CN109826703A - 一种转臂发动机和发动机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转臂发动机，壳体内设有柱状空腔，壳体上设有第一燃烧室、第一进气口和第一排气口、第二燃烧室、第二进气口和第二排气口，第一压缩顶气门、第二压缩顶气门、第一做功顶气门和第二做功顶气门安装在壳底上，转子同轴转动安装在所述柱状空腔内，转子与壳底之间形成第一进气仓、第一排气仓、第二进气仓和第二排气仓，本发明提出的转臂发动机，转子转动一周做功四次，排气仓大于进气仓，以增加做功行程，并且设计了二次做功系统，在高压排气门处得以实现，从而发动机的功率、热效率更高，体积更小；可串联叠加的运转方式，让发动机的组合更加灵活。

Description

一种转臂发动机和发动机组

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种转臂发动机和发动机组。

背景技术

现有的内燃机是以活塞、气缸为载体，以汽油、柴油为燃料，将热能转化为机械能的装置，转换效率在35%左右，其极限最大也只能到达40%，热能损耗大成了难以攻克的缺点。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种转臂发动机和发动机组。

本发明提出的一种转臂发动机，包括壳底、第一压缩顶气门、第一做功顶气门、第一进气门、第一排气门、第二压缩顶气门、第二做功顶气门、第二进气门、第二排气门、转子和壳盖；

壳体内设有柱状空腔，壳体位于所述柱状空腔径向一侧设有第一燃烧室；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第一滑孔和第二滑孔，所述第一滑孔和所述第二滑孔分别位于第一燃烧室两侧，第一压缩顶气门滑动配合在所述第一滑孔中，第一压缩顶气门沿所述柱状空腔径向滑动，第一做功顶气门滑动配合在所述第二滑孔中，第一做功顶气门沿所述柱状空腔径向滑动；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第一进气口和第一排气口，第一进气口位于所述第一滑孔远离第一燃烧室的一侧，第一排气口位于所述第二滑孔远离第一燃烧室的一侧，第一进气门配合在第一进气口上，第一排气门配合在第一排气口上；

壳体位于所述柱状空腔径向一侧设有第二燃烧室，第二燃烧室与第一燃烧室相对设置；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第三滑孔和第四滑孔，所述第三滑孔和所述第四滑孔分别位于第二燃烧室两侧，所述第三滑孔与所述第一滑孔相对设置，所述第四滑孔与所述第二滑孔相对设置，第二压缩顶气门滑动配合在所述第三滑孔中，第二压缩顶气门沿所述柱状空腔径向滑动，第二做功顶气门滑动配合在所述第四滑孔中，第二做功顶气门沿所述柱状空腔径向滑动；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第二进气口和第二排气口，第二进气口位于所述第三滑孔远离第二燃烧室的一侧，第二排气口位于所述第四滑孔远离第二燃烧室的一侧，第二进气门配合在第二进气口上，第二排气门配合在第二排气口上；

转子同轴转动安装在所述柱状空腔内，所述转子设有第一大转臂、第一小转臂、第二大转臂和第二小转臂，第一大转臂、第一小转臂、第二大转臂和第二小转臂围绕转子转动轴线顺序圆周分布，第一大转臂长度方向和第二大转臂长度方向共线，第一小转臂长度方向和第二小转臂长度方向共线，第一大转臂、第一小转臂、第二大转臂和第二小转臂与壳底内壁密封配合，壳盖安装在壳底上以将所述柱状空腔密封，壳盖与所述转子密封配合；

第一大转臂、第一小转臂、壳底和壳盖之间形成第一进气仓，第一大转臂、第二小转臂、壳底和壳盖之间形成第一排气仓，第二大转臂、第一小转臂、壳底和壳盖之间形成第二排气仓，第二大转臂、第二小转臂、壳底和壳盖之间形成第二进气仓。

优选地，第一大转臂和第二大转臂端部沿所述柱状空腔周向的宽度大于第一小转臂和第二小转臂沿所述柱状空腔周向的宽度；优选地，第一排气仓和第二排气仓的体积大于第一进气仓和第二进气仓的体积。

优选地，第一压缩顶气门包括第一连接段、第一滑动段和第一杠杆段，第一连接段和第一滑动段固定连接，第一杠杆段与第一连接段固定连接，所述第一连接段与第一杠杆段转动安装在壳底外部，所述第一滑动段滑动配合在所述第一滑孔中；

第一做功顶气门包括第二连接段、第二滑动段和第二杠杆段，所述第二连接段和所述第二滑动段固定连接，第二杠杆段与第二连接段固定连接，所述第二连接段与第二杠杆段转动安装在壳底外部，所述第二滑动段滑动配合在所述第二滑孔中；

第二压缩顶气门包括第三连接段、第三滑动段和第三杠杆段，所述第三连接段和所述第三滑动段固定连接，第三杠杆段与第三连接段固定连接，所述第三连接段与第三杠杆段转动安装在壳底外部，所述第三滑动段滑动配合在所述第三滑孔中；

第二做功顶气门包括第四连接段、第四滑动段和第四杠杆段，所述第四连接段和所述第四滑动段固定连接，第四杠杆段与第四连接段固定连接，所述第四连接段与第四杠杆段转动安装在壳底外部，所述第四滑动段滑动配合在所述第四滑孔中。

优选地，还包括第一正时系统、第二正时系统、第三正时系统和第四正时系统；转子延伸壳底外部和壳盖外部；

第一正时系统包括第一转轴和第一抵靠部和第二抵靠部，第一转轴与转子传动连接，转子转速为n1，第一转轴转速为n2，n1/n2=0.5，第一抵靠部和第二抵靠部固定在第一转轴上，第一抵靠部用于按压第一杠杆段，第二抵靠部用于推动第一进气门运动；

