CN103195561B - 双交叉同侧滑动四转子内燃发动机 - Google Patents
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Abstract
一种双交叉同侧滑动四转子内燃发动机，包括：动力输出轴或套、左机壳、右机壳、环壳、左外转子、左内转子、右内转子、右外转子、减压阀、传动齿轮组、左启动电机、右启动电机；其中所述发动机共有四个转子，左侧和右侧的内、外转子叶片分别交叉后，两侧转子叶片再交叉；由于具有同侧转子可在一定角度内滑动特性，本发明可以设计成做功冲程的行程是吸气冲程的行程的数倍，实现内燃发动机功效成倍增长，同时在排气冲程内将废气全部排净,从而提高燃料的燃烧质量；具有燃耗少、功效高、体积小、重量轻、零部件少等优点和有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种转子内燃发动机领域的技术改进，特别是涉及从交叉转子转动做功及相互之间滑、联动惯性就位到动力输出的一种双交叉同侧滑动四转子内燃发动机。
背景技术
一般现有的内燃发动机都有吸气、压缩、做功、排气个四冲程，空气通过吸气和压缩冲程，其体积被压缩了几倍到几十倍并同燃料混合，当其被点燃--爆发后其体积会在原来的基础上再膨胀几十倍，这样膨胀的气体推动转子（叶片）转动或推动活塞运动做功。这时我们注意到这样两个现象：
一是内燃发动机在低速运转（怠速）时，尾气排放少，噪音小，输出功率低，仅够维持发动机运转，这是因为投入燃料少，燃料与空气混合的比例低，燃烧后的尾气仍含有相当数量未经燃烧的空气，这时我们假设缩短压缩冲程的行程以减少经压缩却未燃烧空气的摄取量，这样，压缩空气时所消耗的功是不是可以更少些呢？（在燃料与压缩空气比例不变的条件下）投入的燃料是不是可以更少些呢？
二是内燃发动机在高速运转，尾气排放压力大，噪音大，输出功率高，这是因为投入燃料多，燃料与空气混合的比例高，这时我们假设增加做功冲程的行程，这样，是不是可以充分利用这些膨胀的气体做更多的功从而减少高压尾气排放、降低噪音呢？但遗憾的是，一般现有的内燃发动机由于目前机械构造的限制，其每个冲程的行程都相同，上述两个假设不可能实现。
另外一般现有的内燃发动机由于目前机械构造的限制，在排气冲程内废气不能排净，影响下次工作循环燃料的燃烧的质量。
有鉴于上述一般现有内燃发动机存在的缺陷，本发明人创设一种新型结构的双交叉同侧滑动四转子内燃发动机(名称)，能够实现一般现有内燃发动机所不能，可以使其做功冲程的行程是压缩冲程的行程.（或者说：排气量是吸气量）的数倍，实现内燃发动机功效成倍增长，做到内燃发动机低速运转（怠速）时省燃料；高速运转时提高燃料使用效率减少高压尾气排放，同时在排气冲程内将废气排净，从而提高燃料的燃烧质量。提高内燃发动机的系统工作效率，降低燃耗，减轻其震动，缩小、减轻发动机整机体积和重量。经过不断研究、设计，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于克服一般现有内燃发动机在机械传、联动方法存在的缺陷，为减少燃耗、提高功效、缩小体积、减轻重量、而提供一种双交叉同侧滑动四转子内燃发动机所要解决的技术问题通过采用以下技术方案：
一种双交叉同侧滑动四转子内燃发动机，包括：动力输出轴（1）、左机壳（2）、右机壳（3）、环壳（4）、左外转子（5）、左内转子（6）、右内转子（7）、右外转子（8）、减压阀（9）、传动齿轮组（10）、左启动电机（11）、右启动电机（12），其特征在于：所述的四个转子，通过左侧和右侧的内、外转子分别交叉后，两侧转子再交叉，以从左致右按左外转子（5）、左内转子（6）、右内转子（7）、右外转子（8）顺序排列，其叶片按左外转子叶片(5g)、右内转子叶片(7g)、左内转子叶片(6g)、右外转子叶片(8g) 顺序交叉布置；
所述的转子配有双飞轮或双棘轮装置，即每个转子与动力输出轴（1）之间都配有一个内飞轮或内棘轮（5a、6a、7a、8a），当转子逆时针（正向）转动时锁紧两者一起转动，形成发动机的动力输出；所述的外转子（5、8）配有一个副转子（5c或8c），与其榫卯相接，在外转子（5、8）自身及其副转子（5c或8c）与左机壳（2）上的左转子支撑环（2i）和右机壳（3）上的右转子支撑环（3i）之间，各配有一个外飞轮或外棘轮（5b、8b），而内转子（6、7）配有两个副转子（6c、6d或7c、7d），也与其榫卯相接，副转子（6c、6d或7c、7d）与左机壳（2）上的左转子支撑环（2i）和右机壳（3）上的右转子支撑环（3i）之间，各配有一个外飞轮或外棘轮（6b、7b），当转子顺时针（反向）转动时锁紧两者，让转子不动，将反力传给机座；
所述的每对同侧转子即左外转子（5）与左内转子（6）和右内转子（7）与右外转子（8）之间配有转动限位装置，它允许某一侧相交的内、外转子在设计限定的角度内可自由摆动滑行，当达到角度限定时，一个转子将会拉动或推动另一个转子转动，在两者之间产生滑、联动效应控制转子的停与转，完成做功、排气冲程与压缩、吸气冲程的工作；转动限位装置的设置与所述的设计参数相关，销键的展开角 =吸气区界角÷2；限位滑槽的展开角=360°÷n－销键的展开角×2=做功区界角，其中为n单个转子叶片的数量,n=1、2、3、…。如所述的（双叶型发动机）当设计给出的做功区界角134°，吸气区界角46°（互为补角）,设定限位销键的展开角，是以转子叶片的轴心为原点，以转子叶片的轴线为中线，分左右各展23°角，即46°÷2=23°。当左外转子叶片(5g)做功旋转与静止的左内转子叶片(6g)达到做功区界角时，左外转子（5）开始拉动左内转子（6）转动；
