CN105626241B - 具有变速从动活塞的旋转式发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有变速从动活塞的旋转式发动机，属于旋转式发动机。它公开了发动机的汽缸是圆环形的，汽缸截面是圆形的或者是椭圆形的，每个圆环形的汽缸里至少有一对活塞：动力活塞和从动活塞，动力活塞固定在动力圆盘周边，动力圆盘中心有动力输出轴，动力输出轴的轴线与圆环形汽缸中心轴线重合，动力活塞以匀速或近似匀速沿着环形汽缸转动，从动活塞在外力驱动下以变化速度在圆环形汽缸里运动，在每一个圆周行程里,从动活塞在一段时间中加速至比动力活塞更快的速度，另一段时间中减速至比动力活塞更慢的速度，至停顿。本发明的优点是扭矩输出效率高，作功范围大，发动机的热效率高。

Description

具有变速从动活塞的旋转式发动机
技术领域
本发明涉及一种旋转式发动机，具体地说，本发明是具有变速从动活塞的旋转式发动机。
背景技术
我们用的发动机大多数是往复式发动机，活塞在汽缸里做上下直线运动，当活塞向下运动时，把空气和燃料吸进汽缸里；然后活塞向上运动，压缩空气使空气达到高温度，火花塞点火，使汽缸里的燃料和空气燃烧。空气受热后膨胀做功，推动活塞向下运动，通过连杆驱动曲轴旋转。旋转的曲轴驱动汽车向前行驶。从直线运动转换成旋转运动，产生大量的摩擦阻力，因此发动机的效率低，扭矩小，噪音震动都很大。
市场上有一种技术上比较成熟的旋转式发动机，名叫Wankle发动机。它有一个三角形的转子活塞在8字形汽缸里转动，三角形的转子活塞的三个面与汽缸内壁面形成三个工作室。当转动时，这三个工作室的体积由小变大，然后又由大变小。当工作室的体积由小变大时，气体被吸进工作室里；当工作室的体积由大变小时，气体被压缩；然后气体燃烧膨胀，工作室的体积由小变大，从而做功输出功率。
尽管Wankle发动机的三角形活塞是旋转的，但它不是同心旋转，而是偏心旋转，因此它的活塞运动转换成扭矩输出效率也不高。它的一个致命缺陷是它的燃烧室是一个狭长形，因此面积过大，热损失也大。因此热效率比往复式发动机更低。
许多旋转式发动机发明都是类似于Wankle发动机，设计各种形状的活塞与气缸，使旋转活塞时气缸的容积发生变化从而达到气体的压缩与膨胀。
发明内容
本发明提供了一种具有变速从动活塞的旋转式发动机，旋转式发动机的汽缸是圆环形的，活塞在圆环形的汽缸里面作旋转运动。本发明的发动机至少有一对活塞:输出动力的活塞—动力活塞，和受外力驱动的活塞—从动活塞。一般发动机活塞都是输出动力的，本发明的动力活塞也是输出动力的，但是从动活塞则是由外力驱动的而不输出动力。动力活塞和从动活塞都在同一个圆环形的汽缸里面作旋转运动。动力活塞一直在匀速转动或者近似匀速转动，而从动活塞在外力的驱动下转动速度是变化的: 在转动一周行程里，从动活塞在一段时间加速至比动力活塞更快的速度，一段时间减速至比动力活塞更慢的速度，甚至停顿。因此两个活塞之间的距离有时候很近，有时候很远。当两个活塞之间的距离很近时，它们之间的汽缸容积变小，气体被压缩；当两个活塞之间的距离很远时，它们之间的汽缸容积变大，气体在膨胀或者被吸进，从而可以完成发动机的吸气、压缩、燃烧、膨胀作功的过程。
为了实现以上发明目的，本发明采用的技术解决方案中的一个实施方式里，一个圆环形的汽缸里面有一对动力活塞（power-output piston）和一对从动活塞（drivenpiston）。动力活塞固定在动力圆盘周边，两个动力活塞相隔180度，圆盘中心有动力输出轴。从动活塞也固定在从动圆盘周边，两个从动活塞相隔180度。动力圆盘转动的轴线以及从动圆盘转动的轴线，与环形汽缸中心轴线重合。由于是同一轴心线，绕着中心轴线转动的活塞不会与汽缸壁面碰触，因此转动的活塞不会与汽缸壁面产生摩擦阻力。这个实施案例里，从动圆盘中央有轴套，套在动力圆盘的动力输出轴上，轴套上有齿轮，动力圆盘的动力输出轴上有驱动齿轮，这个驱动齿轮是分段齿轮，即部分圆周上有齿轮，部分圆周上没有齿轮。 