专利名称：分体式旋转活塞内燃机的制作方法
技术领域：
本技术方案要求保护的技术领域为发动机领域。
背景技术：
分体式旋转活塞内燃机是一种热效率高、功率大、体积小、重量轻、扭矩大、高低速性能兼备且运转平稳的旋转活塞式内燃机，现有的往复活塞机，活塞的直线往复运动变为旋转运动，结构复杂，且往复运动机件的惯性很大，产生很大振动，磨擦阻力和磨损增加，在高速时尤为突出，使热效率的提高受到限制。另外，往复活塞机的气缸兼作进气和作功两项功能，进气容积与燃气膨胀的容积相同，而燃气体积大于气缸容积，致使还有做功能力的燃气提前排出，这也限制了热效率的提高。而燃气轮机虽然功率大，体积小、重量轻，运转平稳，但热效率低，低速度差是它的主要缺点。另外，由于燃气轮机叶片材料要求耐高温，且其加工精度比往复活塞机高出许多，因而成本大幅增加，限制了广泛应用。本内燃机克服了上述内燃机缺点，成为适应面广，通用性强的一种发动机，检索、审查背景技术的文件为一九八五年版的《发动机理论》——中国人民解放军汽车管理学校训练部教材；一九八三年版的战士出版社的《舰艇的心脏》。
发明内容
本方案要解决的技术问题为提高内燃机的整体性能。主要从提高内燃机热效率，改善旋转式内燃机低速性品质和增大单位重量功率三方面入手。
本内燃机采用的技术方案为将内燃机分为密闭式旋转活塞压气机(以下简称压气机)，双燃烧室和密闭式旋转活塞做功气缸(以下简称做功气缸)三部分。
压气机大体上是一个扁圆柱形密闭容器。在其圆形弧面相隔一定距离开两个孔作为进气口和压缩口。进气口与外界大气相通，可吸入外界空气，压缩口与双燃烧室的交汇气管相通，为双燃烧室提供高压缩比气体。在容器中有两上以容器圆心为轴，以其圆半径为长度的活塞，其结构如图4，每个活塞与容器之间都有气密性并可绕轴转动。其结构如图3所示，工作原理如图2，当活塞在控制机构下固定于进气口a与压缩b之间，进气口位于两活塞之间，B活塞在轴的带动下逆时针转动，则压气机就把外界空气吸入压气机，同时通过压缩口将空气压缩进入一个燃烧室。当活塞B完全覆盖压缩口b时，就完成了一个吸气压缩过程，这时通过控制机构，活塞B越过交缩口b进入进气口a与压缩口b之间成为固定活塞，活塞A则越过进气口a成为转动活塞，开始下一次进气压缩过程。本压气机的工作原理同往复活塞机的吸气冲程和压缩冲程大体相同，就是将一定量的气体吸入容器强行压缩，减小气体的体积来达到增压目的。不同的是往复活塞机需要两个过程来完成吸气和压缩，而本压气机则只要一个过程就同时完成吸气和压缩。在两活塞交换位置时，压气机既不吸气也不压缩，这个过程的长短取决于进气口与压缩口之间夹的锐角，也叫无功角。另外，由于两活塞与容器的气密性，把压气机分为了进气区——两活塞间夹有进气口的区域和压缩区——两活塞间夹有压缩口的区域。
双燃烧室是两个中间为圆柱形，两端为半球形的耐压形容器，它们主要是用来交替接收压气机压入的高压气体和交替产生高压燃气。每个燃烧室两端都有一根通气管，两个燃烧室的通气汇合后分别与压气机的压缩口和做功气缸的燃气口相连。在压缩口有一个只向通气管方向开启的由弹簧控制的自动单向阀，防止压缩气体回流，在压缩口通气管与双燃烧室通气管交汇处有一个旋纽控制阀，用它来控制压缩气体流向哪个燃烧室，同时防止两燃烧室之间的气体相互干扰。双燃烧室的压气机端的通气管与每个燃烧室的连接处都有一个只向燃烧室方向开启的由弹簧控制的单向阀，可使压缩通气管不必承受燃气的最大压力，在双燃烧室通向做功气缸的通气管交汇处有一个旋纽控制阀，用来控制哪个燃烧室与做功气缸相通。另外，每个燃烧室都有一个喷油嘴或火花塞，以及它们的控制系统。