其中发动机外壳是由左机壳（2）和右机壳（3）对称放置，中间夹着环壳（4）构成；在机壳（2或3）上，各设一个扇形的进气孔（2g或3g），其扇形展开弧度小于转子叶角的一半，其位置在吸气区一侧，紧邻做功、排气冲程与压缩、吸气冲程分界线（以下简称：Y-Y线）；
在机壳（2或3）上，各设一个扇形的排气孔（2f或3f），其位置在做功区一侧，与Y-Y线相隔一个叶角；增设一个减压阀（9）其位置在做功区一侧，与Y-Y线相隔叶角*2＋压缩角，当发动机怠速运转时，调整减压阀调压环（9g）到适当位置, 使发动机怠速运转平稳； 当发动机高速运转时，将减压阀（9）上的加压杆 (9f)推入，弹簧（9e）被压紧，减压值增高，使发动机运转效果达到最佳；
在机壳（2或3）上，在每个机壳（2或3）上各设两个喷油触点开关（2a、2b或3a、3b）并采用串联电路连接。喷油触点开关一（2a或3a）位于做功区一侧，在排气孔（2f或3f）与进气孔（2g或3g）之间即可；喷油触点开关二（2b或3b）位于吸气区一侧，与Y-Y线相差一个叶角；喷油嘴（4a）在环壳（4）上的位置对应于机壳（2或3）位于吸气区的中间；
在机壳（2或3）上各设三个点火触点开关（2c、2d、2e或3c、3d、3e）其中点火触点开关一（2c或3c）与点火触点开关二（2d或3d）和点火触点开关三（2e或3e）分别采用串联电路连接，当开关两两被同时触动时，电路连通。点火触点开关一（2c或3c）位于转子叶片活动区分界线（以下简称：X-X线）上；点火触点开关二（2d或3d）位于做功区一侧与点火触点开关一（2c或3c）相距一个压缩角与一个叶角之和；点火触点开关三（2e或3e）与点火触点开关一（2c或3c）相距一个压缩角与两个叶角之和。
其中所述的左机壳（2）和右机壳（3）上分别安装左、右启动电机（11、12），发动机启动时，给左、右启动电机（11、12）分别输入不同相位差180°的矩形波电流使其交错转动，通过传动齿轮组（10）及其齿轮组飞轮（10a）带动左外转子（5）和右外转子（8）交错转动，使其启动。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。
1、本发明能够实现一般现有内燃发动机所不能，可以(根据需要设计)使其做功冲程的行程是吸气冲程的行程（或者说：排气量是吸气量）的数倍，高速运转时提高燃料使用效率（使其多做功）减少高压尾气排放，实现内燃发动机功效成倍增长，减轻其震动优点和有益效果。
2、本发明能够实现在排气冲程内利用相邻两个转子的叶片相互接触将废气全部挤出从而提高燃料在内燃发动机内燃烧的质量。从而提高内燃发动机的系统工作效率，降低燃耗有益效果。
3、本发明能够通过调整和控制减压阀实现发动机在不同的工况（也就是在怠速或高速运转状态）有不同的压缩比，达到怠速运转省燃料, 高速运转高效率的效果。
4、由于本机转子的转动是步动式转动，即一侧（如左侧）转动做功，另一侧（如右侧）静止将反力传给机座，这样交错进行；转子的工作方式很象撑竿行驶的渡船，梢公用竹竿的一头抵在河床上，另一头用手把住竹竿用力撑使船前行使，传力直接，机械传动损耗小；转子对动力输出轴做功完成后自动脱离动力输出轴，并利用自身的惯性动能带动其他（静止的）转子转动就位，其他转子就位后又连续对动力输出轴做功。实现了有益的能量转换，自身能耗低。其零部件种类少，可进一步缩小、减轻发动机整机体积和重量。
5、本机的动力输出采用轴套方式，其优点之一是装拆方便，便于维修；优点之二是可方便串联多台发动机，满足多种动力要求，进一步降低系统能耗。
综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果,诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是图4的本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机A—A剖面结构示意图。
图2是图1的本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机B—B剖面结构示意图。
图3是图1的本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机C—C剖面结构示意图。
图4是图1的本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机D—D剖面结构示意图。
图5是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机外转子(8)结构示意图。
图6是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机内转子(6)结构示意图。
图7是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机动力输出轴、转子安装位置示意图。
图8是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机转子转动限位装置工作原理示意图一。
图9是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机转子转动限位装置工作原理示意图二。
图10是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的工作原理示意图之一。
图11是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的工作原理示意图之二。
