CN114810340A - 一种多腔体式环缸发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多腔体式环缸发动机，包括缸体、缸盖、主轴、端部轴承、隔套、棘轮轴承、缸扇；所述缸体为中空结构，所述缸盖通过螺栓可拆卸安装于缸体两端，所述主轴两端通过端部轴承转动设置于缸盖上，所述隔套、棘轮轴承啮合设置于主轴上，所述缸扇通过缸扇转动驱动组件、棘轮轴承与主轴传动连接，所述缸扇的数量为多个，本发明省去曲轴，连杆传动，集成四缸为环形缸，大幅缩小体积，使得发动机的压缩比和膨胀比有更大的调整范围，有利于提高内燃发动机功率、效率和对抗冲击、爆震的性能。

Description

一种多腔体式环缸发动机
技术领域
本发明涉及内燃发动机领域，具体为一种多腔体式环缸发动机。
背景技术
传统内燃发动机是通过不同的气缸和活塞的相对运动，对可燃气体混合物，依照特定次序吸入、压缩、燃烧做功、排气，进而带动连杆，再通过连杆带动曲轴旋转，输出旋转动力。大部分内燃机动力系统采用四冲程为一循环，即曲轴转两圈的时间内，完成吸气、压缩、燃烧做功、排气四个动作为一循环，即一次燃烧做功，曲轴转半圈。少部分小型内燃机动力系统采用二冲程为一循环，即曲轴转一圈的时间内，完成吸气、压缩、燃烧做功、扫排气四个动作为一循环，即一次燃烧做功，曲轴还是转半圈。
内燃机循环还分奥托循环、阿特金森循环、米勒循环三种，这三种循环的最大区别在于奥托循环压缩比等于膨胀比；阿特金森循环和米勒循环压缩比要小于膨胀比，但米勒循环没有复杂的连杆机构，而阿特金森循环有。奥拓循环是由德国人尼古拉斯奥拓根据前人的理论发明并应用。奥拓循环具有四个冲程，分别是吸气、压缩、做功、排气。其最大的特点是：压缩比等于膨胀比，在理论上，发动机在各个阶段都不会出现乏力，扭矩缺失的情况。它还具有运转平顺，升功率高的优点。阿特金森循环发动机，在运作方面和传统的内燃机没有太大的差别，一样要经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但阿特金森循环发动机不同于普通内然机的是，它压缩行程和做功行程是不一样的。压缩行程要短于做功行程。所以它的压缩比要小于膨胀比。米勒循环是米勒对阿特金森循环的改进。米勒循环和阿特金森循环一样，压缩比都是小于膨胀比。但米勒循环没有复杂的连杆机构。米勒循环通过改变进气门关闭的时间，改变压缩比。米勒循环在活塞压缩时，推迟进气门关闭的时间，使在进气过程进入气缸内的混合汽流出一部分到进气歧管内，从而改变压缩比。
现在发动机厂商都在想办法提高发动机单位体积的功率，即整体体积和气缸容积要缩小，但输出功率要增大，这主要表现在压缩比的提高控制上，这需要克服气缸爆震，为避免爆震需要提高燃油品质，为对抗冲击、爆震还要增强发动机各零件强度等，另外曲轴、连杆、活塞这种结构本身对于爆震就是相对脆弱的结构。
同时还要提高机械效率，即消耗更少的燃油，得到更大的有用功，这主要表现在膨胀比的提高控制上，因为无用功主要损失在高压废气无法利用，因此提高膨胀比就是要充分利用高压气体做功，避免过早排掉，在公开号为CN110344932A的专利中，公开了一种环缸发动机，主要由凸轮转子、燃烧室壳体、连杆、曲轴构成，由曲轴通过连杆、转子连接块约束凸轮转子作规律旋转。其特征在于：所述凸轮转子装在燃烧室壳体内，由前后端盖定位，凸轮转子在燃烧室壳体内由燃烧室隔板分成左右两个燃烧室，每个燃烧室都可以做吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程的循环动作，每个燃烧室各自工作互不相干。但受曲轴连杆结构原理限制，伴随活塞做功过程的时间内，曲轴只能旋转半圈，因此膨胀比的提高空间不大。目前发动机机械效率徘徊在42％左右。