本发明主要是关于一种具有回转式压缩及膨胀单元的回转式内燃引擎。更具体而言，本发明是关于一种回转式内燃引擎，其压缩单元及膨胀单元具有多个分离环形箱室，可供一机械件的内燃传动装置进行所需的体积压缩膨胀作业。本发明回转式内燃引擎的内燃单元与膨胀单元之间存有协调的共生相互作用，可递归驱动，例如，与之偏心耦接的曲柄轴。
背景技术：
回转式内燃引擎是汽车及其他动力产生应用的技术领域中为人熟知且广泛使用的技术。其中一个例子就是所谓的汪克尔引擎，此种引擎是在引擎外壳的矩形箱室中设有转子，其在箱室中进行偏心旋转，以依序留置、压缩，然后燃烧其中的气体。所述转子受一偏心曲柄轴支撑，并具有三个顶点，这些顶点以可滑动的方式抵顶该箱室的周围内壁。当转子随同曲柄轴历经一段偏心旋转时，该转子在两个顶点之间利用箱室内壁圈住一定体积的进气。当转子在其偏心旋转路径上前进时，被圈住的气体就会产生体积上的压缩。在转子继续偏心旋转的过程中，压缩空气会点火燃烧，使得刚才受限的气体体积产生爆炸性的膨胀，藉此驱动转子的进一步旋转。接着，燃烧后的气体排出箱室之外，随着转子的继续偏心旋转，又会产生一批新鲜进气的留置、压缩及点火周期。
然而此种为人熟知的回转式引擎设计具有若干缺点。例如，转子扮演了决定性的角色，不仅负责传递并驱动曲柄轴旋转，使得对应箱室内产生气体压缩及膨胀，也直接封闭该箱室并维持其中的压缩及膨胀体积。转子本身必须直接接触爆炸燃烧，还要维持关键密封，以确保箱室部份能够达成压缩、燃烧及膨胀运作所需条件。想当然尔，这种回转式引擎的耐久性不足，寿命十分有限。
有鉴于此，需要一种回转式内燃引擎，其可提供简单但有效率且经久耐用的操作，用来递归驱动一机械件，例如一曲柄轴。此一回转式内燃引擎也需要在更长的使用寿命期间提供可靠的运作。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种回转式内燃引擎，能够以简单却有效率且耐用的方式产生递归式的机械驱动力。
本发明的另一目的在于提供一种回转式内燃引擎，其可于更长的使用寿命期间提供可靠的运作。
为实现上述及其他目的，本发明的回转式内燃引擎系统包括一轴向延伸的机械件、至少一压缩单元，以及至少一与之偏移的膨胀单元。所述压缩单元与膨胀单元经由定义于其间的传输埠连通，该压缩单元具有至少一进气联接器且该膨胀单元具有至少一排气联接器。该压缩单元及膨胀单元各包括一圆筒部，该圆筒部定义出一个围绕中央空腔环状延伸的环形箱室，且包括复数字于该环形箱室内且可彼此相对位移的弧形活塞。所述弧形活塞以可变化的方式将该环形箱室划分为复数彼此隔绝的子箱室。压缩单元及膨胀单元各自进一步包括一位于该圆筒部中央空腔内的转子件，其是偏心耦接该机械件，并由复数摆杆件连结至该复数弧形活塞。膨胀单元的弧形活塞在其间子箱室内所发生递归燃烧的影响下，渐增前进通过环形箱室。膨胀单元的转子件顺应弧形活塞的前进产生角度位移，藉此递增驱动该机械件围绕其轴线的旋转。压缩单元的转子件顺应该机械件的旋转产生角度位移，促使弧形活塞渐增前进通过环形箱室，造成其间子箱室内气体的递归压缩。压缩空气递归通过传输端口进入膨胀单元的子箱室。
依据本发明特定实施例所构成的回转式内燃引擎系统包含一轴向延伸的曲柄轴，以及位于外壳组体内的至少一压缩单元和至少一膨胀单元。所述压缩单元与膨胀单元经由定义于其间的传输埠连通，该压缩单元具有至少一进气端口且该膨胀单元具有至少一排气埠及至少一火星塞联接器。该压缩单元及膨胀单元各包括一圆筒部，该圆筒部定义出一个围绕中央空腔环状延伸的环形箱室。复数弧形活塞以可分离位移的方式设置于该环形箱室内，所述弧形活塞以可变化的方式将该环形箱室划分为复数彼此隔绝的子箱室。压缩单元及膨胀单元亦各自进一步包括一位于该圆筒部中央空腔内的转子件，其是偏心耦接该曲柄轴，并由复数摆杆件连结至该复数弧形活塞。该转子件包括一转子齿轮部。复数轴承座延伸通过该外壳组体，且个别延伸进入压缩及膨胀单元的中央空腔，藉此同轴接收并以可转动的方式支撑该曲柄轴。各轴承座具有一固定齿轮部，其可啮合一转子件的转子齿轮部，导引其围绕该曲柄轴轴线的偏心摆线位移，通过该压缩单元及膨胀单元的中央空腔。该压缩单元的环形箱室是在轴向及径向上与该膨胀单元的环形箱室偏移，膨胀单元的弧形活塞受到其间子箱室内气体的递归燃烧而在该环形箱室内建增前进。膨胀单元的转子件顺应弧形活塞的前进产生角度位移，藉此递增驱动该曲柄轴围绕其轴线的旋转。压缩单元的转子件顺应该曲柄轴的旋转产生角度位移，渐增推进弧形活塞通过该环形箱室，使得其间子箱室内的气体产生递归压缩。压缩空气递归通过该传输端口进入膨胀单元的子箱室，并在该处燃烧。
依据本发明特定其他实施例所构成的回转式内燃引擎系统包含一轴向延伸的曲柄轴、至少一压缩单元以及至少一与之偏移的膨胀单元。所述压缩单元与膨胀单元经由定义于其间的传输埠连通，该压缩单元具有至少一进气联接器且该膨胀单元具有至少一排气联接器。该压缩单元及膨胀单元各包括一圆筒部，该圆筒部定义出一个围绕中央空腔环状延伸的环形箱室，且包括复数字于该环形箱室内且可彼此相对位移的弧形活塞。所述弧形活塞以可变化的方式将该环形箱室划分为复数彼此隔绝的子箱室。压缩单元及膨胀单元各自进一步包括一位于该圆筒部环形箱室外的转子件，其是偏心耦接该曲柄轴，并由复数铰接式摆杆件连结至该复数弧形活塞。膨胀单元的弧形活塞在其间子箱室内所发生递归燃烧的影响下，渐增前进通过环形箱室。膨胀单元的转子件顺应弧形活塞在该单元环形箱室中的位移产生角度位移，藉此递增驱动该曲柄轴围绕其轴线的旋转。压缩单元的转子件顺应该曲柄轴的旋转产生角度位移，使弧形活塞在环形箱室内渐增位移，造成其间子箱室内气体的递归压缩，该压缩空气递归通过该传输端口进入膨胀单元的子箱室。
