專利名稱：功、排雙程式內燃機理論及其技術與實施方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明隸屬于交通車輛、工程機械等原始驅動動力機械領域，以開發(fā)、減化、升華
現有"內燃機"的工作論理為基礎，以刪改、減化它的"工作程序"和"工作步驟"為主要手 段，從"機械原理"上直接減少了原"機械結構"內部存在的大量運行內阻力，僅此一項就能
使它的"能源"消耗總值大約降低了 45%左右。為實現傳統(tǒng)"燃料"方式的內燃機在理論、 概念、結構、零部件上更進一步的節(jié)能減排、更新換代、提高效率、擴充功能等諸多方面，開 辟出了一條斬新的技術路徑……
二.
背景技術：
1.現有車輛的"內燃發(fā)動機"在其全部的工作過程中，每一個缸都一直處在"進氣、 壓縮、爆燃、排放"這四個不斷重復循環(huán)的工作模式過程中。 2.現有車輛的"內燃機"在滿足和適應其車輛整個行駛的過程中，對其功率、扭矩 的快速變化需求時，尤其是在剛剛開始"起步"和"需要急加速"的那一瞬間往往表現出了 "它"天生就具有"反映遲后"的缺陷和不足。 3.現有車輛的"內燃機"在動力輸出時的"功率"和"扭矩"是一個隨車輛實際行 駛速度和行駛狀況(自變量)不斷地快速變化的一個"因變量"，它在滿足和適應其"自變 量"變化過程(車輛在整個行駛過程)中的具體匹配上往往暴露出了它的"進氣量"不足和 "進氣量"不能隨機而變(未能真正實現"可變排量"的設計)等兩個比較大的缺點問題。
4.車輛的"內燃機"裝置與時代的科學技術始終處于了緊密結合并不斷繼續(xù)創(chuàng)新 的發(fā)展過程中。從近年來汽油發(fā)動機的單點、多點燃油電子噴射的技術普及到它的智能怠 速停車系統(tǒng)的研發(fā)推出；從汽油發(fā)動機缸內燃油直噴技術的采納到它的可變進、排氣門技 術的成熟及具體地得到了應用；從發(fā)動機的蝸輪多級增壓、柴油共軌方式供油以直接提高 發(fā)動機的輸出功率到車輛利用制動時的能量而進行的"油、電"能量之間的轉換、儲存與應 用，都無不顯示出了當代科技的力量和時代的繼續(xù)進步。 5.在現有車輛"內燃機"的裝置中，由于它在機械結構及其原理上還存在著大量的 "機械運行內阻力"，客觀上造成內燃機在能源利用方面出現了大量的"內損"與"內耗"的嚴 重現象。有資料表明現在用的"內燃機"為保持自身正常運轉的同時，就需要消耗掉由它 轉換出來53%的總能量。這樣不僅僅造成了目前車輛內燃機的能源利用率非常低下的一個 事實——大部分的"內燃機"能源利用率都不足30%并且還產生出了大量的、多余的廢氣及 過多的社會經濟發(fā)展中的"溫室"效應，同時也為"它們"自身的今后改進、完善和發(fā)展提供 出了 一個非?？陀^的前題和一個極其廣闊的天地。
三.
發(fā)明內容
1、對"內燃機"歷史的簡要回顧與基本分析及結論 自量產汽車的"石油燃料"式"內燃機"問世以來，德國人奧托提出的"四沖程理論" 在該領域內不僅一直都處在了關鍵、核心技術的統(tǒng)領地位上，而且還為現代汽車的"動力事業(yè)"能夠向縱深發(fā)展，奠定下了一個極其堅實可靠、豐富多彩的動力學基礎理論，其偉大的 功績是歷史絕對不可、也是絕對不能"沒殺和忘記"的。它的提出、誕生、成長和發(fā)展過程，是 一個歷史時期的偉大產物，具有十分鮮明的歷史"時段性"色彩，它也是人類認識自然、利用 科學技術知識的一個非常成功的典范，曾標致著，也曾記載著，而且現在還仍然在標致著、 記載著人類智慧的偉大結晶…… 在"四沖程理論"的指導下，現有車輛的"內燃機" 一直都工作在"進氣、壓縮、爆 燃、排氣"這四個不斷重復循環(huán)的工作狀態(tài)及步驟中。即就一個單缸來說，曲軸轉兩周，活 塞通過聯桿上下運動四個行程時，就分別完成了"進氣、壓縮、爆燃、排氣"這四個具體的工 作內容與步驟……此外，它還牽扯到轉速與缸徑、功率與缸數、進排氣門的樣式與數量、排 氣量的大與小、不同燃料的差異性控制等多項技術指標與具體內容，并且，還都具有多個系 列、多種類別、多個"門派"的技術與術語之別，如它曾出現過鑄鐵缸體、球末鑄鐵缸體、鋁 合金缸體、全鋁缸體、單腔化油器裝置、雙腔化油器裝置、燃油電子單點噴射裝置、燃油多點 電子噴射裝置、光缸體就有三缸、四缸、六缸、八缸、直列、V型、W型結構、燃料有柴油、汽油、 天然氣、供氣系統(tǒng)有渦輪廢氣增壓、機械增壓、節(jié)氣門……等多種具體的類別和內容之分。 習慣上人們把這種可用多種燃料、多個缸體、多只活塞、多組聯桿所組成的"內燃機"都統(tǒng)稱 為"四沖程理論式"內燃發(fā)動機。 在"四沖程理論"內燃機的具體工作步驟中，為了便于分析，我們簡單地把它先化 分為"兩個不同工作目的"的組別。其中把"進氣"和"壓縮"行程的工作步驟先指定為"一 組"，則再把"爆燃"和"排氣"行程的工作步驟指定為"二組"。這兩個組別的關系可以先理 解成"一組"是為"二組"提供出"本輪次"工作循環(huán)的充要前題和必備條件，即"一組"的 每一個具體工作步驟的完成，都是為了 "二組"的工作循環(huán)做了條件上的準備，而且是做好 了 一個必備的、充要的"條件"和"環(huán)境"的準備。 在本次循環(huán)中的"一組"其最終目的就是要做到"把已混合好的'空氣'和'燃料' 壓縮成為一定體積的'可燃性氣態(tài)體'物質"后，就一直在等待著"二組"的具體應用，其間 "一組"按不同的時期(其發(fā)展的時間來區(qū)分)又可大致劃分為三種差異各不相同的情況
(1)早期的"四沖程理論"內燃發(fā)動機是在進氣沖程之前，就通過了"化油器"裝置， 預先把空氣和燃油按不同工況的近似"空燃比"的比例，在缸外進行了混合并形成了 "可燃 性的氣態(tài)"物質，以備直接使用。 (2)近期的內燃發(fā)動機則是根據車輛在各個不同的工況"節(jié)氣門的具體開度"映 射出"本輪次"中實際缸內的進氣量，能夠比較精確地根據"空燃比"的比例，進一步確認出 (計算出)"本輪次"循環(huán)中具體應該的噴油量后，再經過專用"噴油嘴"直接噴灑在進氣閥 門管道的前腔位置與進氣支管中剛剛流入的新鮮空氣進行了一定的混合，初步形成了"可 燃性的氣態(tài)"物質并暫時寄放于此，以備后用。以上這兩種"空氣"與"燃料"的供給方式都 是通過缸外將空氣(其實主要指空氣中的氧氣成分)與燃料按一定的"空燃比"的比例預 先混合成"可燃性的氣態(tài)"物質后，再經過缸蓋上的進氣機構，被缸體活塞向下運動時的負 壓，自然吸入到缸體內部，完成了"進氣"的過程。后再經缸體活塞的向上運動又形成了對 密封在缸體內部的"可燃性氣態(tài)"物質，進行了 "壓縮"的全過程，即把剛剛吸入并已經密 封在缸體內部的"可燃性氣態(tài)"物質，進行了更加充分的混合、預熱并壓縮到了一定的體積 后——直接為"二組"的工作循環(huán)——"爆燃做功"的過程做好了充要的物質條件準備。
(3)而現期有的內燃發(fā)動機，由于實施了"缸內燃料直噴"的新技術，和上述的前兩 個"空氣"與"燃料"供給方式相比，更加能夠體現和精確地控制了"理想空燃比"的實際比 例與具體的實施效果，甚至于在實驗與實踐中，還出現了"稀薄燃燒"(空燃比高達到了 1比 25以上)、"分層燃燒"、"均質燃燒"、"雙模"技術等全新概念的不斷推出。在這種采用了"缸 內燃料直噴"的技術方案中，所使用的"空氣"仍然經車輛的傳統(tǒng)采氣口 (進氣口 )、空氣濾 清器、進氣管道、節(jié)氣門、進氣支管、進氣閥門等一系列的進氣機構與相應的各個環(huán)節(jié)，被缸 體活塞向下運動時的負壓直接吸入到缸體內部的同時，又與缸內直噴的燃料進行了"即時 混合"直接在缸內形成了"可燃性氣態(tài)"物質，此后又繼續(xù)完成了本次循環(huán)的"壓縮"過程。
