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转臂 活塞式 发动机

阅读：532发布：2023-03-12

专利汇可以提供转臂活塞式发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种转臂活塞式发动机，包括：柱形缸体，该柱形缸体的内部具有容腔；传动轴，其可旋转的设置在柱形缸体的轴线上，传动轴上固定有第一扁形凸轮，第一扁形凸轮的两端部分别设有呈中心对称的驱动面和受力面；燃油气缸组，其包括依次设置的第一燃油气缸、第二燃油气缸、第三燃油气缸和第四燃油气缸以及设置在该四个燃油气缸内的活塞连杆组件，每个燃油气缸的缸体部的中部两侧分别设有进气口和排气口；第一联动组件，其包括：两个条形转臂以及两个V形转臂；其中四个燃油气缸内的活塞的往复运动通过两个条形转臂和两个V形转臂的内侧面分别与驱动面和受力面的挤压而带动传动轴旋转。该发动机能量转换效率高，结构简单合理。，下面是转臂活塞式发动机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种转臂活塞式发动机，其特征在于，包括：
柱形缸体，该柱形缸体的内部具有容腔；
传动轴，其可旋转的设置在所述柱形缸体的轴线上，所述传动轴上固定有第一扁形凸轮，所述第一扁形凸轮的两端部分别设有呈中心对称的驱动面和受力面；
燃油气缸组，其包括依次设置的第一燃油气缸、第二燃油气缸、第三燃油气缸和第四燃油气缸以及设置在该四个燃油气缸内的活塞连杆组件，该四个燃油气缸分别通过该燃油气缸的缸口部沿所述柱形缸体的径向方向布置在所述柱形缸体的缸体壁上，每个燃油气缸的缸体部凸出所述柱形缸体的外壁，每个燃油气缸的缸体部的中部两侧分别设有进气口和排气口；
第一联动组件，其包括：
两个条形转臂，该两个条形转臂的一端分别铰接在所述第一燃油气缸与所述第四燃油气缸之间的容腔内和所述第二燃油气缸与所述第三燃油气缸之间的容腔内，所述两个条形转臂的另一端分别与所述第一燃油气缸和所述第三燃油气缸内的连杆尾端铰接在一起；以及
两个V形转臂，该两个V形转臂分别通过其顶角部铰接在所述第一燃油气缸与所述第二燃油气缸之间的容腔内和所述第三燃油气缸与所述第四燃油气缸之间的容腔内，所述两个V形转臂的一端分别与所述第二燃油气缸和所述第四燃油气缸内的连杆尾端铰接在一起，所述两个V形转臂的另一端分别设有具有活动虚位的铰接口，所述两个V形转臂的铰接口分别和所述第一燃油气缸和所述第三燃油气缸内的连杆与条形转臂的铰接处铰接在一起；
其中所述四个燃油气缸内的活塞的往复运动通过所述两个条形转臂和所述两个V形转臂的内侧面分别与所述驱动面和所述受力面的挤压而带动所述传动轴旋转。
2.根据权利要求1所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述第一扁形凸轮的驱动面和受力面上设有滚针。
3.根据权利要求1所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述四个燃油气缸的顶部均设有喷油嘴和火花塞。
4.根据权利要求1所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述转臂活塞式发动机还包括蒸汽气缸组、与所述第一扁形凸轮结构相同的第二扁形凸轮以及与所述第一联动组件结构相同的第二联动组件，所述蒸汽气缸组包括依次设置的第一蒸汽气缸、第二蒸汽气缸、第三蒸汽气缸和第四蒸汽气缸以及设置在该四个蒸汽气缸内的活塞连杆组件，该四个蒸汽气缸与所述四个燃油气缸并列设置，每个蒸汽气缸的缸体中部两侧分别设有废气进口和废气出口，所述废气进口和所述进气口接通，所述四个蒸汽气缸内的活塞的往复运动通过所述第二联动组件和所述第二扁形凸轮来带动所述传动轴旋转。
5.根据权利要求4所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述传动轴的两端伸出所述柱形缸体的两端，处于所述进气口一侧的传动轴的伸出端上设有增压涡轮，处于所述进气口一侧的柱形缸体的一端设置有增压涡轮罩，所述增压涡轮处于所述增压涡轮罩内，所述增压涡轮罩上设有与所述进气口接通的进气通道，处于所述废气出口一侧的传动轴的伸出端上设有涡轮风扇，处于所述废气出口一侧的柱形缸体的一端设置有涡轮风扇罩，所述涡轮风扇处于所述涡轮风扇罩内，所述涡轮风扇罩上设有与所述废气出口连通的排气通道。
6.根据权利要求5所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述两个条形转臂的一端和所述两个V形转臂的顶角部分别对应铰接在四根支撑轴上，该四根支撑轴固定在所述柱形缸体的两端，所述四根支撑轴贯穿所述容腔设置。
7.根据权利要求6所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述四个蒸汽气缸的顶部设有喷嘴，所述喷嘴与水泵连接。
8.根据权利要求7所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述两个条形转臂的另一端与所述第一燃油气缸和所述第三燃油气缸内的连杆以及所述两个V形转臂的一端与所述第二燃油气缸和所述第四燃油气缸内的连杆均通过连接销铰接在一起。
9.根据权利要求1所述的转臂活塞式发动机，其特征在于，所述柱形缸体的圆周壁上设有安装孔，所述四个燃油气缸的缸口部插装在所述安装孔内。

