与完善，始终都围绕着空气和燃料"供 给"的方式、"控制"的模式及其"实现"的办法——这一根共同的"原材料"主线而在实践 中不断地展开和深入。在这一根共同的"主线"上，它不仅从来没有到达过该学术上的"顶 峰"，也还从来没有出现过，在该学术中有一个不可逾越的"鸿沟"。在它的不断进步、发展、 丰富、完善、成熟的诸多方案设计过程里的实际效果中，只存在着"更好"的事实，从来也没 有出现过"最好"(终极)的结果，否则它就是在"原地踏步、固不自封、停止不前"啦！
第二、"四冲程理论"内燃机工作步骤的"一组"是为"二组"准备好了必要的能量 转换"条件与前题"——它有着非常明确的工作目的，"二组"则是"能量"转换的一种"方 式与结果"。在它们之间，可以简单地先看似是在"四冲程理论"指导条件下"前因与后果" 的关系。换一句话来说为"一组"和"二组"的最后"兼并"与"拆分"已经提供出了理论上 的可靠依据。 第三、"四冲程理论"内燃机的"一组"工作循环的全过程是个纯消耗能源的一个非 常主要的过程，而且它，还是个名副其实的耗能"大户"。事实表明，"一组"大约要耗费掉内 燃机"由燃料转化、产生出机械总能量"的50%左右。"二组"的工作循环过程是能量"自转 化产生"的关键环节，虽然在排气阶段也会需要消耗掉一定的能量，但和"一组"中的纯"压 縮"行程中的"能耗"相比，那真是寥寥无几，所差甚多了 。 第四、在内燃机历史发展的"银河"中，"一组"的功效与作用，已经到了可以想办法 用"新思维、新理念、新方案、新科技、新技术"去省略、去代替的关键时刻——历史最终都将 会把它，坚决地删减(省略)掉，用新的"原材料供给"方案进行取尔代之；"二组"则更需要更进一步地继承、完善、充实和发展——从仅有单一的工作模式扩展到能主动适应多种 工况自然需求时的多种形态的工作模式(以万能去应万变)，即培育出了以执行"缸体随 机可变总排量式"及"瞬时工、闲间歇式"机动车驱动理论为代表的种种节约"燃料"型的多 种驾驶车辆的方式。 2、新思路、新方案、新技术的孕育与提出 在一百多年"内燃机"历史发展的过程中，还有一点必须要十分强调的是，人们在 不断认识、改进、丰富和创新"内燃机"各项技术指标的每一个具体进程的环节中，以先进国 家和先进地区为代表的、有关当时看来是非常严格的、甚至于有些在当时看来竞然已是达 到了"可望而不可及"程度的专项业务"法规、法令和法律"起到了绝对的、无可代替的、起 着巨大的激发、促进、指导、发展和保障的历史决定性的伟大作用。 从"内燃机"要满足于车辆实际工况的自然需求开始，早期的"内燃机"绝大部分都 采用了"化油器"这种近似的、粗放的、纯机械流量式控制"空燃比"的方式，形成了当时车 辆"内燃机"空气、燃料供给的一种初级模式，发展到近期，基本上都以采用了较为精确"模 拟空燃比"的控制方式——"燃油电控喷射方式"，形成了现在车辆"内燃机"空气、燃料供 给的这种中级模式。在这里面，从先期开始的缸外初步、近似、粗放式的事先混合成"可燃性 气态"物质方案与应用，发展到现时已有部分的"缸内直喷燃油"技术(指汽油内燃机)更 可较精确地控制其空燃比，在缸内混合成理想的"可燃性气态"物质方案的应用，都曾有效 地降低了当时车辆的能耗标准、提高了其机械性能、推动了当时的科技发展与进步，有力地 保证了车辆尾气"时段性"的标准排放，并都曾取得过巨大的历史阶段性的成绩与进步。
随着时代的步伐，为适应和满足新的"排放标准"和"新法规"的不断推出，近年来 "内燃机"曾先后相应地又不断推出了"多进气门和多排气门"技术、"可变进气门和可变排 气门"技术、"多级废气涡轮进气增压"技术、"机械式瞬间进气增压"技术、"燃油缸内直喷" 技术、"缸内分层稀薄燃烧"技术、"大容量强火花"技术、"可变缸体排量"技术、"柴油高压 共轨"等一系列的具体技术。都有效地促进过"内燃机"事业的纵深发展，并全都曾取得过 十分丰硕的、历史阶段性成果……但是，冷静下来仔细分析一下，在这诸多的技术里面，基 本上都是围绕着"如何通过加大、增多'内燃机'缸内的实际进气量，从而能进一步精确地掌 控好空燃比的实际比例，达到既能满足使用时的需求又能大幅度地降低其耗油量"这个共 同的目标而展开的一系列科技活动与环节。在这里又存在着两个显而易见的共同特点
其一是空燃比的控制，都是以被当时吸入缸体内的"实际进气量"，做为控制理论 的主要依据，其方法基本上，都是通过利用节气门瞬间操作时的"大与小"、"多与少"机械式 变化快慢的不同程度，进行着理论上的"模拟"控制，力求以满足和适应车辆能在各种工况 下的实际需求——为基本"控制"模式的出发点。 其二则是从"纯物理机械粗放近似型"控制"空气"和"燃料"的形式，向"多电子、 多传感器、多机电装置及计算机系统"联合精确控制"空气"和"燃料"的形式上不断地深入 转化；从模拟量控制方式向数字量控制方式上不断地进化；从开环控制方式向闭环控制方 式上不断地发展；从"理论空燃比"向"理想空燃比"方面不断地进行探讨并还在继续摸索 着前进；从单一强调硬件设施的功效与作用过渡到了采用"软硬结合，强调突显出软件控制 功能与作用"的控制方式上不断地深入和发展。 在上述的两个共同的特点中，第二个特点，映射出了"内燃机"今后应该发展的"动
6向与方向"及其所要经历的"途径与过程";第一个特点，则决定了 "内燃机"在目前应用的 控制思路里及其具体的控制方案中，本身就隐藏着一个最不完善的"环节"与"地方"—— 存在着先天"反映滞后"的这一个比较突出的缺陷和不足。 当"内燃机"刚刚"启动"或在低速急需"加速运转"时，实际车辆的工况方面确实 需要"它"瞬间就应该有一个很大的"扭矩"或"功率"输出的关键时刻，则它的实际进气量， 却因其当时机械的转速较低、缸内形成的负压较小、被吸入缸内的空气流量的运动速度较 慢，而强烈地暴露出了 因其机械原理结构上的"惰性"存在，决定了它当时的实际缸内进气 量的严重不足，表现出很小、很稀薄的一时特性，尽管当时的节气门操作幅度再大，而那瞬 间的缸内实际进气量却远远地得不到即时的满足，其瞬间的变化"实际进气量"的数值，却 表现得十分微弱有限，此时的喷油量也就自然要相应的不会增大多少，同理此时输出的"功 率"和"扭矩"也就不会相应地在瞬间增大多少，自然会出现这种先天"反映滞后"的缺陷， 即俗称的内燃机"加不上油"、"太肉了"的行驶现象频繁出现。虽然，人们后来曾采取了多 种缸内进气量的增压技术，甚至于应用了多气门技术、可变气门技术……这些，也都曾在不 同的程度上缓解了它的天生"反映滞后"现象，曾取得过阶段性的成果，但是，都没有能够从 根本上彻底地消除、改变、弥补上它的这一天生缺陷——"反映滞后"现象的客观存在。