第二正时系统包括第二转轴和第三抵靠部和第四抵靠部，所述第二转轴与转子传动连接，转子转速为n1，所述第二转轴转速为n3，n1/n3=0.5，所述第三抵靠部和所述第四抵靠部固定在所述第二转轴上，所述第三抵靠部用于按压所述第二杠杆段，所述第四抵靠部用于推动第一排气门运动；

第三正时系统包括第三转轴和第五抵靠部和第六抵靠部，所述第三转轴与转子传动连接，转子转速为n1，所述第三转轴转速为n4，n1/n4=0.5，所述第五抵靠部和所述第六抵靠部固定在所述第三转轴上，所述第五抵靠部用于按压所述第三杠杆段，所述第六抵靠部用于推动第二进气门运动；

第四正时系统包括第四转轴和第七抵靠部和第八抵靠部，所述第四转轴与转子传动连接，转子转速为n1，所述第四转轴转速为n5，n1/n5=0.5，所述第七抵靠部和所述第八抵靠部固定在所述第四转轴上，所述第七抵靠部用于按压所述第四杠杆段，所述第八抵靠部用于推动第二排气门运动。

优选地，壳底上设有第一高压排气口和第二高压排气口，第一高压排气口位于第一进气口远离第一滑孔的一侧，第二高压排气口位于第二进气口远离第三滑孔的一侧；

还包括第一高压排气机构和第二高压排气机构，此高压排气机构用于二次做功所用；

第一高压排气机构包括第一高压排气管、第一高压排气门和第五转轴，第一高压排气管安装在壳底上并与第一高压排气口连通，第一高压排气门安装在第一高压排气管内用于开启/关闭第一高压排气口，第五转轴转动安装在第一高压排气管内，第五转轴上设有螺旋叶片，第五转轴延伸至第一高压排气管外部与第一转轴传动连接；

第二高压排气机构包括第二高压排气管、第二高压排气门和第六转轴，第二高压排气管安装在壳底上并与第二高压排气口连通，第二高压排气门安装在第二高压排气管内用于开启/关闭第二高压排气口，第六转轴转动安装在第二高压排气管内，第六转轴上设有螺旋叶片，第六转轴延伸至第二高压排气管外部与第三转轴传动连接。

优选地，还包括第一冷却盖和第二冷却盖，第一冷却盖安装在壳底远离壳盖的一侧，第一冷却盖与壳底之间形成第一冷却腔，第二冷却盖安装在壳盖远离壳底的一侧，第二冷却盖与壳盖之间形成第二冷却腔。

优选地，转子沿转动轴线设有通孔，所述通孔与所述第一冷却腔和所述第二冷却腔连通。

优选地，通孔中部设有隔板；

第一大转臂内设有第一冷却油路，第一冷却油路的两端分别与所述通孔连通，第一冷却油路的两端分别位于隔板两侧；

第一小转臂内设有第二冷却油路，第二冷却油路的两端分别与所述通孔连通，第二冷却油路的两端分别位于隔板两侧；

第二大转臂内设有第三冷却油路，第三冷却油路的两端分别与所述通孔连通，第三冷却油路的两端分别位于隔板两侧；

第二小转臂内设有第四冷却油路，第四冷却油路的两端分别与所述通孔连通，第四冷却油路的两端分别位于隔板两侧。

优选地，转子垂直于转动轴线的两侧分别设有凹槽，所述凹槽内填充有垫片，垫片上设有多个微孔，所述微孔与第一冷却油路、第二冷却油路、第三冷却油路和第四冷却油路连通。

优选地，所述通孔内设有螺旋叶片。

本发明中，所提出的转臂发动机工作过程中，以第一进气仓和第一排气仓为例，转子转动过程中，第一进气仓到达第一进气口，通过第一进气口向第一进气仓内输入空气，此过程为进气过程，转子继续转动，第一进气仓到达第二燃烧室位置，第二压缩顶气门向内滑动，使得气体被压入第二燃烧室，此过程为压缩过程，转子继续转动，第一大转臂将第二燃烧室封堵一段时间，该段时间内第二燃烧室内发生燃烧，此过程为燃烧过程中，转子继续转动，燃烧产生的气体进入第一排气仓，第二做功顶气门开始向内滑动，燃烧产生的气体推动转子转动，此过程为做功过程，转子继续转动，第一排气仓到达第一高压排气口位置，此时气体从高压排气口排出，对高压排气机构进行二次做功以获得更多的动能，转子继续转动，第一排气仓到达第一排气口位置，第一排气仓内的废气经第一排气口排出，至此完成一个工作循环，该工作循环包括进气、压缩、燃烧、做功和排气五个步骤，在这个工作循环的同时，第一进气仓进气的同时也在对另一燃烧室进行压缩过程，第一进气仓压缩的同时也在对另一燃烧室进行进气过程，第一进气仓离开燃烧室时，燃烧室内进行一次点火燃烧，第一排气仓接受做功过程的同时也在对气门进行排气，第一排气仓排气过程的同时也在接受另一燃烧室进行的做功，这样旋转一周第一进气仓两度离开燃烧室，第一进气仓和第一排气仓相互配合，实现做功两次，完成两次工作循环，同样地第二进气仓和第二排气仓相互配合同时进行上述五个步骤，也实现做功两次，完成两次工作循环，因而转子转动一圈，实现四次做功，进而发动机的功率更高；并且排气仓行程大于进气仓行程，在做功过程中相当于增加了做工的行程，转子获得的动能更大，又得益于高压排气机构的二次做功系统，进而发动机热效率可以更高；并且，本发明提出的转臂发动机，没有传统活塞式发动机所具有的的曲轴、连杆、活塞等部件，部件少了可靠性就更高。

