CN102124196A - 行星旋转发动机 - Google Patents

Abstract

行星发动机(40)包括进料压缩系统，用于压缩空气和/或空气燃料混合物的进料，空气和/或空气燃料混合物的进料通过转子(44)的旋转预压缩，并且通过旋转阀(50)被供应到燃烧室(46)，在发动机操作期间，旋转阀可以主动调节，以改变吸气阀开口的大小和/或时机。排气阀同样可以是可主动调节的旋转阀，用于进一步控制发动机。安装在端壁组件(68，98)之间的压缩插入物(48)吸收燃烧力，并且为发动机(40)提供刚度，并且在燃烧室(46)的最小容积处，还占据转子(44)之间所有的或者几乎所有的容积，从而提高发动机(40)的压缩比。

Description

行星旋转发动机

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2008年6月16日提交的美国专利申请No.61/132,141、2008年6月16日提交的美国专利申请No.61/132,142、2008年6月16日提交的美国专利申请No.61/132,143、以及2008年6月16日提交的美国专利申请No.61/132,144的权益，这几份申请被全部援引加入于此。

背景技术和发明领域

本发明涉及行星旋转装置，下面公开的是可以用作内燃机的行星旋转发动机。

行星旋转发动机包括多个转子，它们在相对的行星运动中沿相同的方向并以相同的速度绕平行的转子轴旋转。二冲程的和四冲程的行星旋转发动机都可以具有吸入、压缩、做功和排气阶段，这些阶段由旋转过程中的相对转子位置限定。已经公开了各种行星旋转发动机结构，例如，在美国专利No.2,097,881、美国专利No.2,410,341、美国专利No.3,809,026、美国专利No.3,439,654、美国专利No.6,139,290、和美国专利No.6,224,358中。

发明内容

本发明提供了一种行星旋转装置，下面公开在行星旋转发动机的实施方式中。该行星旋转发动机包括进料压缩系统，用于压缩空气和/或空气燃料混合物的进料，空气和/或空气燃料混合物的进料通过转子的旋转被预压缩，并且通过旋转阀被供应到燃烧室里，以提高功率密度，该阀可以是主动调节阀，用于有选择地改变吸气阀的开口，以调节吸入冲程的时机和/或持续时间，例如根据发动机的每分钟转数和/或负载。排气阀同样可以是可以主动调节的旋转阀，用于进一步的发动机控制。压缩插入物可以安装在行星旋转发动机的端壁组件之间，以吸收燃烧力，并且为发动机提供刚度，并且在燃烧室的最小容积处，占据转子之间所有的或者几乎所有的容积，从而有效地提高发动机的压缩比。压缩空气进料可以被可替代地或者被另外供应到排气系统或者总管里，以减少排放。行星旋转发动机可以整体上包括用在混合动力装置应用中的发电机，并且/或者多个行星旋转发动机可以结合在一起。

根据本发明的一个方面，行星旋转装置包括一对端壁和一个壳体，，它们限定了一个壳体腔。其中一个端壁包括吸气口和安装到壳体腔室的端壁外侧上的旋转吸气阀，旋转吸气阀的阀门开口有选择地旋转到与吸气口对齐。多个转子在壳体腔室内一齐旋转，并且内腔被限定在转子的至少一部分之间。相邻并且重叠的第一和第二转子腔室形成在壳体腔室内，并且包括相邻的近似为半圆形的第一和第二腔室壁部。第一转子在第一转子腔室内旋转，而第二转子在第二转子腔室内旋转。第一转子腔室包括压缩吸气口，用于有选择地将空气或者空气燃料混合物的进料供应到壳体腔室的外容积内，其中在第一和第二转子的旋转过程中，外容积在第一和第二转子腔室之间膨胀，而在外容积的膨胀过程中，进料通过压缩吸气口被抽吸。第二转子腔室包括输送孔，当外容积因第一和第二转子的持续旋转而减小时，进料变成预压缩的进料，而预压缩的进料通过输送孔被排出壳体腔室。预压缩的进料被输送通过在输送孔和旋转阀之间延伸的进料总管，并且当阀门开口与吸气口对齐时，通过旋转阀进入内腔。在进料包括空气的情况下，预压缩的进料可以备选地和/或另外地从输送孔通过进料总管被释放到排气总管，以减少排放，其中备选的或者另外的进料总管与排气总管相连。

在行星旋转发动机的实施方式中，旋转阀可以安装到其中一个转子的转子轴上，并且可以连接到该轴上，以相对于该转子轴做选择性的相对旋转运动，以便阀门开口相对于该转子轴可以调节。发动机可以是旋转阀上仅有一个阀门开口的四冲程发动机，也可以是旋转阀上有两个阀门开口的二冲程发动机。压缩吸气口可以限定为其中一个端壁上的开口，它由第一转子有选择性地开闭。输送孔可以限定为第二腔室壁部上的开口，它由第二转子有选择性地开闭。在特殊的实施方式中，发动机可以包括4个转子，这些转子可以具有椭圆形的横截面轮廓和一对相对的叶片。在该发动机的实施方式中，压缩插入物可以安装在内腔内的端壁之间。其他的压缩吸气口和其他的输送孔可以包括在相邻的第三和第四转子腔室上，用于向内腔提供其他的预压缩进料。

根据本发明的另一个方面，行星旋转装置包括一对端壁和一个具有内侧壁的壳体，它们限定了一个壳体腔。安装到转子轴上的多个转子在壳体腔内绕在端壁之间延伸的旋转轴线一起旋转。壳体腔包括一个被限定在端壁和转子的至少一部分之间的内燃烧室，随着限定燃烧室的转子的旋转，内燃烧室的容积在最大容积和最小容积之间变化。压缩插入物位于内燃烧室内，并且在端壁之间延伸，并且被固定到端壁上，从而占据燃烧室的一部分容积，因此相对于无压缩插入物的燃烧室的最小容积，显著地减小燃烧室的最小容积。旋转阀可充当吸气或排气阀，行星旋转发动机可包括多个这样的旋转阀。旋转阀可以嵌在行星旋转发动机的端壁组件上的空腔内，以便旋转，空腔包括阀口，在旋转阀的旋转过程中，旋转阀开口与阀口对正，以打开阀口。

在特定的实施方式中，压缩插入物包括延长部分和安装头，其中一个端壁包括用于安放安装头的插入物空腔。端壁可包括贴近插入物空腔和安装头的阀口，安装头具有符合阀口的轮廓，因此通过阀口的流动不受压缩插入物的阻碍。在特定的实施方式中，发动机可包括四个大体上为椭圆形的转子，燃烧室由转子限定，压缩插入物位于燃烧室的中心。每个转子包括一对沿横向相对的叶片，当燃烧室处在最小容积时，每个转子的其中一个叶片同时贴近压缩插入物。在另一个实施方式中，其中一个端壁包括阀口和操作安装到端壁上的旋转阀，旋转阀的阀门开口被有选择地旋转到与阀口对齐。旋转阀被安装到其中一个转子的转子轴上，并且被可旋转地连接到该转子轴上，以相对于该转子轴做选择性的相对旋转运动，因此通过旋转阀在该转子轴上的相对运动，阀门开口相对于该转子轴是可以调节的。

根据本发明的又一个方面，行星旋转装置包括具有至少一个阀门开口的旋转阀，并且与转子轴相连，以便绕转子轴二者一起旋转，并且用于使旋转阀相对于转子轴做选择性的相对旋转运动。由此，通过旋转阀在该转子轴上的相对运动，旋转阀的阀门开口是可调节的。

在特定的实施方式中，旋转阀包括相邻安装的第一和第二阀片，它们共同限定阀门开口。第一和第二阀片中的至少一个被可旋转地连接到该转子轴上，以相对于该转子轴做选择性的相对旋转运动，从而通过第一和/或第二阀片在该转子轴上的相对运动，阀门开口的大小和/或阀门开口的朝向相对于该转子轴是可以调节的。第一和第二阀片都可以被可旋转地连接到该转子轴上，以让第一和第二阀片相对于该转子轴做选择性的旋转运动。在特定的实施方式中，第一和第二阀片中的每一个都包括一个用于安放转子轴的安装开口，至少一个安装开口包括一个螺旋槽，并且转子轴相对于旋转阀的轴向平移运动使得第一和第二阀片中的一个或者两个都借助于作用于螺旋槽上的转子轴做选择性的旋转运动。转子轴可包括一个或多个位于第一和/或第二阀片的螺旋槽内的键，例如螺旋形键，转子轴的轴向平移运动使得第一和/或第二阀片借助于作用于螺旋槽上的键做选择性的旋转运动。另外，转子轴可包括与第一和/或第二阀片上的螺旋槽对正的螺旋形轴槽，许多滚珠轴承被安排在这些槽内。转子轴相对于旋转阀的轴向平移运动使得第一和/或第二阀片中的一个或者两个都借助于滚珠轴承做选择性的旋转运动。压缩插入物可以选择性地位于行星旋转发动机的内腔内，并且在相对的端壁之间延伸，并且被固定到相对的端壁上，从而占据内腔的一部分容积。

