轮替接力式双活塞盘环形多缸无曲轴内燃机的制作方法

1.本发明涉及内燃机领域，具体涉及轮替接力式双活塞盘环形多缸无曲轴内燃机。


背景技术：

2.内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机；其中，以往复活塞式内燃机最为普遍。活塞式内燃机的工作原理是将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气；燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
3.内燃机完成一个工作循环需要经历吸气，压缩，做功，排气四个过程，传统内燃机主要分为二冲程内燃机和四冲程内燃机：其中，四冲程内燃机完成一个工作循环需要四个冲程，曲轴需要转动两周，而四个冲程均独立，仅有一个做功，做功效率低，能量转化率有限。二冲程内燃机完成一个工作循环只需要两个冲程，曲轴转动一周；因此，当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程发动机的两倍，理论上来讲二冲程内燃机的功率就是四冲程内燃机的两倍；但是二冲程内燃机的吸气，压缩，做功，排气四个过程有交叉，经历做功后产生的废气会与新进入气缸的燃料混合，严重影响燃料燃烧效率。
4.传统内燃机做功过程中活塞在气缸内做往复直线运动，需要曲轴箱等装置将活塞的往复直线运动转化成输出轴的旋转运动，由此造成机器结构复杂，重量大，且运动转化时会损失能量，在使用过程中修理、维护、保养成本也较高。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题的缺陷和不足，本发明提供的轮替接力式双活塞盘环形多缸无曲轴内燃机，采用两个互为镜像并带有多个活塞叶的活塞盘作为活塞，两个活塞盘始终沿着同一圆周方向交替做圆周运动，活塞盘分别固定在各自输出轴上，输出轴与飞轮直接连接，不需要精密的曲轴平衡就能将两个活塞间断的圆周机械运动直接输出做功；本发明没有燃料压缩过程，将传统内燃机中进气、做功和排气过程高度融合，内燃机做功效率更高，能量损失更小。
6.轮替接力式双活塞盘环形多缸无曲轴内燃机，包括气缸、两个活塞盘、输出轴，所述气缸包括两个对称设置的外壳，所述活塞盘可绕气缸轴线旋转，每个活塞盘侧壁均匀分布至少一个活塞叶，所述活塞叶呈扇形，端面和外侧面与气缸紧密贴合，所述活塞盘、活塞叶将气缸分隔成多个腔体，至少一侧外壳端面沿周向均匀开设有排气孔和进气孔，排气孔、进气孔的数量与活塞盘上的活塞叶数量一致，所述活塞叶的厚度小于相邻排气孔和进气孔之间的距离，且端面可完全遮蔽排气孔或进气孔，所述两个活塞盘分别连接有输出轴，输出轴穿过所述气缸端面，与气缸活动连接。
7.进一步的，所述外壳内侧中心处均设有控制环，所述控制环外周圈分层设有止退阀受力层和止进阀受力层，所述止退阀受力层沿周向均匀设有止退阀，所述止进阀受力层沿周向均匀设有止进阀、控制器，所述控制器一端滑动连接止进阀，另一端指向控制环中
心，所述控制器只能沿控制盘径向做往返运动；所述止退阀、止进阀与控制环轴连接，所述止退阀、止进阀可绕轴旋转，所述止退阀的轴连接处设有弹簧片，使止退阀始终处于离心移动趋势中；所述止退阀、止进阀、控制器的数量与活塞盘上的活塞叶数量一致，各自绕控制环轴线均匀分布；
8.进一步的，所述活塞盘靠近外壳的一侧开设有轨迹腔，所述轨迹腔中心处设有轨迹盘，所述轨迹盘由第一下轨迹盘、第二下轨迹盘、中盘、第二上轨迹盘、第一上轨迹盘依次叠加而成；
