CN110159421A - 活塞、转子内燃机、车辆、飞行器及船舶 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞、转子内燃机、车辆、飞行器及船舶，属于内燃机领域。一种活塞，包括：活塞主体，分别设有容气腔和换气槽，所述换气槽在所述活塞主体的顶面和反向侧面上分别设有开口；以及开闭组件，设于所述活塞主体上，用于阻断或连通所述容气腔和所述换气槽。本发明的转子内燃机、车辆、飞行器和船舶采用上述的活塞。采用本发明的活塞制成的转子内燃机，燃烧室内的可燃气体燃烧产生的冲击力直接作用于活塞的反向侧面，来带动转子转动，免除了曲柄连杆机构的转换，在转子上产生的扭矩更大，能量转换效率更高。

Description

活塞、转子内燃机、车辆、飞行器及船舶

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，更具体地说，是涉及一种活塞、转子内燃机、车辆、飞行器及船舶。

背景技术

内燃机以往复活塞式内燃机最为普遍，其通过将燃料和空气混合，在气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气，燃气膨胀推动活塞做功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械能输出，驱动从动机械工作。现有往复活塞式内燃机的气缸的顶部为燃烧室，气缸盖上设有节气门用来控制燃烧室的进气，等到燃烧室内充满可燃气体后，通过活塞的滑动将燃烧室内的可燃气体压缩，最后点燃可燃气体，气体膨胀推动活塞做功。此种结构可燃气体与活塞的顶面接触，可燃气体燃烧后推动活塞做直线运动，这就需要往复活塞式内燃机将活塞的直线运动转化为曲轴的转动，转换过程的存在导致往复活塞式内燃机输出扭矩较小，能量转化较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活塞，以解决现有技术中存在的往复活塞式内燃机中，可燃气体存储于燃烧室内，使得燃烧室内的可燃气体燃烧只能推动推动活塞做直线运动，需要通过曲柄连杆机构来将活塞的直线运动转化为曲轴的转动，致使往复活塞式内燃机输出扭矩较小，能量转化效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种活塞，包括：

活塞主体，分别设有容气腔和换气槽，所述换气槽在所述活塞主体的顶面和反向侧面上分别设有开口；以及

开闭组件，设于所述活塞主体上，用于阻断或连通所述容气腔和所述换气槽。

进一步地，所述开闭组件包括：

换气孔，设于所述活塞主体上，连通于所述换气槽和所述容气腔之间；

封板，滑动设于所述活塞主体上，用于切入所述换气孔内将所述换气孔阻断；以及

撬杆，转动设于所述活塞主体上，一端与所述封板抵接，用于在另一端受力的情况下将所述封板从所述换气孔内推出。

进一步地，所述活塞主体的一侧设有与所述活塞的轴线平行的承压面。

进一步地，所述活塞主体的顶面包括主区域和位于所述主区域反向一侧的贴合坡面，所述贴合坡面背向所述主区域的朝向曲翘。

进一步地，所述主区域为外凸的圆弧形曲面。

进一步地，所述换气槽在所述活塞主体反向侧面上的开口延伸至所述贴合坡面上形成所述换气槽在所述活塞主体顶面上的开口。

本发明提供的活塞的有益效果在于：与现有技术相比，采用本发明的活塞应用到转子发动机后，在活塞主体压缩活塞腔中的可燃气体时，开闭组件将容气腔和换气槽连通，使得被压缩的气体从换气槽在活塞主体顶面上的开口进入中，之后开闭组件将容气腔和换气槽阻断，使得压缩气体被存储在容气腔中，然后等到活塞插入定子环的做功槽中后，开闭组件将容气腔和换气槽连通，使得容气腔中的气体从换气槽在活塞主体反向侧面上的开口释放进燃烧室中，最后通过点燃燃烧室中的可燃气体，使得气体膨胀推动活塞带动转子正向转动，使得转子发动机无需曲柄连杆机构将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，提高了输出扭矩和能量转化效率。

本发明还提供了一种转子内燃机包括上述的活塞。本发明提供的转子内燃机的有益效果在于，燃烧室内的可燃气体燃烧产生的冲击力直接作用于活塞主体的反向侧面，来带动转子转动，免除了曲柄连杆机构的转换，在转子上产生的扭矩更大，能量转换效率更高。

本发明还提供了一种车辆包括上述的转子内燃机。本发明提供的车辆的有益效果与上述转子内燃机的有益效果相同，在此不再赘述。

本发明还提供了一种飞行器包括上述的转子内燃机。本发明提供的飞行器的有益效果与上述转子内燃机的有益效果相同，在此不再赘述。

本发明还提供了一种船舶包括上述的转子内燃机。本发明提供的船舶的有益效果与上述转子内燃机的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的转子内燃机的主视图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1中A-A处的剖视图，图中箭头方向为正向；

