本发明涉及一种内燃发动机， 特别是涉及一种旋转活塞发动机。

背景技术：

现在国内外实用的内燃发动机主要有往复活塞式发动机和三角活塞旋转式发 动机（简称转子发动机）往复活塞式发动机效率低只有 40%左右而且比重量 G/Ne 高， 升功率 Ne/zVh低、 排污多。 转子发动机比往复活塞式发动机 G/Ne低等好 处可是密封不好， 压缩比不能高因此到现在为止没能做成柴油发动机， 同排量 时输出扭矩小， 使用性能不如往复活塞式发动机， 因此没有普及使用。 为克服 上述缺点前人们发明了多种旋转活塞式发动机可是都没有实用， 因为活塞走、 停、 走的结构时惯性力和活塞和主轴的接合与分离问题和要得到可变容积工作 室时消耗能量即效率降低、 结构复杂。

发明内容：

本发明的旋转翼活塞发动机（简称转翼发动机） 结构是主要由密封的缸体内 里交叉安放翼状的两组活塞、 主轴和离合器、 离合器拔爪的拔动部件和制动器 组成。

两组活塞轮毂上各连接空心轴， 空心轴内径里安装可控单向超越离合器， 此 离合器内径里安装主轴， 两个活塞上的空心轴和主轴的轴线是同一线， 主轴连 续旋转时两个活塞轴是各自独立圆周角度旋转， 轮流与主轴接合旋转或分离停 止。

一组活塞停止时缸体内空间隔离成两个以上的封闭空间， 在此空间内另一组 活塞与主轴接合角度旋转工作迸气、 压縮、 做功、 排气同时进行做功完的活塞 组停止时的旋转惯性力是下一次另一组活塞做功时的燃烧压力来消除。

上述结构使活塞没有对缸体冲击力， 密封性好、 整机振动小、 总容积与排量 之比高， 而且离合器和制动器组成走、 停、 走的结构是解决了活塞停止时与主 轴分离问题， 因此能制造性能更好的旋转活塞发动机。

先说明柴油转翼发动机的工作原理。

柴油转翼发动机的结构是图 1所示缸体 1内 A组活塞 3此活塞轮毂上有翼状 的 A1和 A3活塞， B组活塞 4此活塞轮毂上有翼状的 B2和 B4活塞， A、 B活塞 组互相交叉安放在缸体内只能在两个活塞之内角度旋转不能超越而且一组活塞 与主轴接合旋转时另一组活塞与主轴分离就是作间歇旋转。

单向超越离合器 10是外环主动（活塞侧） 内环从动 (主轴 2) 的， 安装在活 塞轮毂内， 另有可控单向超越离合器 42是外环从动（活塞侧) 内环圭动（主轴 2) 的， 安装在活塞空心轴内径里， 就是 A, B活塞组各安装一个单向超越离合 器和一个可控单向超越离合器， A、 B每组活塞空心轴上各连接制动器。

进气行程 a: 起动机将主轴 2转动其转矩通过 A组活塞侧的可控单向超越离 合器来转动 A组活塞， 此时 A1活塞后部产生负压吸气， 空气经进气口 5进缸体 内 A1活塞前部旋转到喷油器 8位置时可控单向超越离合器 42的拔爪拔动离合 器内外环脱离使 A组活塞与主轴 2分离， 同时 A组活塞侧制动轮制动使活塞停 止旋转而且不能反转只能正转转到一个活塞端面弧长距离进气行程终了。