一种发动机组，包括多个上述转臂发动机，多个转臂发动机同轴线连接，多个所述转臂发动机的转子连接，任意相邻所述转子在所述转子径向的投影预设夹角；多个转臂发动机串联后，多个转臂发动机的转子同步转动，如当两个转臂发动机以90°夹角串联后，能够达到普通四缸发动机的效果，并且性能优于普通四缸发动机。

附图说明

图1为本发明提出的一种转臂发动机的结构示意图；

图2为本发明提出的一种转臂发动机的结构示意图；

图3为本发明提出的一种转臂发动机的爆炸示意图；

图4为本发明提出的一种转臂发动机的爆炸示意图；

图5为本发明提出的一种转臂发动机中壳底的结构示意图；

图6为本发明提出的一种转臂发动机中壳底的结构示意图；

图7为本发明提出的一种转臂发动机中壳底和转子的结构示意图；

图8为本发明提出的一种转臂发动机进气状态下的示意图；

图9为本发明提出的一种转臂发动机压缩状态下的示意图；

图10为本发明提出的一种转臂发动机燃烧状态下的示意图；

图11为本发明提出的一种转臂发动机做功状态下的示意图；

图12为本发明提出的一种转臂发动机二次做功状态下的示意图；

图13为本发明提出的一种转臂发动机排气状态下的示意图；

图14为本发明提出的一种转臂发动机中第一压缩顶气门的结构示意图；

图15为本发明提出的一种转臂发动机中第一正时系统的结构示意图；

图16为本发明提出的一种转臂发动机中第一高压排气机构的结构示意图；

图17为本发明提出的一种转臂发动机中转子的结构示意图；

图18为本发明提出的一种转臂发动机转子剖视图；

图19为本发明提出的一种转臂发动机转子剖视图。

具体实施方式

如图1-19所示，图1为本发明提出的一种转臂发动机的结构示意图，图2为本发明提出的一种转臂发动机的结构示意图，图3为本发明提出的一种转臂发动机的爆炸示意图，图4为本发明提出的一种转臂发动机的爆炸示意图，图5为本发明提出的一种转臂发动机中壳底的结构示意图，图6为本发明提出的一种转臂发动机中壳底的结构示意图，图7为本发明提出的一种转臂发动机中壳底和转子的结构示意图，图8为本发明提出的一种转臂发动机进气状态下的示意图，图9为本发明提出的一种转臂发动机压缩状态下的示意图，图10为本发明提出的一种转臂发动机燃烧状态下的示意图，图11为本发明提出的一种转臂发动机做功状态下的示意图，图12为本发明提出的一种转臂发动机二次做功状态下的示意图，图13为本发明提出的一种转臂发动机排气状态下的示意图，图14为本发明提出的一种转臂发动机中第一压缩顶气门的结构示意图，图15为本发明提出的一种转臂发动机中第一正时系统的结构示意图，图16为本发明提出的一种转臂发动机中第一高压排气机构的结构示意图，图17为本发明提出的一种转臂发动机中转子的结构示意图，图18为本发明提出的一种转臂发动机转子剖视图，图19为本发明提出的一种转臂发动机转子剖视图。

参照图1-19，本发明提出的一种转臂发动机，包括壳底1、第一压缩顶气门21、第一做功顶气门22、第一进气门、第一排气门、第二压缩顶气门23、第二做功顶气门24、第二进气门、第二排气门、转子4和壳盖3；

参照图5-7，壳体外形呈圆柱状，壳体内设有柱状空腔，所述柱状空腔与壳体同轴线设置，壳体位于所述柱状空腔径向一侧设有第一燃烧室17，第一燃烧室17内设有火花塞和喷油嘴；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第一滑孔和第二滑孔，所述第一滑孔和所述第二滑孔分别位于第一燃烧室17两侧并关于第一燃烧室17对称设置，第一压缩顶气门21滑动配合在所述第一滑孔中，第一压缩顶气门21沿所述柱状空腔径向滑动，第一做功顶气门滑动配合在所述第二滑孔中，第一做功顶气门22沿所述柱状空腔径向滑动，第一压缩顶气门21和第一做功顶气门22可由转轴弹簧驱动，由正时系统控制；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第一进气口11和第一排气口12，第一进气口11位于所述第一滑孔远离第一燃烧室17的一侧，第一排气口12位于所述第二滑孔远离第一燃烧室17的一侧，第一进气口11和第一排气口12关于第一燃烧室17对称设置，第一进气门配合在第一进气口11上，第一排气门配合在第一排气口12上；

壳体位于所述柱状空腔径向一侧设有第二燃烧室18，第二燃烧室18与第一燃烧室17相对设置，第二燃烧室18内设有火花塞和喷油嘴；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第三滑孔和第四滑孔，所述第三滑孔和所述第四滑孔分别位于第二燃烧室18两侧并关于第二燃烧室18对称设置，所述第三滑孔与所述第一滑孔相对设置，所述第四滑孔与所述第二滑孔相对设置，第二压缩顶气门23滑动配合在所述第三滑孔中，第二压缩顶气门23沿所述柱状空腔径向滑动，第二做功顶气门24滑动配合在所述第四滑孔中，第二做功顶气门24沿所述柱状空腔径向滑动，第二压缩顶气门23和第二做功顶气门24可由转轴弹簧驱动，由正时系统控制；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第二进气口13和第二排气口14，第二进气口13位于所述第三滑孔远离第二燃烧室18的一侧，第二排气口14位于所述第四滑孔远离第二燃烧室18的一侧，第二进气口13和第二排气口14关于第二燃烧室18对称设置，第二进气门配合在第二进气口13上，第二排气门配合在第二排气口14上；

