本发明属于发动机技术领域，具体说：当中心体定心转动时，活塞一端在中心体平面上按一定摆幅来回摆动（滑动），而活塞另一端在缸体内形面上做转动滑动的发动机。

当前，转子发动机最为有效的是德国汪克尔博士发明的三角转子发动机。它是通过三角形转子在椭园形缸中绕中心轴做不同心转动来实现做功的，实现了连杆活塞往复运动发动机向转子发动机的转变，大大减少了机械功率损耗。但是，由于结构复杂，尤其是冷却困难、密封条件差、力矩小等原因，使其没能得到广泛应用。

本发明的目的是提出一种具有中心体和滑动活塞的发动机，解决了现有转子发动机结构型式变化少、结构复杂、密封条件差等问题，提高了单缸发动机的稳定性。

一、实现本发动机做功运动，是由下述结构完成的：

1、固定的缸体。2、装在缸体上的膜片式电子高压喷油器（或火花塞）。3、可以定心转动的中心体（转子）。4、对缸体和中心体都做相对滑动的活塞。

平衡装置与摩擦片离合器装在中心体内的此种发动机，其中心体由下列结构组成：

中心体主体、中心体两端盖、平衡轮、固定轮、拉杆、推拉盘、弹簧圈、传动轴、分别与传动轴和中心体主体配合的摩擦片。

二、本发动机的具体工作原理如下：

1、当中心体在扭矩的作用下定心转动时，推动了其平面上的活塞一起转动，同时活塞还在缸体内形面上滑动。当活塞转到缸体上的进气口时，活塞与缸体内形面间的空间（以下简称“工作室”）体积逐渐增大，新鲜空气（或经过化油器的可燃混合气）从进气口进入工作室。完成了进气冲程。

2、当活塞转过进气口后，工作室体积逐渐缩小，其中的气体被压缩。当活塞继续转到电子高压喷油器的喷油口（或火花塞）时，燃油喷出（或火花塞点火），使工作室内高温压缩气体燃烧。完成了压缩冲程。

3、随着活塞的转动，工作室体积逐渐增大，燃烧气体膨胀做功，作用在活塞上推动中心体转动。这是做功冲程。

4、当活塞继续转到排气口时，工作室体积逐渐缩小，其中废气被从排气口排出。完成了排气冲程。

然后，活塞在中心体的推动下继续转到进气口，新鲜气体进入工作室。这样就完成了发动机的一次工作循环。

本发动机是从中心体两端的中心轴输出动力的。

5、对于中心体内具有平衡装置与离合器的发动机，两装置的工作原理如下：

（1）、发动机工作时，随着中心体的转动，与固定轮配合的平衡轮也在转动，就是说平衡轮的质点（所有平衡轮的质量重心）也在转动，并与活塞质点（所有活塞的质量重心）的转动同步，方向一致。因此，经过质量配置的平衡轮起平衡作用。

（2）、当拉杆拉紧时，带动推拉盘拉紧，挤压强力弹簧圈变形，变形力作用在摩擦片上，使摩擦片互相顶紧。当拉杆推出时，推动推拉盘脱离弹簧圈，弹簧圈恢复正圆，摩擦片松开。

三、本发明具有如下优点：

1、此发动机的单缸稳定性优良。由于缸体内形线有许多种选型，再加上活塞数量的选择及其合理布局，可以使发动机工作平稳。

2、此种发动机结构布局合理，中心体的体积大，起到惯性飞轮的作用。缸体和活塞均匀布置在中心体周围。

3、此种发动机可以采用缸内风冷却，对缸体内形面及活塞冷却效果优良。可简化冷却系统，提高发动机转速。

4、此种发动机的膜片式电子高压喷油器结构紧凑、体积小、工作可靠。

（1）、采用膜片式喷油嘴，可以取代传统的闭式喷油器（孔式和轴针式），用于其它场合。

（2）、采用了分流电路，准确控制喷油量。

5、此种发动机缸体内形面的形线（以下简称“缸体内形线”）可以设计成多种形式，单缸中可采用不同数量的活塞及不同的布置形式，使发动机具有不同的功能。如单缸多活塞可以达到连杆活塞发动机的多缸工作平稳性，也可以达到中心轴不受载荷的效果，提高了使用寿命，适合大功率发动机。

