专利名称：汽车及摩托智能结构智能控制内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能控制内燃机的智能结构及控制方法。
背景技术：
现代环境保护和新能源的发展以及智能化普遍发展要求淘汰在环保、节能方面弱的内燃机。需要更加节能，适应多种新能源、具有智能结构、智能控制的内燃机，目前汽车内燃机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的物理性状，不能控制燃料反应前后各阶段的时间量，在实施自动控制方面尚不具备智能结构，按照本发明的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不同物理性状燃料的依据和数据库。目前智能汽车智能交通系统主要针对发动机周边设备实施智能化，内燃机向着提高可控制性方向发展。
发明内容
本发明的任务是提出一种智能控制内燃机的智能结构，实施自动控制和精确控制，解决结构上的技术难题，按照本发明的发动机达到数控智能化，广泛适用多种能源，对多种新能源具有自适应性，并进行优化处理，充分节能。
上述任务是通过具有权利要求1的特征的智能结构和具有权利要求5的特征的控制方法来解决的。
本发明包括智能结构、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；反馈结构是配气缸旋转角度、旋转速度测量器(如编码器)、伺服电动机内编码器感应元件和传感器。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和动力杆结构。动力杆感应元件及后导轨传感元件槽内的传感器阵列构成活塞及动力杆的反馈结构。反馈结构向系统反馈活塞和动力杆的回程位置、速度等运动状态。第三部分结构是传动结构，控制执行结构是动力轮、控制轮、回程齿轮等结构；反馈结构是测量器和感应元件、传感器。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、润滑结构，通过智能结构实施优化作功传动控制，包括对燃料作功反应量的控制，控制燃料供给量和顺序，点火作功时间，包括对燃为作功阶段前的进气、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，包括作功过程单元控制型式，后期压力作功型式，传感器反馈控制型式。
按照本发明的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提。按照本发明的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、不存在怠速耗能形式，使得本发动机以低转速获得良好的动力性能。
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特点，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。反馈结构，传感反馈控制等建立起“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”。本发动机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功能)，而现行发动机不能利用这部分能量。此能量是按照本发明的发动机节能的重要部分。实现发动机低转速下获得优良动力。由于具有后期压力阶段，使得燃料燃烧时间得以控制，有利于环保和节能。活塞每向下运动均为作功行程，效果提高，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动力轮“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。蓄能罐液体环境均恒动能，使动能均匀、连续、无振动，在制动时储存动能，发动机质量轻、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，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。按照本发明的发动机可同地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及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。按照本发明的发动机使控制操作达到最简单。发动机的单缸、双缸型式运用在摩托车上对摩托车具有革命性意义。按照本发明的发动机作功、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。按照本发明的发动机，最适宜轿车使用，以及新兴轻型车。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。