做功气缸与压气机基本结构相同，只是尺寸与重量比压气机大，各部分名称和工作过程以及控制机构不同。在图2中，当其作为压气机时，a为进气口，b为压缩口，工作过程如上所述。当其作为做功气缸时，则a为燃气口，b为排气口，活塞A在控制机构下固定于a与b之间，当高温高压燃气从燃气口b进入做功气缸时，活塞B则在燃气的推动下带着轴转动，轴带动压气机工作并输出动力。当活塞B覆盖排气口b时，就完成了一个做功。排气过程，这时，通过控制机构，活塞B越过排气口b进入燃气口a与排气口b之间成为固定活塞，而活塞A则越过燃气口成为旋转活塞，燃气又进入做功气缸而开始下一次做功。由于压气机与做功气缸在同轴上，并通过控制机协调它们与双燃烧室之间的工作过程，因而发动机就不停地转动起来。做功气缸中的燃气口a与双燃烧室连接，排气口b与大气相通，两活塞间夹有燃气口的区域为做功区，夹有排气口的区域为排气区，燃气口与排气口间夹的锐角为无功角。当做功气缸通过无功角时，则靠惯性(如飞轮或活塞本身)或其它发动机带过。
本内燃机提高热效率的技术方案为使本内燃机的做功气缸容积大于压气机容积，这样，压气机吸入的空气与燃料燃烧产生的高温高压燃气就可以在做功气缸中充分膨胀，使燃气的压力能得到充分利用，从而提高内燃机热效率。另外，由于本内燃机的活塞为旋转式，因此，在高速旋转时，它的惯性可以克服部分机械磨擦力，可使热效率进一步提高，而现有的往复式活塞式进气与做功为同一气缸，即容积相等，这样，燃气推动活塞做功到达下止点时，虽然还有做功能力，却由于做功气缸容积的限制而被排出，不但浪费了能量，还产生大的噪声。燃气轮机虽然也分三部分，但它做功是利用燃气的高速动能。当燃气进入涡轮做功速度减慢，动能减小时，就不能被涡轮利用，虽然这时燃气还有做功能力，却被排入大气，同样浪费能量，产生大的噪声。由于以上两种内燃机的固有工作方式，都无法充分利用燃气能量，因此热效率不能进一步提高。由于内燃机分为压气机、双燃烧室和做功气缸三个相对独立的部分，每部分都有固定的容积，因此每个部分的容积可以根据需要设定，这样，为提高热效率，就可以将做功气缸的容积设计成比压气机容积大，使燃气在做功气缸中完全膨胀后再排入大气，不但提高了热效率，而且噪声也大大减小。
改善旋转式内燃机低速性品质的技术方案为旋转式将压气机分为互不干扰的进气区和压缩区。由上述密闭式旋转活塞压气机构造可知，压气机的压气效率只与两个活塞与容器之间的气密性相关，只要气密性好，它就可以不受转速限制而为发动机提供高压缩比气体，从而保证了它的低速性品质。燃气轮机的压气机却是依靠其中叶轮上的叶片高速转起来获得气体压力时，因此，当转速降低时，压气机提供的气体的压缩比降低，功率和热效率也随之下降。
提高本内燃机单位重量功率的技术方案为将本内燃机进气区、压缩区、做功区和排气区中的每个区由一个增加到两个或两个以上，即增大了发动机转动一周的进排气量，由上述可知，压气机或何等功气缸的两个活塞是以圆心为轴，以圆半径为长度时，将压气机分为一个进气区和一个压缩区，将做功气缸分为做功区和排气区，如图2所示，图4是它的两个活塞的放大立体结构。如果以圆心为轴，以直径为两活塞的长度，则将压气机分为两个进气区和两个压缩区，将做功气缸分为两个做功区和两个排气区，同时各个气口变为两个，如图5所示，图6中是它的两个活塞立体放大结构图。如果以圆心为轴有两个活塞，每个活塞有以半径为长度以相同角度为间隔的三个在同一平面凸起，这样压气机就有三个进气区和三个压缩区，做功气缸就有三个做功区和三个排气区，同时各个气口变为3个，如图7所示，图8是它的两个活塞立体放大结构图。依此类推，在每一个功能相同的区之间都有通气管连在一起并汇合成一根总管。进气总管和排气总管与大气相通，压缩总管和燃气总管与双燃烧室交汇管相连接。这里把每个活塞以半径为长度的凸起叫做“极”。