以上三種不同時期的"內燃機"空氣與燃料的"供給方式"都是通過了 "進氣"和 "壓縮"這兩個行程來共同完成的。隨后，"四沖程理論"的內燃發(fā)動機就自動地進入了 "二 組"的工作循環(huán)，首先是通過火花塞的"電打火花"工作步驟，點燃了已被壓縮好的"可燃 性氣態(tài)"物質，使"內燃發(fā)動機"在本次循環(huán)的過程中快速地形成了 "爆燃做功"的"瞬間狀 態(tài)"——迫使缸體中的活塞主動、迅速地向下方移動，直接將"熱能"轉化出了強大的機械 "動能"……而只有這個"能量"轉化的瞬間過程，才是我們真正希望要達到的、本輪次循環(huán) 中的最終"目的"或"手段"，接下來的"排氣"過程，則是我們本次循環(huán)中的最終"目的"或 "手段"過程后，在現時的科學條件下，必然要產生的、絕對無法避免的、一個附加過程的必 然結果。但是，它可以直接為下一輪次的"工作循環(huán)"創(chuàng)造出必備的前題條件、掃除了缸體 空間內的物質障礙——排出了"爆燃做功"后的廢氣，直接為下一輪次機械重復工作的循環(huán) 準備好了"不斷重復"使用的唯一工作空間。 通過以上回顧以及簡明扼要的分析說明，可以得出以下的簡單結論
第一、"內燃機"歷史上的每一次較大的改進與完善，始終都圍繞著空氣和燃料"供 給"的方式、"控制"的模式及其"實現"的辦法——這一根共同的"原材料"主線而在實踐 中不斷地展開和深入。在這一根共同的"主線"上，它不僅從來沒有到達過該學術上的"頂 峰"，也還從來沒有出現過，在該學術中有一個不可逾越的"鴻溝"。在它的不斷進步、發(fā)展、 豐富、完善、成熟的諸多方案設計過程里的實際效果中，只存在著"更好"的事實，從來也沒 有出現過"最好"(終極)的結果，否則它就是在"原地踏步、固不自封、停止不前"啦！
第二、"四沖程理論"內燃機工作步驟的"一組"是為"二組"準備好了必要的能量 轉換"條件與前題"——它有著非常明確的工作目的，"二組"則是"能量"轉換的一種"方 式與結果"。在它們之間，可以簡單地先看似是在"四沖程理論"指導條件下"前因與后果" 的關系。換一句話來說為"一組"和"二組"的最后"兼并"與"拆分"已經提供出了理論上 的可靠依據。 第三、"四沖程理論"內燃機的"一組"工作循環(huán)的全過程是個純消耗能源的一個非 常主要的過程，而且它，還是個名副其實的耗能"大戶"。事實表明，"一組"大約要耗費掉內 燃機"由燃料轉化、產生出機械總能量"的50%左右。"二組"的工作循環(huán)過程是能量"自轉 化產生"的關鍵環(huán)節(jié)，雖然在排氣階段也會需要消耗掉一定的能量，但和"一組"中的純"壓 縮"行程中的"能耗"相比，那真是寥寥無幾，所差甚多了 。 第四、在內燃機歷史發(fā)展的"銀河"中，"一組"的功效與作用，已經到了可以想辦法 用"新思維、新理念、新方案、新科技、新技術"去省略、去代替的關鍵時刻——歷史最終都將 會把它，堅決地刪減(省略)掉，用新的"原材料供給"方案進行取爾代之；"二組"則更需要更進一步地繼承、完善、充實和發(fā)展——從僅有單一的工作模式擴展到能主動適應多種 工況自然需求時的多種形態(tài)的工作模式(以萬能去應萬變)，即培育出了以執(zhí)行"缸體隨 機可變總排量式"及"瞬時工、閑間歇式"機動車驅動理論為代表的種種節(jié)約"燃料"型的多 種駕駛車輛的方式。 2、新思路、新方案、新技術的孕育與提出 在一百多年"內燃機"歷史發(fā)展的過程中，還有一點必須要十分強調的是，人們在 不斷認識、改進、豐富和創(chuàng)新"內燃機"各項技術指標的每一個具體進程的環(huán)節(jié)中，以先進國 家和先進地區(qū)為代表的、有關當時看來是非常嚴格的、甚至于有些在當時看來競然已是達 到了"可望而不可及"程度的專項業(yè)務"法規(guī)、法令和法律"起到了絕對的、無可代替的、起 著巨大的激發(fā)、促進、指導、發(fā)展和保障的歷史決定性的偉大作用。 從"內燃機"要滿足于車輛實際工況的自然需求開始，早期的"內燃機"絕大部分都 采用了"化油器"這種近似的、粗放的、純機械流量式控制"空燃比"的方式，形成了當時車 輛"內燃機"空氣、燃料供給的一種初級模式，發(fā)展到近期，基本上都以采用了較為精確"模 擬空燃比"的控制方式——"燃油電控噴射方式"，形成了現在車輛"內燃機"空氣、燃料供 給的這種中級模式。在這里面，從先期開始的缸外初步、近似、粗放式的事先混合成"可燃性 氣態(tài)"物質方案與應用，發(fā)展到現時已有部分的"缸內直噴燃油"技術(指汽油內燃機)更 可較精確地控制其空燃比，在缸內混合成理想的"可燃性氣態(tài)"物質方案的應用，都曾有效 地降低了當時車輛的能耗標準、提高了其機械性能、推動了當時的科技發(fā)展與進步，有力地 保證了車輛尾氣"時段性"的標準排放，并都曾取得過巨大的歷史階段性的成績與進步。
隨著時代的步伐，為適應和滿足新的"排放標準"和"新法規(guī)"的不斷推出，近年來 "內燃機"曾先后相應地又不斷推出了"多進氣門和多排氣門"技術、"可變進氣門和可變排 氣門"技術、"多級廢氣渦輪進氣增壓"技術、"機械式瞬間進氣增壓"技術、"燃油缸內直噴" 技術、"缸內分層稀薄燃燒"技術、"大容量強火花"技術、"可變缸體排量"技術、"柴油高壓 共軌"等一系列的具體技術。都有效地促進過"內燃機"事業(yè)的縱深發(fā)展，并全都曾取得過 十分豐碩的、歷史階段性成果……但是，冷靜下來仔細分析一下，在這諸多的技術里面，基 本上都是圍繞著"如何通過加大、增多'內燃機'缸內的實際進氣量，從而能進一步精確地掌 控好空燃比的實際比例，達到既能滿足使用時的需求又能大幅度地降低其耗油量"這個共 同的目標而展開的一系列科技活動與環(huán)節(jié)。在這里又存在著兩個顯而易見的共同特點
其一是空燃比的控制，都是以被當時吸入缸體內的"實際進氣量"，做為控制理論 的主要依據，其方法基本上，都是通過利用節(jié)氣門瞬間操作時的"大與小"、"多與少"機械式 變化快慢的不同程度，進行著理論上的"模擬"控制，力求以滿足和適應車輛能在各種工況 下的實際需求——為基本"控制"模式的出發(fā)點。 其二則是從"純物理機械粗放近似型"控制"空氣"和"燃料"的形式，向"多電子、 多傳感器、多機電裝置及計算機系統(tǒng)"聯合精確控制"空氣"和"燃料"的形式上不斷地深入 轉化；從模擬量控制方式向數字量控制方式上不斷地進化；從開環(huán)控制方式向閉環(huán)控制方 式上不斷地發(fā)展；從"理論空燃比"向"理想空燃比"方面不斷地進行探討并還在繼續(xù)摸索 著前進；從單一強調硬件設施的功效與作用過渡到了采用"軟硬結合，強調突顯出軟件控制 功能與作用"的控制方式上不斷地深入和發(fā)展。 在上述的兩個共同的特點中，第二個特點，映射出了"內燃機"今后應該發(fā)展的"動
6向與方向"及其所要經歷的"途徑與過程";第一個特點，則決定了 "內燃機"在目前應用的 控制思路里及其具體的控制方案中，本身就隱藏著一個最不完善的"環(huán)節(jié)"與"地方"—— 存在著先天"反映滯后"的這一個比較突出的缺陷和不足。 當"內燃機"剛剛"啟動"或在低速急需"加速運轉"時，實際車輛的工況方面確實 需要"它"瞬間就應該有一個很大的"扭矩"或"功率"輸出的關鍵時刻，則它的實際進氣量， 卻因其當時機械的轉速較低、缸內形成的負壓較小、被吸入缸內的空氣流量的運動速度較 慢，而強烈地暴露出了 因其機械原理結構上的"惰性"存在，決定了它當時的實際缸內進氣 量的嚴重不足，表現出很小、很稀薄的一時特性，盡管當時的節(jié)氣門操作幅度再大，而那瞬 間的缸內實際進氣量卻遠遠地得不到即時的滿足，其瞬間的變化"實際進氣量"的數值，卻 表現得十分微弱有限，此時的噴油量也就自然要相應的不會增大多少，同理此時輸出的"功 率"和"扭矩"也就不會相應地在瞬間增大多少，自然會出現這種先天"反映滯后"的缺陷， 即俗稱的內燃機"加不上油"、"太肉了"的行駛現象頻繁出現。雖然，人們后來曾采取了多 種缸內進氣量的增壓技術，甚至于應用了多氣門技術、可變氣門技術……這些，也都曾在不 同的程度上緩解了它的天生"反映滯后"現象，曾取得過階段性的成果，但是，都沒有能夠從 根本上徹底地消除、改變、彌補上它的這一天生缺陷——"反映滯后"現象的客觀存在。