图1是配合气缸结构；图1a是顶视图及剖面，图1b是侧视图及底视图，图1c是锥面体凹结构及油道结构。
图2是配气缸上柱体结构(2)，与缸体上柱体结构(13)构成轴承关系；图3、图4是配气缸传动结构；该传动结构完成伺服电动机对配气缸的驱动；图4a是传动结构部位图(剖视图)，图4b、图4c是传动结构说明。
图5是缸体结构，包括配气缸缸体(与配气缸接触的缸体部分Y3)、作功气缸(活塞顶活动区域Y4)、功能缸体(22、23)以及活塞结构，是配气缸缸体锥面体上的功能结构，视图位置是A-A，是配气缸与配气缸缸体结构关系，其剖视图位置是B-B；图6是配气缸功能腔与缸体锥面体功能结构、功能状态的尺寸值、角度值，本实施例的配气缸由进入作功阶段经过后期压力阶段至进入排气阶段所旋转的角度值为15°，配气缸的一个周期主要旋转角度在排气阶段及后期压力作功阶段及进气阶段及压气阶段。配气缸完成一个作功过程旋转180°，即一个周期旋转180°；图6a是缸体锥面体功能结构尺寸；图6b是配气缸功能腔尺寸。
图7是功能缸体结构；图a、b是缸体结构的两部分。
图8是活塞结构，密封环槽(33)及密封环(34、35)与功能缸体(22)构成密封结构，活塞顶的活塞环槽及活塞环为已有结构；图9、图10是动力杆结构以及动力杆后导向结构与后导轨结构关系(图L4)，“图L5”是上导向结构与上导轨结构关系；图11是传动缸体上部结构，包括动力轮腔(53)，控制轮腔(51)，图C-C包括控制轮齿轮结构；图12是传动结构的动力轮轴与动力轮腔结构关系，主动齿轮(61)及测量齿轮(62)的位置，该图包括图11的D-D视图；图13是回程齿轮结构的回程齿轮(65、66)；图14是控制轮结构，推动结构(a)在控制轮上分布，本实施例使用具有五个推动结构的形式，五个推动结构为a1至a5。“图L2”是推动结构与控制轮为分体结构；图15是控制轮腔结构，控制轮齿轮(70)的位置，控制轮与动力杆成α角度，控制轮轴与动力轮轴成α角度；“图L3”是推动结构(a)与啮合结构的推动关系。
图16是动力轮结构、承压结构(72)之间构成动力轮导轨(81)结构；图17是传动缸体下部结构，包括延伸腔，本图用于说明传动结构及动力杆与传动缸体的结构关系，用于说明作功传动控制过程，“G2”以下部分是延伸腔结构；图18是动力轮结构，双圆心结构(79)、承压结构(80)。
图19是后导轨结构、滑动槽(82)、传感元件槽内(83)安装传感器阵列。
图20是传动结构的行程导轨结构。
图21是传动缸体的连通口俯视结构，上导轨(49)只绘制单则导轨结构。
图22是传动结构的压力液体结构，传感器(89)为压力、温度传感器、m是发动机结构，储液箱90可以是变容结构。
具体实施例方式
(一)构成智能结构的配气缸及缸体结构(对照图1至图7)。
配气缸由柱体2，锥面体3，功能腔1、吻合面6、内腔7以及配气缸传动结构构成。传动结构(对照图2、3、4)包括传动轴8，固定轴承10，传动齿轮9，传动支持结构S2至S5。伺服电动机通过传动齿轮9，传动轴、支持结构驱动配气缸旋转，配气缸通过传动齿轮9传动测量器(编码器)，构成反馈结构。支持结构S2和凸结构S3及销钉S5与柱体凹结构S4相吻合，由销钉锁紧，簧片S7与结构S1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14相互吻合构成密封结构。配气缸柱体2与柱体13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的部位做成凹结构4，凹结构不与缸体锥面体相接触，以减小摩擦和锥面热变形。在锥面体3上设置油道5和做网状微槽结构12(图1)，具有提供润滑油减小摩擦功能。配气缸锥面体上的功能腔、油道成对称分布。