那么，在图2中有两个单极活塞，把气缸分为单分区气缸，在图5和图7中分别有两个双极活塞和两个三极活塞，把气缸分为双分区气缸和三分区气缸。这样，单个内燃机就有两个或两个以上的进气区，压缩压，做功区和排气区，即增大了内燃机的进排气量，使内燃机转动一周有两个或两个以上做功过程，因此在体积重量增加不多的情况下，功率有两倍左右提高。同时，由于内燃机采用的是两个双极或多极的对称形活塞，使内燃机运转变得平稳。在采用多分区后，使做功气缸中活塞的承力面积成倍增加，因此发动机的扭矩也成倍的增大，且最大扭矩是在燃气最大压力下产生的。而现在发动机增大功率的主要方法是增大尺寸或增加发动机数量，因此在功率增加的同时，体积重量成正比增大。本内燃机则在功率增加近两倍时，只有通气管数量增加，而压气机和做功气缸体积不变，双燃烧室略有减小，因此整机体积重量变化不大，单位重量功率增加较多。
综上所述，本内燃机在提高热效率，改善运转品质及增大单位重量功率方面都有改善，而这些都主要得益于压气机和做功气缸。图2是即可作压气机又可作做功气缸的一种装置的平面图，图3是它的立体图，图5和图7是它的双极双分区和三极三分区平面图，基于图2的工作原理还可以设计另一种装置，图9是这种装置的固定部分，它是一个一面封闭，另一面敞开的近圆柱形容器，在容器中央有一个与容器同圆心的近圆柱形轴孔，轴孔与敞开面在同一面，而在封闭面向容器内凹入，因此封闭而是一个以容器圆为底，以轴孔圆心为顶的凹入容器的锥形。另外在容器中有一个以近圆柱形轴孔与容器壁之间为长度且与封闭面一体的凸起，它的高度与容器一样，凸起的两边呈对称形且有与底面过流的可使底面垂直的可伸缩物自由通过凸起的坡面。在凸起中央有一块与它长度一样的并能完全缩入凸起的可伸缩挡板，挡板与槽之间有气密性，档板内沿可伸缩方向有与气缸相通的多个通气通道，以利于挡板在槽内伸缩自如，它的大端圆弧和小端圆弧为同心圆上的一部分，大端厚度大于小端厚度，但形状均应以实用为准，如图14所示，挡板下面是弹簧，挡板高度大于容器内凸起高度，因此容放挡板的凹槽在容器封闭面外凸出。图13是凸起和挡板的立体放大图。凸起两边各有一孔，用作气口。这部分相当于图2中的固定活塞，另一部分是这种装置的转动部分，如图10基本结构尺寸与固定部分相同，不同部分是容器近圆柱形轴孔处是一根尺寸比它稍小一点的轴，且轴与转动部分是一体的，在凸起两边无孔。这相当于图2中的转动活塞。当两部分的敞开面相对，转动部分的轴插入固定部分的轴孔，就结合成一个密闭的两面凹入鼓形容器，图11中是它的整体立体图，图12为它沿轴线面的剖面侧视图，这里也把容器中的凸起及上面的可伸缩挡板叫做“极”。当固定部分和转动部分的极相互重叠时，则极上的可伸缩挡板完全缩入极中，极与极之间紧密结合，当极之间不重叠且转动部分的极越过气口时或挡板完全伸出时，挡板与容器之间完全接触，并有气密性，这时容器就分为两个相对独立的区，它的工作原理与图2的完全相同。当作为压气机时，就分为进气区和压缩区，气口为进气口和压缩口，当它作为做功气缸时，就分为做功区和排气区，气口为燃气口和排气口。同样，它的两气口之间夹的锐角为无功角，也可以参照图2的装置将本装置分为双分区或多分区结构，不同的是它作为压气机或做功气缸时，不需要外部控制机构，因此，当单独使用时就可顺时针或逆时针两个方向都能转动，只不过气口功能随之变化，对于图3的装置，由于需要外部控制，因此它的转动方向由控制机构决定。另外，当转动部分越过压缩口或排气口后，两极之间会封入一定量的气体，如图15对于“交替活塞式气缸”可起到缓冲和传递能量的作用，而对于本气缸则起阻碍转动的作用，因此必须在压缩口或排气口与这部分空间之间开一个通气槽加以解决。
