在现有技术中，回转发动机可以分为两类：由蒸汽驱动的发动 机和内燃发动机(内燃机)。蒸汽驱动的回转发动机通常包括膨胀 室，其将力施加于构件，使转子转动。这种蒸汽驱动的回转发动机 的例子包括：W·Taylor的美国专利No.949,605，题为“回转发动 机(Rotary Motor)”，发布于1910年2月15日；C·Lee的美国专 利No.3,865,086，题为“回转蒸汽发动机(Rotary Steam Engine)”， 发布于1975年2月11日；A·Nardi的美国专利No.5,039,290，题 为“回转扩张器(Rotary Expander)”，发布于1991年8月13日； 以及Nardi的美国专利No.6,503,072，题为“压力回转容积式，单 向膨胀回转发动机(Pressure articulated positive displacement，single expansion rotary engine)”，发布于2003年1月7日。
这些年来，在开发回转式内燃机方面，人们做了很多尝试。这 些尝试中，最成功的以在1990年5月22日发布的Kita等人的题为 “回转活塞发动机(Rotary Piston Engine)”的美国专利No. 4,926,816中所公开的汪克尔(Wankel)发动机为例。传统的汪克尔 发动机包括：转子外壳，具有摆线构造的内壁；三角转子，设置于 转子外壳的转子腔中，用于转动，其顶部与转子外壳内壁滑动接触； 偏心轴，用于支撑转子。
1948年11月16日发布的C·E·Plummer的题为“内燃回转 发动机(Internal-combustion Rotary Engine)”的美国专利No. 2,454,006中公开了早期的另一类型的内燃回转发动机的实例。此发 明公开了一种发动机，具有汽缸壳体10，其上有两个接合点17、 18，向由壳体10和转子13构成的环形腔室14突出。环形腔室14 被分成直径方向彼此相对的做功、点火和排气区15以及压缩和进 气区16。转子13具有两个星形叶片式回转叶轮23，在与接合点17、 18接合时旋转。外壳28与壳体10相连接，具有可转动的混合燃烧 压缩汽缸29。在壳体10的直径方向，与外壳28相对的分别是进气 和排气道21、22。
1975年2月11日发布的A·Nardi的题为“回转内燃发动机 (Rotary Internal-combustion Engine)”的美国专利No.3,865,522公 开了一种发动机，此发动机具有圆柱形汽缸壳体10，其具有盘形中 心内腔12，壳体10内形成有八个径向凹部或槽口14。主盘或者转 子16的尺寸适合装配在内腔12中。转子16具有沿直径方向彼此 相对的局部圆形空腔20、22。局部圆形空腔20、22容纳杠杆轮(lever wheel)26、28，杠杆轮在局部圆形空腔20、22中转动。每个杠杆 轮26、28具有三个等间距的径向臂30，当转子16在壳体10中转 动时，径向臂接合槽口14。进油系统包括管道34，穿过壳体10形 成于槽口14附近。排气口38穿过转子16的本体形成，与通向壳 体10外侧的排气歧管40相连。1981年6月23日发布的C·Lee 的题为“风冷式回转内燃机(Air-cooled Rotary Internal-combustion Engine)”的美国专利No.4,274,374是上述Lee的专利的改进。改 进包括了给发动机增加风冷设备。
1984年11月13日发布的Carr等人的题为“回转式内燃机， 具有行星齿轮活塞的液压马达和液压泵(Rotary Internal-combustion Engine，Fluid Motor and Fluid Pump Having Planetating Gear Pistons)”的美国专利No.4,481,920公开了由三个二级转子440所 环绕的进气转子420，二级转子全部嵌在反应器叶瓣状部(lobe) 组件640中。阀板330、230、240和前箱盖150，各自安装在反应 器叶瓣状部组件640的前面，其中排气/进气转子420的轴430在回 转阀板330、固定排气阀板240和前箱盖150的中心孔内转动。反 应器叶瓣状部组件640具有九个内反应器叶瓣状部460，火花塞进 入孔195延伸穿过叶瓣状部460。同样安装在反应器叶瓣状部组件 640内的还有压力密封结构550和设置于每个反应器叶瓣状部460 之间的弹簧650组件。
1992年12月18日发布的德国专利申请DE 42 42 966公开了一 种回转发动机。外壳13装有圆柱形转子2，在其圆周表面3上有四 个凹陷4。凹陷4可以容纳活塞5，活塞5呈现星形形状，其中三 个凸缘7间隔分布在活塞5的旋转中心6周围。外壳13的内表面8 呈现具有波谷18和波峰20的波浪形。四个波峰20中的每一个， 都具有设在排气阀16前侧和进气阀15后侧的火花塞14。