固定轴承10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。柱体2与柱体12吻合的部分柱体面做凹结构。配气缸控制反馈结构(对照图3)，伺服电动机通过传动结构控制配气缸的旋转角度、速度，构成配气缸控制执行结构，柱体2上固定若干感应元件E如磁体、金属块，由传感器D，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)、校正位置反馈偏差的功能，测量器产生配气缸旋转角度、速度电信号向系统反馈，传感器D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。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，如逆时针方面或顺时针方向。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13，锥面体14，安装平面15构成(图5)。锥面体上具有功能结构，功能结构有进气口19，排气口18，传感器(包括压力、温度传感器)，气体燃料喷射结构16及液体燃料喷射结构16，点火结构(火花塞17)，注油孔20，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16及火花塞17，注油孔20设置安装座结构C，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。配气缸功能腔旋转位移与缸体锥面体功能结构形式功能状态，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；功能腔接通燃料喷射结构、点火结构；功能腔切断气体燃料喷射结构和液体燃料喷射结构、点火结构；功能腔接通排气口，功能腔切断排气口。各功能状态与配气缸一定的旋转角度值对应，配气缸功能腔从接通至切断功能结构的各功能状态称为与该功能结构位置的对应功能状态。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。作功气缸为柱体结构21，作功气缸是活塞顶运动区域。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22一体结构(图5)。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。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22、23，导轨(24)、固定底座(31)三部分结构。
(二)构成智能结构的活塞结构。
构成智能结构的活塞结构(图8)，活塞由活塞顶结构(25)和柱体结构(27)构成。活塞顶是有活塞环槽(30)、吻合面(26)内腔构成；活塞柱体结构具有柱体27、活塞销座(28)、导向结构(36)、密封环槽(33)、密封环(34、35)，密封环槽结构设置两上以上。
(三)构成智能结构的传动结构(图9至图17)。
传动结构由传动缸体结构、动力杆结构(39)、动力轮结构、控制轮结构(70)、回程齿轮结构、行程导轨(50)、后导轨(47)、上导轨(49)、下导轨(75)、压力液体结构(图22)构成。动力轮结构与动力杆结构构成实施输出活塞(燃料作功)压力，实施活塞压力转化为旋转动能的功能；控制轮结构构成实施动力轮与动力杆的“同步啮合”功能；上导轨、下导轨、动力轮导轨、后导轨构成控制动力杆运动的机械结构；回程齿轮结构和压力液体结构构成控制动力杆的向上行程运动。活塞通过活塞销座孔(28)及活塞销与动力杆的连接头(38)连接，并构成轴承关系，由动力杆输出活塞向下运动的动力。动力杆由啮合结构(40)、前导向结构(45)、后导向结构(43)、上导向结构(41)、推动块(42)、齿结构(44)及感应元件(E)构成。动力轮结构(图12、图16、图18)包括动力轮轴(60)、承压结构(80)、双圆心槽(79)、动力轴导轨(81)、主动齿轮(61)、动力轮测量齿轮(62)、测量器(64)、定位齿轮、感应元件(E)、传感器(D)。控制轮结构(图11、图14、图15)，包括控制轮轴(71)、控制轮(70)、推动结构(a1至a5)、控制轮齿轮(56)、感应元件(E)、传感器(D)、控制轮测量器。回程齿轮结构(图11、图13)，包括回程齿轮(65、66、74)、齿轮轴(67)、回程电动机(m1)，后导轨结构(图19)包括导轨槽(82)、传感器元件槽(83)。