那么，能不能让我们改变一下思路，换一种新的思维方式、采用一种新的、主动式 的"资源(原材料)供给"方案……不再带有"先天反映滞后"的缺陷和不足，并还应让它能 够承诺内燃机需用的资源(原材料)"实际工况需要多少，就能主动地供给"它"多少；实 际供给了多少，就能使"它"全部地消耗掉多少"的"理性消费原则"来进行这种"未来开拓 创新型"的取尔代之！ 把车辆的"内燃机"爆燃做功时，所需的"空气"或"能大量提高氧含量的、今后'内 燃机'的一种'专用'气体"先按一定的体积和压力，以备用的形式储存于专用的容器中，再 通过相应专用的电子阀门及管道等系统，恰时适量适度地实现"内燃机"缸内"专用气体" 的直喷技术——形成一种车辆专用"气体"供给的新方案，与以及目前已开始应用的"缸内 燃料直喷"新技术融合在一起，用以取代目前还十分盛行的"四冲程理论"中的用"进气"和 "压縮"这两个过程环节"为一组"的"空气和燃料"——传统方式的供给方案，是"内燃机" 发展史上的、非常现时的一个大胆、丰富的设想和尝试，也是一个"新理论、新方案"孕育的 开始。这就是"功、排双程式"内燃机理论与技术的诞生，"它"一方面要直接去掉了"原系统 结构"中存在的先天"反映滞后"的不足，无条件地实现"按需分配，按量供给"的能源消耗 原则，即要实现资源"需要多少，就能供给多少、供给了多少，就能让它理性地消化掉多少 (绝不能产生"多余供给"和"消化不良"的浪费现象出现)"提出并推广了 "理性消费"的 概念，落实了"资源消耗"设计中的基本原则按客观的实际需求，采取主动式的在"缸内按 需定量，直接喷射出'专用气体'和'燃料'供给"的方案；另一方面简化了"内燃机"的机械 结构，达到了不仅可以去掉现行"内燃机"中的所有关于进气机构装置及其所有的进气方面 的零部件，如节气门、进气支管、进气凸轮轴、进气凸轮轴齿轮、进气门顶杆、进气门弹簧、 进气阀门、甚至于还有废气增压、机械增压等等有关进气系统中的附属零部件，也不仅还会 使每个缸体的做功次数及排气量提高了整整一倍。由过去的曲轴转两周每缸做功一次，改 变成了曲轴每转一周，每缸做功一次。由此可以大大提高了"内燃机"的排量、大幅度地增 加了其机械功率和扭矩的输出，而且还会有效地克服了原系统中的因"压縮"过程而产生大量的"机械内阻力"。日本有一家试验室曾在一份报告里指出过"内燃机本身就要消耗掉 大约产生53%的总能量"方能保持它的正常运转。这其中要有90%以上的能量主要都损耗 在了 "进气"和"压縮"这两个"工作步骤"为"一组"的所需压縮"空气"准备的环节之中。 当然，"车辆爆燃时所需专用气体"的产生、收集、增压、储存以及控制、分配、使用都同样需 要技术方案、设备设施和消耗掉一定的能量，但是可以肯定地说，使用内燃机的"专用气体" 直接缸内喷射供给的新技术，总会比目前现还正在使用的"内燃发动机"空气和燃料的传统 式"供给"方案，最少也应该能够节约45%左右的资源财富……
3、"功、排双程式"内燃机理论的定义与设计思路 所谓"功、排双程式"内燃机是指内燃机的曲轴旋转一周时，活塞分别在上下的两 个行程内，就完成了 "做功"和"排放"这样一个完整的"能量转化循环"的主过程。此时能 量转化所需用的原材料——"专用气体"、"燃料"以及微量的"水"一律均采取在"缸外事 先高压贮备"好，由主计算机统领控制，参照驾驶员的"操作指令"随时择机，采用"气、液" 在"缸内恰时、按类、单一、定量、直接喷射的供给"形式，分先后于"排放"行程后期自动关闭 "排气阀门"保持缸体的密封状态后，完成了 "基准原材料"配置的直接喷射任务，用以满足 "内燃机" 一般"通用常务性"的需求(点火做功时用)，紧接着又要在"做功"行程的前期， 即在火花塞点火的同时，再一次又直接喷入缸内，完成了"追加原材料"的配置喷射任务， 以丰富完善、落实所需工况的、具有多种差异要求时，用以求得形成多种工况千变万化的工 作模式，满足其"内燃机"在其特殊方面时"个别特殊性"的需求，即"用多少，给多少；给多 少，消化多少"的原则。其中，在资源消耗的设计理念上，着力以求实现"按需分配、以类定 量、恰时适度、软硬结合、突显其软件功能与作用"等具体要求，特别着重强调了"软件(程 序)控制优先、理想空燃比、理性消费、计算机统领、可变总排量、可变压縮比、功闲间歇式" 等设计理念的具体实现。 题目名字中的"功"是指内燃机的"做功"；"排"是指内燃机"做功"后的"排放"; "双程"是指内燃机曲轴旋转一周时，活塞分别在上下的两个行程里，就分别完成了 "能量转 化"的整个工作步骤；"式"则是指人们在控制及实现"它"时的一种规则、规律，即指一种 方式、方案、方法，俗称为套路。这也就是说"内燃机"它在进行"能量转化"时，所需要具 备的一种完整"方式和方法"。把以上所讲的，综合在一起，即为 其一、活塞从下止点向上运动到上止点时(活塞上行时)它主要完成了 排除大 部分废气、提前关闭排气门、缸内直喷"基准原材料"——内燃机的部分"专用气体"和"燃 料"，在缸内首先形成一定规模(基准)的"可燃性气态物质"的初步混合、微量压縮并通过 混合了缸内未排除的少部分"废气"，客观上起到及时加温了刚刚喷入的"可燃性气态物质" 的实际效果等等具体工作程序的内容和步骤； 其二、当活塞从上止点向下运动到下止点时(活塞下行时)它主要完成了 用火花 塞先点燃缸内的基准"可燃性气态物质"的同时，又立即继续喷射出"追加的原材料"用以形 成多种不同形态的，多种组合的工作模式，用以满足了 "内燃机"在实际工况中的"特殊性" 需求，其中，甚至于还要在"做功"行程的中间时刻，喷射出了恰时适量的"水"来进行"催 化加速反应"用以形成"爆燃做功" 一一能量转化时的"高峰"过程，最后，还要提前打开排 气门，预先提早排除部分废气以减轻机械系统上的"脉动性"等等具体的工作程序内容和步 骤。
