CN101196124A - 叶片式变腔积装置及叶片式内燃机和叶片式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明叶片式变腔积装置及叶片式内燃机和叶片式压缩机，涉及活塞在缸体内做回转运动的装置及采用该装置的内燃机和压缩机。该装置缸体中同轴且相互交错地安装的两组活塞将回转空间划分为四个独立的工作腔；两组活塞的转轴各固定一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的对应卵形齿轮相啮合；两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。叶片强度高且比质量轻。

Description

叶片式变腔积装置及叶片式内燃机和叶片式压缩机

技术领域

本发明涉及一种活塞在缸体内做回转运动的装置以及采用该装置的内燃机和空气压缩机。特别是涉及一种两组活塞将缸体内的环形回转空间划分为四个独立的工作腔；两组活塞因所连接的椭圆齿轮传动机构的传动比作周期性变化，而在回转运动中周期性改变各工作腔容积的装置，以及采用该变腔积装置的内燃机和空气压缩机。

背景技术

变腔积装置在生产、生活、军事等领域应用极其广泛。活塞式内燃机、空压机、油泵等设备都大量应用变腔积装置。曲轴连杆活塞式变腔积装置是应用广泛，非常成熟的变腔积装置。目前我们所见到的汽油、柴油等为燃料的汽车、火车、轮船、发电机等的动力系统多数采用这种变腔积装置的发动机，活塞式空气压缩机也是采用这种变腔积装置。曲轴连杆活塞式变腔积装置因原理简单明了，机械噪音不大，制造难度不高，得于普及推广。但仍存在某些不足。首先，由于转动的曲轴、摆动的连杆、做直线往复运动的活塞构成的组合运动结构使得这种变腔积装置运转时的机械平衡性较差，多数摩擦表面磨损不均，影响寿命。其次，为保证足够机械强度，该变腔积装置单位排量的重量和体积较大。应用这种变腔积装置作内燃机时：传统四行程结构曲轴每旋转二周才做功一次，比功率最小，而且需要一套复杂的汽门控制装置。二行程发动机曲轴每旋转一周做功一次，理论上比功率应比四行程结构高一倍，但由于结构上的原因，进气与排气同时进行，影响进排气效率，并有部份混合气未经燃烧就直接排出造成浪费。实际比功率只比四冲程结构高50％左右，效率低、尾汽排放高，限制了它的普及。

为了解决曲轴连杆活塞式变腔积装置存在的上述问题，中国发明专利申请公开说明书CN 1458392A公开了专利申请号为03128413.2，名称为“环形气缸旋转式发动机”的技术方案，提出在缸体内的环形回转空间中同轴地套装两组相互交错的活塞，每组活塞有两个沿径向相对设置且能在环形回转空间中转动的活塞；两组活塞将缸体内的环形回转空间划分为四个独立的工作腔；其中一组活塞的转轴固定一个卵形齿轮与输出轴上固定安装的一个偏心圆齿轮相啮合，而另一组活塞的转轴固定另一个卵形齿轮与输出轴上固定安装的另一个偏心圆齿轮相啮合；利用卵形-偏心圆齿轮机构传动比周期性变化的特性，控制两组活塞旋转速度，使工作腔容积周期性扩大、缩小，四个工作腔依次完成进气、压缩、作功、排气四个工作循环过程；同时将燃气燃烧所产生的功通过卵形-偏心圆齿轮机构传递给输出轴。该技术方案具有结构简单、比质量轻、效率高、加工方便、运动密封性好和运动平顺的优点。但是该技术方案的活塞仍然沿用传统的圆形截面的结构，两个这种活塞沿径向相对地联结在圆盘形的联接件外圆环表面上，构成的一组活塞强度受到限制。另外，中国发明专利申请公开说明书CN1560442A公开了专利申请号为20041000755552，名称为“叶片式发动机”的技术方案，提出发动机轴通过轴承固定在机壳内，机壳内的发动机轴上空套左、右叶片，左、右叶片与机壳内环形回转空间小间隙配合，左、右叶片的近端侧都有凹槽，左、右叶片通过凹槽扣合在一起，与机壳内环形回转空间配合形成四个腔室，使左、右叶片在四个腔室范围内可以变速运动；左叶片上固定左大圆柱齿轮，与左大圆柱齿轮啮合的左小圆柱齿轮通过轴承固定在机壳上；与左小圆柱齿轮同轴固定左椭圆齿轮，与左椭圆齿轮啮合的另一传动参数相同的左椭圆齿轮与所述的发动机轴固定。左大圆柱齿轮与左小圆柱齿轮的传动比为2∶1。右叶片上固定右大圆柱齿轮，与右大圆柱齿轮啮合的右小圆柱齿轮通过轴承固定在机壳上；与右小圆柱齿轮同轴固定右椭圆齿轮，与右椭圆齿轮啮合的另一传动参数相同的右椭圆齿轮与所述的发动机轴固定。右大圆柱齿轮与右小圆柱齿轮的传动比为2∶1。发动机轴上左、右两个椭圆齿轮轴向相对错位180度。该技术方案利用左、右叶片近端侧的凹槽，使左、右叶片通过凹槽扣合在一起并穿套在发动机轴上与机壳内环形回转空间配合形成四个腔室，与前一技术方案相比左、右叶片的强度得到提高，但是与前一技术方案相比这种结构的左、右叶片的重量大，另外圆柱齿轮-椭圆齿轮传动机构元件数量多，使比质量增加。

发明内容

本发明旨在提供一种叶片强度高且比质量轻的叶片式变腔积装置及采用该装置的叶片式内燃机和叶片式压缩机。

本发明的技术方案是：叶片式变腔积装置，缸体内环形回转空间中同轴且相互交错地安装两组活塞，每组活塞有两个沿径向相对设置的活塞；两组活塞将上述回转空间划分为四个独立的工作腔；其中第一组活塞的转轴固定一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的一个卵形齿轮相啮合，第二组活塞的转轴固定另一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的另一个卵形齿轮相啮合。所述的两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。

在一种优选的实施例中：所述的各卵形齿轮为齿轮参数相同的长圆齿轮，每个长圆齿轮的啮合面都按渐开线设计；固定安装在传动轴上的两个长圆齿轮按90°相位差设置，这两个长圆齿轮匀角速度旋转一周，则与上述两个长圆齿轮相啮合的另两个长圆齿轮的角速度按正弦规律连续波动两次且最快角速度与最慢角速度之比为6.0-9∶1。

进而：所述的传动轴上的两个长圆齿轮匀角速度旋转一周期间，另两个长圆齿轮最快角速度与最慢角速度之比为6.5∶1

在另一种优选的实施例中：所述的卵形齿轮中固定安装在传动轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的偏心卵圆齿轮，且按180°相位差设置；安装在两组活塞的转轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的中心对称卵圆齿轮。

进而：所述中心对称卵圆齿轮的齿数是偏心卵圆齿轮之齿数的2倍。

值得推荐的是：所述第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴延伸出缸体的部分、各卵形齿轮及传动轴上安装卵形齿轮的部分被容纳在一个壳体内。