行程导轨和后导轨分别固定在各自的槽内，传动缸体结构(图11、图17)由动力轮腔(53)，控制轮腔(51)、延伸腔(57)、后导轨槽(58)、行程导轨槽(84)、液体出入口(K)、电机固定槽(m1、m2)、轴承腔(F)、密封腔(G)、接通口(63)、定位电机槽构成。延伸腔是虚线G2以下部分，主要是动力杆活动区域，结构线G1分缸体为动力轮腔和控制轮腔两部分，分别是动力轮活动区域和控制轮活动区域，轴承腔用于固定组合轴承，密封腔用于安装机械密封结构。
动力杆的齿结构在动力杆向上运动过程中与回程齿轮(66)保持啮合关系。齿结构可以是非直线结构，是具有一定的曲线结构，以保证动力杆在上止点附近的位置及功能。以保证动力杆在下止点附近与啮合齿轮的位置及功能。动力杆的啮合体底面柱面结构与动力轮双圆心槽的柱面结构相互接触，在活塞向下运动时啮合结构位于双圆心槽内，对动力轮施加驱动压力。啮合结构对承压结构(80)传输活塞动力，当啮合结构不再对承压结构传输动力时，承压结构的速度(线速度)会逐渐大于动力杆向下运动的速度，承压结构会对啮合结构的一面构成推动运动，使啮合结构逐渐离开双圆心槽，使动力杆与动力轮相互分离，构成被动分离，动力杆在向上运动至上止点附近时，动力杆的上导向结构(41)位于上导轨(49)的一端，由控利轮推动结构对推动块的作用，上导向结构沿上导轨向前滑动，使啮合结构由b2位置经过b1位置与双圆心槽结合(吻合)，啮合结构与动力轮双圆心槽构成同步啮合。动力杆向下运动至一定位置主动与动力轮相分离，其控制结构为下导轨结构(75)，下导轨的俯仰角度由契块结构(77)控制。下导轨决定动力杆与动力轮相分离的位置关系，构成动力杆的主动分离结构。动力杆后导向结构内设有感应元件(E)与传感元件槽位置对应，动力杆前导向结构在动力杆上下运动过程中始终与动力轮导轨保持相互作用(由导轨控制导向结构)，前导向结构可采用如图10的L1所示结构。动力杆的啮合结构本实施例选择五个啮合结构形式，由上至下分别是第一啮合结构、第二啮合结构……第五啮合结构，第五啮合结构具有上导向结构和推动块结构。
动力轮双圆心槽结构及承压结构均等分布在动力轮圆周上，其数量依据实际设定，本实施例数量值取“10”，双圆心的两个圆心距适当，动力轮轴上设置的测量齿轮(62)与测量器齿轮啮合，传动测量器，测量器由编码器构成或测速电机构成。主动齿轮分别传动控制轮齿轮和定位齿轮，定位齿轮与定位电动机轴联接固定，定位电动机由缸体上的凸肩固定，定位电动机的作用是调整动力轮的位置和由主动齿轮带动发电构成发电机的功能。定位齿轮及电机图中未表现。主动齿轮直接传动控制轮齿轮或通过同步带等传动型式传动，主动齿轮(61)与控制轮齿轮的传动比为(即半径比例)1∶1或1∶2或2∶1(即比例值为1或0.5或2)。最好形式的传动比应大于或等于1∶1(即比例值大于等于1)，本实施例的比例值取值为1(传动比为1∶1)，感应元件E均采用磁体材料，均由隔磁材料(H)保护，传感器采用磁敏传感器，动力轮和控制轮的感应传感结构具有定位，校对位置的功能。动力轮和控制轮的轴承腔(F)安装组合轴承，也可以采用轴套结构，密封腔(G)用于安装密封结构，其密封结构为现有机械密封结构。
控制轮结构的控制轮齿轮本实施例采用等半径结构，其半径等于主动齿轮的半径，推动结构可以是分体结构(如L2所示)。推动结构对推动块(42)产生作用力时，后导向结构已脱离后导轨，上导轨已对上导向结构和推动块产生定向作用，使第五啮合结构向上导轨控制方向运动，推动结构对推动块所产生的作用力具有撞击力的特征(如图15的L3所示)，现代材料和表面处理技术完全可以满足该撞击力和撞击次数的要求，由于本发动机不属于较高转速的动力，该撞击力保持在一定的范围以内。推动结构与推动块的功能构成了动力杆与动力轮结合的同步啮合关系。本实施例的控制轮具有五个推动结构，该结构型式适合主动齿轮与控制轮齿轮半径相同的传动比结构。
回程齿轮结构中，电动机m1的齿轮(74)传动回程齿轮65，由回程齿轮66驱动动力杆齿结构，电动机使用伺服电动机结构。回程齿轮结构在具有压力液体结构型式中有着辅助功能，当动力杆在压力液体作用下接近上止点附近时，回程齿轮辅助控制动力杆，使动力杆顺利进入由上导轨和推动结构控制的位置，实施同步啮合过程。回程齿轮在无压力液体结构型式中(只在延伸腔内有润滑液体)具有驱动动力杆，向上运动完成活塞上行程的功能，在具有压力液体结构形式中也可以不使用回程齿轮结构，同时回程齿轮电机具有反馈电信号功能。