在另一个实施方式中，第一阀片包括圆形的基座部分和从圆形基座的周缘延伸出来的弓形部分，第二阀片大体上为圆形，并且包括深坑和沿着第二阀片周缘的弓形间隙。第一阀片的基座部分被嵌在第二阀片的深坑内，第一阀片的弓形部分位于第二阀片的弓形间隙处，阀门开口由第二阀片的未被第一阀片的弓形部分充满的那部分弓形间隙限定。

根据本发明的另一个方面，行星旋转装置包括一对端壁和一个具有内侧壁的壳体，它们限定了一个壳体腔，多个转子可以在壳体腔内一起旋转，并且具有在端壁之间延伸的旋转轴线。多个转子轴每个都与一个转子操作相连，其中至少一部分转子轴具有齿轮传动端。一个环形齿轮被安排在齿轮传动端的周围，并且随转子的旋转而旋转，环形齿轮包括多个固定到环形齿轮外表面的磁铁。一个固定的外层线圈被安排在环形齿轮的周围，并且围绕着环形齿轮，因此环形齿轮在外层线圈内随环形齿轮的旋转而旋转，从而产生电流。在特定的实施方式中，行星旋转装置包括四个所述的转子和四根所述的转子轴，与每根转子轴包括一个齿轮传动端。发电的行星旋转装置可以选择性地包括预压缩进料系统、压缩插入物、和/或主动调节阀，这些已在这里公开。

根据本发明的又一个方面，行星旋转装置系统包括多个行星旋转装置，每个包括一个由转子轴驱动的驱动系统，每个驱动系统包括一根输出轴，该系统还包括具有主输出轴的齿轮箱。行星旋转装置的输出轴与齿轮箱相连，借此行星旋转装置合起来驱动齿轮箱的主输出轴，或者被主输出轴驱动。拉杆可用于把单独的行星旋转装置连接到一起。该系统的行星旋转装置可以选择性地包括预压缩进料系统、压缩插入物、和/或主动调节阀，这些已在这里公开。

还包括根据本发明的操作行星旋转装置的方法。例如，这样的方法包括通过预压缩吸气口将进料抽到第一转子腔室处的壳体腔里，压缩第一转子腔室和相邻的第二转子腔室之间的进料，以产生预压缩进料，通过第二转子腔室处的输送孔从壳体腔中排出预压缩进料，并且通过旋转阀将预压缩进料输送到行星旋转装置的内腔里。这样的方法可以与具有主动调节阀和/或压缩插入物的行星旋转装置一起使用。

另一个方法包括：提供具有安装到转子轴上的主动可变旋转阀的行星旋转装置，并且在操作过程中，相对于转子轴旋转该旋转阀，以调节旋转阀的阀门开口。旋转阀可以包括第一和第二阀片，它们被螺旋管机械连接到转子轴上，该方法包括沿轴向移动转子轴，以使第一和第二阀片中的一个或者两个相对于转子轴旋转，从而调节阀门开口的大小和/或阀门开口暴露于阀口的时机。

根据下面的说明书并结合附图，本发明的这些以及其他的目标、优点、目的和部件会变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的行星旋转发动机的排气侧透视图，驱动系统固定于此侧；

图2显示的是图1的除去驱动系统的行星旋转发动机的吸气侧透视图；

图2A显示的是图2的除去排气总管的行星旋转发动机的侧面的平面图，进料总管在壳体块和吸气侧之间延伸；

图2B是图2的行星旋转发动机的侧面的平面图，显示出备选的进料总管在壳体块和排气总管之间延伸；

图3是图2的行星旋转发动机的吸气侧透视图，显示出一部分进料总管被除去，并且公开了盖板上的吸气口；

图4是图3的行星旋转发动机的吸气侧透视图，显示出进料总管完全被除去，并且盖板被除去；

图5是图4的行星旋转发动机的吸气侧透视图，显示出轴承板被除去，并且公开了一对根据本发明的一个方面可主动变化的转子阀；

图6是图5的行星旋转发动机的吸气侧透视图，显示出阀板被除去，并且唯一的转子和转子阀被除去，从而公开了根据本发明的一个方面的压缩插入物；

图7和8是图2的行星旋转发动机从吸气侧来看的平面图，显示出吸入壁被除去，并且公开了4个转子的朝向，其中内燃烧室达到最大，并且与外腔对应的4个外容积减到最小(图7)，还公开了一个转子的朝向，其中内燃烧室容积减到最小，而4个腔室容积达到最大(图8)；

图9-15是图2的行星旋转发动机从排气侧来看的平面图，显示出排气端壁被除去，并且展示了处于壳体腔室内各种旋转位置的转子；

图15A是备选的吸气端壁元件的平面图，公开了备选的输送孔结构；

图15B是备选的吸气端壁盖板的平面图，公开了备选的进料总管；

图16是阀板的顶部透视图，公开了两个根据本发明的一个方面的可主动变化的旋转阀；

图17是图16的阀板的透视图，显示出旋转阀被除去；

图18是图17的阀板的内侧面透视图；

图19是根据本发明的一个方面的可主动变化的转子阀门组件的分解透视图；

图20和21是图19的显示安装到转子上的旋转阀组件的局部被切除的剖视图；

图22显示的是图19的从转子轴上取下的旋转阀片的顶部平面图；

图23是图22的旋转阀片的底部平面图；

图24和25公开了图19的安装到具有阀口的阀板上的旋转阀，显示出其他尺寸的阀门开口；

图26是根据本发明的一个方面的可替换的可主动变化的转子阀门的局部被切除的剖面透视图，它公开了可替换的驱动联动系统；

图27是图26的转子轴的侧面平面图；

图28和29是根据本发明的一个方面的可替换的可主动变化的旋转阀的透视图，该旋转阀显示安装到转子上，并且公开其他尺寸和朝向的阀门开口；

图29A是根据本发明的一个方面的可替换的可主动变化的旋转阀的透视图，它具有两个旋转阀开口；

图29B是图29A的旋转阀的顶部平面图；

图30是根据本发明的一个方面的压缩插入物的透视图；

图31是图30的压缩插入物的端部的底部平面图；

图32是根据本发明的一个方面的附有发电机系统的行星旋转发动机的透视图；

图33是图32的行星旋转发动机和发电机系统的局部的前平面图；

图34是两个六转子行星旋转发动机的说明性的顶部透视图，它们借助于齿轮箱耦合到共用的输出轴上；

图35和36是两个结合在一起的六转子行星旋转发动机的前后透视图；

图37是可替换的转子布局的前平面示意图，它们可以与本发明的某些方面一起使用，其中转子包含在具有多个半圆形壁部的壳体腔内；和

图38是作为备选配置的转子的顶部平面图，它们可以与本发明的某些方面一起使用。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明，其中，在下面的书面描述中标记的元件对应于各图中相同标记的元件。

本发明体现为图1中所示的行星旋转发动机40，图中显示出它连接到驱动系统42上。如在下面详细所述，发动机40包括多个转子44和用于压缩空气和/或空气燃料混合物的进料的进料压缩系统，进料通过转子44的旋转被预压缩，并且被供应到发动机40的燃烧室46中，以提高功率密度。压缩空气进料可以被可替代地或者被另外供应到发动机40的排气系统或者总管里，以减少排放。发动机40还包括位于燃烧室46内的压缩插入物元件48，它既占据一部分燃烧室46的容积，又为发动机40提供刚度。压缩插入物48的大小与形状被做成在转子44位于与燃烧室46的最小容积对应的位置处，占据各转子44之间所有或者几乎所有的容积，从而有效地增加发动机40的压缩比。压缩插入物48安装到发动机40的两个端壁上，以补偿发动机40内的燃烧力。另外，发动机40可以另外包括可主动调节的旋转阀组件50、150，用于发动机40的吸气和/或排气阀阀口。可调节的旋转阀组件50、150允许吸气和排气冲程的时机和/或持续时间有选择地变化，例如根据发动机的每分钟转数和/或负载，从而进一步提高发动机40的性能。

现在来看图1，发动机40包括安装驱动系统42的排气侧52。展示的发动机40包括4个独立的转子44，它们安装在独立的轴54上。驱动齿轮56安装到轴54上，传动带或者链58布置在齿轮56的周围，以驱动传动输出轴60。与发动机40的燃烧室46相连的排气总管62背离驱动系统延伸。

发动机40的吸气侧64如图2所示，包括进料的吸气总管66，并且公开了转子轴54的相对端。发动机40的吸气侧64包括吸气端壁，在展示的实施方式中，该吸气端壁包括在图2-6中详细展示的吸气端壁组件68。吸气端壁组件68包括吸气盖板70、吸气轴承板72、和安装到发动机40的壳体块76上的吸气阀板74。安装在转子轴54上的轴承78被保持在用于每根轴54的轴承板72中。吸气盖板70包括进料预压缩或者压缩吸气口80，允许空气或者空气燃料混合物的进料被输送到发动机40里，用于如下所述的进料压缩系统，以及吸气阀口82a、82b，空气和/或空气和燃料通过该吸气阀口被送到发动机40的燃烧室46里。轴承板72还包括与吸气盖板70的压缩吸气口80对齐的进料预压缩或者压缩吸气口84，并且包括与吸气盖板70的吸气口82对齐的吸气口86(如图4所示的一个吸气口)。轴承板72还包括用于点火系统(未显示)的阳极的绝缘火花塞线的沟槽88。