活塞5绕转子2的中心1转动的同时，自身也沿顺时针方向旋 转，而转子2则沿逆时针方向旋转且支撑活塞5。当转子2在外壳 13中转动时，每个活塞5的一个或多个唇缘7与外壳13的内表面 8持续保持接触。该德国专利申请并没有公开或者教导出活塞5在 绕转子2的中心1转动时自身转动的机构。
该德国申请的图1和3-9示出了向排气阀16运动的活塞5，这 表明发动机利用逐渐减小的体积，将废气推出排气阀16。同样地， 图2和3-9示出了背离进气阀15运动的活塞5，这表明吸入空气是 通过增大燃烧室的体积被吸入发动机的，从而可以将吸入空气吸进 发动机。
德国发动机的工作在图4-9中示出，同时图4和5表示的是发 动机开始转动。图4-9用罗马数字表示在外壳13中转动的转子2 的位置。活塞5一前一后地运转，也就是说，位于位置I、III的对 置的活塞5、5″，通过阀门15′、15吸入空气燃料，并通过阀门 16、16″将燃烧气体排出。如图6所示。同时，位于位置II、IV的 另外两个活塞5′、5在一侧进行燃烧25′、25，而在另一侧进行 压缩24′、24。如图6所示。图7示出了逆时针转动了90°的位置， 但是活塞5在那些位置仍然以同样的方式运转。也就是说，活塞5、 5″在位置I、III总是处于吸气和排气状态。如图6-9所示。同样， 活塞5′、5在位置II、IV总是经历压缩和燃烧。

根据本发明的一个实施例，提供具有多个回转件的回转内燃 机。当转子在具有多个叶瓣状部的外壳内部转动时，回转件绕转子 中心转动。在转子转动的时候，回转件的顶端(tip)，或者说是顶 点(apex)，接合叶瓣状部和转子的圆形切除部。在回转件绕外壳运 动的同时，进行四个内燃循环(吸气、压缩、做功和排气)。在每 个回转件绕外壳运动的同时，在回转件叶片的在后的侧面会发生做 功和排气循环，而在回转件的在前的侧面会发生吸气和压缩循环。 特别地，在回转件的一个侧面压缩吸入气体的同时，回转件的另一 侧面会经历做功循环。
在一个实施例中，连接到外壳一端的背板包括吸气和排气口， 当回转件和转子在外壳内运动时，它们控制吸气和排气口有序地开 合。前板随着转子转动，并且将燃烧室与行星齿轮组件分隔开，行 星齿轮组件用于确保回转件绕转子轴转动时处于对准状态。
吸入气体可以辅助将燃烧气体由排气口扫除出去。在一个实施 例中，吸入气体不包括燃料，燃料在压缩循环开始后被喷入。在另 一实施例中，吸入气体通过汽化器，空气-燃料混合物通过进气口。 在一个实施例中，火花塞点火燃烧。在另一实施例中，压缩点火引 起燃烧。
附图说明
结合附图，通过本发明的下列详细说明，可以更清楚地理解本 发明的上述特征：
图1是回转发动机的一个实施例的透视图；
图2是回转发动机的一个实施例的透视图，其中前盖去除；
图3是示出了行星齿轮结构的回转发动机的一个实施例的透视 图；
图4是回转发动机的一个实施例的分解图；
图5是回转发动机的一个实施例的后侧透视图；
图6是回转发动机的一个实施例的后侧透视图，其中背板去除；
图7是背板的一个实施例的透视图；
图8是背板的一个实施例的截面图；
图9是回转发动机的一个实施例的透视图，示出了前支撑板的 一个实施例；
图10是回转发动机的回转件和转子的一个实施例的透视图；
图11是回转发动机的回转件和转子的一个实施例的主视平面 图；
图12是回转发动机的外壳和背板的一个实施例的主视平面图；
图13是回转发动机的转子的一个实施例的透视图；
图14是回转发动机的回转件的一个实施例的透视图；
图15A-F是转子和回转件在一个点火循环中转动的俯视图；
图16是四个内燃循环的示图。

公开的是回转发动机装置。图中所示的实施例是具有绕转子转 动且驱动转子的回转件的喷油式内燃机。回转发动机10可以适用 于不同的燃料，包括但不仅限于汽油和柴油。回转发动机10适用 于采用传统的火花点火、压缩点火，或者其它类型的点火系统，来 燃烧任何类型的流体燃料。
图1示出了转子回转发动机的一个实施例的透视图。外壳102 具有前盖104和背板106。前盖104和背板106通过贯穿螺栓122 和对应的螺母124而固定在外壳102上。转子轴108自前盖104伸 出。在背板106后面，可以见到用于进气和排气口502、504的歧 管116。在外壳102的侧面还示出了三个火花塞112中的一个和三 个燃料喷射器114中的一个。
图2示出了回转发动机10的一个实施例的去掉前盖104的透 视图。惰轮板204通过紧固件214连接在前支撑板202上。组件202、 204随转子轴108转动，并且支撑惰轮轴随转子轴108转动。恒星 齿轮底座212具有用于转子轴108的开口，并且装配在惰轮板204 的开口中。恒星齿轮底座212适合到固定在前盖104上，并且相对 于外壳102静止。在一个实施例中，该恒星齿轮底座212包括支撑 转子轴108的轴承。