那么，能不能讓我們改變一下思路，換一種新的思維方式、采用一種新的、主動式 的"資源(原材料)供給"方案……不再帶有"先天反映滯后"的缺陷和不足，并還應讓它能 夠承諾內燃機需用的資源(原材料)"實際工況需要多少，就能主動地供給"它"多少；實 際供給了多少，就能使"它"全部地消耗掉多少"的"理性消費原則"來進行這種"未來開拓 創(chuàng)新型"的取爾代之！ 把車輛的"內燃機"爆燃做功時，所需的"空氣"或"能大量提高氧含量的、今后'內 燃機'的一種'專用'氣體"先按一定的體積和壓力，以備用的形式儲存于專用的容器中，再 通過相應專用的電子閥門及管道等系統(tǒng)，恰時適量適度地實現"內燃機"缸內"專用氣體" 的直噴技術——形成一種車輛專用"氣體"供給的新方案，與以及目前已開始應用的"缸內 燃料直噴"新技術融合在一起，用以取代目前還十分盛行的"四沖程理論"中的用"進氣"和 "壓縮"這兩個過程環(huán)節(jié)"為一組"的"空氣和燃料"——傳統(tǒng)方式的供給方案，是"內燃機" 發(fā)展史上的、非?，F時的一個大膽、豐富的設想和嘗試，也是一個"新理論、新方案"孕育的 開始。這就是"功、排雙程式"內燃機理論與技術的誕生，"它"一方面要直接去掉了"原系統(tǒng) 結構"中存在的先天"反映滯后"的不足，無條件地實現"按需分配，按量供給"的能源消耗 原則，即要實現資源"需要多少，就能供給多少、供給了多少，就能讓它理性地消化掉多少 (絕不能產生"多余供給"和"消化不良"的浪費現象出現)"提出并推廣了 "理性消費"的 概念，落實了"資源消耗"設計中的基本原則按客觀的實際需求，采取主動式的在"缸內按 需定量，直接噴射出'專用氣體'和'燃料'供給"的方案；另一方面簡化了"內燃機"的機械 結構，達到了不僅可以去掉現行"內燃機"中的所有關于進氣機構裝置及其所有的進氣方面 的零部件，如節(jié)氣門、進氣支管、進氣凸輪軸、進氣凸輪軸齒輪、進氣門頂桿、進氣門彈簧、 進氣閥門、甚至于還有廢氣增壓、機械增壓等等有關進氣系統(tǒng)中的附屬零部件，也不僅還會 使每個缸體的做功次數及排氣量提高了整整一倍。由過去的曲軸轉兩周每缸做功一次，改 變成了曲軸每轉一周，每缸做功一次。由此可以大大提高了"內燃機"的排量、大幅度地增 加了其機械功率和扭矩的輸出，而且還會有效地克服了原系統(tǒng)中的因"壓縮"過程而產生大量的"機械內阻力"。日本有一家試驗室曾在一份報告里指出過"內燃機本身就要消耗掉 大約產生53%的總能量"方能保持它的正常運轉。這其中要有90%以上的能量主要都損耗 在了 "進氣"和"壓縮"這兩個"工作步驟"為"一組"的所需壓縮"空氣"準備的環(huán)節(jié)之中。 當然，"車輛爆燃時所需專用氣體"的產生、收集、增壓、儲存以及控制、分配、使用都同樣需 要技術方案、設備設施和消耗掉一定的能量，但是可以肯定地說，使用內燃機的"專用氣體" 直接缸內噴射供給的新技術，總會比目前現還正在使用的"內燃發(fā)動機"空氣和燃料的傳統(tǒng) 式"供給"方案，最少也應該能夠節(jié)約45%左右的資源財富……
3、"功、排雙程式"內燃機理論的定義與設計思路 所謂"功、排雙程式"內燃機是指內燃機的曲軸旋轉一周時，活塞分別在上下的兩 個行程內，就完成了 "做功"和"排放"這樣一個完整的"能量轉化循環(huán)"的主過程。此時能 量轉化所需用的原材料——"專用氣體"、"燃料"以及微量的"水"一律均采取在"缸外事 先高壓貯備"好，由主計算機統(tǒng)領控制，參照駕駛員的"操作指令"隨時擇機，采用"氣、液" 在"缸內恰時、按類、單一、定量、直接噴射的供給"形式，分先后于"排放"行程后期自動關閉 "排氣閥門"保持缸體的密封狀態(tài)后，完成了 "基準原材料"配置的直接噴射任務，用以滿足 "內燃機" 一般"通用常務性"的需求(點火做功時用)，緊接著又要在"做功"行程的前期， 即在火花塞點火的同時，再一次又直接噴入缸內，完成了"追加原材料"的配置噴射任務， 以豐富完善、落實所需工況的、具有多種差異要求時，用以求得形成多種工況千變萬化的工 作模式，滿足其"內燃機"在其特殊方面時"個別特殊性"的需求，即"用多少，給多少；給多 少，消化多少"的原則。其中，在資源消耗的設計理念上，著力以求實現"按需分配、以類定 量、恰時適度、軟硬結合、突顯其軟件功能與作用"等具體要求，特別著重強調了"軟件(程 序)控制優(yōu)先、理想空燃比、理性消費、計算機統(tǒng)領、可變總排量、可變壓縮比、功閑間歇式" 等設計理念的具體實現。 題目名字中的"功"是指內燃機的"做功"；"排"是指內燃機"做功"后的"排放"; "雙程"是指內燃機曲軸旋轉一周時，活塞分別在上下的兩個行程里，就分別完成了 "能量轉 化"的整個工作步驟；"式"則是指人們在控制及實現"它"時的一種規(guī)則、規(guī)律，即指一種 方式、方案、方法，俗稱為套路。這也就是說"內燃機"它在進行"能量轉化"時，所需要具 備的一種完整"方式和方法"。把以上所講的，綜合在一起，即為 其一、活塞從下止點向上運動到上止點時(活塞上行時)它主要完成了 排除大 部分廢氣、提前關閉排氣門、缸內直噴"基準原材料"——內燃機的部分"專用氣體"和"燃 料"，在缸內首先形成一定規(guī)模(基準)的"可燃性氣態(tài)物質"的初步混合、微量壓縮并通過 混合了缸內未排除的少部分"廢氣"，客觀上起到及時加溫了剛剛噴入的"可燃性氣態(tài)物質" 的實際效果等等具體工作程序的內容和步驟； 其二、當活塞從上止點向下運動到下止點時(活塞下行時)它主要完成了 用火花 塞先點燃缸內的基準"可燃性氣態(tài)物質"的同時，又立即繼續(xù)噴射出"追加的原材料"用以形 成多種不同形態(tài)的，多種組合的工作模式，用以滿足了 "內燃機"在實際工況中的"特殊性" 需求，其中，甚至于還要在"做功"行程的中間時刻，噴射出了恰時適量的"水"來進行"催 化加速反應"用以形成"爆燃做功" 一一能量轉化時的"高峰"過程，最后，還要提前打開排 氣門，預先提早排除部分廢氣以減輕機械系統(tǒng)上的"脈動性"等等具體的工作程序內容和步 驟。
"功、排雙程式"內燃機的核心實質與關鍵，就是能通過用計算機系統(tǒng)程序的智能 控制，采取了"內燃機專用氣體"及其"燃料"在缸體內部實現了單獨"直接噴射"的新技 術——使內燃機能夠按照"理想空燃比"的精確設計比例，保證"可燃性氣態(tài)物質"的分時 段、定含量、多方式、多種組合準確無勿地提供給了"內燃機"以滿足于它在能量轉化時的各 種工況的實際需求。這也就是說，用了"專用氣體"和"燃料"在缸內"按需定量"、"恰時適 度"的"直噴"方式，取代了傳統(tǒng)的"四沖程理論"中用"進氣"和"壓縮"這兩個環(huán)節(jié)，才能 完成"空氣"和"燃料"供給的方案。僅從這一點上看，也可以簡稱它為"數字式'二沖程理 論'——'空、燃'氣液缸內直噴供給方案的內燃機"了。它是在一百多年來"內燃機"不斷 地改進、豐富、完善和縱深發(fā)展的基礎上，本著"肯定、否定、肯定"、"否定之否定"定律的基 本原則，采取了事理中強化取舍、探討中對比分析、理性中創(chuàng)意繼承、求實中探索擇優(yōu)、辯證 中優(yōu)化完善、新穎中改進發(fā)展、實驗中求證豐富等思維方式和工作方法，開發(fā)出來的一個非 常有創(chuàng)意價值的新型"內燃機"理論的發(fā)明。 正確的"理論"應來自于"實踐"，正確的"理論"也應在"實踐"中更加豐富和完善， 經過實踐檢驗的正確"理論"應該高于"實踐"并能進一步地指導于"實踐"。這也就是說， 正確的"理論"最終還要必須回歸到"實踐"中去再豐富、再發(fā)展……這也就是哲學中的"實 踐"、"認識"、"再實踐"、"再認識"中的道理吧！ 在科學發(fā)展的今天——計算機已經統(tǒng)領了各個行業(yè)的領域；在機械、電器、液壓 的有機組合方面也已進入了十分成熟、配合自如的高級階段；在控制理論方面已進入了豐 富完善的智能時代……所有的這一切，都將為"功、排雙程式"內燃機的設計與實現，創(chuàng)造 出了一個非?？