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种多腔体式环缸发动机，包括缸体、缸盖、主轴、端部轴承、隔套、棘轮轴承、缸扇，所述棘轮轴承包括棘轮座，所述棘轮座外周向设置一圈活动的棘爪，所述棘爪通过弹簧圈固定于棘轮座上，所述棘轮座两端分别设置滚针轴承；所述缸体为中空结构，所述缸盖通过螺栓可拆卸安装于缸体两端，所述主轴两端通过端部轴承转动设置于缸盖上，所述隔套、棘轮轴承啮合设置于主轴上，所述缸扇通过缸扇转动驱动组件、棘轮轴承与主轴传动连接，所述缸扇的数量为多个，所述缸扇在缸扇转动驱动组件的带动下将缸体内腔分割成数个可变体积的扇形腔体；所述缸体上还设置火花塞安装口、挡块安装口、排气口、吸气调节口，所述排气口设置吸排气筒，所述吸气调接口设置吸气调节筒，所述火花塞安装口内安装火花塞，所述挡块安装口处铰接设置挡块，所述挡块外设置将其弹入缸体内的弹簧开关，所述弹簧开关上设置使火花塞点火的通电触点，所述弹簧开关与挡块之间设置覆盖挡块安装口的上盖板，当挡块弹入缸体内时，所述弹簧开关上的触点接触通电，使火花塞点火。
优选地，所述缸扇包括第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇、第四缸扇，所述第一缸扇、第三缸扇通过第一缸扇转动驱动组件与主轴传动连接，使得第一缸扇、第三缸扇同步转动，所述第二缸扇、第四缸扇通过第二缸扇转动驱动组件与主轴传动连接，使得第二缸扇、第四缸扇同步转动，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件结构相同，各所述缸扇两端分别设置与第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件连接的卡块；所述缸扇外沿设置多重细槽，其内设置弹片和密封条。
优选地，所述缸扇沿顺时针方向排列于缸体内，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括四个缸扇套、两个压排花键，每个所述缸扇套上均设置一个连接缸扇的卡槽，所述缸扇套分别通过卡槽与卡接各缸扇端部的卡块连接，且连接于第一缸扇、第三缸扇两端的缸扇套连接于一压排花键上，连接于第二缸扇、第四扇两端的缸扇套连接于另一压排花键上，所述压排花键通过棘轮轴承与主轴传动连接；所述压排花键外壁设置弧形卡条，所述缸扇套内壁设置与压排花键装配的弧形卡槽，所述弧形卡槽的弧形长度大于弧形卡条的弧形长度，使得连接于第一缸扇、第三缸扇上的缸扇套之间存在错开夹角α。
优选地，所述缸扇沿顺时针方向排列于缸体内，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上相对设置两个连接缸扇的卡槽，使其同时连接第一缸扇、第三缸扇端部或第二缸扇、第四缸扇端部。
优选地，所述缸扇沿顺时针方向排列于缸体内，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括四个缸扇套，每个所述缸扇套内端均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上均设置一个连接缸扇的卡槽，所述缸扇套两两一组相对设置，同组的所述缸扇套分别连接于第一缸扇、第三缸扇端部或第二缸扇、第四缸扇端部；每组所述缸扇套按棘齿分为左旋缸扇套、右旋缸扇套；所述缸扇套一侧沿其轴线方向贯穿设置一弧型孔，另一侧设置与相对缸扇套上弧型孔滑动连接的圆柱轴，且左旋缸扇套、右旋缸扇套的内圈棘齿旋向相同，使得相对设置的两个缸扇套之间存在最大可错开夹角β。
优选地，所述缸体中部通过环形隔壁将缸体分隔成两段内腔，所述第一缸扇、第三缸扇设置于缸体一内腔中，所述第二缸扇、第四缸扇设置于缸体另一内腔中；所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括缸扇套、双缸扇套、缸扇联接环，所述缸扇套、双缸扇套通过棘轮轴承与主轴啮合，位于缸体两内腔中的任一腔中的一缸扇其一端与双缸扇套连接，另一端及另一缸扇两端分别与一缸扇套连接，位于缸体两腔中不与双缸扇套连接的两个缸扇通过缸扇联接环连接，实现同步转动，所述缸扇联接环与环形隔壁转动连接且密封，所述缸扇联接环与双缸扇套中部转动连接且密封；所述第一缸扇与第三缸扇、第三缸扇与第四缸扇呈V字型，所述第一缸扇、第三缸扇的V字型结构与第二缸扇、第四缸扇的V字型结构重合或错开180°。
