CN101772620B - 鼠猫型内燃机及其相关式曲轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鼠猫型内燃机。该鼠猫型内燃机是同心双转子六活塞方式的内燃机，在汽缸体内部具有冷却室，既不需要润滑油，也不需要阀机构，结构简单、紧凑，容易制作。本发明还公开了一种用以使所述内燃机成为可变压缩比、定压力燃烧(CPB)内燃机的可变相关式曲轴和用于预混合压缩点火(HCCI)的惯力相关式曲轴。因此，实现了对应于多种燃料、能量效率高、排气干净的内燃机。
Description
技术领域
本发明涉及一种鼠猫型内燃机，一个转子具有三个活塞的两个同心转子在汽缸内摆动或者进行变角速度旋转，使活塞间隙发生增、减变化，而进行作为内燃机的吸入、压缩等各种工作行程。
背景技术
已知：在以下专利文献中公开了利用活塞间容积变化之方式的内燃机。
专利文献1：日本公开专利公报特开昭56-159504号公报
专利文献2：日本公开专利公报特开昭59-168223号公报
专利文献3：日本公开专利公报特开昭61-47967号公报
专利文献4：日本公开专利公报特开平5-7524号公报
专利文献5：日本公开专利公报特开平6-323103号公报
专利文献6：日本公开专利公报特开平9-303101号公报
专利文献7：美国专利第3139871号
专利文献8：西德专利申请公开第3038500号
将活塞间隙的周期性增减变化用于内燃机的各个工作行程之方式早已在泵或者压缩机中得到了多种应用。这种方式的内燃机，会让人联想到马达和发电机或者往复式发动机和往复式泵那样的力的作用可反的关系，表面上看去与泵等一样。但是从机械工学的角度来看，这种方式的内燃机在以下两个方面与泵等是绝然不同的。这两个方面是，这种方式的内燃机需要消除加在爆燃室后方侧活塞上的反转方向的力对正转方向的力的干涉，不将该反转方向的力传递给输出轴的旋转传达机构；这种方式的内燃机，因为爆燃行程中热量很大，所以需要对活塞等采用特别的冷却措施。在已公知的这种方式的内燃机中，是将正、反旋转力完全被齿轮等传达的仅在泵或者压缩机中成立的旋转传达机构应用于内燃机，上述不同点依然没有解决。还不能够说该方式的适当内燃机已经问世。
从热力学的能量效率方面的角度或者排气净化的角度来考虑所追求的是：在从低负荷到高负荷的整个负荷区中，根据所需要产生的扭矩，将所需要的最小量空气或者理论空燃比的混合气压缩到爆燃界限内的高压并使其燃烧。在汽缸容积和燃烧室容积固定即通常的压缩比一定的内燃机中，如果所吸入的燃烧气体量变化，燃烧室的燃烧压力也就与吸入气体量成正比地变化，大致是吸入气体量越少，燃烧压力就越低，能量效率就也不好。这是问题之一。
公知的燃烧室容积的可变控制机构有：往复式发动机中使用的可变行程机构和可动汽缸盖机构等。再次将排出气体投入燃烧室内，由此而让燃烧室容积减小的EGR(排气再循环)技术也与燃烧室容积的控制有关。
发明内容
-发明要解决的技术问题-
鼠猫型内燃机的汽缸和活塞部，没有阀机构、简单且形状以完整的圆为基调，容易加工为符合工作精度要求的工件。而且，从采用旋转活塞这一点来看，振动少，在各个行程中让活塞表面、背面两个面工作，所以结构紧凑，效率高。也就是说，有希望实现这种内燃机的低价、高性能化。
为实现该内燃机所需要解决的第一个技术问题是，如何获得能够解决力学上的问题的旋转传达机构，即：消除加在爆燃室后方侧活塞上的反转方向的力对正转方向的力的干涉，不将该反转方向的力传递给输出轴。
需要解决的第二个技术问题是，在效率高但结构却是汽缸密闭型构造的内燃机中，如何对汽缸内部进行冷却。
从与能量效率高低相关的压缩比来考虑，在本申请的内燃机中，在包括撞击机构的相关式曲轴的撞击开始时刻决定活塞间隙，也就是燃烧室容积，也就决定了内燃机的压缩比。并且，为了在空燃比一定的条件下使燃烧压力一定(CPB：Constant Pressure Burn)，就要使燃烧室容积根据汽缸的吸入气体量发生增、减变化，如何为了该增、减变化而控制相关式曲轴的撞击开始时刻，则是本发明要解决的第三个技术问题。
进一步深化，如何实现以下机构则是本发明要解决的第四个技术问题。即，预混合压缩点火(HCCI：Homogeneous Charge Compression Ignition)也就是说，活塞到达规定位置时，使燃烧室压力超过自我点火的压力，并进一步急剧地升高而点火的机构。
-用以解决技术问题的技术方案-
本发明第一方面的鼠猫型内燃机，其特征在于：
在从汽缸(30)伸出到外部的同心转子轴(3-1、3-2)的终端部，安装有曲轴相互以一定角度撞击的突起状撞击部(13-1、13-2)以及带缓冲材(18-1、18-2)的撞击接收部(24-1、24-2)的相关式曲轴(41-1、41-2)，各个相关式曲轴(41-1、41-2)借助同一长度的连结部件(5-1、5-2)能够自由绕轴转动地连接在从行星齿轮(6-1、6-2)直角突出的偏心杆(7-1、7-2)上；
连结部件(5-1、5-2)，靠自身的张紧来将作用在正处于爆发行程中的爆发膨胀室前方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的正转方向的力传递给相关式曲轴(41-1、41-2)，且靠自身的松弛弯曲来避免将作用在爆发膨胀室后方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的反转方向的力传递给所连结的相关式曲轴(41-1、41-2)；
将行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)能够自由旋转地设置在输出臂(9)两端的轴对称位置，让行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)以输出臂(9)中央的输出轴(10)为公转的中心与输出臂(9)的旋转一起旋转，两个行星齿轮(6-1、6-2)与齿数为3倍的固定内齿框(11)内切啮合，输出轴(10)和输出臂(9)每旋转一周，两个行星齿轮(6-1、6-2)就进行公转一周自转三次的行星旋转，将行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)能够自由旋转地设置在输出臂(9)两端的轴对称位置，让星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)以输出臂(9)中央的输出轴(10)为公转的中心与输出臂(9)的旋转一起旋转，两个行星齿轮(6-1、6-2)上分别设置有与自转轴(8-1、8-2)的距离为等距离且同相位的偏心杆(7-1、7-2)，当输出轴(10)旋转时，两个偏心杆(7-1、7-2)描绘出相同的同一个轨迹，进行从输出轴看去旋转角度偏离了120°的周期性变角速度运动，
所述角速度的周期性变化由连结部件(5-1、5-2)、相关式曲轴(41-1、41-2)进行传递，以120°的间隔设置在各个转子(2-1、2-2)上的各三个活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)，将汽缸(30)内分隔为六个室(g、h、i、j、k、l)，且一边让各个室的容积在所述偏心杆的周期变化下增减变化，一边转动；
当内燃机处于爆发行程时，设在内燃机躯体和转子轴(3-1、3-2)之间的单向离合器(12-1、12-2)承受加在爆燃室后方活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的反转方向的力，防止活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)反转，而且，促使膨胀压力有效地作用于爆发燃烧室前方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上；