在图2中可见通孔222，用于接收发动机紧固件122。同样可 见的是在外壳102上与前盖104上的孔132相对应的孔232。定位 销(未示出)插入孔232中，以辅助前盖104组装到外壳102上。
图3示出了回转发动机10的一个实施例的透视图，示出了行 星齿轮组件。在这个图中，惰轮板204和恒星齿轮底座212被去除， 以表示出三个回转件齿轮206、三个惰轮306、以及恒星齿轮308。 在所示的实施例中，所有的齿轮206、306、308都具有相同的齿数。 恒星齿轮308相对外壳102静止，而且随着回转件齿轮206绕恒星 齿轮308转动，回转件齿轮206保持相同的方位，也就是说，回转 件齿轮206的齿与恒星齿轮308的齿之间不发生相对转动。在一个 实施例中，恒星齿轮308被固定在恒星齿轮底座212上。在另一实 施例中，回转件1006的数目与叶瓣状部(lobe)1112的数目不同， 回转件齿轮206转动，以确保在回转件1006绕转子轴108转动的 时候，回转件1006的顶部(或顶端，tip)1106与叶瓣状部1112保 持接触。本领域技术人员可以知道，在不脱离本发明的范围或者精 神的前提下，也可以采用其他的机构来使回转件1006绕转子1002 转动。
前支撑板202相对外壳102转动，但是板202相对转子轴108 静止。前支撑板202具有用于回转件轴316的孔，回转件轴支撑回 转件齿轮206。在一个实施例中，回转件轴316接合在前支撑板202 和惰轮板204中的轴承上。
板202也支撑惰轮轴326，惰轮轴支撑惰轮306。在一个实施 例中，惰轮轴326固定于前支撑板202和惰轮板204上，并且惰轮 306在惰轮轴326上转动。在另一实施例中，惰轮306固定于惰轮 轴326，并且惰轮轴326与前支撑板202和惰轮板204中的轴承接 合。
图4示出了回转发动机10的一个实施例的分解图，表示出前 盖104，惰轮板204，行星齿轮结构206、306、308，外壳102，背 板206，以及歧管116。在一个实施例中，螺栓122贯穿外壳102， 通过与螺栓124接合，连接前盖104、外壳102以及背板106。在 其它实施例中，外壳102具有双头螺栓，或者允许螺栓将前盖104 和背板106紧固在外壳102上。
图5示出了回转发动机10的一个实施例的去掉歧管116后的 后侧透视图。在所示的实施例中，转子轴108延伸贯穿背板106。 围绕转子轴108的是排气口502和进气口504。图7示出了背板106 和口502、504的布置。
图6示出了回转发动机10去掉背板后的后侧透视图。后环座 602具有用于容纳回转件轴316的孔。在一个实施例中，后环座602 具有用于回转件轴316的轴承。后环座602随转子轴108转动。在 图示实施例中，紧固件604将后环座602连接到转子1002上。
图6中示出的是外壳定位孔232，以及定位销(未示出)，用于 辅助将背板106与外壳102定位。
图7示出的是背板106的一个实施例的透视图。图8示出的是 背板106的一个实施例的纵向剖面图。背板106相对外壳102静止。 定位孔532辅助将背板106与外壳102定位。背板106具有用于紧 固件122的通孔724。三个排气口502和三个进气口504是在背板 106上的通孔。背板106还具有让转子轴108通过的孔708。在一 个实施例中，在转子轴108穿过孔708时，背板106具有用于转子 轴108的轴承。
背板106包括槽道702，在槽道中，后环座602相对于背板106 转动。在一个实施例中，槽道702在后环座602和背板106之间提 供空隙。
图9示出了回转发动机10的一个实施例的透视图，显示出前 支撑板202的一个实施例，其中没有行星齿轮结构206、306、308。 前支撑板202相对于转子轴108静止，而相对于外壳102转动。在 所示实施例中，前支撑板202通过螺栓与转子1002连接。回转件 轴316的一端和惰轮轴326的一端与前支撑板202接合。惰轮轴326 的另一端与惰轮板204接合，惰轮板被固定于前支撑板202上。
图10示出了移去了前支撑板202的回转发动机10的一个实施 例的透视图，从而示出回转发动机10的回转件1006和转子1002。 图11示出了回转发动机10中的回转件1006和转子1002的一个实 施例的正视图。外壳102具有法兰1014和座面1012。法兰1014设 置为与前盖104相匹配。法兰1014的通孔222用于接收贯穿螺栓 122，定位孔232接收用于定位前盖104的定位销。
与座面1012邻接的是前支撑板202。前支撑板202的外缘与表 面1016邻接，表面1016是在法兰1014和座面1012之间的径向面。 在所示实施例中，前支撑板202的前表面与法兰1014的前表面是 相平的。