图4为图3中B处的放大图；

图5为图3中C处的放大图；

图6为图3中的转子内燃机在转子正向转动后，活塞插入做功槽中时的剖视图；

图7为图6中的D处放大图；

图8为图3中活塞的侧视图；

图9为图3中定子环的剖视图，图中箭头方向为正向；

图10为图3中转子和活塞的装配图；

图11为图10的侧视图；

图12为本发明另一实施例提供的转子内燃机的剖视图，图中箭头方向为正向；

图13为图12中主凸轮、开启凸轮、开启从动件、关闭凸轮、关闭从动件与活塞的结构图；

图14为图13中活塞的剖视图；

图15为图13中主凸轮的侧视图，图中箭头方向为正向；

图16为图13中开启凸轮的侧视图，图中箭头方向为正向；

图17为图13中关闭凸轮的侧视图，图中箭头方向为正向；

图18为本发明实施例提供的转子内燃机中的活塞环的结构示意图；

图19为图18中E处的放大图；

图20为图19的侧视图。

其中，图中各附图标记：

1-定子环；11-进气槽；111-进气口；12-气封区；13-做功槽；131-点火组件；132-排气口；134-燃烧室；135-滑移室；14-隔板；15-注油间隙；16-润滑油孔；2-转子；21-活塞腔；22-压缩室；23-贴合面；25-周向密封环；26-轴向密封条；27-导向座；271-主导向孔；272-开启导向孔；273-关闭导向孔；3-活塞主体；31-主区域；32-贴合坡面；33-承压面；41-容气腔；42-换气槽；43-换气孔；44-封板；45-撬杆；46-开启凸轮；461-开启从动件；462-压缩开启段；463-做功开启段；47-关闭凸轮；471-关闭从动件；472-压缩关闭段；6-主凸轮；61-凸轮槽；611-进气段；612-压缩段；613-插入段；614-做功保持段；615-回收段；62-主从动件；7-点火正时机构；71-常闭基座；72-长闭触环；73-常闭电刷；74-正时基座；75-正时电刷；76-点火触点；8-活塞环；81-密封段；811-卡槽；82-轴向限位插头；83-轴向限位插槽；84-径向限位插头；85-径向限位插槽；86-弹性条。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1、图2、图3、图6、图9以及图12，现对本发明实施例提供的活塞进行说明。一种活塞包括活塞主体3和开闭组件。

活塞主体3分别设有容气腔41和换气槽42，换气槽42在活塞主体3的顶面和反向侧面上分别设有开口。开闭组件设于活塞主体3上，用于阻断或连通容气腔41和换气槽42。

与现有技术相比，采用本发明实施例的活塞应用到转子2发动机后，在活塞主体3压缩活塞腔21中的可燃气体时，开闭组件将容气腔41和换气槽42连通，使得被压缩的气体从换气槽42在活塞主体3顶面上的开口进入中，之后开闭组件将容气腔41和换气槽42阻断，使得压缩气体被存储在容气腔41中，然后等到活塞插入定子环1的做功槽13中后，开闭组件将容气腔41和换气槽42连通，使得容气腔41中的气体从换气槽42在活塞主体3反向侧面上的开口释放进燃烧室134中，最后通过点燃燃烧室134中的可燃气体，使得气体膨胀推动活塞带动转子2正向转动，使得转子2发动机无需曲柄连杆机构将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，提高了输出扭矩和能量转化效率。

采用此种形式的活塞能够避免容气腔41中的压缩气体外泄，降低对活塞、转子2和定子环1的密封要求。

以下结合转子内燃机对本发明实施例的活塞进行说明。

请一并参阅图1至图20，现对本发明实施例提供的转子内燃机进行说明。转子内燃机包括至少一个动力单元。每个动力单元包括定子环1、转子2、活塞主体3和主凸轮机构。

定子环1周向上的两个方向分别为正向和反向，内周面上设有至少一个循环组，每个循环组包括在定子环1内周面上沿正向依次设置的进气槽11、气封区12和做功槽13，进气槽11设有进气口111，做功槽13的正向一端设有排气口132，反向一端内设有点火组件131。

转子2正向转动的设于定子环1内，外周面与定子环1的内周面滑动密封，设有沿径向设置的活塞腔21，活塞腔21的外端开口用于在转子2转动过程中依次分别与进气槽11、气封区12和做功槽13对接。

活塞主体3滑动设于活塞腔21内，顶面用于和活塞腔21的内壁包围形成压缩室22。

主凸轮机构包括设于定子环1上的主凸轮6和与活塞主体3连接并随转子2转动的主从动件62，主从动件62与主凸轮6形成凸轮机构，用于在转子2转动过程中驱动活塞主体3，使活塞主体3依次实现将进气槽11内的气体吸入压缩室22内、与气封区12配合压缩压缩室22内的气体、插入做功槽13中将做功槽13分隔为容纳有点火组件131的燃烧室134和供活塞主体3正向滑动并与排气口132连通的滑移室135以及从做功槽13中退出。

活塞主体3上还设有进口位于活塞主体3的顶面上、出口位于活塞主体3的反向侧面上的储气结构。储气结构用于收容压缩室22内的压缩气体和将压缩气体释放于燃烧室134内。

使用时，燃料与空气的混合气体从进气口111通入进气槽11内，转子2在定子环1内正向转动，当转子2上活塞腔21的外端开口与进气槽11对接时，主凸轮机构驱动活塞主体3将进气槽11内的混合气体吸入压缩室22中；随着转子2继续转动，活塞腔21的外端开口与气封区12对接，主凸轮机构驱动活塞主体3与气封区12配合压缩压缩室22内的混合气体，在此过程中储气结构收容压缩室22内被压缩的混合气体；之后转子2继续转动，活塞腔21的外端开口与做功槽13对接，主凸轮机构驱动活塞主体3插入做功槽13中将做功槽13分隔为燃烧室134和滑移室135，此时储气结构将压缩的混合气体释放于燃烧室134内，之后通过点火组件131点燃燃烧室134内的混合气体，混合气体燃烧产生的冲击作用于活塞主体3的反向侧面，推动活塞主体3沿滑移室135正向转动，从而带动转子2正向转动，完成一个循环。在活塞主体3沿做功槽13滑动的过程中，活塞主体3正好都能够推动做功槽13中上一个循环残留的燃烧废气从排气口132排出。之后转子2继续转动，活塞腔21的外端开口再次与进气槽11对接，开始下一个循环。