特别是：所述的壳体上分别设有支撑第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴的轴承。

采用上述变腔积装置的叶片式内燃机，缸体内环形回转空间中同轴地安装两组相互交错的转动活塞，每组活塞有两个沿径向相对设置的活塞；两组活塞将上述回转空间划分为四个独立的工作腔；其中第一组活塞的转轴固定一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的一个卵形齿轮相啮合，第二组活塞的转轴固定另一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的另一个卵形齿轮相啮合；缸体上分别设置有点火器、进气口和排气口。两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。

在一种优选的实施例中：所述的各卵形齿轮为齿轮参数相同的长圆齿轮，每个长圆齿轮的啮合面都按渐开线设计；固定安装在传动轴上的两个长圆齿轮按90°相位差设置，这两个长圆齿轮匀角速度旋转一周，则安装在第一组或第二组活塞的转轴上的两个长圆齿轮的角速度按正弦规律连续波动两次且最快角速度与最慢角速度之比为6.0-9∶1。

在另一种优选的实施例中：所述的卵形齿轮中固定安装在传动轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的偏心卵圆齿轮，且按180°相位差设置；安装在两组活塞的转轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的中心对称卵圆齿轮。中心对称卵圆齿轮的齿数是偏心卵圆齿轮之齿数的2倍。

值得推荐的是：所述第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴延伸出缸体的部分、各卵形齿轮及传动轴上安装卵形齿轮的部分被容纳在一个壳体内；该壳体上分别设有支撑第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴的轴承。

采用上述变腔积装置的叶片式压缩机，缸体内环形回转空间中同轴地安装两组相互交错的转动活塞，每组活塞有两个沿径向相对设置的活塞；两组活塞将上述回转空间划分为四个独立的工作腔；其中第一组活塞的转轴固定一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的一个卵形齿轮相啮合，第二组活塞的转轴固定另一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的另一个卵形齿轮相啮合；缸体上分别对应两个压缩工作腔设置排气口而对应两个扩张工作腔设置进气口；两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。

在一种优选的实施例中：所述的各卵形齿轮为齿轮参数相同的长圆齿轮，每个长圆齿轮的啮合面都按渐开线设计；固定安装在传动轴上的两个长圆齿轮按90°相位差设置，这两个长圆齿轮匀角速度旋转一周，则安装在第一组或第二组活塞的转轴上的两个长圆齿轮的角速度按正弦规律连续波动两次且最快角速度与最慢角速度之比为6.0-9∶1。

在另一种优选的实施例中：所述的卵形齿轮中固定安装在传动轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的偏心卵圆齿轮，且按180°相位差设置；安装在两组活塞的转轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的中心对称卵圆齿轮。中心对称卵圆齿轮的齿数是偏心卵圆齿轮之齿数的2倍。

值得推荐的是：所述第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴延伸出缸体的部分、各卵形齿轮及传动轴上安装卵形齿轮的部分被容纳在一个壳体内；该壳体上分别设有支撑第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴的轴承。

本发明叶片式变腔积装置的两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。一方面，安装在两组活塞的转轴上的叶片与对应转轴的连接面增大；另一方面，适当选择固定安装在传动轴上的两个卵形齿轮和安装在两组活塞的转轴上的两个卵形齿轮的齿轮参数，就可以保证安装在两组活塞的转轴上的叶片在环形回转空间中占有足够大的弧度段，即有足够的强度。再者本发明叶片式变腔积装置的零件数量少，结构紧凑。所以本发明叶片式变腔积装置叶片强度高且整体比质量轻。本发明叶片式内燃机和叶片式压缩机采用上述的叶片式变腔积装置的基本结构，不仅具有该叶片式变腔积装置叶片强度高且比质量轻的优点，工作效率也高。

附图说明

图1为本发明叶片式变腔积装置一个实施例作了多处局部剖切的结构示意图。

图2为图1实施例中第一组活塞的立体结构示意图。

图3为图1实施例中第二组活塞的立体结构示意图。

图4为图1实施例中第一组活塞与第二组活塞装配在一起的立体结构示意图。

图5为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于零点位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图6为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于十点半位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图7为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于九点位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图8为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于七点半位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图9为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于六点位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图10为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于四点半位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图11为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于三点位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图12为图1实施例在传动轴上指定长圆齿轮的标记点位于一点半位置时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图13为本发明叶片式内燃机一个实施例在四个工作腔分别处于进气、排气、作功、压缩状态时的缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图14为图13实施例在四个工作腔分别处于进气末、点火、作功末且开始排气、排气后状态时的缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图15为图13实施例在指定工作腔进气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图16为图13实施例在指定工作腔进气终止时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图17为图13实施例在指定工作腔压缩时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图18为图13实施例在指定工作腔点火时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图19为图13实施例在指定工作腔作功时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图20为图13实施例在指定工作腔作功末且开始排气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图21为图13实施例在指定工作腔排气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图22为图13实施例在指定工作腔排气后，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图23为本发明叶片式压缩机一个实施例的在四个工作腔分别处于进气、压缩、进气、压缩状态时的缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图24为图23实施例在四个工作腔分别处于进气末、排气、进气末、排气状态时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图25为图23实施例在指定工作腔进气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图26为图23实施例在指定工作腔进气终止时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图27为图23实施例在指定工作腔压缩时的缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意意图。

图28为图23实施例在指定工作腔排气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图29为图23实施例在指定工作腔二次进气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图30为图23实施例在指定工作腔二次进气终了时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图31为图23实施例在指定工作腔二次压缩时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图32为图23实施例在指定工作腔二次排气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的长圆齿轮的位置状态示意图。

图33为本发明叶片式内燃机又一个实施例作了多处局部剖切的结构示意图。

图34为图33实施例在指定工作腔进气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

图35为图33实施例在指定工作腔进气终止时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

图36为图33实施例在指定工作腔压缩时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

图37为图33实施例在指定工作腔点火时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

图38为图33实施例在指定工作腔作功时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

图39为图33实施例在指定工作腔作功末且开始排气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

图40为图33实施例在指定工作腔排气时，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

图41为图33实施例在指定工作腔排气后，缸体内环形回转空间中两组转动活塞及这两组转动活塞的转轴连接的两对相啮合的卵圆齿轮的位置状态示意图。

具体实施方式

一、实施例一

本发明叶片式变腔积装置一个实施例的结构，如图1所示。该叶片式变腔积装置具有一个气缸1、一个传动箱2和一个飞轮3。

气缸1的圆盒状缸体10内的环形回转空间11中同轴且相互交错地安装第一组活塞12和第二组活塞13。

第一组活塞12的结构，请参看图2：第一组活塞12的转轴121下部设有一个环形的凸缘122，在该凸缘122的外圆周面上沿径向相向地分别固定连接两个矩形叶片123、124内端面的下半部，这两个叶片123、124内端面的上半部与转轴121的外圆周面及凸缘122的上端面界定出一个向下凹的空间125。转轴121的上端部直径缩小为阶梯轴部126；转轴121的上部临接阶梯轴部126处设有多条键槽127。