对于图3所示结构的装置可称为“交替活塞式气缸”，对于图11所示结构的装置可称为“挡板活塞式气缸”，以上两种装置都可以单独成为一种有独立功能的机械装置。当它们与动力相连结时就成为一种泵——真空泵，高压气泵，水泵或其它的泵。如果作为压气机代替燃气轮机的压气机，则可以减小燃气轮机的空气流量，改善其低速性能，从而提高它的性能。当它们作为能量转换装置，则它们可以将具有做功能力的流体直接转变成旋转动力。如果让它们代替以蒸气为动力的舰船，核舰艇，核电站或火电站中的汽轮机，则能产生可直接利用的旋转动力或直接将发电机组与本装置连接，而不必借助于减速机，减小了传递损失，特别是“挡板活塞式气缸”用于蒸气舰船上，只要调换蒸气的进排气口，就可方便地实现舰船的进退，而且不需辅助装置。另外，它们也可以代替水电站中的水轮机。
图1为单极单分区“分体式旋转活塞内燃机”的整体外观图及工作原理图，它与多极多分区的工作原理一样，图中G为压气机，H为做功气缸，A、B为压气机中的两个单极活塞，C、D为做功气缸中的两个单极活塞，a为进气口，b为压缩口，C为燃气口，d为排气口，E和F是两个燃烧室。
图2为单极单分区的“交替活塞式气缸”的平面工作原理图。当作为压气机时，活塞A固定于气口a与b之间，活塞B逆时针转动，a为进气口，b为压缩口，当作为做功气缸时，a为燃气口，b为排气口，活塞A与B通过控制机构交替位置来连续实现其功能。
图3为图2的立体4为图2中的两个活塞立体放大图。活塞的圆柱端凹下处是两活塞的结合处。结合后两活塞在同一平面内。活塞的圆柱凸出部分为活塞在容器外的外露部分，圆柱中央的孔为轴孔。
图5是图2的双极双分区平面图，图中字母代表的名称与图2相同，只不过两个活塞为双极活塞，各气口由一个变为两个，各分区也由一个变为两个。
图6为图5的两个双极活塞立体放大图。
图7为图2的三极三分区平面图，图中字母代表的名称与图2相同，两活塞为三极活塞，各气口由一个变为三个，各分区由一个变成三个。
图8为图7的两个三极活塞立体放大图。
图9为“挡板活塞式气缸”的固定部分，上部为容器敞口平面，下部是向容器内凹的圆锥形封闭面，容器侧壁为圆弧形，圆弧上的孔为气口，它的“极”也可采用双极或多极结构，这相当于“交替活塞式气缸”的固定活塞。
图10为“挡板活塞式气缸”的转动部分，除轴和没有气口外，其它与固定部分相同，这相当于“交替活塞式气缸”的转动活塞。
图11为“挡板活塞式气缸”的整体立体图。
图12为“挡板活塞式气缸”沿轴心线面的气缸剖面，侧视图，图中气缸侧壁与轴孔处的圆弧为同心圆的圆弧，图中横线为上下两部分的结合处。
图13为“挡板活塞式气缸”的极的立体放大图。图中极的大端为与容器壁接触端，小端为与轴孔接触端。图14为图13中极的挡板结构，图15为“挡板活塞式气缸”的转动极越过气口的平面放大图。图中两极之间的封闭空间为封入气体的空间。
图16为“交替活塞式气缸“作为压气机时控制机构平面放大图。活塞成为固定活塞。
图17为图15中活塞由固定变为转动的控制机构平面放大图。
图18为“交替活塞式气缸”的侧视平面图。图中阴影部分为两活塞外露部分。
图19为“交替活塞式气缸”作为做功气缸时的控制机构放大平面图。图中大圆为一个活塞的外露部分，销1为容器外的销，小圆为轴，销2为另一活塞中的销，此时两活塞夹有燃气口，燃气进入气缸，则在燃气的压力下，销1控制的活塞固定，与销2在一起的另一活塞在燃气的推动下带动轴转动，两活塞都有这样的机构，当两活塞交替位置时由图20机构控制。
图20是“交替活塞式气缸”作为做功气缸时的同步机构。1、活塞外露部分由弹簧推动的推杆，3是卡榫，4是轴齿轮，5是凸轮齿轮，6是凸轮，7是楔形物，8是楔形物摆动的轴，9是动力轴。
