配气缸活塞式液体输出动力智能内燃发动机

摘要

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。

主权项

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。