在具有上述所有构造的内燃机中，因为将随着汽缸(30)内的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的旋转室容积增加的部位用于吸气行程，该活塞的旋转方向前方的室容积减小的部位用于压缩行程，将进一步旋转所导致的室容积增大的部位用于爆发行程，将活塞前方的室容积减小的部位用于排气行程，所以将吸气口、排气口以及火花塞或者燃料喷嘴设在汽缸(30)的规定位置上，而且，因为将到活塞旋转一周为止所残余的隔室容积增大部位和隔室容积减小部位定为吸入制冷剂或者排出制冷剂的冷却室，所以将制冷剂吸入口、制冷剂喷嘴以及制冷剂排出口设在汽缸(30)的规定位置上。
本发明第二方面的用于第一方面所述的内燃机中的相关式曲轴(41-1、41-2)，其特征在于：
在相关式曲轴(41-1、41-2)中，将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用加速踏板控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，两根驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)正反地绕在鼓上，该两根驱动绳各自的两端，通过卷盘(17-1、17-2)连结在沿着滑动导轨(14-1、14-2)滑动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)上，楔的斜面相对，反向并行移动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)的斜缘上的V字谷，其深度随着滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)的滑动而变化，让到达谷中央的撞击部(13-1、13-2)在撞击保持部(28-1、28-2)内上下移动，而使相关式曲轴(41-1、41-2)间的撞击角度变化，且让撞击冲击力的横向成份在谷抵消，动量的方向性无变化地传达给相关式曲轴(4-1、4-2)，此外，在相关式曲轴(41-1、41-2)的端部设置有用以接收控制步进马达(15-1、15-2)的信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)；
相关式曲轴(42-1、42-2)包括：具有以上功能和形状的步进马达(15-1、15-2)、滑动连接器(19-1、19-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)卷盘(17-1、17-2)、滑动导轨(14-1、14-2)、撞击部(13-1、13-2)、撞击保持部(28-1、28-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)构成的可变撞击机构。
本发明第三方面的用于第一方面所述的内燃机中的相关式曲轴(41-1、41-2)，其特征在于：
在相关式曲轴(41-1、41-2)中，将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用加速踏板控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，将一根驱动绳(16-1、16-2)绕在绳驱动轮(31-1、31-2)的鼓上，通过卷盘(17-1、17-2)将该驱动绳(16-1、16-2)的两端直接连结在撞击部(13-1、13-2)上，由此以该驱动绳(16-1、16-2)的送出量设定跨越滑动导轨(14-1、14-2)滑动的撞击部(13-1、13-2)在导轨上的位置，相关式曲轴(41-1、41-2)的带缓冲材(18-1、18-2)的相对的撞击接收部(24-1、24-2)，形成为对应于撞击部(13-1、13-2)的滑动结果的位置让由撞击形成的活塞间隙也就是燃烧室容积连续增减的形状，在相关式曲轴(41-1、41-2)的端部设置有用以接收控制步进马达(15-1、15-2)的信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)；
相关式曲轴(43-1、43-2)具有以上功能和形状的步进马达(15-1、15-2)、滑动连接器(19-1、19-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)、卷盘(17-1、17-2)、滑动导轨(14-1、14-2)、撞击部(13-1、13-2)、撞击保持部(28-1、28-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)构成的可变撞击机构。
本发明第四方面的根据第三方面所述的可变相关式曲轴(43-1、43-2)，其特征在于：
用步进马达(15-1、15-2)和涡轮(29-1、29-2)代替相关式曲轴(43-1、43-2)中的步进马达(15-1、15-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1、16-2)以及卷盘(17-1、17-2)，构成可变撞击机构(44-1、44-2)。
本发明第五方面的根据第三方面或者第四方面所述的可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)，其特征在于：
将用以解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和抽出该抽出板(23-1、23-2)的电磁开关(25-1、25-2)设置在可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的撞击部(13-1、13-2)，将带弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的平衡块(26-1、26-2)和使该平衡块(26-1、26-2)的移动更加平稳的轴承以及导轨(27-1、27-2)，
在可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的端部包括用以接收让电磁开关(25-1、25-2)将抽出板(23-1、23-2)抽出的控制信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)。
本发明第六方面的根据第二方面所述的所述的可变相关式曲轴(42-1、42-2)，其特征在于：
将用以解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和抽出该抽出板(23-1、23-2)的电磁开关(25-1、25-2)设置在可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的撞击部(13-1、13-2)，将带弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的平衡块(26-1、26-2)和使该平衡块(26-1、26-2)的移动更加平稳的轴承以及导轨(27-1、27-2)，
在可变相关式曲轴(42-1、42-2的端部，包括用以接收让电磁开关(25-1、25-2)将抽出板(23-1、23-2)抽出的控制信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)。
当在输出臂具有自转轴的行星齿轮(6-1、6-2)一边与齿数是它们的3倍的固定在内燃机躯体上的内齿框(11)啮合，一边伴随着输出轴(10)的旋转而进行行星旋转时，位于与行星齿轮(6-1、6-2)的自转轴(8-1、8-2)之间有一定距离的地方的偏心杆(7-1、7-2)描绘出各个角变圆了的正三角形轨迹，自输出轴(10)中心看去偏心杆(7-1、7-2)进行的是周期性的变角速度旋转。偏心杆(7-1、7-2)通过连结部件(5-1、5-2)连结在相关式曲轴(41-1、41-2)上，使两个转子(2-1、2-2)进行上述变角速度转动。