如图5所示，吸气阀板74支撑一对旋转吸气阀50a、50b，每个旋转吸气阀被安装到独立的转子轴54上，并且包括阀门开口90a、90b。如在下面详细所述，旋转吸气阀50有选择地打开阀板74上的吸气口92a、92b(图9)，从而允许进料被输送到发动机40的燃烧室46，阀板74的吸气口92与轴承板72的吸气口86对正。阀板74还包括进料预压缩或者压缩吸气口94，它允许空气或者空气燃料混合物的进料被输送到进料压缩系统的发动机40，阀板74的吸气口94与轴承板72的吸气口84对正。如图6和8所示，发动机40包括4个位于壳体块76的壳体腔96内的转子44，压缩插入物48安装转子44的中心。虽然未显示，但是发动机40还包括空气过滤系统和燃料输送系统，这两个系统可以与独立的吸气总管或者与进料的吸气总管66工作相连，并且/或者可以在吸气口80处与盖板70相连，以通过吸气口80供应空气和/或燃料。在供给到燃烧室里之前，燃料可以与空气混合，或者可以直接引入到燃烧室里。

发动机40的排气侧52包括排气端壁，在展示的实施方式中，该排气端壁包括含排气阀板100和排气轴承板102在内的排气端壁组件98。排气阀板100安装到壳体块76上，以便壳体块76被夹在吸气阀板74和排气阀板100之间。如在下面详细所述，排气阀板100可以大体上类似于吸气阀板74，包括一对旋转排气阀(未显示)，每个旋转排气阀都安装到独立的安装有吸气阀50的转子轴54上，因此每根转子轴54都支撑一个独立的阀，如下所述，排气阀和吸气阀50基本上相似。排气阀板100包括排气口108，各排气口通过排气阀有选择地启闭，以从发动机40的燃烧室46中排出燃烧气体。

现在来看图7和8，发动机40的转子具有椭圆形的横截面轮廓和相对的侧壁104。每个转子44包括两个沿转子轮廓的长轴在远侧相对的叶片106。还显示了安装到壳体块76背面的排气阀板100和排气阀板100的排气阀口108a、108b，压缩插入物48定位在各排气阀口108的中间位置。壳体块76包括内侧壁110，因此壳体腔96由壳体块76的吸气阀板74、排气阀板100、和内侧壁110限定而成。

操作中，各转子44全部沿相同的方向旋转，从图7和8的朝向来看，是顺时针方向。在展示的实施方式中，壳体块76的内侧壁110包括4个外腔壁部112a、112b、112c、112d(图7和9)，每个外腔壁部都近似为半圆形，并且转子44的尺寸和位置被设置成位于壳体腔96内，因此叶片106相当接近各自的腔室壁部112和相邻转子44的侧壁104旋转，要么靠近，要么有轻微的实质接触。如图7所示，为了让给定的转子44至少部分旋转，给定的转子44的两个转子叶片106同时与相应的腔室壁部112接近。

壳体腔96被再分成4个重叠的转子腔室或者腔室部114a、114b、114c、114d(图8和9)，它们由各自的腔室壁部112部分地限定，每个转子44在独立的转子腔室114内旋转。转子44与吸气阀板74和排气阀板100一起，限定出一个具有内腔容积的内腔，该内腔在展示的实施方式中是燃烧室46。吸气阀板74、排气阀板100、外腔壁部114和未暴露于燃烧室46的部分转子44限定出4个外腔容积116、118、120、122。在转子44的旋转过程中，内腔46的容积和外腔容积116、118、120、122交替地增加和减小。当各转子44定向成它们的长轴相互垂直时，例如大体上如图7所示时，内腔46的容积达到最大，在这个朝向上，4个外腔容积116、118、120、122减到最小。在这个朝向上，每个转子44的两个叶片106同时相当接近相应的外腔壁部，而4个外腔124a、124b、124c、124d(图7和9)被限定在吸气阀板74、排气阀板100、外腔壁部112和相应的转子44之间。反之，当对角相对的转子44的长轴对正时，内腔46的容积变成最小，而4个外腔容积116、118、120、122达到最大(图8)。

I.

现在来看图9-15，它从与图7和8相反的方向展示了发动机40，吸气阀板74的压缩吸气口94显示出与转子腔室114a有关，而外腔124a和吸气口92显示出与内腔46有关。还显示了转子腔室114b处的输送孔126，它从腔室壁部112b通过壳体块76延伸到进料总管66。压缩插入物48包括如下所述的隐藏在吸气阀板74内的安装头128。在展示的内燃机实施方式中，燃烧室46内的空气和燃料进料在转子44从图9的朝向90度旋转到图12的朝向的过程中发生压缩，接着发生的空气和燃料进料的燃烧对转子驱动。

参考图9，在展示的实施方式中，吸气阀板74的预压缩吸气口94包括三个弧形的孔口边缘130、132、134，预压缩吸气口94限定了一个开口，该开口在由图9中外腔124a环绕的区域内覆盖了吸气阀板74的相当大的一部分表面。当转子44大致处在图9的朝向上时，第一孔口边缘130与转子侧壁104的轮廓相契合。第二孔口边缘132从第一孔口边缘130延伸到腔室壁部112a。如图11和12所示，当转子44旋转到朝向图12的朝向时，第二孔口边缘132与转子侧壁104的轮廓相契合。第三孔口边缘134与腔室壁部112a的轮廓相契合，并且在第一孔口边缘130和第二孔口边缘132之间延伸。因此，当转子44处于图9的朝向上时，预压缩吸气口94基本上完全对外腔124a开放，而当转子处于图12的朝向上时，预压缩吸气口94与外腔容积116又基本上被转子44封闭。在展示的实施方式中，在图9的朝向上的外腔124a环绕的区域内，预压缩吸气口94限定了一个开口，该开口覆盖了50％以上的吸气阀板74的表面，。

当各转子44的长轴基本上相互垂直时，例如基本上如图9所示，外腔容积116、118、120、122减到最小，而内腔46的容积达到最大。当转子44从图9的朝向(在图9-15的朝向上，为逆时针方向)旋转时，外腔容积116、118、120、122膨胀，同时内腔46的容积被压缩。当外腔容积116因转子腔室114a、114b的转子44的旋转和相互作用而膨胀时，进料通过预压缩吸气口94、以及预压缩吸气口80和84被抽出，并且被抽到外腔容积116里。基本上与外腔容积116达到其最大容积同时，预压缩吸气口94相对于外腔容积116被转子44封闭，在从图9到图12所展示的实施方式中，经过大约90度的旋转，外腔容积116达到最大。外腔容积116的膨胀促使进料通过压缩吸气口94被抽到外腔容积116里。转子44随后再旋转90度，预压缩吸气口94对外腔容积116封闭，例如如图12-15所示，这导致进料被逐渐压缩，直到转子44的长轴再次相互垂直(例如大致如图15的朝向所示)，此时，外腔容积116内的被压缩的进料被装在外腔124b内。这一被压缩的进料也可以称为被预压缩的进料，因为它是在被引进燃烧室46以前、当燃烧室46的容积近似达到最大时被压缩的，在这里，进料在燃烧之前会受到进一步的压缩。

现在来看图14和15，不难理解只要转子腔室114b的转子44旋转超过输送孔126，被压缩的进料就会从壳体腔96通过输送孔126被排出，并且被排到进料总管66里。如图2-3和9-15所示，进料总管66在输送孔126和发动机40的吸气侧64之间延伸，它包括增压室136，用于将发动机40产生的压缩进料输送到发动机40的吸气口82、86、92。如在下面详细所述，压缩进料随后通过旋转吸气阀50被有选择地供应到发动机40的燃烧室46里。因此，与供应常压空气相比，密度较大的进料会被供应到燃烧室46里。单向阀，如图15所示的簧片阀138，允许预压缩的进料排出壳体腔96，并防止反向流倒入壳体腔96，因此总管66内的压力可以保持高压力。类似于这里所述的旋转阀，基于压力的单向阀或者旋转阀也可用于阻断输送孔126，并防止逆流。虽然未显示，但是这些阀同样可以放在任何或者所有的压缩吸气口，阀门定向成防止反向流流出压缩吸气口。

在通过预压缩吸气口94之前，燃料可以添加到空气中以形成空气燃料混合物或者进料，或者随着预压缩的空气经过燃料喷射口被引入中央腔46，燃料可以被直接喷射到中央腔46里。此外，燃料还可以被喷射到正在受到压缩的外腔容积116里。