第二组活塞13的结构，请参看图3：第二组活塞13的转轴为空心的套管131，套管131的内孔132的直径与第一组活塞12的转轴121的直径成动配合关系。在该套管131的外圆周面底部沿径向相向地固定连接两个矩形叶片133、134内端面的上半部，这两个叶片133、134内端面的下半部与该套管131的底端面界定出一个向上凹的空间135。套管131的上端面136上向上延伸出两个沿径向相对的凸台137。

第一组活塞12与第二组活塞13装配在一起的结构，请参看图4：第二组活塞13的套管131套装于第一组活塞12的转轴121上，第二组活塞13的套管131的底端面贴靠第一组活塞12的环形凸缘122上表面。第二组活塞13的套管131的底部填充了第一组活塞12的空间125，第一组活塞12的转轴121的环形凸缘122填充了第二组活塞13的空间135。四个叶片123、124、133、134的形状、尺寸均相同。

回到图1：缸体10的开口端安装了缸盖14，缸盖14的上端面位于中心处开有一个大端在上的阶梯孔，该阶梯孔的大端安装轴承15支撑套管131；另外在缸体10内的底端面中央开有一个盲孔，该盲孔中安装一个轴承支撑第一组活塞12的转轴121的下端部。这样，第一组活塞12的转轴121和第二组活塞13的套管131从缸盖14中心的阶梯孔向上引出。上述两组活塞12、13的四个叶片123、124、133、134将气缸1内的回转空间11划分为四个封闭的独立工作腔。

传动箱2的壳体由矩形盒状的箱体20和盖合在箱体20开口端的箱盖27组成。箱体20的底部与气缸1的缸盖14固定成一体。箱体20底部的左侧开有左轴承孔，缸盖14上的轴承15的上半部穿套在左轴承孔中。从气缸1的缸盖14中心引出的第一组活塞12的转轴121和第二组活塞13的套管131通过轴承15伸入传动箱2壳体的内部空间21中。箱盖27上对应箱体20的左轴承孔也开出一个左轴承孔。箱盖27的左轴承孔中安装轴承27，轴承27支撑转轴121上端的阶梯轴部126。箱体20底部的右侧开有右轴承孔，在右轴承孔中设置一个轴承。箱盖27上对应箱体20的右轴承孔也开出一个右轴承孔并设置一个轴承29。箱体20右轴承孔中的轴承中套装传动轴26的下端部，传动轴26的中部套装在箱盖27上的右轴承29中，传动轴26的上部伸出传动箱2壳体之外并套装飞轮3。传动轴26的轴线与转轴121的轴线相平行。

在传动箱2壳体的内部空间21中还有四个齿轮参数相同的长圆齿轮22、23、24、25，长圆齿轮22穿套在第一组活塞12的转轴121上，并通过转轴121的键槽127中设置的键固定在转轴121的上部。长圆齿轮22与传动轴26上固定安装的长圆齿轮24相啮合。长圆齿轮23套装在第二组活塞13的套管131上部，并由套管131上端的凸台137将长圆齿轮23与套管131固定成一体。长圆齿轮23与传动轴26上固定安装的长圆齿轮25相啮合。每个长圆齿轮的啮合面都按渐开线设计；固定安装在传动轴26上的两个长圆齿轮24、25按90°相位差设置，这两个长圆齿轮24、25匀角速度旋转一周，则安装在第一组活塞12的转轴上的长圆齿轮22以及第二组活塞13的套管131上的长圆齿轮23的角速度按正弦规律连续发生两次由慢到快再减慢的波动且最快角速度与最慢角速度之比为6.5∶1。这样一来，与长圆齿轮22同轴连接的第一组活塞12的两个叶片123、124及与长圆齿轮23同轴连接的第二组活塞13的两个叶片133、134也随之在缸体10内作周期性的变速运动，它们将回转空间11分隔的四个工作腔的容积也随之作周期性的变化。

下面，结合附图中的图5-图12说明传动轴26逆时针方向转动一周，缸体10内四个工作腔的容积变化的情况。图5-图12中，缸体10内第一组活塞12的叶片123与第二组活塞13的叶片133将环形回转空间11分隔出第一工作腔111；第二组活塞13的叶片133与第一组活塞12的叶片124将环形回转空间11分隔出第二工作腔112；第一组活塞12的叶片124与第二组活塞13的叶片134将环形回转空间11分隔出第三工作腔113；第二组活塞13的叶片134与第一组活塞12的叶片123将环形回转空间11分隔出第四工作腔114。为便于说明，我们引用钟表盘上的时间位置来表达各转动零件的转动状态。

请参看图5，传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于零点位置时：与长圆齿轮24相啮合的长圆齿轮22的对称轴线位于三点到九点位置，第一组活塞12的叶片123位于九点位置而叶片124位于三点位置。与长圆齿轮25相啮合的长圆齿轮23的对称轴线位于零点到六点位置，第二组活塞13的叶片133位于六点位置而叶片134位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积相同。

传动轴26匀速地逆时针转动，长圆齿轮24逐渐由近似半圆型齿面上的齿与长圆齿轮22近似直齿条面上的齿相啮合转变为与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由快到慢地顺时针转动；长圆齿轮25逐渐由近似直齿条面上的齿与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合转变为长圆齿轮25近似半圆型齿面上的齿与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于十点半位置时，请参看图6：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于十一点位置而叶片124位于五点位置，第二组活塞13的叶片133位于七点位置而叶片134位于一点位置。第一工作腔111和第三工作腔113的容积明显增大到最大，第二工作腔112和第四工作腔114的容积明显减小到最小。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24近似直齿条面上的齿与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢顺时针转动；长圆齿轮25近似半圆型齿面上的齿与长圆齿轮23近似直齿条面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由慢到快地顺时针转动。第一工作腔111和第三工作腔113的容积逐渐减小，而第二工作腔112和第四工作腔114的容积逐渐增大。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于九点位置时，请参看图7：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于零点位置而叶片124位于六点位置。第二组活塞13的叶片133位于九点位置而叶片134位于三点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积相同。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24近似直齿条面上的齿与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢地顺时针转动；长圆齿轮25近似半圆型齿面上的齿由与长圆齿轮23近似直齿条面上的齿相啮合转变为与长圆齿轮23半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由快到慢地顺时针转动。第一工作腔111和第三工作腔113的容积继续减小，第二工作腔112和第四工作腔114的容积继续增大。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于七点半位置时，请参看图8：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于一点位置而叶片124位于七点位置。第二组活塞13的叶片133位于十一点位置而叶片134位于五点位置。第一工作腔111和第三工作腔113的容积达到最小，而第二工作腔112和第四工作腔114的容积达到最大。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24近似半圆型齿面上的齿由与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合转变为与长圆齿轮22近似直齿条面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由慢到快地顺时针转动；长圆齿轮25近似直齿条面上的齿与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111和第三工作腔113的容积逐渐增大，第二工作腔112和第四工作腔114的容积逐渐减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于六点位置时，请参看图9：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于三点位置而叶片124位于九点位置。第二组活塞13的叶片133位于六点位置而叶片134位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积达到相同。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24近似半圆型齿面上的齿由与长圆齿轮22近似直齿条面上的齿相啮合转变为与长圆齿轮22半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由快到慢地顺时针转动；长圆齿轮25由近似直齿条面上的齿与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合转变为长圆齿轮25近似半圆型齿面上的齿与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111和第三工作腔113的容积继续增大，第二工作腔112和第四工作腔114的容积继续减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于四点半位置时，请参看图10：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于五点位置而叶片124位于十一点位置。第二组活塞13的叶片133位于一点位置而叶片134位于七点位置。第一工作腔111和第三工作腔113的容积增大到最大，第二工作腔112和第四工作腔114的容积减小到最小。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24近似直齿条面上的齿与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由缓慢地顺时针转动；长圆齿轮25近似半圆型齿面上的齿由与长圆齿轮近似半圆型齿面上的齿相啮合转变为与长圆齿轮23近似直齿条面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由慢到快地顺时针转动。第一工作腔111和第三工作腔113的容积逐渐减小，第二工作腔112和第四工作腔114的容积逐渐增大。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于三点位置时，请参看图11：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于六点位置而叶片124位于零点位置。第二组活塞13的叶片133位于三点位置而叶片134位于九点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积达到相同。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24由以近似直齿条面上的齿与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合转变为长圆齿轮24由近似半圆型齿面上的齿与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢地顺时针转动；长圆齿轮25近似半圆型齿面上的齿由与长圆齿轮23近似直齿条面上的齿相啮合转变为与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由快到慢地顺时针转动。第一工作腔111和第三工作腔113的容积继续减小，第二工作腔112和第四工作腔114的容积继续增大。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于一点半位置时，请参看图12：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于七点位置而叶片124位于一点位置。第二组活塞13的叶片133位于五点位置而叶片134位于十一点位置。第一工作腔111和第三工作腔113的容积达到最小，第二工作腔112和第四工作腔114的容积达到最大。