图12是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的工作原理示意图之三。
图13是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的工作原理示意图之四。
图14是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的工作原理示意图之五。
图15是本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的减压阀（9）构造示意图。
图16是本发明（单叶型）双交叉同侧滑动四转子内燃发动机D—D剖面结构示意图。
注：从图1-图14为双叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的相关示意图。
其中：
1—动力输出轴（套），2—左机壳, 3—右机壳，4—环壳，5—左外转子，6—左内转子，7—右内转子，8—右外转子，9—减压阀,10—传动齿轮组，11—左启动电机，12—右启动电机, 2a—左喷油触点开关一, 2b—左喷油触点开关二，2c—左点火触点开关一，2d—左点火触点开关二，2e—左点火触点开关三，2f—左排气孔, 2g—左进气孔，2i—左转子支撑环，2j—左轴承；
3a—右喷油触点开关一，3b—右喷油触点开关二，3c—右点火触点开关一，3d—右点火触点开关二，3e—右点火触点开关三，3f—右排气孔, 3g—右进气孔，3i—右转子支撑环（轴），3j—右轴承；
4a—喷油嘴，4b—火花塞；
5a—转子的内飞轮, 5b—转子的外飞轮, 5c—左外副转子, 5e—限位滑槽, 5f—限位销键, 5g—叶片；
6a—转子的内飞轮, 6b—转子的外飞轮, 6c—左内副转子一，6d—左内副转子二, 6e—限位滑槽, 6f—限位销键, 6g—叶片；
7a—转子的内飞轮, 7b—转子的外飞轮, 7c—右内副转子一，7d—右内副转子二, 7e—限位滑槽, 7f—限位销键,7g—叶片；
8a—转子的内飞轮, 8b—转子的外飞轮, 8c—右外副转子, 8e—限位滑槽, 8f—限位销键, 8g—叶片；
9a—阀芯，9b—排气孔，9c—阀芯滑道，9d—阀壳，9e—弹簧，9f—加压杆, 9g—调压环，9h—紧固环；
10a—齿轮组飞轮。
相关名词解释：
转子叶片（厚度）扇形展开角度—叶角，转子叶片上下活动区分界线—X-X线，转子叶片做功、排气冲程与吸气、压缩冲程分界线—Y-Y线，X-X线与Y-Y线的夹角—界角，在做功区一侧的界角—做功区界角；在吸气区一侧的界角—吸气区界角；吸气完成时两转子叶片间扇型展开的角度—吸气角，压缩完成时两转子叶片间扇型展开的角度 —压缩角，做功冲程的行程与吸气冲程的行程之比—排吸比。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的双交叉同侧滑动四转子内燃发动机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
1、本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的结构、及主要零部件名称:如图1、图2、图3、图4所示；见附图说明。
2、实现本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的主要部件构造及其装置说明:
2.1.实例1双叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的基本参数设定及名词解释。
如图4所示,设: 转子叶片（厚度）扇型展开角度 (以下简称：叶角)= 8°；
设:发动机压缩比=7.5 ；
设:吸气完成时两转子叶片间扇型展开的角度 (以下简称：吸气角)= 30°；
所以：压缩角 =吸气角÷压缩比=30°÷ 7.5 = 4°即压缩完成时两转子叶片间扇型展开的角度 (以下简称：压缩角)= 4°；
其中：X-X线段为转子叶片（上、下）活动区分界线（以下简称：X-X线），X-X的夹角=360°÷n（n为转子叶片数）,由于本例转子为双叶片转子，两者相差180°，所以是直线，如果是单叶转子活动区分界线360°，如果是三叶转子，其活动区分界线相差120°…；Y-Y线段为转子叶片做功、排气冲程与压缩、吸气冲程分界线（以下简称：Y-Y线），它与X-X线的夹角分别是134°和46°(以下简称：做功区界角和吸气区界角)；
吸气区界角=吸气角＋2×叶角=30°＋2×8°=46°；
做功区界角=360°÷ n －吸气区界角=134°（n为转子叶片数）；
两角所涉及的区域分别为做功区(134°)和吸气区(46°) ；
做功角=做功区界角－(压缩角＋2×叶角)=134°－(4°＋2×8°)＝114°；
做功冲程的行程与吸气冲程的行程之比（以下简称：排吸比）=做功角÷吸气角=114°÷30＝3.8；
动力输出轴（1）转一周，转子对动力输出轴（1）做功次数为360÷做功区界角×n=360÷134°×2=5.373次（n为转子叶片数,本例为n=2）此项说明见下文。
2.2转子（5、6、7、8）构造及其装置说明:
本发动机共有四个转子，通过左侧和右侧的内、外转子分别交叉后，两侧转子再交叉，从左致右按左外转子（5）、左内转子（6）、右内转子（7）、右外转子（8）顺序排列（如图1、所示），其叶片按左外转子叶片(5g)、右内转子叶片(7g)、左内转子叶片(6g)、右外转子叶片(8g) 顺序交叉布置如图4、图7所示。