在这个实施案例里，第一个1/4圆周上有齿，下一个1/4圆周没有齿，接着的1/4有齿，最后的1/4没有齿。分段齿轮啮合一个齿轮系，齿轮系把转速提高一倍后再去驱动从动圆盘上的齿轮，从而驱动从动圆盘达到2倍于动力圆盘的转速，因此从动活塞的运动速度也达到驱动活塞的两倍。由于分段齿轮只有相隔的两个1/4圆周上有齿，另外相隔的两个1/4圆周上没有齿。当分段齿轮有齿的1/4圆周与齿轮系啮合时，从动活塞以2倍于驱动活塞的速度运动；而当分段齿轮没有齿的半个圆周转到齿轮系位置时，由于无法驱动齿轮系，从动活塞则停止下来。因此，动力活塞以匀速或者近似匀速沿着环形汽缸转动，而从动活塞在外力的驱动下以变化速度在环形汽缸里运动，在这个实施案例里，从动活塞在外力的驱动下，一会儿以2倍于动力活塞的速度运动，一会儿则停止下来。
根据上面的描述，动力输出轴上的分段齿轮驱动从动圆盘，可以实现发动机的吸气，压缩，燃烧，膨胀作功和排气。
汽缸壁面上有排气口和进气口。
当动力活塞匀速转动到进气口位置时，从动活塞处在静止状态。因此，动力活塞与从动活塞之间的距离在增加，新鲜空气通过进气口被吸进汽缸里。当进气过程结束后，开始驱动从动活塞，从动活塞以更快的速度转动，逐渐追上动力活塞，动力活塞与从动活塞之间的距离变小，从而把汽缸里的空气压缩。在压缩过程快结束时，火花塞点燃汽缸里面的燃料，气体燃烧膨胀，这个时候，从动活塞处在停止点，膨胀的气体推动动力活塞转动，带动输出轴转动从而输出动力。当动力活塞继续转动到达排气口位置时，又开始驱动从动活塞，从动活塞以更快的速度转动，逐渐追上驱动活塞。因此，动力活塞与从动活塞之间的距离变小，把汽缸里的废气通过排气口排出。
当排气过程结束后，从动活塞又处在停止位置，吸气行程又开始。周而复始，发动机一直在旋转工作。
所述驱动齿轮还可以是驱动槽轮机构和齿轮变速器，从而驱动从动活塞。
优选的，从动活塞尾部有弹簧，或者动力活塞前面有弹簧。
优选的，活塞上面有环形活塞环。
优选的，在活塞与汽缸之间设置密封环，在圆盘与汽缸之间设置密封环，密封环是圆形或者椭圆形。
优选的，从动活塞由液压伺服系统或者伺服马达驱动和控制，从动活塞的截面积是圆形或者椭圆形，或者从动活塞上带有凹槽。
本发明的优点是扭矩输出效率高，作功范围大，发动机的热效率高，摩擦阻力少，而且没有复杂的进排气阀机构。
附图说明
图1是动力活塞与动力圆盘的主视图。
图2是动力活塞与动力圆盘的剖视图。
图3是动力活塞与动力圆盘的立体示意图。
图4是从动活塞与从动圆盘的主视图。
图5是从动活塞与从动圆盘的剖视图。
图6是从动活塞与从动圆盘的立体示意图。
图7是动力圆盘与从动圆盘叠合在一起，动力圆盘的动力输出轴穿入从动圆盘中心的轴套。
图8是圆环形汽缸的剖视图。
图9是本实施例的旋转式发动机的装配图。
图10是分段驱动齿轮示意图。
图11是第一个实施案例的工作原理图，这时工作室处在进气刚刚开始阶段。
图12是工作室处在进气中段位置。
图13是工作室处在进气尾段位置。
图14是工作室对新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气进行压缩阶段。
图15是工作室处在压缩最后阶段并开始点火燃烧。
图16是工作室内的燃料与空气燃烧并膨胀做功阶段。
图17是工作室内的废气刚刚开始从排气口出去。
图18是工作室处在排气中段位置。
图19是工作室处在进气刚刚开始阶段。
图20是第二个实施案例采用的槽轮机构示意图，这里为了清楚看到驱动齿轮与拨盘齿轮之间的关系，把拨盘视作透明。
图21是槽轮机构正面视图，这里拨盘不是透明的。
图22是第二个实施案例的工作原理图，这时工作室处在进气刚刚开始阶段。
图23是工作室处在进气中段位置。
图24是工作室处在进气尾段位置。
图25是工作室对新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气进行压缩阶段。
图26是工作室处在压缩最后阶段并开始点火燃烧。
图27是工作室内的燃料与空气燃烧并膨胀做功阶段。