传动轴26匀速地逆时针转动，长圆齿轮24由近似半圆型齿面上的齿与长圆齿轮22近似半圆型齿面上的齿相啮合转变为长圆齿轮24近似直齿条面上的齿与长圆齿轮22半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由慢到快顺时针转动；长圆齿轮25由近似半圆型齿面上的齿与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合转变为长圆齿轮25近似直齿条面上的齿与长圆齿轮23近似半圆型齿面上的齿相啮合，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111和第三工作腔113的容积逐渐增大，第二工作腔112和第四工作腔114的容积逐渐减小。又返回到图5所示的状态，开始下一循环。

固定安装在传动轴26上的两个长圆齿轮24、25匀角速度旋转一周，则另两个长圆齿轮22、23的角速度按正弦规律连续波动两次，第一组活塞12的叶片123、124和第二组活塞13的叶片133、134的转动速度也相应按正弦规律连续波动两次。

若以相邻的两个叶片123和叶片133为例，在叶片123和叶片133都处于低速运动的状态时，它们之间的第一工作腔111被压缩到最小，而它们的另一侧分别面临的第二工作腔112及第四工作腔114处于容积最大的状态。为保证叶片123和叶片133有足够的强度，叶片123和叶片133应有足够的厚度，即在环形回转空间11中占有足够大的弧度段。实验表明，叶片123和叶片133的厚度较小时，传动轴26上的两个长圆齿轮24、25匀角速度旋转一周期间，两个长圆齿轮22、23最快角速度与最慢角速度可以有比较大一些的比值。而叶片123和叶片133的厚度较大时，传动轴26上的两个长圆齿轮24、25匀角速度旋转一周期间，两个长圆齿轮22、23最快角速度与最慢角速度之比明显降低。为使叶片123、133的强度足够高而且整机的比质量轻，传动轴26上的两个长圆齿轮24、25匀角速度旋转一周期间，另两个长圆齿轮22、23最快角速度与最慢角速度之比为6.0-9∶1为宜；也就是说四个长圆齿轮22、23、24、25半圆型齿面上的齿数与直齿条面上的齿数之比应为6.0-9∶1。本实施例中，我们选择两个长圆齿轮22、23最快角速度与最慢角速度之比为6.5∶1。

二、实施例二

本发明叶片式内燃机一个实施例，采用了图1所示的叶片式变腔积装置。本叶片式内燃机实施例的结构与前一实施例叶片式变腔积装置的区别之处是：在缸体10内的环形回转空间11中分别在七点一刻位置设置了进气口4、在四点三刻位置设置了排气口5和在零点位置设置了点火器6；传动轴26为动力输出轴。图1所示的叶片式变腔积装置的结构及传动轴26上的两个长圆齿轮24、25匀角速度旋转一周期间两个长圆齿轮22、23的啮合转动情况和四个工作腔111、112、113、114容积的变化情况已在前面的说明中作了详细的描述，限于篇幅关系，这里不再赘述。

请参看图13，本实施例处于与前一实施例中图5所示的叶片式变腔积装置状态相同的情形时，传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于零点位置，与长圆齿轮24相啮合的长圆齿轮22的对称轴线位于三点到九点位置，第一组活塞12的叶片123位于九点位置而叶片124位于三点位置。与长圆齿轮25相啮合的长圆齿轮23的对称轴线位于六点到零点位置，第二组活塞13的叶片133位于六点位置而叶片134位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积相同。第一工作腔111与进气口4连通，混合气体从进气口4进入第一工作腔111；第二工作腔112与排气口5连通，第二工作腔112处于排气状态；第三工作腔113处于内部的混合气体燃烧、膨胀作功的状态，燃烧、膨胀的混合气体推动叶片124顺时针方向运动，叶片124带动其所连接的转轴121顺时针方向转动，转轴121上的长圆齿轮22经长圆齿轮24推动传动轴26逆时针方向转动；第四工作腔114处于内部体积缩小的状态。

传动轴26逆时针方向转动45度，请参看图14：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于十一点位置而叶片124位于五点位置，第二组活塞13的叶片133位于七点位置而叶片134位于一点位置。第一工作腔111的容积增大到最大，进气口4的一部分被叶片133遮挡，第一工作腔111进气的过程即将结束。第二工作腔112的容积减小到最小。第三工作腔113的容积增大到最大，排气口5的一部分从叶片124的后部露出并与第三工作腔113连通，第三工作腔113中燃烧后的气体开始向外排出。第四工作腔114的容积减小到最小，其内部的混合气体被极度压缩，此时点火器6发出火花点燃混合气体使其燃烧作功。点火器6点燃第四工作腔114内的混合气体，第四工作腔114内的气体压力急剧升高，尽管叶片123与叶片133受力方向相反，在传动轴26上飞轮3的惯性作用下只能是第一组活塞12继续顺时针旋转而第二活塞组13加速顺时针旋转。

在传动轴26逆时针方向转动的过程中，四个工作腔111、112、113、114周期性地从容积最小的状态转入容积增大的进气状态，继而转入容积缩小的压缩状态，继而转入容积最小的点火状态，继而转入容积增大的作功状态，继而转入容积减小的排气状态，继而返回到容积最小的状态而开始下一循环。四个工作腔111、112、113、114各完成一次作功的过程。