陀^友好的創(chuàng)意環(huán)境，打造出了一個豐富完善并十分堅實的物質和理論的基 礎…… 4、"功、排雙程式"內燃機的理念設計及其時序介紹 根據車輛使用工況實際場景的客觀需求及駕駛者當時的主觀意識愿望，即根據 當時運轉"內燃發(fā)動機"系統(tǒng)提供的即時轉速、缸體溫度、"專用氣體"的壓力及含氧量、操控 "電子油門"時瞬間變化的級別、以及當前道路上的類型狀況、有關交通的法規(guī)、習慣、氣象 因素等諸多內容的路況行駛信息及相關的行駛信號，由計算機智能統(tǒng)領、判斷、確定出本次 缸內應該需要的"直接噴射出'氧氣'的所需含量"并由此參照"實際工況的'理論空燃比'" 而又進一步決定出本次缸內應該"直接噴射所需的'燃油量'以及本次所采取的具體燃燒" 類型——以形成"理想空燃比"的眾多工作模式。其曲軸對應中的某一個缸的工作時序如 下 當該缸體活塞到達上止點前30-45度(指曲軸轉角為315-330度到達360度之間) 時，排氣門提前關閉并相應即時地打開"專用氣體"的控制閥門直接將該"氣體"噴進缸內與 同時噴入缸內的"燃料"進行缸內混合并在瞬間初步完成了 "基本(基礎)"的"缸內可燃 性氣態(tài)"物質的直接供給任務，當活塞繼續(xù)上升到超過了上止點1度(指曲軸轉角為1度) 時，由火花塞點燃了缸內"基本"部分的"可燃性氣態(tài)"物質，快速地形成缸內爆燃做功的工 作狀態(tài)，迫使活塞向下迅速移動——把熱能轉化成了機械能的同時，在曲軸轉角小于30-45 度的時限內(從曲軸轉角l度到45度之間的范圍內)，根據"缸內燃燒"的不同工作模式， 所采納分時段恰時適量地"再次追加"進行缸內直接噴射出"專用氣體"和"燃料"的追加任 務，甚至于在曲軸轉角為90度時，還要噴出微量適度的"水"來，因為在密閉、高溫、高壓、爆燃的條件下噴射出微量適度的水就等于噴射出了一定當量的"氫氣"和"氧氣" 一樣。當活 塞再繼續(xù)下行到下止點前5-10度(指曲軸轉角為170-175度)到180度之間時，排氣門提 前打開以減小排氣時的"脈動壓力"，起到平衡排氣氣流壓力、節(jié)省動力能源的作用。當活塞 再次上行排氣快到上止點的"專用時刻"時，排氣門又將提前進行了關閉，重新開始了下一 輪次的有序重復的工作循環(huán)。還有一點需要反復聲明的是它的每一次"追加原材料噴射" 時的具體"噴射量的多少"以及"噴射形式的組合"都應該是不一樣的，都是要經過計算機的 計算和工況模擬程序的修整，這兩個階段共同綜合在一起后才最終確定出來的。在這里不 僅要利用它們在瞬間各不相同的具體值，來"滿足"和"保證"千變萬化的實際工況需求的 同時，還要著力研發(fā)實現從"理論空燃比"過渡到"理想空燃比"具體實施方案中的理論"飛 躍"過程。 5、"功、排雙程式"內燃機理論的主要依據觀點與其優(yōu)勢簡介 (1)始終在貫徹執(zhí)行"按需分配，定量供給"能源消耗的總原則 衡量"內燃機"品質好壞、性能高低的一個主要標致，就是要看它能源消耗時總的
主導原則和實際控制時的理念核心是什么？要保證它能在任何繁雜工況需求的情況下，這
里是指有一定"極限"條件的環(huán)境里，都能既簡單、順暢、主動、即時地能夠讓"它"消耗掉它
應該消耗掉的燃料，實現那個俗話所說的"要能吃得下、啃得動、消化得了"的客觀效果，
但，同時又不能讓它出現浪費一點點多余燃料的現象存在。在這個方面，不僅要強調并保證
它絕對沒有"反映滯后"的缺陷，同時還要讓它具備能夠及時、有序、理性、智能地去進行"消
耗"的特點——具有自動適應多種智能和理性"消耗"的工作模式。因為在這時，只有先進
行了能源的消耗，才能具有保持它正常"能量轉換"的功能，也只有進行了多種形式、多種特
殊功能的"能源消耗"方式才有可能在各種各樣、千變萬化的實際工況中總會保證它有強大
的動力能夠輸出，這道是很具有"不失不得、先失后得、形式多種類、樣式多樣化"等方面的
特征和色彩了。"功、排雙程式"內燃機的"空氣(氧)和燃料"供給的方案，始終堅持了"按需分 配、以類定量、分級供給"的能源消耗總原則，采取了主動式——缸內高壓直接噴射的形式， 嚴格地遵照"客觀允許"及"主觀意愿"而共同決定出的實際工況的"原材料"需求用量，迅 速地計算出本輪次中所需"專用氣體"、"燃料"和"水"的"應該噴射"出的實際消耗量，采取 了適時、分批、分量、適度的多種電控"噴射"的形式，使其精確度甚至于可微控細化到"同一 輪次"中缸與缸之間，在噴射時間上存在的細小差異，實現那"理想化空燃比"的智能控制程 度…… 如果說以往"內燃機"的"空氣(氧氣)和燃料"供給模式是由早期的粗放型"化 油器"方式所形成的"初級控制模式"階段和近期(現行在用)都已普及并且能夠達到比較 精確地控制了 "空燃比"的比例，通過燃油"電噴"的方式，形成了 "中級控制模式"階段所 組成的話，那么，"功、排雙程式"內燃機的"專用氣體(氧氣)和燃料"供給方案，無論是從 設計思想和它所遵從提暢的"能源消耗原則"以及今后的實踐中來看，都應該屬于開始步入 "信息、數控、智能"時代里"以需定耗"的一種"高級控制模式"的啟動階段了。
(2)有關"功、排雙程式內燃機"的"專用氣體"研究與探討 以往"內燃機"在工作時所提到的"空燃比"實際上主要指的是空氣和燃料之間應 控制的實際比例。 一般都采用了缸內自然負壓直接吸入的方式去獲取一定的"進氣量"，其
10實對同一輛車的內燃機來說，當時(指極小的一段時間內)被吸入空氣中的有效成分，在瞬 間基本上差異是不會太大的，這不僅僅是因為在控制思路上存在著"反映滯后"這一天生的 缺陷和不足，而且還在于被直接吸入的空氣里面，其有效的成分只占了五分之一左右，這也 就是說內燃機主要是用了其中約占總體積五分之一的"氧氣"來直接參與了它的"爆燃做 功"時——能量轉換的全部過程并起到了 "保燃、助燃"的巨大作用。在一般空氣成分中氧 的含量不足21 % ，大部分是氮氣約占了 78% ，其余的1 %為多種稀有氣體的組合。
現時的內燃機直接拿空氣作為資源來進行使用，其有效能利用的氧氣部分只占了 五分之一，其中的百分之八十的成分對它來說，都是無用的。這種方案的具體應用，不僅僅 是大量地浪費了"吸氣"和"壓縮"工作步驟時的能源，增加了機械損耗、占據了設備設施的 一部分"時間"與"空間"，而且還由此造成了很多有害、有毒的物質產生，如人們十分關注 的"溫室"熱效應及排放出來的氮氧化物——"光化學毒霧"等現象的存在。盡管在實踐 中，雖然經過了 "三元催化劑"的后續(xù)處理工作過程，減輕了 "內燃機"尾氣對自然界和社會 上的損害程度，但也不如事先讓它不產生或少產生些為更好。那么，能不能借用一下，現已 成熟在用的"分子篩"電子制氧技術來獲得"氧含量"能夠較高一些的一種"內燃機專用氣 體"來滿足有關需求，是擺在我們面前的一個非常實際的現時課題。 如果能利用多級"分子篩"電子制氧的技術，把"氧含量"直接濃縮并達到、甚至于 超過60%左右時，制成了"功、排雙程式內燃機"的"專用氣體"氣源，再把它壓縮成一定的 壓力，貯存在鋁合金制成的容器中(防止氧化，延長其容積的使用壽命)，以備"功、排雙程 式內燃機"的工作程序隨時調用。這個直供"專用氣體"的方案，不僅可以直接減少了"缸內 '專用氣體'直接噴射"的用量、縮短了噴射時的大量時間，為"智能供給"方案的實施贏得了 更加廣闊的時間與空間，從而還會從源頭上避免產生了大量的廢氣，從根源上減輕了"內燃 機"對環(huán)境的污染程度和溫室效應，并且還從源頭上為"理想空燃比"的多樣化實施方案的 實現，提供了一次"天機"，為人類在汽車上的"理性消費"打開了一扇大門，為大幅度地提高 它自身的效率、節(jié)約資源鋪平了前進的道路…… (3)用"缸內'專用氣體、燃料'直噴"的新技術，可以大幅度地提高其機械性能與 工作效率 使用"缸內直噴專用氣體和燃料"的新技術，就可以取代往日"四沖程理論內燃機" 要用"進氣"和"壓縮"兩個行程的工作步驟方能完成的"空氣和燃料"供給任務，從而可大 幅度地簡化了內燃機的原工作程序及其工作步驟、大大地加強了它的工作主動性，有意識 地克服了原有"反映滯后"的天生弱點，真正地能夠落實資源(原材料)"需要多少，就能供 給多少；供給多少，就能讓它有效地消耗掉多少"的能源供給及使用消耗的基本原則，形成 并豐富了以多種的工作"模式"和"形態(tài)"來滿足和適應于客觀世界中存在的多種工況、多種 需求(滿足了一般和特殊的總需求)。從曲軸轉兩周每缸工作一次，提高到了曲軸轉一周每 缸工作一次，使其工作效率和排氣量整整地提高了一倍，從而，它不僅僅克服了因"進氣"行 程而具有的"天生反映滯后"及"進氣量"不足和"進氣量"不能"隨機而變"的三種比較大 的缺陷，即不能隨著操作人的主觀意愿去通過"自身"瞬間快速地變化而去適應客觀需求 的嚴重不足，以及有效地免去(清除)了因"壓縮"行程而產生出來的巨大"機械內阻力"直 接有效地、大幅度地提高了它的機械效率，而且還大量地減化了它自身的機械結構、減少了 相關進氣系統(tǒng)及所有的零部件(含附件如廢氣增壓裝置)、增加了機械運轉時的平穩(wěn)度、主動地擴大了它所能適應的工作范圍、提高了它的使用能力…… (4)用"缸內'專用氣體、燃料'直噴"的新技術，更加有利于突顯出"軟件控制"的 核心統(tǒng)領地位"功、排雙程式"內燃機的"缸內原材料直噴"新技術，使用了主控程序及車輛行駛