图28是工作室内的废气刚刚开始从排气口出去。
图29是工作室处在排气中段位置。
图30是工作室处在进气刚刚开始阶段。
图31是第三个实施案例的工作原理图，这时工作室处在进气刚刚开始阶段。
图32是工作室处在进气中段位置。
图33是工作室处在进气尾段位置。
图34是工作室对新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气进行压缩阶段。
图35是工作室处在压缩最后阶段并开始点火燃烧。
图36是工作室内的燃料与空气燃烧并膨胀做功阶段。
图37是工作室内的废气刚刚开始从排气口出去。
图38是工作室处在排气中段位置。
图39是工作室处在进气刚刚开始阶段。
图40是圆环形气缸中有一对活塞。
图41是圆环形气缸中有三对活塞。
图42是圆弧形气缸中有四对活塞。
附图标记说明：
1.第一个动力活塞，2. 第二个动力活塞，3 . 动力圆盘，4. 动力输出轴，5. 第一个从动活塞，6. 第二个从动活塞，7. 从动圆盘，8. 从动圆盘轴套,9. 左缸盖，10. 右缸盖，11. 齿轮箱盖，12. 汽缸，13. 螺栓，14. 左缸盖轴套，15. 齿轮箱盖轴套，16. 驱动齿轮，17. 增速齿轮，18. 第二增速齿轮，19. 从动圆盘上的齿轮，20. 进气口，21. 排气口，22. 工作室，23. 第三个动力活塞，24. 第三个从动活塞，25. 第四个动力活塞，26. 槽轮驱动齿轮，27. 拨盘齿轮，28. 拨盘，29. 槽轮，30. 槽，31. 拨杆，32. 弹簧，33. 第四个从动活塞。
具体实施方式
图1至图19示出了第一个实施案例。
本实施案例的旋转式发动机，有两个动力活塞，图1是动力活塞与动力圆盘主视图，图2是剖视图，图3是动力活塞与动力圆盘立体的示意图，第一个动力活塞1和第二个动力活塞2固定在动力圆盘3周边，两个动力活塞1和2相隔大约180度，动力圆盘3中心有动力输出轴4，图4是第一个从动活塞5和第二个从动活塞6与从动圆盘7主视图，图5是剖视图，图6是立体示意图。第一个从动活塞5和第二个从动活塞6固定在从动圆盘7周边，两个从动活塞5和6相隔大约180度，从动圆盘7中心有轴套8，动力圆盘3与从动圆盘7叠合在一起，动力圆盘3的动力输出轴4穿入从动圆盘7中心的轴套8，如图7所示。一个动力活塞和一个从动活塞构成一对工作活塞，第一个动力活塞1与第一个从动活塞5构成一对工作活塞；第二个动力活塞2与第二个从动活塞6构成另一对工作活塞。工作时，动力活塞在前，从动活塞在后，两对工作活塞的工作原理相似。
发动机的汽缸12是圆环形的，图8是汽缸12的剖视图，圆环形的汽缸12由左缸盖9与右缸盖10通过螺栓13固定在一起，左缸盖9上有左半圆环，右缸盖10上有右半圆环，左、右两个半圆环合起来就构成一个圆环形的汽缸12。右缸盖10还连接着齿轮箱盖11。左缸盖9与齿轮箱盖11有左缸盖轴套14与齿轮箱盖轴套15。圆环形的汽缸12里面可以放置一对或者多对动力活塞和从动活塞，这个实施案例有两对动力活塞和从动活塞在一个圆环形的汽缸12里。
图9是本实施案例的旋转式发动机的装配图，动力圆盘3与从动圆盘7叠合在一起，动力圆盘3的动力输出轴4穿入从动圆盘7中心的轴套8，动力活塞1、2和从动活塞5、6 放置在圆环形的汽缸12里面，动力输出轴4支在左缸盖与齿轮箱盖的轴套14与15上，轴套14与15的中心轴线与圆环形汽缸12中心轴线重合，因此动力圆盘3与从动圆盘7转动的轴线，与圆环形汽缸12中心轴线重合。由于是同一轴心线，绕着中心轴线转动的活塞不会与汽缸壁面碰触，因此不会产生摩擦阻力。圆环形汽缸12的壁面有进气口20与排气口21，如图10所示。