本发明实施例的转子内燃机，压缩气体燃烧产生的冲击力直接作用于活塞主体3的反向侧面，来带动转子2转动，免除了曲柄连杆机构的转换，在转子2上产生的扭矩更大，能量转换效率更高。

以下给出了转子内燃机中相关部件的具体实施方式。

定子环1

请一并参阅图1至图7以及图9，作为发明提供的转子内燃机的定子环1的一种具体实施方式，定子环1周向上的两个方向分别为正向和反向，内周面上设有至少一个循环组，每个循环组包括在定子环1内周面上沿正向依次设置的进气槽11、气封区12和做功槽13。

进气槽11设有进气口111并用于与转子2上活塞腔21的外端开口连通。定子环1内周面位于进气槽11和做功槽13之间的部分形成气封区12，气封区12用于封闭活塞腔21的外端开口。做功槽13的正向一端设有排气口132，反向一端内设有点火组件131，做功槽13用于被活塞腔21内的活塞主体3插入并被活塞主体3分隔为容纳有点火组件131的燃烧室134和供活塞主体3正向滑动并与排气口132连通的滑移室135。

更具体地，定子环1的内周面呈圆筒形，壁体内可以设置水套来进行冷却。进气槽11为沿定子环1内周面的周向设置的弧形长条槽，进气槽11在定子环1轴向上的宽度可以是大于、等于或小于活塞腔21外端开口在定子环1轴向上的宽度，仅需要满足在转子2转动过程中，活塞腔21的外端开口能够与进气槽11对接即可。做功槽13的槽底面与活塞主体3的顶面相吻合，使得活塞主体3插入进气槽11中后，活塞主体3的顶面能够与做功槽13的槽底面贴合，使燃烧室134密封。

做功槽13为沿定子环1内周面的周向设置的弧形长条槽，做功槽13在定子环1轴向上的宽度等于活塞主体3在定子环1轴向上的宽度，使得活塞主体3能够插入做功槽13中并将做功槽13分隔成两段，做功槽13反向一端被活塞主体3封闭成燃烧室134，用于混合气体的燃烧，做功槽13正向一端形成滑移室135，用于供活塞主体3在做功槽13内沿正向滑动。做功槽13反向一端的端面为圆弧曲面，使得活塞主体3能够沿圆弧曲面逐渐插入做功槽13中，并且做功槽13反向一端的端面上设有凹槽，点火组件131可以是安装在凹槽内的火花塞。做功槽13正向一端的端面上设有与定子环1外部连通的排气口132，用于使燃烧废气排出。

气封区12为定子环1内周面位于进气槽11和做功槽13之间的区域，用于保持活塞腔21外端开口的密闭，使得活塞主体3在活塞腔21内朝向气封区12滑动时，能够压缩压缩室22内的混合气体。

请参阅图9，作为发明提供的转子内燃机的定子环1的一种具体实施方式，同一定子环1的内周面上沿周向依次设有多组循环组。此种设置，使得转子2在定子环1内转动一周，活塞主体3便会依次在多组循环组中被推动，提高转子内燃机的功率。此种情况下，转子2上可以是只设有一个活塞腔21，该活塞腔21中的一个活塞主体3依次在各个循环组中完成吸气、压缩和点燃做功的循环。转子2上也可以是设有多个活塞腔21，每个活塞腔21中安装有一个活塞主体3，通过不同的活塞主体3在不同的循环组中工作，来共同推动转子2。

请一并参阅图1、图2以及图9，作为发明提供的转子内燃机的定子环1的一种具体实施方式，定子环1设有封闭定子环1内腔的端面的隔板14。

具体地，定子环1的两侧可以设置隔板14将内腔的两端封闭。主凸轮机构的主凸轮6可以是位于定子环1的内腔中，并通过固定在隔板14上实现与定子环1固定连接。隔板14设有轴孔，用于使转子2的转轴穿出定子环1外。

请参阅图1，作为发明提供的转子内燃机的定子环1的一种具体实施方式，转子内燃机的缸体包括至少两个同轴设置的定子环1；相邻两个定子环1的隔板14相对设并且中间形成注油间隙15，隔板14上设有连通注油间隙15和定子环1内腔的润滑油孔16。

一个转子内燃机的可以包括同轴排列的多个动力单元，各个动力单元的定子环1相互固定连接形成缸体，转子2相互同轴固定连接形成转子组。相邻两个动力单元的隔板14间隔一定距离设置，形成封闭的注油间隙15，润滑油孔16的在隔板14上的位置可以是设置成正对定子环1内腔中的各个部件，如活塞主体3、主凸轮机构等，通过向注油间隙15加注机油，机油从润滑油孔16中进入定子环1的内腔，来润滑定子环1内腔中的各个部件。

转子2

请一并参阅图3、图6、图10、图11以及图12，作为发明提供的转子内燃机的转子2的一种具体实施方式，转子2用于正向转动的设于定子环1内且外周面与定子环1的内周面滑动密封。转子2设有沿径向设置的活塞腔21，活塞腔21的外端在转子2的外周面上形成开口，活塞腔21的外端开口用于在转子2转动过程中依次分别与定子环1的进气槽11、气封区12和做功槽13对接。

具体地，转子2的外周面呈圆柱面，且外径大小与定子环1内径相同，使得定子环1置入定子环1内后，转子2的外周面与定子环1的内周面形成动密封连接，用于密封进气槽11和做功槽13。