说明书全文

转臂活塞式 发动机

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机领域，特别涉及一种转臂活塞式发动机。

背景技术

[0002] 随着当前社会科技与经济高速发展，人类对各种机动车辆及其各种动力机械需求日益增长，且主要能源日益枯竭，人们对发动机性能有着更高的要求。目前，应用于车辆与轮船等机械动力输出来源的发动机，主要有汽油发动机、柴油发动机、转子发动机和航空喷气发动机等。汽油发动机和柴油发动机都是采用高压燃气驱动活塞直线往复运动带动连杆曲轴完成做功，而转子发动机则采用三角形转子，通过转子中心的齿轮与轴齿轮配合，在椭圆型缸体里沿缸壁偏心旋转，完成吸气、压缩、点火做功、排气等工作程序来输出动力。汽油发动机和柴油发动机所采用的冷却方式和排气方式，使大量的热能损失，热效率比较低，造成巨大的能源浪费，汽油发动机热效率最多只能达到30％，柴油发动机热效率也不超过45％，转子发动机由于气密设计上的缺陷，所以热效率更低，航空发动机需要很高的油耗与成本，在世界环保意识日益强化，石油资源日渐枯竭的今天，人类对提高发动机性能有着更多的渴望，现有的发动机已无法满足现代发展的需求。

[0003] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种转臂活塞式发动机，能量转换效率高，结构简单合理。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种转臂活塞式发动机，包括：柱形缸体，该柱形缸体的内部具有容腔；传动轴，其可旋转的设置在柱形缸体的轴线上，传动轴上固定有第一扁形凸轮，第一扁形凸轮的两端部分别设有呈中心对称的驱动面和受力面；燃油气缸组，其包括依次设置的第一燃油气缸、第二燃油气缸、第三燃油气缸和第四燃油气缸以及设置在该四个燃油气缸内的活塞连杆组件，该四个燃油气缸分别通过该燃油气缸的缸口部沿柱形缸体的径向方向布置在柱形缸体的缸体壁上，每个燃油气缸的缸体部凸出柱形缸体的外壁，每个燃油气缸的缸体部的中部两侧分别设有进气口和排气口；第一联动组件，其包括：两个条形转臂，该两个条形转臂的一端分别铰接在第一燃油气缸与第四燃油气缸之间的容腔内和第二燃油气缸与第三燃油气缸之间的容腔内，两个条形转臂的另一端分别与第一燃油气缸和第三燃油气缸内的连杆尾端铰接在一起；以及两个V形转臂，该两个V形转臂分别通过其顶角部铰接在第一燃油气缸与第二燃油气缸之间的容腔内和第三燃油气缸与第四燃油气缸之间的容腔内，两个V形转臂的一端分别与第二燃油气缸和第四燃油气缸内的连杆尾端铰接在一起，两个V形转臂的另一端分别设有具有活动虚位的铰接口，两个V形转臂的铰接口分别和第一燃油气缸和第三燃油气缸内的连杆与条形转臂的铰接处铰接在一起；
其中四个燃油气缸内的活塞的往复运动通过两个条形转臂和两个V形转臂的内侧面分别与驱动面和受力面的挤压而带动传动轴旋转。