6、从外观上看是一圆盘状，结构紧凑、合理，各部件加工简单。

7、此种发动机可以将离合器设置在中心体内。对于活塞运动不平衡的发动机，也可以将平衡器装置同时装在中心体内，减小了发动机体积，动力传输直接有效。

四、附图说明：

1、图1为此种发动机的一个典型结构图。

2、图2为此种发动机缸内风冷却原理示意图。

3、图3、4、5、6为此种发动机四个冲程的终止状态示意图。

4、图7为此种发动机采用的膜片式电子高压喷油器的结构图。

5、图8为高压油喷出时膜片的工作状态图。

6、图9为此种喷油器控制喷油量的分流电路图。

7、图15为此种喷油器膜片另一种结构的示意图。

8、图10为此种发动机缸体内形线理论设计原理图。

9、图11、12、14为缸体理论内形线举例图。

10、图13为缸体实际形线的创成方法示意图。

11、图16、17、18、19、20、21为活塞与中心体的连接方法示意图。

12、图22、23为此种发动机具有离合器装置和平衡装置的中心体结构图举例。图24为质点运动轨迹平衡图。图25为摩擦片被顶紧时弹簧圈状态图。

五、结合附图具体说明本发明机理：

1、在图1所示的结构中，中心轴〔10〕与中心体〔2〕为一体（也可分开设计）。中心体〔2〕在扭矩（启动时为外扭矩，发动机工作时为活塞作用的扭矩）的作用下，以箭头方向定心转动。中心体平面分别推动活塞〔9〕（两个）沿缸体〔3〕的形线转动，同时活塞在中心体平面上按一定摆幅来回摆动（滑动）。

此种发动机工作是按四个冲程为一个循环周期：

（1）、进气冲程：当活塞〔9〕转到进气口〔27〕时，活塞〔9〕与缸体〔3〕内壁间的空间（以下简称“工作室”）体积逐渐增大，新鲜空气（或可燃混合气）进入工作室。

（2）、压缩冲程：当活塞〔9〕转过进气口〔27〕后，工作室体积将逐渐缩小，气体被压缩。当压缩到一定程度时，安装在螺纹口〔28〕处的高压喷油器开始喷油（或装于螺纹口〔28〕处的火花塞点火），工作室中高温压缩气开始燃烧。

（3）、做功冲程：随着活塞〔9〕的继续转动，工作室的体积逐渐增大，其内燃烧的高压气体膨胀做功。直观的做功形式表现为：工作室体积增大的同时，活塞〔9〕在中心体〔2〕的平面上不断滑动，其中心线偏离中心体中心（即中心轴的轴心）一段距离，而工作室中的高压气体作用在活塞上的合力是在活塞的中心线上，于是活塞〔9〕对中心体〔2〕的作用就形成了一定扭矩推动中心体转动。

（4）、排气冲程：当活塞〔9〕转到排气口〔26〕时，工作室体积逐渐缩小，其内废气被从排气口排出。

随着活塞〔9〕继续转动，转到进气口〔27〕时，工作室内又充满了新鲜气体。这样，发动机就完成了一次工作循环。

图中所示〔6〕、〔7〕、〔8〕为密封条，它们底下有弹簧片。〔5〕为密封挡块，其下有弹簧片。〔4〕为安装在活塞〔9〕上的轮子，它与中心体〔2〕上的平面做相对滚动。〔1〕为固定在中心体〔2〕上的叶片（说明图2时再详细说明它的作用）。

2、在图2中，随着中心体〔2〕的转动，固定在其上的叶片〔1〕随之转动，起到风扇的作用，使冷却气体（图2中用小箭头表示）从第一个端盖〔31〕的壁孔处被吸入缸体〔3〕内，然后从另一个端盖〔29〕的壁孔处排出。由于进气口（图1中〔27〕与缸体〔3〕连通，为防止冷却气体流入进气口〔27〕，进气口〔27〕内可装一起单向阀作用的笛簧片。

3、图3、4、5、6分别表示：进气冲程终止状态、压缩冲程终止状态、做功冲程终止状态、排气冲程终止状态。其中〔25〕为火花塞（或喷油器），〔27〕与〔26〕表示进气口和排气口。

4、结合图7、8、9、15具体说明膜片式电子高压喷油器的工作原理：

（1）、喷油过程：在图7中，当发动机中心体（图1中〔2〕）转到某一角度范围时，线圈〔18〕的电路被接通，线圈〔18〕有电流流过，其中心部位的喷油器主体〔19〕带有磁性，吸引吸片〔11〕克服弹簧片〔12〕的弹力，并推动阀杆〔30〕向下移动。阀杆把主体〔19〕油路（称“主油路”）中的燃油推入导油块〔20〕的环形槽内，由于膜片〔21〕具有一定弹性，使环形槽中的燃油达到一定压力（形成高压油）后才能使膜片〔21〕弯曲，于是环形槽中的高压油从膜片〔21〕的中心孔喷出，通过衬套〔22〕上的孔道进入工作室。