"功、排双程式"内燃机的核心实质与关键，就是能通过用计算机系统程序的智能 控制，采取了"内燃机专用气体"及其"燃料"在缸体内部实现了单独"直接喷射"的新技 术——使内燃机能够按照"理想空燃比"的精确设计比例，保证"可燃性气态物质"的分时 段、定含量、多方式、多种组合准确无勿地提供给了"内燃机"以满足于它在能量转化时的各 种工况的实际需求。这也就是说，用了"专用气体"和"燃料"在缸内"按需定量"、"恰时适 度"的"直喷"方式，取代了传统的"四冲程理论"中用"进气"和"压縮"这两个环节，才能 完成"空气"和"燃料"供给的方案。仅从这一点上看，也可以简称它为"数字式'二冲程理 论'——'空、燃'气液缸内直喷供给方案的内燃机"了。它是在一百多年来"内燃机"不断 地改进、丰富、完善和纵深发展的基础上，本着"肯定、否定、肯定"、"否定之否定"定律的基 本原则，采取了事理中强化取舍、探讨中对比分析、理性中创意继承、求实中探索择优、辩证 中优化完善、新颖中改进发展、实验中求证丰富等思维方式和工作方法，开发出来的一个非 常有创意价值的新型"内燃机"理论的发明。 正确的"理论"应来自于"实践"，正确的"理论"也应在"实践"中更加丰富和完善， 经过实践检验的正确"理论"应该高于"实践"并能进一步地指导于"实践"。这也就是说， 正确的"理论"最终还要必须回归到"实践"中去再丰富、再发展……这也就是哲学中的"实 践"、"认识"、"再实践"、"再认识"中的道理吧！ 在科学发展的今天——计算机已经统领了各个行业的领域；在机械、电器、液压 的有机组合方面也已进入了十分成熟、配合自如的高级阶段；在控制理论方面已进入了丰 富完善的智能时代……所有的这一切，都将为"功、排双程式"内燃机的设计与实现，创造 出了一个非常客观友好的创意环境，打造出了一个丰富完善并十分坚实的物质和理论的基 础…… 4、"功、排双程式"内燃机的理念设计及其时序介绍 根据车辆使用工况实际场景的客观需求及驾驶者当时的主观意识愿望，即根据 当时运转"内燃发动机"系统提供的即时转速、缸体温度、"专用气体"的压力及含氧量、操控 "电子油门"时瞬间变化的级别、以及当前道路上的类型状况、有关交通的法规、习惯、气象 因素等诸多内容的路况行驶信息及相关的行驶信号，由计算机智能统领、判断、确定出本次 缸内应该需要的"直接喷射出'氧气'的所需含量"并由此参照"实际工况的'理论空燃比'" 而又进一步决定出本次缸内应该"直接喷射所需的'燃油量'以及本次所采取的具体燃烧" 类型——以形成"理想空燃比"的众多工作模式。其曲轴对应中的某一个缸的工作时序如 下 当该缸体活塞到达上止点前30-45度(指曲轴转角为315-330度到达360度之间) 时，排气门提前关闭并相应即时地打开"专用气体"的控制阀门直接将该"气体"喷进缸内与 同时喷入缸内的"燃料"进行缸内混合并在瞬间初步完成了 "基本(基础)"的"缸内可燃 性气态"物质的直接供给任务，当活塞继续上升到超过了上止点1度(指曲轴转角为1度) 时，由火花塞点燃了缸内"基本"部分的"可燃性气态"物质，快速地形成缸内爆燃做功的工 作状态，迫使活塞向下迅速移动——把热能转化成了机械能的同时，在曲轴转角小于30-45 度的时限内(从曲轴转角l度到45度之间的范围内)，根据"缸内燃烧"的不同工作模式， 所采纳分时段恰时适量地"再次追加"进行缸内直接喷射出"专用气体"和"燃料"的追加任 务，甚至于在曲轴转角为90度时，还要喷出微量适度的"水"来，因为在密闭、高温、高压、爆燃的条件下喷射出微量适度的水就等于喷射出了一定当量的"氢气"和"氧气" 一样。当活 塞再继续下行到下止点前5-10度(指曲轴转角为170-175度)到180度之间时，排气门提 前打开以减小排气时的"脉动压力"，起到平衡排气气流压力、节省动力能源的作用。当活塞 再次上行排气快到上止点的"专用时刻"时，排气门又将提前进行了关闭，重新开始了下一 轮次的有序重复的工作循环。还有一点需要反复声明的是它的每一次"追加原材料喷射" 时的具体"喷射量的多少"以及"喷射形式的组合"都应该是不一样的，都是要经过计算机的 计算和工况模拟程序的修整，这两个阶段共同综合在一起后才最终确定出来的。在这里不 仅要利用它们在瞬间各不相同的具体值，来"满足"和"保证"千变万化的实际工况需求的 同时，还要着力研发实现从"理论空燃比"过渡到"理想空燃比"具体实施方案中的理论"飞 跃"过程。 5、"功、排双程式"内燃机理论的主要依据观点与其优势简介 (1)始终在贯彻执行"按需分配，定量供给"能源消耗的总原则 衡量"内燃机"品质好坏、性能高低的一个主要标致，就是要看它能源消耗时总的
主导原则和实际控制时的理念核心是什么？要保证它能在任何繁杂工况需求的情况下，这
里是指有一定"极限"条件的环境里，都能既简单、顺畅、主动、即时地能够让"它"消耗掉它
应该消耗掉的燃料，实现那个俗话所说的"要能吃得下、啃得动、消化得了"的客观效果，
但，同时又不能让它出现浪费一点点多余燃料的现象存在。在这个方面，不仅要强调并保证
它绝对没有"反映滞后"的缺陷，同时还要让它具备能够及时、有序、理性、智能地去进行"消
耗"的特点——具有自动适应多种智能和理性"消耗"的工作模式。因为在这时，只有先进
行了能源的消耗，才能具有保持它正常"能量转换"的功能，也只有进行了多种形式、多种特
殊功能的"能源消耗"方式才有可能在各种各样、千变万化的实际工况中总会保证它有强大
的动力能够输出，这道是很具有"不失不得、先失后得、形式多种类、样式多样化"等方面的
特征和色彩了。"功、排双程式"内燃机的"空气(氧)和燃料"供给的方案，始终坚持了"按需分 配、以类定量、分级供给"的能源消耗总原则，采取了主动式——缸内高压直接喷射的形式， 严格地遵照"客观允许"及"主观意愿"而共同决定出的实际工况的"原材料"需求用量，迅 速地计算出本轮次中所需"专用气体"、"燃料"和"水"的"应该喷射"出的实际消耗量，采取 了适时、分批、分量、适度的多种电控"喷射"的形式，使其精确度甚至于可微控细化到"同一 轮次"中缸与缸之间，在喷射时间上存在的细小差异，实现那"理想化空燃比"的智能控制程 度…… 如果说以往"内燃机"的"空气(氧气)和燃料"供给模式是由早期的粗放型"化 油器"方式所形成的"初级控制模式"阶段和近期(现行在用)都已普及并且能够达到比较 精确地控制了 "空燃比"的比例，通过燃油"电喷"的方式，形成了 "中级控制模式"阶段所 组成的话，那么，"功、排双程式"内燃机的"专用气体(氧气)和燃料"供给方案，无论是从 设计思想和它所遵从提畅的"能源消耗原则"以及今后的实践中来看，都应该属于开始步入 "信息、数控、智能"时代里"以需定耗"的一种"高级控制模式"的启动阶段了。
(2)有关"功、排双程式内燃机"的"专用气体"研究与探讨 以往"内燃机"在工作时所提到的"空燃比"实际上主要指的是空气和燃料之间应 控制的实际比例。 一般都采用了缸内自然负压直接吸入的方式去获取一定的"进气量"，其
10实对同一辆车的内燃机来说，当时(指极小的一段时间内)被吸入空气中的有效成分，在瞬 间基本上差异是不会太大的，这不仅仅是因为在控制思路上存在着"反映滞后"这一天生的 缺陷和不足，而且还在于被直接吸入的空气里面，其有效的成分只占了五分之一左右，这也 就是说内燃机主要是用了其中约占总体积五分之一的"氧气"来直接参与了它的"爆燃做 功"时——能量转换的全部过程并起到了 "保燃、助燃"的巨大作用。在一般空气成分中氧 的含量不足21 % ，大部分是氮气约占了 78% ，其余的1 %为多种稀有气体的组合。