附图说明
图1为根据本发明一种范例实施例所构成系统100的立体分解图；
图2A为图1实施例中系统的前视图；
图2B为图1实施例中系统的部分侧视图；
图2C为图1实施例中系统的部分上视图；
图3A为图2C系统部分沿A-A线绘制的剖视图；
图3B为图2C系统部分沿B-B线绘制的剖视图；
图3C为图2B系统部分C-C线绘制的剖视图；
图3D为图2C系统部分沿D-D线绘制的剖视图；
图3E为图2C系统部分沿E-E线绘制的剖视图；
图3F为图2C系统部分沿F-F线绘制的剖视图；
图3G-1为图1实施例中系列一部分的局部截除剖视图，描绘曲柄轴的轴向安装范例；
图3G-2为图1实施例中系列一部分的局部截除剖视图，描绘曲柄轴的轴向安装范例；
图3G-3为图1实施例中系列一部分的局部截除剖视图，描绘曲柄轴的轴向安装范例；
图4A至4L以一系列时序位移概要图说明图1实施例系统开始进行内燃运作后，其压缩及膨胀单元的递归运作状态；
图5A为本发明另一种范例实施例所构成膨胀单元筒状外壳盖组件的平面、外部、剖面及内部视图；
图5B为本发明另一种范例实施例所构成压缩单元筒状外壳盖组件的平面、外部、剖面及内部视图；
图5C为本发明另一种范例实施例所构成主要筒状外壳组件的平面、外部、剖面及内部视图；
图6为图5A至5C所示范例实施例中外壳组件内弧形活塞组组件的各种视图；
图7为图5A至5C所示范例实施例中外壳组件内曲柄轴、弧形圆杆及弧形圆杆用刮油/密封的各种部份截面图；以及
图8为图5A至5C所示范例实施例中外壳组件内转子件及固定齿轮轴承座的各种内、外部视图及部份截面侧视图。
附图中符号标记说明：
环形筒状外壳1 环形筒状外壳盖2
中间开口1.25 传输埠2.2
火星塞3 膨胀箱盖2A
双弧形活塞组4 压缩箱盖2B
摆杆件5 弧形活塞组4A
转子件6 活塞连接杆4B
回转位移路径6.1 活塞肘杆4CC
圆周边缘6.5 活塞销锁圈4D
拉力螺栓7 活塞压缩环4EE
油封8 活塞油环/刮环4F
轴承座10 填充物4G
安装底座10.1 弧形圆杆5A
杆部10.2 弧形肘杆5B
固定齿轮部10.3 弧形杆侧刮油件/油封5C
角度接触轴承11 线性弹簧5D
曲柄轴12 碟型弹簧5E
中心碟12.5 边缘带槽碟型转子组6A
偏心曲柄碟12A-14 转子齿轮部6A.2
偏心曲柄碟13 线性弹簧6C
偏心曲柄碟14 固定齿轮轴承座9A
进气口15 筒状孔洞9A.1
排烟埠16 外齿齿轮表面9A.2
压缩空气供应17 曲柄轴12A
喷油器18 润滑油通道14A
冷却剂埠19 回转式内燃引擎系统100
冷却剂隔间20 压缩单元100C
引擎基座托架21 第一筒状外壳半1C
真空埠22 中央空腔1.2C
清空措施22.1 凹槽1.25C
润滑油埠(通往油箱)23 第一筒状外壳盖2C
O形环垫圈/沟槽24 环形箱室2.1C
引擎基座本体1A 开口2.2C
环状槽孔2.5C 中央外壳201
弧形活塞4C、4C’、4C” 贯通开口202.2
表面沟槽4.2C 第一筒状外壳半201C
平滑环状壁部6.1C 第一筒状外壳盖202C
转子齿轮部6.2C 环形压缩箱202.1C
膨胀单元100E 中央空腔201.2C
第二筒状外壳半1E 环状槽孔202.5C
中央空腔1.2E 第二筒状外壳半201E
凹槽1.25E 中央空腔201.2E
第二筒状外壳盖2E 贯通开口202.2E
环形箱室2.1E 第二筒状外壳盖202E
开口2.2E 环形箱室202.1E
环状槽孔2.5E 膨胀箱202.1E
弧形活塞4E、4E’、4E” 环状槽孔202.5E
平滑环状壁部6.1E 气体R、B、G
转子齿轮部6.2E 轴线X
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
整体而言，依据本发明特定范例实施例所建构的系统是实施于具有至少一个压缩单元及至少一个膨胀单元的回转式内燃引擎。所述压缩单元及膨胀单元共同耦接至一机械件，用来传递由引擎产生的驱动力，该机械件例如可为一轴向延伸的曲柄轴。所述压缩单元及膨胀单元定义出分离的环形箱室包含复数可位移弧形活塞，此等弧形活塞之间形成有可变动膨胀及压缩体积的复数子箱室。
在各压缩单元中，曲柄轴的旋转导致弧形活塞在所属环形箱室内对应位移，使得进入后续子箱室的气体在相邻弧形活塞之间逐渐产生体积压缩，而后再输送到膨胀单元。在膨胀单元中，压缩空气容纳于其环形箱室内相邻弧形活塞之间形成的子箱室中。压缩空气在此遇到适合的燃料注入时就会点燃，在膨胀子箱室中产生爆炸燃烧。燃烧使得子箱室的体积对应膨胀，从而迫使该子箱室两侧的弧形活塞分开。弧形活塞在膨胀单元的环形箱室中位移，藉此驱动曲柄轴旋转。