这个实施案例里，从动圆盘轴套8上有齿轮19，而动力圆盘动力输出轴4上有驱动齿轮16，这个驱动齿轮16是分段有齿的，即1/4圆周上有齿，下一个1/4圆周上没有齿，再下一个1/4圆周上有齿，最后1个1/4圆周上没有齿，称为分段驱动齿轮16，如图10所示。分段驱动齿轮16驱动增速齿轮17，与增速齿轮17同轴的第二增速齿轮18再去驱动从动圆盘上的齿轮19，如图9与图10所示，从而使得从动圆盘7达到2倍于动力圆盘3的转速，因此从动活塞5与6的运动速度也达到动力活塞1与2的两倍。由于分段驱动齿轮16只有2个1/4圆周上有齿，另外2个1/4圆周上没有齿。当分段驱动齿轮16有齿的部分与增速齿轮17啮合时，从动活塞5与6以2倍于动力活塞1与2的速度运动；而当分段驱动齿轮16没有齿的部分转到对着增速齿轮17时，由于无法驱动增速齿轮17，从动活塞5与6则停止下来。可见，动力活塞1与2一直以匀速或者近似匀速沿着圆环形汽缸12转动，而从动活塞5与6在外力的驱动下以变化速度在环形汽缸12里运动，在这个实施案例里，从动活塞5与6在分段驱动齿轮16的驱动下，一会儿以2倍于动力活塞1与2的速度运动，一会儿则停止下来。
下面介绍本实施例的旋转式发动机是如何工作的。
图11，这时，分段驱动齿轮16没有齿的部分转到对着增速齿轮17时，由于无法驱动增速齿轮17，第一个从动活塞5处在静止位置，第一个从动活塞5与第一个动力活塞1之间的工作室22处在进气口20位置。由于第一个动力活塞1在匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气吸进工作室22里。
图12，这时，对着增速齿轮17的分段驱动齿轮16仍然是没有齿的部份，第一个从动活塞5仍然处在静止位置，由于第一个动力活塞1继续匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气吸进工作室22里，工作室22处在进气中段位置。
图13，这时，分段驱动齿轮16有齿的部份与增速齿轮17开始啮合，第一个从动活塞5开始以2倍于第一个动力活塞1的速度运动，此时工作室22的体积达到最大，工作室22处在进气尾段位置。
图14，这时，第一个从动活塞5以2倍于第一个动力活塞1的速度追赶，工作室22的体积在逐渐缩小，因此对新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气进行压缩。
图15，这时，分段驱动齿轮16没有齿的部份转到对着增速齿轮17，因此无法驱动增速齿轮17，第一个从动活塞5又开始处在静止位置，工作室22的体积达到最小，处在压缩最后阶段并开始点火燃烧。
图16，这时，分段驱动齿轮16仍然是没有齿的部份转到对着增速齿轮17，第一个从动活塞5仍然处在停止位置(可以进一步设置锁止系统锁住从动活塞，使它在燃气燃烧时不会后退)，工作室22内的燃料与空气燃烧并膨胀做功从而推动第一个动力活塞1转动，由此输出功率。
图17，这时，分段驱动齿轮16有齿的部份与增速齿轮17开始啮合，第一个从动活塞5开始以2倍于驱动活塞1的速度运动，此时工作室22的体积达到最大，工作室22内的燃料与空气膨胀做功到达最后阶段，第一个动力活塞1到达排气口，工作室22内的废气开始从排气口21出去。
图18，这时，第一个从动活塞5以2倍于第一个动力活塞1的速度追赶，工作室22的体积在逐渐缩小，废气被第一个从动活塞5排挤继续从排气口21出去。
图19，这时，分段驱动齿轮16没有齿的部份转到对着增速齿轮17时，由于无法驱动增速齿轮17，第一个从动活塞处5在静止位置，第一个从动活塞5与第一个动力活塞1之间的工作室22处在进气口20位置。由于第一个动力活塞1在匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气吸进工作室22里，这时又回到图11的工作点。
通过上面对第一个实施案例分析，本发明的旋转式发动机，从动活塞与动力活塞每旋转一周，就完成了吸气、压缩、点火燃、膨胀做工和排气四个过程。但是，分段驱动齿轮16的结构:1/4圆周上有齿，下一个1/4圆周上没有齿，再下一个1/4圆周上有齿，最后一个1/4圆周上没有齿，刚啮合时，从动活塞从静止加速到2倍于动力活塞的速度，所需力非常大，因此，对驱动齿轮16最前面几个齿冲击力较大，可以进一步优化齿轮的设计,例如，附加一些助力系统尽量减少对驱动齿轮16最前面几个齿的冲击力。