9.所述第一下轨迹盘顶部、第一上轨迹盘底部设有上下对称且具有间隙的第一轨迹道；所述第二下轨迹盘、第二上轨迹盘侧面设有上下对称的第二轨迹道；
10.所述第一轨迹道与第二轨迹道位置对应且有间隙，所述第二轨迹道为从低阶位到高阶位的连续轨迹道，所述第一轨迹道为中阶位轨迹道，所述中阶位上任意处到轨迹盘圆心距离不变；所述第一轨迹道与第二轨迹道的数量与活塞盘上的活塞叶数量一致，各自绕轨迹盘轴线均匀分布。
11.进一步的，所述轨迹腔内侧壁上分层设有止退轨迹和止进轨迹，所述止退轨迹和止进轨迹的数量与活塞盘上的活塞叶数量一致，各自绕活塞盘轴线均匀排布，所述止退轨迹设有止退突，所述止进轨迹设有止进突，所述止退突和止进突方向相反，所述止退轨迹和止进轨迹分别对应控制环上的止退阀受力层和止进阀受力层，所述止退轨迹为止退阀的作用轨迹，止退突为止退阀的作用锚点，所述止进轨迹为止进阀的作用轨迹，止进突为止进阀的作用锚点。
12.进一步的，所述止退轨迹为轨迹腔内侧壁向心方向上逐渐升高的弧形台阶，在轨迹末点突然中断。
13.进一步的，所述控制器包括芯部、壳部，所述芯部设有芯部锚杆，所述芯部锚杆与轨迹盘的轨迹道接触，所述壳部设有壳部锚杆，所述壳部锚杆滑动连接止进阀，所述芯部锚杆与壳部锚杆套接，芯部锚杆与壳部锚杆设有第一弹簧，所述壳部与止进阀受力层之间通过第二弹簧连接，所述芯部锚杆和壳部锚杆均为t字型锚杆。
14.进一步的，任何时刻第一弹簧和第二弹簧始终处于压缩状态，第一弹簧的弹力始终大于第二弹簧的弹力，使芯部锚杆及壳部始终具有向心移动的趋势。
15.进一步的，所述进气孔处设有混气阀，所述混气阀包括两个进气道、火花塞、混气室，所述进气道外端设有电控进气阀，内端通过压力阀连接混气室，所述火花塞点火端位于混气室内。
16.进一步的，所述气缸外侧靠近排气孔位置设有电子感应器，所述电子感应器与所述电控进气阀信号连接，当电子感应器感应到有活塞叶经过排气孔时，电控进气阀关闭，若未感应到则电控进气阀开放。
17.进一步的，所述输出轴包括同轴连接的第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴和第二输出轴互相独立运动，所述第一输出轴连接一侧活塞盘，并穿过同侧外壳端面固定连接一个飞轮，所述第二输出轴连接另一侧活塞盘，并穿过同侧外壳端面固定连接另一个飞轮。
18.本发明的有益效果：
19.1.本发明的内燃机直接使用氢氧作为燃料，能源来源广泛且零污染，完全符合环
保要求；
20.2.本发明的内燃机因为采用氢氧二元燃料为直接燃料，在气缸壁和活塞叶等处无任何残留，使气缸和活塞叶更耐用；
21.3.本发明的内燃机做功周期简单，减少了做功过程中机械结构本身的能量消耗；
22.4.本发明的内燃机机械结构简单，无曲轴、无空气增压过滤、无化油器等装置，有效降低内燃机整体重量，减小内燃机体积，提高修理维护便捷性；
23.5.本发明的内燃机在做功输出方面，基于本发明设计方案的内燃机与传统四冲程内燃机比较，传统四冲程内燃机每个活塞做功周期中仅有1/4的时间做功(其余时间为进气、压缩、排气过程)，而本发明方案的内燃机做功时间约占2/3的做功周期，仅有约1/3的轮替接力为非做功耗能阶段；另外，相较传统四冲程内燃机单位时间做功次数与曲轴转速比，本发明设计方案内燃机若气缸数为n，则每做功1次，飞轮箱旋转1/n转，本发明设计方案的内燃机能提供更大的输出扭矩；
24.6.本发明的内燃机与传统二冲程内燃机比较，优点在于做功产生的废气与新进入气缸的燃料完全分隔开，既不影响燃料燃烧效率，同时提高内能转化机械能的效率；