压缩单元及膨胀单元中的后续子箱室以此方式进行可变且合作的相互影响，造成上述压缩-燃烧-膨胀程序的递归执行。曲柄轴的旋转透过铰接式连结措施的个别转子组体耦接至弧形活塞在压缩单元及膨胀单元环形箱室中的轨道位移。转子组体可于该曲柄轴的轴旋转与弧形活塞在压缩及膨胀单元环形箱室中的轨道位移之间提供适合的双向转变。
依据本发明特定态样，各压缩/膨胀单元的转子组体具有一随同对应机械件转动的转子件，例如一曲柄轴，用来驱动特定弧形活塞的位移(在压缩单元中)，或是将弧形活塞的位移力传递至曲柄轴(在膨胀单元中)。压缩/膨胀单元的各转子件始终位在所属单元圆筒部定义(且实质包覆)的环形箱室之外。因此，虽然转子件连同转子组体的其他组件可能有助于在各单元中定义出个别子箱室(并将各子箱室彼此隔离)，但转子件始终位于所属单元的环形箱室外部。因此，转子件位于各子箱室之外。亦即，压缩及膨胀单元内的各子箱室确实随时局限于周围环形箱室的固定筒状壁之内。
现请参照图1，此立体分解图描绘依据本发明一种范例实施例所建构的回转式内燃引擎系统100。如图所示，该回转式内燃引擎系统100包括一压缩单元100C以及一膨胀单元100E。虽然在此以压缩及膨胀单元各一做为说明，但在其他特定实施例中，依据应用目的，也可能使用多个该压缩单元100C及多个该膨胀单元100E。在如图所示的范例实施例中，压缩单元100C及膨胀单元100E是实质受一共享外壳组体所包覆，该外壳组体包含一双边主要/中央环形筒状外壳1及一对环形筒状外壳盖2，盖住中央外壳1的两侧。此外壳组体的各项零件可用铸铁、铝合金、镁合金即或本技艺中已知的其他任何适用材料制作，只要具有适合用于内燃引擎本体的充分强度、耐用度及耐磨度即可。
压缩单元100C的圆筒部是由第一筒状外壳半1C与第一筒状外壳盖2C所构成，膨胀单元100E的筒状外壳部是由相对第二筒状外壳半1E与第二筒状外壳盖2E所构成。较佳者，压缩单元100C的圆筒部是在轴向及经轴向(或如图示实施例的径向)上与膨胀单元100E的筒状外壳部偏移。虽然采用经轴向相互偏移的方式设置，但该压缩及膨胀单元100C、100E的第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E及第二筒状外壳盖2E各自形成有彼此对齐的贯通开口，共同供一轴向延伸的曲柄轴12通过。因此该曲柄轴12是以偏心方式穿过压缩及膨胀单元100C、100E中至少一者的外壳组件。较佳者，该曲柄轴12偏心穿过压缩及膨胀单元100C、100E两者，使其弧形活塞及转子组体以互补且互抵平衡定向的方式围绕曲柄轴12所定义的轴线X。转动/回转零件的互抵平衡有助于降低系统运作时的震动。
在各压缩及膨胀单元100C、100E中，由相邻外壳组件所构成的圆筒部是沿着中央空腔1.2C、1.2E环状延伸。此中央空腔1.2C、1.2E的一侧受该第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E及第二筒状外壳盖2E的侧边中央壁所封闭，只有结合后外壳组件中央壁上形成的对齐贯通开口开放供曲柄轴12通过。较佳者，邻接第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E及第二筒状外壳盖2E相对环状表面之间保留有环状槽孔2.5C、2.5E，使得各单元100C、100E的中央空腔1.2C、1.2E可由此与形成于圆筒部内侧的环形箱室2.1C、2.1E连通。此环状槽孔2.5C、2.5E可供对应单元的转子组体(6)与弧形活塞4C、4C’、4C”及4E、4E’、4E”之间进行连结耦接。
该压缩及膨胀单元100C、100E外壳组件之间形成的环形箱室2.1C、2.1E是以气密、水密方式与外壳组件外部的周围空间隔离。环形箱室2.1C、2.1E是受连接后外壳组件的内表面所共同形成的实质连续筒状壁所围绕。内筒状壁面是绕着对应单元的中央空腔1.2C、1.2E环状连续延伸，且较佳者只在允许环形箱室与中央空腔连通的环状槽孔2.5C、2.5E处中断。该环形箱室实质连续延伸的筒状轮廓从环状槽孔2.5C、2.5E的一边形成至另一边，使框在其中的子箱室限制于连续弧形活塞之间。
该压缩单元环形箱室2.1C中的弧形活塞4C、4C’、4C”及膨胀单元环形箱室2.1E中的弧形活塞4E、4E’、4E”在本实施例较佳的是形成实质相同的结构。此外，弧形活塞压缩及膨胀单元100C、100E所用弧形活塞的总数也相同，较佳的是压缩单元环形箱室2.1C中弧形活塞的分布在系统运作期间随时呈现角度上或轨道上、位置上的互补(相对于该复数单元环形箱室2.1C、2.1E的个别轴线)。这种关系可依据特定应用的配置及要求而适当变化，但弧形活塞具有相似结构的这种互补定位一般而言有助于优化互抵平衡，提升系统运作的稳定度。
各弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”形成有一大致筒状的外轮廓，此轮廓所围绕的拱形轴线是对齐对应环形箱室2.1C、2.1E的环状轴线。各弧形能够顺畅位移，因此可以在对应环形箱室2.1C、2.1E所定义出的环圈中沿其环状轴线进行顺畅且递归的行进。各弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”是配置为实质填满该环形箱室2.1C、2.1E的一部分，其剖面尺寸跨越该环形箱室的经轴(图示实施例中为实质圆形)空间，且以筒状外表面实质贴合该环形箱室周围外壳组件的内壁(但不与其摩擦结合)。