下面是第二个实施案例，这个方案采用槽轮29，不会产生冲击力的问题。
图20是第二个实施案例采用的槽轮机构示意图，动力圆盘3中心的动力输出轴4上的槽轮驱动齿轮26是一个普通齿轮，槽轮驱动齿轮26驱动与拨盘28同轴的拨盘齿轮27，这里为了清楚看到槽轮驱动齿轮26与拨盘齿轮27之间的关系，把拨盘28视作透明。图21是槽轮机构正面视图，这里拨盘28不是透明的。当动力活塞在匀速转动时，槽轮驱动齿轮26也以匀速顺时针转动，使拨盘齿轮27和拨盘28以匀速反时针转动，拨盘上的两个拨杆31轮流拨动槽轮29间歇地转动。与槽轮29同轴的齿轮去驱动增速齿轮系，最后去驱动从动圆盘7上的齿轮(图上没有画出)，使从动活塞一会而停顿一会儿高速转动。
下面介绍采用槽轮机构的第二个实施案例的工作原理。
图22是第二个实施案例的工作原理图。第一个动力活塞1以匀速顺时针转动，轮槽驱动齿轮26也以匀速顺时针转动，从而驱动拨盘齿轮27和拨盘28以匀速反时针转动，根据图22，这时拨盘28上的拨杆31正从槽轮29的槽30出来，没有拨动槽轮29，槽轮29没有转动，因此第一个从动活塞5处在静止位置。这个时候第一个从动活塞5与第一个动力活塞1之间的工作室22处在进气口20位置。由于第一个动力活塞1在匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气通过进气口20吸进工作室22里。
图23，这时，拨盘28上的拨杆31即将进入槽30但还没有开始拨动槽轮29，槽轮29还没有转动，第一个从动活塞5仍然处在静止位置。由于第一个动力活塞1继续匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气通过进气口20吸进工作室22里，工作室22处在进气中段位置。
图24，这时，拨盘28上的拨杆31刚刚进入槽轮的槽30，开始拨动槽轮29，槽轮29开始转动，第一个从动活塞5处在起动位置。由于拨杆31切入速度与槽轮29的运动速度成较大角度，因此槽轮29这个时候的转动速度较小，使得从动活塞起动速度也较小，所需要的推动力也较小。此时工作室22的体积达到最大，工作室22处在进气尾段。
图25，这时，拨盘28上的拨杆31拨动槽轮29，槽轮29转动。由于拨杆31转动速度与槽轮29的转动速度一致，因此槽轮29的转动速度达到最大值，经过增速齿轮系，使得第一个从动活塞5转动速度也达到最大值，并且远高于第一个动力活塞1的速度。由于第一个从动活塞5以远高于第一个动力活塞1的速度追赶，使得工作室22的体积在逐渐缩小，因此对新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气进行压缩。
图26，这时，拨盘28上的拨杆31正从槽轮29的槽30出来，不再拨动槽轮29，槽轮29没有转动，第一个从动活塞5又开始处在静止位置(可进一步设置锁止系统锁住从动活塞，使它在燃气燃烧时不会后退)，工作室22的体积达到最小，处在压缩最后阶段并开始点火燃烧。
图27，这时，拨盘28上的拨杆31从槽轮29的槽30转动出来，没有拨动槽轮29，槽轮29没有转动，第一从动活塞5仍然处在静止位置(可进一步设置锁止系统锁住从动活塞，使它在燃气燃烧时不会后退)。工作室22内的燃料与空气燃烧并膨胀做功从而推动第一动力活塞1转动，由此输出功率。
图28，这时，拨盘28上的拨杆31刚刚进入槽轮29的槽30，开始拨动槽轮29，槽轮29开始转动，第一从动活塞5处在起动位置。此时工作室22的体积达到最大，工作室22内的燃料与空气膨胀做功到达最后阶段，第一个动力活塞1到达排气口21，工作室22内的废气开始从排气口21出去。
图29，这时，拨盘28上的拨杆31拨动槽轮29，槽轮29转动，第一个从动活塞5以远高于第一个动力活塞1的速度追赶，工作室22的体积在逐渐缩小，废气被第一从动活塞5排挤继续从排气口21出去。