传动缸体结构(图11、图12、图15、图17、图21)的连通口(63)与活塞柱体及功能缸体相连通成一个容积，座结构48与功能缸体座(31)相互固定，传动缸体固定结构(48)与功能缸体固定座(31)通过螺栓相固定。后导轨(图19)安装在后导轨槽体内(58)，导轨槽(82)对后导向结构(43)的运动方向进行控制，导轨槽为非直线结构，导轨槽具有一定的曲线结构，以保证动力杆向上运动过程中，齿结构(44)与回程齿轮66有良好的啮合接触，动力杆的齿结构为非直线结构。传感器元件槽(83)内等距(S)离排列传感器构成传感器阵列(参考图10的L4)，传感器阵列向系统反馈后导向结构的位置、运动速度等电信号，该信号是动力杆及活塞位置、运动状态的反馈信号。
上导轨对上导向结构和推动块起控制方向、定位的功能(参考图10的L5)是实施同步啮合的结构之一。
传动缸体结构具有支持完成传动功能的结构，其中行程导轨是动力杆作功向下运动和向上运动过程具有控制作用的结构，行程导轨对上导向结构和推动块产生作用，行程导轨在动力杆主动分离和被动分离之前发挥控制作用，行程导轨对被动分离具有限制作用，有利于作功。行程导轨可向上延伸至第五啮合结构，对承压结构作功后的位置。下导轨结构由轴结构(76)与缸体构成轴承关系，下导轨以轴76为中心运动，其位置的变化决定动力杆主动分离的位置，契块在自己的导轨槽内运动，由电动机m2及螺纹杆驱动，下导轨轴(76)与缸体构成轴承关系，下导轨以轴(76)为中心运动，其运动角度由感应元件E感应缸体上的传器，使传感器产生反馈电信号(L6)，液体出入口连接压力液体结构管路(图22)，非压力液体结构型式中动力杆运动至下止点后润滑油液面的位置应在虚线G2附近。
压力液体结构(图22)，活塞向上作功同时由缸体(m)向外输出压力液体，其液体量由活塞内腔容积和行程距离决定。输出液体由储能罐(88)储存，该液体如需冷却，则在缸体(m)至传感器组(89)之间设置单向阀，使液体向散热器(87)循环，管路内的液体量由减压阀(85)、加液器(86)和储液箱(90)来调节。减压阀或缓流阀用于减少液体量，使管路液体回储液箱。加液器由液压泵、单向阀和过滤器组成，作用是使储液箱内的液体进管路。传感器组为压力传感器，温度传感器构成。可在与缸体联接的管路上设置通断控制阀，以控制活塞开始上升的时间。
(四)由智能结构实施优化控制方案、单元控制型式。
本发动机智能结构包括测量器，传感器构成运动部件的反馈结构，感应元件的使用数量是1至4个，传感器的数量是2至10个，由反馈结构构成闭环控制型式。智能结构即配气缸、缸体、传动结构完成作功过程和传动过程。作功过程和传动过程包括6个阶段，分别是排气阶段(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t5)，后期压力阶段(时间量为t6)，时间量t1至t4是可控制量。(参考图5、图17)作功和传动过程的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(18)，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，活塞运动位于下止点，动力杆位于b4位置，或b4至b5之间的某个位置，作功气缸缸内压力接近常压，完成排气阶段，进入进气阶段，占用时间量为t1。配气缸继续旋转至功能腔接通进气口(19)带有一定压力的空气(如两个大气压)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，此时动力杆位置位于b4至b5之间，该位置是相对静止的第三状态，配气缸继续旋转至切断进气口完成进气阶段进入压气阶段，占用时间量为t2。在压力液体结构型式中储能罐中的压力液体进入传动缸体内对活塞作功，活塞带动动力杆向上运动，第五啮合结构运动沿路径78向上运动。动力杆齿结构与回程齿轮66啮合，动力杆感应元件感应传感器阵列。传感器阵列向系统反馈动力杆的位置及运动状态(同时也可以由回程齿轮传动电动机m1，电机m1向系统反馈电信号，反馈动力杆的运动速度)。