過程中各傳感器提供的行駛信息和數據，再加上駕駛員的"主觀意識"所決定的操作內容匯
總在一起，充分地利用系統(tǒng)計算機的功能，智能、恰時、自動地修改"程序參數"來系統(tǒng)匹配
和具體地控制了"缸內原材料直噴"新技術中各個噴嘴的"噴射時間"實現那個多種方式、
多種比例、多種方案的多種組合來滿足適應于多種工況的實際需求過程中的一般和特殊要
求時，更加突顯出了它的軟件控制核心功能及它的核心控制地位。把適應客觀世界千變萬
化的"工況"需求時的具體實現過程，簡化到了只去通過控制各個噴嘴的具體"噴射時間"的
長短、"噴嘴啟控數量"的多少、"噴射形式"的比例組合，這樣一個既簡明又扼要的處理方法
時，就更加能突顯出了它的"程序(軟件)控制"的核心統(tǒng)領地位。
(5)"功、排雙程式內燃機"增強了主動式抵御自然風險的能力 由于"功排雙程式內燃機"的"空、燃供給"方案，采用了高壓缸內直接噴射的技術，
從而取締了內燃機原進氣的整個系統(tǒng)，從源頭上杜絕了雜物、雜質被吸進入缸體內部的危
險情況出現，極大地增強了缸體的內部密封性和清潔性，可直接延長缸體、活塞的使用壽命
及改善了工作環(huán)境，阻止了其它物質直接進入缸體內部的可能性，尤其避免了以往從進氣
口把水直接吸入缸體內部后，造成的惡性事故再次出現，從此可以更加有效地提高了"內燃
機"抵御自然風險及惡劣天氣環(huán)境里的(涉水)自適應能力。 (6)"功、排雙程式內燃機"具有"曲軸"在任意位置上，都能成功地實現快速"熱啟 動"的功能 由于"功、排雙程式內燃機"具有曲軸每轉一周時，每缸都要分時差的工作(做功) 一次的特性，決定了它的缸數只要大于三，同一時刻共同處在"做功"行程中的"缸系數"總 要大于一的特點。就拿"四缸內燃機"舉例說明在曲軸旋轉的任意時刻里平均總會有兩個 缸同時，但不是同步，共同都處在"做功"的行程階段中。由于曲軸偏轉角度(時差)的客 觀存在，那么總會有一個缸的活塞，總會處在"做功"行程的前(上)半段區(qū)間內。如果利 用了計算機的"記憶"和"判斷"功能，不就很輕而易舉地確定并找出此缸后，有意識地預先 噴射出"定量"的"原材料"——"專用氣體和燃油"再由火花塞去點燃，不就可以直接輸出 "動力"實現了"機械動力式"的快速啟動功能了嗎？而根本無須再次使用啟動電機，讓它一 直"安心"地工作在"免(無)怠度"工況——為節(jié)約燃料而采取的一種行之有效的駕駛方 式時的環(huán)境里，使它具有了隨時隨地都可進行"熱啟動"內燃機的一種特殊功能！
(7)"功、排雙程式內燃機"具有真正實現"缸體可變排量"的優(yōu)化設計并具有"前 瞻性"發(fā)展的歷史意義"內燃機缸體可變排量"的提法并不新鮮，現行的車輛中就有利用軟件功能關閉了 部分缸體"直噴供油"的這種功能(但絕對沒有關閉內燃機的"進氣"和"壓縮"行程)，"它" 可以使"多缸車"在瞬間內就變成了 "少缸車"如六缸車瞬間變?yōu)榱宋甯总嚒⑺母总?、三缸?甚至于是二缸車，其目的就是想通過減少工作缸的個數，實現改變其總體"排量"的手段，達 到其節(jié)省"燃料"、降低其"消耗"的最終目的。目前，有的產品，主要采取了改變現有軟件 的控制方式，還附加提出了不少的條件，如對油的品質要求較高——雙模車要用97#以上的油，以及考慮被停止噴油缸體與其它工作缸體溫度的差異，即各缸體間物理性能的均衡 性，采取了定時恢復其少量"噴油"并參與工作的習慣做法，保持了它們隨時都能全部進入 工作程序的這種功能作用。這些可以說其控制思路及其方法都是現階段比較先進的、客觀 可取的，但由于這些產品在硬件上不具備相應的條件，最少還存在著三大不足。其一 雖然 有的缸未進行"噴出燃料"的具體操作與控制，在表面上節(jié)省了"本輪次"未噴射出的燃油， 但和它關聯的曲軸依舊是在旋轉，它的"進、排氣閥門"均還處在正常工作的狀態(tài)里，這也就 是說它的"進氣"和"壓縮"行程仍然是客觀存在著、仍然是在正常地進行著，只不過此時 此缸的壓縮空氣沒有被直接應用罷了 ，由此而產生的"內耗與內損"仍然還在繼續(xù)大量地損 失著。其二 由于上述"其一"的事實，造成了內燃機缸外排氣控制系統(tǒng)的"氧含量"失真， 不利于車輛行駛全程中的廢氣處理過程。其三在"停缸工作"的控制思路上還存有較大的 弊端，為什么不采取"分別循環(huán)輪序制"的總量控制思路呢？這樣它不僅能夠實現"循環(huán)停 止" 一些缸噴油工作的目的，即實現循環(huán)免除一些缸進行工作，還能保持各缸的物理狀態(tài) 和其性能基本上是一致的特點。使控制思路更具有了可操作性和易掌控性的特點。
如果能先利用"功排雙程式內燃機"缸蓋，在每一組機械式"排氣門"的基礎上， 再設計出能夠輔助長效打開"排氣閥門"的電磁控制裝置，客觀上讓它起到屏蔽周期性機 械"排氣閥門"開關的作用，使本缸體具有真正意義上的改變內燃機整體排量作用中，不僅 可以直接省略在該缸內"噴射原材料"的具體操作內容，厲行節(jié)減、節(jié)約原則效果的同時，而 且使其該"排氣閥門"能夠處于常開的狀態(tài)并借此大幅度地克服和有效地降低其由于排氣 閥門在"做功"行程的中后期"密封缸體"時的"半真空"狀態(tài)下運行的"機械內阻力"—— 它是在原做功行程時所必然要產生的一種機械運動狀態(tài)，以及在排氣閥門關閉的初期由于 "缸體密封"時的"微量壓縮"狀態(tài)下的"機械內阻力"——它是在排放行程時所產生的能量 消耗，實現了那個真正意義上的內燃機整體"可變排量"的總體設計——最大限度地克服和 降低了由機械運動所產生的"內阻力"的現象并且，還要在其控制方式和思路上，提出了使 用缸體"分別循環(huán)周期輪序制"的設計控制方案——讓一缸、二缸、三缸、四缸(所有的缸) 都能分別循環(huán)進行周期制的輪換"停止噴射'專用氣體'、'燃料'、'點火'和打開'長效排氣 閥門'電磁開關"等一系列"動力輸出"時的具體工作內容和步驟，自然達到"內燃機"的各 缸在"全時"范圍內都能夠保持其"物理狀態(tài)"上的基本一致，并隨時隨地都能讓各缸均能 達到可控制、可停止、運轉平穩(wěn)順暢、操控自如的運動狀態(tài)范圍里，取得在理想與效果方面 上的最大化一致。 (8)"功、排雙程式內燃機"與"瞬間工閑間歇式"機動車驅動理論的關系