压缩行程 b : A组活塞停止的同时 B组活塞侧可控单向超越离合器与主轴 和 B组活塞接合转动 B2活塞， B2活塞后部进气前部空气压縮到 A1活塞后方此 压缩空气推动 A1活塞， A1活塞燃烧室 9正好到喷油器位置时柱销挡住制动槽 A 组活塞制动轮制动， 使 A1活塞停止， 此时 B2活塞前部紧靠着 A1活塞后部， 空 气压縮到燃烧室 9内同时 B组活塞侧可控单向超越离合器拔爪拔动离合器内外 环脱离使 B组活塞和主轴分离， 同时 B组活塞侧制动轮制动， B2活塞不能反 转， 此时燃烧室内压缩空气压力和温度升高可以点燃燃油， 压缩行程终了。 做功行程 c: B2活塞压縮行程终了时紧着 A组活塞制动松开，此时 A组活塞 侧可控超越离合器内外环接合转动， 同时喷油器 8喷燃油， 燃油燃烧做功推动 A1活塞旋转， 连在一起的 A3活塞也旋转， A3活塞前部空气压缩后部进气， 同时 A组活塞轮毂内的单向超越离合器 10接合转动主轴 2输出动力。

排气行程 d: A3活塞前部压縮行程末 A1活塞后部燃烧室 9已到排气口 6开 始排出废气，燃烧室 9到扫气口 62的前部位时另有鼓风机送的风通过扫气管 7 扫燃烧室里的残留废气。

发动机正常运转 e: A1活塞做功完时连在一起的 A3活塞前部正好空气压缩 到下一次燃烧做功活塞 B2后部，此空气压力推动 B2活塞的燃烧室转到喷油器 8位置时 A3活塞紧贴着 B2活塞后部把空气压缩到燃烧室内压缩行程终了， 同 时喷油器喷油， 燃油燃烧 B2活塞做功旋转， 此时 B组活塞侧轮毂内的单向超越 离合器 10内外环接合转动主轴 2输出动力， B2活塞后部做功同时前部排气，连 在一起的 B4活塞前部把空气压缩后部进气使下一次行程循环做准备，也就是发 动机起动后正常运转， 进气、 压缩、 做功、 排气同时进行， 因此不需要飞轮， 此时 B2活塞后部的燃烧压力使处在压缩行程终了的 A3活塞停止旋转,是 A组 活塞的旋转惯性力消除了， A组活塞和 B组活塞旋转方向是一样， 因此 A组 活塞旋转惯性能量加在 B2活塞后部做功的燃气上提高效率。

综上所述转翼发动机进气、 压缩、 做功、 排气、 四行程的循环过程是合理的。 附图说明

图 1是本发明的转翼发动机的四行程工作原理图

图 2是本发明的转翼发动机剖视图

图 3是本发明中缸体和活塞剖视图

图 4是本发明中缸盖剖视图

图 5是本发明中活塞剖视图

图 6是本发明中缸盖冷却水道剖视图

图 7是本 ^明中缸盖、 缸体、 活塞立体图

图 8是本发明中活塞、 可控单向超越离合器、 制动轮立体图

附图中 1缸体， 2主轴， 3 A组活塞， 4 B组活塞， 5周边进气口， 6周边排 气口， 7扫气管， 8喷油器， 9燃烧室， 10单向超越离合器， 11缸体冷却水出 口， 12冷却水道， 13冷却水道壁， 14缸体冷却水进口， 15缸盖， 16气缸盖 衬垫， 17端面进气口， 18端面排气口， 19缸盖冷却水进口， 20缸盖冷却水出 口， 21冷却水道， 22加强肋， 23螺栓孔， 24缸盖螺栓， 25空心轴轮毂密封 环槽， 26活塞， 27活塞内腔， 28直角式旋转阀， 29空心轴油孔， 30冷却油 进口， 31冷却油出口， 32活塞空心轴， 33活塞轮毂气、 油密封环槽， 34活塞 密封用油孔， 35活塞油密封槽， 36活塞气密封槽， 37活塞直角形密封片， 38 弹簧， 39螺紋孔， 40滑动轴承， 41缸体螺栓， 42可控单向超越离合器， 43 离合器拔爪， 44杠杆， 45滑动圆盘， 46制动轮， 47螺栓孔， 48制动槽， 49 柱销， 50凸轮， 51凸轮轴， 52凸轮轴承支撑架， 53凸轮轴轴承， 54从动齿 轮， 55轴齿轮， 56出油口， 57驱动齿轮， 58风扇， 59轴承架， 60主轴承， 61轴承盖， 62扫气口， 63活塞轮毂， 64弧形孔， 65斜面腿件， 66轴套。 下面接合附图对本发明的一种实施方式进一步说明。