现时的内燃机直接拿空气作为资源来进行使用，其有效能利用的氧气部分只占了 五分之一，其中的百分之八十的成分对它来说，都是无用的。这种方案的具体应用，不仅仅 是大量地浪费了"吸气"和"压縮"工作步骤时的能源，增加了机械损耗、占据了设备设施的 一部分"时间"与"空间"，而且还由此造成了很多有害、有毒的物质产生，如人们十分关注 的"温室"热效应及排放出来的氮氧化物——"光化学毒雾"等现象的存在。尽管在实践 中，虽然经过了 "三元催化剂"的后续处理工作过程，减轻了 "内燃机"尾气对自然界和社会 上的损害程度，但也不如事先让它不产生或少产生些为更好。那么，能不能借用一下，现已 成熟在用的"分子筛"电子制氧技术来获得"氧含量"能够较高一些的一种"内燃机专用气 体"来满足有关需求，是摆在我们面前的一个非常实际的现时课题。 如果能利用多级"分子筛"电子制氧的技术，把"氧含量"直接浓縮并达到、甚至于 超过60%左右时，制成了"功、排双程式内燃机"的"专用气体"气源，再把它压縮成一定的 压力，贮存在铝合金制成的容器中(防止氧化，延长其容积的使用寿命)，以备"功、排双程 式内燃机"的工作程序随时调用。这个直供"专用气体"的方案，不仅可以直接减少了"缸内 '专用气体'直接喷射"的用量、縮短了喷射时的大量时间，为"智能供给"方案的实施赢得了 更加广阔的时间与空间，从而还会从源头上避免产生了大量的废气，从根源上减轻了"内燃 机"对环境的污染程度和温室效应，并且还从源头上为"理想空燃比"的多样化实施方案的 实现，提供了一次"天机"，为人类在汽车上的"理性消费"打开了一扇大门，为大幅度地提高 它自身的效率、节约资源铺平了前进的道路…… (3)用"缸内'专用气体、燃料'直喷"的新技术，可以大幅度地提高其机械性能与 工作效率 使用"缸内直喷专用气体和燃料"的新技术，就可以取代往日"四冲程理论内燃机" 要用"进气"和"压縮"两个行程的工作步骤方能完成的"空气和燃料"供给任务，从而可大 幅度地简化了内燃机的原工作程序及其工作步骤、大大地加强了它的工作主动性，有意识 地克服了原有"反映滞后"的天生弱点，真正地能够落实资源(原材料)"需要多少，就能供 给多少；供给多少，就能让它有效地消耗掉多少"的能源供给及使用消耗的基本原则，形成 并丰富了以多种的工作"模式"和"形态"来满足和适应于客观世界中存在的多种工况、多种 需求(满足了一般和特殊的总需求)。从曲轴转两周每缸工作一次，提高到了曲轴转一周每 缸工作一次，使其工作效率和排气量整整地提高了一倍，从而，它不仅仅克服了因"进气"行 程而具有的"天生反映滞后"及"进气量"不足和"进气量"不能"随机而变"的三种比较大 的缺陷，即不能随着操作人的主观意愿去通过"自身"瞬间快速地变化而去适应客观需求 的严重不足，以及有效地免去(清除)了因"压縮"行程而产生出来的巨大"机械内阻力"直 接有效地、大幅度地提高了它的机械效率，而且还大量地减化了它自身的机械结构、减少了 相关进气系统及所有的零部件(含附件如废气增压装置)、增加了机械运转时的平稳度、主动地扩大了它所能适应的工作范围、提高了它的使用能力…… (4)用"缸内'专用气体、燃料'直喷"的新技术，更加有利于突显出"软件控制"的 核心统领地位"功、排双程式"内燃机的"缸内原材料直喷"新技术，使用了主控程序及车辆行驶
过程中各传感器提供的行驶信息和数据，再加上驾驶员的"主观意识"所决定的操作内容汇
总在一起，充分地利用系统计算机的功能，智能、恰时、自动地修改"程序参数"来系统匹配
和具体地控制了"缸内原材料直喷"新技术中各个喷嘴的"喷射时间"实现那个多种方式、
多种比例、多种方案的多种组合来满足适应于多种工况的实际需求过程中的一般和特殊要
求时，更加突显出了它的软件控制核心功能及它的核心控制地位。把适应客观世界千变万
化的"工况"需求时的具体实现过程，简化到了只去通过控制各个喷嘴的具体"喷射时间"的
长短、"喷嘴启控数量"的多少、"喷射形式"的比例组合，这样一个既简明又扼要的处理方法
时，就更加能突显出了它的"程序(软件)控制"的核心统领地位。
(5)"功、排双程式内燃机"增强了主动式抵御自然风险的能力 由于"功排双程式内燃机"的"空、燃供给"方案，采用了高压缸内直接喷射的技术，
从而取缔了内燃机原进气的整个系统，从源头上杜绝了杂物、杂质被吸进入缸体内部的危
险情况出现，极大地增强了缸体的内部密封性和清洁性，可直接延长缸体、活塞的使用寿命
及改善了工作环境，阻止了其它物质直接进入缸体内部的可能性，尤其避免了以往从进气
口把水直接吸入缸体内部后，造成的恶性事故再次出现，从此可以更加有效地提高了"内燃
机"抵御自然风险及恶劣天气环境里的(涉水)自适应能力。 (6)"功、排双程式内燃机"具有"曲轴"在任意位置上，都能成功地实现快速"热启 动"的功能 由于"功、排双程式内燃机"具有曲轴每转一周时，每缸都要分时差的工作(做功) 一次的特性，决定了它的缸数只要大于三，同一时刻共同处在"做功"行程中的"缸系数"总 要大于一的特点。就拿"四缸内燃机"举例说明在曲轴旋转的任意时刻里平均总会有两个 缸同时，但不是同步，共同都处在"做功"的行程阶段中。由于曲轴偏转角度(时差)的客 观存在，那么总会有一个缸的活塞，总会处在"做功"行程的前(上)半段区间内。如果利 用了计算机的"记忆"和"判断"功能，不就很轻而易举地确定并找出此缸后，有意识地预先 喷射出"定量"的"原材料"——"专用气体和燃油"再由火花塞去点燃，不就可以直接输出 "动力"实现了"机械动力式"的快速启动功能了吗？而根本无须再次使用启动电机，让它一 直"安心"地工作在"免(无)怠度"工况——为节约燃料而采取的一种行之有效的驾驶方 式时的环境里，使它具有了随时随地都可进行"热启动"内燃机的一种特殊功能！