较佳者，各弧形活塞外筒状表面与紧贴环形箱室周围的筒状内壁之间设有一层液体或其他适用润滑油。各弧形活塞外筒状表面上较佳的是形成一系列表面沟槽，像是表面沟槽4.2C(示于弧形活塞4C)，以便利适用润滑油的留存及分布。这层润滑油不仅是为了防止弧形活塞与周围箱室壁面之间的摩擦，也是为了填满并使一弧形活塞一轴端的环形箱室空间与该弧形活塞另一轴端的环形箱室空间隔离。因此各弧形活塞周围的润滑油层具有子箱室之间的密封作用，可导引并隔绝该弧形活塞。
虽然各环形箱室2.1C、2.1E及各弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”的剖面或经轴轮廓在图示实施例中为圆形，但在其他实施例中也可为适合特定应用的其他形状。亦即，环状围绕各单元圆筒部轴线以描绘单元的环形箱室2.1C、2.1E的平面几何形状可为所示圆形以外的任何形状其他适用形状，取决于目标用途的特定要求。因此，各环形箱室2.1C、2.1E可采用矩形剖面轮廓、多边形轮廓，或任何适合于目标应用的其他不规则轮廓，只要弧形活塞的形状及配置可于经轴向以密封却可位移的方式填满该环形箱室即可(配合涂抹的润滑油层)。
各压缩/膨胀单元100C、100E的转子组体包括一位于该单元中央空腔1.2C、1.2E内的转子件6。如图所示，各转子件6形成有一中央贯通开口，其是偏心对齐相邻的该第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C或第二筒状外壳半1E、第二筒状外壳盖2E的贯通开口，因此可容该曲柄轴12偏心穿过其中。各转子件6环绕此贯通开口的环状内表面较佳的是至少一部份定义一转子齿轮部，此转子齿轮部具有齿轮齿，用以啮合一固定齿轮部上的互补齿轮表面(例如形成于以下段落所述的轴承座10)。与固定齿轮部的齿状啮合可导引该转子件6绕其进行回转位移。
在图1所示实施例中，转子贯通开口周围的环状内表面较佳的是由两个不同的轴向部份所构成。其中一部份为一平滑环状壁部6.1C、6.1E定义为一实质平滑的环状内壁表面，容纳形成于该曲柄轴12上的偏心曲柄碟(下文详述)。另一部份为一转子齿轮部6.2C、6.2E，该转子齿轮部6.2C、6.2E配置有齿轮齿，形成一个连续环形的内齿齿环表面，供该转子件6沿之啮合并围绕该固定齿轮部回转。
曲柄轴12穿过压缩及膨胀单元100C、100E相邻外壳组件的轴向对齐开口，并于压缩及膨胀单元的第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳盖2E的相对两外侧受一对轴承座10同轴支撑。各轴承座10是经由一安装底座10.1架设在一周围结构(图未示)上，并包括一轴向延伸而出的实质管状杆部10.2。该杆部10.2定义一轴孔，供该曲柄轴12的一端同轴穿过，于其中获得可转动的支撑。在本实施例中，该杆部10.2终结于一固定齿轮部10.3，该固定齿轮部10.3的外表面设有外齿齿轮表面，与一转子件6的内齿齿环表面啮合。
如图1的分解画面所示，一个轴承座10同轴插经该压缩单元的第一筒状外壳盖2C的开口2.2C，偏心穿入该单元转子件6的贯通开口。另一轴承座10反向穿过该膨胀单元第二筒状外壳盖2E的开口2.2E，然后偏心穿入该单元转子件6的中央贯通开口。组装定位时，各轴承座10的杆部10.2同轴结合并实质填满对应单元第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳盖2E的贯通开口2.2C、2.2E，且各轴承座10的固定齿轮部10.3与对应单元转子件6的转子齿轮部6.2C、6.2E呈现齿轮啮合的状态。
系统100运转时，压缩及膨胀单元100C、100E的转子件6会绕着该曲柄轴12的轴线X进行偏心摆线位移。位移范围在对应单元的中央空腔1.2C、1.2E内。依据所属单元，转子件6的此一偏心回转位移会驱动或传递弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”在各自环形箱室2.1C、2.1E中轨道位移(的力量)，并反向传递或驱动该曲柄轴的旋转/角度位移(的力量)。
各转子件6对如轴承座10上固定齿轮部的齿轮啮合，可导引并稳定该转子件6的偏心回转位移。任何于本技艺中为人熟知的其他适用措施皆可用于为该转子件6的位移提供此种导引稳定支撑。虽然图示实施例中所采用的齿轮啮合方式是采用形成内齿齿环表面的转子齿轮部6.2C、6.2E来围绕形成于对应轴承座10固定齿轮部10.3上的外齿齿轮表面，但也可使用其他配置。例如，在特定的替代实施例中，视乎目标应用所允许，各转子件6可设有外齿转子齿轮部及一具有内齿齿环表面的固定齿轮部。
曲柄轴12受两个轴承座10所支撑，依序穿过该压缩单元的第一筒状外壳盖2C、转子件6及第一筒状外壳半1C的对齐开口，然后穿过该膨胀单元第二筒状外壳半1E、其转子件6及第二筒状外壳盖2E的对齐开口。虽然曲柄轴12可相对于该第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E及第二筒状外壳盖2E旋转，但其是固定接合于压缩及膨胀单元的转子件6，随之进行角度位移。为达成此一目的，曲柄轴12在其轴向长度的适当中间点具有第一及第二曲柄碟13，围绕其偏心设置。亦即，各曲柄碟13是刚性锁固于该曲柄轴12，与该压缩/膨胀单元转子件6之一的中央贯通开口具有相同的对应曲柄轴12偏心度。