参照图7，转子4同轴转动安装在所述柱状空腔内，所述转子4设有第一大转臂41、第一小转臂42、第二大转臂43和第二小转臂44，第一大转臂41、第一小转臂42、第二大转臂43和第二小转臂44围绕转子4转动轴线顺序圆周分布，第一大转臂41长度方向和第二大转臂43长度方向共线，第一小转臂42长度方向和第二小转臂44长度方向共线，第一大转臂41、第一小转臂42、第二大转臂43和第二小转臂44与壳底1内壁密封配合，壳盖3安装在壳底1上以将所述柱状空腔密封，壳盖3与所述转子4密封配合；

第一大转臂41、第一小转臂42、壳底1和壳盖3之间形成第一进气仓51，第一大转臂41和第一小转臂42之间平滑过渡，第一大转臂41、第二小转臂44、壳底1和壳盖3之间形成第一排气仓52，第一大转臂41和第二小转臂44之间平滑过渡，第二大转臂43、第一小转臂42、壳底1和壳盖3之间形成第二排气仓54，第二大转臂43和第一小转臂42之间平滑过渡，第二大转臂43、第二小转臂44、壳底1和壳盖3之间形成第二进气仓53，第二大转臂43和第二小转臂44之间平滑过渡。

本实施例提出的转臂发动机工作过程中，以第一进气仓51和第一排气仓52为例，转子4逆时针转动，转子4转动过程中，第一进气仓51到达第一进气口11，参照图8，通过第一进气口11向第一进气仓51内输入空气，此过程为进气过程；

转子4继续转动，第一进气仓51到达第二燃烧室18位置，参照图9，第二压缩顶气门23向内滑动并与第一小转臂42抵靠，转子4转动一段距离后，第二压缩顶气门23滑动到最大位置，随后第二压缩顶气门23与第一大转臂41相抵靠，第二压缩顶气门23开始反向移动最终回到原始位置，气体被全部压入第二燃烧室18，此过程为压缩过程；

转子4继续转动，参照图10，喷油嘴向第二燃烧室18喷射油液，火花塞点火，第一大转臂41将第二燃烧室18封堵一段时间，该段时间内第二燃烧室18内发生燃烧，以便燃烧更加充分，此过程为燃烧过程中；

转子4继续转动，燃烧产生的气体进入第一排气仓52，参照图11，第二做功顶气门24开始向内滑动并与第一大转臂41相抵靠，燃烧产生的气体推动转子4转动，转子4转动一段距离后，第二做功顶气门24滑动到最大位置，并保持一段时间，这段时间为增加做功行程的时间，随后第二做功顶气门24与第二小转臂44抵靠，第二做功顶气门24开始向外滑动并最终恢复原位，此过程为做功过程；

转子4继续转动，第一排气仓52到达第一排气口12位置，参照图13，第一做功顶气门22开始向内滑动并与第一大转臂41相抵靠，第一排气仓52内的废气经第一排气口12排出，转子4转动一段距离后，第一做功顶气门22滑动到最大位置，并保持一段时间，随后第一做功顶气门22与第二小转臂44抵靠，第一做功顶气门22开始向外滑动并最终恢复原位，第一排气仓52内的废气全部排出，至此完成一个工作循环；

上述工作循环包括进气、压缩、燃烧、做功和排气五个步骤，在这个工作循环的同时，第一进气仓51到达第二进气口13时，通过第二进气口13向第一进气仓51内输入空气，重复上述步骤，在第一燃烧室17内燃烧，实现一次做功，也就是说，转子4转动一周，第一进气仓51和第一排气仓52相互配合，实现做功两次；与此同时，第二进气仓53和第二排气仓54同时进行上述五个步骤，也实现做功两次，因而转子4转动一圈，共实现四次做功，进而发动机的功率更高。

上述工作循环中，第一压缩顶气门21只在第一进行仓51和第二进气仓53内滑动，将进气仓内的气体压入燃烧室，同时也在进气仓内补入下一次所需的空气，第一做功顶气门22只在第一排气仓52和第二排气仓54内滑动，第二压缩顶气门23只在第一进气仓51和第二进气仓53内滑动，第二做功顶气门24只在第一排气仓52和第二排气仓54内滑动；第一进气门只有在第一进气仓51或第二进气仓53位于第一进气门位置时第一进气门打开，第一排气门只有在第一排气仓52或第二排气仓54位于第一排气门位置时第一排气门打开，第二进气门只有在第一进气仓51或第二进气仓53位于第二进气门位置时第二进气门打开，第二排气门只有在第一排气仓52或第二排气仓54位于第二排气门位置时第二排气门打开。

第一大转臂41和第二大转臂43端部沿所述柱状空腔周向的宽度大于第一小转臂42和第二小转臂44沿所述柱状空腔周向的宽度，第一大转臂41和第二大转臂43封堵第一燃烧室17和第二燃烧室18时，火花塞点火，由于第一大转臂41和第二大转臂43较宽，从而第一大转臂41和第二大转臂43在经过第一燃烧室17和第二燃烧室18位置所需要的时间更长，增加第一燃烧室17和第二燃烧室18内的燃烧时间，使燃烧更为充分，油液充分燃烧后使热能聚集到最大时才开始对转子4做功，这样有助于提高燃油经济性；进一步地，第一排气仓和第二排气仓的体积大于第一进气仓和第二进气仓的体积，排气仓行程大于进气仓行程，在做功过程中相当于增加了做工的行程，转子获得的动能更大。