具体实施例方式
本内燃机具体工作过程如图1所示。压气机G中的活塞A固定于进气口a与压缩口b之间，活塞B随轴逆时针转动，同时做功气缸中H中的活塞D也与轴一起逆时针转动，活塞C固定于燃气口c与排气口d之间。此时活塞A、活塞D和轴在同一平面内，压缩口和燃气口与轴在同一平面内。当活塞B覆盖压缩口b时，就将高压缩比的气体压入燃烧室E，同时压气机吸入气体，而活塞D则覆盖排气口d。继续转动，则压气机在控制机构控制下使活塞B越过压缩口b，进入到进气口a与压缩口b之间成为固定活塞，使活塞A越过进气口成为转动活塞；同时做功气缸在控制机构控制下使活塞D越过排气口d，进入燃气口c与排气口d之间成为固定活塞，使活塞C越过燃气口c成为转动活塞。这时，燃烧室E的喷油嘴喷入燃料或火花塞点火产生高温高压燃气，通过燃气口c进入做功气缸，推动活塞C带动轴逆时针转动，同时带动压气机并输出动力。在接下来的循环中，则是燃烧室F产生燃气，使内燃机转动，这样燃烧室E、F交替产生燃气，就使内燃机连续运转起来。
这是本发动机的单极但分区工作过程，一般为了增大内燃机单位重量功率和提高运转的平稳性，内燃机都采用双极分区或多极分区结构，但它们的工作原理和过程与单极单分区的一样。
本内燃机正常工作的关键是压气机和做功气缸，而可供作压气机和做功气缸的机械装置有两种，一种是“交替活塞式气缸”，另一种是“挡板活塞式气缸”。如果把前一种用J代表，后一种用D代表，那么本内燃机则有四种组合，即J-J型组合内燃机、J-D型组合内燃机、D-J型组合内燃机和D-D型组合内燃机。其中前面的字母代表压气机，后面的字母代表做功气缸。四种内燃机的构成不同，但工作原理和过程却与图1的完全相同。
J作为压气机使用时，如图2，则需要控制活塞与容器的固定和转动，以及转动活塞与轴之间的固定和转动，具体控制结构如图16和图17。图中大圆与小圆之间的环时活塞在气缸外的外露部分，随活塞一起转动，小圆时轴，在活塞的外露部分中有一个销，它的长度等于大小圆之间的距离，上面的小方格为销上卡榫。销两边的小线段为活塞外露部分中的弹簧，它可使销自动向轴心方向运动，外边的凸轮和横线为凸轮推杆机构，推杆前端为弹性簧片，其弹力大于活塞外部中弹簧对销的弹力，因此在推杆的作用下，销会进入容器外凹槽，凸轮推杆机构使活塞完成固定活塞的功能。轴的转速是凸轮的两倍。另外，为保证销从容器外凹槽顺利脱离，可再加一组凸轮推杆机构来控制。本控制结构与图20的相近。大圆上面的凹槽为气缸外凹槽，它位于两气口之间，小圆中的凹槽为轴凹槽，当活塞逆时针转动，凸轮顺时针转动推动推杆向前到达容器外凹槽时，活塞外露部分中的销上的卡榫顺推杆弹簧片向上运动进入容器外凹槽，活塞成为固定活塞。如图16当凸轮转动，推杆在弹簧片的作用下退后，离开容器凹槽时，销上的卡榫与推杆簧片脱离，销在弹簧的作用下与轴接触，随着轴的转动进入轴凹槽，成为转动活塞，如图17。气缸中两活塞都有这样的控制机构，且两活塞的固定与转动是交替进行的。图18中的阴影部分为两活塞在气缸外的外露部分。
J作为做功气缸使用时，它的控制结构如图19所示中大圆和小圆的环为活塞的外露部，并随活塞一起转动，小圆为轴，销1位于气缸外并处于两气口之间，由弹簧推动与活塞外露部分紧密接触，外露部分有一凹槽，它与销1形成使活塞只能逆时针转动的机构。销2位于另一活塞内并由弹簧推动与轴紧密接触，轴上有多个凹槽，与销2形成使活塞相对于轴只能顺时针转动的棘轮机构。气缸中两个活塞都有一套这样的控制机构。那么在图2中，当高温高压燃气从燃气口a进入活塞A与B之间，在燃气的推动下，活塞A倍销1卡住，不能顺时针转动，活塞B则逆时针转动，由于活塞B相对于轴不能逆时针转动，于是轴随活塞B一起转动。