请一并参阅图3、图6、图10以及图12，作为发明提供的转子内燃机的转子2的一种具体实施方式，转子2的中部设有用于容置主凸轮机构的容纳腔。使得主凸轮机构等可以设置在容纳腔中，减小本实施例的转子2发动机的体积。活塞腔21的后端与容纳腔连通，主从动件62从活塞腔21的后端开口伸入活塞腔21中与活塞主体3连接。更具体地，容纳腔可以是设置在转子2的中心，各个活塞腔21的内端均与容纳腔连通。

请一并参阅图12以及图13，作为发明提供的转子内燃机的转子2的一种具体实施方式，转子2上还设有导向座27，导向座27上设有用于滑动穿设主从动件62的主导向孔271。此种设置使得使主从动件62能够穿设在主导向孔271内跟随转子2转动，提高主从动件62的运动稳定性，减少主从动件62的晃动。更具体地，导向座27可以是位于转子2的容纳腔内或者位于活塞腔21的内端中。

请一并参阅图7，作为发明提供的转子内燃机的转子2的一种具体实施方式，活塞腔21反向一侧的内壁设有分别与转子2的轴线和活塞腔21的轴线平行的贴合面23。贴合面23用于与活塞主体3的承压面33滑动密封。更具体地，活塞主体3反向一侧的外壁设有用于承受燃烧室134内的冲击的承压面33，承压面33可以是平面，相应的活塞腔21的贴合面23也平面。

请参阅图11，作为发明提供的转子内燃机的转子2的一种具体实施方式，转子2的外周面上环绕的设有至少两个周向密封环25，且至少两个周向密封环25分别位于活塞腔21外端开口在转子2轴向上的两侧。

转子2的外周面上环绕的设有两个周向密封槽，且两个周向密封槽分别位于活塞腔21外端开口在转子2轴向上的两侧。两个周向密封环25分别安装在两个周向密封槽中。通过在周向密封环25能够提高转子2的外周面与定子环1内周面的密封性。两个周向密封环25分别位于活塞腔21外端开口在转子2轴向上的两侧，能够提高密封活塞腔21的外端开口在转子2轴向上的两侧的密封性。

请参阅图11，作为发明提供的转子内燃机的转子2的一种具体实施方式，转子2的外周面上沿轴向设有至少两个轴向密封条26，至少两个轴向密封条26分别位于活塞腔21外端开口在转子2周向上的两侧。

转子2的外周面上沿轴向设有至少两个轴向密封槽，至少两个轴向密封槽分别位于活塞腔21外端开口在转子2周向上的两侧，轴向密封槽用于安装轴向密封条26。通过在轴向密封条26能够提高转子2的外周面与定子环1内周面的密封性，至少两个轴向密封条26分别位于活塞腔21外端开口在转子2周向上的两侧，能够提高密封活塞腔21的外端开口在转子2周向上的两侧的密封性。

更具体地，活塞腔21的横截面为矩形、半圆形或椭圆形。活塞腔21的形状可以是与活塞主体3相匹配的任意形状。

更具体地，转子2沿周向分布有的多个活塞腔21。同一转子2上沿周向分布有多个沿径向设置的活塞腔21，每个活塞腔21内均可以设置活塞主体3。此时，定子环1内周面上可以是设有一个循环组，每个活塞腔21内的活塞主体3依次在该循环组中循环做功，可以降低每个活塞主体3的工作强度，延长活塞主体3的使用寿命，也可以增加本实施例的转子2发动机的功率。定子环1内周面上可以是设有多个循环组，每个活塞腔21内的活塞主体3依次在各个循环组中循环做功，可以极大的增加本实施例的转子2发动机的扭矩和功率。

请参阅图10，作为发明提供的转子内燃机的转子2的一种具体实施方式，多个活塞腔21沿转子2的周向分布，每个活塞腔21沿转子2的径向设置，整体来看多个活塞腔21在转子2上以转子2转轴为中心呈放射状排列。

活塞主体3

活塞主体3的横截面为矩形、半圆形或椭圆形。活塞腔21的形状可以是与活塞主体3相匹配的任意形状，若活塞主体3的横截面为半圆形，则其呈平面的侧面形成承压面33。若活塞主体3的横截面为椭圆形，则其曲率较小的侧面形成承压面33。

请参阅图5、图7和图14，作为发明提供的转子内燃机的活塞主体3的一种具体实施方式，活塞主体3的一侧设有与活塞主体3的轴线平行的承压面33。承压面33用于承受燃烧室134内可燃气体燃烧产生的冲击。更具体地，承压面33为平面，相应的活塞腔21的贴合面23也为平面。

请一并参阅图3至图8以及图14，作为发明提供的转子内燃机的活塞主体3的一种具体实施方式，活塞主体3的顶面包括主区域31和位于主区域31反向一侧的贴合坡面32，贴合坡面32背向主区域31的朝向曲翘。活塞主体3顶面的主区域31与做功槽13的槽底面相对。活塞主体3在主凸轮机构的主从动件62推动下，贴合坡面32与做功槽13反向一端的壁面贴合并沿做功槽13反向一端的壁面滑动，直至活塞主体3的顶面与做功槽13的槽底面贴合密封，能够减少活塞主体3反向一侧的磨损，减少阻力。贴合坡面32与定子环1做功槽13反向一端的壁面相吻合，更具体地，贴合坡面32为外凸的圆弧型曲面，做功槽13反向一端的壁面为凹陷的圆弧形曲面。