优选地，所述缸扇的数量为四个，所述缸扇包括第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇、第四缸扇，所述第一缸扇、第三缸扇设置于第一缸扇联接环内外两侧，所述第二缸扇、第四缸扇设置于第二缸扇联接环内外两侧，所述第一缸扇连接环的数量为两个，所述第二缸扇连接环数量为一个，且设置于两第一缸扇连接环之间；所述第一缸扇连接环两侧分别设置一圈第一滚珠轨道、第二缸扇连接环两侧分别设置一圈第二滚珠轨道，所述第二滚珠轨道通过滚珠与两侧的第一滚珠轨道配合且密封，所述第一缸扇连接环外侧的第一滚珠轨道通过滚珠与缸盖内侧配合且密封，所述缸盖内侧设置与第一滚珠轨道对应的第三滚珠轨道；位于第一缸扇连接环、第二缸扇连接环内侧的第三缸扇、第四缸扇底部设置卡块，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上设置一个连接缸扇的卡槽，分别连接于的第三缸扇、第四缸扇两端。
优选地，所述缸扇的数量为三个，包括第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇，每个所述缸扇两侧分别设置弹簧片，所述弹簧片靠近缸扇套的一端与缸扇连接，另一端为向外弹出的自由端；所述缸扇每侧弹簧片的数量为两个，其分别设置于缸扇两端，所述缸扇表面设置容纳槽，所述弹簧片设置于容纳槽内；所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括三个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上设置一个连接缸扇的卡槽，分别连接于的第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇两端。
优选地，所述缸扇的数量为两个，包括第一缸扇、第二缸扇，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上设置一个连接缸扇的卡槽，分别连接于的第一缸扇、第二缸扇两端。
优选地，所述缸体上还设置缸体火花塞安装口、挡块安装口、吸气口、排气口，所述缸体火花塞安装口内安装火花塞，所述挡块安装口处铰接设置挡块，所述挡块外设置将其弹入缸体内的弹簧开关，所述弹簧开关上设置使火花塞点火的通电触点，所述弹簧开关与挡块之间设置覆盖挡块安装口的上盖板，当挡块弹入缸体内时，所述弹簧开关上的触点接触通电，使火花塞点火；所述排气口处设置排气翻盖，所述排气翻盖中部与排气口铰接使得其两端受力时排气口关闭，所述弹簧开关与排气翻盖开启端之间设置翻盖杠杆，所述翻盖杠杆中部通过杠杆支架与缸体外部铰接，使得弹簧开关触发时排气口开启。
采用以上方案后，本发明具有如下优点：
(1)本发明中缸扇通过棘轮轴承、压排花键、缸扇套与轴联接，缸扇与缸扇套装入缸体内，将缸体分成多个个可改变体积的扇形腔体，相对于现有技术，本发明省去曲轴、连杆传动，将分散的几个气缸合而为一环形气缸，依靠燃烧气体环形膨胀，直接驱动直的发动机轴旋转做功，大幅缩小体积，使得发动机的压缩比和膨胀比有更大的调整范围，有利于提高内燃发动机功率、效率和对抗冲击、爆震的性能。
(2)本发明中压排花键与缸扇套之间存在错开角度α，使得相对设置的缸扇可以在一条直线上也可以折一点角度α，进而使得相邻的两个缸扇在排气时，可以相接触，从而实现完全排气。
(3)本发明中相对设置的缸扇套之间存在错开角度β，在不考虑所述缸体上吸气调节口作用时，气体膨胀角度会比气体压缩角度大2β，气体膨胀做功时间内，轴转接近半圈加角度β之和，膨胀比远大于压缩比，如果考虑吸气调接口作用，则膨胀比可更大于压缩比，能够较大提高发动机效率。
(4)本发明中通过环形隔壁将发动机缸体分隔成双缸体，使得其压缩比和膨胀比有更大的调整空间，可更大提高发动机效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一的拆分示意图。
图2是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一中缸体的示意图。