在每个转子上配有双飞轮（或双棘轮）装置，即每个转子与动力输出轴（1）之间都配有一个内飞轮（或内棘轮）（分别是5a、6a、7a、8a），当转子（逆时针）转动时锁紧两者一起转动，形成发动机的动力输出，（如图1、图4所示）；另外每个外转子（5、8）各配有一个副转子（5c或8c），与其榫卯相接（如图5所示），在外转子（5、8）自身及其副转子（5c或8c）与左机壳（2）上的左转子支撑环（2i）和右机壳（3）上的右转子支撑环（3i）之间，各配有一个外飞轮（或外棘轮）（分别是5b、8b）（如图3所示）;而每个内转子（6、7）各配有两个副转子（6c、6d或7c、7d），也与其榫卯相接（如图6所示），每个副转子（6c、6d或7c、7d）与左机壳（2）上的左转子支撑环（2i）和右机壳（3）上的右转子支撑环（3i）之间，各配有一个外飞轮（或外棘轮）（分别是6b、7b），当转子（顺时针）转动时锁紧两者，让转子不动，将反力传给机座（如图3所示）。
在每对同侧转子即左外转子（5）与左内转子（6）和右内转子（7）与右外转子（8）之间配有转动限位装置，它允许某一侧相交的内、外转子在某限定的角度内自由滑行，当达到某（设计）限定的角度时，一个（主动）转子将会拉动（或推动）另一个（被动）转子转动，在两者之间产生滑、联动效应（控制转子的停与转）完成做功、排气冲程与压缩、吸气冲程的工作。转动限位装置的原理: 当同侧两转子叶片相交为90°，与（设计的）做功区界角134°相差44°，与吸气区界角46°也差44°（如图8所示）, 当一个转子叶片（逆时针）转动44°时，（如图9所示）做功区界角134°与吸气区界角46°就实现了，所以限位销键的展开角设计，是以转子叶片的轴心为原点，以转子叶片的轴线为中线，分左右各展23°角（46°÷2=23°），销键的展开角 =吸气区界角÷2；限位滑槽的展开角=(360°÷n－销键的展开角×2=做功区界角，其中为n单个转子叶片的数量,(它可以是1、2、3、…)。当左外转子叶片(5g)做功旋转与（静止的）左内转子叶片(6g)达到做功区界角（成134°夹角）时，左外转子（5）开始拉动左内转子（6）转动(参见图11)。
2.3左机壳（2）、右机壳（3）和环壳（4）构造及其装置说明
本发动机外壳是由左机壳（2）和右机壳（3）（对称放置）中间夹着环壳（4）构成，（如图1所示）,其上的各种装置的布置参见图4,逐一说明如下：
2.3.1 排气孔（2f或3f）、进气孔（2g或3g）的设置
在每个机壳（2或3）上各设一个扇形的排气孔（2f或3f），其扇形展开角度=叶角＋压缩角（例中：排气孔（2f或3f）展开角度=12°）； 其位置在做功区一侧，与Y-Y线相隔一个叶角(参见图10)。在每个机壳（2或3）上各设一个扇形的进气孔（2g或3g），其扇形展开弧度小于转子叶角的一半（本例设其为3°），其位置在吸气区(46°)一侧，紧邻Y-Y线(参见图10)。
当左外转子叶片(5g)做功完成 (参见图12)时,被拉动的左内转子叶片(6g)转动与（停止不动的）右内转子叶片(7g)成4°夹角(达到压缩角)，此时右内转子叶片(7g)同左外转子叶片(5g)做功的出发状态 (参见图10)还差（叶角＋压缩角）12°，并且两者之间充满燃烧后的高压气体，如何让右内转子叶片(7g)转动到达做功的出发状态呢？如果此时左外转子叶片(5g)借助惯性掠过排气孔（2f或3f），使排气孔（2f或3f）越开越大，右内转子叶片(7g)前面压力迅速降低，同时在后面左内转子叶片(6g)的推动下，压缩气体的压力渐渐升高，右内转子叶片(7g)就会自动转动；当左外转子叶片(5g)借助惯性转动还与静止的右外转子叶片(8g)相遇，将两者之间上次做功尾气挤出(参见图13)；当左外转子叶片(5g)到达Y-Y线将排气孔（2f或3f）全部放开，并推动右外转子叶片(8g)（包括其上的密封圈）转过Y-Y线将进气孔（2g或3g）全部堵严；此时左内转子叶片(6g)在左外转子 (5)的拉动下,接替右内转子叶片(7g)的位置（与左外转子叶片(5g)夹角成134°处于两者互相拉动状态）并推动右内转子叶片(7g)到达做功的出发状态 (参见图14)。
上述，从当左外转子叶片(5g)做功完成 (参见图12)时，借助惯性掠过排气孔（2f或3f）…，到右内转子叶片(7g)到达做功的出发状态，称为转子惯性就位过程，也是能量转换过程（如同摆球实验），左外转子（5）将自身的动能传给了左内转子（6）及右内转子（7），当右内转子叶片(7g)接替左外转子叶片(5g)的位置开始做功时(参见图14)，左内转子叶片(6g)在反作用力的作用下停止转动，左内转子（6）拉动左外转子（5）也停止转动，左外转子（5）自身的动能耗尽；在这一过程中，当左外转子叶片(5g)做功完成 (参见图12)时，动力输出轴（1）脱离了左外转子（5）内飞轮的束缚借助惯性旋转，并不为转子就位消耗动能（这一点与一般现有内燃发动机有很大区别），当右内转子叶片(7g)开始做功时，其又获得新的动力。左外转子叶片(5g)在这一过程中转过的角度称为就位角=压缩角＋2×叶角（=4°＋2×8°=20°），这个夹角内的区域称为：转子就位区（处于做功区内），所以做功角=做功区界角－就位角=134°－（4°＋2×8°）＝114°，那么每个转子对动力输出轴（1）做功为做功区界角=做功角＋就位角，本例1动力输出轴（1）转一周，转子对动力输出轴（1）做功次数为360÷做功区界角×n=360÷134°×2=5.373次（n为转子叶片数,本例为n=2）也就是说转子叶片在吸气区进行工作时，并不影响其他转子对动力输出轴（1）做功。综上所述，缩小吸气区界角（也就是缩小吸气角、叶角）对会加大做功区界角，对提高排吸比有利，对增多动力输出轴（1）做功次数不利，应该根据发动机的需要合理设置。