下面结合图15-图22说明一个作功循环中，第一工作腔111、两组转动活塞12、13及这两组转动活塞12、13的转轴121、131连接的两对相啮合的长圆齿轮22、24和长圆齿轮23、25的位置状态变化情况。

请参看图15，传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于零点位置时，第一组活塞12的叶片123位于九点位置而叶片124位于三点位置。第二组活塞13的叶片133位于六点位置而叶片134位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积相同，混合气体从进气口4进入第一工作腔111。

传动轴26匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由快到慢地顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积逐渐增大。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于十点半位置时，请参看图16：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于十一点位置，第二组活塞13的叶片133位于七点位置，第一工作腔111的容积增大到最大，容纳尽可能多的混合气体。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由慢到快地顺时针转动，第一工作腔111的容积逐渐减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于九点位置时，请参看图17：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于零点位置，第二组活塞13的叶片133位于九点位置；四个工作腔111、112、113、114的容积相同，第一工作腔111中的混合气体受到压缩。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢地顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由快到慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积继续减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于七点半位置时，请参看图18：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于一点位置，第二组活塞13的叶片133位于十一点位置。第一工作腔111的容积达到最小，点火器6点燃第一工作腔111内的混合气体；燃烧、膨胀的混合气体推动叶片123按顺时针方向加速运动。

第一工作腔111的容积由于内部的混合气体燃烧、膨胀而逐渐增大，第一工作腔111处于内部的混合气体燃烧、膨胀作功的状态，燃烧、膨胀的混合气体推动叶片123按顺时针方向继续加速运动，叶片123带动其所连接的转轴121加速顺时针方向转动，转轴121上的长圆齿轮22由慢到快地顺时针加速转动，并经长圆齿轮24推动传动轴26逆时针方向匀速地转动。传动轴26上的长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于六点位置时，请参看图19：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于三点位置，第二组活塞13的叶片133位于六点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积达到相同。

第一工作腔111内部混合气体燃烧、膨胀的压力逐渐减小，推动叶片123顺时针方向运动的作用减弱；叶片123带动其所连接的转轴121顺时针方向由快到慢地转动，并经长圆齿轮24推动传动轴26逆时针方向匀速地转动。传动轴26上的长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积继续增大。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于四点半位置时，请参看图20：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于五点位置，第二组活塞13的叶片133位于一点位置；第一工作腔111的容积增大到最大，排气口5的一部分从叶片123的后部露出并与第一工作腔111连通，第一工作腔111中燃烧后的气体开始向外排出。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由缓慢地顺时针转动，而长圆齿轮25啮合的长圆齿轮23却由慢到快地顺时针转动，第一工作腔111的容积逐渐减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于三点位置时，请参看图21：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于六点位置而叶片124位于零点位置。第二组活塞13的叶片133位于三点位置而叶片134位于九点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积再次达到相同，第一工作腔111中燃烧后的气体继续向外排出。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢地顺时针转动，长圆齿轮25啮合的长圆齿轮23由快到慢地顺时针转动，第一工作腔111的容积继续减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于一点半位置时，请参看图22：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于七点位置，第二组活塞13的叶片133位于五点位置，第一工作腔111的容积达到最小。

传动轴26匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由慢到快顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积逐渐增大，又返回到图15所示的状态，开始下一循环。

按照上述的方式，四个工作腔111、112、113、114相继地进入作功状态，推动各自对应的叶片123、133、124、134顺时针方向运动，最终推动传动轴26逆时针方向匀速地转动。传动轴26和飞轮3每旋转一周，两组活塞12、13也旋转一周，四个工作腔111、112、113、114都会做功一次。理论上讲，同排量同转速的本发明叶片式内燃机将比传统二冲程内燃机功率高四倍，比四冲程内燃机高八倍。由于进、排气都由旋转的叶片直接控制，本发明叶片式内燃机省去了传统四冲程内燃机复杂的配气机构，结构的简单可促成可靠性的提高，制造同等功率内燃机将节约大量钢材。又由于两组活塞12、13处于旋转式工作状态，运行平稳性将大大提高。

三、实施例三

本发明叶片式压缩机一个实施例，采用了图1所示的叶片式变腔积装置。本叶片式压缩机实施例的结构与第一个实施例叶片式变腔积装置的区别之处是：在缸体10内的环形回转空间11中分别在七点一刻位置设置第一进气口4′、在零点位置设置第一排气口5′；在一点一刻位置设置第二进气口4″和在六点位置设置第二排气口5″。图1所示的叶片式变腔积装置的结构及动力输入轴——传动轴26上的两个长圆齿轮24、25匀角速度旋转一周期间两个长圆齿轮22、23的啮合转动情况和四个工作腔111、112、113、114容积的变化情况已在前面的说明中作了详细的描述；限于篇幅关系，这里不再重复。

请参看图23，本叶片式压缩机实施例处于与第一个实施例图5所示的叶片式变腔积装置状态相同的情形时，传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于零点位置，与长圆齿轮24相啮合的长圆齿轮22的对称轴线位于三点到九点位置，第一组活塞12的叶片123位于九点位置而叶片124位于三点位置。与长圆齿轮25相啮合的长圆齿轮23的对称轴线位于六点到零点位置，第二组活塞13的叶片133位于六点位置遮挡第二排气口5″而叶片134位于零点位置遮挡第一排气口5′。四个工作腔111、112、113、114的容积相同。第一工作腔111与第一进气口4′连通，外部气体从进气口4′进入第一工作腔111；叶片133遮挡第二排气口5″；第二工作腔112处于内部气体被压缩状态；第三工作腔113与第二进气口4″，处于进气的状态；叶片134遮挡第一排气口5′；第四工作腔114处于内部气体被压缩的状态。

传动轴26逆时针方向转动45度，请参看图24：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于十一点位置而叶片124位于五点位置，第二组活塞13的叶片133位于七点位置而叶片134位于一点位置。第一工作腔111的容积增大到最大，第一进气口4′的一部分被叶片133遮挡，第一工作腔111进气的过程即将结束。第二工作腔112的容积减小到最小，其中的气体压力增大并从第二排气口5″向外排出。第三工作腔113的容积增大到最大，第二进气口4″的一部分被叶片134遮盖并将结束进气过程。第四工作腔114的容积减小到最小，其内部的气体被极度压缩，气体压力增大并从第一排气口5′向外排出。

在传动轴26逆时针方向转动一周的过程中，四个工作腔111、112、113、114周期性地从容积最小并从第二排气口5″向外排出高压气体的状态转入容积增大并连通第一进气口4′的进气状态，继而转入容积缩小的压缩状态，继而转入容积最小并从第一排气口5′向外排出高压气体的排气状态，继而转入容积增大并与第二进气口4′连通的进气状态，继而转入容积减小的压缩状态，继而返回到容积最小并从第二排气口5″向外排出高压气体的状态而开始下一循环。