请参阅图7，作为发明提供的转子内燃机的活塞主体3的一种具体实施方式，活塞主体3顶面的主区域31为外凸的圆弧形曲面。使得活塞主体3插入进气槽11中后，活塞主体3顶面的主区域31能够与做功槽13的槽底面贴合并沿做功槽13的槽底面滑动，使燃烧室134保持密封。做功槽13的槽底面为凹陷的圆弧曲面，主区域31与做功槽13的槽底面相吻合。

活塞主体3的外周设有活塞环槽，活塞环槽内设有活塞环8。请一并参阅图18至图20，作为发明提供的转子内燃机的活塞环8的一种具体实施方式，活塞环8包括至少两个密封段81；每个密封段81第一端的端面上设有轴向限位插头82，轴向限位插头82的顶部上设有径向限位插头84；密封段81第二端的端面上设有用于轴向限位相邻密封段81的轴向限位插头82的轴向限位插槽83，轴向限位插槽83的槽底设有用于径向限位相邻密封段81的径向限位插头84的径向限位插槽85；密封段81还设有用于将密封段81向径向外侧撑开的弹性组件。

使用时，将多个密封段81环绕在活塞主体3槽内拼接成活塞环8，通过弹性组件将密封段81向径向外侧撑开，使得各个密封段81压紧在活塞腔21的内壁上形成密封，而相邻两个密封段81，通过轴向限位插头82插入轴向限位插槽83中，使得相邻两个密封段81在轴向上相对固定，避免轴向错位导致泄露，通过径向限位插头84插入径向限位插槽85中，使得相邻两个密封段81在径向上相对固定，相邻两个密封段81的弹性组件的压力会传递到相邻两个密封段81上，使相邻两个密封段81对活塞腔21内壁的压力更加平均，活塞主体3外周与活塞腔21的密封更加均匀。

请一并参阅图18，作为发明提供的转子内燃机的活塞环8的一种具体实施方式，密封段81呈折角状。使得密封段81能够拼接成多边形状的活塞环8。更具体地，密封段81呈90度的折角。每个活塞环8包括四个密封段81，四个密封段81环绕呈矩形且相邻密封段81的端部相连。

请参阅图20，作为发明提供的转子内燃机的活塞环8的一种具体实施方式，在活塞环8的轴向上，径向限位插头84的厚度小于或等于轴向限位插槽83的厚度，用于使径向限位插头84经轴向限位插槽83插入径向限位插槽85内。更具体地，径向限位插头84在活塞环8的轴向上的厚度与轴向限位插头82在活塞环8的轴向上的厚度相同，并且径向限位插头84在活塞环8的轴向上的两侧面和轴向限位插头82在活塞环8的轴向上的两侧面分别共面。径向限位插槽85在活塞环8的轴向上的厚度与轴向限位插槽83在活塞环8的轴向上的厚度相同，并且径向限位插槽85在活塞环8的轴向上的两内壁面和轴向限位插槽83在活塞环8的轴向上的两内壁面分别共面。

请参阅图19，作为发明提供的转子内燃机的活塞环8的一种具体实施方式，在活塞环8的径向上，轴向限位插头82的宽度大于径向限位插头84的宽度。

请参阅图19，作为发明提供的转子内燃机的活塞环8的一种具体实施方式，轴向限位插槽83在活塞环8的径向上的两侧开放。

请参阅图18，作为发明提供的转子内燃机的活塞环8的一种具体实施方式，弹性组件包括两端分别与密封段81连接且中部凸出于密封段81径向内侧面的弹性条86。

请参阅图18，作为发明提供的转子内燃机的活塞环8的一种具体实施方式，密封段81的径向内侧面上设有卡槽811，弹性条86的两端嵌入卡槽811内且中部沿径向向内变形凸起。卡槽811为沿密封段81径向内侧面的周向设置的长条槽，弹性条86可以是钢质的长条，弹性条86的长度大于卡槽811的长度，将弹性条86的两端嵌入卡槽811的两端内，使得弹性条86的中部沿径向向内凸出变形，密封段81安装到活塞主体3上后，弹性条86的中部与活塞主体3抵接，从而将密封段81向径向外侧撑开。

储气结构

储气结构设置在活塞主体3上，具体的可以采用以下实施方式，当然也可以采用其他的实施方式。

请一并参阅图12至图14，作为发明提供的转子内燃机的活塞主体3的一种具体实施方式，储气结构包括容气腔41、换气槽42和开闭组件。

容气腔41设于活塞主体3上。换气槽42设于活塞主体3上，换气槽42在活塞主体3的顶面上设有开口形成进口，换气槽42在活塞主体3的反向侧面上设有开口形成出口。开闭组件设于活塞主体3上，用于阻断或连通容气腔41和换气槽42。采用此种形式的储气结构能够避免容气腔41中的压缩气体外泄，降低对活塞主体3、转子2和定子环1的密封要求。更具体地，容气腔41位于活塞主体3的内部；换气槽42设置在活塞主体3的反向侧面上，并且一直延伸到贴合坡面32上，在贴合坡面32上形成开口。