柴油转翼发动机主要组成结构是缸体 1 是固定安装在底座上， 缸体上有一个 以上的周边进气口 5，进气口接通空气滤清器，还有一个以上的排出废气用的周 边排气口 6, —个以上的周边扫气口 62和一个以上的周边扫气管 7，排气口和 扫气口连接排气管，扫气口 62的用途是另有鼓风机送的风进扫气管 7后把活塞 燃烧室里的残留废气吹出， 上述气口都没有气门是常幵式。

缸体上有一个以上的喷油器 8， 燃油是由高压油泵抽送高压管入喷油器喷油， 喷油时间是活塞燃烧室 9到喷油器的位置时和可控单向超越离合器内外环接触 或脱离时间来设定， 如果用磁性离合器替代时燃烧室 9到喷油器的位置时和， 此磁性离合器接通或断开时间来设定。

缸体上有周边冷却水进口 14、 冷却水从散热水箱经水泵抽送进缸体内腔的冷 却水道 12使缸体冷却后经冷却水出口 11回水箱。

缸体两侧端面上均匀分布的安装缸盖用螺栓 41。

A、 B两组活塞轮毂对侧面上各有安放气密封环和油密封环的环槽 33， 一侧 大直径的密封环槽是气密封环槽， 此环槽外径上有等距离的两个以上的羊角形 突起槽， 此气密封环槽内外侧安放有羊角形突起部的圆形气密封环， 此密封环 内侧上安放圆形密封环， 此密封环的接头和有突起部的密封环的接头要错开， 另一侧小直径的密封环槽是油密封环槽， 此槽是通过油孔与冷却油出口互通的， 油密封环是各有一个以上的内环和外环组成的， 环的接头互相错开安装于环槽 内， 气、 油密封环底部有弹簧， 上述气密封环和油密封环的作用是防止缸体内 气体从两组活塞轮毂间泄漏， 空心轴轮毂上有羊角形突起的密封环槽 25， 此空 心轴轮毂密封环槽内外侧面安放有羊角形突起部的密封环， 此密封环内侧面另 安放圆形密封环。

转翼发动机活塞是 A、 B两组活塞组成， 每组活塞轮毂外径上有两个以上的 活塞 26固定连接而成， A、 B活塞组互相交叉安放在缸体内， 活塞空心轴轴线 和主轴 2的轴线是同一线， 活塞在轴线为中心圆周旋转， 每一个活塞上有燃烧 室 9、 内腔 27和周边和两侧端面上互相连通的有两个以上的气密封片槽 36和 一个以上的油密封片槽 35油密封片槽的油是内腔 27互通的油孔 34供给， 气 密封片槽和油密封片槽里分别安放两个以上串联的两边不等长的直角形气密封 片和油密封片 37， 又一样的气、 油密封片把两片以上接头互相错开叠层安放在 气、 油密封片槽内， 气密封片和油密封片的作用是防止活塞和缸体、 缸盖间隙 里漏气。 ，

A、 B两组活塞轮毂内径上各用键安装外环主动（活塞侧）内环从动（主轴 2) 的单向超越离合器 10， 此离合器内环里用键固定安装主轴 2， 单向超越离合器 是活塞做功时扭矩输出用的， 两组活塞轮毂外侧各连接空心轴 32， 活塞空心轴 32是安装在缸盖内径上的滑动轴承 40的内径里， 空心轴内径里分别安装可控 单向超越离合器 42， 此离合器外径上和空心轴 32内径里有对称的两个以上的 凹面槽， 此槽里流出冷却油， 可控单向超越离合器 42是外环从动（活塞侧） 内 环主动 （主轴 2)， 内环是用键安装在主轴上， 此离合器 42与主轴 2结合或分 离带动活塞轴 32旋转组成活塞走、 停、 走的间歇运动。