转子1002固定于转子轴108上。转子1002在图13中详细示 出。转子1002通过插入到孔1102中的紧固件，固定到前支撑板202 上。转子1002的后侧类似地连接到后环座602上，后环座在背板 106的槽道702中转动。因此，转子1002、转子轴108、前支撑板 202和后环座602作为一个单元转动。
固定在回转件轴316上的是回转件1006。图14详细示出了回 转件1006。回转件1006绕转子轴108和转子1002转动。在所示实 施例中，回转件1006具有三个叶片(vane)，叶片尖端(point)或 者顶端(tip)1116与外壳102的内表面或者叶瓣状部1112相接触。 在转子1002和回转件1006后面可见后环座602。后环座602装配 在背板106的槽道702中。
在图11中，可见背板106以及排气口502和进气口504。当转 子1002相对背板106转动时，转子1002的臂以及回转件1006的 叶片或者臂逐渐地暴露出排气口502和进气口504。口502、504参 照示出发动机10运转的图15A-F说明。
在一个实施例中，其中外壳102的三个叶瓣状部1112彼此相 连，设置有密封结构1114。这些密封结构1114参照图12说明。
图12示出了回转发动机10的外壳102和背板106的一个实施 例的正视图。图中可见外壳102的三个叶瓣状部1112。每个叶瓣状 部1112在其尖顶部(peak)1214与邻近的叶瓣状部1112连接。
在图示实施例中，外壳102的三个叶瓣状部彼此连接的位置设 有密封结构1114，密封结构1114接合转子1002的外侧径向面1304， 并且阻止邻近叶瓣状部1112之间的流体交换。密封结构1114由尖 顶部1214的裂缝形成，正如在转子绕转子轴108转动时在转子1002 附近所见。尖顶部1214从中心转子轴108定位成使得转子1002的 外表面1304可以接触到尖顶部1214。裂缝使叶瓣状部1112之间的 尖顶部1214可以弹性地接触转子1002的径向面1304。在一个实施 例中，尖顶部1214具有凹面，与转子1002的外表面1304相匹配。 本领域技术人员会知道，在不脱离本发明的精神和范围的前提下， 可以采用其它类型的密封结构作为转子1002和尖顶部1214之间的 密封结构。
图13表示的是回转发动机10的转子1002的一个实施例的透 视图。转子1002呈具有三个圆形切除部1302的圆形形状，三个圆 形切除部1302定义了三个臂1306A、1306B和1306C的轮廓。圆 形未被剪切的部分形成三个外表面1304。当转子1002在外壳中转 动时，三个外表面1304与外壳102的尖顶部1214间歇地形成密封。 在图示实施例中，由于转子1002的一部分转动，外表面1304与尖 顶部1214相接触。三个圆形切除部1302的尺寸被设定为使每个回 转件1006可以分别在其切除部1302中转动。三个臂1306由转子 1002的中心沿径向凸出，并且彼此间隔120°。本领域技术人员会知 道，圆形切除部1302和臂1306的数量可以随回转件1006的数量 改变，而不脱离本发明的精神和范围。
转子1002的前表面和后(背)表面具有邻接切除部1302边缘 和外表面1304的槽道1314。槽道1314容纳波形弹簧件1316和密 封件1312。波形弹簧件1316位于槽道1314的底部，密封件1312 与波形弹簧件邻接。密封件1312具有矩形横截面，以及向转子1002 相应面伸展的顶面。密封件1312的顶面，由于波形弹簧件1316的 作用，与前支撑板202或者背板106之间有滑动接触。在一个实施 例中，波形弹簧件1316是一片具有波浪形状的弹簧钢，该件1316 与槽道1314的曲线相一致。
图14示出回转发动机10的回转件1006的一个实施例的透视 图。回转件1006具有对称的三叶片结构。回转件1006的外表面1412 构成顶端1106，中心与回转件轴316形成圆形部分。回转件1006 在切除部1302内部转动的同时，顶端1106的外表面1412与转子 1002的切除部1302接触。
在图示实施例中，每个顶端1106都具有由一对有裂缝1404的 侧唇缘1406形成的密封结构。由于裂缝1404允许唇缘1406向回 转件轴316偏斜，所以唇缘1406在接触叶瓣状部1112时发生弹性 的形变。本领域技术人员知道，可以改换顶端1106密封的类型， 而不脱离本发明的精神和范围。
在顶端1106之间是回转件1006的侧表面1402。侧表面1402 是弓形面，当回转件1006位于如图11所示的位置时，侧表面1402 的轮廓可以为尖顶部1124提供空隙。这种轮廓形状有利于改善燃 烧参数，包括压缩比。