第五啮合结构受行程导轨(50)的控制，动力杆在压力液体的作用下运动至接近上止点位置(此时推动块不受推动结构作用)，回程电机m1可以启动执行辅助运动功能，通过回程齿轮驱动动力杆加速上升，推动块进入准备接受控制轮(推动结构)的作用，完成压气阶段进入优化阶段，非压力液体结构型式中回程电机是动力杆上升运动的驱动结构，由回程电机通过回程齿轮驱动动力杆向上运动至推动块进入准备接受控制轮的作用，完成压气阶段进入优化阶段，占用时间量为t3。动力杆(及活塞)下止点位置位于一段距离内，即b4到b5之间、b4至b5的间距适当不可过大，下止点也可以是只有b4一个值置(即b4与b5是一个位置)。位于b4和b5之间时上导向结构和推动块不受行程导轨的控制，第五啮合结构位于b4位置时距离承压结构最近的啮合结构位置是b6或b6以上某个位置，动力杆无论是向下运动还是向上运动，前导向结构45始终受承压结构构成的动力轮导轨的控制。第五啮合结构位于b4和b5之间时，后导向结构不受后导轨的控制，传感器向系统反馈动力杆的位置是由b5位置开始。
优化阶段是燃料经喷射结构喷射后至点火结构(火花塞)，点火反应这段时间(t4)。第五啮合结构在活塞位于上止点附近(在上止点上下的微小距离内)时，控制轮推动结构推动第五啮合结构，使其在上导轨沿导轨方向运动。动力轮通过主动齿轮和控制轮齿轮(传动比为1∶1)传动控制轮，使动力轮与控制轮的旋转角速度相同，控制轮的五个推动结构的旋转角度对应动力轮的五个双圆心槽的旋转角度，控制轮使第五啮合结构与双圆心槽较精确的结合，啮合结构运动至双圆心槽内完成精确结合(同步啮合)，控制轮推动结构的旋转角度与动力轮双圆心槽的旋转角度对应、匹配，完成精确结合，这一过程是同步啮合过程，图中b2位置是上止点附近的位置，b1位置是即将完成同步啮合的位置，依据燃料的燃烧速度参数设定点火结构点火的时刻，该时刻在同步啮合过程中，第五啮合结构受控制轮的作用，在进入同步啮合过程中的运动速度以控制轮运动的线速度计算，控制轮的线速度及角速度系统通过反馈结构可以得到具体数值，系统综合燃料特性在第五啮合结构同步啮合过程中的某一位置启动点火结构进入燃料反应作功阶段。由于控制轮推动结构的运动位置、速度系统通过反馈结构为已知量、可计算量、点火角度(以控制轮的旋转角度为参照值)、喷射燃料角度(以控制轮旋转角度为参照)以及时间量t4系统均可计算，都可以作为控制对象执行控制功能，依据燃料的物理性状以及输入的实验室数据，系统自动确定时间量t4值的大小，充分发挥优化阶段的作用，使燃料燃烧达到所要求的结果。进入作功阶段后，动力杆接受活塞传递的压力对承压结构作功，动力杆的五个啮合结构依次顺序完成对承压结构的作功，作功力矩矢量的计算由啮合结构至动力轮中心距离，该值为一常数(或接近常数)与传动的曲轴不相同，该型式最大程度输出作功压力。五个啮合结构完成作功后，动力轮旋转的角度值大约是200°，该角度值与活塞行程相关连。
作功阶段后期的后期压力阶段包括两部分，一部分是啮合结构彻底输出压力后，啮合结构的运动速度会小于承压结构的速度(线速度)，另一部分是对液体的作功(在非压力液体结构型式中无该部分作功)。第五啮合结构彻底输出压力时的位置(图中b3位置)，该位置系统是可以计算燃料的反应量(即喷射量)，同时系统还可以通过下导轨改变该位置(b3)的具体位置，使燃料作功的压力彻底输出。或者是动力杆即将完成作功，配气缸可依据实际情况延迟接通排气口(延迟进入排气阶段)，该间段虽然很短，但对部分燃料的充分燃烧和彻底释放能量(动能)十分必要。完成后期压力阶段，进入排气阶段，时间量为t6。后期压力阶段还可以包括动力杆由位置b3运动至b4阶段，后期压力阶段第一啮合结构与动力轮相分离，以主动分离为主，辅助被动分离，主动分离与被动分离共同完成分离过程。动力杆位于下止点附近时的运动状态是下行程作功状态和上行程受控运动状态之外的第三种运动状态。
分离位置在b6位置以下，发动机由排所阶段至后期压力阶段完成了一个作功过程，动力杆由上行程至下行程完成了一个传动过程，一个作功过程和一个传动过程构成一个作功传动周期，即一个控制单元，发动机的工作是由相互独立的作功传动周期构成，该型式是单元控制型式。