转子2在定子环1内正向转动，当转子2上活塞腔21的外端开口与进气槽11对接时，主凸轮机构驱动活塞主体3将进气槽11内的混合气体吸入压缩室22中；随着转子2继续转动，转子2上活塞腔21的外端开口与气封区12对接，主凸轮机构驱动活塞主体3与气封区12配合压缩压缩室22内的混合气体，在此过程中，开闭组件连通容气腔41和换气槽42，换气槽42在活塞主体3反向侧面上的开口被活塞腔21的内壁封闭，而在活塞主体3顶面上的开口与压缩室22连通，使得压缩室22内的压缩混合气体由换气槽42在活塞主体3顶面上的开口，经过换气槽42进入容气腔41；当压缩完成后，开闭组件阻断容气腔41和换气槽42，使得被压缩的混合气体储存在容气腔41内；之后转子2继续转动，转子2上活塞腔21的外端开口与做功槽13对接，主凸轮机构驱动活塞主体3插入做功槽13中将做功槽13分隔为燃烧室134和滑移室135，此时换气槽42在活塞主体3顶面上的开口被做功槽13的槽底面封闭，而换气槽42在活塞主体3反向侧面上的开口与燃烧室134连通，此时开闭组件连通容气腔41和换气槽42，使得容气腔41将混合气体释放于燃烧室134内。更具体地，开闭组件的驱动方式可以采用下述实施例中的驱动方式，也可以采用其他的驱动方式。

请参阅图13，作为发明提供的转子内燃机的活塞主体3的一种具体实施方式，开闭组件包括换气孔43、封板44和撬杆45。

换气孔43设于活塞主体3上，连通于换气槽42和容气腔41之间。封板44滑动设于活塞主体3上，用于切入换气孔43内将换气孔43阻断。撬杆45转动设于活塞主体3上，一端与封板44抵接，用于在另一端受力的情况下将封板44从换气孔43内推出。

容气腔41位于活塞主体3的内部。换气槽42设置在活塞主体3的反向侧面上，并且一直延伸到顶面上，在顶面上形成开口。活塞主体3上设有位于容气腔41和换气槽42之间的滑移室135，换气孔43为在换气槽42的槽底上开设的孔，换气孔43穿过滑移室135与容气腔41连通。封板44滑动的设置在滑移室135中，从而能够在关闭从动件471的推动下切入换气孔43内或者从换气孔43内退出。更具体地，封板44的滑动方向与活塞主体3的滑动方向平行，便于关闭从动件471和开启从动件461的推动。

撬杆45也是设置在活塞主体3上的滑移室135内，撬杆45位于封板44远离转子2转轴的一侧。开启从动件461与关闭从动件471的推动方向相同。撬杆45一端与封板44抵接，另一端用于与开启从动件461抵接，用于在开启从动件461的推动下将封板44从换气孔43内推出。

通过撬杆45的转动，实现开启从动件461通过撬杆45将封板44从换气孔43内推出。开启从动件461与关闭从动件471的具体形式可以参见下述的实施例。

请一并参阅图12至17，作为发明提供的转子内燃机的一种具体实施方式，在采用上述的储气结构的情况下，动力单元还包括开闭驱动机构，开闭驱动机构包括开启凸轮机构和关闭凸轮机构。

开启凸轮机构包括设于定子环1上的开启凸轮46和与开闭组件连接并随转子2转动的开启从动件461，用于在活塞主体3压缩活塞腔21内的气体或者在活塞主体3插入到做功槽13中时驱动开闭组件连通容气腔41和换气槽42。

关闭凸轮机构包括设于定子环1上的关闭凸轮47和与开闭组件连接并随转子2转动的关闭从动件471，用于在活塞主体3将活塞腔21内的气体压缩完成之后且在活塞主体3插入做功槽13之前驱动开闭组件阻断容气腔41和换气槽42。

更具体地，开启凸轮46和关闭凸轮47可以是位于转子2的容纳腔内，并且两者同轴的固定在定子环1的隔板14上。开启从动件461为长直杆，其一端与穿入活塞主体3内与撬杆45抵接，另一端抵接在开启凸轮46的轮廓上，通过开启从动件461跟随转子2转动，利用开启凸轮46轮缘的起伏来驱动开启从动件461推动撬杆45，使撬杆45将封板44从换气孔43内推出。关闭从动件471也为长直杆，其一端与穿入活塞主体3内与封板44抵接，另一端抵接在关闭凸轮47的轮廓上，通过开启从动件461跟随转子2转动，利用关闭凸轮47轮缘的起伏来驱动开启从动件461推动封板44切入换气孔43内。

请一并参阅图12和图13，作为发明提供的转子内燃机的一种具体实施方式，转子2上还设有导向座27，导向座27上设有用于滑动穿设开启从动件461的开启导向孔272。此种设置使得使开启从动件461能够穿设在开启导向孔272内跟随转子2转动，提高开启从动件461的运动稳定性，减少开启从动件461的晃动。

请一并参阅图12和图13，作为发明提供的转子内燃机的一种具体实施方式，导向座27上设有用于滑动穿设关闭从动件471的关闭导向孔273。此种设置使得使关闭从动件471能够穿设在关闭导向孔273内跟随转子2转动，提高关闭从动件471的运动稳定性，减少关闭从动件471的晃动。更具体地，导向座27可以是位于转子2的容纳腔内或者位于活塞腔21的内端中。

请参阅图16，作为发明提供的转子内燃机的一种具体实施方式，开启凸轮46的轮廓包括压缩开启段462和做功开启段463。

压缩开启段462用于在转子2转动至活塞腔21外端开口与定子环1的气封区12对接后，推动开启从动件461远离转子2的转轴以驱动开闭组件连通容气腔41和换气槽42。从而使得压缩室22内的气体在压缩室22能够经过换气槽42进入容气腔41中。做功开启段463用于在转子2转动至活塞主体3插入做功槽13中后，推动开启从动件461远离转子2的转轴以驱动开闭组件连通容气腔41和换气槽42。从而使得容气腔41内的压缩气体释放于燃烧室134内。