(7)"功、排双程式内燃机"具有真正实现"缸体可变排量"的优化设计并具有"前 瞻性"发展的历史意义"内燃机缸体可变排量"的提法并不新鲜，现行的车辆中就有利用软件功能关闭了 部分缸体"直喷供油"的这种功能(但绝对没有关闭内燃机的"进气"和"压縮"行程)，"它" 可以使"多缸车"在瞬间内就变成了 "少缸车"如六缸车瞬间变为了五缸车、四缸车、三缸， 甚至于是二缸车，其目的就是想通过减少工作缸的个数，实现改变其总体"排量"的手段，达 到其节省"燃料"、降低其"消耗"的最终目的。目前，有的产品，主要采取了改变现有软件 的控制方式，还附加提出了不少的条件，如对油的品质要求较高——双模车要用97#以上的油，以及考虑被停止喷油缸体与其它工作缸体温度的差异，即各缸体间物理性能的均衡 性，采取了定时恢复其少量"喷油"并参与工作的习惯做法，保持了它们随时都能全部进入 工作程序的这种功能作用。这些可以说其控制思路及其方法都是现阶段比较先进的、客观 可取的，但由于这些产品在硬件上不具备相应的条件，最少还存在着三大不足。其一 虽然 有的缸未进行"喷出燃料"的具体操作与控制，在表面上节省了"本轮次"未喷射出的燃油， 但和它关联的曲轴依旧是在旋转，它的"进、排气阀门"均还处在正常工作的状态里，这也就 是说它的"进气"和"压縮"行程仍然是客观存在着、仍然是在正常地进行着，只不过此时 此缸的压縮空气没有被直接应用罢了 ，由此而产生的"内耗与内损"仍然还在继续大量地损 失着。其二 由于上述"其一"的事实，造成了内燃机缸外排气控制系统的"氧含量"失真， 不利于车辆行驶全程中的废气处理过程。其三在"停缸工作"的控制思路上还存有较大的 弊端，为什么不采取"分别循环轮序制"的总量控制思路呢？这样它不仅能够实现"循环停 止" 一些缸喷油工作的目的，即实现循环免除一些缸进行工作，还能保持各缸的物理状态 和其性能基本上是一致的特点。使控制思路更具有了可操作性和易掌控性的特点。
如果能先利用"功排双程式内燃机"缸盖，在每一组机械式"排气门"的基础上， 再设计出能够辅助长效打开"排气阀门"的电磁控制装置，客观上让它起到屏蔽周期性机 械"排气阀门"开关的作用，使本缸体具有真正意义上的改变内燃机整体排量作用中，不仅 可以直接省略在该缸内"喷射原材料"的具体操作内容，厉行节减、节约原则效果的同时，而 且使其该"排气阀门"能够处于常开的状态并借此大幅度地克服和有效地降低其由于排气 阀门在"做功"行程的中后期"密封缸体"时的"半真空"状态下运行的"机械内阻力"—— 它是在原做功行程时所必然要产生的一种机械运动状态，以及在排气阀门关闭的初期由于 "缸体密封"时的"微量压縮"状态下的"机械内阻力"——它是在排放行程时所产生的能量 消耗，实现了那个真正意义上的内燃机整体"可变排量"的总体设计——最大限度地克服和 降低了由机械运动所产生的"内阻力"的现象并且，还要在其控制方式和思路上，提出了使 用缸体"分别循环周期轮序制"的设计控制方案——让一缸、二缸、三缸、四缸(所有的缸) 都能分别循环进行周期制的轮换"停止喷射'专用气体'、'燃料'、'点火'和打开'长效排气 阀门'电磁开关"等一系列"动力输出"时的具体工作内容和步骤，自然达到"内燃机"的各 缸在"全时"范围内都能够保持其"物理状态"上的基本一致，并随时随地都能让各缸均能 达到可控制、可停止、运转平稳顺畅、操控自如的运动状态范围里，取得在理想与效果方面 上的最大化一致。 (8)"功、排双程式内燃机"与"瞬间工闲间歇式"机动车驱动理论的关系
"瞬时工、闲间歇式"机动车驱动理论(专利号200810180069. 1)是建筑于车辆本 身能够"自动克服"或"主动回避"了原"车辆驱动装置"内部存在着大量的"机械内阻力" 的前题下，充分利用了"行驶车辆"中的"惯性能源"并通过了"试验"的方法，获取了大量的 "实车"行驶数据后，运用了统计的手段取得了 "铁" 一般的事实，揭示出了一个惊人的客观 规律和实际存在的效果——瞬时"工"与"闲"行驶里程中的最终比例，竞然是26比74的 结果。换一句话说当在一百公里长的城市道路里，内燃机主动耗油做功只行驶了二十六公 里的距离，其余的在七十四公里长的距离里都是在"无能源消耗"的"休闲"行驶过程中得 到的。当人们了解并掌握了这一客观存在的规律时，难道还没有办法、没有把握让它去实现 "所有的车辆"均在原有消耗资源的基础上，在城市交通道路环境的前题下，遵照"瞬时工、闲间歇式"机动车驱动理论的要求和规定而去"运行"中的所有车辆都将会得到"节约一半 (50% )以上能源"的客观效果吗？"功、排双程式"内燃机与"瞬时工闲间歇式"机动车驱动理论并不相矛盾，反之，它 们却是"同出一辙"共同都是"按需分配、按量供给、按量消耗"原则的忠实执行者和忠实守 护者。如果把"功排双程式内燃机"可变排量功能中的"排量"减少到为零时，即没有一个 缸在主动地进行工作时的条件下，不就是自然变成了"瞬时工闲间歇式"机动车驱动理论武 装下的一个"功、排双程式"内燃机"闲"的行驶工作状态了吗？它们之间不仅没有矛盾，而 且还起到了相互丰富、相互扩展的客观作用。 (9)"功、排双程式内燃机"具有在一定范围内可优先实现"可变压縮比"的优化设 计"可变压縮比"的概念，应该是指在单个缸体时，活塞顶部分别处在上止点与下止 点时缸体内部空间的最小容积和最大容积之间的比值，一般当一台内燃机制造完成后，它 的压縮比一般都是固定不变的。而这里指的可变内容，其一是指"功、排双程式"内燃机可 利用缸盖的位置设计出一个可具有调节三个喷嘴高度的专用滑动体，一方面保持喷嘴的单 独调整匹配"位置和高度"的功能，另一方面也具有缸体容积上的微量调节功能与作用，以 求得出最佳的实施"节能"匹配的客观效果。其二是指缸内二次直接喷射出来的追加"原 材料"——"专用气体"及"燃料"的"量值"是在不断地变化的，是严格遵从"按需分配、按 量供给、定值消耗"的原则，即根据车辆当时不同的车速、不同的行驶信息及其不同的加速 度要求时，所采取的"动态"供给方式下确定出来的实际"喷射原材料"的具体数值，其最终 能够输出动力的结果也必然会是，能够满足"千变万化、多种多样"实际工况状态下的"一般 性"和"特殊性"需求罢了。 (10)关于"功、排双程式"内燃机"冷启动"与"热启动"的区别与关系介绍
"冷启动"是指内燃机系统需要先使用启动电机做为动力源，迫使它启动并通过怠 速工况达到实现"热机"的目的——使内燃机进入了实车准备工作的状态，常常把保护机械 本身、创造出必要的工作环境(温度、润滑)、延长其机械使用寿命等作为主要的出发点，而 "热启动"则无须启动电机提供额外的动力输出，直接使用内燃机相关的"原材料喷嘴"，在 相应的缸体内首先喷射出适量的"原材料"后，由火花塞直接点火、爆燃，迫使内燃机重新快 速恢复其工作运行状态的一种机械快速启动方式，它以节能减排、避免能源浪费、简化方便 人为操作、易实现机械自动化为主要的出发点，常常用于车辆行驶过程中的暂时停驶状态， 如交通路口等待"红绿灯"时车辆的停驶，以往都是通过用"怠速工况"随时准备车辆的及 时驾驶行走。现在为了节省资源、避免浪费、减少"温室效应"而采取了"提前停机，待命重 启行驶"的简单处理方案。为简化驾驶员的操作， 一般均采用了内燃机"热启动"功能来自 动实现，即前年有的内燃机推出的智能无怠速停车系统，先让各缸的活塞自动停止在缸内 中间的同一水平线上(四缸机)，再由计算机判断在哪一个缸内"喷油和点火"的操作，此时 此缸内已有一定量的压縮空气存在，迫使内燃机迅速机械启动成功。"功、排双程式"内燃机 的"热启动"功能，不仅对曲轴和活塞的停止位置没有任何的特殊要求，而且还会充分地利 用主控程序及其已配备的各种传感器进行智能的理性判断出当前所做的操作是应该属于 执行"冷启动"还是执行"热启动"的具体工作程序，应该利用哪一个缸去执行此次的启动操 作。以求得能最大化地方便"人为操作"的同时，还能获取到它在执行"节约、启动功能"程序时的实际效果。这时的驾驶员只管进行踩与不踩"油门"或"刹车"踏板的简单操作，把