在图标实施例中，压缩及膨胀单元100C、100E的转子件6较佳的是以实质互补的方式定向，也就是彼此以约180度的偏移角度定向。较佳者，压缩及膨胀单元100C、100E的转子件6也是设置于相对其各自圆筒部互补偏心的位置。因此两个曲柄碟13偏心是采相对轴向角度定向，以约180度的角度位置相互偏移。各曲柄碟13配置且位于曲柄轴12上，以结合压缩或膨胀单元100C、100E中其对应转子件6的平滑环状壁部6.1C、6.1E。各曲柄碟13是经由本技艺中任何一种已知的是用手段固设定位在其转子件6之内。如此可以确保该曲柄轴12绕其轴线X的每一角度旋转会造成各单元转子件6的完全偏心摆线回转。
该压缩及膨胀单元100C、100E中的转子件6各形成有一预设圆周轮廓，其边缘部份汇聚于个别顶点。在图1的范例实施例中，每一转子件6包含三个此种顶点，且转子件6是于各顶点处或近旁经由一铰接式摆杆件5连接至附近的弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”之一。更具体而言，该转子件6是于其各顶点上或近旁枢接至摆杆件5的内侧端，而摆杆件5的外侧端则枢接于对应弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”。可使用任何于本技艺中已知的适合措施达成摆杆件5内、外侧端的枢接，使各摆杆件5的外端的枢接装置适当容纳于对应单元的第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E及第二筒状外壳盖2E之间所形成的环状槽孔2.5C、2.5E内(用于接近环形箱室内的弧形活塞)。
较佳者，提供转子件6顶点与弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”之间铰接式连结的各摆杆件5形成有相似配置，以保持系统运作期间偏心偏移压缩及膨胀单元100C、100E中各种组件同时高速旋转及回转位移时的对称互抵平衡。摆杆件5可形成有任何于本技艺中已知适合该转子件6、弧形活塞、圆筒部以及其他周围组件配置的结构。在图标范例实施例中，各摆杆件5是形成有内、外侧端及延伸于其间的中间部，该中间部具有拱形轮廓，以贴合图中各转子件6的弧形圆周边缘。
当各转子件6随同曲柄轴绕轴线X的旋转而经历其铰接式旋转位移时，摆杆件5连接为引领(该压缩单元100C)或跟随(该膨胀单元100E)其所枢接的对应转子件6个别顶点。就这一点而言，摆杆件5的铰接式移动据此将弧形活塞4C、4C’、4C”、4E、4E’、4E”的个别位移连接至对应转子件6的位移。
本案回转式内燃引擎系统100组装完成后，压缩单元100C的第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C及膨胀单元100E的第二筒状外壳半1E、第二筒状外壳盖2E共同将各单元的一转子件6及一组摆杆件5留置于其间。因此，在压缩及膨胀单元100C、100E中，其所属的转子件6及摆杆件5及留置于其圆筒部的中央空腔1.2C、1.2E内，相对第一筒状外壳半1C及第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E及第二筒状外壳盖2E的侧面中央壁面之间。如以下段落将详述者，形成于对应单元的环形箱室2.1C、2.1E之内的子箱室(该环形箱室内连续弧形活塞的两端之间)经由该环状槽孔2.5C、2.5E的一段与中央空腔1.2C的一部份连通。
为了使中央空腔1.2C、1.2E的该部份与该中央空腔的其他部份隔绝，并使一子箱室与同一环形箱室2.1C、2.1E的其他子箱室隔绝，在相对第一筒状外壳半1C或第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E或第二筒状外壳盖2E内壁的对应单元转子及摆杆件6、5表面设置适合的刮油/密封措施。配合适用的润滑措施，转子6及摆杆件5可各自与定义出中央空腔1.2C、1.2E的中央壁面平面侧维持密封刮油结合。转子及摆杆件6、5因此能够以可变化的方式形成并密封个别子空腔(在中央空腔1.2C、1.2E内)，所述各子空腔是连通于一子箱室，该子箱室以可变化的方式形成在周围环形箱室2.1C、2.1E之内。如此形成的子空腔在系统运作期可变化大小及配置，由两个摆杆件5及对应杆件6的圆周边缘动态限界，延伸于枢接至该复数摆杆件5的顶点之间。
图2A至图2C分别为图1所示系统100沿曲柄轴12轴线X所见的前视、侧视及顶视平面图(从膨胀单元100E侧)。图3A至图3F显示沿不同剖面线绘制的各种剖视图，说明系统实施例100的不同部份。图2A至图3F的各种视图揭露系统100中各种较佳的内部冷却及润滑措施，包括为维持安全及稳定运转条件而形成于第一筒状外壳半1C、第一筒状外壳盖2C、第二筒状外壳半1E及第二筒状外壳盖2E内部或通过其中的内部通道。行经该外壳组件及各种移动件的冷却剂分布通道及隔间最终连通至形成于该压缩及膨胀单元100C、100E中一或两者外壳组件上的冷却剂端口19。形成于单元100C、100E外壳组件及不同操作件上的各种润滑油分布通道及隔间最终连通至一润滑油埠23，所述润滑油埠23较佳的是形成于各单元100C、100E的外壳组件上并通往润滑油箱(图未示)。可使用任何于此技艺中已知的适合措施来启动并控制必要冷却剂及润滑剂的提供与分配。