请参阅图17，作为发明提供的转子内燃机的一种具体实施方式，关闭凸轮机构的轮廓包括压缩关闭段472。在正向上，压缩关闭段472背离主凸轮6的轴线弯曲，压缩关闭段472的前端与插入段613的后端重合或位于插入段613的后端之后，压缩关闭段472的后端与压缩段612的前端重合或位于压缩段612的前端之前。压缩关闭段472用于在转子2转动至容气腔41内收容压缩气体之后且在活塞主体3插入做功槽13之前，推动关闭从动件471远离转子2的转轴以驱动开闭组件阻断容气腔41和换气槽42。

更具体地，在转子2转动至活塞腔21外端开口与定子环1的气封区12对接后，压缩开启段462通过开启从动件461驱动开闭组件连通容气腔41和换气槽42，使得活塞主体3与气封区12配合压缩混合气体时，被压缩的混合气体能够由换气槽42在活塞主体3顶面上的开口，经过换气槽42被收容进容气腔41内，之后压缩关闭段472通过关闭从动件471驱动开闭组件阻断容气腔41和换气槽42，将压缩的混合气体密封在容气腔41内，当转子2转动至活塞主体3顶端插入做功槽13中后，做功开启段463通过开启从动件461驱动开闭组件连通容气腔41和换气槽42，使得容气腔41内的压缩气体能够通过换气槽42，从换气槽42位于反向侧面上的开口释放进燃烧室134中。

在保证关闭凸轮机构能够实现其功能的前提下，开启凸轮46除压缩开启段462和做功开启段463外的其他部分轮廓可以是设置成保持开启从动件461推顶开闭组件的撬杆45，使封板44处于换气孔43外，使得在转子2转动过程中，活塞腔21的外端开口与定子环1的进气槽11以及定子环1上的内周面的其他部分对接时，开闭组件连通容气腔41和换气槽42，也能够避免封板44在转子2转动过程中随意的滑动。此种情况下，关闭凸轮47除压缩关闭段472外的其他部分的轮廓可以是设置成保持与关闭从动件471滑动接触，避免关闭从动件471在转子2转动过程中随意的滑动。

主凸轮机构

请一并参阅图3、图6、图12、图13以及图15，作为发明提供的转子内燃机的主凸轮机构的一种具体实施方式，主凸轮机构包括主从动件62和主凸轮6。

主从动件62用于滑动设于转子2上并跟随转子2转动，一端用于与活塞主体3连接，另一端设有凸轮滚子。主凸轮6用于连接于定子环1上，设有容置凸轮滚子的环形凸轮槽61，在正向上，凸轮槽61包括依次连接的进气段611、压缩段612、插入段613和回收段615。在正向上，进气段611偏向主凸轮6的轴线弯曲，压缩段612背离主凸轮6的轴线弯曲，插入段613背离主凸轮6的轴线弯曲，回收段615偏向主凸轮6的轴线弯曲。

进气段611用于在转子2转动至活塞腔21外端开口与定子环1的进气槽11对接后，通过主从动件62推动活塞主体3靠近转子2转轴滑动，使活塞主体3将进气槽11内的气体吸入压缩室22中。压缩段612用于在转子2转动至活塞腔21外端开口与定子环1的气封区12对接后，通过主从动件62推动活塞主体3远离转子2转轴滑动，使活塞主体3将压缩室22内的气体压缩。插入段613用于在转子2转动至活塞腔21外端开口与定子环1的做功槽13对接后，通过主从动件62推动活塞主体3远离转子2转轴滑动，使活塞主体3插入做功槽13内并将做功槽13分隔为燃烧室134和滑移室135。回收段615用于在转子2转动至活塞主体3与做功槽13正向一端的内壁碰撞之前，通过主从动件62推动活塞主体3靠近转子2转轴滑动，使活塞主体3顶端收回活塞腔21内。

更具体地，主凸轮6位于转子2的容纳腔内，可以是固定在定子环1的隔板14上。进气段611、压缩段612、插入段613和回收段615依次平滑的连接成环状。主从动件62可以是长直的杆，其一端与活塞主体3固定，另一端从活塞腔21的内端穿出并通过凸轮滚子与主凸轮6形成凸轮配合。通过转子2带动主从动件62相对于主凸轮6转动，使得主从动件62在进气段611、压缩段612、插入段613和回收段615的推动下，带动活塞主体3在活塞腔21中运动。凸轮滚子的表面和凸轮槽61的内壁上设有相互啮合的齿，避免凸轮滚子和主凸轮6打滑。

进气段611为在正向上逐渐向转子2转轴靠近的弧形槽，进气段611外圈的槽壁通过主从动件62将活塞主体3向靠近转子2转轴的方向拉动，使得活塞主体3将进气槽11内的混合气体吸入压缩室22中。压缩段612为在正向上逐渐远离转子2转轴的弧形槽，进气段611内圈的槽壁通过主从动件62将活塞主体3向远离转子2转轴的方向推动，使得活塞主体3将压缩室22内的混合气体压缩。插入段613为在正向上逐渐远离转子2转轴的弧形槽，插入段613内圈的槽壁通过主从动件62将活塞主体3向远离转子2转轴的方向推动，使得活塞主体3插入做功槽13中，直至活塞主体3的顶面与做功槽13的槽底面贴合。回收段615为在正向上逐渐向转子2转轴靠近的弧形槽，回收段615外圈的槽壁通过主从动件62将活塞主体3向靠近转子2转轴的方向拉动，使得活塞主体3顶端收回活塞腔21内，避免活塞主体3顶端与做功槽13正向一端的内壁碰撞。