25.7.本发明的内燃机使用范围更广，因使用氢氧燃料，不需要空气中氧气助燃，本发明方案内燃机可在密闭空间或无空气区域使用，且不担心有毒废气排出。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明整体结构的爆炸示意图；
28.图2为外壳结构的爆炸示意图；
29.图3为活塞盘的结构示意图；
30.图4为轨迹盘的分层结构示意图；
31.图5为控制器结构的爆炸示意图；
32.图6为控制环的装配关系示意图；
33.图7为混气阀的剖切结构示意图；
34.图8为a1状态下活塞盘b的止退阀、止进阀、控制器的位置状态以及活塞盘b、活塞盘a的活塞叶关系变化示意图；
35.图9为a2状态下活塞盘b的止退阀、止进阀、控制器的位置状态以及活塞盘b、活塞盘a的活塞叶关系变化示意图；
36.图10为a3状态下活塞盘b的止退阀、止进阀、控制器的位置状态以及活塞盘b、活塞盘a的活塞叶关系变化示意图；
37.图11为a4状态下活塞盘b的止退阀、止进阀、控制器的位置状态以及活塞盘b、活塞盘a的活塞叶关系变化示意图；
38.图12为a5状态下活塞盘b的止退阀、止进阀、控制器的位置状态以及活塞盘b、活塞盘a的活塞叶关系变化示意图；
39.图13为a6状态下活塞盘b的止退阀、止进阀、控制器的位置状态以及活塞盘b、活塞盘a的活塞叶关系变化示意图；
40.图中：1-外壳，2-止退阀受力层，3-活塞盘，4-止进阀受力层，5-活塞叶，6-排气孔，7-进气孔，8-止退轨迹，9-止进轨迹，10-止退阀，11-止进阀，12-控制器，13-轨迹盘，14-第一下轨迹盘，15-第二下轨迹盘，16-中盘，17-第二上轨迹盘，18-第一上轨迹盘，19-第一轨迹道，20-第二轨迹道，21-止退突，22-止进突，23-芯部，24-壳部，25-芯部锚杆，26-壳部锚杆，27-第一弹簧，28-第二弹簧，29-混气阀，30-进气道，31-火花塞，32-混气室，33-压力阀，34-第一输出轴，35-第二输出轴。
具体实施方式
41.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.如图所示，本发明提供的轮替接力式双活塞盘环形多缸无曲轴内燃机，包括气缸、两个活塞盘3、输出轴。
45.所述气缸包括两个对称设置的外壳1，两个外壳1连接形成圆柱形气缸。所述外壳1内侧中心处设有控制环，所述控制环外周圈分层设有止退阀受力层2和止进阀受力层4，所述止退阀受力层2沿周向均匀设有止退阀10，所述止进阀受力层4沿周向均匀设有止进阀11、控制器12，所述控制器12一端滑动连接止进阀11，另一端指向控制环中心，所述控制器12只能沿控制环径向做往返运动，所述止退阀10、止进阀11、控制器12的数量与单个活塞盘3上的活塞叶5数量一致，各自绕控制环轴线均匀分布；所述止退阀10、止进阀11与控制环轴连接，所述止退阀10、止进阀11可绕轴旋转，所述止退阀10的轴连接处设有弹簧片，使止退阀10始终处于离心移动趋势中。
46.两个活塞盘3同轴且相对设置在气缸中，活塞盘3之间、活塞盘3和外壳1之间均紧密贴合。所述活塞盘3可绕气缸轴线旋转，每个活塞盘3侧壁均匀设有至少一个活塞叶5。所述活塞叶5呈扇形，端面和外侧面与气缸紧密贴合，所述活塞盘3、活塞叶5将气缸分隔成多个腔体。
47.所述活塞盘3靠近外壳1的一侧开设有轨迹腔，所述轨迹腔中心处设有轨迹盘13，
所述轨迹盘13由第一下轨迹盘14、第二下轨迹盘15、中盘16、第二上轨迹盘17、第一上轨迹盘18依次叠加而成；