"瞬時工、閑間歇式"機動車驅動理論(專利號200810180069. 1)是建筑于車輛本 身能夠"自動克服"或"主動回避"了原"車輛驅動裝置"內部存在著大量的"機械內阻力" 的前題下，充分利用了"行駛車輛"中的"慣性能源"并通過了"試驗"的方法，獲取了大量的 "實車"行駛數據后，運用了統(tǒng)計的手段取得了 "鐵" 一般的事實，揭示出了一個驚人的客觀 規(guī)律和實際存在的效果——瞬時"工"與"閑"行駛里程中的最終比例，競然是26比74的 結果。換一句話說當在一百公里長的城市道路里，內燃機主動耗油做功只行駛了二十六公 里的距離，其余的在七十四公里長的距離里都是在"無能源消耗"的"休閑"行駛過程中得 到的。當人們了解并掌握了這一客觀存在的規(guī)律時，難道還沒有辦法、沒有把握讓它去實現 "所有的車輛"均在原有消耗資源的基礎上，在城市交通道路環(huán)境的前題下，遵照"瞬時工、閑間歇式"機動車驅動理論的要求和規(guī)定而去"運行"中的所有車輛都將會得到"節(jié)約一半 (50% )以上能源"的客觀效果嗎？"功、排雙程式"內燃機與"瞬時工閑間歇式"機動車驅動理論并不相矛盾，反之，它 們卻是"同出一轍"共同都是"按需分配、按量供給、按量消耗"原則的忠實執(zhí)行者和忠實守 護者。如果把"功排雙程式內燃機"可變排量功能中的"排量"減少到為零時，即沒有一個 缸在主動地進行工作時的條件下，不就是自然變成了"瞬時工閑間歇式"機動車驅動理論武 裝下的一個"功、排雙程式"內燃機"閑"的行駛工作狀態(tài)了嗎？它們之間不僅沒有矛盾，而 且還起到了相互豐富、相互擴展的客觀作用。 (9)"功、排雙程式內燃機"具有在一定范圍內可優(yōu)先實現"可變壓縮比"的優(yōu)化設 計"可變壓縮比"的概念，應該是指在單個缸體時，活塞頂部分別處在上止點與下止 點時缸體內部空間的最小容積和最大容積之間的比值，一般當一臺內燃機制造完成后，它 的壓縮比一般都是固定不變的。而這里指的可變內容，其一是指"功、排雙程式"內燃機可 利用缸蓋的位置設計出一個可具有調節(jié)三個噴嘴高度的專用滑動體，一方面保持噴嘴的單 獨調整匹配"位置和高度"的功能，另一方面也具有缸體容積上的微量調節(jié)功能與作用，以 求得出最佳的實施"節(jié)能"匹配的客觀效果。其二是指缸內二次直接噴射出來的追加"原 材料"——"專用氣體"及"燃料"的"量值"是在不斷地變化的，是嚴格遵從"按需分配、按 量供給、定值消耗"的原則，即根據車輛當時不同的車速、不同的行駛信息及其不同的加速 度要求時，所采取的"動態(tài)"供給方式下確定出來的實際"噴射原材料"的具體數值，其最終 能夠輸出動力的結果也必然會是，能夠滿足"千變萬化、多種多樣"實際工況狀態(tài)下的"一般 性"和"特殊性"需求罷了。 (10)關于"功、排雙程式"內燃機"冷啟動"與"熱啟動"的區(qū)別與關系介紹
"冷啟動"是指內燃機系統(tǒng)需要先使用啟動電機做為動力源，迫使它啟動并通過怠 速工況達到實現"熱機"的目的——使內燃機進入了實車準備工作的狀態(tài)，常常把保護機械 本身、創(chuàng)造出必要的工作環(huán)境(溫度、潤滑)、延長其機械使用壽命等作為主要的出發(fā)點，而 "熱啟動"則無須啟動電機提供額外的動力輸出，直接使用內燃機相關的"原材料噴嘴"，在 相應的缸體內首先噴射出適量的"原材料"后，由火花塞直接點火、爆燃，迫使內燃機重新快 速恢復其工作運行狀態(tài)的一種機械快速啟動方式，它以節(jié)能減排、避免能源浪費、簡化方便 人為操作、易實現機械自動化為主要的出發(fā)點，常常用于車輛行駛過程中的暫時停駛狀態(tài)， 如交通路口等待"紅綠燈"時車輛的停駛，以往都是通過用"怠速工況"隨時準備車輛的及 時駕駛行走?，F在為了節(jié)省資源、避免浪費、減少"溫室效應"而采取了"提前停機，待命重 啟行駛"的簡單處理方案。為簡化駕駛員的操作， 一般均采用了內燃機"熱啟動"功能來自 動實現，即前年有的內燃機推出的智能無怠速停車系統(tǒng)，先讓各缸的活塞自動停止在缸內 中間的同一水平線上(四缸機)，再由計算機判斷在哪一個缸內"噴油和點火"的操作，此時 此缸內已有一定量的壓縮空氣存在，迫使內燃機迅速機械啟動成功。"功、排雙程式"內燃機 的"熱啟動"功能，不僅對曲軸和活塞的停止位置沒有任何的特殊要求，而且還會充分地利 用主控程序及其已配備的各種傳感器進行智能的理性判斷出當前所做的操作是應該屬于 執(zhí)行"冷啟動"還是執(zhí)行"熱啟動"的具體工作程序，應該利用哪一個缸去執(zhí)行此次的啟動操 作。以求得能最大化地方便"人為操作"的同時，還能獲取到它在執(zhí)行"節(jié)約、啟動功能"程序時的實際效果。這時的駕駛員只管進行踩與不踩"油門"或"剎車"踏板的簡單操作，把
其余的一切相關"智能判斷、理性消耗、功能選擇和最終執(zhí)行權"等等問題和概念，全部交給
了 "計算機"這個名副其實的大管家來統(tǒng)一進行處理。
(11)關于"功、排雙程式內燃機"的"電子油門"介紹"電子油門"實際上是"功、排雙程式"內燃機的一種新型車輛速度的"加速"操控 時的一種調速裝置。它直接通過了控制"原材料"噴嘴的實際(應該)噴出量的有關不同級 別的控制，完成在各種工況下"加速度"的級別調整。傳統(tǒng)中的油門都是以控制缸內實際吸 入空氣量的多少或大小做為控制的依據，如利用油門拉線控制節(jié)氣門的開關量的大小，映 射出缸體內的實際進氣量的大小。而電子油門，則是以車輛當前行駛狀況為一切操作的基 準，如車輛當時行駛時的負重、車速、行駛信息為基準的一種操作控制車輛車速的方式。它 是以滿足駕駛員主觀意愿和客觀路況允許的不同加速度級別需求時的一種常規(guī)操控方式， 還是沿用了駕駛員用腳踏板的操作習慣，分"人為操控"和"自動控制(巡航行駛)"兩種調 整車速的方式，分別進行"電子油門"的操作控制?？煞譃槲鍌€具體的級別(檔位)其功能 簡介如下 第一、油門踏板為自由狀態(tài)時，分兩種工作的駕駛模式其一為"自動行駛模 式"(巡航駕駛模式)分別以保持駕駛員認定的一定范圍內的車速為基準的駕駛方法，它可 用改變"缸體總排量"的方法由程序自動獲取到一定范圍的勻衡車速去進行車輛的行駛，或 用"瞬時工、閑間歇式"機動車驅動理論中的"巡航定速"功能確認出行駛在一定范圍內的 車速自動進行車輛的行駛。其二為"人為操控模式"，此時的油門踏板具有完全停止內燃機 運轉的功能，執(zhí)行無怠速行駛程序的控制系統(tǒng)，即"功、排雙程式"內燃機此時不噴油、不點 火并還使"長效排氣門的電磁開關"系統(tǒng)處于打開的工作狀態(tài)，此時的內燃機的缸體、活塞 的運動是"無真空"和"無壓縮"的純機械滑動和零部件間純滾動時的運動形式，也正是車 輛自覺地運用"瞬時工、閑間歇"機動車理論時而進入"閑"的行駛狀態(tài)方式。
第二、油門踏板為人工操控的第一種狀態(tài)，有兩種工作模式，其一 如果車輛在停 駛狀態(tài)，首先由"計算機"智能選擇并判斷出當前車輛是應該執(zhí)行"冷啟動"還是"熱啟動" 的功能，以滿足和方便駕駛員在任何情況下都能通過簡易操控啟動內燃機的這種需求。其 二 如果車輛在行駛過程中，"計算機"就會通過用"內燃機"可變總排量的控制方法，實現讓 最少的缸去參與工作并盡可能地使它噴射出最少的"專用氣體"和"燃料"(可變壓縮比) 等方法保持當前車輛的勻速行駛。 第三、油門踏板為人工操控的第二種狀態(tài)，以車輛現行車速為基準(含零車速)時 的"輕度加速"操控方式，用以滿足于車輛在行駛過程中"一般"常用加速時的駕駛員常規(guī) 操作的一般需求。 第四、油門踏板為人工操控的第三種狀態(tài)，以車輛現行車速為基準(含零車速)時 的"重度加速"操控方式，用以滿足于車輛在行駛過程中"重度"加速時駕駛員比較"急"的 操作需求，如超車。 第五、油門踏板為人工操控的第四種狀態(tài)，以車輛現行車速為基準(含零車速)時 的"應急加速"操控方式，以滿足車輛在行駛過程中"應急"加速時駕駛員操作的一種特殊 "急加速"需求。 還有一點需要說明的是，當油門踏板為"輕、重、急"中的任一種加速操作時，計算機的主控程序總是以當前車速(含零車速在內)在進行不斷更新變化的具體當前車速值為 其控制的基準。換句話說，只要腳在油門踏板的加速位置上，車輛就會一直以"一定數量等 級"要求的"加速度"比例"滾動"在實際加速行駛的過程里。 (12)關于"功、排雙程式"內燃機的"電子排氣閥門"方面的探討與具體應用