发动机40是四冲程系统，其中，转子44每旋转360度，就发生一次燃烧冲程，并且燃烧是当转子44定向成如图12所示时、即当转子44定向在内腔46的最小容积处或其附近时发生的。但是，如同上面结合图9-15所述，转子44每旋转180度，就发生如上所示和所述的进料预压缩循环。因此，在转子44每旋转360度的过程中，发生两个预压缩循环。因此，在供给到燃烧室46里之前，形成的预压缩进料可以储存在进料总管66内，进料是当阀门开口90敞开给阀口92时输送，这将在下面更详细地描述，预压缩的进料通常是当燃烧室46的容积大致最大时输送。但是，该预压缩系统也可以用在二冲程系统中，其中转子每旋转180度就发生一次燃烧冲程，在这个例子下，旋转阀将包括两个阀门开口，每旋转一圈，吸气口暴露两次，从而允许被单次预压缩的进料被输送到燃烧室里。

图9-15描绘了在相邻的转子腔室124a、124b处的一个预压缩吸气口94和一个输送孔126。不难理解，转子腔室124c和124d也可以被配置成预压缩系统，像转子腔室124a和124b一样工作。例如，转子腔室124c可以包括吸气口，转子腔室124d可以包括输送孔，并且提供另外的进料总管系统，以将预压缩的进料从这一另外的系统供应到燃烧室46。在这一配置中，从图9到15转子每旋转180度，会产生两次预压缩的进料。

也可以采用其他替代形状、配置和位置的压缩吸气口和输送孔。例如，其他可替代的吸气口可以安装在要么端壁上，并且/或者可以安装在壳体块的内侧壁上。参考图15A和15B，例如，其他替代形状的输送孔126a也可以安装在吸气端壁元件127a上，其中输送孔126a被配置成具有弧形轮廓，该弧形轮廓以通常与所示的压缩吸气口129a和上述压缩吸气口94相似的方式与转子的侧壁相契合，并且输送孔126a具有较小的横截面积，但被有选择地被转子暴露和盖住。在该实施方式中，盖板元件127b包括吸气口129b和形成在输送孔126a上方的可替换的进料总管66b，其中进料总管66b通过输送孔126a将供应的预压缩的进料输送到燃烧室。

另外，参考图2B，发动机40可以利用可替换的进料总管66c，进料总管66c连接到排气总管62上，例如如图所示的通过将增压室136连接到排气总管62上，其中预压缩的进料包括不含燃料混合物的压缩空气，以增加废气的纯度。如上所述产生的压缩空气进料至少可以被部分喷射到废气流里，这导致排放的未燃烃和一氧化碳减少。如果采用氧化催化剂的催化转化器，喷射的新鲜空气可以提高催化剂的效率。可替换的发动机可以包括两个进料预压缩系统，一个用于输送预压缩的进料到燃烧室，而另一个输送预压缩的进料到排气总管。

II.

现在来看图16-18，展示了与发动机40一起使用的吸气阀板140，它包括两个可替换的旋转吸气阀或者阀组件150。如同所述，发动机40包括吸气阀板和排气阀板100。吸气及排气阀板基本上相似，并且安装到壳体块70的任一侧。因此，当组装旋转阀时，吸气阀板包括两个对角相对的作为吸气旋转阀的旋转阀，而排气阀板包括两个对角相对的作为排气旋转阀的旋转阀，其中每个转子轴支撑一个独立的旋转阀组件。由于吸气及排气阀板以及吸气及排气阀的相似性，注意有一定的例外，因此不难理解，有关吸气阀板140和旋转吸气阀150的下列评述是示范性的。

旋转吸气阀150被安装在或者限制在吸气阀板140上的空腔或者深坑或者插孔152a和152b内，以便旋转。空腔152a包括吸气口或者阀口154a，空腔152b包括吸气口或者阀口154b，其中阀口154a、154b允许流体通过旋转阀150进入燃烧室46。空腔152a、152b还包括用于安放阀150的卡圈(在下面详述)和转子轴54的孔153a、153b。阀口154a和154b被定位在中心，以便在安装到发动机40上时，它们与燃烧室46对正。阀板140还包括用于转子轴54的孔156、158。阀板140的内侧(图18)包括位于阀口154a、154b之间、用于安放压缩插入物48的安装头128的插入物空腔或者凹口160，以便压缩插入物48的安装头128与阀板140的内侧齐平，借此转子44能在安装头128下方旋转。阀板140还包括一对安装孔162、164，用于安放螺纹紧固件，以将压缩插入物46的安装头128紧固到插入物空腔160内的桥166上。所展示的如下所述的压缩插入物46包括单个的安装头128，因此相应的吸气阀板140不需要插入物空腔160。

阀口154的大小与形状可以根据发动机布局以及阀口是吸气口还是排气口来确定。例如，如图9所示，阀口92a、92b包括与由未固定旋转阀组件50的转子44的叶片106所环绕的外圆形轮廓对应的弧形边缘。

进一步参考图19-25，每个旋转阀150包括两个配套的阀片168和170，它们安装到给定转子的转子轴172上，因此阀片168、170随转子轴172的旋转而旋转。阀片168和170共同限定了旋转阀开口174，在旋转阀150的旋转过程中，该开口174在与里头安装有旋转阀150的空腔152相关联的阀口154上方旋转，以允许流过阀口154。通常，在四冲程实施方式中，旋转吸气阀150定时打开(吸气阀开口174与吸气阀口154对正)，以允许在燃烧室46的容积膨胀过程中，进料被输送到燃烧室46里；旋转排气阀(未显示)也定时打开(排气阀开口与排气阀口对正)，以允许在燃烧室46的容积收缩过程中，燃烧废气从燃烧室中排出。二冲程方案中，每个旋转阀会使用两个阀门开口，该旋转阀同样可以配置成主动调节阀。

旋转阀150装备有与转子轴172联动的机械联动装置，从而使转子轴172上的阀片168和/或阀片170有选择地相对旋转运动。如在下面详细所述，这一借助于机械联动装置的选择性的相对旋转运动，根据发动机的每分钟转数和/或负载，通过选择性地主动调节阀门开口174的角度大小或者面积和/或阀门开口174在转子轴172上的相对取向，能够实现发动机40的可变阀调节，从而使发动机40的效率或者性能最大化。

阀片168包括圆形的基座部分176，它具有位于中心的卡圈178，卡圈178具有用于安放转子轴172的安装开口180。沿着卡圈178的内壁在安装开口180处形成一对螺旋槽182a、182b。阀片168还包括从基座部分176的周缘延伸出来的弓形或者弧形部分184，其中弧形部分184包括由弧形部分184的厚度差异形成的相对的端肩186、188和一个中心肩190。

阀片170基本为圆形，但在阀片170的部分周缘上方包括弓形或者弧形的间隙192，端肩194、196形成在弧形间隙192的任一端。阀片170还包括深坑或者空腔或者插孔198，以及具有用于安放转子轴172的安装开口202的卡圈200。沿着卡圈200的内壁在安装开口处形成一对螺旋槽204a、204b。阀片168被配置成准备安放在空腔198内，空腔198具有位于弧形间隙192内的弧形部分184，阀片168和170能相对旋转。当阀片168和170被组装在一起时，阀门开口174被限定在阀片盘168的肩188和阀片盘170的肩194之间。

如图19所示，转子轴172装备有第一组的两个螺旋形键或者突起206a、206b和第二组的两个螺旋形键或者突起208(图19显示一个)。转子轴172上还设置有转子对齐花键210。通过第一组的螺旋形键206与阀片168的螺旋槽的啮合以及第二组的螺旋形键208与阀片170的螺旋槽204的啮合达到旋转阀组件150与转子轴172的机械联动。因此，转子轴172相对于阀片168、170的轴向移动使得阀片168、170在转子轴上相对旋转运动。

图20和21展示了装配到转子212上的转子轴172，其中转子212包括用于安放花键210的带槽空腔214。因此，花键210卡紧转子轴172，以与转子212一起旋转，其中空腔214长于花键210，因此花键210和转子轴172能相对于转子212以平移的方式移动。转子轴172贯穿吸气及排气阀板，并且在发动机的工作过程中，可以沿轴向少量平移，以实现可变的阀调节。在转子212随轴172转动时，轴承可防止它平移。阀片168和170类似地被轴承限制轴向移动，因此当转子轴172轴向移动时，阀片168和170保持在阀板空腔之内。

在发动机40的工作过程中，可能根据每分钟转数或者其他工作特性的参数，转子轴172的轴向位移会导致阀片168和/或阀片170相对于转动的转子轴172根据转子轴172上的螺旋形键206、208和阀片168和170上的螺旋槽182、204的几何上的机械联动配合，旋转一个小的增加的角度。因此，阀片168和170可以共同提供在横截面积和/或时机方面有变化的阀门开口174，该调节可以根据发动机的每分钟转数和/或发动机负荷进行，并且可以在操作过程中通过发动机的计算机和/或真空度等等来控制。图24和25展示了阀片168、170在阀门容积216内相对于阀口218的调节，以产生较小的阀门开口174(图24)或者较大的阀门开口174(图25)。

可变的旋转阀调节可以通过在彼此相等但相反的角方向上旋转阀片168、170(也称为换挡(indexing))；或者通过以相等的角度和相同的方向相对于转子轴172旋转阀片168、170(也称为调相)；或者使用换挡和调相的任何组合来实现。换挡和调相特性会由螺旋槽和键来确定。因此，有效的吸气或者排气阀的打开、封闭、和持续时间可以通过改变螺旋槽和键的角度随转子轴的位置改变。由于有利的吸气时机是发动机转速和转子位置的函数，因此可变的阀调节可以用于调节吸气持续时间和时机，以使在所有发动机转速下进入行星旋转发动机的内燃机实施方式的燃烧室里的空气流最优化。