图30，这时拨盘28上的拨杆31正从槽轮29的槽30出来，没有拨动槽轮29，槽轮29没有转动，因此第一个从动活塞5处在静止位置，这个时候第一个从动活塞5与第一个动力活塞1之间的工作室22这个时候处在进气口20位置。由于第一个动力活塞1在匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气吸进工作室里。这时又回到图22的工作点。
通过上面对第二个实施案例分析，本发明的旋转式发动机，当从动活塞5与6与动力活塞1与2每旋转一周，就完成了吸气，压缩，点火燃烧膨胀做工和排气四个过程。在本方案里，轮槽驱动齿轮26驱动与拨盘28同轴的拨盘齿轮27，拨盘28上的两个拨杆31轮流拨动槽轮29使其间歇地转动；与槽轮29同轴的齿轮去驱动增速齿轮系，最后去驱动从动圆盘7上的齿轮(图上没有画出)，使从动活塞5与6也间歇地转动:一会儿停顿一会儿高速转动。当拨盘28上的拨杆31刚刚进入槽轮29的槽30开始拨动槽轮29时，看图28，拨杆31切入速度与槽轮29的运动速度成较大角度，因此槽轮29的转动速度较小，使得从动活塞5与6起动速度也较小，所需要的推动力也较小。而当拨盘28上的拨杆31继续转动，当拨杆31转动速度与槽轮29的转动速度一致时，看图29，槽轮29的转动速度达到最大值。经过增速齿轮系，使得从动活塞5与6转动速度也达到最大值，远高于动力活塞1与2的速度。当槽轮29达到最大转速后，转速又逐渐降下来，一直降至零，如图30。对应的从动活塞5与6速度也逐渐降下来，一直降至零。由此可见，从动活塞5与6速度从静止到低速，逐渐达到最高速度，达到最高速度后速度也逐渐降下来，一直降至零。这种方式不会产生冲击力的问题。
以上两种方案都是动力输出轴4的驱动齿轮16去驱动增速齿轮系，最后驱动从动活塞。实际应用中也可以用液压伺服系统或者伺服马达驱动从动活塞，也可以应用电磁感应去驱动从动活塞，等等。
以上两种方案都是动力输出轴的驱动齿轮去驱动增速齿轮系，最后驱动从动活塞。看起来增加了发动机的复杂性和由此产生的摩擦阻力。但是，增速齿轮系仅仅传输从动活塞压缩空气和排气所需要的功率，这功率相对于发动机的输出功率非常小，因此增速齿轮系相对而言体积较小，产生的摩擦阻力也较少。
下面介绍第三个实施案例，该实施案例中，动力活塞连接到动力圆盘3，但是从动活塞却没有连接到从动圆盘7，也就是没有从动圆盘7，而是在从动活塞5、6尾部设置弹簧32，或者动力活塞1、2前面设置弹簧。
图31至图39是第三个实施案例的工作原理图。
在图31，第一个从动活塞5处在静止位置，第一个从动活塞5与第一个动力活塞1之间的工作室22处在进气口20位置。由于第一个动力活塞1在匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气吸进工作室22里，工作室22处在进气刚开始位置。
在图32，第一个动力活塞1以匀速顺时针转动，第一个从动活塞5由于没有外力驱动仍然处在静止位置。第一个从动活塞5与第一个动力活塞1之间的工作室22处在进气口20位置。由于第一个动力活塞1在匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气吸进工作室22里，工作室22处在进气中段位置。
图33，这时，第一个动力活塞1迫近第一个从动活塞5，把第一个从动活塞5尾部弹簧32压缩，此时工作室22的体积达到最大，工作室22处在进气尾段。
图34，这时，第一个从动活塞5在弹簧32的推动下，以远高于第一个动力活塞1的速度转动，工作室22的体积在逐渐缩小，因此对新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气进行压缩。
图35，这时，第一个从动活塞5迫近第一个动力活塞1，工作室22的体积达到最小，处在压缩最后阶段并开始点火燃烧。燃烧产生的压力迫使第一个从动活塞5停止运动(可进一步设置锁止系统锁住从动活塞，使它在燃气燃烧膨胀时不会后退)。
图36，这时，工作室22内的燃料与空气燃烧并膨胀做功从而推动第一个动力活塞1转动由此输出功率，第一个从动活塞5仍然处在静止位置(可进一步设置锁止系统锁住从动活塞，使它在燃气燃烧膨胀时不会后退)。