下面结合图25-图32说明传动轴26逆时针方向转动一周期间，第一工作腔111、两组转动活塞12、13及这两组转动活塞12、13的转轴121、131连接的两对相啮合的长圆齿轮22、24和长圆齿轮23、25的位置、状态变化情况。

请参看图25，传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于零点位置时，第一组活塞12的叶片123位于九点位置而叶片124位于三点位置。第二组活塞13的叶片133位于六点位置而叶片134位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积相同，外部气体从进气口4′进入第一工作腔111。

传动轴26匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由快到慢地顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积逐渐增大，进入第一工作腔111的气体总量不断增加。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于十点半位置时，请参看图26：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于十一点位置，第二组活塞13的叶片133位于七点位置，第一进气口4′的一部分被叶片133遮挡，第一工作腔111进气的过程即将结束。此时第一工作腔111的容积增大到最大，容纳尽可能多的低压气体。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由慢到快地顺时针转动，第一工作腔111的容积逐渐减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于九点位置时，请参看图27：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于零点位置遮挡第一排气口5′，第二组活塞13的叶片133位于九点位置；四个工作腔111、112、113、114的容积相同，第一工作腔111中的气体受到压缩而压力增加。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢地顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由快到慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积继续减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于七点半位置时，请参看图28：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于一点位置，第二组活塞13的叶片133位于十一点位置。第一工作腔111的容积达到最小，第一工作腔111内的高压气体从第一排气口5′向外排出。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由慢到快地顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积逐渐增大。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于六点位置时，请参看图29：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于三点位置，第二组活塞13的叶片133位于零点位置遮盖第一排气口5′。四个工作腔111、112、113、114的容积达到相同，外部的低压气体从第二进气口4″进入第一工作腔111。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由快到慢地顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23由缓慢地顺时针转动，第一工作腔111的容积继续增大；从第二进气口4″进入第一工作腔11 1的低压气体总量不断增加。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于四点半位置时，请参看图30：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于五点位置，第二组活塞13的叶片133位于一点位置，第一工作腔111的容积增大到最大；第二进气口4″的一部分被叶片133遮盖，进气过程即将结束。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢地顺时针转动，而长圆齿轮25啮合的长圆齿轮23却由慢到快地顺时针转动，第一工作腔111的容积逐渐减小，其中的气体压力逐渐增高。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于三点位置时，请参看图31：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于六点位置遮挡第二排气口5″，而叶片124位于零点位置遮挡第一排气口5′。第二组活塞13的叶片133位于三点位置而叶片134位于九点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积再次达到相同，第一工作腔111中的气体受到压缩而压力增加。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22缓慢地顺时针转动，长圆齿轮25啮合的长圆齿轮23由快到慢地顺时针转动，第一工作腔111的容积继续减小。在传动轴26上长圆齿轮24的标记点241位于一点半位置时，请参看图32：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于七点位置，第二组活塞13的叶片133位于五点位置；第一工作腔111的容积达到最小，其中的高压气体从第二排气口5″向外排出。

传动轴26匀速地逆时针转动，长圆齿轮24带动长圆齿轮22由慢到快顺时针转动，长圆齿轮25带动长圆齿轮23缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积逐渐增大，又返回到图25所示的状态，开始下一循环。

仔细观察上述过程中图25——图32所示的第二工作腔112、第三工作腔113和第四工作腔114工作状态的变化，可以清楚地看到：在传动轴26转动一周的过程中，不仅第一工作腔111分两次进行吸进低压气体，压缩为高压气体向外排出的操作过程；其余三个工作腔112、113、114也在相继地进行同样的操作过程。本实施例传动轴26转动一周的过程中，共有八次向外输出高压气体，具有很高的工作效率。

四、实施例四

本发明叶片式内燃机又一个实施例的结构，如图33所示。该叶片式变腔积装置具有一个气缸1、一个传动箱2和一个飞轮3。

气缸1的圆盒状缸体10内的环形回转空间11中同轴且相互交错地安装第一组活塞12和第二组活塞13。在缸体10内的环形回转空间11中分别在七点一刻位置设置了进气口4、在四点三刻位置设置了排气口5和在零点位置设置了点火器6；传动轴26为动力输出轴。

第一组活塞12的结构，请参看图2。第一组活塞12的转轴121下部设有一个环形的凸缘122，在该凸缘122的外圆周面上沿径向相向地分别固定连接两个矩形叶片123、124内端面的下半部，这两个叶片123、124内端面的上半部与转轴121的外圆周面及凸缘122的上端面界定出一个向下凹的空间125。转轴121的上端部直径缩小为阶梯轴部126；转轴121的上部临接阶梯轴部126处设有多条键槽127。

第二组活塞13的结构，请参看图3。第二组活塞13的转轴为空心的套管131，套管131的内孔132的直径与第一组活塞12的转轴121的直径成动配合关系。在该套管131的外圆周面底部沿径向相向地固定连接两个矩形叶片133、134内端面的上半部，这两个叶片133、134内端面的下半部与该套管131的底端面界定出一个向上凹的空间135。套管131的上端面136上向上延伸出两个沿径向相对的凸台137。

第一组活塞12与第二组活塞13装配在一起的结构，请参看图4：第二组活塞13的套管131套装于第一组活塞12的转轴121上，第二组活塞13的套管131的底端面贴靠第一组活塞12的环形凸缘122上表面。第二组活塞13的套管131的底部填充了第一组活塞12的空间125，第一组活塞12的转轴121的环形凸缘122填充了第二组活塞13的空间135。四个叶片123、124、133、134的形状、尺寸均相同。

回到图1：缸体10的开口端安装了缸盖14，缸盖14的上端面位于中心处开有一个大端在上的阶梯孔，该阶梯孔的大端安装轴承15支撑套管131；另外在缸体10内的底端面中央开有一个盲孔，该盲孔中安装一个轴承支撑第一组活塞12的转轴121的下端部。这样，第一组活塞12的转轴121和第二组活塞13的套管131从缸盖14中心的阶梯孔向上引出。上述两组活塞12、13的四个叶片123、124、133、134将气缸1内的回转空间11划分为四个封闭的独立工作腔。

传动箱2的壳体由矩形盒状的箱体20和盖合在箱体20开口端的箱盖27组成。箱体20的底部与气缸1的缸盖14固定成一体。箱体20底部的左侧开有左轴承孔，缸盖14上的轴承15的上半部穿套在左轴承孔中。从气缸1的缸盖14中心引出的第一组活塞12的转轴121和第二组活塞13的套管131通过轴承15伸入传动箱2壳体的内部空间21中。箱盖27上对应箱体20的左轴承孔也开出一个左轴承孔。箱盖27的左轴承孔中安装轴承27，轴承27支撑转轴121上端的阶梯轴部126。箱体20底部的右侧开有右轴承孔，在右轴承孔中设置一个轴承。箱盖27上对应箱体20的右轴承孔也开出一个右轴承孔并设置一个轴承29。箱体20右轴承孔中的轴承中套装传动轴26的下端部，传动轴26的中部套装在箱盖27上的右轴承29中，传动轴26的上部伸出传动箱2壳体之外并套装飞轮3。传动轴26的轴线与转轴121的轴线相平行。