两个转子(2-1、2-2)的转动角速度的周期性变化，使汽缸(30)内的6个活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)间的容积周期性地增、减。
当将偏心杆(7-1、7-2)设置成从行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)看去等距离且同相位的状态时，以120°的间隔安装在转子(2-1、2-2)上的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)进行周期转动，即输出轴(10)和输出臂(9)每转动1/6，活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)便移动到对方活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)原来的角度位置。
为了将该活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)间的汽缸内间隙容积变化用于吸入、压缩、爆燃、排气、制冷剂吸入以及制冷剂排出工作行程，在汽缸(30)的规定位置设置有吸气口、排气口、制冷剂吸入口、制冷剂喷嘴、制冷剂排出口以及火花塞或者燃料喷嘴。
从下一段落所示的理由可知，连结部件(5-1、5-2)由相对张力张紧而传递力、相对压缩力弯曲而不传递力的下述材料制成。这些材料是具有铰链的钢材、或者由炭纤维、芳香族聚酰胺纤维或者高张力钢线束做成的线绳。形成压缩室的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的旋转会由于该连结部件(5-1、5-2)的弯曲而偏离固有的周期变化，成为自由状态，为防止由于成为自由状态而造成的在压缩室的过压缩，便在直接连结在各个转子(2-1、2-2)上的相关式曲轴(41-1、41-2)上形成以一定的角度进行撞击动作的撞击部(13-1、13-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)，从而确保了燃烧室容积。
加在爆燃室后方侧活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的反转方向的力，由于连结部件(5-1、5-2)弯曲而不会传递给所连结的相关式曲轴(41-1、41-2)，活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)和转子的反旋转力由设在内燃机躯体与转子轴(3-1、3-2)之间的单向离合器(12-1、12-2)承受。其结果，防止了活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)反向旋转，促使膨胀压力有效地作用于爆燃室前方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上。相反，加在爆燃室前侧活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的正转方向的力，由于连结部件(5-1、5-2)张紧而传递给相关式曲轴(41-1、41-2)，成为内燃机的旋转输出。以上结构解决了第一个技术问题，使第一方面的内燃机作为内燃机而成立。
本申请中的内燃机的汽缸(30)内由活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)划分出来的6个室(g、h、i、j、k、l)与吸入、压缩、爆发、排气、制冷剂吸入以及制冷剂排出6工作行程相对应，为特征的制冷剂吸入或者制冷剂排出的冷却室，能够通过让制冷剂直接接触在爆发膨胀室内被加热到高温的转子和活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)而被适当地冷却。由此解决了第二个技术问题。将解决了上述两个技术问题的内燃机作为第一方面的发明。
能够代替上述制冷剂吸入口或者再设置上制冷剂液体喷嘴，利用汽化热进一步强烈地进行冷却。因为该冷却方式是从发热一侧进行冷却的，所以若将陶瓷等耐热、低传导性材料用于转子、活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)以及汽缸的受热部分，上述冷却方式的效果就会更好，能够防止这些受热部件的温度过度地上升，从而能够减小热损伤或者热变形。
转子、活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的外表面或者汽缸内表面，形成为单纯的完美的圆形，容易提高工作时的工作精度。而且，因为活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)与转子或者汽缸之间以面相对，所以没有活塞环、润滑油，也能够减小漏压，使内燃机更加简单、廉价，减少摩擦从而减少能量损失。不仅如此，无油效果还会对排出气体的净化做出贡献。
在本申请中的内燃机中，包括撞击机构的相关式曲轴(41-1、41-2)的撞击开始时刻决定是活塞间隙的燃烧室容积。
将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用由加速踏板的开度控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，两根驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)正反地绕在绳驱动轮(31-1、31-2)的鼓上。该两根驱动绳各自的两端，通过卷盘(17-1、17-2)连结在沿着滑动导轨(14-1、14-2)滑动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)上。形成在斜面相对、反向并行移动的两个楔的上边的V字谷，能够让根据楔的滑动到达谷中央的撞击部(13-1、13-2)在撞击保持部(28-1、28-2)内上下滑动，从而使可变撞击机构所应该具有的撞击量或者撞击开始时刻发生变化。而且，撞击时该冲击力的方向性会无变动地传达给对方相关式曲轴(42-1、42-2)。因为撞击部的高度决定撞击时的活塞间隙，亦即决定燃烧室容积，所以燃烧室容积就可变，也就能够使压缩率也可变，甚至可以在一定压力下燃烧，因而解决了第三个技术问题。以该相关式曲轴(42-1、42-2)作为第二方面的发明。
将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在由加速踏板的开度控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，让绕在该绳驱动轮(31-1、31-2)上的一根驱动绳(16-1、16-2)的两端通过卷盘(17-1、17-2)直接连结在撞击部(13-1、13-2)上，设定成驱动绳(16-1、16-2)的送出量原样成为撞击部(13-1、13-2)的移动量。撞击部(13-1、13-2)跨越滑动导轨(14-1、14-2)滑动，决定自己在导轨上的位置。使与撞击部相对的撞击接收部(24-1、24-2)形成为在规定的撞击开始时刻所获得的形状。将包括以上可变撞击机构的可变相关式曲轴(43-1、43-2)定为第三方面的发明。
用步进马达(15-1、15-2)和涡轮(29-1、29-2)代替上述第三发明中的步进马达(15-1、15-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1、16-2)以及卷盘(17-1、17-2)，也能够构成可变撞击机构。该可变撞击机构也构成解决第三个技术问题的解决方案，将该可变相关式曲轴(44-1、44-2)定为第四方面的发明。