转子轴172相对于阀片168、170的轴向移动或者平移可以通过施加于转子轴172上的机械推拉力而产生，例如通过推杆。用于在阀板168、170和转子轴172之间引入相对轴向运动的另一个方法可以借助于微处理器控制下的电磁装置。在后一个实施方式中，转子轴172的轴向运动以与线性电磁执行机构或者线性差动变换器(LVDT)的作用方式大致相同的方式实现。例如，一部分平移轴可以缠绕成一个电磁体，并且可以控制固定在轴端附近的第二电磁体，以在微处理器控制下通过改变第二电磁体的激励电流来吸引或者排斥轴电磁体。轴向弹簧可用于平衡沿转子轴轴线的电磁引力或者斥力，防止它在给定的测量转速下进一步轴向移动。还存在许多其他用于在计算机控制下沿轴向移动轴的方法，并且上述方法仅仅是示意性的。

阀门开口174根据转子轴172的平移运动的变化取决于阀片168、170和转子轴172之间的机械联动装置的结构。如果两对螺旋形键和槽具有相同的坡度，但相反的方向，那么两个阀片会相对于转子轴逐渐沿反向旋转，并且阀门开口的大小会增大或减小。如果转子轴上的两个阀片之一位于陡(steep)螺旋管上，而另一个位于浅(shallow)螺旋管上，那么当转子轴沿轴向平移时，相对时机和阀门开口的大小都可以根据发动机的每分钟转数而变化。如果只需要时机随每分钟转数变化，那么使螺旋管具有相同坡度和相同方向会使阀片168和170相对于轴等量旋转，从而当阀门开口和吸气或者排气口对齐时，相对于发动机循环的时机会改变。

另外，具有主动可调阀时机的旋转阀可以用具有固定阀门开口的大小的单个阀片来实现，例如图5的旋转吸气阀50。在这个实施方式中，只有吸气或者排气口打开的时机可以变化，有效的阀口尺寸和/或持续时间不变。另外，可替换的双盘旋转阀中的其中一个旋转阀片可以被固定到转子轴上，而另一个可以以这里描述的方式调节。

在一部分发动机循环过程中，每个阀门开口与固定的排气和/或吸气口对正，并且排气和/或吸气口的有效尺寸和/或开口持续时间受阀门开口的大小的限制，后者可以随发动机的每分钟转数而变。键和槽的形状可以做成使吸气口的开口位置/时机、尺寸、和/或持续时间相对于发动机的每分钟转数最优。例如，键和槽可以如此设计，使得在较慢的转速下，吸气延迟，持续时间减少，而随着每分钟转数增加，吸气提前开始，持续时间变长。螺旋形键槽的锥度确定是否仅吸气口被打开的时机或者仅有效吸气口的持续时间和/或尺寸被改变，或者这些量的组合是否被改变。

在空转时，阀片可以位于第一相对位置，其中阀门开口的大小形成最小面积。由于每分钟转数增加，因此可能导致第一和/或第二阀片相对于转子轴以增加阀门开口的大小的方向旋转。阀门开口174的尺寸可以通过第一盘168的独自旋转、第二盘170的独自旋转、或者第一和第二盘168、170同时沿相互相反的方向旋转而增加。

根据阀门开口和相应的吸气或者排气口的相对尺寸，有效的吸气/排气口的相应的尺寸和/或它在打开时的持续时间会随每分钟转数而变。如果阀门开口的大小改变，那么有效的吸气或者排气口的启闭时间也会改变。如果两个阀片的角度变化大小相等，但方向相反，以致使阀门开口的大小较小，那么有效的吸气或者排气口被打开的开始时间被推迟，并且它关闭的时间被提前。但是，有效的吸气/排气口被打开的时间间隔的中点保持固定，因此有效的吸气或者排气阀的时机不变，只有有效的阀口的尺寸和/或有效的阀口的开启持续时间是变化的。同样，如果两个阀片相对于转子轴的角度变化大小不等，但方向相反，那么阀门开口的大小和有效的吸气或者排气阀的时机都改变。最后，如果两个阀片相对于转子轴的角度变化大小和角方向都相同，那么阀门开口的大小不变，但有效的吸气/排气口的时机改变。主要改变的是有效的阀门开口的大小，还是有效开口的持续时间，根据实际的这两个口如何重叠以产生有效的吸气或者排气口的几何学考虑，均取决于大小可变的阀门开口的相对尺寸和吸气口和/或排气口的固定尺寸。

由于发动机的每个旋转阀组件分别指向它自己的配套转子轴，因此当发动机工作时，有效的孔口面积、持续时间和开口闭合时机都可以改变。由于阀门动作的所有参数都可以改变，因此在部分动力操作中，可以使发动机更有效，在其大部分工作范围内，增加其高转速条件下的动力，并且减少内燃实施方式中的排放。作为另外一种选择，在可变的阀调节下，由于多个旋转阀组件主动参与，因此每根轴都可以平移不同的轴向距离，从而引起独立的阀板旋转。独立地调节每个旋转阀组件允许每个吸气和/或排气口的不同部分被关闭或者被打开，这取决于发动机40的需要。这会允许精细地分级控制被供应到燃烧室里的进料的量和时机，以及来自燃烧室的燃烧废气的排放。

在具有作为动力控制方法而施加的常规节流手段的行星旋转发动机的四冲程奥托循环内燃机实施方式中存在节流损失，它可以由可变的阀门调节补偿。为了补偿，使用主动阀调节系统可以使压缩延迟启动，以减少腔室中的物质，从而允许节流损失减到最小，并且在多叶片行星旋转发动机中，局部能量效率被进一步提高。压缩延迟启动可以以吸气延迟结束工艺而实现。

本发明的行星旋转发动机在全开节流条件下通过改变阀板的角度以达到最高的容积效率时还有产生更大功率的潜力。由于容积效率高，因此对于每个循环，中心腔中的进料的质量都增加，导致更大的功率潜力。如果吸气阀板相位合适，在阀门关闭时，间断的吸气脉冲可以增加进料密度，从而增加潜在的功率输出。在每分钟转数较高时，转子轴在发动机内的平移会导致阀板绕转子轴轴线相对旋转。这一旋转会改变每个阀门相对于压缩转子100的中心线的相位，导致阀门的启闭角度改变。在整个操作速度范围内，改变螺旋形花键的形状和角度会提供最佳的吸气启闭时机。

图26和27展示了转子轴220和旋转阀222之间的利用滚珠轴承224的可替换的联动装置，以便既使阀片234、236相对于转子轴220相对旋转运动，又限制转子221和转子轴220之间的相对旋转运动，但允许转子轴200的轴向移动。转子轴220包括槽226，转子221包括用于安放滚珠轴承224的槽228，滚珠轴承224用于在转子221和转子轴220之间传递动作。同样，转子轴220包括用于将滚珠轴承224安放在转子轴220和第一和第二阀片234、236之间的槽230，其中滚珠轴承224在第一和第二阀片234、236上的螺旋槽232a、232b内运转，使第一阀片234和/或第二阀片236根据转子轴220的轴向平移运动相对于转子轴220做相对旋转运动。虽然未显示，但是在图26和27的实施方式中，第一和第二阀片234、236的螺旋槽232a、232b会具有曲线轮廓，转子轴220和转子221上的其他各种槽也可能如此。另外，相对于图19-21以及26-27的方案，可以采用分别位于转子轴上的单个螺旋管和槽或者位于第一和第二阀片上相应的单个槽。

图28和29公开了另一个可替换的用于主动阀调节的旋转阀结构。旋转阀组件238包括两个大体上为片状的阀片240、242，每个阀片分别具有弓形或者弧形的切口244、246，重叠的切口244、246形成阀门开口248。卡圈或者联接器250安装在转子轴251上，它包括通过阀片240中的弧形狭槽256以及阀片242中的相应的弧形狭槽(未显示)连接到转子254上的臂252。阀片240和242被设置成通过螺旋键或者滚珠轴承或者可替换的联动装置做相对旋转运动。但是，联接器250与转子254的连接允许轴251独立于无内花键的转子254移动，其中轴251在联接器250内滑动。

现在来看图29A和29B，展示了又一个可调节的旋转阀239，其中旋转阀239被设置成用在每隔大约180度阀口就暴露一次的实施方式中，例如二冲程发动机应用中。旋转阀239包括通常以类似于旋转阀150的阀片168、170的方式嵌在第二盘243中的第一盘241。但是，旋转阀239包括第一阀门开口247和第二阀门开口249。每个阀片241、243可以包含一个具有一个或多个螺旋管(如图29A和29B所示)的卡圈251，用于以与旋转阀150类似的方式在转子轴上借助于转子轴的轴向平移运动做相对旋转运动。这样的平移运动可以导致阀片241、243沿相互相反的方向旋转，从而要么同时增加要么同时减小阀门开口247、249的相对大小。打开时机可以类似地改变。不难理解这里论述的有关机械联动装置以及一个或者两个阀片的旋转的备选方案也适用于旋转阀239。

另外，可以使用可替换的转子轴结构，以便通过在安装有阀片的转子轴上安装圆筒形的套筒(未显示)，从而消除平移整个转子轴的需要。该套筒随转子轴转动，但是当调节阀是主动的时，套筒也相对于主转子轴沿轴向少量平移。在这个例子中，螺旋形键位于套筒上，而非转子轴上，并且螺旋形键在平移套筒上的动作以及阀板中心圆筒的内表面上的螺旋槽会导致阀板相对于旋转轴和套筒有相同的相对角度变化，就像该轴是整体移动一样。

就上面的论述而言，可以使用可替换的方案，其中两个旋转吸气阀位于吸气阀板上，两个旋转排气阀位于排气阀板上。例如，所有阀门都可以位于一侧。但不是所有的阀门都必须是可主动调节的调节阀。每一侧多于或者少于两个阀门都可以用。另外，可以使用可替换的端壁或者端壁组件。例如，可以配置具有实心端壁的发动机，例如通过整个形成壳体块。

III.