在传动箱2壳体的内部空间21中设置了两个齿轮参数相同的中心对称卵圆齿轮22′、23′和两个齿轮参数相同的偏心卵圆齿轮24′、25′。中心对称卵圆齿轮22′、23′的齿数是偏心卵圆齿轮24′、25′之齿数的2倍。两个偏心卵圆齿轮24′、25′固定安装在传动轴26上，且按180°相位差设置。中心对称卵圆齿轮22′穿套在第一组活塞12的转轴121上，并通过转轴121的键槽127中设置的键固定在转轴121上。中心对称卵圆齿轮22′与传动轴26上固定安装的偏心卵圆齿轮24′相啮合。中心对称卵圆齿轮23′套装在第二组活塞13的套管131上，并由套管131上端的凸台137将中心对称卵圆齿轮23′与套管131固定成一体。中心对称卵圆齿轮23′与传动轴26上固定安装的偏心卵圆齿轮25′相啮合。

图34-图41展示了本实施例第一工作腔111的一个作功循环中，两组转动活塞12、13及它们的转轴121、131连接的两对相啮合的中心对称卵圆齿轮22′、23′和偏心卵圆齿轮24′、25′的位置状态变化情况。

请参看图34，传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于零点位置时，第一组活塞12的叶片123位于九点位置而叶片124位于三点位置。第二组活塞13的叶片133位于六点位置而叶片134位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积相同，混合气体从进气口4进入第一工作腔111。

传动轴26匀速地逆时针转动，偏心卵圆齿轮24′带动中心对称卵圆齿轮22′由快到慢地顺时针转动，偏心卵圆齿轮25′带动中心对称卵圆齿轮23′缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积逐渐增大。在传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于九点位置时，请参看图35：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于十一点位置，第二组活塞13的叶片133位于七点位置，第一工作腔111的容积增大到最大，容纳尽可能多的混合气体。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，偏心卵圆齿轮24′带动中心对称卵圆齿轮22′缓慢顺时针转动，偏心卵圆齿轮25′带动中心对称卵圆齿轮23′由慢到快地顺时针转动，第一工作腔111的容积逐渐减小。在传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于六点位置时，请参看图36：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于零点位置，第二组活塞13的叶片133位于九点位置；四个工作腔111、112、113、114的容积相同，第一工作腔111中的混合气体受到压缩。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，偏心卵圆齿轮24′带动中心对称卵圆齿轮22′缓慢地顺时针转动，偏心卵圆齿轮25′带动中心对称卵圆齿轮23′由快到慢地顺时针转动。第一工作腔11 1的容积继续减小。在传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于三点位置时，请参看图37：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于一点位置，第二组活塞13的叶片133位于十一点位置。第一工作腔111的容积达到最小，点火器6点燃第一工作腔111内的混合气体；燃烧、膨胀的混合气体推动叶片123按顺时针方向加速运动。

第一工作腔111的容积由于内部的混合气体燃烧、膨胀而逐渐增大，第一工作腔111处于内部的混合气体燃烧、膨胀作功的状态，顺时针方向加速运动的叶片123带动其所连接的转轴121顺时针方向加速转动，转轴121上的中心对称卵圆齿轮22′由慢到快地顺时针转动，并经偏心卵圆齿轮24′推动传动轴26逆时针方向匀速地转动。传动轴26上的偏心卵圆齿轮25′带动中心对称卵圆齿轮23′缓慢地顺时针转动。在传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于零点位置时，请参看图38：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于三点位置，第二组活塞13的叶片133位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积达到相同。

第一工作腔111内部混合气体燃烧、膨胀的压力逐渐减小，推动叶片123顺时针方向运动的作用减弱；叶片123带动其所连接的转轴121顺时针方向由快到慢地转动，并经与中心对称卵圆齿轮22′啮合的偏心卵圆齿轮24′推动传动轴26逆时针方向匀速地转动。传动轴26上的偏心卵圆齿轮25′带动中心对称卵圆齿轮23′缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积继续增大。在传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于九点位置时，请参看图39：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于五点位置，第二组活塞13的叶片133位于一点位置；第一工作腔111的容积增大到最大，排气口5的一部分从叶片123的后部露出并与第一工作腔111连通，第一工作腔111中燃烧后的气体开始向外排出。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，偏心卵圆齿轮24′带动中心对称卵圆齿轮22′由缓慢地顺时针转动，而偏心卵圆齿轮25′啮合的中心对称卵圆齿轮23′却由慢到快地顺时针转动，第一工作腔111的容积逐渐减小。在传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于六点位置时，请参看图40：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于六点位置而叶片124位于零点位置。第二组活塞13的叶片133位于三点位置而叶片134位于九点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积再次达到相同，第一工作腔111中燃烧后的气体继续向外排出。

传动轴26继续匀速地逆时针转动，偏心卵圆齿轮24′带动中心对称卵圆齿轮22′缓慢地顺时针转动，偏心卵圆齿轮25′啮合的中心对称卵圆齿轮23′由快到慢地顺时针转动，第一工作腔111的容积继续减小。在传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于三点位置时，请参看图41：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于七点位置，第二组活塞13的叶片133位于五点位置，第一工作腔111的容积达到最小。

传动轴26匀速地逆时针转动，偏心卵圆齿轮24′带动中心对称卵圆齿轮22′由慢到快顺时针转动，偏心卵圆齿轮25′带动中心对称卵圆齿轮23′缓慢地顺时针转动。第一工作腔111的容积逐渐增大，又返回到图34所示的状态，开始下一循环。

再回到图34所示的状态进行讨论，传动轴26上偏心卵圆齿轮24′的近轴端位于零点位置，与偏心卵圆齿轮24′相啮合的中心对称卵圆齿轮22′的对称轴线位于三点到九点位置，第一组活塞12的叶片123位于九点位置而叶片124位于三点位置。与偏心卵圆齿轮25′相啮合的中心对称卵圆齿轮23′的对称轴线位于六点到零点位置，第二组活塞13的叶片133位于六点位置而叶片134位于零点位置。四个工作腔111、112、113、114的容积相同。第一工作腔111与进气口4连通，混合气体从进气口4进入第一工作腔111；第二工作腔112与排气口5连通，第二工作腔112处于排气状态；第三工作腔113处于内部的混合气体燃烧、膨胀作功的状态，燃烧、膨胀的混合气体推动叶片124顺时针方向加速运动，叶片124带动其所连接的转轴121顺时针方向转动，转轴121上的中心对称卵圆22′经偏心卵圆齿轮24′推动传动轴26逆时针方向转动；第四工作腔114处于内部体积被压缩的状态。