将活塞位置传感器(20)设在活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)与转子轴(3-1、3-2)的端部及其转动周围，以该位置信号作点火或者燃料喷射的输入信号，还设置有提供驱动撞击机构的执行部件的驱动源以及输出入控制信号的滑动连接器(19-1、19-2)。
当由加速踏板的开度指示出所需要的扭矩时，减压阀就打开该指示所示意的开度，相应量的空气或者混合气便被吸入汽缸(30)内。加速踏板信号通过滑动连接器(19-1、19-2)到达可变相关式曲轴(42-1、42-2、43-1、43-2、44-1、44-2)所包括的撞击机构的执行部件，将可变撞击机构设定为处于相应撞击量的状态。压缩行程深入，撞击开始时，燃烧室容积成为适当的量，燃烧室的压力成为理想的燃烧压力。继续接着旋转，活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)一到达某规定位置，也就是说，由燃料的质量或者种类决定的燃烧速度、内燃机的旋转运动速度以及汽缸(30)和活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的形状决定的点火位置，位置传感器(20)就将它检测出来，发出点火或者喷射燃料的指示，而且解除对后述的加速踏板状态的维持。上述一系列动作在加速器整个区域连续进行，燃烧室容积根据汽缸吸入气体量发生增、减变化。其结果，燃烧压力被保持在理想的燃烧压力(CPB：Constant Pressure Burn)上，解决了第三个技术问题。
此外，虽然内燃机对加速器的响应也会因此而晚这么多，但将信号系统程序化，就能够在减压阀和撞击机构中到那一次的吸入气体的压缩结束而点火时为止一直维持着该指示了汽缸吸入气体量的加速踏板信号。因为当加速器在很小的区域运转的过程中，加速踏板突然分离变大时，会有由于所要求的压缩扭矩而产生的旋转扭矩达不到的情况出现，所以还需要增大到中途的加速踏板的程序。
在上述可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的撞击部(13-1、13-2)或者是可变相关式曲轴(42-1、42-2)的撞击接收部(24-1、24-2)，设有解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和撞击解除机构。该撞击解除机构由作为其执行部件的电磁开关(25-1、25-2)以及用以减少摩擦的轴承构成。而且，在可变相关式曲轴(42-1、42-2、43-1、43-2、44-1、44-2)的靠近外缘的地方设置有平衡块(26-1、26-2)、支撑该平衡块(26-1、26-2)的弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)、使该平衡重的移动更加平稳的轴承以及平衡块导轨(27-1、27-2)。在以下叙述中将这些可变相关式曲轴命名为惯力相关式曲轴(45-1、45-2、46-1、46-2)，将其定为第五方面的发明或者第六方面的发明。惯力相关式曲轴的功能如下所述，解决了第四个技术问题。
A：在压缩行程终期，惯力相关式曲轴(45-1、45-2、46-1、46-2)的转速由于撞击而发生变化时，撞击侧、被撞击侧双方的平衡块(26-1、26-2)的惯性动量被储蓄在弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)中。
B：内燃机进一步旋转，到达规定的撞击解除位置时，电磁开关(25-1、25-2)便将抽出板(23-1、23-2)抽出，成为撞击解除状态。
C：惯力相关式曲轴(45-1、45-2、46-1、46-2)借助弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的复原力相互接近抽出板(23-1、23-2)的厚度那么大。
D：由活塞间隙形成的燃烧室容积变小，被加压到自我点火的压力，内燃机进入由自我点火引起的爆发行程。这正是预混合压缩点火(HCCI：Homogeneous Charge Compression Ignition)，内燃机则不需要点火装置以及燃料的高度高压喷射装置。
E：此外，电磁开关的控制信号的电源通过滑动连接器(19-1、19-2)供给。
附图说明
图1是第一方面的发明中内燃机的示例剖视图。
图2是第一方面的发明中加上了内燃机的冷却室和偏心杆的旋转轨迹后的旋转传达机构部的剖视图。
图3示出了相关式曲轴(41-1、41-2)。
图4示出了伴随着第一方面的发明中的内燃机旋转各个部分的位置关系。
图5示出了第二方面的发明中的相关式曲轴(42-1、42-2)。
图6示出了第三方面的发明中的相关式曲轴(43-1、43-2)。
图7示出了第四方面的发明中的相关式曲轴(44-1、44-2)。
图8示出了应用了第三方面的发明中的相关式曲轴(43-1、43-2)的CPB内燃机。
图9示出了应用了第三方面的发明中的相关式曲轴(43-1、43-2)的CPB内燃机在加速踏板开度大的状态下旋转时，各个部分之间的位置关系。
图10示出了应用了第三方面的发明中的相关式曲轴(43-1、43-2)的CPB内燃机在加速踏板开度小的状态下旋转时，各个部分之间的位置关系。
图11示出了第五方面的发明中的惯力相关式曲轴(44-1、44-2)。
图12示出了应用了第五方面的发明中的惯力相关式曲轴(44-1、44-2)的HCCI内燃机。
图13示出了应用了第五方面的发明中的惯力相关式曲轴(44-1、44-2)的HCCI内燃机在加速踏板开度大的状态下旋转时各个部分之间的位置关系。
-符号说明-
1a、1b、1c、1d、1e、1f活塞
2-1、2-2 转子
3-1、3-2 转子轴
5-1、5-2 连结部件
6-1、6-2 行星齿轮
7-1、7-2 偏心杆
8-1、8-2 自转轴
9 输出臂
10 输出轴
11 固定内齿框
12-1、12-2 单向离合器
13-1、13-2 撞击部
14-1、14-2 滑动导轨
15-1、15-2 步进马达
16-1、16-2 驱动绳
16-1a、16-1b、16-2a、16-2b 驱动绳
17-1、17-2 卷盘
18-1、18-2 缓冲材
19-1、19-2 滑动连接器
20 位置传感器
21-1a、21-1b、21-2a、21-2b 滑动楔
22-1a、22-1b、22-2a、22-2b 弹簧
23-1、23-2 抽出板
24-1、24-2 撞击接收部
25-1、25-2 电磁开关
26-1、26-2 平衡重
27-1、27-2 平衡重导轨
28-1、28-2 平衡重滑动导轨
29-1、29-2 涡轮
30 汽缸
31-1、31-2 绳驱动轮
41-1、41-2 相关式曲轴
42-1、42-2 可变相关式曲轴
43-1、43-2 可变相关式曲轴
44-1、44-2 可变相关式曲轴
45-1、45-2 惯力相关式曲轴
46-1、46-2 惯力相关式曲轴
g、h、i、j、k、l 活塞间间隙
具体实施方式
第一方面的发明中的内燃机即汽油发动机之例示于图1。该汽缸部的冷却室部分的详细情况和旋转传达机构部的剖视图为图2。这里所用的相关式曲轴(41-1、41-2)的详细情况示于图3。各个部分伴随着内燃机的旋转所进行的运动情况以及位置关系示于图4。
第二方面的发明的可变相关式曲轴(42-1、42-2)示于图5。
第三方面的发明的可变相关式曲轴(43-1、43-2)示于图6。
第四方面的发明的可变相关式曲轴(44-1、44-2)示于图7。
第三方面的发明中的可变相关式曲轴(43-1、43-2)的CPB内燃机的实施例的剖视图为图8。该内燃机在加速踏板开度最大的状态下旋转时各个部分的位置关系示于图9。该内燃机在加速踏板开度最小的状态下旋转时各个部分的位置关系示于图10。
应用了第五方面的发明中的惯力相关式曲轴(45-1、45-2)的实施例示于图11。使用了惯力相关式曲轴(45-1、45-2)的HCCI内燃机的实施例示于图12。在该HCCI内燃机的实施例中该内燃机在该加速踏板开度最大的状态下旋转时，各个部分的位置关系示于图13。