[0006] 优选地，第一扁形凸轮的驱动面和受力面上设有滚针。

[0007] 优选地，四个燃油气缸的顶部均设有喷油嘴和火花塞。

[0008] 优选地，转臂活塞式发动机还包括蒸汽气缸组、与第一扁形凸轮结构相同的第二扁形凸轮以及与第一联动组件结构相同的第二联动组件，蒸汽气缸组包括依次设置的第一蒸汽气缸、第二蒸汽气缸、第三蒸汽气缸和第四蒸汽气缸以及设置在该四个蒸汽气缸内的活塞连杆组件，该四个蒸汽气缸与四个燃油气缸并列设置，每个蒸汽气缸的缸体中部两侧分别设有废气进口和废气出口，废气进口和进气口接通，四个蒸汽气缸内的活塞的往复运动通过第二联动组件和第二扁形凸轮来带动传动轴旋转。

[0009] 优选地，传动轴的两端伸出柱形缸体的两端，处于进气口一侧的传动轴的伸出端上设有增压涡轮，处于进气口一侧的柱形缸体的一端设置有增压涡轮罩，增压涡轮处于增压涡轮罩内，增压涡轮罩上设有与进气口接通的进气通道，处于废气出口一侧的传动轴的伸出端上设有涡轮风扇，处于废气出口一侧的柱形缸体的一端设置有涡轮风扇罩，涡轮风扇处于涡轮风扇罩内，涡轮风扇罩上设有与废气出口连通的排气通道。

[0010] 优选地，两个条形转臂的一端和两个V形转臂的顶角部分别对应铰接在四根支撑轴上，该四根支撑轴固定在柱形缸体的两端，四根支撑轴贯穿容腔设置。

[0011] 优选地，四个蒸汽气缸的顶部设有喷嘴，喷嘴与水泵连接。

[0012] 优选地，两个条形转臂的另一端与第一燃油气缸和第三燃油气缸内的连杆以及两个V形转臂的一端与第二燃油气缸和第四燃油气缸内的连杆均通过连接销铰接在一起。

[0013] 优选地，柱形缸体的圆周壁上设有安装孔，四个燃油气缸的缸口部插装在安装孔内。

[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0015] 1.通过利用凸轮的技术特征，使之与转臂配合来驱动活塞工作，能够给压力容器输入高压气体及压力容器内的高爆燃气通过活塞-转臂-凸轮-传动轴来实现能量转换，形成多组气缸循环做功，相当于提高了气缸的数量，达到了用四个气缸却能比一般四冲程发动机相同气缸十六个气缸更高的输出功率，达到了体积小，重量轻，功率大的优点；

[0016] 2.利用蒸汽气缸组吸进燃油气缸组排放的热废气再次压缩，通过喷水雾吸收热废气热量转换成水蒸汽膨胀做功，完成了热能的充分转换，提高了热效率，并达到降低缸体温度的双重效果，实现了节能减排，保护环境的目的。

[0017] 3.多缸多活塞循环的运动工作方式，使得运行更平衡，稳定可靠，结构合理，设计新颖，材料运用简化，省去许多无用零件，使得生产工艺与工作流程要求大幅降低，更方便于普及生产，零件使用周期却大大提高2～3倍，减少了维护与生产成本。附图说明

[0018] 图1是根据本发明的转臂活塞式发动机的结构示意图；

[0019] 图2是图1中沿A-A方向的剖视图；

[0020] 图3-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸、活塞和转臂的连接示意图；

[0021] 图3-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中连杆和转臂的连接示意图；

[0022] 图3-3是根据本发明的转臂活塞式发动机中第一扁形凸轮的结构示意图；

[0023] 图4是图1中沿B-B方向的剖视图；

[0024] 图5-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中蒸汽气缸、活塞和转臂的连接示意图；