图3是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一中棘轮轴承的示意图。
图4是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一中压排花键的示意图。
图5是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一中缸扇套的示意图。
图6是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一中缸扇的示意图。
图7是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一中挡块的示意图。
图8是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例一中弹簧开关的示意图。
图9是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例二的拆分示意图。
图10是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例二中缸扇套的示意图。
图11是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例三的拆分示意图。
图12是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例三中缸扇套的示意图。
图13是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例三中缸扇套成对设置的示意图。
图14是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例三中缸体的示意图。
图15是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例四的拆分示意图。
图16是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例四中缸扇套的示意图。
图17是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例四中双缸扇套的示意图。
图18是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例四中缸体的示意图。
图19是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例四中缸扇套的另一组分布示意图。
图20是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例四中缸扇套的另一组分布的缸体示意图。
图21是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中的拆分示意图。
图22是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中的缸体示意图。
图23是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中的缸盖示意图。
图24是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中第一、第三缸扇的连接示意图。
图25是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中第二、第四缸扇的连接示意图。
图26是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中第一、第二缸扇连接环的连接示意图。
图27是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中缸盖内侧的示意图。
图28是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例五中缸扇套的示意图。
图29是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例六的示意图。
图30是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例六中缸体的示意图。
图31是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例六中缸扇的示意图。
图32是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例六中缸扇套的示意图。
图33是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例七的示意图。
图34是本发明一种多腔体式环缸发动机实施例七中缸扇的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合附图1，本发明提供一种多腔体式环缸发动机，包括缸体1、主轴2、缸盖3、端部轴承12、隔套8、棘轮轴承7、缸扇4；缸体1为中空结构，缸盖3通过螺栓可拆卸安装于缸体1两端，主轴2两端通过端部轴承12转动设置于缸盖3上，隔套8、棘轮轴承7啮合设置于主轴上，结合附图3，棘轮轴承7包括棘轮座703、一圈可活动的棘爪701、弹簧圈704及滚针轴承702，棘爪701通过弹簧圈704固定于棘轮座703上，棘轮轴承7可以是各种单向轴承；缸扇4通过缸扇转动驱动组件、棘轮轴承7与主轴2传动连接，缸扇4的数量为多个，缸扇4在缸扇转动驱动组件的带动下将缸体1内腔分割成数个可变体积的扇形腔体，缸扇4外沿设置多重细卡槽，其内设置弹片和密封条；结合附图2，缸体1上还设置火花塞安装口22、挡块安装口23，火花塞安装口22内安装火花塞11，挡块安装口23处铰接设置挡块9，挡块9外设置将其弹入缸体1内的弹簧开关10，弹簧开关10上设置使火花塞11点火的通电触点，弹簧开关10与挡块9之间设置覆盖挡块安装口23的上盖板13，当挡块9弹入缸体1内时，弹簧开关10上的触点接触通电，使火花塞11点火；缸体1上还设置排气口24、吸气调节口25、吸气口38和排气口24设置吸排气筒17，吸气调接口25设置吸气调节筒18。
实施例一(A型发动机)
结合附图1-8，本实施例中，缸扇4包括第一缸扇401、第二缸扇402、第三缸扇403、第四缸扇404，其沿顺时针方向依次设置，第一缸扇401、第三缸扇403通过第一缸扇转动驱动组件与主轴2传动连接，使得第一缸扇401、第三缸扇403同步转动，第二缸扇402、第四缸扇404通过第二缸扇转动驱动组件与主轴2传动连接，使得第二缸扇402、第四缸扇404同步转动，第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件结构相同。
具体的，第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括四个A型缸扇套5a、两个压排花键6a，同时，棘轮轴承7共设置四个，四个棘轮轴承7和隔套8安装于主轴2上，四个压排花键6a装于棘轮轴承7上，八个A型缸扇套5a装于压排花键6a上，四个A型缸扇4装入A型缸扇套5a上，再总体装入A型缸体1中，具体的，A型缸扇套5a上设置一个卡槽502，各缸扇4两端分别设置一个卡块405，八个A型缸扇套5a分别卡接于第一缸扇401、第三缸扇403以及第二缸扇402、第四缸扇404两端，即第一缸扇401、第三缸扇403的两端分别设置两个A型缸扇套5a，共四个且归为一组，以及第二缸扇402、第四缸扇404的两端分别设置两个A型缸扇套5a，共四个且归为一组，且同一组的两个相邻A型缸扇套5a啮合于同一压排花键6a上；通过棘轮轴承7、压排花键6a，A型缸扇套5a将四片A型缸扇4与主轴2联接，将A型缸体1分成四个可改变体积的扇形腔体，分别对应四冲程发动机每个冲程所需腔体，依次为：燃烧做功腔体、排气腔体、吸气腔体、压缩腔体，且依次循环交替。
A型发动机的缸体1上设置三个火花塞安装口22并安装三个火花塞11、设置一个挡块安装口23、设置一个吸气调节口25以及两个排气口24，在两个排气口24之间还设置卡钩安装口27，卡钩安装口27安装卡钩14，同时将下盖板16通过弹片15安装于卡钩14上。