上述可控单向超越离合器和单向超越离合器是可以用磁性离合器来替代， 此 时一个活塞组各只用一个磁性离合器， 磁性离合器比单向超越离合器体积大因 此活塞轮毂或活塞空心轴内安装时相应的轮毂或空心轴做大， 另外安装跟活塞 旋转同步的开关电路和电源系统，开关电路的触点安装在柱销 49下端上， 也可 以用活塞位置传感器和电子开关电路来替代触点开关电路。

可控单向超越离合器 42的拔爪 43的拔动是轴齿轮 55旋转使啮合一起的从 动齿轮 54转动，从动齿轮轴上连接凸轮轴 51，安装在凸轮轴上的凸轮 50转动 推动柱销 49的上、 下平底从动件运动， 柱销是安装在凸轮轴承支撑架 52上， 支撑架是安装在缸盖内径壁上， 柱销下端斜面腿件 65在滑动圆盘 45的弧形孔 64内推动滑动圆盘 45，滑动圆盘内径两侧有装满滚珠，因此滑动圆盘是在轴上 能横向移动、周向旋转， 滑动圆盘推动离合器拔爪上的杠杆 44的动力臂， 此杠 杆是小角度倾斜安装在离合器边上， 此时拔爪上连接的杠杆的阻力臂角度旋转 使离合器拔爪 43角度旋转使可控单向超越离合器的外环与内环分离，也就是实 现活塞轴和主轴的分离， 拔爪旋转角度的大小是杠杆的两侧长短来调整， 杠杆 44是有回位弹簧， 此弹簧的作用是滑动圆盘没有推力时杠杆回到原来位置上， 使主轴和活塞轴接合。

柱销 49头部是斜面， 上部和下部各有平底从动件， 柱销中部有摆动弹簧， 此 弹簧的作用是凸轮推动从动件使柱销头部进制动槽后， 或出制动槽后保持原状， 柱销下端斜面腿件 65推动滑动圆盘同时柱销头部进制动轮 46的制动槽 48内 使活塞制动， 制动槽的前部是斜面正吻合柱销头部斜面， 制动轮是用螺栓经螺 栓孔 47安装在活塞空心轴端面的螺纹孔 39里， 制动轮制动时活塞不能反转可 是正转可以转到一个活塞端面距离后又挡住， 这是因为制动槽的长度就这么长， 其作用是活塞在压缩行程末不要反转而且燃烧室 9可以移动到燃烧做功行程位 置等待后燃烧开始前柱销出制动槽使制动松开活塞旋转，制动槽的弧长 1是等于 制动槽对应的活塞端面弧长 I加柱销头部斜面前后厚度 a合， 即 1= I + a， A 组活塞旋转时 B组活塞要制动状态也就是两侧活塞空心轴上的制动轮分别作制 动和松开动作， 此动作间隔的调整是轴齿轮 55和从动齿轮 54的传动比和凸轮 的每一循环即 δ 。+ δ