回转件1006的前表面和后表面具有沿回转件侧面1402的槽道 1416。槽道1416容纳波形弹簧件1414和密封件1406。波形弹簧件 1414位于槽道1416的底部，密封件1406与波形弹簧件1414邻接。 密封件1416具有矩形横截面，以及向回转件1006相应面伸展的顶 面。由于波形弹簧件1414的作用，密封件1416的顶面与前支撑板 202或者背板106和后环座602有滑动接触。在一个实施例中，波 形弹簧件1414是具有波浪形状的弹簧钢片，构件1414与槽道1416 的弯曲保持一致。
图15A-F表示的是在一个点火循环中，转子1002和回转件1006 的转动。在图中，转子1002沿顺时针方向转动，回转件1006相对 外壳102不转动，但是回转件1006绕转子1002中心转动。在图示 实施例中，每个回转件1006都不绕自己的中心线转动，但是在沿 轴316运动的圆形轨迹平移时，仍保持确定的与起始位置平行的状 态。每个回转件1006限定了与每个回转件1006的三个侧面1402 之一相对应的三个流体腔1504、1506和1508。参照线1502表示出 转子1002的上止点位置。上止点作为转子1002的位置，被限定为 任一回转件1006都位于使流体腔处于最小体积的位置。图15A中， 转子1002位于图示位置时，回转件1006流体腔1504处于最小体 积状态。对于图示实施例，转子具有三个彼此间隔120°的上止点位 置。
转子1006在每个上止点位置之间转动120°。在这120°的转动 中，三个回转件1006中的每一个的一侧都会经历做功循环1616。 随着做功循环1616在回转件1006的在后的(trailing)侧面1402 进行，吸气循环1612和压缩循环1614发生在回转件1006的在前 的(leading)侧面1402。据此，根据图15A-F的下述讨论针对每一 种示出有三件的零部件，例如三个回转件1006、三个进气口504、 三个出口或者排气口502、三个火花塞112以及三个燃料喷射器114。
内燃发动机的工作需要四个循环：进气循环1612、压缩循环 1214、做功循环1616、以及排气循环1618。四冲程往复活塞内燃 机的每个冲程完成上述循环之一，并且每个做功循环1616都需要 四个冲程。对于四冲程发动机来说，一个活塞的每个做功循环1616 需要曲轴旋转两圈。两冲程往复活塞内燃机的每个做功循环1616 需要两个冲程，而一个活塞的每个做功循环1616需要曲轴旋转一 圈。回转发动机10没有往复活塞。取而代之的是，回转发动机10 的回转件1006与转子1002接合，转子1002与回转件1006一起绕 转子周围的轨道转动。回转件1006的行星运动与转子1002和叶瓣 状部1112相结合，完成四个循环1612、1614、1616和1618，而每 个回转件1006给转子1002的每圈转动提供了三个做功循环1616。 下述由做功循环1616开始讨论，描述回转发动机10的运转。
图15A表示出处于上止点的转子1002和回转件1006。转子 1002具有彼此相隔120°的三个上止点位置。第一流体腔1504邻接 两个叶瓣状部1112之间的尖顶部1214。尖顶部1214和回转件1006 的在前的顶端1116之间的容积是在前的流体腔1504L，而回转件 1006的在后的顶端1116与尖顶部1214之间的容积是在后的流体腔 1504T。
在图示位置，空气从进气口504通过，在在前的流体腔1504L 和在后的流体腔1504T中，在回转件1006和外壳102之间被压缩。 在一个实施例中，燃料喷射器114向上止点处的在前的流体腔 1504L内的压缩空气喷入燃料，火花塞112随之点火，点燃在前的 流体腔1504L中的燃油-空气混合物。在另一实施例中，燃料喷射 器114喷入燃料，而火花塞112在上止点的一定角度内点火。
图15B示出了沿顺时针方向转动20度之后的转子1002。在后 的流体腔1504T中的压缩后的吸入气体被迫越过外壳尖顶部1214， 迅速进入在前的流体腔1504L中，从而在在前的流体腔1504L中引 起湍流，这将提高效率并且推进更快的燃料燃烧速度。在前的流体 腔1504L中的燃烧气体膨胀，引起回转件1006迫使转子1002顺时 针转动。应该注意到在上止点会产生正扭矩矢量，这不同于往复式 活塞发动机或者任何设计有偏心曲轴的发动机，如汪克尔发动机。 由于极大地减少了发动机在上止点之前的抽吸，这提供了更高的效 率。
图15C示出了沿顺时针方向转过另一个20度之后的转子1002。 在后的流体腔1504T中的气体与在前的流体腔1504L中的气体相混 合，进入独立流体腔1504。燃烧气体在流体腔1504内继续膨胀， 给回转件1006的侧壁1402施加压力，并且迫使转子1002继续沿 顺时针方向转动。
图15D示出沿顺时针方向又转过20度之后的转子1002。燃烧 气体在流体腔1504内继续膨胀。