本发明第一方面的鼠猫型内燃机，其特征在于：
在从汽缸(30)伸出到外部的同心转子轴(3-1、3-2)的终端部，安装有曲轴相互以一定角度撞击的突起状撞击部(13-1、13-2)以及带缓冲材(18-1、18-2)的撞击接收部(24-1、24-2)的相关式曲轴(41-1、41-2)，各个相关式曲轴(41-1、41-2)借助同一长度的连结部件(5-1、5-2)能够自由绕轴转动地连接在从行星齿轮(6-1、6-2)直角突出的偏心杆(7-1、7-2)上；
连结部件(5-1、5-2)，靠自身的张紧来将作用在正处于爆发行程中的爆发膨胀室前方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的正转方向的力传递给相关式曲轴(41-1、41-2)，且靠自身的松弛弯曲来避免将作用在爆发膨胀室后方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的反转方向的力传递给所连结的相关式曲轴(41-1、41-2)；
将行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)能够自由旋转地设置在输出臂(9)两端的轴对称位置，让行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)以输出臂(9)中央的输出轴(10)为公转的中心与输出臂(9)的旋转一起旋转，两个行星齿轮(6-1、6-2)与齿数为3倍的固定内齿框(11)内切啮合，输出轴(10)和输出臂(9)每旋转一周，两个行星齿轮(6-1、6-2)就进行公转一周自转三次的行星旋转，将行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)能够自由旋转地设置在输出臂(9)两端的轴对称位置，让星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)以输出臂(9)中央的输出轴(10)为公转的中心与输出臂(9)的旋转一起旋转，两个行星齿轮(6-1、6-2)上分别设置有与自转轴(8-1、8-2)的距离为等距离且同相位的偏心杆(7-1、7-2)，当输出轴(10)旋转时，两个偏心杆(7-1、7-2)描绘出相同的同一个轨迹，进行从输出轴看去旋转角度偏离了120°的周期性变角速度运动，
所述角速度的周期性变化由连结部件(5-1、5-2)、相关式曲轴(41-1、41-2)进行传递，以120°的间隔设置在各个转子(2-1、2-2)上的各三个活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)，将汽缸(30)内分隔为六个室(g、h、i、j、k、l)，且一边让各个室的容积在所述偏心杆的周期变化下增减变化，一边转动；
当内燃机处于爆发行程时，设在内燃机躯体和转子轴(3-1、3-2)之间的单向离合器(12-1、12-2)承受加在爆燃室后方活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的反转方向的力，防止活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)反转，而且，促使膨胀压力有效地作用于爆发燃烧室前方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上；
在具有上述所有构造的内燃机中，因为将随着汽缸(30)内的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的旋转室容积增加的部位用于吸气行程，该活塞的旋转方向前方的室容积减小的部位用于压缩行程，将进一步旋转所导致的室容积增大的部位用于爆发行程，将活塞前方的室容积减小的部位用于排气行程，所以将吸气口、排气口以及火花塞或者燃料喷嘴设在汽缸(30)的规定位置上，而且，因为将到活塞旋转一周为止所残余的隔室容积增大部位和隔室容积减小部位定为吸入制冷剂或者排出制冷剂的冷却室，所以将制冷剂吸入口、制冷剂喷嘴以及制冷剂排出口设在汽缸(30)的规定位置上。
本发明第二方面的用于第一方面所述的内燃机中的相关式曲轴(41-1、41-2)，其特征在于：
在相关式曲轴(41-1、41-2)中，将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用加速踏板控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，两根驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)正反地绕在鼓上，该两根驱动绳各自的两端，通过卷盘(17-1、17-2)连结在沿着滑动导轨(14-1、14-2)滑动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)上，楔的斜面相对，反向并行移动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)的斜缘上的V字谷，其深度随着滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)的滑动而变化，让到达谷中央的撞击部(13-1、13-2)在撞击保持部(28-1、28-2)内上下移动，而使相关式曲轴(41-1、41-2)间的撞击角度变化，且让撞击冲击力的横向成份在谷抵消，动量的方向性无变化地传达给相关式曲轴(4-1、4-2)，此外，在相关式曲轴(41-1、41-2)的端部设置有用以接收控制步进马达(15-1、15-2)的信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)；
相关式曲轴(42-1、42-2)包括：具有以上功能和形状的步进马达(15-1、15-2)、滑动连接器(19-1、19-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)卷盘(17-1、17-2)、滑动导轨(14-1、14-2)、撞击部(13-1、13-2)、撞击保持部(28-1、28-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)构成的可变撞击机构。
本发明第三方面的用于第一方面所述的内燃机中的相关式曲轴(41-1、41-2)，其特征在于：
在相关式曲轴(41-1、41-2)中，将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用加速踏板控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，将一根驱动绳(16-1、16-2)绕在绳驱动轮(31-1、31-2)的鼓上，通过卷盘(17-1、17-2)将该驱动绳(16-1、16-2)的两端直接连结在撞击部(13-1、13-2)上，由此以该驱动绳(16-1、16-2)的送出量设定跨越滑动导轨(14-1、14-2)滑动的撞击部(13-1、13-2)在导轨上的位置，相关式曲轴(41-1、41-2)的带缓冲材(18-1、18-2)的相对的撞击接收部(24-1、24-2)，形成为对应于撞击部(13-1、13-2)的滑动结果的位置让由撞击形成的活塞间隙也就是燃烧室容积连续增减的形状，在相关式曲轴(41-1、41-2)的端部设置有用以接收控制步进马达(15-1、15-2)的信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)；
相关式曲轴(43-1、43-2)具有以上功能和形状的步进马达(15-1、15-2)、滑动连接器(19-1、19-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)、卷盘(17-1、17-2)、滑动导轨(14-1、14-2)、撞击部(13-1、13-2)、撞击保持部(28-1、28-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)构成的可变撞击机构。