下面将参考图30和31更详细地描述压缩插入物48。压缩插入物48通常为T形，它包括连接到安装头128上的延长部分，即轴258。安装头128包括一对基本上相对于轴258垂直延伸的臂260和262，以及一个中心通孔264，用于将头128固定到轴258上。每个臂260、262都分别包括一个安装孔266、268，这些安装孔266、268与阀板的安装孔162、164对正，以将头128紧固在插入物空腔160内。如同指出的那样，安装头128的下侧270因此与阀板140的内表面齐平。安装头128还包括一对位于臂260、262之间的挖断区域272、274，当组装时，挖断区域272、274与吸气口92(图9)的形状相契合。轴258包括用于安放螺纹紧固件的安装孔276(图31)，用于将压缩插入物48的相对端紧固到排气阀板100上。另外，轴258包括位于排气阀板100的端部处的凹槽278，它可用于与排气板100上的相应的脊(未显示)配合，以保持压缩插入物48的对齐。

如图12所示，转子44在燃烧室46的最小容积下接近压缩插入物48旋转，因此当通过占据各转子44之间的容积而安装时，压缩插入物48提高了发动机40内的有效压缩比。

此外，因为压缩插入物48在一端被固定地卡紧到吸气阀板74，而在相对端被固定地卡紧到排气阀板100，所以压缩插入物48吸收一部分在燃烧活动中以抗张方式产生的挠曲燃烧力，该力会使吸气板74和排气阀板100向外偏斜。这使得吸气板74和排气板100与无压缩插入物48的操作相比变薄，这一点很重要，因为它减小了吸气口的容积92和排气口108的容积，从而进一步减小了燃烧室46内的总容积。例如，参照图17和18，不难理解当旋转阀150密封阀口154a、154b时，(阀门开口174未与阀口154a、154b对正)阀口154a、154b具有的容积与它们的横截面积和阀口154a、154b处阀板140的厚度有关。各种口154的容积增加了总燃烧容积，包括在燃烧室46的最小容积处(图12)。因此，阀口92、108和/或154处的容积减小进一步提高了发动机40的压缩比。

IV.

现在来看图32和33，行星旋转发动机280可以包括发电机系统282，以作为并联型或者串联型混合发动机式车辆的动力装置，产生电能，供车辆工作之需。行星旋转发动机280可以包括一个或多个压缩插入物、主动调节阀、和/或预压缩进料系统，例如上述的与行星旋转发动机40有关的这样的部件，也可以不包括任何这样的部件。

混合发动机车辆可以使用一个或多个以并联或者串联结构安装的电动机，以给车辆的驱动轮施加原动力。可再充电的储能装置(RESS)，通常为可再充电电池组，被并入车辆，以给电动机提供能量，从而驱动车轮，它可以被由发动机280驱动的发电机再充电。

行星旋转发动机280包括位于4根转子轴286的每一根上的齿轮传动端284和位于每个转子轴齿轮传动端284的外径周围的同步环形齿轮288，因此来自行星旋转发动机280的所有扭矩都被传递到环形齿轮288。环形齿轮288可以用在混合结构的发电中。借助于由立柱296支撑的板294固定安装到壳体块292上的绕线290的外壳被布置在环形齿轮288周围。多个位于环形齿轮288(图32)外侧上的磁铁298在绕线290的外壳内随发动机280的转子的旋转而旋转，从而在可以用在混合应用中的系统内感生电流。

对于串联型混合发动机车辆结构，这一发电可用于给电池组供电，电池组驱动独立的电动机。电动机和行星旋转发动机280都可以通过齿轮啮合结合到同一根输出轴上。对于并联型混合发动机车辆结构，环形齿轮288会根据需要直接向电池组或电动机提供能量。能量也可以从作为独立发电机单元的系统中直接输出。输出频率是转速和极数的函数，表达如下：

$\frac{N_s\×p}{120}=f,$

其中Ns以每分钟转数表示的转速，p是极数，f是以Hz表示的输出频率。为行星旋转发动机设计速度，从而按发电机模式工作，会允许齿轮组合产生所需的转速。极数也可以变化到使系统最佳化。

可以另外使用环形齿轮288作起动电动机。使用电池组为环形齿轮288供电可以允许环形齿轮288推动行星旋转发动机280的转子开始旋转，充当传统的发动机中的起动装置。另外，在非点火模式中，诸如上述环形齿轮的环形齿轮可以充当电动空气压缩机，其中环形齿轮驱动行星旋转发动机的转子以压缩气体。

另外，环形齿轮也可以包在一系列线圈中，并且线圈可以在磁场中旋转以感生电流，以用在混合供电系统中。环形齿轮可以另外齿轮啮合到轴的外表，从而允许从系统中传递出扭矩，或者轴可以位于其中一个发动机齿轮上，并且环形齿轮用于将来自每个转子的力结合在一起。

V.

在另一个实施方式中，一个或多个行星旋转发动机，例如行星旋转发动机40，可以一起安装在一组中，借此行星旋转发动机的驱动输出被一起结合到共用的驱动或者输出轴上。行星旋转发动机的驱动轴可以受到支撑，以在V型发动机结构、卧式发动机结构或者旋转发动机结构这三者之一中延伸。例如，图34展示了一对结合在一起的六转子行星旋转发动机300，其中每个发动机300的驱动系统302一起结合到具有输出轴306的共用齿轮箱304上。参照图35和36，一对六转子行星旋转发动机300借助于拉杆308被结合在一起，其中每个发动机的驱动系统302都具有齿轮输出轴310。齿轮输出轴310被设置成结合到共用的齿轮箱(未显示)上。拉杆或者支架或者发动机架308使驱动轴310相互成90度。具有共用输出齿轮的齿轮箱(未显示)与所述的行星旋转发动机300的输出齿轮312啮合，用于将驱动轴310的旋转转换成共用的驱动或者输出轴的旋转。变速器可以结合到共用的输出或者驱动轴上。

如图35和36所示，每个六转子行星发动机300包括两个内燃室(未显示)，并且包括上述的预压缩进料系统。每个发动机300包括总管或者增压室314a、314b，用于将预压缩的进料从输送孔(未显示)供应到燃烧室，还包括总管或者增压室316a、316b，用于将进料供应到预压缩吸气口(未显示)。因此，每个发动机300包括上、下预压缩进料系统，其由发动机的壳体内的两个相应的上、下相邻的转子形成。

也可以构造可替换的方案。例如，平坦的或者水平相对的结构可以通过在单个平面内布置一个或多个行星旋转发动机而形成，因此行星旋转发动机的驱动或者输出轴背离齿轮箱以180度延伸。同样，多个，例如四个或者八个，行星旋转发动机的组合可以布署、支撑和结合在一起，从而以类似于螺旋桨飞行器的活塞发动机的方式将行星旋转发动机的驱动或者输出轴沿径向在相同的平面中延长到输出齿轮箱。一个或多个行星旋转发动机的其他组合可以布署、支撑和结合在一起，从而将行星旋转发动机的驱动或者输出轴延长到V型发动机结构中的齿轮箱。

多个行星旋转发动机一起构成的结构能够实时改变输出轴的每个角旋转的扭矩脉冲的数目。通过改变各行星旋转发动机组合之间的相位，可以出现互补的扭矩脉冲或者连续的扭矩脉冲。行星旋转发动机及其紧凑的尺寸和多样的结构即使在工作时也可以以有利的方式适应调相。因此，一个行星旋转发动机组合可以充当每转多扭矩脉冲复式汽缸或者每转单扭矩脉冲复式汽缸，这扩大了其应用。

VI.