图15E示出沿顺时针方向又转过20度之后的转子1002，由转 子1002在上止点时开始的做功循环开始结束。转子1002具有未盖 住的排气口502，在转子1002再转过几度后，在转子1002的在后 的边缘和相邻的在后的回转件1006之间，会出现缺口。这个缺口 可以使流体腔1504中的燃烧气体流向排气口502，从而开始排气循 环。
图15F示出沿顺时针又转过20度之后的转子1002。排气循环 还在继续，而吸气循环已经开始了。进气口504被转子1002所暴 露，使新鲜空气可以进入流体腔1504。吸入气体开始将排出气体穿 过流体腔1504扫除到邻近回转件1006的流体腔1506A。
回来参照图15A，转子1002处于上止点位置，连接流体腔1508 和流体腔1506A的开口是均等的。随着吸入气体由流体腔1508的 进气口504逆时针流向流体腔1506A的排气口502，排出气体被逐 步排出。转子1002处于这个位置时，排气循环1618和进气循环就 会继续。
回来参照图15B，排气口502刚刚被回转件1006所覆盖。随 着排气口502被覆盖，排气循环1618也就结束了。当转子1002和 回转件1006关闭进气口504和流体腔1506之间的流体连通时，进 气循环1612也即将结束。
回来参照图15C，进气循环完成，为下一次做功循环1618做 准备的压缩循环1614开始了。随着转子1002继续顺时针转动，流 体腔1506现在是一个容积逐渐减小的封闭腔。流体腔1508向排气 口502敞开，且受到转子壁1302和回转件侧壁1402的限制。流体 腔1508中的气体为转子1002和回转件1006提供冷却。
回来参照图15D，随着流体腔1506的容积继续减小，压缩循 环1614继续。流体腔1508向排气口502和进气口504敞开。流体 腔1508中的气体为转子1002和回转件1006提供冷却。
回来参照图15E，压缩循环1614几乎完成了。进气口504被回 转件1006覆盖。在流体腔1508中排气口502被转子1002逐渐暴 露出来。
回来参照图15F，流体腔1506中的压缩气体，在被尖顶部1214 分开的在后的腔1506T和在前的腔1506L之间被分开。在一个实施 例中，尖顶部1214不与回转件1006的侧面1402接触，如此防止 压缩气体在腔1506T、1506L之间流动。在回转件顶端1106与转子 壁1302之间断开接触之后，流体腔1504将会连接到流体腔1506A。 流体腔1504中的燃烧气体随之将会进入流体腔1506A，在那里它 将会通过排气口502排出。进气口504仍未被暴露。转子1002继 续顺时针转动到上止点位置，在该位置下一轮的循环将重新开始。
如上所述，很明显，转子1002每转动一整圈，会产生9次做 功循环1616。转子1002每转动一周，三个回转件1006中的每个都 有三个做功循环1616。因为回转件1006等间距地分布于转子1002 周围，在做功循环1616过程中产生的力被平衡地分布在转子1002 周向。
在工作中，转子1002顺时针转动，而转子外表面1304，随着 它们接触到尖顶部1214，会在相邻的流体腔1504、1506和1508之 间提供密封。回转件1006相对于转子1002逆时针转动。回转件1006 的顶端1106，随着它们接触到叶瓣状部1112，在相邻的流体腔1504、 1506和1508之间提供密封。行星齿轮组件206、306和308确保回 转件1006以适当的相对关系随转子1002转动。
图16示出，具有三个侧面1402的一个单独回转件1006在回 转件1006绕转子1002转动整整一个360°时完成的四个内燃循环。 三个同心环表示回转件1006的侧面1402、1402′和1402″中的每一 个侧面。四个循环包括进气循环1612、压缩循环1614、做功循环 1616和排气循环1618。当回转件1006的侧面1402面向转子1002 的切除部区域1302时，排气循环1618和进气循环1612被死区(dead zone)1620分隔开。图16描述出转子1002的360°转动，示出了在 0°、120°和240°处的上止点1602、1602′和1602″。参照图15A，上 止点与面对外表面1304的转子1002一起，位于叶瓣状部1112的中 心。下列描述适用于回转件的单个侧面1402，其为说明的目的，形 成流体腔1504的一个边界。应该记住，四个内燃循环1612、1614、 1616和1618对于每个回转件1006都是重复进行的，而且转子1002 每转动120°，这些循环1612、1614、1616和1618就重复一次，因 为每个回转件1006具有间隔120°的三个侧面1402。因此，转子1002 每转动一周，这些循环1612、1614、1616和1618将重复九次。