在运行时，首先，相对设置的第一缸扇401、第三缸扇403共用相同的压排花键6a，相对设置的第二缸扇402、第四缸扇404共用相同的压排花键6a，因此，相邻的第一缸扇401与第二缸扇402之间、第二缸扇402与第三缸扇403之间、第三缸扇403与第四缸扇404之间分别用不同的压排花键6a；
其次，第二缸扇402转动时过挡块9，挡块9在弹簧开关10弹力作用下进入A型缸体1，同时弹簧开关10触点接触通电，火花塞11点火，第一缸扇401和相邻的第二缸扇402之间形成的压缩腔体转换为燃烧做功腔体，体积膨胀，第二缸扇402在挡块9作用下固定，相邻的第一缸扇401旋转，通过缸扇套5a带动压排花键6a，再带动棘轮轴承7，再带动主轴2旋转做功；第二缸扇402不动时，因为共用压排花键6a，则第四缸扇404也不动，则第一缸扇401、第四缸扇404之间的腔体缩小体积排气，由做功腔体转为排气腔体；第一缸扇401转动时，因为共用压排花键6a，则第三缸扇403也动，则第三缸扇403、第四缸扇404之间的腔体增大体积吸气，由排气腔体转为吸气腔体；则第三缸扇403、第二缸扇402之间的腔体缩小体积压缩气体，由吸气腔体转为压缩腔体，依次循环旋转交替，总体组成环形缸体的内燃发动机，简称环缸发动机。
结合附图1、4-5，第一缸扇401、第三缸扇403为相对的缸扇共用相同的压排花键6a，压排花键6a外壁设置弧形卡条601，A型缸扇套5a内壁设置与压排花键6a装配的弧形卡卡槽501，一个压排花键6a外圈弧形卡条601，与两个缸扇套5a内圈的弧形卡卡槽501可匹配装入，且弧形卡卡槽501的弧形长度大于弧形卡条601的弧形长度，使得两个缸扇套5a可绕压排花键6a旋转一点角度，从而使两个缸扇套5a相互能错开一点角度α；第一缸扇401、第三缸扇403同步旋转，第二缸扇402、第四缸扇404同步旋转，四片缸扇两两相对，形成X形交叉，因为有上述角度α，所以相对的缸扇，可以在一条直线上也可以折一点角度α，因此相邻的两个缸扇在排气时，可以相接触，可实现完全排气，此时这两个相邻缸扇可称为排气缸扇，而与其相对的两个相邻缸扇自然成为压缩缸扇，且之间可成2α角度，压缩比与膨胀比就由2α角度来调节。
实施例二(B型发动机)
结合附图9-10，本实施例中，第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个B型缸扇套5b，B型发动机与A型发动机的不同之处在于，B型发动机不需设置压排花键6a；本实施例中，B型缸扇套5b外圈设置有两个卡槽502，可安装相对设置的缸扇4，B型缸扇套5b内圈有固定棘齿，直接可与棘轮轴承7匹配装入，每两片B型缸扇4与两个B型缸扇套5b装配在一起，可形成一个整体；本实施例中，四片缸扇两两相对，形成X形交叉，因为没有实施例一中的角度α，所以相对设置的缸扇，只能在一条直线上，因为压缩气体作用，相邻压缩缸扇不能接触，所以相对的排气缸扇也不能接触，因此不能实现完全排气,但结构更简单可靠。
实施例三(C型发动机)
结合附图11-14，本实施例中，第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括四个C型缸扇套5c，C型发动机与A型发动机的不同之处为，C型发动机也不需压排花键；本实施例中，每个C型缸扇套5c零件外圈设置一个卡槽用于安装缸扇4，C型缸扇套5c内圈有固定棘齿，直接可与棘轮轴承7匹配装入；结合附图13，C型缸扇套5c按棘齿可分为左旋右旋两种，左旋和右旋C型缸扇套两两相对为一组使用，使得内圈棘齿旋向相同，本实施例中，一个缸扇4独自与两个C型缸扇套5c、两个棘轮轴承7配合安装，即本实施例共有四个缸扇4、八个C型缸扇套5c、八个棘轮轴承7；具体的，本实施例中，每个C型缸扇套5c零件端面上有一圆柱轴503和一弧型孔504，每两个相邻C型缸扇套5c相对设置相互配合，各自的圆柱轴503可插入对方弧型孔504，使得两个圆柱轴503和轴心能在一条直线上，亦能错开更大的角度β，则两个相对的C型缸扇套5c将同步旋转，此角度β决定A型缸扇4位置。