由此可见，排气孔（2f或3f）的大小和位置与转子的正常运行和就位密切相关。当排气孔（2f或3f）设定过大或发动机低速（怠速）运转时，燃后气体（尾气）排放过快或燃后气体压力低，右内转子叶片(7g)（转的快）与左内转子叶片(6g)（转的慢）之间的（气体）夹角就会＞压缩角，我们称之为欠压点火状态；反之，当排气孔（2f或3f）设定过小或发动机高速运转时，（燃后气体）尾气排放过慢或燃后气体压力高，右内转子叶片(7g)（转的慢）与左内转子叶片(6g)（转的快）之间的（气体）夹角就会＜压缩角，我们称之为过压点火状态；当排气孔（2f或3f）设定大小适中或发动机适速运转时，（燃后气体）尾气排放适中或燃后气体压力适中，右内转子叶片(7g)与左内转子叶片(6g)之间的（气体）夹角就会＝压缩角，我们称之为等压点火状态；但排气孔（2f或3f）的大小不可能因发动机转速快慢而变。为了使上述情况得以控制我们改变排气孔（2f或3f）设计, 在每个机壳（2或3）上各增加一个减压阀（9）装置（如图3、图4所示）改变排气孔的设计，减压阀（9）的构造参见图15，将排气孔（2f或3f）设计的窄一些，只完成将尾气排干净的任务（本例将其设为2o），其位置在做功区一侧，与Y-Y线相隔一个叶角（如图3、图4所示）减压阀（9）位置在做功区一侧，与Y-Y线相隔两个叶角＋一个压缩角（本例为20o）；当发动机低速（怠速）运转时，（为了省油可以使其）处于欠压点火状态，我们调试减压阀（9）上的调压环（9g）使发动机（怠速）运转效果达到最佳，此时，投入的燃料最少，仅维持发动机最低速（怠速）运转，然后拧紧紧固环(9h)将其固定；此时减压阀（9）的减压值=两转子叶片压缩混合气体的压力值；当发动机要进行高速运转时，我们先增加燃料供给，然后（通过联动装置）将减压阀（9）上的加压杆 (9f)推入，弹簧（9e）被压紧，减压值增高，使发动机高速运转效果达到最佳，这时发动机处于等压点火状态或过压点火状态，也就是说压缩比等于设计的7.5或大于7.5，总之，一切视其最佳效果而定。
2.3.2 喷油触点开关（2a、2b或3a、3b）和喷油嘴（4a）的设置
在每个机壳（2或3）上各设两个喷油触点开关（2a、2b或3a、3b）并采用串联电路连接。喷油触点开关一（2a或3a）位于做功区一侧，在排气孔（2f或3f）与进气孔（2g或3g）之间即可（本例设其与Y-Y线相距半个叶角为4°）；喷油触点开关二（2b或3b）位于吸气区一侧，与Y-Y线相差一个叶角（本例为8°）；喷油嘴（4a）在环壳（4）上的位置对应于机壳（2或3）位于吸气区的中间（距X-X线和Y-Y线都为23°）参见图14。当左外转子叶片(5g)借助惯性转动与右外转子叶片(8g)相遇，并推动其旋转，左外转子叶片(5g)的边缘正好转过排气孔（2f或3f）也把喷油触点开关一（2a或3a）压住（处于常开状态），右外转子叶片(8g)被推动掠过进气孔（2g或3g）将其堵严后正好触动喷油触点开关二（2b或3b），电路连通，电磁阀打开，喷油嘴（4a）喷油(参见图14)。
2.3.3 点火触点开关（2c、2d、2e或3c、3d、3e）和火花塞（4b）的设置
在每个机壳（2或3）上各设三个点火触点开关（2c、2d、2e或3c、3d、3e）其中点火触点开关一（2c或3c）与点火触点开关二（2d或3d）和点火触点开关三（2e或3e）分别采用串联电路连接，当开关两两被同时触动时，电路连通。点火触点开关一（2c或3c）位于X-X线上；点火触点开关二（2d或3d）位于做功区一侧与点火触点开关一（2c或3c）相距一个压缩角与一个叶角之和（本例为4°＋8°=12°）；点火触点开关三（2e或3e）与点火触点开关一（2c或3c）相距一个压缩角与两个叶角之和（本例为4°＋8°×2=20°）；火花塞（4b）在环壳（4）上的位置对应于机壳（2或3）位于做功区一侧，距X-X线为半个压缩角（本例为2°）（参见图14）。当左外转子叶片(5g)做功结束后，借助惯性继续转动拉动左内转子叶片(6g)一起转动，当右内转子叶片(7g)被左内转子叶片(6g)借助压缩（燃料与空气的混合）气体推动时，排气孔（2f或3f）已打开，右内转子叶片(7g)前面压力迅速降低，后面在左内转子（6）叶片的推动下，压缩气体的压力渐渐升高，右内转子叶片(7g)与左内转子叶片(6g)就会夹着混合气体会同时自动转动，当两者都触动点火触点开关一（2c或3c）和点火触点开关二（2d或3d）时，电路连通，位于环壳（4）上的火花塞（4b）点火…（参看图14）。当发动机低速（怠速）运转处于欠压点火状态时，右内转子叶片(7g)与左内转子叶片(6g)叶片夹着混合气体夹角是4o～12o之间（压缩比=7.5～2.5）；如果左内转子叶片(6g)触到点火触点开关一（2c或3c）时, 右内转子叶片(7g)(边缘)已掠过点火触点开关二（2d或3d），两者之间的夹角大于一个压缩角与一个叶角之和（本例为＞12o），这时我们称之为超欠压点火状态（压缩比＜2.5），如果不设置点火触点开关三（2e或3e）发动机不点火，为了让发动机便于调试和启动，特设立此装置。
2.4发动机的启动装置
在左机壳（2）和右机壳（3）上分别安装左、右启动电机（11、12）如图1、图2所示，发动机启动时，给左、右启动电机（11、12）分别输入不同相位（相差180°）的矩形波电流使其交错转动，通过传动齿轮组（10）及其齿轮组飞轮（10a）带动左外转子（5）和右外转子（8）交错转动(模拟发动机的转子运动)，各自旋转180°使其启动。当发动机启动后，齿轮组飞轮（10a）将其放松以减少发动机的内耗。启动电机的制作及其电路设计不属于本发明讨论范围。