参照图14，本实施例中，第一压缩顶气门21包括第一连接段211、第一滑动段212和第一杠杆段213，第一连接段211和第一滑动段212固定连接形成“7”字形结构，第一连接段211与第一杠杆段213转动安装在壳底1外部，第一滑动段212滑动配合在所述第一滑孔中；本实施例中，第一连接段211与第一杠杆段213间设有轴孔，按压住第一杠杆段213即可使得第一压缩顶气门21不能转动，第一滑动段212截面为弧线形结构，本实施例中，壳底1和壳盖3上均设有滑槽，第一滑动段212滑动配合在所述滑槽中；

第一做功顶气门22包括第二连接段、第二滑动段和第二杠杆段，所述第二连接段和所述第二滑动段固定连接形成“7”字形结构，所述第二连接段与第二杠杆段转动安装在壳底1外部，所述第二滑动段滑动配合在所述第二滑孔中，本实施例中，第二连接段与第二杠杆段之间设有轴孔，按压住第二杠杆段即可使得第一做功顶气门22不能转动，第二滑动段截面为弧线形结构，本实施例中，壳底1和壳盖3上均设有滑槽，第二滑动段滑动配合在所述滑槽中；

第二压缩顶气门23包括第三连接段、第三滑动段和第三杠杆段，所述第三连接段和所述第三滑动段固定连接形成“7”字形结构，所述第三连接段与第三杠杆段转动安装在壳底1外部，所述第三滑动段滑动配合在所述第三滑孔中，本实施例中，第三连接段与第三杠杆段间设有轴孔，按压住第三杠杆段即可使得第二压缩顶气门23不能转动，第三滑动段截面为弧线形结构，本实施例中，壳底1和壳盖3上均设有滑槽，第三滑动段滑动配合在所述滑槽中；

第二做功顶气门24包括第四连接段、第四滑动段和第四杠杆段，所述第四连接段和所述第四滑动段固定连接形成“7”字形结构，所述第四连接段与第四杠杆段转动安装在壳底1外部，所述第四滑动段滑动配合在所述第四滑孔中，本实施例中，第四连接段与第四杠杆段之间设有轴孔，按压住第四杠杆段即可使得第二做功顶气门24不能转动，第四滑动段截面为弧线形结构，本实施例中，壳底1和壳盖3上均设有滑槽，第四滑动段滑动配合在所述滑槽中。

第一压缩顶气门21、第一做功顶气门22、第二压缩顶气门23和第二做功顶气门24、第一进气门、第一排气门、第二进气门和第二排气门均由正时系统控制，因此还包括第一正时系统、第二正时系统、第三正时系统和第四正时系统；转子4延伸壳底1外部和壳盖3外部；

第一压缩顶气门21只是在第一进气仓51和第二进气仓53内滑动，将第一进气仓51或第二进气仓53内的空气压入第一燃烧室17，同时也在第一进气仓51或第二进气仓53内补充下次所需的空气，需要第一进气门的开闭配合才能完成，因此第一进气门的打开完全依赖第一进气仓51和第二进气仓53的位置，也就是说当第一压缩顶气门21运动时第一进气门打开，转子4转动一周，第一燃烧室17点火做功两次，对应的需要对第一压缩顶气门21和第一进气门进行两次控制，采用第一正时系统对第一压缩顶气门21和第一进气门进行控制，参照图15，第一正时系统包括第一转轴61和第一抵靠部62和第二抵靠部63，第一转轴61与转子4传动连接，转子4转速为n1，第一转轴61转速为n2，n1/n2=0.5，因此转子4转动一周，第一转轴61转动两周，第一抵靠部62和第二抵靠部63固定在第一转轴61上，第一抵靠部62用于按压第一杠杆段213，第二抵靠部63用于推动第一进气门运动，本实施例中的第一抵靠部62和第二抵靠部63均为变径轮，变径轮半径沿变径轮周向变化，变径轮半径较大的部分用于推动第一压缩顶气门21上的第一杠杆段213和第一进气门摇臂转动从而实现第一压缩顶气门21的转动和第一进气门的开闭；

第二正时系统的结构与第一正时系统的结构完全相同，第二正时系统包括第二转轴、第三抵靠部和第四抵靠部，第二转轴与转子4传动连接，转子4转速为n1，第二转轴转速为n3，n1/n3=0.5，因此转子4转动一周，第二转轴转动两周，第三抵靠部和第四抵靠部固定在第二转轴上，第三抵靠部用于按压第二杠杆段，第四抵靠部用于推动第一排气门运动，本实施例中的第三抵靠部和和第四抵靠部均为变径轮，变径轮半径沿变径轮周向变化，变径轮半径较大的部分用于推动第一做功顶气门22上的第二杠杆段和第一排气门摇臂转动从而实现第一做功顶气门22的转动和第一排气门的开闭；

第三正时系统的结构与第一正时系统的结构完全相同，第三正时系统包括第三转轴和第五抵靠部和第六抵靠部，第三转轴与转子4传动连接，转子4转速为n1，第三转轴转速为n4，n1/n4=0.5，因此转子4转动一周，第三转轴转动两周，第五抵靠部和第六抵靠部固定在第三转轴上，第五抵靠部用于按压第三杠杆段，第六抵靠部用于推动第二进气门运动，本实施例中的第五抵靠部和和第六抵靠部均为变径轮，变径轮半径沿变径轮周向变化，变径轮半径较大的部分用于推动第二压缩顶气门23上的第三杠杆段和第二进气门摇臂转动从而实现第二压缩顶气门23的转动和第二进气门的开闭；