在越过无功角时，为防止轴与转动活塞间的相对运动，轴与转动活塞之间应有同步机构，并在转动活塞成为固定活塞时解脱。其同步机构如图20，在轴上有一根可沿轴向运动的推杆，它的长度大于活塞外露部，在弹簧的作用下与活塞外露部分紧密接触，活塞外露部分上有一卡榫，它与推杆的结合与分离，可完成活塞的转动与固定，在活塞外露部分切面，两活塞交换位置处有一楔形物，它的最大高度可使推杆越过卡榫。它中间有一小轴与容器相连，两端在弹簧与凸轮机构的作用下可绕小轴上下运动，完成楔形物与推杆的接触与脱离，也就是推杆与卡榫的开合，其工作过程如下，当楔形物低端在凸轮的推动下向上运动时，高端向下运动，这时轴上推杆与楔形物接触，并逆时针转到楔形物最大高度后，推杆与榫、推杆与楔形物分别脱离，楔形物在弹簧和凸轮的作用下恢复原位，推杆则贴在活塞外露部分上转动。活塞在燃气和图19的机构的作用下成为固定活塞。当另一活塞转动一周，两活塞交替位置时，楔形物不动，推杆与榫接触，活塞在燃气和图19机构作用下成为转动活塞。两活塞不断重复上述过程完成交替过程，并且两活塞都有这样的控制机构。
D不论作为压气机或做功气缸使用，都不需要控制机构，因此，它的气缸外部简单，但它的两部分之间需要很好的密封性措施。而J不论作压气机或做功气缸，都需要复杂的控制机构，气缸外部复杂，且内燃机运转时对销的冲击力较大，但它的活塞和气缸可以承受较太的压力。
通过以上分析，J较适合作做功气缸，D较适合作压气机，因此在四种组合中，D-J型内燃机较简单，可以产生较大扭矩；D-D型内燃机最简单，工作性能可靠，因控制机构少，可高速运转，但做功气缸需加强。J-J型和J-D型结构复杂，可靠性相对较差。
权利要求
1.本发明技术方案的主题名称是“分体式旋转活塞内燃机”。它属于发动机中的内燃机。与本内燃机最接近的现有技术是燃气轮机。它们的共有的必要特征是都将内燃机分为三部门，本内燃机是密闭式旋转活塞压气机双燃烧室和密闭式旋转活塞做功气缸三部门；燃气轮机是压气机、燃烧室和涡轮三部分。它们的工作方式都是旋转式。不同有以下几部门，其特征是本内燃机的压气机是通过不断减少压缩区容积的方法来压缩气体的，而燃气轮机的压气机是通过高速转动的转子和静子来压缩气体的；本内燃机是利用高温高压燃气的压力来推动做功气缸中的活塞旋转做功，而燃气轮机是利用燃气的动能来冲击涡轮做功的；本内燃机的双燃烧室是两个中间为圆柱形，两端为半球形的耐压容器，上面有喷油嘴或火花塞，结构简单，而燃气轮机的燃烧室结构复杂；本内燃机的压气机和做功气缸都有气密性和具体容积，且做功气缸的容积可大于压气机容积，而燃气轮机则没有；本内燃机三部门之间的气体是通过通气管连接且由阀门控制通断，而燃气轮机则不是；本内燃机的压气机与做功缸同轴同速，而燃气轮机的压气机与动力涡轮不同轴不同速；本内燃机进排气道体积小，进排气噪声小，而燃气轮机进排气道体积大，进排气噪声大；本内燃机高低速性能兼备，而燃气轮机低速性差；本内燃机可通过多极多分区结构增加单位重量功率，而燃气轮机则不能。
2.一种既可做压气机、真空泵或其它用途的旋转式泵，又可将具有做功能力的流体直接转变为旋转动力的有两部分功能区且相互有气密性的机械装置。此装置在本内燃机中作压气机和做功气缸，它主要有两种结构，一种结构是圆柱形密闭容器中有两个以容器圆心为轴，以圆半径为长度且与容器有气密性的，可绕轴转动的分割活塞，通过控制机构使一个活塞固定在容器某一固定位置，在固定活塞的位置两边开两个气口(图3)，而另一个活塞和轴一起转动(图3)。当转动两活塞接近并覆盖气口时，通过控制机构使两活塞交换位置，使和轴一起转动的活塞到达两气口这间成为固定活塞，而固定活塞越过气成为和轴一起转动的活塞。