[0025] 图5-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中连杆和转臂的连接示意图；

[0026] 图5-3是根据本发明的转臂活塞式发动机中第二扁形凸轮的结构示意图；

[0027] 图6是图1中沿C-C方向的剖视图；

[0028] 图7-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的吸气状态的横向示意图；

[0029] 图7-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的吸气状态的纵向示意图；

[0030] 图8-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的压缩状态示意图；

[0031] 图8-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的又一压缩状态示意图；

[0032] 图9-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的压缩状态下V形转臂与第一扁形凸轮的位置示意图；

[0033] 图9-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的压缩状态下V形转臂与第一扁形凸轮的又一位置示意图；

[0034] 图9-3是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的压缩状态下V形转臂与第一扁形凸轮的又一位置示意图；

[0035] 图10-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的排气状态示意图；

[0036] 图10-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的排气状态的又一示意图；

[0037] 图10-3是根据本发明的转臂活塞式发动机中燃油气缸的排气状态的又一示意图；

[0038] 图11-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中蒸汽气缸的吸气状态的示意图；

[0039] 图11-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中蒸汽气缸的压缩状态的示意图；

[0040] 图12-1是根据本发明的转臂活塞式发动机中蒸汽气缸的压缩状态的又一示意图；

[0041] 图12-2是根据本发明的转臂活塞式发动机中蒸汽气缸的排气状态的示意图。

具体实施方式

[0042] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

[0043] 除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

[0044] 如图1至图6所示，根据本发明具体实施方式的转臂活塞式发动机，是基于活塞发动机基础研发创新的发动机，但与活塞发动机却完全不同。本发明的一种转臂活塞式发动机，包括柱形缸体2、传动轴1、燃油气缸组5以及第一联动组件。其中柱形缸体2的内部具有容腔，传动轴1可旋转的设置在柱形缸体2的轴线上，传动轴1上固定有第一扁形凸轮8，第一扁形凸轮8的两端部分别设有呈中心对称的驱动面20和受力面21(参加图3-3)，柱形缸体2内的容腔用来容置传动轴1、固定设置在传动轴1上的第一扁形凸轮8、第一联动组件和燃油气缸组5的连杆。燃油气缸组5包括依次设置的第一燃油气缸501、第二燃油气缸502、第三燃油气缸503和第四燃油气缸504以及设置在该四个燃油气缸内的活塞连杆组件，对应的，第一燃油气缸501内设置活塞601，第二燃油气缸502内设置活塞602，第三燃油气缸503内设置活塞603，第四燃油气缸504内设置活塞604，活塞601、活塞602、活塞603和活塞604上均铰接有连杆7。四个燃油气缸分别通过该燃油气缸的缸口部沿柱形缸体2的径向方向布置在柱形缸体2的缸体壁上。当然，作为优选设计，四个燃油气缸沿缸体壁的周向均匀排列，优选的，第一燃油气缸501和第三燃油气缸503水平相对设置，第二燃油气缸502和第四燃油气缸504竖直方向相对设置，通过这种水平和竖直对置的气缸设置，活塞同步的往返工作，提高了机器运动的平衡性、可靠性，减少震动噪音，提高使用寿命。每个燃油气缸的缸体部凸出柱形缸体2的外壁，每个燃油气缸的缸体部的中部两侧分别设有进气口12和排气口13。另外，第一联动组件包括两个条形转臂92和两个V形转臂91，具体地，该两个条形转臂92的一端分别铰接在第一燃油气缸501与第四燃油气缸504之间的容腔内和第二燃油气缸502与第三燃油气缸503之间的容腔内，也即是说，两个条形转臂92呈相对位置设置，分别设置在第一燃油气缸501与第四燃油气缸504之间和第二燃油气缸502与第三燃油气缸503之间的容腔内，两个条形转臂92的另一端分别与第一燃油气缸501和第三燃油气缸503内的连杆尾端铰接在一起，两个V形转臂91分别通过其顶角部(附图标记17的位置)铰接在第一燃油气缸501与第二燃油气缸502之间的容腔内和第三燃油气缸503与第四燃油气缸504之间的容腔内，两个V形转臂91的一端分别与第二燃油气缸502和第四燃油气缸504内的连杆尾端铰接在一起，两个V形转臂91的另一端分别设有具有活动虚位的铰接口(参见图3-2)，两个V形转臂91的铰接口分别和第一燃油气缸501和第三燃油气缸503内的连杆与条形转臂的铰接处铰接在一起(参见图2)，很显然，两个V形转臂91的另一端分别设有具有活动虚位的铰接口的目的是为了两个条形转臂92和两个V形转臂91顺利转动。四个燃油气缸内的活塞(601,602,603,604)的往复运动通过两个条形转臂92和两个V形转臂91的内侧面分别与驱动面20和受力面
21的挤压而带动传动轴1旋转，本方案中，两个条形转臂92和两个V形转臂91的内侧壁上均设有与驱动面20和受力面21的运动轨迹相配合的工作曲面，在第一扁形凸轮8旋转过程中，第一扁形凸轮8的驱动面20和受力面21与两个条形转臂92和两个V形转臂91的工作曲面部分的内侧壁接触，进而使得转臂的转角发生改变，由于两个条形转臂92和两个V形转臂91一端分别与对应的连杆尾部铰接，也即两个条形转臂92和两个V形转臂91以固定轴心转动时，可以带动对应燃油气缸内的活塞做伸缩动作。反过来，燃油气缸内的活塞(601,602,603,
604)的往复运动可以通过两个条形转臂92和两个V形转臂91的内侧面分别与驱动面20和受力面21的挤压而带动传动轴1旋转。