48.所述第一下轨迹盘14顶部、第一上轨迹盘18底部设有上下对称且具有间隙的第一轨迹道19；所述第二下轨迹盘15、第二上轨迹盘17侧面设有上下对称的第二轨迹道20；
49.所述第一轨迹道19与第二轨迹道20位置对应且有间隙，所述第二轨迹道20为从低阶位到高阶位的连续轨迹道，所述第一轨迹道19为中阶位轨迹道，所述中阶位上任意处到轨迹盘13圆心距离不变；所述第一轨迹道19与第二轨迹道20的数量与单个活塞盘3的活塞叶5数量一致，各自绕轨迹盘轴线均匀分布。
50.所述轨迹腔内侧壁上分层设有止退轨迹8和止进轨迹9，所述止退轨迹8和止进轨迹9的数量与单个活塞盘3上的活塞叶5数量一致，各自绕外壳1轴线均匀排布，所述止退轨迹8设有止退突21，所述止进轨迹9设有止进突22，所述止退突21和止进突22方向相反，所述止退轨迹8和止进轨迹9分别对应控制环上的止退阀受力层2和止进阀受力层4，所述止退轨迹8为止退阀10的作用轨迹，止退突21为止退阀10的作用锚点，所述止进轨迹9为止进阀11的作用轨迹，止进突22为止进阀11的作用锚点。
51.所述止退轨迹8为轨迹腔内侧壁向心方向上逐渐升高的弧形台阶，在轨迹末点突然中断。止退阀10能沿着止退轨迹8逐渐抬高，同时能在轨迹末点处突然复位，止退突21可以抵住止退阀10，阻止活塞盘3后退。止进阀11沿着止进轨迹9运动，止进突22可阻断活塞盘3前进趋势。
52.所述控制器包括芯部23、壳部24，所述芯部23设有芯部锚杆25，所述芯部锚杆25与轨迹盘13的轨迹道接触，所述壳部24设有壳部锚杆26，所述壳部锚杆26滑动连接止进阀11，止进阀11的状态直接受壳部24位置变化影响所述芯部锚杆25与壳部锚杆26套接，芯部锚杆25与壳部锚杆26设有第一弹簧27，所述壳部24与止进阀受力层4之间通过第二弹簧28连接。所述芯部锚杆25和壳部锚杆26均未t字型锚杆。
53.任何时刻第一弹簧27和第二弹簧28始终处于压缩状态，第一弹簧27的弹力始终大于第二弹簧28的弹力，使芯部锚杆25以及壳部23始终具有向心移动的趋势。所述芯部锚杆25的t字横杆沿着轨迹道移动，t字竖杆可穿过第一轨迹道19之间的间隙。
54.在第一弹簧27和第二弹簧28共同作用下，芯部锚杆25始终压在轨迹盘13上滑动，轨迹盘13则通过中、低、高3个高度不同的轨迹阶位调节控制器12在径向上移动，间接控制止进阀11的状态。设定止退阀10、止进阀11离心指向为关闭状态，向心指向为开放状态。止退阀10在自身弹簧片作用下始终具有处于关闭的趋势，止退阀10在止退轨迹8上滑行抬高将增大弹簧片弹性势能，当脱离止退轨迹8后能快速复位到关闭状态，进入下一条止退轨迹8的最低点，保证活塞盘3始终保持在工作方向上的圆周运动。
55.当芯部锚杆25在第二轨迹道20上从低阶位逐渐滑向高阶位时，控制器12的第一弹簧27和第二弹簧28逐渐被压缩，控制器12做离心运动，使与壳部锚杆26联动的止进阀11逐渐靠近止进轨迹9。
56.至少一侧外壳1端面沿周向均匀开设有排气孔6和进气孔7，单侧排气孔6、进气孔7的数量与单个活塞盘3的活塞叶5数量一致，所述排气孔6和进气孔7各自绕外壳1轴线均匀排布。由于活塞盘3的活塞叶5的端面完全贴合气缸两侧平面，且可以完全遮蔽排气孔6，所以可以单侧进气排气或双侧进气排气。所述活塞叶5的厚度小于相邻排气孔6和进气孔7之
间的距离，两个活塞盘分别连接有输出轴，输出轴穿过所述气缸端面，与气缸活动连接。