这样就可连续地完成压气机或做功气缸的功能，只不过用于压气机和用于做功气缸的控制机构不同。另外，本装置中的两个活塞都可以采用在同一平面内有多个间隔相同的极的多极结构(图6、图8)，使本装置成为多极多分区结构，增强了功能。(图5、图7)。这种装置称为“交替活塞式气缸”。另一种具有相同功能装置的结构可分固定和转动两部分，固定部分是一个一面封闭，另一面敞开的近圆柱形容器，在容器的中央有一个与容器同圆心的近圆柱形轴孔，轴孔与敞开面在同一平面内，而在封闭面向容器内凹入，因此封闭面是一个以容器圆为底，以轴孔圆心为顶的凹入容器的圆锥形。另外在容器中有一个以近圆柱形轴孔与容器壁之间为长度且与封闭面一体的凸起，它的高度与容器一样，凸起两边呈对称形且与底面过渡的可使与底面垂直的可伸缩物通过的凸起的坡面，在凸起的中央有一块与它长度一样并能完全缩入凸的挡板，挡板内沿可伸方向有与气缸相通的多个通气道，挡板与槽之间有气密性，挡板下面是弹簧，它的高度大于容器内凸起的高度因此容放挡板抽凹槽在容器封闭面外凸出，凸起两边各有一气口(图9)。这部分相当于图2中的固定活塞。转动部的基本结构尺寸与固定部分相同，不同部分是在容器的轴孔处是一根尺寸比轴孔稍小一点儿的轴，轴与容器为一体，在凸起两边无气口(图10)。这相当于图2的转动活塞。当两部分的敞开面相对，转动部分的轴插入固定部分的轴孔，就结合成一个密闭的两面凹入的鼓形容器(图11)。这里也把容器中的凸起及上面的可伸缩挡板叫做“极”。另外在压缩口或排气口与极间的密闭空间有一通气槽。本装置也可参照“交替活塞式气缸”的方法采取多极多分区结构增强功能。这种装置称为“挡板活塞式气缸”。
3.根据权利要求2中的“交替活塞式气缸”中关于它作为压气机或做功气缸的控制机构为在活塞的外露部分(图18)中有一个销，容器外面固定活塞处有一凹槽，在轴上有一凹槽。销上有卡榫，由凸轮推杆控制卡榫，实现销与容器凹槽、销与轴凹槽的结合与分离，控制活塞的固定与转动。当活塞为固定活塞时，销进入容器凹槽而与轴凹槽脱离(图16)，当活塞为轴动活塞时，销进入轴凹槽而与容器外凹槽脱离(图17)，两个活塞都有这样的机构。
4.根据权利要求2中的“交替活塞式气缸”中关于它作为做功气缸的控制机构为在容器外固定活塞处有一个由弹簧推动的销与活塞的外露部分(图18)接触，外露部分有一个可使活塞对于容器只能逆时针通过的凹槽，在活塞中有一个由弹簧推动的销与轴接触，轴上有多个可使活塞对于轴只能顺时针通过的凹槽。两个活塞都有这样的机构，并且两活塞都有同步机构使做功气缸与内燃机协调工作。
5.根据权利要求4中“交替活塞气缸”作为做功气缸时的同步机构的构造为在轴上有一根可沿轴向运动的推杆，在弹簧的作用下与活塞外露部分紧密接触。活塞外露部分上有一卡榫，活塞外露部分切面，两活塞交换位置处有一楔形物，它的高度可使推杆越过卡榫，且中间有一小轴与容器相连，两端在弹簧与凸轮机构的作用下可绕小轴上下运动，完成楔形物与推杆的接触与脱离，也就是推杆与卡榫的开合(图20)。
全文摘要
本发明的名称是分体式旋转活塞内燃机，它属于内燃机领域。本发明要解决的技术问题是提高内燃机的整体性能。发明主要是将内燃机分为密闭式旋转活塞压气机，双燃烧室和密闭旋转活塞式做功气缸三部分。其中的密闭式旋转压气机和密闭式旋转做功气缸都可以有各自具体容积和采用密闭多极多分区结构，有各自具体容积则可通过调整前后两者的容积比来提高热效率，采用密闭可以改善旋转内燃机机低速性差和提高热高利率，采用多极多分区结构可以增大单位重量的功率。
文档编号F02B55/00GK1683763SQ20041005851
公开日2005年10月19日 申请日期2004年8月17日 优先权日2004年8月17日
发明者夏贤 申请人:夏贤