按照本发明的发动机配气缸不需要冷却，作功气缸及功能缸体不需要设置水冷却或油冷却结构，在传动缸体的非压力液体结构型式中液体出入口(K)可作为冷却气体的进出口，下导轨及下导轨的控制方式、结构和下导轨位置的检测结构可采用其它已有的结构、技术。该发动机的液体出入口(K)位置较随便，发动机动力轮轴端相互连接构成多缸发动机型式，采用单元控制型，动力轮在发动机需暂时中止工作可采用不制动动力轮轴，使动力轮及动力轮轴的动能带动发电机(定位齿轮连接的电机)工作。采用单元控制型式，多缸发动机每缸的工作都是独立的，发动机可依据需要输出功率的大小决定参加作功的缸数。对可控制时间量(t1至t4)的控制决定每个缸体(自身独立控制)的作功频率。动力杆对动力轮的作功力矩矢量不变，使动能输出较平稳较彻底，活塞动力杆行程运动较长，活塞和动力杆运动的行程距离与动力轮的直径或比例关系，动力轮直径应较小。动力轮的直径与(动力杆)驱动角度成比例关系，动有轮直径小则动力轮受驱动角度值大，本实施例动力轮受驱动角度约为200°。动力杆(活塞)运行距离(行程)与动力轮直径与动力轮旋转角度三者相关连，取值得当，有利于更大程度的节能，动力杆前导向结构的空腔在液体环境中具有浮力作用，减轻了动力杆的质量。在结构中的一些结构尺寸(Y、Y1至Y8)依据实际需要确度。
权利要求
1.汽车及摩托智能结构智能控制内燃机由智能结构配气缸结构、活塞结构、缸体结构、传动结构构成，其特征是传动结构的动力轮结构与动力杆结构构成转化燃料和活塞压力为旋转动力的结构；传动结构的控制轮结构构成实施动力轮与动力杆同步啮合的结构；传动结构的上导轨、下导轨、行程导轨、动力轮导轨共同构成控制动力杆运动的机械结构；传动结构的回程齿轮结构和压力液体结构构成控制动力杆向上行程运动的结构；由动力轮腔、控制轮腔、延伸腔构成的传动缸体结构；传动结构的测量器、感应元件、传感器、传感感器阵列结构构成运动状态反馈结构。
2.如权利要求1所述的智能结构，其特征在于活塞顶与活塞销座一体结构、活塞导向结构(36)。
3.如权利要求1所述的智能结构，其特征在于功能缸体(23)结构和导轨结构(24)。
4.如权利要求1所述的智能结构，其特征在于上柱体结构(2)。
5.按照权利要求1所述的智能结构的控制方法，其智能结构的配气缸缸体、活塞、传动结构完成作功传动过程，作功传动过程包括排气阶段(t1)、进气阶段(t2)、压气阶段(t3)、优化阶段(t4)、作功阶段(t5)和后期压力阶段(t6)，作功传动包括以下步骤排气阶段，配气缸旋转至接通排气口排除反应后气体，动力杆第一啮合结构完成对承压结构的作功后已与动力轮分离，动力杆已由b3位置至b4或b5位置，或b4、b5之间位置；进气阶段，配气缸旋转至接通进气口，进入新鲜空气，动气杆位于b4至b5之间的相对静止状态，或缓慢向上运动，即位于b5之上，处于微动状态，配气缸继续旋转至切断进气口；压气阶段配气缸继续向接通喷射结构位置旋转，动力杆和活塞在压力液体结构或回程齿轮结构的作用下向上运动、压缩作功气缸内的空气；优化阶段，配气缸旋转至接通喷射结构、活塞和动力杆位于上止点或上止点附近，喷射结构依据燃料性质在活塞位于上止点时或在上止点附近时或在控制轮作用于推动块起的某一刻喷射燃料，或依次在不同时刻喷射燃料，由喷射燃料开始进入优化阶段；作功阶段，配气缸旋转至接通点火结构，点火结构依据燃料性质在控制轮对推动块产生作用之后，在上导轨对上导向结构产生控制作用之后，即同步啮合的某个位置、时刻开始工作，点火结构开始工作进入作功阶段，活塞及动力杆啮合结构依次对动力轮作功，动力杆向下运动直至第一啮合结构对动力轮即将完成作功，动力杆接近下止点位置；后期压力阶段，配气缸继续向排气口方向旋转，后期压力阶段动力杆第五啮合结构位置由b3附近运动至b3位置，再由b3位置向b4位置运动，第一啮合结构把活塞及燃料的动力彻底输出给动力轮。
全文摘要
本发动机是适用新能源、多种能源，更加环保节能。每缸每次作功均是独立单元，与上一次、下一次作功无直接关系。直接控制作功反应前后各阶段时间量。无曲轴，力矩矢量衡定，对燃料具有“优化阶段”和“后期压力阶段”，进气、排气、优化阶段时间量是变量，可控制。由于后期压力阶段的存在使得燃料反应时间的后延时间可控制。活塞每向下作功输出的旋转角度大于180°，动力可以彻底输出，对燃料及作功过程实现智能结构智能控制。不存在怠速形式，较低转速输出动能，以各种燃料的实验参数为控制依据，适用各种性质的燃料，运动状态反馈结构、作功传动全过程数控实现智能化、长寿命，小振动，小缸径结构。
文档编号F02D43/04GK1786448SQ20041010083
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者李晓晨 申请人:李晓晨