[0045] 作为一种优选的实施例，第一扁形凸轮8的驱动面20和受力面21上设有滚针19。本方案中，驱动面20和受力面21上设有滚针19，工作时接触面为滚动摩擦，减少摩擦阻力，有效减少了摩擦与噪音，提高了工作寿命和流畅性。

[0046] 作为一种优选的实施例，四个燃油气缸的顶部均设有喷油嘴101和火花塞102。本方案中，喷油嘴101由配套的油泵适时供油。

[0047] 作为一种优选的实施例，转臂活塞式发动机还包括蒸汽气缸组51、与第一扁形凸轮8结构相同的第二扁形凸轮81以及与第一联动组件结构相同的第二联动组件，也即是说，作为一种优选的实施例，该发动机具有两套压缩气缸，分别为燃油气缸组5和蒸汽气缸组51，二者的工作原理基本一致。具体地，蒸汽气缸组51包括依次设置的第一蒸汽气缸511、第二蒸汽气缸512、第三蒸汽气缸513和第四蒸汽气缸514以及设置在该四个蒸汽气缸内的活塞连杆组件，对应的，第一蒸汽气缸511内设置活塞611，第二蒸汽气缸512内设置活塞612，第三蒸汽气缸513内设置活塞613，第四蒸汽气缸514内设置活塞614，活塞611、活塞612、活塞613和活塞614上均铰接有连杆71。四个蒸汽气缸与四个燃油气缸并列设置，每个蒸汽气缸的缸体中部两侧分别设有废气进口121和废气出口131，废气进口121和进气口12接通，四个蒸汽气缸内的活塞的往复运动通过第二联动组件和第二扁形凸轮81的相互作用，进而带动传动轴1旋转。在工作时，燃油气缸排出的高热废气由废气进口121吸入蒸汽气缸并由活塞压缩至气缸顶部，再由水泵供水经喷嘴103喷撒水雾与高热高压废气混合，水雾吸热气化成高压低温水蒸汽推动活塞做功，冷却了缸壁，这样，通过蒸汽气缸压缩做功完成对燃油气缸的降温，并同时提高了热能的转换，提高了热效率，达到了节能减排。