尽管上面是就燃料内燃机进行论述，例如用于推动车辆和/或产生能量，但是上述部件也可以用在加压流体驱动的发电机、泵、或者压缩机、等机械中。另外，行星旋转装置也可以由外部能源驱动，该外部能源驱动与充当压缩机的单独的行星装置的共用轴。此外，上述部件可以使用在火花点火发动机或压缩点火发动机(柴油机)中。该循环动作与四冲程和二冲程发动机的循环动作完全一致。例如，如上所述的空气或者空气燃料混合物的压缩在二冲程柴油机或者火花点火发动机的实施方式中是有利的，因为当压缩空气或者空气燃料混合物被引入中央腔时，它有助于净化来自中央腔的废气。同样，如上所述的空气或者空气燃料混合物的压缩在四冲程发动机的实施方式中是有利的，因为被引入中央腔的压缩空气或者空气燃料混合物有效地增加了中央腔的压缩比。

行星旋转装置或者发动机可以和与进料的预压缩、主动调节阀的定时和压缩插入物有关的上述部件的任何组合一起使用，并且可以应用于常规的车辆、双动力型汽车，并且/或者可以与相连的行星旋转装置的组合一起使用。除连接到发动机40上的驱动系统42之外，还可以使用可替换的驱动系统。

另外，参照图37和38，上述部件可以与具有额外的转子和/或转子具有可替换的横截面轮廓的行星旋转发动机或者装置一起使用。例如，通过增加足够数目的额外的转子，这些转子以能形成内腔的图案组合，例如通过四个相邻的椭圆形转子，可以产生额外的转子限定的内燃烧室。在图37中展示了一组六个椭圆形或者卵形转子318，它们形成两个中央腔320和多个外腔322。在图38中展示了一组六个三叶片转子324，而非椭圆形或者卵形转子，它们形成四个中央腔326，其中唯一的中央腔326由三个三角形转子324限定。

在行星旋转发动机实施方式中公开的本发明的行星旋转装置提高了压缩比，为在操作过程中主动调试发动机性能做好调节准备，并且提高功率密度。用于压缩空气和/或空气燃料混合物的进料的进料压缩系统提高了功率密度，进料通过转子的旋转被预压缩，并且通过旋转阀被供应到燃烧室里。旋转阀可以是主动调节阀，用于有选择地改变吸气阀开口，以调节吸气冲程的时机和/或持续时间，并且也可用于发动机的排气。安装在各端壁组件之间的压缩插入物吸收燃烧力，并且为发动机提供刚度，能使阀口容积减到最少，并且在燃烧室的最小容积处，占据各转子之间所有的或者几乎所有的容积，从而有效地提高发动机的压缩比。压缩空气进料可以被可替代地或者被另外供应到排气系统或者总管里，以减少排放。行星旋转发动机可以整体上包括用在混合动力装置应用中的发电机，并且/或者多个行星旋转发动机可以结合在一起。

只要不脱离本发明的原理，就可以对具体描述的各实施方式进行改变和改进，如同根据专利法的原理、包括等同原则解释的那样，本发明意欲仅由所附的权利要求的范围来限制。

Claims (30)

1.一种行星旋转装置，包括：

一对端壁和具有内侧壁的壳体，所述端壁和所述内侧壁限定了壳体腔，所述端壁之一包括吸气口和操作安装到所述壳体腔的所述端壁外侧的旋转吸气阀，所述旋转吸气阀具有阀门开口，所述阀门开口被有选择地旋转到与所述吸气口对齐；

多个转子，所述转子在所述壳体腔内一起旋转，所述转子的旋转轴在所述端壁之间延伸；

限定在所述转子的至少一部分之间的内腔；

相邻并且重叠的第一和第二转子腔室，所述内壁包括第一腔室壁部和相邻的第二腔室壁部，所述第一和第二腔室壁部近似为半圆形，所述第一转子腔室由所述第一腔室壁部部分限定，所述第二转子腔室由所述第二腔室壁部部分限定，其中一个所述转子包括在所述第一转子腔室内旋转的第一转子，另一个所述转子包括在所述第二转子腔室内旋转的第二转子；

所述第一转子腔室包括压缩吸气口，所述压缩吸气口能够有选择地将进料供应到所述壳体腔的外容积中，其中所述外容积在所述第一和第二转子的旋转过程中在所述第一和第二转子腔室之间膨胀，所述进料在所述外容积的膨胀过程中通过所述压缩吸气口被抽吸，所述进料包括空气或者空气和雾化燃料的混合物；

所述第二转子腔室包括输送孔，当所述外容积通过所述第一和第二转子的连续旋转而减小时，所述进料变成压缩进料，所述压缩进料通过所述输送孔从所述壳体腔中被排出；和

进料总管，所述进料总管在所述输送孔和所述旋转阀之间延伸，当所述阀门开口与所述吸气口对正时，所述压缩进料通过所述进料总管和所述旋转阀被输送到所述内腔里。

2.权利要求1的行星旋转装置，还包括多个转子轴，所述转子绕所述转子轴旋转，并且所述旋转阀被安装到所述转子轴中的一根上。

3.权利要求2的行星旋转装置，其中所述旋转阀被可旋转地连接到所述转子轴中的所述一根上，以相对于所述转子轴做选择性的相对旋转运动，从而通过所述旋转阀在所述转子轴上的相对运动，所述阀门开口相对于所述转子轴是可调节的。

4.权利要求1的行星旋转装置，其中所述压缩吸气口限定了位于所述端壁之一上的开口，并且所述吸气口由所述第一转子有选择地启闭。

5.权利要求1的行星旋转装置，其中所述输送孔限定了位于所述第二腔室壁部上的开口，并且所述输送孔由所述第二转子有选择地启闭。

6.权利要求1的行星旋转装置，其中每个所述的转子具有椭圆形的横截面轮廓和一对相对的叶片。

7.权利要求6的行星旋转装置，其中所述的多个转子包括四个转子，并且所述内腔被限定在所述的四个转子和所述端壁之间。

8.权利要求7的行星旋转装置，还包括

相邻并且重叠的第三和第四转子腔室，所述内壁包括第三腔室壁部和相邻的第四腔室壁部，所述第三和第四腔室壁部近似为半圆形，所述第三转子腔室由所述第三腔室壁部部分限定，所述第四转子腔室由所述第四腔室壁部部分限定，其中一个所述转子包括在所述第三转子腔室内旋转的第三转子，剩下的所述转子包括在所述第四转子腔室内旋转的第四转子；

所述第三转子腔室包括一个另外的压缩吸气口，所述另外的压缩吸气口能够有选择地将另外的进料供应到所述壳体腔的另外的外容积中，其中所述的另外的外容积在所述第三和第四转子的旋转过程中在所述第三和第四转子腔室之间膨胀，所述另外的进料在所述另外的外容积的膨胀过程中通过所述的另外的压缩吸气口被抽吸，所述另外的进料包括空气或者空气和雾化燃料的混合物；

所述第四转子腔室包括另外的输送孔，当所述的另外的外容积通过所述第三和第四转子的连续旋转而减小时，所述的另外的进料变成另外的压缩进料，所述的另外的压缩进料通过所述的另外的输送孔从所述壳体腔中被排出；和

另外的进料总管，所述的另外的压缩进料通过所述的另外的进料总管被输送到所述内腔里。

9.权利要求1的行星旋转装置，其中所述行星旋转装置充当四冲程发动机，并且其中所述旋转阀包括唯一的阀门开口，借此多个所述的压缩进料被输送到所述内腔，用于每一个燃烧冲程。

10.权利要求1的行星旋转装置，还包括位于所述内腔内的压缩插入物，所述压缩插入物在所述端壁之间延伸，并且固定到所述端壁上，从而占据所述内腔的一部分容积。

11.一种行星旋转装置，包括：

一对端壁和具有内侧壁的壳体，所述端壁和所述内侧壁限定了壳体腔；

多个转子，每个所述的转子被安装到一根转子轴上，所述转子在所述壳体腔内一起旋转，所述转子的旋转轴在所述端壁之间延伸；

所述壳体腔包括内燃烧室，所述燃烧室被限定在所述端壁和所述转子的至少一部分之间，随着限定所述燃烧室的所述转子的旋转，所述内燃烧室的容积在最大容积和最小容积之间变化；和

压缩插入物，所述压缩插入物位于所述内燃烧室内，并且在所述端壁之间延伸，并且固定到所述端壁上，从而占据所述燃烧室的一部分容积，因此相对于无所述压缩插入物的所述燃烧室的最小容积，所述燃烧室的最小容积实质减小。

12.权利要求11的行星旋转装置，其中所述压缩插入物包括延长部分和安装头，并且所述端壁之一包括插入物空腔，用于安放所述安装头。

13.权利要求12的行星旋转装置，其中所述第一端壁包括贴近所述插入物空腔的阀口，并且其中所述安装头的轮廓符合所述阀口，借此通过所述阀口的流动不受所述压缩插入物的阻碍。

14.权利要求11的行星旋转发动机，其中所述转子大体上为椭圆形，并且所述燃烧室被四个所述转子限定，所述压缩插入物位于所述燃烧室的中心，并且每个所述的转子包括一对沿横向相对的叶片，当所述燃烧室处于最小容积时，所述燃烧室的每个所述的转子的所述叶片之一同时贴近所述压缩插入物。