57.所述输出轴包括同轴连接的第一输出轴34和第二输出轴35，所述第一输出轴34和第二输出轴35互相独立运动，所述第一输出轴34固定连接一侧活塞盘3，并穿过同侧外壳1端面固定连接一个飞轮，所述第二输出轴35固定连接另一侧活塞盘3，并穿过同侧外壳1端面固定连接另一个飞轮。两个飞轮连接同一个飞轮箱，两个飞轮带动一个飞轮箱旋转对外做功。
58.所述进气孔7处设有混气阀29，所述混气阀29包括两个进气道30、火花塞31、混气室32，所述进气道30外端设有电控进气阀，内端通过压力阀33连接混气室32，所述火花塞31点火端位于混气室32内。火花塞31点火时间与电控进气阀开关同步，若点火时间靠后，进入气缸的燃料较多，输出功率增大；反之若点火提前，进入气缸的燃料较少，输出功率便较低。
59.所述气缸外侧靠近排气孔6位置设有电子感应器，所述电子感应器与所述电控进气阀信号连接。电控进气阀为主动控制气阀，受电子感应器控制，用于调节燃料输入量。当电子感应器感应到有活塞叶5经过排气孔6时，电控进气阀关闭，若未感应到则电控进气阀开放。
60.压力阀33为被动阀门，其开关状态受压力阀33两侧气压直接控制，若气缸侧压力高于管道侧，则压力阀33关闭；若气缸侧压力低于管道侧，则压力阀33开放，允许燃料进入气缸。同时压力阀33具有保护功能，当某些异常情况(例如进入气缸的燃料提前被点燃)引起缸内压力突然升高，超过了压力阀33的进气侧压力，但此刻电控进气阀门尚未关闭，此刻压力阀33便可被动关闭，阻止气缸内混合燃料返流入进气道30中，同时保护机械装置。
61.实施例
62.本发明设计方案并未对具体的活塞叶5数量进行限定，可根据不同需要设定不同数量的活塞叶5，从而改变活塞气缸的数量，下面以单个活塞盘3有四个活塞叶5的轮替接力式双活塞盘环形四缸无曲轴内燃机为例进行说明，附图也是以该实施例为基础所绘制的示意图。以两个活塞盘3一次轮替接力做功为一个工作循环，共分为四个进程，其中进程一与进程三类似，均为轮替接力过程，进程二与进程四类似，均为做功排气过程，所以重点详细介绍进程一和进程二，而不再赘述进程三和进程四。本发明的活塞气缸以顺时针方向为做功前进方向，做功周期中对活塞行进描述均按角度行程记录，所在位置按角度进行说明。根据气缸是否封闭分为开放气缸和密闭气缸两类，开放气缸和密闭气缸间隔分布。如图所示，每片活塞叶5有顶面和底面之分，在做功过程中，密闭气缸的气缸底由静止的活塞叶5底面提供，气缸顶由做功活塞叶5顶面提供，以此类推。如图所示，每片活塞叶5的做功前进方向为底面，相对另一面为顶面，设置活塞叶5的扇形夹角为15
゜
，排气孔6的扇形夹角为5
゜
，排气孔6与最近的进气孔7之间中线夹角为40
゜
。为了叙述方便，根据本发明结构对称的特点将其分成对称的两部分来描述，分别命名为活塞盘a和活塞盘b，外壳a和外壳b，下面描述的各种活动的零部件，如控制器12、止退阀10、止进阀11等均在相对应的活塞盘3和外壳1中运动。
63.进程一为轮替接力过程，其角度行程为0
゜‑
25
゜
，以a1、a2、a3、a4、a5、a6六个阶段状态进行描述，在此进程中两个活塞盘3同步运动：
64.在新的做功周期的开始时，活塞盘b的活塞叶5底面与排气孔6边缘重合，顶面与排气孔6末端缘相距5
°
，如图8所示的状态a1，此刻活塞盘b的活塞叶5底面刚好接触活塞盘a的活塞叶5顶面，此刻开放气缸容积为0，密闭气缸达到最大容积，气缸内上一次做功燃烧后的