其余的一切相关"智能判断、理性消耗、功能选择和最终执行权"等等问题和概念，全部交给
了 "计算机"这个名副其实的大管家来统一进行处理。
(11)关于"功、排双程式内燃机"的"电子油门"介绍"电子油门"实际上是"功、排双程式"内燃机的一种新型车辆速度的"加速"操控 时的一种调速装置。它直接通过了控制"原材料"喷嘴的实际(应该)喷出量的有关不同级 别的控制，完成在各种工况下"加速度"的级别调整。传统中的油门都是以控制缸内实际吸 入空气量的多少或大小做为控制的依据，如利用油门拉线控制节气门的开关量的大小，映 射出缸体内的实际进气量的大小。而电子油门，则是以车辆当前行驶状况为一切操作的基 准，如车辆当时行驶时的负重、车速、行驶信息为基准的一种操作控制车辆车速的方式。它 是以满足驾驶员主观意愿和客观路况允许的不同加速度级别需求时的一种常规操控方式， 还是沿用了驾驶员用脚踏板的操作习惯，分"人为操控"和"自动控制(巡航行驶)"两种调 整车速的方式，分别进行"电子油门"的操作控制。可分为五个具体的级别(档位)其功能 简介如下 第一、油门踏板为自由状态时，分两种工作的驾驶模式其一为"自动行驶模 式"(巡航驾驶模式)分别以保持驾驶员认定的一定范围内的车速为基准的驾驶方法，它可 用改变"缸体总排量"的方法由程序自动获取到一定范围的匀衡车速去进行车辆的行驶，或 用"瞬时工、闲间歇式"机动车驱动理论中的"巡航定速"功能确认出行驶在一定范围内的 车速自动进行车辆的行驶。其二为"人为操控模式"，此时的油门踏板具有完全停止内燃机 运转的功能，执行无怠速行驶程序的控制系统，即"功、排双程式"内燃机此时不喷油、不点 火并还使"长效排气门的电磁开关"系统处于打开的工作状态，此时的内燃机的缸体、活塞 的运动是"无真空"和"无压縮"的纯机械滑动和零部件间纯滚动时的运动形式，也正是车 辆自觉地运用"瞬时工、闲间歇"机动车理论时而进入"闲"的行驶状态方式。
第二、油门踏板为人工操控的第一种状态，有两种工作模式，其一 如果车辆在停 驶状态，首先由"计算机"智能选择并判断出当前车辆是应该执行"冷启动"还是"热启动" 的功能，以满足和方便驾驶员在任何情况下都能通过简易操控启动内燃机的这种需求。其 二 如果车辆在行驶过程中，"计算机"就会通过用"内燃机"可变总排量的控制方法，实现让 最少的缸去参与工作并尽可能地使它喷射出最少的"专用气体"和"燃料"(可变压縮比) 等方法保持当前车辆的匀速行驶。 第三、油门踏板为人工操控的第二种状态，以车辆现行车速为基准(含零车速)时 的"轻度加速"操控方式，用以满足于车辆在行驶过程中"一般"常用加速时的驾驶员常规 操作的一般需求。 第四、油门踏板为人工操控的第三种状态，以车辆现行车速为基准(含零车速)时 的"重度加速"操控方式，用以满足于车辆在行驶过程中"重度"加速时驾驶员比较"急"的 操作需求，如超车。 第五、油门踏板为人工操控的第四种状态，以车辆现行车速为基准(含零车速)时 的"应急加速"操控方式，以满足车辆在行驶过程中"应急"加速时驾驶员操作的一种特殊 "急加速"需求。 还有一点需要说明的是，当油门踏板为"轻、重、急"中的任一种加速操作时，计算机的主控程序总是以当前车速(含零车速在内)在进行不断更新变化的具体当前车速值为 其控制的基准。换句话说，只要脚在油门踏板的加速位置上，车辆就会一直以"一定数量等 级"要求的"加速度"比例"滚动"在实际加速行驶的过程里。 (12)关于"功、排双程式"内燃机的"电子排气阀门"方面的探讨与具体应用
如果能用"电子排气阀门"系统取代了现在盛行的"机械式排气门"结构的话，"功、 排双程式"内燃机不仅可以直接省略了大量的机械零部件，如正时齿轮、正时链条、排气 凸轮轴齿轮、排气凸轮轴、排气凸轮轴支架、排气门阀体、阀座、排气门弹簧等一系列的零部 件，极大限度地减化了整体机械的结构、扩大了机电合作的范围、直接减少了机械内部零部 件间的有关磨擦系数及其运行中的阻力，从源头和根本上又节省了动力能源损耗，大大地 降低了制造成本和使用成本，而且更能发挥和体现出控制"软件开发"的功能与优势，非常 有力于试验工作的开展及其各项参数的最后修定。如"电子排气门"的开启、关闭操作可 由内燃机"正时盘"上的"特殊电子时刻"用程序进行"理性"调整与操作，至于"它"的开 启时间长短，就更容易用程序软件的方式进行控制了 。而机械式排气门一旦加工好后，就没 有一点调解的余地了，因为凸轮轴上的升程角度和弧度一经确定加工好后，就必然成了无 法再次进行更改的事实。既然"电子排气门"有那么多的优点，怎么看不见市场上有相关成 熟的产品出现呢？然而内燃机的历史，毕竟是从机械式进、排气门的应用历史开始，在这些 机械设计、控制、加工等方面，都有很多经验可以直接提供参考。而"电子排气门"的设想与 应用，也只是出自于目前的"电子、信息、智能"时代里要满足于客观实际需求上的一种良好 的发展愿望而以。至于今后它的实现，必然要经过实践检验和反复实验的阶段，最终将走出 "机电"结合的成功道路。现应着重预防和克服"电子排气阀门"在关闭时刻的冲击现象，可 实施瞬间"弹性"关闭或"阻力"关闭的策略及做法。另外"电子排气门"非常有利于实现并 通过对内燃机"可变总排量"的控制，不用再额外增加任何的"硬件设施"就可实现和满足车 辆行驶中的"动力及功率"不断快速变化的客观需求，即满足于车辆内燃机功率、扭矩不断 发生快速变化的自然需求时，可用常开"部分"内燃机的"电子排气阀门"的简单办法，改变 "内燃机"的"总体排量"控制方式自然地实现"用多少，给多少"的控制思路，甚至于还能够 让"它"轻轻松松地实现、落实了 "工、闲间歇式"机动车驱动理论。
(13)关于内燃机"燃料"的"初级断续式"供给方案 现"在用内燃机"的"燃油供给泵"是跟主机同时绑定在一起工作的，大约要有90%
的燃料都重新循环回到油箱内，虽然客观上能起到润滑、降温冷却油泵、排除管道中的空气
等相关作用，但从节约减排降耗的观点看，却实存在着一个很大的浪费现象。如果能把"功、