15.权利要求11的行星旋转发动机，其中所述端壁之一包括阀口和操作安装到所述端壁上的旋转阀，所述旋转阀具有阀门开口，所述阀门开口被有选择地旋转到与所述阀口对齐；

其中所述旋转阀被安装到所述转子轴中的一根上，借此所述旋转阀随所述转子轴中的所述一根的旋转而旋转；

所述旋转阀被可旋转地连接到所述转子轴中的所述一根上，以相对于所述转子轴做选择性的相对旋转运动，因此通过所述旋转阀在所述转子轴上的相对运动，所述阀门开口相对于所述转子轴是可调节的。

16.一种行星旋转装置，包括：

一对端壁和具有内侧壁的壳体，所述端壁和所述内侧壁限定了壳体腔，所述端壁之一包括阀口和操作安装到所述壳体腔的所述端壁外侧的旋转阀，所述旋转阀具有阀门开口，所述阀门开口被有选择地旋转到与所述阀口对齐；

多个转子，每个所述的转子被安装到一根转子轴上，所述转子在所述壳体腔内一起旋转，所述转子的旋转轴在所述端壁之间延伸；

限定在所述转子的至少一部分之间的内腔；

所述旋转阀与所述转子轴中的一根相连，用于随所述转子轴旋转，并且用于相对于所述转子轴中所述一根使所述旋转阀做选择性的相对旋转运动，因此通过所述旋转阀在所述转子轴上的相对运动，所述阀门开口是可调节的。

17.权利要求16的行星旋转装置，其中所述旋转阀包括第一阀片和第二阀片，所述第一和第二阀片被相邻地安装到所述转子轴中的所述一根上，借此所述第一和第二阀片随所述转子轴的旋转而旋转；

所述第一和第二阀片共同限定所述阀门开口，所述第一和第二阀片至少之一被可旋转地连接到所述转子轴中的所述一根上，用于相对于所述转子轴做选择性的相对旋转运动，因此通过所述第一和第二阀片的所述至少之一在所述转子轴上的相对运动，所述阀门开口的大小和所述阀门开口相对于所述转子轴的朝向的至少之一是可调节的。

18.权利要求17的行星旋转装置，其中所述第一和第二阀片两者都被可旋转地连接到所述转子轴上，以便所述第一和第二阀片相对于所述转子轴做选择性的旋转运动，因此通过所述第一和第二阀片在所述转子轴上的相对运动，所述阀门开口的大小和所述阀门开口相对于所述转子轴的朝向的至少之一是变化的。

19.权利要求17的行星旋转发动机，其中所述第一和第二阀片中的每个都包括安装开口，用于安放所述转子轴中的所述一个，并且所述第一和第二阀片的所述安装开口中的至少一个包括螺旋槽，并且所述转子轴相对于所述旋转阀的轴向平移运动使得所述第一和第二阀片中的至少一个借助于作用于所述螺旋槽上的所述转子轴做选择性的旋转运动。

20.权利要求19的行星旋转发动机，其中所述转子轴中的所述一个包括至少一个凸出于所述转子轴的键，所述键被安排在所述螺旋槽内，并且所述转子轴相对于所述旋转阀的轴向平移运动使得所述第一和第二阀片中的至少一个借助于作用于所述螺旋槽上的所述键做选择性的旋转运动。

21.权利要求19的行星旋转发动机，其中所述转子轴中的所述一个包括螺旋形轴槽，并且所述螺旋形轴槽与所述第一和第二阀片中的所述至少一个的所述螺旋槽对正，多个滚珠轴承被安置在所述螺旋形轴槽内，并且所述转子轴相对于所述旋转阀的轴向平移运动使得所述第一和第二阀片中的至少一个借助于作用于所述螺旋槽上的所述滚珠轴承做选择性的旋转运动。

22.权利要求16的行星旋转发动机，其中所述第一阀片包括圆形的基座部分和从所述圆形基座的周缘延伸出来的弓形部分，并且所述第二阀片大体上为圆形，所述第二阀片包括深坑和沿着所述第二阀片的周缘的弓形间隙，并且所述第一阀片的所述基座部分被嵌在所述第二阀片的所述深坑内，所述第一阀片的所述弓形部分位于所述第二阀片的所述弓形间隙处，并且所述阀门开口被所述第二阀片的所述弓形间隙的未被所述第一阀片的所述弓形部分充满的部分限定。

23.权利要求16的行星旋转发动机，还包括多个所述的旋转阀，并且至少一个的所述旋转阀是吸气旋转阀，而另一个所述旋转阀是排气旋转阀。

24.权利要求16的行星旋转发动机，其中所述阀门组件被嵌在所述端壁组件的阀门组件空腔内，以便旋转，所述阀门组件空腔包括阀口，并且在所述阀门组件的旋转过程中，所述阀门开口与所述阀口对正，因此当所述阀门开口与所述阀口对正时，所述阀口被打开。

25.权利要求16的行星旋转发动机，还包括位于所述内腔内的压缩插入物，所述压缩插入物在所述端壁之间延伸，并且被固定到所述端壁上，从而占据所述内腔的一部分容积。

26.一种行星旋转装置，包括：

一对端壁和具有内侧壁的壳体，所述端壁和所述内侧壁限定了壳体腔，所述端壁之一包括吸气口和操作安装到所述壳体腔的所述端壁外侧的旋转吸气阀，所述旋转吸气阀具有阀门开口，所述阀门开口被有选择地旋转到与所述吸气口对齐；

多个转子，每个所述的转子被安装到一根转子轴上，所述转子在所述壳体腔内一起旋转，所述转子的旋转轴在所述端壁之间延伸；

限定在所述转子的至少一部分之间的内腔；

压缩插入物，所述压缩插入物位于所述内燃烧室内，并且在所述端壁之间延伸，并且固定到所述端壁上，从而占据所述燃烧室的一部分容积，因此相对于无所述压缩插入物的所述燃烧室的最小容积，所述燃烧室的最小容积实质减小；

相邻并且重叠的第一和第二转子腔室，所述内壁包括第一腔室壁部和相邻的第二腔室壁部，所述第一和第二腔室壁部近似为半圆形，所述第一转子腔室由所述第一腔室壁部部分限定，所述第二转子腔室由所述第二腔室壁部部分限定，其中一个所述转子包括在所述第一转子腔室内旋转的第一转子，另一个所述转子包括在所述第二转子腔室内旋转的第二转子；

所述第一转子腔室包括压缩吸气口，所述压缩吸气口能够有选择地将进料供应到所述壳体腔的外容积中，其中所述外容积在所述第一和第二转子的旋转过程中在所述第一和第二转子腔室之间膨胀，所述进料在所述外容积的膨胀过程中通过所述压缩吸气口被抽吸，所述进料包括空气或者空气和雾化燃料的混合物；

所述第二转子腔室包括输送孔，当所述外容积通过所述第一和第二转子的连续旋转而减小时，所述进料变成压缩进料，所述压缩进料通过所述输送孔从所述壳体腔中被排出；和

进料总管，所述进料总管在所述输送孔和所述旋转阀之间延伸，当所述阀门开口与所述吸气口对正时，所述压缩进料通过所述进料总管和所述旋转阀被输送到所述内腔里；

所述旋转阀与所述转子轴中的一根相连，用于随所述转子轴旋转，并且用于相对于所述转子轴中的所述一根使所述旋转阀做选择性的相对旋转运动，因此通过所述旋转阀在所述转子轴上的相对运动，所述阀门开口是可调节的。

27.一种行星旋转装置，所述行星旋转装置包括：

一对端壁和具有内侧壁的壳体，所述端壁和所述内侧壁限定了壳体腔；

多个转子，所述转子在所述壳体腔内一起旋转，所述转子的旋转轴在所述端壁之间延伸；

多个转子轴，每个所述的转子轴都与所述转子之一操作相连，所述转子轴的至少一部分具有齿轮传动端；

设置在所述齿轮传动端周围的环形齿轮，所述环形齿轮随所述转子的旋转而旋转，所述环形齿轮包括多个固定到所述环形齿轮的外表面上的磁铁；

固定的外层线圈，所述外层线圈被布置在所述环形齿轮的周围，并围绕所述环形齿轮，从而所述环形齿轮在所述外层线圈内旋转；

所述环形齿轮的所述旋转产生电流。

28.权利要求27的行星旋转装置，其中所述的多个转子和转子轴包括四个所述的转子和四根所述的转子轴，并且每根所述的转子轴包括一个齿轮传动端。

29.一种行星旋转装置系统，所述行星旋转装置包括：

多个行星旋转装置，每个所述行星旋转装置包括：

一对端壁和具有内侧壁的壳体，所述端壁和所述内侧壁限定了壳体腔；

多个转子，所述转子在所述壳体腔内一起旋转，所述转子的旋转轴在所述端壁之间延伸；和

驱动系统，所述驱动系统被所述转子驱动，并且包括输出轴；

齿轮箱，所述齿轮箱具有主输出轴；

所述行星旋转装置的所述输出轴与所述齿轮箱相连，借此所述行星旋转装置合起来驱动所述主输出轴，或者被所述主输出轴驱动。

30.权利要求28的行星旋转装置系统，还包括至少一个拉杆，所述拉杆与相邻的所述行星旋转装置相连。

Images