请参阅图13，作为发明提供的转子内燃机的主凸轮机构的一种具体实施方式，主凸轮6具有两个，两个主凸轮6设有凸轮槽61的侧面相对设置且中间形成用于容纳主从动件62的活动间隙。两个主凸轮6呈镜像设置，中间间隔一定距离形成活动间隙。主从动件62一端的两侧设有同轴的两个凸轮滚子，主从动件62插入活动间隙中，两个凸轮滚子分别嵌入两个主凸轮6的凸轮槽61中，防止主从动件62与主凸轮6分离。

请一并参阅图3、图6、图12、图13以及图15，作为发明提供的转子内燃机的主凸轮机构的一种具体实施方式，凸轮槽61还包括连接于插入段613和回收段615之间的做功保持段614。做功保持段614呈与主凸轮6同心的圆弧形。做功保持段614用于在转子2转动至活塞主体3插入做功槽13内后，通过主从动件62保持活塞主体3相对于活塞腔21静止。

更具体地，做功保持段614用于在转子2转动至活塞主体3的顶面与做功槽13的槽底面贴合后，通过主从动件62保持活塞主体3相对于活塞腔21静止，保持活塞主体3的顶面与做功槽13的槽底面贴合。做功保持段614可以是圆心位于转子2轴线上的圆弧形槽。

更具体地，插入段613被设置为用于通过主从动件62推动活塞主体3沿做功槽13反向一端的壁面滑动，且活塞主体3的贴合坡面32沿做功槽13反向一端的壁面贴合滑动。

点火正时机构7

请一并参阅图3、图6、图12、图13以及图15，作为发明提供的转子内燃机的点火正时机构7的一种具体实施方式，动力单元还包括点火正时机构7，点火正时机构7包括常闭基座71、常闭电刷73、正时基座74和正时电刷75。

常闭基座71同轴设于转子2上，外周面上设有长闭触环72。常闭电刷73连接于定子环1上，与长闭接触环滑动接触并电连接。正时基座74同轴设于转子2上，外周面上设有点火触点76，点火触点76和长闭触环72电连接。正时电刷75连接于定子环1上，与正时基座74的外周面滑动接触，用于与点火触点76电连接。点火触点76在正时基座74周向上的位置设置为用于在活塞主体3插入到做功槽13中且储气结构将压缩气体释放于燃烧室134内后，正时电刷75与点火触点76接触。

使用时，可以将正时电刷75和常闭电刷73通过导线与点火组件131的控制器电连接，点火组件131的控制器判断通过正时电刷75和常闭电刷73是否导通，来控制点火组件131的点火时机。

具体地，点火触点76可以是具有沿正时基座74的周向分布的多个，每个点火触点76均与长闭触环72电连接。常闭基座71和正时基座74内设置有导体，该导体将点火触点76和长闭触环72连接在一起。当转子2转动至活塞主体3插入到做功槽13中且储气结构将压缩气体释放于燃烧室134内后，正时电刷75与点火触点76接触，点火组件131的控制器判断正时电刷75通过点火触点76和长闭触环72与常闭电刷73导通，控制点火组件131点燃燃烧室134内的可燃气体。

一种车辆包括上述的转子内燃机，与现有技术相比，本发明实施例的车辆采用上述的转子内燃机，燃烧室134内的可燃气体燃烧产生的冲击力直接作用于活塞主体3的反向侧面，来带动转子2转动，免除了曲柄连杆机构的转换，在转子2上产生的扭矩更大，能量转换效率更高。

一种飞行器包括上述的转子内燃机，与现有技术相比，本发明实施例的飞行器采用上述的转子内燃机，燃烧室134内的可燃气体燃烧产生的冲击力直接作用于活塞主体3的反向侧面，来带动转子2转动，免除了曲柄连杆机构的转换，在转子2上产生的扭矩更大，能量转换效率更高。

一种船舶包括上述的转子内燃机，与现有技术相比，本发明实施例的船舶采用上述的转子内燃机，燃烧室134内的可燃气体燃烧产生的冲击力直接作用于活塞主体3的反向侧面，来带动转子2转动，免除了曲柄连杆机构的转换，在转子2上产生的扭矩更大，能量转换效率更高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞，其特征在于，包括：

活塞主体，分别设有容气腔和换气槽，所述换气槽在所述活塞主体的顶面和反向侧面上分别设有开口；以及

开闭组件，设于所述活塞主体上，用于阻断或连通所述容气腔和所述换气槽。

2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述开闭组件包括：

换气孔，设于所述活塞主体上，连通于所述换气槽和所述容气腔之间；

封板，滑动设于所述活塞主体上，用于切入所述换气孔内将所述换气孔阻断；以及

撬杆，转动设于所述活塞主体上，一端与所述封板抵接，用于在另一端受力的情况下将所述封板从所述换气孔内推出。

3.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞主体的一侧设有与所述活塞的轴线平行的承压面。

4.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞主体的顶面包括主区域和位于所述主区域反向一侧的贴合坡面，所述贴合坡面背向所述主区域的朝向曲翘。

5.如权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述主区域为外凸的圆弧形曲面。

6.如权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述换气槽在所述活塞主体反向侧面上的开口延伸至所述贴合坡面上形成所述换气槽在所述活塞主体顶面上的开口。

7.一种转子内燃机，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的活塞。

8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求7所述的转子内燃机。

9.一种飞行器，其特征在于，包括如权利要求7所述的转子内燃机。

10.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求7所述的转子内燃机。