[0048] 作为一种优选的实施例，传动轴1的两端伸出柱形缸体2的两端，处于进气口12一侧的传动轴1的伸出端上设有增压涡轮3，处于进气口12一侧的柱形缸体2的一端设置有增压涡轮罩4，增压涡轮3处于增压涡轮罩4内，增压涡轮罩4上设有与进气口12接通的进气通道(参见图1)，处于废气出口131一侧的传动轴1的伸出端上设有涡轮风扇14，处于废气出口131一侧的柱形缸体2的一端设置有涡轮风扇罩15，涡轮风扇14处于涡轮风扇罩15内，涡轮风扇罩15上设有与废气出口131连通的排气通道22(参见图1)。本实施例中，传动轴1的两端通过轴承安装在柱形缸体2的两端。发动机在启动电机驱动下带动传动轴1转动，传动轴1带动传动轴1上的增压涡轮3转动，增压涡轮3在和增压涡轮罩4配合下产生的高压空气输送给进气口12。排出的废气流经涡轮风扇14的扇叶经排气口23排出，同时废气也驱动涡轮风扇
14旋转进而带动传动轴1转动，充分利用排出废气做功，提高了热效率。

[0049] 作为一种优选的实施例，两个条形转臂92的一端和两个V形转臂91的顶角部分别对应铰接在四根支撑轴17上，该四根支撑轴17固定在柱形缸体2的两端，四根支撑轴17贯穿容腔设置(参见图1)。本方案中，两个条形转臂92和两个V形转臂91分别铰接在支撑轴17上，且能以支撑轴17的轴心为圆心自由转动，两个V形转臂91的转动能分别推动其一端绞接的连杆带动活塞在气缸里往复运动，而且两个V形转臂91的另一端在转动时能分别拉动两个条形转臂92在启动时的回位，也即是说，在启动阶段，第一扁形凸轮8可以和两个V形转臂91的内侧壁分别挤压而实现与V形转臂91铰接的活塞的伸缩，第一扁形凸轮8和条形转臂92的内侧壁挤压而实现与条形转臂92铰接的活塞的压缩，但是与条形转臂92铰接的活塞需要靠V形转臂91的拉动而伸出。

[0050] 作为一种优选的实施例，四个蒸汽气缸的顶部均设有喷嘴103，喷嘴103与水泵11连接。本方案中，喷嘴103为喷撒雾化冷却水的喷嘴，喷嘴103由导管和水泵11连接。

[0051] 作为一种优选的实施例，两个条形转臂92的另一端与第一燃油气缸501和第三燃油气缸503内的连杆以及两个V形转臂91的一端与第二燃油气缸502和第四燃油气缸504内的连杆均通过连接销18铰接在一起。

[0052] 作为一种优选的实施例，柱形缸体2的圆周壁上设有安装孔，四个燃油气缸的缸口部插装在安装孔内。同理，四个蒸汽气缸也采用同样的安装方式安装在柱形缸体2。

[0053] 需要说明的是，本实施例提供的一种转臂活塞式发动机整体结构呈圆柱状，柱形缸体2作为该发动机的一种骨架，其具体形状没有特殊的限制，只要能够安装传动轴1、布置燃油气缸组5与蒸汽气缸组51即可。基于燃油气缸组5与蒸汽气缸组51的工作原理基本一致，可以在传动轴1上设置两个相同结构的第一扁形凸轮8和第二扁形凸轮81，燃油气缸组5与蒸汽气缸组51内也可以采用结构相同的活塞连杆，第一联动组件和第二联动组件中的两种转臂的结构和连接方式也可以相同设计。当然，燃油气缸组5或蒸汽气缸组51中的四个气缸可以采用相同规格设置，燃油气缸上的排气口13位置略高于进气口12，蒸汽气缸上的废气出口131位置略高于废气进口121，以便于先排气，减小气缸内气压，利于进气。

[0054] 以下以一种优选的转臂活塞式发动机为例具体说明工作运作过程：

[0055] 吸气过程：如图7-1所示，发动机在启动电机驱动下带动传动轴1转动，传动轴1带动传动轴1上的增压涡轮3转动，增压涡轮3和增压涡轮罩4的配合下产生的高压空气输送至进气口12。如图7-2所示，第一扁形凸轮8呈水平极限位置，活塞(601，603)处在上止点的位置，活塞(602，604)处在下止点的位置，活塞(602，604)所处的第二燃油气缸502和第四燃油气缸504上的进气口12与排气口13处于开启状态，第一扁形凸轮8跟随传动轴1逆时针旋转，高压空气经进气口12进入了第二燃油气缸502和第四燃油气缸504。