3、本发明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的工作原理
本发动机是有左外转子5、右内转子6、左内转子7、右外转子8四组转子（的叶片）相互交叉，在做功冲程状态下：空气和燃料混合气体经燃爆后形成高压气体在相邻的两个转子（的叶片）之间时，就会推动某一转子（的叶片）向顺时针方向转动，这时该转子的外飞轮会将其锁紧于左外机壳（2）和右外机壳（3）之上使之不动，将反作用力传递给左外机壳（2）或右外机壳（3）；而推动另一转子的叶片做逆时针旋转时，该转子的内飞轮将其锁紧于动力输出轴（1）之上使之旋转形成发动机的动力，在该转子在旋转过程中会碰上第三转子将上一次燃爆后气体挤出，同时该转子会拉动（与其同侧的内或外转子）第四转子，进行压缩冲程和吸气冲程工作……。
4、以下以实例1结合附图，以某转子分段工作为例，详细说明双交叉同侧滑动四转子内燃发动机工作原理如后。
4.1．左外转子（5）做功初始阶段，如图10所示；
在左外转子叶片(5g)和右内转子叶片(7g)相夹区域（以下简称5、7区域），两转子叶片夹着经压缩的燃料和空气混合气体（以下简称：混合气体）逆时针旋转（为什么旋转下面说明）并同时触到点火触点开关一（2c 、3c）和点火触点开关二（2d、 3d）时，串联电路被接通，火花塞（4b）点火，混合气体被点燃膨胀（以下简称：膨胀气体）。此时，右内转子叶片(7g)欲做顺时针旋转被其外飞轮（7b）锁紧于左外机壳（2）和右外机壳（3）之上不能动，同时拉动下右外转子叶片(8g)也中止惯性转动随其不动（两者之间夹角达到做功区界角成134o）；
在右外转子叶片(8g)和左外转子叶片(5g)相夹区域（以下简称8、5区域），左外转子（5）欲做逆时针旋转被内飞轮（5a）将其锁紧于动力输出轴（1）之上使两者共同旋转（成为动力转子），排气孔（2f或3f）全部打开，等待左外转子（5）旋转排除燃后废气；
在左内转子叶片(6g)和右外转子叶片(8g)相夹区域（以下简称6、8区域），两转子叶片相遇堵住进气孔（2g 、3g），并同时触到喷油触点开关一（2a、 3a）和喷油触点开关二（2b、 3b）时，串联电路被接通，喷油嘴（4a）向右内转子叶片(7g)和左内转子叶片(6g)相夹区域（以下简称7、6区域）喷燃料。
4.2．左外转子（5）做功中间阶段如图11所示
在5、7区域，右内转子叶片(7g)不动，在膨胀气体作用左外转子叶片(5g)做逆时针旋转，其内飞轮（5a）将动力输出轴（1）锁紧使之旋转，当左外转子叶片(5g)转动与左内转子叶片(6g)（同侧转子）的夹角小于一定角度（134o）时, 左内转子叶片(6g)保持不动；
在8、5区域，由于右内转子叶片(7g)不动，使右外转子叶片(8g)也不动（两者之间夹角达到做功区界角成134o），左外转子叶片(5g)转动使区域内上次燃后废气挤出；当左外转子叶片(5g)转动与左内转子叶片(6g)（同侧转子）两者之间夹角达到做功区界角成134o时, 开始拉动左内转子叶片(6g)转动；
在7、6区域，右内转子叶片(7g)不动，左内转子叶片(6g)开始随左外转子叶片(5g)旋转，压缩区域内的混合气体；
在6、8区域，右外转子叶片(8g)不动，由于左内转子叶片(6g)开始旋转，脱离右外转子叶片(8g)，进气孔（2g或3g）打开，吸气工作开始进行。
4.3．左外转子（5）做功结束阶段如图12所示
在5、7区域，右内转子叶片(7g)继续保持不动，左外转子叶片(5g)继续做逆时针旋转将要掠过排气孔（2f或3f）与Y-Y线成一个叶角＋一个压缩角（例中:为12°），左内转子叶片(6g)随左外转子（5）叶片旋转，与X-X线也成一个叶角＋一个压缩角（例中:为12°）；
在8、5区域，由于右外转子叶片(8g)不动，左外转子叶片(5g)转动使其内上次燃后废气挤出仍在进行,两者之间夹角成一个压缩角（例中:为4°）；
在 7、6区域，右内转子叶片(7g)不动，左内转子叶片(6g)转动压缩区域内的混合气体与右内转子叶片(7g)两者之间夹角成一个压缩角（例中:为4°）；
在6、8区域，左内转子叶片(6g)转动, 渐渐远离静止的右外转子叶片(8g)，吸气工作正在进行。
4.4．左外转子（5）就位阶段如图13所示
在5、7区域，左外转子叶片(5g)在惯性作用下做逆时针旋转，当其叶片掠过排气孔（2f或3f）开始排出燃后废气时，区域内的气压迅速降低，其内飞轮（5a）开始将动力输出轴（1）放松，但二者均随惯性一起旋转；
在8、5区域，左外转子叶片(5g)与静止的右外转子叶片(8g)相遇将废气全部挤出；
在7、6区域，随着5、7区域的排气孔（2f或3f）渐渐打开，左内转子（6）借助左外转子（5）惯性拉动其叶片继续转动，并推动在区域内压缩混合气体使右内转子叶片(7g)渐渐沿逆时针旋转，两者之间夹角成一个压缩角（例中:为4°）；
6、8区域，吸气工作仍在进行。
4.5．左外转子（5）就位后阶段如图14所示
在5、7区域，左外转子叶片(5g)在惯性作用下继续做逆时针旋转，当排气孔（2f或3f）全部打开时，并推动静止的右外转子叶片(8g)旋转过Y-Y线；
在8、5区域，左外转子叶片(5g)推动右外转子叶片(8g)旋转将进气孔（2g 、3g）堵住，当两者同时触到喷油触点开关一（2a、 3a）和喷油触点开关二（2b、 3b）时，串联电路被接通，喷油嘴（4a）向6、8区域喷油，左内转子叶片(6g)与右外转子叶片(8g)，两者之间夹角达到设定的吸气角（成30o）。