排双程式"内燃机的所有"燃(原)料泵"都改成为"可变容量、匀衡压力、间断式自动工作
(使用氮气弹簧结构方式)"的话，不仅可以直接节能应在80%以上，而且还会在降低机械
噪音、延长其使用寿命、提高合理化程度等各方面起到积极的作用。
(14)关于内燃机在满足车辆行驶需求方面的"探讨与商榷""内燃机"是提供车辆行驶动力的源泉，其重要的程度，素来就有车辆的"心脏"之 说。经一百多年的发展，它积累了十分宝贵的经验和大量的相关技术知识。而"功、排双程 式"内燃机就是在这样一个非常坚实、友好的基础之上提出和发展的。"青出于蓝"要胜于 蓝，但是绝不可能让它马上去代替蓝。不仅因为世界本身就是五颜六色、丰富多彩、和谐相 处的，也还因为人的认识、知识的普及都是需要时间的，所以根本没有必要去追求事务一时的、单一化的发展。只要东西好，就不怕人家不学不用。只要原理先进可行，就不仇不会发 展。同理，只有保持了事务的多样化存在，才会有利于人们对事务本身的比较和鉴别，有了 人们的鉴别，才会产生人们对事务的关注与畅导。所以，现阶段就不要梦想在某一天的早 晨，"功、排双程式"内燃机就一定能够代替"现行式"内燃机，历史的发展是需要时间的，它 的成长过程同样也是需要有时间的，它毕境是新生的、有着顽强的生命力，今后的实验和实 践都会让历史去证明这一点。但是，车辆对内燃机本身的要求，则不管是"新生"的，还是 "现行"的却都应该是一样的。这就是要满足它在各种工况下都能顺畅地提供出强有力的 动力输出——必须要保持一定的实际"加速度"比例，绝不能让驾驶员感觉到"内燃机"有 些"肉"的直觉同时，还必须要再满足于环境保护中有关排放方面的要求。然而以往人们对 内燃机的客观要求显然有些过于太苛亥!J、太高了 ，除上述两点基本要求外，还给"它"附加上 了"怠速"、"减速"、"匀速"、"满负荷"、"半负荷"、"高速"、"低速"、"制冷空调"等等多项"人 为"的具体要求。其实"内燃机"本身最基本的功能就是输出一个能够满足环保排放标准要 求的一个强大动力，并用此保障车辆正常行驶中"加速度运动"的基本功能。即"内燃机" 应该要匹配好"资源的分配与消耗"这一个主导原则，理性地让"它"去实现，能源"需要多 少，就要供给多少。供给多少，就要理性地消耗掉多少"的基本要求。根本没有必要再给它 附加上那么多的"人为的附加条件和任务"迫使"它" 一反常态、顾此失彼，不得轻装上阵。
车辆所配备的内燃发动机的动力输出"功率"和"扭矩"是一个随车辆行驶速度和 行驶状况不断地快速变化的一个"因变量"。"功、排双程式"内燃机理论的控制核心，就是 要利用它自身的主动采取"按需定耗"的指导原则，最终通过实现"可变缸体总排量"的这 个"特殊"功能，利用"计算机"这个"大管家"自动地去求得它在实际车辆行驶中的功效平 衡——根据"自变量"的变化，引起"因变量"的自动跟进与随之变化。
(15)为什么要在传统"燃料"式"内燃机"上，下这么大的"功夫"
"新能源、氢动力"的提法与呼声从上世际中、后期开始，尤其是到了本世际的初 期，随着世界"石油"资源的"瓜分"与"匮乏" 一时的喧嚣声连成一片，那真有些震耳欲聋 的驱式，似乎"新能源、氢动力"的提法就要代替一切了 ，然而从汽车历史发展上看，仍然是 以传统动力的技术突破和性能质量的提高为目前的发展主流。如何把车辆传统式内燃机的 "燃油"消耗量降到最低，仍然是目前二三十年内的主要业务。"新能源、氢动力"是未来汽车 发展的方向，应该属于探讨和试验的范围，近期根本不可能形成主导业务。石油资源是人类 认识比较早的一种资源，有着非常丰富的开采和使用经验。现在的关键是如何进一步通过 "节能降耗减排"想方设法地延长它的开采和使用年限，而不是继续使用不使用"它"的简单 问题。"功、排双程式"内燃机的各项功能如果能在各方面都得以实现的话，预计它将在现有 的车辆资源消耗基础之上，节能可达到80%左右(含"功排双程无压縮"技术、内燃机"专 用气体供给"技术、"可变缸体总排量"技术、"瞬时工、闲间歇行驶"技术、"无怠速工况的智 能热启动"技术、"智能适时微量以水扩增功率"等有关"以需定耗"、"理性消费"的各方面 新技术)，到那时一辆自重为1. 2吨左右的中高档骄车每百公里的耗油量应该是不足2升。 这种"努力"那才真是叫"业虽在当代，绩却在千秋"啊！
四、"功、排双程式"内燃机技术方案的实施
1、有关"功、排双程式"内燃机实施方案与技术策略"功、排双程式"内燃机是建筑在"现行"内燃机蓝图的基础之上，集众家所长，保持了缸体、活塞、连杆、曲轴、曲轴大瓦、油泵、油底壳等机械零部件及其结构。去掉了整个原先
的"进气"系统及其相关的零部件，创建"软件(主程序控制系统)、硬件(机械、气压、液压
结构系统)"两个系统，即其一 建立健全"高压喷射"的内燃机"专用气体"供给系统。其
二 编辑并实验"功、排双程式"内燃机主程序控制系统。其余均以借用"现行"内燃机的零
部件为主，采用"必要的改动"为辅，快速形成"核心技术"，尽可能地提早一点进入"实车"
的系统实验阶段，尽量完善"功、排双程式"内燃机的整体设计方案。为此，着重应抓好以下 几个"硬件"方面的改进工作 (1)缸盖的改进方案 在原有的基础之上去掉整个的"进气"系统及其装置，如进气凸轮轴齿轮、进气凸 轮轴、进气门、进气门阀体等系列零部件，并利用原位置，增加一个可安装三个喷嘴(喷气、 喷油、喷水)的可滑动机座，一方面要求其喷嘴的高度可调，另一方面要求滑座本身具有微 量可调其高度的功能，以求获取得到"缸体压縮比"的微量调节作用，另外还应择机增加安 装"高压喷射'专用气体'阀"的位置，暂时保留"排气"系统的机械零部件及操控部分，艮卩 保留排气轴齿轮、排气凸轮轴、排气门挺杆、排气门阀等机械零部件及润滑系统，在保持它 正常工作的同时，再增加一个能长效打开"排气门"的"电磁开关阀"及其可控操作的系统， 具有屏避排气阀门的机械周期性的开关作用，能具有长效打开排气门的操控功能，用系统 主程序加以控制，予以实现"缸体可变排量"技术或"瞬时工、闲间歇式"机动车驱动理论的 功能及具体方案。