传动轴26逆时针方向转动90度，请参看图35：缸体10内第一组活塞12的叶片123位于十一点位置而叶片124位于五点位置，第二组活塞13的叶片133位于七点位置而叶片134位于一点位置。第一工作腔111的容积增大到最大，进气口4的一部分被叶片133遮挡，第一工作腔111进气的过程即将结束。第二工作腔112的容积减小到最小。第三工作腔113的容积增大到最大，排气口5的一部分从叶片124的后部露出并与第三工作腔113连通，第三工作腔113中燃烧后的气体开始向外排出。第四工作腔114的容积减小到最小，其内部的混合气体被极度压缩，此时点火器6发出火花点燃混合气体使其燃烧作功。点火器6点燃第四工作腔114内的混合气体时，第四工作腔114内的气体压力急剧升高，尽管叶片123与叶片134受力方向相反，在传动轴26上飞轮3的惯性作用下只能推动第二活塞组13加速作顺时针旋转。

回顾图34-图41，在传动轴26逆时针方向转动两周的过程中，四个工作腔111、112、113、114周期性地从容积最小的状态转入容积增大的进气状态，再转入容积缩小的压缩状态，再转入容积最小的点火状态，再转入容积增大的作功状态，再转入容积减小的排气状态，再返回到容积最小的状态而开始下一循环。两组活塞12、13旋转一周，四个工作腔111、112、113、114相继的各完成一次作功的过程，推动各自对应的叶片123、133、124、134顺时针方向运动，最终推动传动轴26和飞轮3逆时针方向匀速地转动两周。

参照实施例二与实施例三的说明，不难看出：将本实施例略加改动后，即去掉点火器并适当设置两组进、排气口；本实施例也可改造为一台叶片式压缩机。限于篇幅的缘故，不再赘述这种叶片式压缩机的结构和工作过程。

以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。

Claims (15)

1.叶片式变腔积装置，缸体内环形回转空间中同轴且相互交错地安装两组活塞，每组活塞有两个沿径向相对设置的活塞；两组活塞将上述回转空间划分为四个独立的工作腔；其中第一组活塞的转轴固定一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的一个卵形齿轮相啮合，第二组活塞的转轴固定另一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的另一个卵形齿轮相啮合；其特征在于：所述的两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。

2.根据权利要求1所述的叶片式变腔积装置，其特征在于：所述的各卵形齿轮为齿轮参数相同的长圆齿轮，每个长圆齿轮的啮合面都按渐开线设计；固定安装在传动轴上的两个长圆齿轮按90°相位差设置，这两个长圆齿轮匀角速度旋转一周，则与上述两个长圆齿轮相啮合的另两个长圆齿轮的角速度按正弦规律连续波动两次且最快角速度与最慢角速度之比为6.0-9∶1。

3.根据权利要求2所述的叶片式变腔积装置，其特征在于：所述的传动轴上的两个长圆齿轮匀角速度旋转一周期间，另两个长圆齿轮最快角速度与最慢角速度之比为6.5∶1。

4.根据权利要求1所述的叶片式变腔积装置，其特征在于：所述的卵形齿轮中固定安装在传动轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的偏心卵圆齿轮，且按180°相位差设置；安装在两组活塞的转轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的中心对称卵圆齿轮。

5.根据权利要求4所述的叶片式变腔积装置，其特征在于：所述中心对称卵圆齿轮的齿数是偏心卵圆齿轮之齿数的2倍。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的叶片式变腔积装置，其特征在于：所述第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴延伸出缸体的部分、各卵形齿轮及传动轴上安装卵形齿轮的部分被容纳在一个壳体内。

7.根据权利要求6所述的叶片式变腔积装置，其特征在于：所述的壳体上分别设有支撑第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴的轴承。

8.叶片式内燃机，缸体内环形回转空间中同轴地安装两组相互交错的转动活塞，每组活塞有两个沿径向相对设置的活塞；两组活塞将上述回转空间划分为四个独立的工作腔；其中第一组活塞的转轴固定一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的一个卵形齿轮相啮合，第二组活塞的转轴固定另一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的另一个卵形齿轮相啮合；缸体上分别设置有点火器、进气口和排气口；其特征在于：两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。

9.根据权利要求8所述的叶片式内燃机，其特征在于：所述的各卵形齿轮为齿轮参数相同的长圆齿轮，每个长圆齿轮的啮合面都按渐开线设计；固定安装在传动轴上的两个长圆齿轮按90°相位差设置，这两个长圆齿轮匀角速度旋转一周，则安装在第一组或第二组活塞的转轴上的两个长圆齿轮的角速度按正弦规律连续波动两次且最快角速度与最慢角速度之比为6.0-9∶1。

10.根据权利要求8所述的叶片式内燃机，其特征在于：所述的卵形齿轮中固定安装在传动轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的偏心卵圆齿轮，且按180°相位差设置；安装在两组活塞的转轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的中心对称卵圆齿轮。中心对称卵圆齿轮的齿数是偏心卵圆齿轮之齿数的2倍。

11.根据权利要求8或9或10所述的叶片式内燃机，其特征在于：所述第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴延伸出缸体的部分、各卵形齿轮及传动轴上安装卵形齿轮的部分被容纳在一个壳体内；该壳体上分别设有支撑第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴的轴承。

12.叶片式压缩机，缸体内环形回转空间中同轴地安装两组相互交错的转动活塞，每组活塞有两个沿径向相对设置的活塞；两组活塞将上述回转空间划分为四个独立的工作腔；其中第一组活塞的转轴固定一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的一个卵形齿轮相啮合，第二组活塞的转轴固定另一个卵形齿轮与传动轴上固定安装的另一个卵形齿轮相啮合；其特征在于：缸体上分别对应两个压缩工作腔设置排气口而对应两个扩张工作腔设置进气口；两组活塞具有相同的矩形叶片；第一组活塞的转轴下部设环形的凸缘，第一组活塞的两个叶片内端面的下半部相向地固定在该凸缘的外圆周面上；第二组活塞的转轴为套装于第一组活塞的转轴上的套管，第二组活塞的两个叶片内端面的上半部相向地固定在该套管的外圆周面底部；套管的底端面贴靠第一组活塞的环形凸缘上表面。

13.根据权利要求12所述的叶片式压缩机，其特征在于：所述的各卵形齿轮为齿轮参数相同的长圆齿轮，每个长圆齿轮的啮合面都按渐开线设计；固定安装在传动轴上的两个长圆齿轮按90°相位差设置，这两个长圆齿轮匀角速度旋转一周，则安装在第一组或第二组活塞的转轴上的两个长圆齿轮的角速度按正弦规律连续波动两次且最快角速度与最慢角速度之比为6.0-9∶1。

14.根据权利要求13所述的叶片式压缩机，其特征在于：所述的卵形齿轮中固定安装在传动轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的偏心卵圆齿轮，且按180°相位差设置；安装在两组活塞的转轴上的两个卵形齿轮为齿轮参数相同的中心对称卵圆齿轮。中心对称卵圆齿轮的齿数是偏心卵圆齿轮之齿数的2倍。

15.根据权利要求12或13或14所述的叶片式压缩机，其特征在于：所述第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴延伸出缸体的部分、各卵形齿轮及传动轴上安装卵形齿轮的部分被容纳在一个壳体内；该壳体上分别设有支撑第一组活塞的转轴和第二组活塞的转轴的轴承。

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