在图8中，小箭头表示高压油，膜片〔21〕呈弯曲状，〔3〕为发动机缸体。

（2）、喷油终止：当吸片〔11〕下行至接触到簧片触点〔24〕时，喷油器停止喷油。因为这时分流电路（如图9）中的开关K被接通，一部分电流流过分流电阻R，线圈L（即图7中的〔18〕中的电流减少，同时吸片〔11〕所受的吸力减小到略比弹簧片〔12〕的弹力大，但不足以使燃油喷入工作室。就有说，在中心体（图1中〔2〕还没有转过线圈〔18〕的通电范围时，吸片〔11〕一旦接触到触点〔24〕，就能始终保持接触，直到中心体（图1中〔2〕）转过线圈〔18〕的通电范围。因此，分流电路避免了吸片〔11〕震动带来的喷油量难以控制的弊端。

（3）、阀杆〔30〕的复位：当中心体（图1中〔2〕）转过线圈〔18〕的通电范围后，线圈〔18〕中无电流通过，吸片〔11〕失去磁力吸引，被弹簧片〔12〕弹起，带动阀杆〔30〕上行，直到接触限位螺栓〔13〕停止，这时主油路处于真空状态，燃油从进油嘴〔23〕中被吸进主油路，以待下次喷油。

（4）、膜片〔21〕的复位：当阀杆〔30〕停止下行时，油路中油压下降，膜片〔21〕靠自身弹力恢复平直，并与导油块〔20〕紧密接触，其中心孔被导油块〔20〕堵住，阻止了主油路中燃油漏入缸体（图1中〔3〕）和缸体（图1中〔3〕）中气体进入主油路。

膜片的式样很多，图15是另一种膜片的结构。

（5）、喷油量的调节：转动调节螺栓〔16〕，带动簧片触点〔24〕转动，调节了簧片触点 〔24〕在垂直方向的位移量，控制了吸片〔11〕的行程，也就控制了喷油量。

图7中〔15〕为绝缘垫片，〔17〕为接分流电阻R（见图9）的导线，〔14〕为壳体。

5、结合图10、11、12、13、14说明此种发动机缸体内形线的设计原理：

（1）、基础形线设计：图10中，线段BC与线段DE为任意一个偶数等边多边形的两条对边。线段AB是BC的一个邻边，O点为通过该多边形各边中点圆的圆心，这个圆用⊙0表示，图10中用虚线圆表示。F、H分别为DE和AB边的中点，G为线段OF上任意一点。I点是BG与HO的交点。分别以G、I为圆心，画圆弧线 ，由于两圆弧交点B与它们的圆心G、I在同一直线上，所以圆弧 为均匀过渡圆弧。

现在让线段AB沿 滑到线段BC位置，在图10中可以看到滑过的轨迹的内包容线正好与⊙0重合，就是说，线段AB滑动时，始终与⊙0相切，如果把 看作发动机缸体的内形线段，⊙0看作中心体，线段AB看作活塞，A、B两点看作是与缸壁（ ）接触的密封点，当中心体⊙0绕O点顺时针转动时，让H点始终与AB接触（AB可以在直线OH两侧滑动，但不可脱离H点），这样H点就带动活塞（AB）滑到线段BC位置。这就是此种发动机工作的理论基础。

如果用同样方法将该多边形各顶点用圆弧连接起来，就形成了密闭的曲线，是此种发动机完整的缸体内形线。我们称该多边形为发动机缸体内形线的基础多边形（以下简称“基础多边形”）。

图11、12、14为基础多边形边数是8、4、6的缸体内形线。其中粗实线为缸体内形线，细实线为基础多边形。

（2）、优化形线的设计：

a、曲率的优化选择：在图10中，G点为线段OF上任意一点，为使 的曲率差值最大，即其半径差｜BI-BG｜＝IG最大，G点应选在DE边中点F处，这样才能使此种发动机在基础多边形尺寸不变的情况下，进气量最大。

b、边数的优化选择：此种发动机的基础多边形只适用于偶数等边多边形。设边数为4k+2n（其中k为自然数，n为0或1）。当n为0时，边数为4k，4代表发动机的四个冲程，就是说活塞在缸体内形线的每一段滑过都完成一个冲程;当n为1时，边数为4k+2，就是说活塞在缸体内形线上滑动，只有4k段完成工作周期（四冲程），其余两段不工作。

显然，优先选择4k边的多边形，如4、8、12边形等。

c、活塞数的优化选择：

（a）此种发动机活塞与缸壁两接触点（即密封点）的距离与基础多边形的边长相等，所以最大活塞数应为“边数-1”。考虑到发动机运行过程中，活塞有“互相干涉”现 象，所以对具体设计应具体选择，如基础多边形边数为4、6、8的最大活塞数分别是3、4、6等。