[0056] 压缩过程：如图8-1所示，第一扁形凸轮8跟随传动轴1继续逆时针旋转，第一扁形凸轮8的两端部的驱动面20同时转动并推压两个V形转臂91，驱动面20从两个V形转臂91与连杆铰接端的内侧壁开始推压，该两个V形转臂91以支撑轴17为圆心向活塞顶部方向转动，并通过连杆7推动活塞(602，604)向上运动做压缩行程。同时，两个V形转臂91的另一端在转动时将拉动活塞(601，603)向下运动，同时连带两个条形转臂92也跟着向传动轴1方向转动。如图8-2所示，第一扁形凸轮8转动了90度，到达了竖直极限位置，在第一扁形凸轮8的驱动面20驱动下，活塞(601，603)向下运动到达了下止点并开始吸进增压涡轮3压进的空气，活塞(602，604)向上运动做压缩行程到达了上止点(在到达了上止点前的预设角时，喷油嘴101向气缸内喷射油料，并由火花塞102点火)，开始由压缩过程转换到做功行程。

[0057] 做功过程：活塞(602，604)在点燃的高爆高压燃气推动下向下止点运动做功，活塞(602，604)推动相对应的连杆7带动两个V形转臂91分别向传动轴1方向转动，两个V形转臂91在转动时其内侧壁分别挤压第一扁形凸轮8的受力面21向逆时针方向旋转，第一扁形凸轮8带动了传动轴1一起转动。图9-1、图9-2以及图9-3示出活塞(602，604)下行到不同的位置时V形转臂91与第一扁形凸轮8的受力面21接触位置相关示意图。同时，第一扁形凸轮8的驱动面20推压两个条形转臂92向气缸上止点方向转动，两个条形转臂92连带连杆同时驱动活塞(601，603)向上止点运动做压缩行程。

[0058] 排气过程：如图10－1所示，活塞(602，604)分别经连杆、两个V形转臂91推压第一扁形凸轮8转动，当活塞(602，604)下行过了排气口13，燃油气缸(502，504)里的燃烧废气经排气口13进入正好气口呈开启状态的蒸汽气缸(512，514)。当燃油气缸(502，504)的排气口13开启一部分时，进气口12也跟着开启，经增压涡轮3增压的新鲜空气进入燃油气缸(502，
504)并把残余废气排出，下行至下止点，完成排气过程并同时完成吸气行程，为压缩做好了准备。此时，第一扁形凸轮8推至水平极限位置，同时活塞(601，603)在第一扁形凸轮8和两个条形转臂92的驱动下上行至上止点，完成了压缩。经喷油，点火，开始转入做功行程。此时传动轴1转动了180度。

[0059] 如图10－2所示，当传动轴1转动至270度时，第一扁形凸轮8呈竖直极限位置。活塞(601，603)完成了做功、排气、吸气行程。活塞(602，604)则完成了压缩、喷油、点火行程。

[0060] 如图10－3所示，当传动轴1转动至360度时，第一扁形凸轮8呈水平极限位置。活塞(601，603)完成了压缩、喷油、点火行程。活塞(602，604)完成了做功、排气、吸气行程。至此，发动机的燃油气缸组5完成了多次吸气、压缩、做功、排气行程的循环工作，传动轴1旋转一周，进入下一循环工作。本实施例的发动机，在传动轴1旋转360度时，每套气缸活塞已完成了两次压缩做功的工作程序，四套气缸共完成八次压缩做功的工作程序，实现了发动机高效率能量转换输出的特点。

[0061] 同理，与燃油气缸组5的工作原理一致，以下为蒸汽气缸组51的工作过程：

[0062] 如图11－1所示，第二扁形凸轮81呈水平极限位置，蒸汽气缸(512，514)由废气进口121吸入对应燃油气缸(502，504)做功后排出的高热废气。传动轴1带动第二扁形凸轮81的驱动面21向逆时针旋转，第二扁形凸轮81的驱动面21推压两个V形转臂91向上止点方向转动，同时，两个V形转臂91带动连杆71驱动活塞(612，614)向上运动压缩高温废气，活塞(611，613)在两个条形转臂92的带动下在蒸汽气缸(511,513)里向下止点方向运动。