第四正时系统的结构与第一正时系统的结构完全相同，第四正时系统包括第四转轴和第七抵靠部和第八抵靠部，第四转轴与转子4传动连接，转子4转速为n1，第四转轴转速为n5，n1/n5=0.5，因此转子4转动一周，第四转轴转动两周，第七抵靠部和第八抵靠部固定在第四转轴上，第七抵靠部用于按压第四杠杆段，第八抵靠部用于推动第二排气门运动，本实施例中的第七抵靠部和和第八抵靠部均为变径轮，变径轮半径沿变径轮周向变化，变径轮半径较大的部分用于推动第二做功顶气门24上的第四杠杆段和第二排气门摇臂转动从而实现第二做功顶气门24的转动和第二排气门的开闭。

优选地，壳底1上设有第一高压排气口15和第二高压排气口16，第一高压排气口15位于第一进气口11远离第一滑孔的一侧，第二高压排气口16位于第二进气口13远离第三滑孔的一侧；

还包括第一高压排气机构和第二高压排气机构；

参照图16，第一高压排气机构包括第一高压排气管71、第一高压排气门72和第五转轴73，第一高压排气管71安装在壳底1上并与第一高压排气口15连通，第一高压排气门72安装在第一高压排气管71内用于开启/关闭第一高压排气口15，第五转轴73转动安装在第一高压排气管71内，第五转轴73上设有螺旋叶片，第五转轴73延伸至第一高压排气管71外部与第一转轴61传动连接；

第二高压排气机构包括第二高压排气管、第二高压排气门和第六转轴，第二高压排气管安装在壳底1上并与第二高压排气口16连通，第二高压排气门安装在第二高压排气管内用于开启/关闭第二高压排气口16，第六转轴转动安装在第二高压排气管内，第六转轴上设有螺旋叶片，第六转轴延伸至第二高压排气管外部与第三转轴63传动连接。

参照图12，当第一排气仓52或第二排气仓54转动至第一高压排气口15或第二高压排气口16时，第一排气仓52和第二排气仓54内的废气通过第一高压排气口15和第二高压排气口16排出，并推动螺旋叶片转动，螺旋叶片带动第五转轴73和第六转轴转动，第五转轴73带动第一转轴61转动，第六转轴带动第三转轴转动，从而将发动机燃烧产生的废气利用起来，提高了发动机的热效率。

为了对发动机进行冷却，还包括第一冷却盖81和第二冷却盖82，第一冷却盖81安装在壳底1远离壳盖3的一侧，第一冷却盖81与壳底1之间形成第一冷却腔，第二冷却盖82安装在壳盖3远离壳底1的一侧，第二冷却盖82与壳盖3之间形成第二冷却腔；第一冷却盖81上设有通孔，供冷却液进入第一冷却腔内，以对壳底1进行冷却；进一步地，参照图18，转子4沿转动轴线设有通孔，所述通孔与所述第一冷却腔和所述第二冷却腔连通，第一冷却腔内的冷却液通过转子4上的通孔进入第二冷却腔内，以对壳盖3进行冷却。

参照图18，为了更好地对转子4进行冷却，通孔中部设有隔板45；

参照图19，第一大转臂41内设有第一冷却油路411，第一冷却油路411的两端分别与所述通孔连通，第一冷却油路411的两端分别位于隔板45两侧；

第一小转臂42内设有第二冷却油路421，第二冷却油路421的两端分别与所述通孔连通，第二冷却油路421的两端分别位于隔板45两侧；

第二大转臂43内设有第三冷却油路431，第三冷却油路431的两端分别与所述通孔连通，第三冷却油路431的两端分别位于隔板45两侧；

第二小转臂44内设有第四冷却油路441，第四冷却油路441的两端分别与所述通孔连通，第四冷却油路441的两端分别位于隔板45两侧。

第一冷却腔内的冷却液进入转子4的通孔中，由于通孔中设有隔板45，冷却液通过第一冷却油路411第一端、第二冷却油路421第一端、第三冷却油路431第一端和第四冷却油路441第一端进入第一冷却油路411、第二冷却油路421、第三冷却油路431和第四冷却油路441，分别对第一大转臂41、第一小转臂42、第二大转臂43和第二小转臂44进行冷却，再通过第一冷却油路411第二端、第二冷却油路421第二端、第三冷却油路431第二端和第四冷却油路441第二端流出，冷却液连续不断的通过四个冷却油路。

参照图17，转子4垂直于转动轴线的两侧分别设有凹槽，所述凹槽内填充有垫片46，垫片46与壳底1和壳盖3相抵靠，垫片46的作用是保护转子4，不让转子4与壳底1和壳盖3相接触，提高转子4寿命，垫片46上设有多个微孔，所述微孔通过转子4 的凹槽面与第一冷却油路411、第二冷却油路421、第三冷却油路431和第四冷却油路441连通，冷却油路中的冷却油通过微孔渗漏出来进入垫片46和壳底1之间、垫片46和壳盖3之间，起到润滑作用。