_s + δ + δ 二 2 π中推程运动角 δ。和远休止角 δ

_s的大小来 调整设定， 要凸轮、 柱销和滑动圆盘的运动过程正时吻合活塞行程， 活塞的旋 转启动时间是喷油器上次喷油后和下次喷油前的停止喷油时间的长短来调整。

凸轮机构的从动件是平底件， 凸轮在上、 下位置时各有一个从动件接触的结 构是柱销跟凸轮同步运动， 这个结构比一般用 个从动件加回位弹簧的结构没 有滞后现象。

本发明的转翼发动机是用离合器来接合和分离主轴和活塞轴， 离合器来转动 主轴的， 一般可控单向超越离合器接合时间是 0. 4/s左右， 磁性离合器接通时 间是 0. 3/s， 因此发动机是低速的， 如果要提高发动机的转速就用接合和分离 时间更快的离合器或离合器接合时间要提前也就是离合器拔爪的拔动时间要提 前， 另外一种方法是发动机起动后转速达到一定值时不使用可控单向超越离合 器 42， 具体方法是主轴 2上固定安装轴套 66, 轴套上的孔上用柱销活动安装锐 角形杠杆的支点， 此杠杆的动力臂上连接重球， 动力臂上另连接弹簧的一端， 此弹簧的另一端连接在轴套上， 杠杆的阻力臂是比动力臂短， 动力臂是支点为 中心与阻力臂形成锐角， 此阻力臂上连接钢丝绳的一端， 钢丝绳的另一端是连 接在拔爪上的杠杆 44的动力臂上， 运转方式是主轴转动达到一定的转速时重球 产生离心力克服弹簧的拉力往周向拉动杠杆的动力臂， 此时阻力臂上连接的钢 丝绳拉动杠杆 44， 此杠杆拔动离合器 42的拔爪 43使活塞轴和主轴分离， 发动 机活塞自动运转， 因此发动机转速不受离合器 42的限制， 转速可以达到高速。 缸盖 15是一样的两个件在缸体两侧端面有均匀分布的螺栓 41螺栓上对应螺 栓孔 23安装两侧缸盖 15后用螺母拧紧， 缸盖和缸体之间安装气缸盖衬垫 16防 止缸体内气体泄漏。

缸盖内径上安装滑动轴承 40， 两侧缸盖外端面与缸体进气口 5对应处有同数 的两侧端面进气口 17，进气口 5和 17与空气滤清器联接，还有缸体排气口 6对 应处有同数的两侧缸盖端面排气口 18，排气口 6和 18联接排气管，进气口和排 气口都没有气门， 是常开式。

另有缸盖冷却水进口 19，冷却水经过冷却水道 21时对缸盖进行冷却后经冷却水 出口 20流出。

缸盖外面低处和高处有加强肋 22使增强刚度， 两个缸盖外侧螺栓 24上安装 轴承架 59用螺母固定， 两侧轴承架里各安装主轴承 60此轴承内径上过盈配合 安装主轴 2， 此轴后部是动力输出端， 轴的前部用键安装驱动齿轮 57， 驱 齿 轮的作用是与传动链啮合转动高压燃油泵、 水泵、 机油泵、 发电机、 鼓风机等 发动机运转所需要的机器提供动力， 这些机器部件在发动机前部适当的部位安 装， 主轴 2的最前端安装风扇 58， 风扇前面有散热水箱， 此水箱的冷却水由水 泵抽入管道， 进各进水口、 冷却缸体和缸盖后出水口与回流管接通流到水箱形 成冷却水循环使发动机机体温度控制。

油冷却和油润滑是底座内油底壳里的机油经滤网后用机油泵抽送油管到直角 式旋转阔 28进活塞空心轴油孔 29和经冷却油进口 30进活塞内腔 27里冷却活 塞和活塞油密封环槽和活塞轮毂油密封环槽供油后经出口 31到可控单向超越离 合器 42和活塞空心轴 32之间的两个以上的凹面间隙里往外流出同时对离合器， 滑动圆盘、 凸轮、 齿轮等进行润滑， 另进入油孔 29 的油经小孔进滑动轴承 40 进行润滑， 机油对活塞冷却和各零件进行润滑后从出油孔 56回到油底壳完成循 环。

如果再提高效率可以用增压技术， 此时进气口接增压器送风管上， 此时压缩 比 ε要小一些。

转翼发动机做成汽油发动机时， 上述柴油喷油器要拆卸后此处换装火花塞， 此火花塞接线点火系统，另安装蓄电池、发电机等电源系统和燃料供给系统， 进 气口接至化油器或电控喷射装置， 压缩比 ε要调整小一些不要燃气自然着火爆 燃。

综上所述本发明的转翼发动机没有曲柄连杆机构和进气门、 排气门及连动机 构因此机械性磨损小、 能量损失小、 噪音降低而且有效解决了活塞停止时惯性 力和活塞和主轴分离与接合而且旋转惯性能量再利用提高了效率， 总容积与排 量之比高、 升功率高、 机体紧凑、 压缩比任意设定可以制造汽油转翼发动机或 柴油转翼发动机。