图37，这时，第一个动力活塞1迫近第一个从动活塞5，把第一个从动活塞5尾部弹簧32压缩，第一个从动活塞5处在起动位置。此时工作室22的体积达到最大，工作室22内的燃料与空气膨胀做功到达最后阶段，第一个动力活塞1到达排气口21，工作室22内的废气开始从排气口21出去。
图38，这时，第一个从动活塞5在弹簧32的推动下，以远高于第一个动力活塞1的速度追赶，工作室22的体积在逐渐缩小，废气被第一个从动活塞5排挤继续从排气口21出去，作室处22在排气中段位置。
在图39燃烧产生的压力迫使第一个从动活塞5停止运动(可进一步设置锁止系统锁住从动活塞5，使它在燃气燃烧膨胀时不会后退)。因此，第一个从动活塞5处在静止位置，第一个从动活塞5与第一个动力活塞1之间的工作室22处在进气口位置。由于第一个动力活塞1在匀速转动，工作室22的体积在逐渐增大，把新鲜空气或者空气和燃料的混合燃气吸进工作室22里，工作室22处在进气刚开始位置。此时又回到了图31的工作状态。
如果弹簧力不够的话，从动活塞可以加装电磁感应组件，圆环形的汽缸12外面有电磁线圈，通过电磁力给从动活塞5与6加速。实际应用中，尾部有弹簧32的从动活塞 5与6(或者动力活塞前面有弹簧) 也可以连接到从动圆盘，再辅之以液压伺服系统或者伺服马达驱动从动活塞5与6，等等。另外，为了防止从动活塞自转，活塞截面积不一定是圆形的，也可以是椭圆的；或者带有凹槽等定位措施。
本发明的旋转式发动机是由输出动力的动力活塞和一个输入动力的从动活塞构成一对工作活塞。汽缸是圆环形的，活塞在圆环形的汽缸里面作旋转运动。工作时，动力活塞在前，从动活塞在后。上面所列举的案例都是两对工作活塞在一个圆环形的汽缸里。实际上可以在一个圆环形的汽缸里放置一对工作活塞: 动力活塞1与从动活塞5，如图40所示；也可以放置三对工作活塞: 动力活塞1与从动活塞5，动力活塞2与从动活塞6，动力活塞23与从动活塞24，如图41所示；或者四对工作活塞，动力活塞1与从动活塞5，动力活塞2与从动活塞6，动力活塞23与从动活塞24，动力活塞25与从动活塞33，如图42所示。实际应用中，很多气缸串接在一起，可以输出更多功率。
前面提到，动力圆盘转动的轴线，与从动圆盘转动的轴线，与环形汽缸中心轴线重合。由于是同一轴心线，绕着中心轴线转动的活塞不会与汽缸壁面碰触，因此转动的活塞不会与汽缸壁面产生摩擦阻力。但是为了达到更好的效果，可以在活塞与汽缸之间放置密封环，在圆盘与汽缸之间放置密封环。这些密封环都会产生一定的摩擦阻力。但是，相对于往复式发动机里活塞与汽缸的摩擦阻力，和连杆与曲轴的摩擦阻力，密封环产生的摩擦阻力相对较小。如果把活塞与汽缸之间，圆盘与缸体之间的间隙做得很小，这样的话只要数量很少的密封环就可以了，密封环产生的摩擦阻力会很小。
上述内容，仅仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，任何对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.具有变速从动活塞的旋转式发动机，发动机的汽缸⑿是圆环形的，汽缸⑿截面是圆形的，汽缸⑿壁面上有排气口和进气口，所述圆环形的汽缸⑿里至少有一对活塞：动力活塞(1或/和2)和从动活塞(5或/和6)，两者构成一对工作活塞，其中，所述的动力活塞固定在一动力圆盘⑶周边，动力圆盘中心具有动力输出轴⑷，所述的从动活塞则固定在一从动圆盘⑺的周边，从动圆盘⑺中心位置有轴套⑻，套在所述动力圆盘⑶的动力输出轴⑷上，动力圆盘⑶转动的轴线和从动圆盘⑺转动的轴线都与圆环形汽缸中心轴线重合，动力圆盘⑶和从动圆盘⑺叠合在一起，使所述的一对工作活塞在同一个圆环形的汽缸里面绕着中心轴线作旋转运动，其特征在于，在所述的汽缸里，动力活塞在前面，从动活塞在后面形成一工作室(22)；所述动力圆盘⑶的动力输出轴⑷上连接有一分段驱动齿轮⒃，即部分圆周上有齿轮，部分圆周上没有齿轮，所述分段驱动齿轮啮合一个