兹将图1至图3G-3所示系统100特定实施方式中包含的各种组件及组件(某些于前后段落详述)配合对应参考编号列示如下。部份组件及组件的标准结构和功能已为习知此技艺人士所熟悉，是以在此不加详述。
图3G-1至图3G-3显示第一筒状外壳半1C、第二筒状外壳半1E的一系列由上而下剖视图，除了曲柄轴12以外，省略其他系统零件。由于该曲柄轴12于系统运作期间通常会承受过度负载，最佳的是尽可能形成为一体单元。图3G-1至图3G-3描绘曲柄轴12的一种范例，其设有偏心偏移曲柄碟13、14，与该第一筒状外壳半1C、第二筒状外壳半1E配合。第一筒状外壳半1C、第二筒状外壳半1E具有一共享中间开口1.25。第一筒状外壳半1C、第二筒状外壳半1E在该共享中间开口1.25周围形成有一凹槽1.25C、1.25E，藉此提供充分间隔，以利该曲柄轴12在导引下穿过此一共享开口1.25。
例如，参照图3G-1所示，当该曲柄轴12如指示从压缩单元侧安装时(如图所示右至左)，该曲柄轴的导引偏心曲柄碟14首先共心对齐装进共享中间开口1.25，使其中心碟12.5容纳于该第一筒状外壳半1C侧的凹槽1.25C。曲柄轴12前进时，该导引偏心曲柄碟14穿出该共享中间开口1.25并进入第二筒状外壳半1E的凹槽1.25E。如图3G-2所示，之后曲柄轴12在经轴方向上移动(如图所示为向下平移)，使得其导引偏心曲柄碟14在该第二筒状外壳半1E侧的凹槽1.25E内部平移。曲柄轴的中心碟12.5同样平移至共心对齐该共享中间开口1.25。当该曲柄轴12进一步向前时，如图3G-3所示，其中心碟12.5同轴结合该共享中间开口1.25，而其尾随偏心曲柄碟13仍留在第一筒状外壳半1C侧。曲柄轴12如此即适当定位于环形筒状外壳1中，以待系统组件的进一步组装。
图4A至图4L的一系列概要图说明系统100经使用适合发动措施(图未示)发动其内燃操作后后，缩及膨胀单元100C、100E的递归运作。为便于说明，此处将压缩及膨胀单元100C、100E并列显示，并省略外壳组件(膨胀单元100E去除外侧第二筒状外壳盖2E，压缩单元100C去除第一筒状外壳半1C)。系统100的其他部份同样在图中略去以便清楚显示必要组件。当然，在实际组体中，显示于并列单元100C、100E中的轴承座10从前方来看实际上会是彼此同轴重迭，因为两个轴承座10是受同一曲柄轴12同轴支撑。压缩及膨胀单元100C、100E上各有标示的相配线ML为参考线，在图示实施例中，经轴向偏移的单元110C、100E实际上是沿此参考线对齐(方式)。
于图4A所描绘的瞬间，一批标示为B的新鲜导入空气占据压缩单元(环形箱室2.1C的)定义于弧形活塞4C、4C’之间的子箱室。这批经进气口15进入压缩单元100C的空气B也经由该环状槽孔2.5C的暴露部份流入以两个邻近摆杆件5及转子件6圆周边缘6.5为界的(中央空腔1.2C内的)子空腔。连接两单元环形箱室2.1C、2.1E的传输埠2.2在此时受到压缩单元100C的弧形活塞4C”及膨胀单元100E的弧形活塞4E堵住而密封。先前在膨胀箱100E中发生的爆炸及膨胀周期产生曲柄轴旋转力量，此力量驱动压缩单元100C的转子件6沿着一回转位移路径6.1(由该转子6的顶点决定)移动。压缩单元转子件6因此被其所固接的曲柄轴12偏心曲柄碟13所转动(未示于图4A)，从而绕着轴承座10的固定齿轮，在两者齿轮啮合(经由其转子齿轮部6.2C)的导引下旋转。由摆杆件5连接的弧形活塞4C、4C’、4C”会跟随转子件6的回转位移动作，其以各自速率在环形箱室2.1C中前进。
于图4B所描绘的瞬间，弧形活塞4C跟随转子件6的位移，开始关闭该进气口15并拉近与弧形活塞4C’的相对距离，而远离弧形活塞4C”。在此同时，标示为G的先前导入空气留置在弧形活塞4C’与4C”之间的子箱室中，并经由该环状槽孔2.5C的暴露部份进入与之连通的子空腔之间，这批空气受到进一步压缩。位在弧形活塞4”与4C之间的子箱室经由该真空埠22进一步排空(较佳的是以如概略图示连接到真空端口22的适用真空产生单元加以辅助)。
在图4C所描绘的瞬间，压缩箱中的弧形活塞4C已经完全封锁进气口15，同时进一步压缩弧形活塞4C’旁子箱室中的该批空气B。如此一来即进一步压缩弧形活塞4C’与弧形活塞4C”煎子箱室中的该批空气G。另一方面，弧形活塞4C”与弧形活塞4C之间子箱室所形成的清空空间(标示VAC)扩大体积。此真空经由经由该环状槽孔2.5C暴露部份继续进入与此子箱室连通的子空腔。此时，该转子件6已经历其绕曲柄轴轴线X(及固定齿轮部轴线)所进行偏心回转的四分之一圈。
请参阅图4D所描绘的瞬间，各单元中的转子件6在偏心回转过程中进一步向前，使得弧形活塞4C据此行进通过压缩箱的进气口15，释放进气口15，使其能够与接于弧形活塞4C后方的清空子箱室(及子空腔)形成开放连通。因此原来清空的子箱室现在经由变成开放的进气口15引入一批新鲜空气R。这批空气R填满该子箱室，并经由环状槽孔2.5C在此处的暴露部份进入并填满与之连通的子空腔。