[0063] 如图11－2所示，第二扁形凸轮81转动了90度，在第二扁形凸轮81的驱动面21推压两个V形转臂91的转动下，活塞(612，614)向上压缩高温废气至上止点，经水泵11加压的冷却水由喷嘴103雾化后向压缩后的高温高压废气喷撒，冷却水与高温高压废气混合吸热，吸热后的冷却水气化膨胀形成低温高压的混合蒸汽，然后，混合蒸汽准备推动活塞(612，614)做功。同时，活塞(611，613)在蒸汽气缸(511,513)里下行到下止点，经对应的废气进口121吸入对应燃油气缸(501，503)做功后排出的高热废气，为压缩做好了准备。

[0064] 如图12－1所示，第二扁形凸轮81转动了180度，蒸汽气缸(512,514)里混合的低温高压气体推动活塞(612，614)下行到达下止点，此过程中，活塞(612，614)分别经连杆71和两个V形转臂91的内侧壁驱动第二扁形凸轮81的受力面21逆时针旋转，并由废气出口131向涡轮风扇罩15内排放混合后的蒸汽。同时，蒸汽气缸(512,514)由废气进口121吸入对应燃油气缸(502，504)做功后排出的高热废气，为下一压缩做好了准备。此时，活塞(611，613)则在蒸汽气缸(511,513)里完成了压缩高温废气，由喷嘴103向压缩后的高温高压废气喷撒雾化的水雾，高温废气混合吸热气化膨胀准备开始做功。

[0065] 如图12－2所示，第二扁形凸轮81转动了270度，蒸汽气缸(511,513)里混合的低温高压气体推动活塞(611，613)下行到达下止点，此过程中，活塞(611，613)分别经连杆71和两个条形转臂92的内侧壁驱动第二扁形凸轮81的受力面21逆时针旋转，并由废气出口131向涡轮风扇罩15内排放混合后的蒸汽。同时，蒸汽气缸(511,513)由废气进口121吸入对应燃油气缸(501，503)做功后排出的高热废气，为下一压缩做好了准备。此时，活塞(612，614)则在蒸汽气缸(512,514)里完成了压缩高温废气，由喷嘴103向压缩后的高温高压废气喷撒雾化的水雾，高温废气混合吸热气化膨胀准备开始做功。至此，蒸汽气缸组51在第二扁形凸轮81转动配合转臂的驱动下反复做压缩-吸热-做功-排气的行程，在此过程中，吸热的蒸汽做功的同时降低了所对应的蒸汽气缸组51的温度，由于蒸汽气缸组51和燃油气缸组5并列设置，在蒸汽气缸组51做功过程中，通过与燃油气缸组5的连接部吸收热量帮助燃油气缸组5降温，为发动机提高了动力又降低了温度的双重目的。

[0066] 综上，本实施例的转臂活塞式发动机，通过利用凸轮的技术特征，使之与转臂配合来驱动活塞工作，能够给压力容器输入高压气体及压力容器内的高爆燃气通过活塞-转臂-凸轮-传动轴来实现能量转换，形成多组气缸循环做功，相当于提高了气缸的数量，达到了用四个气缸却能比一般四冲程发动机相同气缸十六个气缸更高的输出功率，达到了体积小，重量轻，功率大的优点。而且利用蒸汽气缸组51吸进燃油气缸组5排放的热废气再次压缩，通过喷水雾吸收热废气热量转换成水蒸汽膨胀做功，完成了热能的充分转换，提高了热效率，并达到降低缸体温度的双重效果，实现了节能减排，保护环境的目的。还有，多缸多活塞循环的运动工作方式，使得运行更平衡，稳定可靠，结构合理，设计新颖，材料运用简化，省去许多无用零件，使得生产工艺与工作流程要求大幅降低，更方便于普及生产，零件使用周期却大大提高2～3倍，减少了维护与生产成本。

[0067] 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

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转臂活塞式发动机

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