所述通孔内设有螺旋叶片，螺旋叶片随转子4同步转动，螺旋叶片用于促进冷却液在转子4的通孔内流动。

本实施例中的转臂发动机，由于壳底1为对称结构，转子4在转动时理论上是零振动，不需要像活塞式发动机要对曲轴进行配重。

可以多个转臂发动机进行串联形成发动组，多个转臂发动机串联后，多个转臂发动机的转子4同步转动，如当两个转臂发动机的转子以90°夹角串联后，能够达到普通四缸发动机的效果，并且性能优于普通四缸发动机。

本实施例中的转臂发动机由于没有像活塞发动机中的曲轴、连杆、活塞等部件，因此体积较活塞式发动机小。

对于活塞式发动机而言，燃气在气缸内爆燃后立即从排气门排出，甚至燃烧还在进行中，噪音主要是燃气爆出时所产生的气浪的声音，对于本实施例中的转臂发动机而言，燃气在燃烧室内爆燃后并不是立即排出的，而是待充分燃烧后再膨胀做功，再由排气仓转到高压排气口做功排出，这时就不会有爆出的声音，所产生的噪音是高压排气门处的气流声，所以噪音会小很多。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转臂发动机，其特征在于，包括壳底（1）、第一压缩顶气门（21）、第一做功顶气门（22）、第一进气门、第一排气门、第二压缩顶气门（23）、第二做功顶气门（24）、第二进气门、第二排气门、转子（4）和壳盖（3）；

壳体内设有柱状空腔，壳体位于所述柱状空腔径向一侧设有第一燃烧室（17）；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第一滑孔和第二滑孔，所述第一滑孔和所述第二滑孔分别位于第一燃烧室（17）两侧，第一压缩顶气门（21）滑动配合在所述第一滑孔中，第一压缩顶气门（21）沿所述柱状空腔径向滑动，第一做功顶气门滑动配合在所述第二滑孔中，第一做功顶气门（22）沿所述柱状空腔径向滑动；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第一进气口（11）和第一排气口（12），第一进气口（11）位于所述第一滑孔远离第一燃烧室（17）的一侧，第一排气口（12）位于所述第二滑孔远离第一燃烧室（17）的一侧，第一进气门配合在第一进气口（11）上，第一排气门配合在第一排气口（12）上；

壳体位于所述柱状空腔径向一侧设有第二燃烧室（18），第二燃烧室（18）与第一燃烧室（17）相对设置；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第三滑孔和第四滑孔，所述第三滑孔和所述第四滑孔分别位于第二燃烧室（18）两侧，所述第三滑孔与所述第一滑孔相对设置，所述第四滑孔与所述第二滑孔相对设置，第二压缩顶气门（23）滑动配合在所述第三滑孔中，第二压缩顶气门（23）沿所述柱状空腔径向滑动，第二做功顶气门（24）滑动配合在所述第四滑孔中，第二做功顶气门（24）沿所述柱状空腔径向滑动；

壳体上位于所述柱状空腔径向一侧设有第二进气口（13）和第二排气口（14），第二进气口（13）位于所述第三滑孔远离第二燃烧室（18）的一侧，第二排气口（14）位于所述第四滑孔远离第二燃烧室（18）的一侧，第二进气门配合在第二进气口（13）上，第二排气门配合在第二排气口（14）上；

转子（4）同轴转动安装在所述柱状空腔内，所述转子（4）设有第一大转臂（41）、第一小转臂（42）、第二大转臂（43）和第二小转臂（44），第一大转臂（41）、第一小转臂（42）、第二大转臂（43）和第二小转臂（44）围绕转子（4）转动轴线顺序圆周分布，第一大转臂（41）长度方向和第二大转臂（43）长度方向共线，第一小转臂（42）长度方向和第二小转臂（44）长度方向共线，第一大转臂（41）、第一小转臂（42）、第二大转臂（43）和第二小转臂（44）与壳底（1）内壁密封配合，壳盖（3）安装在壳底（1）上以将所述柱状空腔密封，壳盖（3）与所述转子（4）密封配合；

第一大转臂（41）、第一小转臂（42）、壳底（1）和壳盖（3）之间形成第一进气仓（51），第一大转臂（41）、第二小转臂（44）、壳底（1）和壳盖（3）之间形成第一排气仓（52），第二大转臂（43）、第一小转臂（42）、壳底（1）和壳盖（3）之间形成第二排气仓（54），第二大转臂（43）、第二小转臂（44）、壳底（1）和壳盖（3）之间形成第二进气仓（53）。

2.根据权利要求1所述的转臂发动机，其特征在于，第一大转臂（41）和第二大转臂（43）端部沿所述柱状空腔周向的宽度大于第一小转臂（42）和第二小转臂（44）沿所述柱状空腔周向的宽度；优选地，第一排气仓和第二排气仓的体积大于第一进气仓和第二进气仓的体积。

3.根据权利要求1所述的转臂发动机，其特征在于，第一压缩顶气门（21）包括第一连接段（211）、第一滑动段（212）和第一杠杆段（213），第一连接段（211）和第一滑动段（212）固定连接，第一连接段（211）与第一杠杆段（213）转动安装在壳底（1）外部，第一滑动段（212）滑动配合在所述第一滑孔中；

第一做功顶气门（22）包括第二连接段、第二滑动段和第二杠杆段，所述第二连接段和所述第二滑动段固定连接，所述第二连接段与所述第二杠杆段转动安装在壳底（1）外部，所述第二滑动段滑动配合在所述第二滑孔中；

第二压缩顶气门（23）包括第三连接段、第三滑动段和第三杠杆段，所述第三连接段和所述第三滑动段固定连接，所述第三连接段与所述第三杠杆段转动安装在壳底（1）外部，所述第三滑动段滑动配合在所述第三滑孔中；