如果能用"電子排氣閥門"系統(tǒng)取代了現在盛行的"機械式排氣門"結構的話，"功、 排雙程式"內燃機不僅可以直接省略了大量的機械零部件，如正時齒輪、正時鏈條、排氣 凸輪軸齒輪、排氣凸輪軸、排氣凸輪軸支架、排氣門閥體、閥座、排氣門彈簧等一系列的零部 件，極大限度地減化了整體機械的結構、擴大了機電合作的范圍、直接減少了機械內部零部 件間的有關磨擦系數及其運行中的阻力，從源頭和根本上又節(jié)省了動力能源損耗，大大地 降低了制造成本和使用成本，而且更能發(fā)揮和體現出控制"軟件開發(fā)"的功能與優(yōu)勢，非常 有力于試驗工作的開展及其各項參數的最后修定。如"電子排氣門"的開啟、關閉操作可 由內燃機"正時盤"上的"特殊電子時刻"用程序進行"理性"調整與操作，至于"它"的開 啟時間長短，就更容易用程序軟件的方式進行控制了 。而機械式排氣門一旦加工好后，就沒 有一點調解的余地了，因為凸輪軸上的升程角度和弧度一經確定加工好后，就必然成了無 法再次進行更改的事實。既然"電子排氣門"有那么多的優(yōu)點，怎么看不見市場上有相關成 熟的產品出現呢？然而內燃機的歷史，畢竟是從機械式進、排氣門的應用歷史開始，在這些 機械設計、控制、加工等方面，都有很多經驗可以直接提供參考。而"電子排氣門"的設想與 應用，也只是出自于目前的"電子、信息、智能"時代里要滿足于客觀實際需求上的一種良好 的發(fā)展愿望而以。至于今后它的實現，必然要經過實踐檢驗和反復實驗的階段，最終將走出 "機電"結合的成功道路?，F應著重預防和克服"電子排氣閥門"在關閉時刻的沖擊現象，可 實施瞬間"彈性"關閉或"阻力"關閉的策略及做法。另外"電子排氣門"非常有利于實現并 通過對內燃機"可變總排量"的控制，不用再額外增加任何的"硬件設施"就可實現和滿足車 輛行駛中的"動力及功率"不斷快速變化的客觀需求，即滿足于車輛內燃機功率、扭矩不斷 發(fā)生快速變化的自然需求時，可用常開"部分"內燃機的"電子排氣閥門"的簡單辦法，改變 "內燃機"的"總體排量"控制方式自然地實現"用多少，給多少"的控制思路，甚至于還能夠 讓"它"輕輕松松地實現、落實了 "工、閑間歇式"機動車驅動理論。
(13)關于內燃機"燃料"的"初級斷續(xù)式"供給方案 現"在用內燃機"的"燃油供給泵"是跟主機同時綁定在一起工作的，大約要有90%
的燃料都重新循環(huán)回到油箱內，雖然客觀上能起到潤滑、降溫冷卻油泵、排除管道中的空氣
等相關作用，但從節(jié)約減排降耗的觀點看，卻實存在著一個很大的浪費現象。如果能把"功、
排雙程式"內燃機的所有"燃(原)料泵"都改成為"可變容量、勻衡壓力、間斷式自動工作
(使用氮氣彈簧結構方式)"的話，不僅可以直接節(jié)能應在80%以上，而且還會在降低機械
噪音、延長其使用壽命、提高合理化程度等各方面起到積極的作用。
(14)關于內燃機在滿足車輛行駛需求方面的"探討與商榷""內燃機"是提供車輛行駛動力的源泉，其重要的程度，素來就有車輛的"心臟"之 說。經一百多年的發(fā)展，它積累了十分寶貴的經驗和大量的相關技術知識。而"功、排雙程 式"內燃機就是在這樣一個非常堅實、友好的基礎之上提出和發(fā)展的。"青出于藍"要勝于 藍，但是絕不可能讓它馬上去代替藍。不僅因為世界本身就是五顏六色、豐富多彩、和諧相 處的，也還因為人的認識、知識的普及都是需要時間的，所以根本沒有必要去追求事務一時的、單一化的發(fā)展。只要東西好，就不怕人家不學不用。只要原理先進可行，就不仇不會發(fā) 展。同理，只有保持了事務的多樣化存在，才會有利于人們對事務本身的比較和鑒別，有了 人們的鑒別，才會產生人們對事務的關注與暢導。所以，現階段就不要夢想在某一天的早 晨，"功、排雙程式"內燃機就一定能夠代替"現行式"內燃機，歷史的發(fā)展是需要時間的，它 的成長過程同樣也是需要有時間的，它畢境是新生的、有著頑強的生命力，今后的實驗和實 踐都會讓歷史去證明這一點。但是，車輛對內燃機本身的要求，則不管是"新生"的，還是 "現行"的卻都應該是一樣的。這就是要滿足它在各種工況下都能順暢地提供出強有力的 動力輸出——必須要保持一定的實際"加速度"比例，絕不能讓駕駛員感覺到"內燃機"有 些"肉"的直覺同時，還必須要再滿足于環(huán)境保護中有關排放方面的要求。然而以往人們對 內燃機的客觀要求顯然有些過于太苛亥!J、太高了 ，除上述兩點基本要求外，還給"它"附加上 了"怠速"、"減速"、"勻速"、"滿負荷"、"半負荷"、"高速"、"低速"、"制冷空調"等等多項"人 為"的具體要求。其實"內燃機"本身最基本的功能就是輸出一個能夠滿足環(huán)保排放標準要 求的一個強大動力，并用此保障車輛正常行駛中"加速度運動"的基本功能。即"內燃機" 應該要匹配好"資源的分配與消耗"這一個主導原則，理性地讓"它"去實現，能源"需要多 少，就要供給多少。供給多少，就要理性地消耗掉多少"的基本要求。根本沒有必要再給它 附加上那么多的"人為的附加條件和任務"迫使"它" 一反常態(tài)、顧此失彼，不得輕裝上陣。
車輛所配備的內燃發(fā)動機的動力輸出"功率"和"扭矩"是一個隨車輛行駛速度和 行駛狀況不斷地快速變化的一個"因變量"。"功、排雙程式"內燃機理論的控制核心，就是 要利用它自身的主動采取"按需定耗"的指導原則，最終通過實現"可變缸體總排量"的這 個"特殊"功能，利用"計算機"這個"大管家"自動地去求得它在實際車輛行駛中的功效平 衡——根據"自變量"的變化，引起"因變量"的自動跟進與隨之變化。
(15)為什么要在傳統(tǒng)"燃料"式"內燃機"上，下這么大的"功夫"
"新能源、氫動力"的提法與呼聲從上世際中、后期開始，尤其是到了本世際的初 期，隨著世界"石油"資源的"瓜分"與"匱乏" 一時的喧囂聲連成一片，那真有些震耳欲聾 的驅式，似乎"新能源、氫動力"的提法就要代替一切了 ，然而從汽車歷史發(fā)展上看，仍然是 以傳統(tǒng)動力的技術突破和性能質量的提高為目前的發(fā)展主流。如何把車輛傳統(tǒng)式內燃機的 "燃油"消耗量降到最低，仍然是目前二三十年內的主要業(yè)務。"新能源、氫動力"是未來汽車 發(fā)展的方向，應該屬于探討和試驗的范圍，近期根本不可能形成主導業(yè)務。石油資源是人類 認識比較早的一種資源，有著非常豐富的開采和使用經驗?，F在的關鍵是如何進一步通過 "節(jié)能降耗減排"想方設法地延長它的開采和使用年限，而不是繼續(xù)使用不使用"它"的簡單 問題。"功、排雙程式"內燃機的各項功能如果能在各方面都得以實現的話，預計它將在現有 的車輛資源消耗基礎之上，節(jié)能可達到80%左右(含"功排雙程無壓縮"技術、內燃機"專 用氣體供給"技術、"可變缸體總排量"技術、"瞬時工、閑間歇行駛"技術、"無怠速工況的智 能熱啟動"技術、"智能適時微量以水擴增功率"等有關"以需定耗"、"理性消費"的各方面 新技術)，到那時一輛自重為1. 2噸左右的中高檔驕車每百公里的耗油量應該是不足2升。 這種"努力"那才真是叫"業(yè)雖在當代，績卻在千秋"??！
四、"功、排雙程式"內燃機技術方案的實施
1、有關"功、排雙程式"內燃機實施方案與技術策略"功、排雙程式"內燃機是建筑在"現行"內燃機藍圖的基礎之上，集眾家所長，保持了缸體、活塞、連桿、曲軸、曲軸大瓦、油泵、油底殼等機械零部件及其結構。去掉了整個原先
的"進氣"系統(tǒng)及其相關的零部件，創(chuàng)建"軟件(主程序控制系統(tǒng))、硬件(機械、氣壓、液壓
結構系統(tǒng))"兩個系統(tǒng)，即其一 建立健全"高壓噴射"的內燃機"專用氣體"供給系統(tǒng)。其
二 編輯并實驗"功、排雙程式"內燃機主程序控制系統(tǒng)。其余均以借用"現行"內燃機的零
部件為主，采用"必要的改動"為輔，快速形成"核心技術"，盡可能地提早一點進入"實車"
的系統(tǒng)實驗階段，盡量完善"功、排雙程式"內燃機的整體設計方案。為此，著重應抓好以下 幾個"硬件"方面的改進工作 (1)缸蓋的改進方案 在原有的基礎之上去掉整個的"進氣"系統(tǒng)及其裝置，如進氣凸輪軸齒輪、進氣凸 輪軸、進氣門、進氣門閥體等系列零部件，并利用原位置，增加一個可安裝三個噴嘴(噴氣、 噴油、噴水)的可滑動機座，一方面要求其噴嘴的高度可調，另一方面要求滑座本身具有微 量可調其高度的功能，以求獲取得到"缸體壓縮比"的微量調節(jié)作用，另外還應擇機增加安 裝"高壓噴射'專用氣體'閥"的位置，暫時保留"排氣"系統(tǒng)的機械零部件及操控部分，艮卩 保留排氣軸齒輪、排氣凸輪軸、排氣門挺桿、排氣門閥等機械零部件及潤滑系統(tǒng)，在保持它 正常工作的同時，再增加一個能長效打開"排氣門"的"電磁開關閥"及其可控操作的系統(tǒng)， 具有屏避排氣閥門的機械周期性的開關作用，能具有長效打開排氣門的操控功能，用系統(tǒng) 主程序加以控制，予以實現"缸體可變排量"技術或"瞬時工、閑間歇式"機動車驅動理論的 功能及具體方案。