本发明第四方面的根据第三方面所述的可变相关式曲轴(43-1、43-2)，其特征在于：
用步进马达(15-1、15-2)和涡轮(29-1、29-2)代替相关式曲轴(43-1、43-2)中的步进马达(15-1、15-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1、16-2)以及卷盘(17-1、17-2)，构成可变撞击机构(44-1、44-2)。
本发明第五方面的根据第三方面或者第四方面所述的可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)，其特征在于：
将用以解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和抽出该抽出板(23-1、23-2)的电磁开关(25-1、25-2)设置在可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的撞击部(13-1、13-2)，将带弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的平衡块(26-1、26-2)和使该平衡块(26-1、26-2)的移动更加平稳的轴承以及导轨(27-1、27-2)，
在可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的端部包括用以接收让电磁开关(25-1、25-2)将抽出板(23-1、23-2)抽出的控制信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)。
本发明第六方面的根据第二方面所述的所述的可变相关式曲轴(42-1、42-2)，其特征在于：
将用以解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和抽出该抽出板(23-1、23-2)的电磁开关(25-1、25-2)设置在可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的撞击部(13-1、13-2)，将带弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的平衡块(26-1、26-2)和使该平衡块(26-1、26-2)的移动更加平稳的轴承以及导轨(27-1、27-2)，
在可变相关式曲轴(42-1、42-2的端部，包括用以接收让电磁开关(25-1、25-2)将抽出板(23-1、23-2)抽出的控制信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)。
当在输出臂具有自转轴的行星齿轮(6-1、6-2)一边与齿数是它们的3倍的固定在内燃机躯体上的内齿框(11)啮合，一边伴随着输出轴(10)的旋转而进行行星旋转时，位于与行星齿轮(6-1、6-2)的自转轴(8-1、8-2)之间有一定距离的地方的偏心杆(7-1、7-2)描绘出各个角变圆了的正三角形轨迹，自输出轴(10)中心看去偏心杆(7-1、7-2)进行的是周期性的变角速度旋转。偏心杆(7-1、7-2)通过连结部件(5-1、5-2)连结在相关式曲轴(41-1、41-2)上，使两个转子(2-1、2-2)进行上述变角速度转动。
两个转子(2-1、2-2)的转动角速度的周期性变化，使汽缸(30)内的6个活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)间的容积周期性地增、减。
当将偏心杆(7-1、7-2)设置成从行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)看去等距离且同相位的状态时，以120°的间隔安装在转子(2-1、2-2)上的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)进行周期转动，即输出轴(10)和输出臂(9)每转动1/6，活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)便移动到对方活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)原来的角度位置。
为了将该活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)间的汽缸内间隙容积变化用于吸入、压缩、爆燃、排气、制冷剂吸入以及制冷剂排出工作行程，在汽缸(30)的规定位置设置有吸气口、排气口、制冷剂吸入口、制冷剂喷嘴、制冷剂排出口以及火花塞或者燃料喷嘴。
从下一段落所示的理由可知，连结部件(5-1、5-2)由相对张力张紧而传递力、相对压缩力弯曲而不传递力的下述材料制成。这些材料是具有铰链的钢材、或者由炭纤维、芳香族聚酰胺纤维或者高张力钢线束做成的线绳。形成压缩室的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的旋转会由于该连结部件(5-1、5-2)的弯曲而偏离固有的周期变化，成为自由状态，为防止由于成为自由状态而造成的在压缩室的过压缩，便在直接连结在各个转子(2-1、2-2)上的相关式曲轴(41-1、41-2)上形成以一定的角度进行撞击动作的撞击部(13-1、13-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)，从而确保了燃烧室容积。
加在爆燃室后方侧活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的反转方向的力，由于连结部件(5-1、5-2)弯曲而不会传递给所连结的相关式曲轴(41-1、41-2)，活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)和转子的反旋转力由设在内燃机躯体与转子轴(3-1、3-2)之间的单向离合器(12-1、12-2)承受。其结果，防止了活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)反向旋转，促使膨胀压力有效地作用于爆燃室前方的活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上。相反，加在爆燃室前侧活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)上的正转方向的力，由于连结部件(5-1、5-2)张紧而传递给相关式曲轴(41-1、41-2)，成为内燃机的旋转输出。以上结构解决了第一个技术问题，使第一方面的内燃机作为内燃机而成立。
本申请中的内燃机的汽缸(30)内由活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)划分出来的6个室(g、h、i、j、k、l)与吸入、压缩、爆发、排气、制冷剂吸入以及制冷剂排出6工作行程相对应，为特征的制冷剂吸入或者制冷剂排出的冷却室，能够通过让制冷剂直接接触在爆发膨胀室内被加热到高温的转子和活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)而被适当地冷却。由此解决了第二个技术问题。将解决了上述两个技术问题的内燃机作为第一方面的发明。
能够代替上述制冷剂吸入口或者再设置上制冷剂液体喷嘴，利用汽化热进一步强烈地进行冷却。因为该冷却方式是从发热一侧进行冷却的，所以若将陶瓷等耐热、低传导性材料用于转子、活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)以及汽缸的受热部分，上述冷却方式的效果就会更好，能够防止这些受热部件的温度过度地上升，从而能够减小热损伤或者热变形。