在7、6区域，右内转子叶片(7g)和左内转子叶片(6g)夹着混合气体逆时针旋转并同时触到点火触点开关一（2c 、3c）和点火触点开关二（2d、 3d）时，串联电路被接通，火花塞（4b）点火，混合气体被点燃膨胀，此时，左内转子叶片(6g)欲做顺时针旋转被外飞轮（6b）锁紧于左外机壳（2）和右外机壳（3）之上不能动，同时在左内转子 (6)的拉动下，左外转子叶片(5g)也中止了惯性转动停止不动（两者之间夹角达到做功区界角成134o），右内转子（7）欲做逆时针旋转被内飞轮（7a）将其锁紧于动力输出轴（1）之上使两者共同旋转（成为动力转子）……。由此可见，沿逆时针转向，前面的转子做功完成后，后面转子会接替前面的转子重复其所做过的工作，既右内转子叶片(7g)替代左外转子叶片(5g)；左外转子叶片(5g)替代右外转子叶片(8g)；右外转子叶片(8g)替代左内转子叶片(6g)；左内转子叶片(6g)替代右内转子叶片(7g)……直至左外转子叶片(5g)替代外转子叶片(8g)到做功初始状态，完成一个大循环。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
工业应用性，可行性，适用性，先进性。
5.工业应用性
5.1可行性分析
首先对所用材料强度以所举实例1（参见图1、图4）进行分析: 当转子逆时针转动(做功)时, 转子叶片的根部剪应力计算: 左内转子（6）叶片根部(最小)截面积=(4.6㎝×2.8㎝)=12.8㎝2,转子叶片压力=(5㎝×31.4㎝×100㎏/㎝2)=15700㎏,其转子叶片的弯距=15700㎏×22.5㎝=353250 ㎏.㎝, 其转子叶片的根部剪力=353250 ㎏.㎝÷20㎝=17662.5㎏, 其转子的根部剪应力=17662.5㎏÷12.8㎝2=1380㎏/㎝2,满足钢材强度要求，转子叶片的根部的扭距(叶面不对称根部,叶片左右受力不均)由于有副转子的约束,可以不计；转子内飞轮的辊子强度计算: 转子叶片的弯距=15700㎏×22.5㎝=353250 ㎏.㎝(同上), 内飞轮的辊子受剪力=353250 ㎏.㎝÷8.1㎝=43611.1㎏, 内飞轮的辊子受剪应力=43611.1㎏÷(1.6㎝×1.2㎝)×24=946㎏/㎝2,满足钢材强度要求。转子顺时针转动(静止)时, 副转子叶片的根部剪应力计算: 左内转子（6）的两个副转子的叶片根部(最小)截面积=(2㎝×2.8㎝)×2=11.2㎝2,转子叶片压力=(5㎝×31.4㎝×100㎏/㎝2)=15700㎏，其转子叶片的弯距=15700㎏×22.5㎝=353250㎏.cm(同上), 其转子叶片的根部剪力=353250㎏÷20㎝=17662.5㎏, 其转子的根部剪应力=17662.5㎏÷11.2㎝=1577㎏/㎝2，满足钢材强度要求。综上所述，虽然一般钢材都能满足制作上述零件的要求，但上述零件受反复应力作用，抗疲劳和耐冲击性能要求高，因此选用抗疲劳、耐冲击性能高的中碳合金调质钢，结合摩擦面的表面处理为佳。
5.2适用性分析
本机与传统机型相比，各部位零、部件所使用的材料要求基本相同；各部位零、部件加工以现有设备就基本满足要求；也可以根据各种燃料的特点和对发动机性能要求进行设计与一般现有内燃发动机一样进行改进设计；当样机定型后，只须对样机按比例缩小或放大就能满足各种功率发动机的需求，无须重复设计。
5.3先进性效能分析（以实例1、实例2分析本机的特性和效能）
前面以实例1、说明了本发动机的原理，如果需要发挥燃料使用的高效率，可选单叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机，如图1、图16所示，图中所例为本发明实例2，与实例1相比各转子少了一个叶片。
设；其吸气角=30o；压缩比=7.5; 压缩角=30o÷7.5°=4°；叶角=8°；
吸气区界角=吸气角＋2×叶角=30°＋2×8°=46°；
做功区界角=360°÷ n －吸气区界角=314°（n为转子叶片数）；
做功角=做功区界角－压缩角－2×叶角=314°－4°－2×8°＝294°；
排吸比=做功角÷吸气角=294°÷30°＝9.8 ；
转子对动力输出轴（1）做功次数为360÷做功区界角×n=360÷314°×1=1.146次（n为转子叶片数,本例为n=1）。
下面用表1和表2分别例出实例1（双叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机）和实例2（单叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机）的参数和效能，以供比较参考。
表1为实例1双叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的参数和效能
表2为实例2单叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机的参数和效能
现以一四缸小轿车内燃发动机为例:排气量2000cc,发动机主轴转一圈汽缸做一次,做功的排量为250cc（吸气量也是250cc）为比较对象;比较双叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机参见表1中序号3,其做功的吸气量268.2cc,而做功的排气量为1019.1cc大于比较对象4倍以上;再比较单叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机参见表2中序号5,其做功的吸气量264.9cc,而做功的排气量为2596.4cc大于比较对象10倍以上;这三者比较，吸入基本同样的空气,耗同一样的油,后两者做功是前者多少倍呢？我们进行以下估算:由于发动机做功是因气体膨胀而做功, 当容积增加1倍,压力减少1倍, 做功减少1倍,如果以比较对象做功为100%,当容积增加1倍时,做功增加50%,当容积再增加1倍时(等于比较对象3倍)做功增加33%,当容积再增加1倍时(等于比较对象4倍)做功增加25%,那么，实例1比比较对象多做的功=50%+33%+25%=108%;同理, 我们以实例2对比比较对象，实例2(容积等于比较对象10倍)对比比较对象多做功为=50%+33.3%+25%+20%+16.7%+14.3%+12.5%+11.1%+10%=193%以上。反之,如果我们在满足功率的条件下将实例1或实例2发动机用于小轿车上（比如选表2、实例2中的序号4），我们是不是可以节约燃料1倍以上呢？