增速齿轮系，以驱动从动圆盘上的齿轮⒆转动，从而驱动从动活塞以变化的速度在圆环形汽缸里运动；工作时，动力活塞一直以匀速或近似匀速沿着环形汽缸转动，当分段驱动齿轮⒃没有齿的圆周转到增速齿轮系位置时，从动活塞减速至比动力活塞更慢的速度，至停顿，所述工作室(22)的体积逐渐增大，此时工作室处于吸气阶段；当吸气过程结束后，分段驱动齿轮⒃有齿的圆周与增速齿轮系啮合，增速齿轮系把转速提高使从动活塞加速至比动力活塞更快的速度，逐渐追上动力活塞，致使工作室(22)的体积在逐渐缩小，从而把汽缸⑿里的混合燃气进行压缩，压缩过程快结束时，火花塞点火燃烧气体膨胀做功，推动动力活塞转动，由此输出功率；所述从动活塞与动力活塞每旋转一周，就完成了吸气、压缩、点火燃烧膨胀做工和排气四个过程。
2.根据权利要求1所述的旋转式发动机，其特征在于：所述增速齿轮系由与所述动力输出轴的平行轴上的增速齿轮⒄、与增速齿轮⒄同轴的第二增速齿轮和位于从动圆盘轴套上的齿轮⒆组成，所述的分段驱动齿轮⒃有齿的部分与所述的增速齿轮⒄啮合时，驱动所述的增速齿轮⒄转动，再通过所述的第二增速齿轮⒅去驱动从动圆盘上的齿轮⒆，从而驱动从动活塞在圆环形汽缸里运动。
3.根据权利要求2所述的旋转式发动机，其特征在于：所述分段驱动齿轮⒃的齿轮分别设置在相隔四分之一的圆周上，分段驱动齿轮驱动齿轮变速器，从而驱动从动活塞。
4.具有变速从动活塞的旋转式发动机，发动机的汽缸⑿是圆环形的，汽缸⑿截面是圆形的，汽缸⑿壁面上有排气口和进气口，所述圆环形的汽缸⑿里至少有一对活塞：动力活塞和从动活塞，两者构成一对工作活塞，其中，所述的动力活塞固定在动力圆盘⑶周边，动力圆盘中心具有动力输出轴⑷，所述的从动活塞固定在从动圆盘⑺的周边，从动圆盘⑺中心位置有轴套⑻，套在所述动力圆盘⑶的动力输出轴⑷上，动力圆盘⑶转动的轴线和从动圆盘⑺转动的轴线都与圆环形汽缸中心轴线重合，动力圆盘⑶和从动圆盘⑺叠合在一起，使所述的一对工作活塞在同一个圆环形的汽缸里面绕着中心轴线作旋转运动，其特征在于：在所述的汽缸里，动力活塞在前面，从动活塞在后面形成一工作室(22)；所述动力圆盘⑶的动力输出轴⑷上连接有一驱动齿轮⒃，所述驱动齿轮驱动槽轮机构和齿轮变速器，所述的槽轮机构包括位于动力输出轴⑷上的槽轮驱动齿轮(26)、带有两个拨杆(31)的拨盘(28)、与拨盘(28)同轴的拨盘齿轮(27)、槽轮(29)及其同轴齿轮和增速齿轮系，槽轮驱动齿轮(26)驱动拨盘齿轮(27)带动拨盘(28)转动，通过拨盘上的两个拨杆(31)轮流拨动槽轮(29)间歇地转动，与槽轮(29)同轴的齿轮去驱动增速齿轮系，从而驱动从动活塞以变化的速度在圆环形汽缸里运动，使所述工作室(22)增大或压缩，所述从动活塞与动力活塞每旋转一周，就完成了吸气、压缩、点火燃烧膨胀做工和排气四个过程。
5.根据权利要求4所述的旋转式发动机，其特征在于：槽轮驱动齿轮(26)是一个普通齿轮。
6.根据权利要求1～5任一所述的旋转式发动机，其特征在于：在所述圆环形的汽缸里有一对动力活塞(1、2)和一对从动活塞(5、6)，其中，两个动力活塞固定在动力圆盘⑶周边并相隔180度，两个从动活塞固定在从动圆盘⑺周边并相隔180度。
7.根据权利要求6所述的旋转式发动机，其特征在于：所述圆环形的汽缸⑿由左缸盖⑼与右缸盖⑽通过螺栓⒀固定在一起构成，所述的左缸盖⑼上有左半圆环，所述的右缸盖⑽上有右半圆环，左、右两个半圆环合起来构成所述的圆环形的汽缸⑿；所述的右缸盖⑽还连接着齿轮箱盖⑾；所述的左缸盖⑼与所述的齿轮箱盖⑾上分别有左缸盖轴套⒁与齿轮箱盖轴套⒂，所述的动力输出轴⑷穿入所述的从动圆盘⑺中心的轴套⑻，并支在所述的左缸盖轴套⒁与齿轮箱盖轴套⒂上，所述的左缸盖轴套⒁与齿轮箱盖轴套⒂的中心轴线与所述的汽缸⑿中心轴线重合。
8.根据权利要求7所述的旋转式发动机，其特征在于：在活塞与汽缸之间设置密封环，在圆盘与汽缸之间设置密封环，密封环是圆形。
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