转子、活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的外表面或者汽缸内表面，形成为单纯的完美的圆形，容易提高工作时的工作精度。而且，因为活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)与转子或者汽缸之间以面相对，所以没有活塞环、润滑油，也能够减小漏压，使内燃机更加简单、廉价，减少摩擦从而减少能量损失。不仅如此，无油效果还会对排出气体的净化做出贡献。
在本申请中的内燃机中，包括撞击机构的相关式曲轴(41-1、41-2)的撞击开始时刻决定是活塞间隙的燃烧室容积。
将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用由加速踏板的开度控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，两根驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)正反地绕在绳驱动轮(31-1、31-2)的鼓上。该两根驱动绳各自的两端，通过卷盘(17-1、17-2)连结在沿着滑动导轨(14-1、14-2)滑动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)上。形成在斜面相对、反向并行移动的两个楔的上边的V字谷，能够让根据楔的滑动到达谷中央的撞击部(13-1、13-2)在撞击保持部(28-1、28-2)内上下滑动，从而使可变撞击机构所应该具有的撞击量或者撞击开始时刻发生变化。而且，撞击时该冲击力的方向性会无变动地传达给对方相关式曲轴(42-1、42-2)。因为撞击部的高度决定撞击时的活塞间隙，亦即决定燃烧室容积，所以燃烧室容积就可变，也就能够使压缩率也可变，甚至可以在一定压力下燃烧，因而解决了第三个技术问题。以该相关式曲轴(42-1、42-2)作为第二方面的发明。
将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在由加速踏板的开度控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，让绕在该绳驱动轮(31-1、31-2)上的一根驱动绳(16-1、16-2)的两端通过卷盘(17-1、17-2)直接连结在撞击部(13-1、13-2)上，设定成驱动绳(16-1、16-2)的送出量原样成为撞击部(13-1、13-2)的移动量。撞击部(13-1、13-2)跨越滑动导轨(14-1、14-2)滑动，决定自己在导轨上的位置。使与撞击部相对的撞击接收部(24-1、24-2)形成为在规定的撞击开始时刻所获得的形状。将包括以上可变撞击机构的可变相关式曲轴(43-1、43-2)定为第三方面的发明。
用步进马达(15-1、15-2)和涡轮(29-1、29-2)代替上述第三发明中的步进马达(15-1、15-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1、16-2)以及卷盘(17-1、17-2)，也能够构成可变撞击机构。该可变撞击机构也构成解决第三个技术问题的解决方案，将该可变相关式曲轴(44-1、44-2)定为第四方面的发明。
将活塞位置传感器(20)设在活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)与转子轴(3-1、3-2)的端部及其转动周围，以该位置信号作点火或者燃料喷射的输入信号，还设置有提供驱动撞击机构的执行部件的驱动源以及输出入控制信号的滑动连接器(19-1、19-2)。
当由加速踏板的开度指示出所需要的扭矩时，减压阀就打开该指示所示意的开度，相应量的空气或者混合气便被吸入汽缸(30)内。加速踏板信号通过滑动连接器(19-1、19-2)到达可变相关式曲轴(42-1、42-2、43-1、43-2、44-1、44-2)所包括的撞击机构的执行部件，将可变撞击机构设定为处于相应撞击量的状态。压缩行程深入，撞击开始时，燃烧室容积成为适当的量，燃烧室的压力成为理想的燃烧压力。继续接着旋转，活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)一到达某规定位置，也就是说，由燃料的质量或者种类决定的燃烧速度、内燃机的旋转运动速度以及汽缸(30)和活塞(1a、1b、1c、1d、1e、1f)的形状决定的点火位置，位置传感器(20)就将它检测出来，发出点火或者喷射燃料的指示，而且解除对后述的加速踏板状态的维持。上述一系列动作在加速器整个区域连续进行，燃烧室容积根据汽缸吸入气体量发生增、减变化。其结果，燃烧压力被保持在理想的燃烧压力(CPB：Constant Pressure Burn)上，解决了第三个技术问题。
此外，虽然内燃机对加速器的响应也会因此而晚这么多，但将信号系统程序化，就能够在减压阀和撞击机构中到那一次的吸入气体的压缩结束而点火时为止一直维持着该指示了汽缸吸入气体量的加速踏板信号。因为当加速器在很小的区域运转的过程中，加速踏板突然分离变大时，会有由于所要求的压缩扭矩而产生的旋转扭矩达不到的情况出现，所以还需要增大到中途的加速踏板的程序。
在上述可变相关式曲轴(43-1、43-2、44-1、44-2)的撞击部(13-1、13-2)或者是可变相关式曲轴(42-1、42-2)的撞击接收部(24-1、24-2)，设有解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和撞击解除机构。该撞击解除机构由作为其执行部件的电磁开关(25-1、25-2)以及用以减少摩擦的轴承构成。而且，在可变相关式曲轴(42-1、42-2、43-1、43-2、44-1、44-2)的靠近外缘的地方设置有平衡块(26-1、26-2)、支撑该平衡块(26-1、26-2)的弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)、使该平衡重的移动更加平稳的轴承以及平衡块导轨(27-1、27-2)。在以下叙述中将这些可变相关式曲轴命名为惯力相关式曲轴(45-1、45-2、46-1、46-2)，将其定为第五方面的发明或者第六方面的发明。惯力相关式曲轴的功能如下所述，解决了第四个技术问题。
A：在压缩行程终期，惯力相关式曲轴(45-1、45-2、46-1、46-2)的转速由于撞击而发生变化时，撞击侧、被撞击侧双方的平衡块(26-1、26-2)的惯性动量被储蓄在弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)中。
B：内燃机进一步旋转，到达规定的撞击解除位置时，电磁开关(25-1、25-2)便将抽出板(23-1、23-2)抽出，成为撞击解除状态。
C：惯力相关式曲轴(45-1、45-2、46-1、46-2)借助弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的复原力相互接近抽出板(23-1、23-2)的厚度那么大。
D：由活塞间隙形成的燃烧室容积变小，被加压到自我点火的压力，内燃机进入由自我点火引起的爆发行程。这正是预混合压缩点火(HCCI：Homogeneous Charge Compression Ignition)，内燃机则不需要点火装置以及燃料的高度高压喷射装置。
E：此外，电磁开关的控制信号的电源通过滑动连接器(19-1、19-2)供给。
Claims (6)
1.一种鼠猫型内燃机，其特征在于：
在从汽缸(30)伸出到外部的同心转子轴(3-1、3-2)的终端部，安装有使曲轴相互以一定角度撞击的突起状撞击部(13-1、13-2)以及带缓冲材(18-1、18-2)的撞击接收部(24-1、24-2)的相关式曲轴，各个相关式曲轴借助同一长度的连结部件(5-1、5-2)能够自由绕轴转动地连接在从行星齿轮(6-1、6-2)直角突出的偏心杆(7-1、7-2)上；