高压气体已经不能通过推动活塞盘b前进而释放压力，而且活塞盘b在前进运动中具有的动量也不能完全传递给活塞盘a而使自己静止下来，两个活塞盘3此刻只能在活塞盘b所获得的动能驱使下共同前进。此刻排气孔6处电子感应器因感应到活塞叶5而主动关闭电控进气阀，同时压力阀33的气缸侧压力仍大于管道侧压力而被动关闭。
65.角度行程为0
°
～5
°
之间：此时排气孔6始终被活塞叶5完全遮挡，密闭气缸中的高压气体仍未逸出，缸内压力持续高于进气侧压力，压力阀33始终处于关闭状态，燃料不能进入气缸中。在此期间，外壳b中控制器12的芯部锚杆23的轨迹锚点处于自身轨迹盘13的第二轨迹道20高阶位上，而且该控制器12中两个弹簧均处于最大压缩状态，因此与壳部锚杆26相联动的止进阀11处于关闭状态。对应的，外壳a中控制器12的芯部锚杆25的轨迹锚点处于自身轨迹盘13的第二轨迹道20的低阶位上，并随着活塞盘a的旋转开始滑行，此时该控制器12中的两个弹簧均处于最小压缩状态，与壳部锚杆26联动的止进阀11处于开放状态。
66.当角度行程达到5
°
时，活塞盘b的活塞叶顶面到达排气孔末端缘，密闭气缸处于密闭转开放的临界点，图9所示为状态a2。外壳b中控制器12的壳部锚杆26的轨迹锚点仍处于对应的第二轨迹道20的高阶位，止进阀11仍处于关闭状态。此时，外壳a中控制器12的壳部锚杆26的轨迹锚点处于对应的第二轨迹道20的低阶位上，止进阀11处于开放状态，止退阀10仍在止退轨迹8上滑行，距离止退轨迹8末点相距15
°
，止退阀10处于关闭状态。
67.在角度行程5
°
～15
°
期间，活塞盘a和活塞盘b继续紧贴同步前进，密闭气缸转变为开放气缸，并随两个活塞盘3的前进，开放间隙逐渐增大，高压气体逸出速度加快，缸内压力急速下降，两个活塞盘3的前进阻力降低。在此期间，电子感应器因感应到活塞叶5未完全通过排气间隙，电控进气阀继续维持关闭状态，但因缸内压力降低，压力阀33逐渐有开启趋势，但随着活塞盘a的前进，活塞盘a的活塞叶5逐渐遮挡进气孔7，所以仍无燃料进入气缸中。在此期间，外壳b中控制器12的芯部锚杆25的轨迹锚点继续在对应的第二轨迹道20的高阶位上滑行，止进阀11处于关闭状态，外壳b中止退阀10继续在的对应的止退轨迹8上滑行，止退阀10维持关闭状态。外壳a中的控制器12的芯部锚杆25的轨迹锚点仍在对应的第二轨迹道20的低阶位上滑行，止进阀11维持开放状态，且正在通过活塞盘a的止进突22。
68.图10所示为状态a3，当两个活塞盘3同步前进到15
°
时，排气孔6完全开放，活塞叶5完全通过排气孔6，电子感应器未感应到活塞叶5，电控进气阀主动打开，但此刻进气孔7已被活塞盘a的活塞叶5完全遮挡，仍无燃料进入气缸。此刻外壳b的止退阀10距离对应的止退轨迹8末点为5
°
，控制器12的芯部锚杆26的轨迹锚点距离对应的第二轨迹道20的高阶位末点为5
°
。同时，外壳a的止退阀10开始在对应的止退轨迹8上滑行而逐渐抬高，控制器12的芯部锚杆26的轨迹锚点继续在对应的轨迹盘13的第二轨迹道20上滑行。
69.活塞盘a和活塞盘b继续同步前进达到20
°
时，如图11所示的状态a4，活塞盘b中控制器12的芯部锚杆26的轨迹锚点刚好脱离第二轨迹道20的高阶位末点，在第一弹簧27的作用下落到第一轨迹道19的中阶位上，因外壳b控制器12的壳部24位置状态不变，止进阀11仍处于关闭状态。外壳a中控制器12的芯部锚杆26的轨迹锚点继续在第二轨迹道20上由低阶位向高阶位滑行，两个弹簧逐渐被压缩，推动整个控制器12离心移动，使止进阀11逐渐趋于关闭状态，外壳a中止退阀10在止退轨迹8上滑行抬高而逐渐增大止退阀10弹簧片的弹性势能。此时，外壳b中止退阀10刚好脱离止退轨迹8，在自身弹簧片驱使下快速复位至下一条止退轨迹8并趋于关闭状态。