（b）对于基础多边形边数较少且尺寸一定的发动机，如不考虑单缸的稳定性，只考虑动力的连续性或大功率输出，可选用活塞数为“边数-1”。

（c）对基础多边形边数较多，或强调单缸稳定性的发动机，可选用活塞数为“边数-2”。

（d）对于要求中心轴所受载荷很小（可接近零）的发动机，基础多边形边数可选择4m（其中m为偶数），活塞数选择“边数-2”。适合于大功率发动机。

（e）对于强调缸内冷却的发动机（保证高转速），可适当减少活塞数量。

（3）、用创成法设计实际缸体内形线：在图13中，粗实线大圆弧是此种发动机缸体的理论内形线。由于活塞与缸体内壁的接触处（密封条）应有一定弧度，图13中粗实线小圆弧是密封条的圆弧，其圆心在粗实线大圆弧上滑动，小圆弧轨迹的外包容线是虚线的大圆弧，即实际缸体内形线。

6、结合图16、17、18、19、20、21说明活塞与中心体的连接方法：

（1）、图16表示轮子与平面的接触连接。轮子装在活塞上，平面是中心体平面。

（2）、图17、18、19分别表示轮子与平面有约束接触连接、多轮与平面接触连接、多轮与平面有约束连接。轮子可以装在活塞上，也可以装在中心体上。

（3）、图20表示活塞平面与中心体平面接触连接。

（4）、图21表示活塞平面与中心体平面有约束接触连接。

除以上几种，活塞与中心体还有其它连接方法。

7、图22、23所示为基础多边形为四边形，三个活塞均布的此种发动机结构。其中心体内具有平衡器装置和离合器装置。

（1）、结合图22、23、24、25说明两装置的工作原理：

a、离合器工作原理：当拉杆〔43〕拉紧时，带动推拉盘〔42〕拉紧，挤压强力弹簧圈〔39〕变形，如图25所示，弹簧圈〔39〕横向延伸，挤压摩擦片〔38〕（与中心体主体〔40〕配合）和摩擦片〔37〕（与转动轴〔45〕配合）紧密贴合，达到传递动力的目的。当拉杆〔43〕推出时，推拉盘〔42〕脱离弹簧圈〔39〕，使之恢复正圆形，摩擦片（〔37〕和〔38〕）松开，传动轴不传递动力。

图23中，〔36〕、〔41〕分别是中心体两端盖。

b、平衡装置工作原理：当中心体主体〔40〕转动时，其上的平衡轮〔32〕随之转动，由于平衡轮〔32〕与固定轮〔35〕按2∶1的传动比配合，而固定轮〔35〕通过固定架〔44〕固 定在缸体〔33〕上，所以平衡轮〔32〕与中心体主体〔40〕的传动比为3∶1，即中心体主体〔40〕转1圈，平衡轮〔32〕转3圈，并且转动方向一致。在发动机工作时，三个活塞〔34〕在运动，它们的质点也在运动，且运动方向与中心体主体〔40〕转动方向一致，其运动轨迹如图24中曲线〔47〕，曲线〔47〕形状基本与缸体内形线相似，当中心体主体〔40〕转1圈时，活塞〔34〕的质点沿曲线〔47〕转3圈，与活塞数量相同。可见活塞〔34〕质点的转动与平衡轮〔32〕质点的转动同步，并方向一致。

图24中，曲线〔48〕是平衡轮〔32〕质点的转动轨迹，由于活塞〔34〕的质点与平衡轮〔32〕的质点运动同步并方向一致，经过合理配置平衡轮〔32〕的质量，能使活塞〔34〕的惯性力减为最小。图24中曲线〔46〕即为最小的惯性力变化曲线。

（2）、平衡轮的选择：对于活塞均布且活塞运动不平衡的发动机，活塞质点的运动曲线与其缸体内形线形状相似，中心体转1圈，活塞质点转过的圈数与活塞数相等。采用图22、23所示平衡机构，可以通过选择固定轮与平衡轮的齿数比来达到平衡轮质点运动与活塞质点运动同步并且方向相同，再经合理选择平衡轮质量，使活塞的惯性力减为最小。

在平衡机构中，平衡轮数量不得少于2，质量相同，均布在固定轮周围。

六、此种发动机应用范围：

1、可以取代连杆活塞发动机和三角转子发动机。

2、可以作为汽油发动机，也可以作为柴油发动机。

3、可以使用氢气、天然气作燃料。