连结部件(5-1、5-2)，靠自身的张紧来将作用在正处于爆发行程中的爆发膨胀室前方的活塞上的正转方向的力传递给相关式曲轴，且靠自身的松弛弯曲来避免将作用在爆发膨胀室后方的活塞上的反转方向的力传递给所连结的相关式曲轴；
将行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)能够自由旋转地设置在输出臂(9)两端的轴对称位置，让行星齿轮(6-1、6-2)的中心自转轴(8-1、8-2)以输出臂(9)中央的输出轴(10)为公转的中心与输出臂(9)的旋转一起旋转，两个行星齿轮(6-1、6-2)与齿数为3倍的固定内齿框(11)内切啮合，输出轴(10)和输出臂(9)每旋转一周，两个行星齿轮(6-1、6-2)就进行公转一周自转三次的行星旋转，两个行星齿轮(6-1、6-2)上分别设置有与自转轴(8-1、8-2)的距离为等距离且同相位的偏心杆(7-1、7-2)，当输出轴(10)旋转时，两个偏心杆(7-1、7-2)描绘出相同的轨迹，进行从输出轴看去旋转角度偏离了120°的周期性变角速度运动，
所述角速度的周期性变化由连结部件(5-1、5-2)、相关式曲轴进行传递，以120°的间隔设置在各个转子(2-1、2-2)上的三个活塞，将汽缸(30)内分隔为六个室(g、h、i、j、k、l)，且一边让各个室的容积在所述偏心杆的周期变化下增减变化，一边转动；
当内燃机处于爆发行程时，设在内燃机躯体和转子轴(3-1、3-2)之间的单向离合器(12-1、12-2)承受加在爆燃室后方的活塞上的反转方向的力，防止活塞反转，而且，促使膨胀压力有效地作用于爆发燃烧室前方的活塞上；
在具有上述所有构造的内燃机中，因为将随着汽缸(30)内的活塞的旋转而室容积增加的部位用于吸气行程，该活塞的旋转方向前方的室容积减小的部位用于压缩行程，将进一步旋转所导致的室容积增大的部位用于爆发行程，将活塞前方的室容积减小的部位用于排气行程，所以将吸气口、排气口以及火花塞或者燃料喷嘴设在汽缸(30)的相应位置上，而且，因为将到活塞旋转一周为止所残余的隔室容积增大部位和隔室容积减小部位定为吸入制冷剂或者排出制冷剂的冷却室，所以将制冷剂吸入口、制冷剂喷嘴以及制冷剂排出口设在汽缸(30)的相应位置上。
2.一种用于权利要求1所述的内燃机中的相关式曲轴，其特征在于：
在相关式曲轴中，将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用加速踏板控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，两根驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)正反地绕在鼓上，该两根驱动绳各自的两端，通过卷盘(17-1、17-2)连结在沿着滑动导轨(14-1、14-2)滑动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)上，楔的斜面相对，反向并行移动的两个滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)的斜缘上的V字谷的深度随着滑动楔(21-1a、21-1b、21-2a、21-2b)的滑动而变化，让到达谷中央的撞击部(13-1、13-2)在撞击保持部(28-1、28-2)内上下移动，而使相关式曲轴间的撞击角度变化，且让撞击冲击力的横向成份在谷抵消，动量以方向性无变化的方式传达给相关式曲轴，此外，在相关式曲轴的端部设置有用以接收控制步进马达(15-1、15-2)的信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)；
相关式曲轴包括：具有以上功能和形状的步进马达(15-1、15-2)、滑动连接器(19-1、19-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1a、16-1b、16-2a、16-2b)卷盘(17-1、17-2)、滑动导轨(14-1、14-2)、撞击部(13-1、13-2)、撞击保持部(28-1、28-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)构成的可变撞击机构。
3.一种用于权利要求1所述的内燃机中的相关式曲轴，其特征在于：
在相关式曲轴中，将绳驱动轮(31-1、31-2)安装在利用加速踏板控制的步进马达(15-1、15-2)的轴上，将一根驱动绳(16-1、16-2)绕在绳驱动轮(31-1、31-2)的鼓上，通过卷盘(17-1、17-2)将该驱动绳(16-1、16-2)的两端直接连结在撞击部(13-1、13-2)上，由此以该驱动绳(16-1、16-2)的送出量设定跨越滑动导轨(14-1、14-2)滑动的撞击部(13-1、13-2)在导轨上的位置，相关式曲轴的带缓冲材(18-1、18-2)的相对的撞击接收部(24-1、24-2)形成为对应于撞击部(13-1、13-2)的滑动结果的位置使由撞击形成的活塞间隙也就是燃烧室容积连续增减的形状，在相关式曲轴的端部设置有用以接收控制步进马达(15-1、15-2)的信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)；
相关式曲轴包括由具有以上功能和形状的步进马达(15-1、15-2)、滑动连接器(19-1、19-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1、16-2)、卷盘(17-1、17-2)、滑动导轨(14-1、14-2)、撞击部(13-1、13-2)、撞击保持部(28-1、28-2)以及撞击接收部(24-1、24-2)构成的可变撞击机构。
4.根据权利要求3所述的可变相关式曲轴，其特征在于：
代替相关式曲轴中的步进马达(15-1、15-2)、绳驱动轮(31-1、31-2)、驱动绳(16-1、16-2)以及卷盘(17-1、17-2)，用步进马达(15-1、15-2)和涡轮(29-1、29-2)构成相关式曲轴。
5.根据权利要求3或者4所述的可变相关式曲轴，其特征在于：
将用以解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和抽出该抽出板(23-1、23-2)的电磁开关(25-1、25-2)设置在可变相关式曲轴的撞击部(13-1、13-2)，将带弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的平衡块(26-1、26-2)和使该平衡块(26-1、26-2)的移动更加平稳的轴承以及导轨(27-1、27-2)设置在曲轴外缘部，
在可变相关式曲轴的端部包括用以接收让电磁开关(25-1、25-2)将抽出板(23-1、23-2)抽出的控制信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)。
6.根据权利要求2所述的所述的可变相关式曲轴，其特征在于：
将用以解除撞击的抽出板(23-1、23-2)和抽出该抽出板(23-1、23-2)的电磁开关(25-1、25-2)设置在可变相关式曲轴的撞击接收部(24-1、24-2)，将带弹簧(22-1a、22-1b、22-2a、22-2b)的平衡块(26-1、26-2)和使该平衡块(26-1、26-2)的移动更加平稳的轴承以及平衡块导轨(27-1、27-2)设置在曲轴外缘部，
在可变相关式曲轴的端部，包括用以接收让电磁开关(25-1、25-2)将抽出板(23-1、23-2)抽出的控制信号功率的滑动连接器(19-1、19-2)。
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