第二做功顶气门（24）包括第四连接段、第四滑动段和第四杠杆段，所述第四连接段和所述第四滑动段固定连接，所述第四连接段与所述第四杠杆段转动安装在壳底（1）外部，所述第四滑动段滑动配合在所述第四滑孔中。

4.根据权利要求3所述的转臂发动机，其特征在于，还包括第一正时系统、第二正时系统、第三正时系统和第四正时系统；转子（4）延伸壳底（1）外部和壳盖（3）外部，

第一正时系统包括第一转轴（61）和第一抵靠部（62）和第二抵靠部（63），第一转轴（61）与转子（4）传动连接，转子（4）转速为n1，第一转轴（61）转速为n2，n1/n2=0.5，第一抵靠部（62）和第二抵靠部（63）固定在第一转轴（61）上，第一抵靠部（62）用于按压第一杠杆段（213），第二抵靠部（63）用于推动第一进气门运动；

第二正时系统包括第二转轴和第三抵靠部和第四抵靠部，所述第二转轴与转子（4）传动连接，转子（4）转速为n1，所述第二转轴转速为n3，n1/n3=0.5，所述第三抵靠部和所述第四抵靠部固定在所述第二转轴上，所述第三抵靠部用于按压所述第二杠杆段，所述第四抵靠部用于推动第一排气门运动；

第三正时系统包括第三转轴和第五抵靠部和第六抵靠部，所述第三转轴与转子（4）传动连接，转子（4）转速为n1，所述第三转轴转速为n4，n1/n4=0.5，所述第五抵靠部和所述第六抵靠部固定在所述第三转轴上，所述第五抵靠部用于按压所述第三杠杆段，所述第六抵靠部用于推动第二进气门运动；

第四正时系统包括第四转轴和第七抵靠部和第八抵靠部，所述第四转轴与转子（4）传动连接，转子（4）转速为n1，所述第四转轴转速为n5，n1/n5=0.5，所述第七抵靠部和所述第八抵靠部固定在所述第四转轴上，所述第七抵靠部用于按压所述第四杠杆段，所述第八抵靠部用于推动第二排气门运动。

5.根据权利要求4所述的转臂发动机，其特征在于，壳底（1）上设有第一高压排气口（15）和第二高压排气口（16），第一高压排气口（15）位于第一进气口（11）远离第一滑孔的一侧，第二高压排气口（16）位于第二进气口（13）远离第三滑孔的一侧；

还包括第一高压排气机构和第二高压排气机构；

第一高压排气机构包括第一高压排气管（71）、第一高压排气门（72）和第五转轴（73），第一高压排气管（71）安装在壳底（1）上并与第一高压排气口（15）连通，第一高压排气门（72）安装在第一高压排气管（71）内用于开启/关闭第一高压排气口（15），第五转轴（73）转动安装在第一高压排气管（71）内，第五转轴（73）上设有螺旋叶片，第五转轴（73）延伸至第一高压排气管（71）外部与第一转轴（61）传动连接；

第二高压排气机构包括第二高压排气管、第二高压排气门和第六转轴，第二高压排气管安装在壳底（1）上并与第二高压排气口（16）连通，第二高压排气门安装在第二高压排气管内用于开启/关闭第二高压排气口（16），第六转轴转动安装在第二高压排气管内，第六转轴上设有螺旋叶片，第六转轴延伸至第二高压排气管外部与第三转轴传动连接。

6.根据权利要求1所述的转臂发动机，其特征在于，还包括第一冷却盖（81）和第二冷却盖（82），第一冷却盖（81）安装在壳底（1）远离壳盖（3）的一侧，第一冷却盖（81）与壳底（1）之间形成第一冷却腔，第二冷却盖（82）安装在壳盖（3）远离壳底（1）的一侧，第二冷却盖（82）与壳盖（3）之间形成第二冷却腔，第一冷却盖（81）和/或第二冷却盖（82）上设有通孔。

7.根据权利要求6所述的转臂发动机，其特征在于，转子（4）沿转动轴线设有通孔，所述通孔与所述第一冷却腔和所述第二冷却腔连通。

8.根据权利要求7所述的转臂发动机，其特征在于，通孔中部设有隔板（45），通孔内在所述隔板（45）两侧设有螺旋叶片；

第一大转臂（41）内设有第一冷却油路（411），第一冷却油路（411）的两端分别与所述通孔连通，第一冷却油路（411）的两端分别位于隔板（45）两侧；

第一小转臂（42）内设有第二冷却油路（421），第二冷却油路（421）的两端分别与所述通孔连通，第二冷却油路（421）的两端分别位于隔板（45）两侧；

第二大转臂（43）内设有第三冷却油路（431），第三冷却油路（431）的两端分别与所述通孔连通，第三冷却油路（431）的两端分别位于隔板（45）两侧；

第二小转臂（44）内设有第四冷却油路（441），第四冷却油路（441）的两端分别与所述通孔连通，第四冷却油路（441）的两端分别位于隔板（45）两侧。

9.根据权利要求8所述的转臂发动机，其特征在于，转子（4）垂直于转动轴线的两侧分别设有凹槽，所述凹槽内填充有垫片（46），垫片（46）抵靠在壳底（1）和壳盖（3）上，垫片（46）上设有多个微孔，所述微孔与第一冷却油路（411）、第二冷却油路（421）、第三冷却油路（431）和第四冷却油路（441）连通。

10.一种发动机组，包括多个权利要求1-9中所述的转臂发动机，多个所述转臂发动机同轴线连接，多个所述转臂发动机的转子连接，任意相邻所述转子在所述转子径向的投影预设夹角。