同时，弧形活塞4C相对于下一个弧形活塞4C’的前进使得弧形活塞4C前方子箱室及子空腔中的该批空气B受到进一步压缩。在此瞬间，已经在弧形活塞4C’及4C”之间下一子箱室/子空腔更进一步被压缩的该批空气G暴露于该传输端口2.2且行经膨胀单元弧形活塞4E”与4E之间的子箱室(及经由环状槽孔2.5E暴露部份与之连通的子空腔)。此时，弧形活塞4E”与4E之间的子箱室及子空腔在体积上大幅压缩。然而，该压缩单元的弧形活塞4C’与4C”之间压缩的挤压效应会迫使该批压缩空气G进入该膨胀单元的子箱室/子空腔。
在膨胀单元的这个子箱室/子空腔中，该批压缩空气G与注入的然由混合，再经如火星塞3等适用的点火措施点燃。密封子箱室/子空腔中所产生内部燃烧的爆炸效应使得其中的体积发生动态膨胀。如后续图中所示，因此在紧邻的弧形活塞4E”与4E之间产生位移斥力，以容纳该子箱室/子空腔的体积膨胀。
需特别说明者，此图4D(以及图4A至4C及4E至4L)中在膨胀单元100E内别处标示的各批气体R、B、G代表在先前的压缩-燃烧-膨胀运作周期中从压缩单元100C接受的对应压缩空气所产生的燃烧后气体。因此，图4D中膨胀单元100E侧的该批烟气R与同一图中在同一瞬间出现于压缩单元100C侧的该批新鲜空气R并无直接关系。标记的共性是为了反映以下事实：此一燃烧后烟气R是源自压缩箱在先前一个完整转子件6回转周期(或三个压缩-燃烧-膨胀周期)所送来的对应压缩空气。经由图4D膨胀单元100E中排烟埠16排出的燃烧后烟气G也是相同情形。这批烟气G是由前一次转子回转(或之前三个压缩-燃烧-膨胀周期)经由该传输端口2.2所至膨胀单元100E的一批空气G经燃烧及膨胀而产生。
在图4E所描绘的瞬间，压缩单元100C的弧形活塞4C’前进超过压缩箱进出传输埠2.2的开口，并将之封闭。该弧形活塞4C’前方的子箱室/子空腔(先前被该批压缩空气G占领)现在开始重新开启为清空体积，而该弧形活塞4C”立即被转子件6及对应摆杆件5进一步向前拉动。当然，转子件6是在曲柄轴12的驱动下造成偏心回转而前进，该曲柄轴12的旋转则是受膨胀单元100E弧形活塞的爆炸膨胀及反应位移所驱动。弧形活塞4C在压缩圆筒部中继续相对于其跟随弧形活塞4C”及引领活塞4C’而前进。因此，新鲜空气R经由弧形活塞4C后方仍开启的进气口15持续进入，体积持续增加，至于先前导入而位在弧形活塞4C前方的该批空气B则在该子箱室及相通子空腔逐渐压缩的体积中持续受到压缩。
在膨胀圆筒部中，燃烧后气体G(弧形活塞4E”与4E之间)开始逐渐扩大体积，前一燃烧周期产生的气体R也持续扩大体积。之前两个燃烧周期所产生的烟气B刚要达到最大膨胀程度，且开始在体积上产生压缩以进行后续排气。
参阅图4F所描绘的瞬间，压缩箱中弧形活塞4C’与4C”之间的清空子箱室现与真空埠22连通，在清空措施22.1的辅助以及二弧形活塞4C’与4C”继续分离的影响下进一步清空。弧形活塞4C”前进到开始封闭进气口15的位置，使得在前方子箱室/子空腔中的该批空气R开始压缩。由于该弧形活塞4C更加靠近弧形活塞4C’，所以再前方的空气B近乎完全压缩。
在膨胀箱中，该燃烧后气体G跟前方子箱室/子空腔中的燃烧气体R同样进一步膨胀。下一子箱室/子空腔中的燃烧后气体B越接近排出点，体积岳加缩减。
程序继续进行到图4G所描绘的瞬间，其中压缩及膨胀单元100C、100E的转子件6各已在绕曲柄轴12轴线X的偏心回转路径上走完约半圈。于此瞬间，压缩箱中的弧形活塞4C”已前进至持续封闭进气口15的位置。压缩子箱室中的气体B相当接近完全压缩，以供后续送往膨胀箱。
于图4H所示的下一瞬间，弧形活塞4C、4C’、4C”随同压缩箱中的转子件6各自前进，使得进气口15再次开放而与弧形活塞4C’及4C”之间先前清空的子箱室及子空腔连通。因此一批新鲜空气G经由进气口15进入填满清空体积。同时，该批完全压缩的空气B前进到与传输端口2.2连通的位置，因此通过传输端口2.2而进到膨胀箱内弧形活塞4E’与4E”之间的子箱室/子空腔，在此点火燃烧。之前占据膨胀箱(从之前三个燃烧周期)的燃烧后气体B在此时或另一适合时间经由排烟埠16排出。情况与前一燃烧周期相仿，即图4D所描绘的瞬间。
图4E至图4H的程序于下一压缩膨胀周期在压缩及膨胀箱的子箱室/子空腔内再度发生，直到图4L所描绘的压缩空气下一次传输及点火燃烧为止。在图4L所描绘的瞬间之前，压缩及膨胀单元的转子件6各已在其偏心回转路径中前进约八分之七。程序继续进行会使压缩及膨胀单元的转子件6继续前进至完全回转位置，即是重现图4A所描绘的情境。
压缩及膨胀单元100C、100E内同时以不同转速(RPM)进行的此种递归运转产生曲柄轴12的共生驱动。虽然为求说明的简要，图示实施例中转子件及弧形活塞回转的方向是显示为一个方向(图4A至4L中顺时针方向)，但在其他实施例及/或应用中，系统100中的回转可能为相反的角度方向。此外，压缩箱及膨胀箱中各自弧形活塞移动的同步性可能一具目标应用及/或实施方式的特定要求而有不同。图4A至图4L中组件的特定配置及同步性仅属说明性质，本发明并不限于图标的配置/同步性。