进气循环1612在上止点之前140°左右开始。当回转件1002暴 露出进气口504，从而使得气体可以进入腔室时，进气循环1612开 始。随着转子1002由图15F所示的位置转动到图15A所示的位置， 进气口504被回转件1006暴露出来。随着转子1002由图15A所示 的位置转动到图15B所示的位置，进气口504被转子1002覆盖， 进气循环1612在这时完成。
在完成进气循环1612之后，压缩循环1614开始。当转子1002 处于或者接近上止点1602时，压缩循环1614完成。此时，气体在 腔室1504中被压缩，在一个实施例中，腔室1504包括燃料喷射器 114和火花塞112；在另一实施例中，只有火花塞112；而在又一实 施例中，没有火花塞112，这时通过压燃点火引发做功循环1616。
做功循环1616在不同实施例中都开始于上止点1602附近，并 且持续到转子1002转动到离开上止点大约70°的位置。此时，排气 循环1618开始。排气循环1618持续到转子1002转动到离开上止 点大约140°的位置。随着转子1002由图15F中所示位置转动到图 15A中所示的位置，排气口502被回转件1006覆盖，这时排气循 环1618完成。排气口502相对进气口504的位置关系使得在进气 口504被暴露前，将排气口502暴露出来。通过这种方式，受压燃 烧气体只会由排气口502流出。随着转子1002的转动，进气口504 暴露出来，吸入气体流入腔室。流出排气口502的燃烧气体的惯性， 有利于通过进气口504将吸入气体吸入。来自进气口504的气流帮 助燃烧气体扫出排气口502。本领域技术人员应该知道，在不脱离 本发明精神和范围的前提下，排气和进气口502、504的位置可以 改变，从而改变在每个内燃循环1612、1614、1616和1618中的转 子1002的转动量。
上述论述适用于单侧面1402。图16示出单独回转件1006每个 侧面1402、1402′和1402″的四个内燃烧循环1612、1614、1616和 1618。回转件具有三个侧面1402、1402′和1402″，每个侧面1402、 1402′和1402″都会按顺序经历所有四个内燃烧循环1612、1614、 1616和1618。第一侧面1402正在经历进气循环1612的一段时间 期间，相邻的第二侧面1402′正在经历排气循环1618′。因为两个侧 面1402和1402′共享连接流体腔1508、1504A，当燃烧气体由腔室 1504A排出时，燃烧气体的扫气作用将吸入气体吸入腔室1508中。
在第一侧面1402开始做功循环1616之后，相邻的第二侧面 1402′完成其吸气循环1612′，并且开始压缩循环1614′。在第一侧面 1402开始其排气循环1618之后，相邻的第三侧面1402″开始其吸 气循环1612″。每个侧面1402、1402′和1402″都会按顺序经历吸气 循环1612、1612′和1612″；压缩循环1614、1614′和1614″；做功 循环1616、1616′和1616″；以及排气循环1618、1618′和1618″。 由于侧面1402、1402′和1402″彼此之间、以及与转子1002和外壳 102之间的相对关系，吸气循环1612、1612′和1612″与排气循环 1618、1618′和1618″交迭，从而使清理扫气可以发生。
如图16所示，在转子1002转动120°的过程中，一个侧面1402 经历做功循环1616和排气循环1618，而同时相邻的侧面1402′经历 吸气循环1612′和压缩循环1614′。如果做功循环1616、1616′和1616″ 在转子1002处于上止点时开始，那么发生在一个侧面1402上的做 功循环1616和排气循环1618以及在相邻侧面1402′上的吸气循环 1612′和压缩循环1614′，就会随着转子1002由第一上止点位置1602 移动到第二上止点位置1602′而发生。在另一实施例中，做功循环 1616、1616′和1616″在上止点之外的一点开始，例如当火花提前或 者滞后时。
当第二侧面1402′随转子1002由第一上止点位置1602经过第 二上止点位置1602′到达第三上止点位置1602″而运动时，第二侧面 1402′会经历部分吸气循环(行程)1612′，压缩循环(行程)1614′， 做功循环(行程)1616′以及部分排气循环1618′。也就是说，当转 子1002的角位移是相邻上止点1602、1602′和1602″位移的两倍时， 回转件1006的一个侧面1402会经历至少所有四个内燃烧循环 1612、1614、1616和1618的一部分。
这时要注意，在所示实施例中，燃料喷射器114在火花塞112 点火引燃之前给压缩气体提供燃料。因此，来自进气口504的气流 引起的燃烧气体清理的气体并不包括任何燃料。也就是说，进入进 气口504的空气与燃烧气体混合，并作为清理气体的一部分随燃烧 气体流出排气口502。因为在扫气清理的时候，燃料尚未喷入，所 以没有燃料(除由于不完全燃烧残留的之外)通过排气口502排出。 在另一实施例中，进气口504接受空气-燃料混合物，从而不需要 燃料喷射器114。