(2)让"四缸内燃机"的曲轴每90度就有一个"曲轴转角"出现 由于"功、排双程式"内燃机的工作循环是以曲轴转一周时为基准的，S卩曲轴转 360度时就分别在完成了两个工作行程的过程中，每个缸都要工作一个完整的循环过程。拿 四缸内燃机举例360度除以4缸等于90度，换句话说，当曲轴每转90度时，就会有一个缸 重新进入(完成)了一个工作循环。考虑借用"现行"四缸内燃机的曲轴设计方案及相应 的平衡问题，建议采取将在曲轴三缸与二缸的联接处，再旋转一个90度的作法，保证曲轴 每旋转一个90度时，就会有一个新的"曲轴转角"自然会出现，以满足其整体机械的平衡性 并进一步增大机械结构的工作平稳性。 (3)采用"功、排双程式"内燃机"专用气体"的供应系统 利用市场上成熟的多级"分子筛"电子制氧技术，生产出"高氧含量"的内燃机"专 用气体"是"功、排双程式"内燃机"原材料"供给方案中的重要组成部分。其含氧量的高与 低、多与少要通过实验最终才能确认，要参考其"性价比"、"功效与作用"等各方面的相关因 素及具体内容，最后经实验取证比较后方可最终确定。 本着"多条腿"走路的原则，考虑能尽快尽多地利用现有的成熟条件，尽早地进行 实验，取得相关的经验和数据，也可直接借用"工业氧气瓶"人为地配制出不同成分的"氧含 量"专用气体，直接进行相关的内燃机实验，以直接取得经验和数据。至于最终是由自身的 装置产生"专用气体"，还是由社会统一生产"专用气体"再利用给车辆加"燃料"的机会，多 加一种"专用气体"的方案，哪一个更会好一些的问题，还是要留给今后的实验和市场来解 答。"功、排双程式"内燃机"专用气体"的供给系统，是一个完整的子工程系统。它应 有气体的产生装置、增压装置、存贮装置、喷射装置、成分监控装置、显视传感器及相应的管路系统所组成。它的最终成熟与使用，要依靠市场机制的摔打与培养。
(4)借用内燃机市场"天然气"的喷嘴进行完善、改进 借用市场上的现成产品，经改造后为"我"所用，是产品开发的一条捷径。可参考 已有的技术资料，少一些"原始级"的投入，把主要精力花在"核心技术"上。借用市场"天 然气"的喷嘴，经完善改进成为"功、排双程式"内燃机"专用气体"的喷嘴。
(5)在缸盖上增设缸内"直接喷射适量水"的喷嘴 当"做功"缸的相应曲轴转角为90度时，即正处在做功的中间阶段时刻，由主程 序控制，在该缸内喷射出适量的水，等于在高温、高压、密闭的容器中喷射出了一定"当量" 的"氢"和"氧"来加速完成本行程中的"热能"转换工作。
(6)改变"排气凸轮轴齿轮"的齿数与正时链条的长度 用改变"排气凸轮轴齿轮"的齿数，以保证与曲轴1 : l的传动比例。这是一个小 范围的系统性问题，需要综合衡量与综合匹配齿轮的齿数、链条的长度、润滑的效果及使用 的寿命等问题后再决定选择处理方案。
(7)编制"功、排双程式"内燃机"主程序"的工作 利用主程序(软件)进行整体控制是"功、排双程式"内燃机的一大特色，也是它 的灵魂所在。在进行智能"模块化"的整体设计及控制时的权限应该交给"主计算机"进行 统领，其具体流程图见附图。 2、用加强试验的方法加速"功、排双程式"内燃机理论的实现"实践"是检验"真理"的唯一标准，"实验"是实现"理论"的最佳捷径。"功、排双 程式"内燃机理论本身就是建筑在内燃机一百多年的发展和大量的实践基础之上的理论。 应该说是"时代"的具体产物，是"历史、物质、科技"发展到今天在车辆内燃机领域方面内 的一个必然结果。只有通过"科学实验"的手段，在着力实践的基础上，才能取得最终的完
善与发展。
功、排双程式内燃机理论——主程序模块及子程序模块控制流程图
主程序要求每秒钟能循环一次，用于能够及时接收到驾驶员的操作指令(脚油门 加速、冷热启动和脚刹车制动等具体的指令)，也可用中断的形式响应及时的驾驶员操作指令。1、"可变排it"工作子程序2、"无怠速"工作子程序3、"热启动"工作子程序4、"轻加速"工作子程序5、"重加速"工作子程序6、"急加速"工作子程序7、"脚制动"工作子程序
权利要求
功、排双程式内燃机理论采用了内燃机“专用气体”与“燃料”缸内直喷的新技术，主动地实现了“按需分配、定量供给”的资源分配原则，避免了原内燃机械原理、结构中存在的“先天反应滞后”、“供气量不足”、“供气量不能随机而变”这三个较大的缺陷与不足，并有针对性地提出了“内燃机”所耗费资源的原则应该是“需要多少(当然是有极限要求与条件的，不可能是无穷地大和无穷地多，只可能是无穷地小和无穷地少，直到为零时)，就能供给多少；供给多少，就应能使“它”自觉地去消耗掉多少”的“理性消耗”新思路与新策略原则。
2. 该理论冲破了有史以来"四冲程理论"内燃机的一贯束缚，采用"缸内恰时、分类、单 一、气液直喷其'原料'的直接供给"方式，取代了"四冲程理论内燃机"要用"进气"和"压 縮"两个行程方能完成的内燃机"原料"供给方式。从而可极大地简化了内燃机的机械结 构并大幅度地提高了它的工作效率、极大地改善了它的机械性能。仅此一项便可直接节约 45%左右的燃料资源。
3. 该理论成功地取消和克服了内燃机因目前"进气量"的控制方式而自然产生"反应 滞后"的缺陷及其因"压縮"行程而出现的大量机械内阻力，使内燃机工作循环的周期縮短 了整整一倍，由此引发出它的"排量、扭矩、功率"也应会有较大幅度地变化和提高。
4. 该理论提畅在"软硬结合"的基础之上，特别强调和突出了 "软件程序"的核心控制 能力和计算机智能、统领、指挥的核心地位，为今后"软件程序"的发展开拓出了新的一代用 武"天地"。
5. 利用缸盖上的适当位置，增设了能够长效打开"排气阀门"的电磁开关装置及其控制 系统。为真正实现内燃机的"可变总排量设计"做好了硬件上的物质准备。
6. 功、排双程式内燃机具有在一定范围内可优先实现"可变压縮比"的客观效果。因为 "它"遵从"按需分配、按量供给、定值消耗"的基本原则，根据车辆当时不同的车速、不同的 行驶信息及其不同的加速度要求时，所采取的"动态"供给方式下确定出来的实际"喷射原 料"的具体数值是在不断的变化中，其最终输出动力的结果也必然是个变化值，客观上起到 了"可变压縮比"的效果，而且是能够满足于"千变万化、多种多样"实际工况状态下"一般 和特殊"的实际需求。
全文摘要
“功、排双程式内燃机理论及其技术与实施方案”使用了“内燃机专用气体”及“燃料”在“缸内直喷”的新技术，实现“所需原料”能够“按需分配、定量供给”和“需要多少，就能供给多少；供给多少，就能消耗掉多少”的资源消耗原则，取代“四冲程理论”内燃机要用“进气”和“压缩”两个行程方可完成“原料”的“传统供给”方式，极大地简化了机械结构，采取了主动开拓的方式直接克服了先天“反应滞后”、“供气量不足”、“供气量不能随机而变”的缺陷，有效地取消了因“压缩行程”而产生的大量“机械内阻力”并提出了内燃机如何进行“理性消耗”、“理想空燃比”、“瞬间可变排量”等概念的实现方法和途径，如果“该理论”能够全部实现的话，预计将最终节约能源约在75-85％以上。
文档编号F02D29/02GK101696656SQ20091015736
公开日2010年4月21日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者张鸿蓓 申请人:张鸿蓓;