现参照图5A至图5C，其中所示为依据本发明另一范例实施例系统中不同外壳组件的平面图、立体图、剖视图及内部视图。本实施例中的组件与图1至图4L所示者相似，但略有调整以适应特定的目标应用。
图5A从各种角度单独绘示膨胀单元的第二筒状外壳盖202E，此第二筒状外壳盖202E定义环形膨胀箱202.1E的半部。如图所示，环形箱室202.1E包围中央空腔201.2E且经由环状槽孔202.5E与之连通，第二筒状外壳盖202E与中央外壳201的第二筒状外壳半201E(示于图5C)接合后产生所述环状槽孔202.5E。中央空腔201.2E形成于平面中央壁的内侧，中央壁为实心壁，仅在贯通开口202.2E处中断，此贯通开口202.2E可供轴承座杆部及曲柄轴同轴通过。
图5B同样显示压缩单元第一筒状外壳盖202C的各种视图，此第一筒状外壳盖202C定义该环形压缩箱202.1C的一半，环形压缩箱202.1C包围中央空腔201.2C且经由环状槽孔202.5C与之连通，第一筒状外壳盖202C与中央外壳201的第一筒状外壳半201C(图5C)接合后产生所述环状槽孔202.5C。第一筒状外壳盖202C也具有包围中央空腔201.2C的平面中央壁(配合第一筒状外壳半201C)。此中央壁较佳者为实心且中央空腔201.2C该贯通开口202.2C处中断，此贯通开口202.2C可供轴承座杆部及曲柄轴同轴通过。
图5C从各种角度绘示中央外壳201。中央外壳具有分别属于该膨胀及压缩箱的第二筒状外壳半201E及第一筒状外壳半201C。与图1实施例相同，第二筒状外壳半201E及第一筒状外壳半201C形成有同轴对齐的贯通开口202.2(继而同轴对齐膨胀及压缩筒状外壳盖的贯通开口202.2E及202.2C)。各第二筒状外壳半201E、第一筒状外壳半201C因此相对于贯通开口202.2及穿过其中的曲柄轴偏心设置，构成环形膨胀及压缩箱202.1E及202.1C的内侧半，环形膨胀及压缩箱202.1E及202.1C因此也是相对于贯通开口202.2偏心设置。
参照图6至图8，其中显示图5A至图5C所示实施例中外壳组件内的各种其他组件详细视图。图6绘示一弧形活塞组4A的各种视图，此弧形活塞组4A的零件可组装并以可位移的方式设置于膨胀箱及压缩箱202.1E、202.1C之一内部。如图所示，该弧形活塞组4A较佳的是形成有一润滑油信道14A网络。所述活塞组连接复数活塞连接杆4B，而活塞连接杆4B也形成有一部份的润滑油信道网络14A。该弧形活塞组4A及/或该活塞连接杆4B的部份是经由一或多个活塞肘杆4CC及活塞销锁圈4D连接在一起。由于弧形活塞组4E实质填满其所属环形膨胀/压缩箱中的一个区段，所以设有一或多个活塞压缩环4EE及活塞油环/刮环4F，在活塞组的密封保持动作期间，沿着环形箱室的紧邻周围内壁面聚集并「刮起」润滑油。适当运用一或多个填充物4G辅助导引润滑油，使得弧形活塞组与该环形箱室内壁之间维持密封但可顺畅移动的结合。
图7绘示曲柄轴12A、弧形圆杆5A(用为一弧形活塞组与一转子件之间的摆杆连结件)，以及该弧形圆杆5A所用润滑油刮油/密封件的部份截面视图。如图所示，该曲柄轴12A形成有一对偏心曲柄碟12A-14，分别锁固于膨胀单元及压缩单元中的对应转子件6。曲柄轴12A及各弧形圆杆5A较佳的是也包含润滑油通道14A，构成系统的润滑油信道网络。刮油/密封措施包括一线性弹簧5D，其设于各弧形圆杆面对环形第二筒状外壳盖202E或第一筒状外壳盖202C(包围该弧形圆杆5A位在的中央空腔201.2E或201.2C)中央平面侧壁的一侧。较佳者，所述刮油/密封措施在端部也包括一碟型弹簧5E，其可连同该线性弹簧5D，对该环形外壳盖的内壁提供充分的润滑油刮除作用，藉此维持沿着该片内壁的顺畅但密封位移。图7中亦显示一弧形肘杆5B，其是将该弧形圆杆的一端枢接至该转子件6，另一端枢接至一弧形活塞组。
图8为一边缘带沟碟型转子组6A及其所结合一固定齿轮轴承座9A的内、外试图以及部份剖面侧视图。边缘带沟碟型转子组6A及固定齿轮轴承座9A较佳的是皆形成有个别润滑油通道14A，构成系统的整体润滑油信道网络。较佳者，各边缘带沟碟型转子组6A的外轴侧形成有三个径向凸出部，此等凸出部共同定义三个枢接顶点。从此侧可见平滑环状壁部6A.1的圆周轮廓，其中稳固容设该曲柄轴12A的一个偏心曲柄碟12A-14。
从该边缘带沟碟型转子组6A的对向外轴侧可看到一转子齿轮部6A.2，相对于平滑环壁6A.1共心设置。边缘带沟碟型转子组6A的外轴侧包含一刮油件/密封构件，其上设有一或多个线性弹簧6C，用以刮除对应第二筒状外壳盖202E或第一筒状外壳盖202C相对平面内壁上的润滑油。线性弹簧6C在足量润滑油的配合下形成与平面内壁的刮油结合，以利沿壁面进行顺畅但密封的位移。
该固定齿轮轴承座9A的中杆部具有围绕一筒状孔洞9A.1的实质管状轮廓，该筒状孔洞9A.1供曲柄轴12A同轴穿过其中。此实质管状杆部的外表面形成一外齿齿轮表面9A.2，用以啮合转子齿轮部6A.2的带齿内表面。较大直径的转子齿轮部6A.2以齿轮啮合旋转方式，沿一偏心摆线位移路径，顺着该固定齿轮杆部的外齿齿轮表面9A.2前进。转子件6的各顶点据此围绕曲柄轴12A的轴线旋转。
综上所述，上述各实施例及附图仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。