(2)讓"四缸內燃機"的曲軸每90度就有一個"曲軸轉角"出現 由于"功、排雙程式"內燃機的工作循環(huán)是以曲軸轉一周時為基準的，S卩曲軸轉 360度時就分別在完成了兩個工作行程的過程中，每個缸都要工作一個完整的循環(huán)過程。拿 四缸內燃機舉例360度除以4缸等于90度，換句話說，當曲軸每轉90度時，就會有一個缸 重新進入(完成)了一個工作循環(huán)。考慮借用"現行"四缸內燃機的曲軸設計方案及相應 的平衡問題，建議采取將在曲軸三缸與二缸的聯接處，再旋轉一個90度的作法，保證曲軸 每旋轉一個90度時，就會有一個新的"曲軸轉角"自然會出現，以滿足其整體機械的平衡性 并進一步增大機械結構的工作平穩(wěn)性。 (3)采用"功、排雙程式"內燃機"專用氣體"的供應系統(tǒng) 利用市場上成熟的多級"分子篩"電子制氧技術，生產出"高氧含量"的內燃機"專 用氣體"是"功、排雙程式"內燃機"原材料"供給方案中的重要組成部分。其含氧量的高與 低、多與少要通過實驗最終才能確認，要參考其"性價比"、"功效與作用"等各方面的相關因 素及具體內容，最后經實驗取證比較后方可最終確定。 本著"多條腿"走路的原則，考慮能盡快盡多地利用現有的成熟條件，盡早地進行 實驗，取得相關的經驗和數據，也可直接借用"工業(yè)氧氣瓶"人為地配制出不同成分的"氧含 量"專用氣體，直接進行相關的內燃機實驗，以直接取得經驗和數據。至于最終是由自身的 裝置產生"專用氣體"，還是由社會統(tǒng)一生產"專用氣體"再利用給車輛加"燃料"的機會，多 加一種"專用氣體"的方案，哪一個更會好一些的問題，還是要留給今后的實驗和市場來解 答。"功、排雙程式"內燃機"專用氣體"的供給系統(tǒng)，是一個完整的子工程系統(tǒng)。它應 有氣體的產生裝置、增壓裝置、存貯裝置、噴射裝置、成分監(jiān)控裝置、顯視傳感器及相應的管路系統(tǒng)所組成。它的最終成熟與使用，要依靠市場機制的摔打與培養(yǎng)。
(4)借用內燃機市場"天然氣"的噴嘴進行完善、改進 借用市場上的現成產品，經改造后為"我"所用，是產品開發(fā)的一條捷徑?？蓞⒖?已有的技術資料，少一些"原始級"的投入，把主要精力花在"核心技術"上。借用市場"天 然氣"的噴嘴，經完善改進成為"功、排雙程式"內燃機"專用氣體"的噴嘴。
(5)在缸蓋上增設缸內"直接噴射適量水"的噴嘴 當"做功"缸的相應曲軸轉角為90度時，即正處在做功的中間階段時刻，由主程 序控制，在該缸內噴射出適量的水，等于在高溫、高壓、密閉的容器中噴射出了一定"當量" 的"氫"和"氧"來加速完成本行程中的"熱能"轉換工作。
(6)改變"排氣凸輪軸齒輪"的齒數與正時鏈條的長度 用改變"排氣凸輪軸齒輪"的齒數，以保證與曲軸1 : l的傳動比例。這是一個小 范圍的系統(tǒng)性問題，需要綜合衡量與綜合匹配齒輪的齒數、鏈條的長度、潤滑的效果及使用 的壽命等問題后再決定選擇處理方案。
(7)編制"功、排雙程式"內燃機"主程序"的工作 利用主程序(軟件)進行整體控制是"功、排雙程式"內燃機的一大特色，也是它 的靈魂所在。在進行智能"模塊化"的整體設計及控制時的權限應該交給"主計算機"進行 統(tǒng)領，其具體流程圖見附圖。 2、用加強試驗的方法加速"功、排雙程式"內燃機理論的實現"實踐"是檢驗"真理"的唯一標準，"實驗"是實現"理論"的最佳捷徑。"功、排雙 程式"內燃機理論本身就是建筑在內燃機一百多年的發(fā)展和大量的實踐基礎之上的理論。 應該說是"時代"的具體產物，是"歷史、物質、科技"發(fā)展到今天在車輛內燃機領域方面內 的一個必然結果。只有通過"科學實驗"的手段，在著力實踐的基礎上，才能取得最終的完
善與發(fā)展。
功、排雙程式內燃機理論——主程序模塊及子程序模塊控制流程圖
主程序要求每秒鐘能循環(huán)一次，用于能夠及時接收到駕駛員的操作指令(腳油門 加速、冷熱啟動和腳剎車制動等具體的指令)，也可用中斷的形式響應及時的駕駛員操作指令。1、"可變排it"工作子程序2、"無怠速"工作子程序3、"熱啟動"工作子程序4、"輕加速"工作子程序5、"重加速"工作子程序6、"急加速"工作子程序7、"腳制動"工作子程序
權利要求
功、排雙程式內燃機理論采用了內燃機“專用氣體”與“燃料”缸內直噴的新技術，主動地實現了“按需分配、定量供給”的資源分配原則，避免了原內燃機械原理、結構中存在的“先天反應滯后”、“供氣量不足”、“供氣量不能隨機而變”這三個較大的缺陷與不足，并有針對性地提出了“內燃機”所耗費資源的原則應該是“需要多少(當然是有極限要求與條件的，不可能是無窮地大和無窮地多，只可能是無窮地小和無窮地少，直到為零時)，就能供給多少；供給多少，就應能使“它”自覺地去消耗掉多少”的“理性消耗”新思路與新策略原則。
2. 該理論沖破了有史以來"四沖程理論"內燃機的一貫束縛，采用"缸內恰時、分類、單 一、氣液直噴其'原料'的直接供給"方式，取代了"四沖程理論內燃機"要用"進氣"和"壓 縮"兩個行程方能完成的內燃機"原料"供給方式。從而可極大地簡化了內燃機的機械結 構并大幅度地提高了它的工作效率、極大地改善了它的機械性能。僅此一項便可直接節(jié)約 45%左右的燃料資源。
3. 該理論成功地取消和克服了內燃機因目前"進氣量"的控制方式而自然產生"反應 滯后"的缺陷及其因"壓縮"行程而出現的大量機械內阻力，使內燃機工作循環(huán)的周期縮短 了整整一倍，由此引發(fā)出它的"排量、扭矩、功率"也應會有較大幅度地變化和提高。
4. 該理論提暢在"軟硬結合"的基礎之上，特別強調和突出了 "軟件程序"的核心控制 能力和計算機智能、統(tǒng)領、指揮的核心地位，為今后"軟件程序"的發(fā)展開拓出了新的一代用 武"天地"。
5. 利用缸蓋上的適當位置，增設了能夠長效打開"排氣閥門"的電磁開關裝置及其控制 系統(tǒng)。為真正實現內燃機的"可變總排量設計"做好了硬件上的物質準備。
6. 功、排雙程式內燃機具有在一定范圍內可優(yōu)先實現"可變壓縮比"的客觀效果。因為 "它"遵從"按需分配、按量供給、定值消耗"的基本原則，根據車輛當時不同的車速、不同的 行駛信息及其不同的加速度要求時，所采取的"動態(tài)"供給方式下確定出來的實際"噴射原 料"的具體數值是在不斷的變化中，其最終輸出動力的結果也必然是個變化值，客觀上起到 了"可變壓縮比"的效果，而且是能夠滿足于"千變萬化、多種多樣"實際工況狀態(tài)下"一般 和特殊"的實際需求。
全文摘要
“功、排雙程式內燃機理論及其技術與實施方案”使用了“內燃機專用氣體”及“燃料”在“缸內直噴”的新技術，實現“所需原料”能夠“按需分配、定量供給”和“需要多少，就能供給多少；供給多少，就能消耗掉多少”的資源消耗原則，取代“四沖程理論”內燃機要用“進氣”和“壓縮”兩個行程方可完成“原料”的“傳統(tǒng)供給”方式，極大地簡化了機械結構，采取了主動開拓的方式直接克服了先天“反應滯后”、“供氣量不足”、“供氣量不能隨機而變”的缺陷，有效地取消了因“壓縮行程”而產生的大量“機械內阻力”并提出了內燃機如何進行“理性消耗”、“理想空燃比”、“瞬間可變排量”等概念的實現方法和途徑，如果“該理論”能夠全部實現的話，預計將最終節(jié)約能源約在75-85％以上。
文檔編號F02D29/02GK101696656SQ20091015736
公開日2010年4月21日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權日2009年7月28日
發(fā)明者張鴻蓓 申請人:張鴻蓓;