70.如图11所示为状态a4，两个活塞盘3继续同步前进达到25
°
时，外壳b中控制器12的芯部锚杆26的轨迹锚点在第一轨迹道19的中阶位上前进了5
°
，控制器12状态不变，止进阀11依然处于关闭状态，但此刻止进突22接触到止进阀11而使活塞盘b停止了前进，止退阀10在弹簧片的驱使下已经达到关闭状态。在此期间，外壳a中止退阀10和控制器12继续在各自轨迹上滑行抬高并为各自弹簧储备弹性势能，因外壳a中止进阀11已完全通过止进突22，活塞盘a接收活塞盘b的动能，将继续保持前进。此刻两个活塞盘3的接触面到达进气孔7位置，而且电控进气阀处于主动开放状态，压力阀33的气缸侧压力小于管道侧压力而处于被动开放状态，燃料开始进入两个活塞叶5之间，进入的燃料温度明显低于气缸壁和活塞叶5的温度，燃料将吸收气缸壁和活塞叶5的温度而膨胀，膨胀后的燃料在推动活塞盘a前进做功的同时也将推动活塞盘b后退。逐渐分开的两个活塞叶5之间开始形成新的密闭气缸，到此刻，进程一便结束。
71.在进程一中，两个活塞盘3始终保持贴合同步前进，在前进过程中，活塞盘b的一部分动能传递给了活塞盘a，降低了活塞盘b对外壳b中止进阀11的冲击，保护了该止进阀11，同时通过动能传递提高输出功率。同时，外壳a中止进阀11提前打开，提前解除对活塞盘a的前进约束。在两套控制器12的协同控制下，两个活塞盘3完成做功和静止的轮替接力，保证做功过程连续有序。
72.进程二为做功过程，开始于燃料进入密闭气缸，活塞盘a开始做功的时刻：
73.进程二包含两个做功部分，及膨胀做功和燃烧做功，两部分以火花塞31点火为界。前期为膨胀做功，低温燃料通过开放的电控进气阀和压力阀33快速进入气缸中，在增加燃料量的同时快速吸收气缸壁和活塞叶5上做功留下的热能，从而快速膨胀升高密闭气缸中压力。膨胀的燃料在推动活塞盘a前进做功的同时推动活塞盘b后退，当活塞盘b的顶面后退到20
°
时，外壳b中控制器12的芯部锚杆26的轨迹锚点从对应第一轨迹道19的中阶位脱离，在第二弹簧28的作用下落到第二轨迹道20的低阶位上，此刻与该控制器12联动的止进阀11便处于开放状态，保证在进程三开始后止进突22能顺利通过止进阀11，使活塞盘b保持前进。此刻外壳b中止退阀10刚复位到下一条止退轨迹8上，未与止退突21接触，活塞盘b将继续后退5
°
，当活塞盘b后退到15
°
时，外壳b中止退阀10与止退突21接触，阻止活塞盘b后退，活塞盘b在止退阀10和密闭气缸内压力共同约束下停止后退保持静止，此刻活塞盘b的活塞叶5顶面与排气孔6起始缘重叠，而且活塞盘b的静止状态将维持到进程二结束。
74.在进程二中，活塞盘a继续在燃料膨胀做功作用下前进，外壳a中控制器12在第二轨迹道20上继续滑行抬高并逐步关闭止进阀11，止退阀10在活塞盘a的止退轨8上滑行抬高并储存弹簧片的弹性势能，控制12和止退阀10的滑行将维持整个进程二。当火花塞31在控制下点火时，电控进气阀主动关闭，气缸内燃料被点燃而使缸内压力急剧升高，压力阀33的缸内侧压力明显高于进气侧压力，压力阀33被动关闭，燃料停止进入密闭气缸。点燃的燃料使密闭气缸的缸内压力急剧升高，活塞盘b维持静止状态，只能通过推动活塞盘a前进而释放压力，旋转的活塞盘a带动第一输出轴34旋转，与第一输出轴34相连的飞轮箱旋转向外输出连续的机械能。活塞盘a在缸内压力推动下持续前进，当活塞盘a的活塞叶5底面与相邻的活塞盘b的活塞叶5顶面接触时，密闭气缸容积达最大，开放气缸容积为零，进程二结束。此时又回到了进程一的起始位置，只是活塞盘a和活塞盘b调换了位置。