又以（直径=160mm）八缸内燃发动机(相当与一辆60吨重型坦克的发动机)为例:排气量约28000cc,发动机主轴转一圈汽缸做功两次,做功的排量为7000cc（吸气量也是7000cc）为比较对象，比较双叶型双交叉同侧滑动四转子内燃发动机参见表1中序号9,其做功的吸气量7241.3cc,而做功的排气量为27516.9cc约等于比较对象的4倍,其动力是比较对象2倍,其外壳直径只有50.4cm(长度与直径大致相同),这将大大缩小发动机体积和重量。
Claims (3)
1.一种双交叉同侧滑动四转子内燃发动机，包括：动力输出轴（1）、左机壳（2）、右机壳（3）、环壳（4）、左外转子（5）、左内转子（6）、右内转子（7）、右外转子（8）、减压阀（9）、传动齿轮组（10）、左启动电机（11）、右启动电机（12），其特征在于：所述的四个转子，左侧和右侧的内、外转子叶片分别交叉后，两侧转子叶片再交叉，从左致右按左外转子（5）、左内转子（6）、右内转子（7）、右外转子（8）顺序排列，其叶片按左外转子叶片(5g)、右内转子叶片(7g)、左内转子叶片(6g)、右外转子叶片(8g) 顺序交叉布置；
所述的转子配有双飞轮或双棘轮装置，每个转子与动力输出轴（1）之间都配有一个内飞轮或内棘轮（5a、6a、7a、8a），当转子逆时针正向转动时锁紧两者一起转动，形成发动机的动力输出,当转子不动时，不影响动力输出轴（1）的惯性转动；所述的外转子（5、8）配有一个副转子（5c或8c），相互榫卯相接，在外转子（5、8）自身及其副转子（5c或8c）与左机壳（2）上的左转子支撑环（2i）和右机壳（3）上的右转子支撑环（3i）之间，各配有一个外飞轮或外棘轮（5b、8b），而内转子（6、7）配有两个副转子（6c、6d或7c、7d），也相互榫卯相接，副转子（6c、6d或7c、7d）与左机壳（2）上的左转子支撑环（2i）和右机壳（3）上的右转子支撑环（3i）之间，各配有一个外飞轮或外棘轮（6b、7b），当转子顺时针反向转动时锁紧两者，让转子不动，将反力传给机座；
每对同侧转子即左外转子（5）与左内转子（6）和右内转子（7）与右外转子（8）之间配有转动限位装置，它允许某一侧相交的内、外转子在某限定的角度内可自由摆动滑行，当达到限定角度时，一个转子将会拉动或推动另一个转子转动，在两者之间产生滑、联动效应控制转子的停与转，完成做功、排气冲程与压缩、吸气冲程的工作；转动限位装置的设置与设计参数相关，销键的展开角 =吸气区界角÷2；限位滑槽的展开角=360°÷n－销键的展开角×2=做功区界角，其中为n单个转子叶片的数量,n=1、2、3、…。
2.根据权利要求1所述的双交叉同侧滑动四转子内燃发动机，其中发动机外壳是由左机壳（2）和右机壳（3）对称放置，中间夹着环壳（4）构成；
在机壳（2或3）上，各设一个扇形的进气孔（2g或3g），其扇形展开弧度小于转子叶角的一半，其位置在吸气区一侧，紧邻压缩、吸气冲程分界线Y-Y线；
在机壳（2或3）上，各设一个扇形的排气孔（2f或3f），其位置在做功区一侧，与Y-Y线相隔一个叶角；增设一个减压阀（9）其位置在做功区一侧，与Y-Y线相隔叶角*2＋压缩角，当发动机怠速运转时，调整减压阀调压环（9g）到适当位置, 使发动机怠速运转平稳； 当发动机高速运转时，将减压阀（9）上的加压杆 (9f)推入，弹簧（9e）被压紧，压力值增高，使发动机运转效果达到最佳；
在机壳（2或3）上，在每个机壳（2或3）上各设两个喷油触点开关（2a、2b或3a、3b）并采用串联电路连接，喷油触点开关一（2a或3a）位于做功区一侧，在排气孔（2f或3f）与进气孔（2g或3g）之间即可；喷油触点开关二（2b或3b）位于吸气区一侧，与Y-Y线相差一个叶角；喷油嘴（4a）在环壳（4）上的位置对应于机壳（2或3）位于吸气区的中间；
在机壳（2或3）上各设三个点火触点开关（2c、2d、2e或3c、3d、3e）其中点火触点开关一（2c或3c）与点火触点开关二（2d或3d）和点火触点开关三（2e或3e）分别采用串联电路连接，当开关两两被同时触动时，电路连通，点火触点开关一（2c或3c）位于转子叶片活动区分界线X-X线上；点火触点开关二（2d或3d）位于做功区一侧与点火触点开关一（2c或3c）相距一个压缩角与一个叶角之和；点火触点开关三（2e或3e）与点火触点开关一（2c或3c）相距一个压缩角与两个叶角之和；
上述叶角为转子叶片厚度扇形展开角度；上述压缩角为压缩完成时两转子叶片间扇形展开的角度。
3.根据权利要求1或2所述的双交叉同侧滑动四转子内燃发动机，其中所述的左机壳（2）和右机壳（3）上分别安装左、右启动电机（11、12），发动机启动时，给左、右启动电机（11、12）分别输入不同相位差180°的矩形波电流使其交错转动，通过传动齿轮组（10）及其齿轮组飞轮（10a）带动左外转子（5）和右外转子（8）交错转动，使其启动。
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