回转发动机10具有多种功能。在一个实施例中，通过燃料喷 射器114，实现了吸入燃料的功能。在另一实施例中，通过经由可 以将燃料与吸入空气混合的汽化器吸入空气，实现了将燃料引入吸 入空气的功能。在一个实施例中，通过火花塞112，实现了点燃燃 料的功能。在另一实施例中，通过在回转件1006压缩空气-燃料 混合物时的压燃，实现了点燃燃料的功能。
在一个实施例中，通过行星齿轮206、307和308，在保持回转 件1006的至少一个顶端1106与叶瓣状部1112表面相接触的同时， 实现了令回转件1006绕转子1002转动的功能。本领域技术人员会 知道，也可以采用其他的机构来使回转件1006绕转子1002转动， 而不脱离本发明的范围或者精神。
在一个实施例中，通过如图14所示的具有裂缝1404的成对的 侧唇缘1406，实现了密封回转件1006的顶端1406的作用。在一个 实施例中，通过采用在转子1002前面和背面具有槽道1314的转子 1002，密封转子1002的功能得以实现。每个槽道1314容纳有波形 弹簧件1316和密封件1312。在一个实施例中，通过采用在回转件 1006前面和背面具有槽道1416的回转件1006，实现了密封回转件 1006的功能。每个槽道1416容纳有波形弹簧件1414和密封件1406。 在一个实施例中，通过采用由向尖顶部1214在后的侧突出的裂缝 形成的密封结构1114，实现了密封尖顶部1214的功能。
在一个实施例中，通过采用在外壳102中转动的转子1002和 回转件1006，如此可使进气口504暴露出来，并且将吸入空气吸入 外壳102，实现了吸进吸入空气的功能。吸入空气是通过清理扫气 作用进入腔室1508的。也就是说，随着燃烧气体由排气口502排 出，燃烧气流的惯性降低了进气口504的气压，从而使吸入气体进 入腔室1508。进气循环1612已在上文中参照图16描述。
在一个实施例中，通过采用将吸入空气向外壳102的叶瓣状部 1112压缩的回转件1006，实现了压缩空气的功能。压缩循环1614 已在上文中参照图16描述。
在一个实施例中，通过在回转件1006已经压缩吸入空气时， 采用燃料喷射器114，实现了将燃料引入吸入空气的功能。在另一 个实施例中，通过使吸入空气穿过可以将燃料与吸入空气混合的汽 化器，实现了将燃料引入吸入空气的功能。
在一个实施例中，通过火花塞112引燃空气-燃料混合物，实现 了燃烧燃料和空气的功能。在另一个实施例中，当空气-燃料混合物 被压缩到压燃点的时候，发生燃烧。做功循环1616已在上文中参 照图16描述。
在一个实施例中，通过采用在外壳102中转动的转子1002和 回转件1006，如此可使排气口502暴露出来，而且燃烧气体可以被 排出外壳102，实现了排出燃烧后的空气和燃料的功能。排气循环 1618已在上文中参照图16描述。
在一个实施例中，通过采用与前支撑板202和后环602接合的 回转件1006的轴316，前支撑板202和后环602与转子1002相连 接，实现了在燃烧中获得回转运动的功能。来自燃烧气体的压力加 载到回转件1006的侧面1402，而这个压力被传递到回转件轴316 上，回转件轴316的作用是向前支撑板202和后环602传递力，以 使转子1002转动。
在多个不同的实施例中，通过不同的密封结构，实现了密封回 转发动机10的功能。在转子1002和尖顶部1214之间有密封结构 1114。在转子1002的侧面、背板106和前支撑板202之间有密封结 构1312、1316和1314。在回转件1006的前后、背板106和前支撑 板202之间，有密封结构1406、1414和1416。在回转件1006的每 个顶端1106，都有密封结构1404和1406。
根据前面的描述，熟悉相关技术的人可以知道，本发明提供了 一种回转发动机10。图示实施例表示出在外壳中与三个叶瓣状部 1112接合的三个回转件1006。在另外的实施例中，回转件1006的 数目和叶瓣状部1112的数目，或者其一改变，或者两者都改变。
虽然本发明通过数个具体实施例来说明，而且实施例被相当详 细地描述，但申请人没有意图如此详细地限制或者以任何方式限定 所附权利要求的范围。本领域技术人员可以很容易看出另外的优势 和改动。因此，在更广泛的角度看来，本发明并不限定于特定的细 节、典型的设备或方法，以及所示出或描述出的说明性实例。从而， 在不脱离申请者的总体发明概念的精神或者范围的前提下，可以在 这些细节上作出改动。
相关申请交叉参照
本申请要求2003年9月4日提交的美国临时申请No. 60/500,117以及2003年10月10提交的美国临时申请No.60/510,204 的优先权。
有关联邦政府赞助研发的声明
不适用。