75.在进程二中，电控进气阀能根据输出要求主动控制开关状态，而压力阀33是通过
其两侧压力差被动控制开关状态。在此进程中，外壳a中控制器12及其止退阀10的各自弹簧或弹簧片均不断储能，而且因控制器12的抬高，迫使与之联动的止进阀11逐渐关闭，确保在进程二结束前其止进阀11便处于完全关闭状态，保证进程三中两个活塞盘3顺利轮替。活塞盘b在进程二中后退达到静止位置后，始终维持静止状态，其对应外壳b中的止进阀11的开放状态和止退阀10的关闭状态也都不发生改变。
76.结合进程一和进程二可知，当密闭气缸转变为开放气缸后，做功产生的废气便开始排出，并随着活塞盘a的前进，进一步排出废气，直到进程二结束时，开放气缸容积为零，废气排尽。所以排气过程并非独立过程，而是随着做功活塞盘的前进而同时进行。同时密闭气缸和开放气缸被做功活塞盘的活塞叶5隔开，使得燃料和废气分处不同缸内，互不干扰，不影响做功效率。
77.因进程三和进程四分别与进程一和进程二类似，所以不在赘述。
78.综上，本发明具有很强的扩展性，根据活塞盘3所拥有的活塞叶5数量来设计活塞叶5做功的旋转角度，活塞叶5、排气孔6、进气孔7、轨迹盘13等具体数量和尺寸都要经过计算后设置，但本发明内燃机的做功原理都一样，做功进程也一样。在每一个完整的做功周期中，均包含四个进程，两个轮替接力过程和两个做功排气过程，两个活塞盘3各交替做功一次，在第一进程和第三进程中两个活塞盘3分别完成静止和做功的轮替接力，燃料进入气缸两次，点火两次。活塞盘a做功时排出活塞盘b做功的废气，活塞盘b做功时排出活塞盘a做功的废气，即每个周期中做功两次，同时排气两次，排气与做功同时进行，各个控制器完成一个控制循环。
79.目前，该领域主流的内燃机多数是以化石能源(汽油、柴油、天然气等)为燃料，化石能源储量有限且不可再生，在燃烧做功过程中会产生大量温室气体甚至有毒气体，严重危害大气环境，对生态平衡造成破坏，又因总储备量有限，不能作为可持续发展的长久能源供应。环保与发展并重已是国际主流意识，当下普遍认为氢氧能源将作为未来主要能源，完全符合环保与可持续发展的要求。随着制氢储氢技术不断突破，氢氧作为主要能源已不断夯实基础。
80.本发明方案的内燃机可直接使用氢氧作为燃料，能源来源广泛且零污染，完全符合环保要求。且因为采用氢氧二元燃料为直接燃料，在气缸壁和活塞叶等处无任何残留，使气缸和活塞叶更耐用。使用范围更广，因使用氢氧燃料，不需要空气中氧气助燃，本发明方案内燃机可在密闭空间或无空气区域使用，且不担心有毒废气排出。
81.本发明做功周期简单，减少了做功过程中机械结构本身的能量消耗；机械结构简单，无曲轴、无空气增压过滤、无化油器等装置，有效降低内燃机整体重量，减小内燃机体积，提高修理维护便捷性。
82.在做功输出方面，基于本发明设计方案的内燃机与传统四冲程内燃机比较，传统四冲程内燃机每个活塞做功周期中仅有1/4的时间做功，其余时间为进气、压缩、排气过程，而本发明方案的内燃机做功时间约占2/3的做功周期，仅有约1/3的轮替接力为非做功耗能阶段。与传统二冲程内燃机比较，优点在于做功产生的废气与新进入气缸的燃料完全分隔开，既不影响燃料燃烧效率，同时提高内能转化机械能的效率。
83.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形
都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。