A型发动机、B型发动机在不考虑缸体上吸气调节口作用时，其最大压缩比和膨胀比是相等的，气体膨胀做功时间内，轴转接近半圈，与传统发动机相似，但C型因为有角度β，在不考虑缸体上吸气调节口作用时，气体膨胀角度会比气体压缩角度大2β，气体膨胀做功时间内，轴转接近半圈加角度β之和，这意味着膨胀比远大于压缩比，如果考虑吸气调接口作用，则膨胀比可更大于压缩比，因此可较大提高发动机效率。
实施例四(D型发动机)
结合附图15-20，本实施例中，缸扇4分为两组，同时，缸体1中间有环形隔壁26，将缸体1拦腰隔成相等的两段腔体，形成D型双环缸体，每段缸体有两片缸扇4，即第一缸扇401、第三缸扇403设置于缸体一腔体中，第二缸扇402、第四缸扇404设置于缸体另一腔体内，且第一缸扇401与第三缸扇403之间、第二缸扇402与缸扇404之间形成可变V字形结构；本实施例中，第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括D型缸扇套5d、D型双缸扇套20、缸扇联接环21；与A型发动机相比，D型发动机也不需要压排花键，每个D型缸扇套5d外圈有一个卡槽502可装D型缸扇4，内圈有固定棘齿，直接可与所述棘轮轴承7匹配装入，D型缸扇套5d、D型双缸扇套20通过棘轮轴承7与主轴2啮合，其中位于缸体1两内腔中的任一腔中的一缸扇4其一端与D型双缸扇套20连接，另一端及另一缸扇4两端分别与一D型缸扇套5d连接，缸体1两腔中不与D型双缸扇套20连接的两个所述缸扇通过所述缸扇联接环21连接，实现同步转动，缸扇联接环21与环形隔壁26转动连接且密封，所述缸扇联接环21与D型双缸扇套中部转动连接且密封。
D型双缸扇套20连接的两缸扇4可同步旋转，缸扇联接环21连接的两缸扇可同步旋转，这样实际形成可同步相连的双环缸，虽然每一个单缸被所述V字形结构分成两腔，但加上另一单缸的两腔，就形成可同步变化的四腔，分别对应四冲程所需腔体。同时，D型发动机的每个单缸上分别设置一组挡块安装口23、火花塞安装口22、排气口24、吸气调节口25、吸气口38。
在发动机工作时，将缸体1左右分隔出的两个单缸定义为左单缸和右单缸，则其循环运转按时间顺序分四段依次描述如下：
(1)左单缸两腔在膨胀做功、压缩气体时，右单缸两腔对应在吸气、排气；
(2)左单缸两腔在排气、膨胀做功时，右单缸两腔对应在压缩气体、吸气；
(3)左单缸两腔在吸气、排气时，右单缸两腔对应在膨胀做功、压缩气体；
(4)左单缸两腔在压缩气体、吸气时，右单缸两腔对应在排气、膨胀做功；
这样一单缸连续两次膨胀做功后，换另一个单缸连续两次膨胀做功，在单次气体膨胀做功时间内，轴转接近整圈，同时完成单次吸气、单次排气、单次压缩。由此可见其压缩比和膨胀比都有更大的调整空间，因此可更大提高发动机效率。
结合附图14，本实施例中，第一缸扇与第三缸扇、第二缸扇与第四缸扇呈V字型，第一缸扇、第三缸扇的V字型结构与第二缸扇、第四缸扇的V字型结构重合(D1型)；
结合附图20-21，在其他实施例中，两个V字型结构可以错开错开180°(D2型)，成对顶角，有利于轴运转的动平衡。
实施例五(E型发动机)
结合图21-28，本实施例中，第一缸扇401、第三缸扇403设置于第一缸扇联接28环内外两侧，第二缸扇402、第四缸扇404设置于第二缸扇联接环29内外两侧，第一缸扇连接环28的数量为两个，第二缸扇连接环29数量为一个且设置于两第一缸扇28连接环之间；第一缸扇连接环28两侧分别设置一圈第一滚珠轨道30；第二缸扇连接环29两侧分别设置一圈第二滚珠轨道31，第二滚珠轨道31通过滚珠与两侧的第一滚珠轨道30配合且密封，第一缸扇连接环28外侧的第一滚珠轨道通30过滚珠与缸盖3内侧配合且密封，缸盖3内侧设置与第一滚珠轨道30对应的第三滚珠轨道32；位于第一缸扇连接环28、第二缸扇连接环29内侧的第三缸扇403、第四缸扇404两端或中部设置卡块405，第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个E型缸扇套5e，每个E型缸扇套5e内壁均直接啮合设置于棘轮轴承7外，每个E型缸扇套5e上设置一个连接缸扇4的卡槽502，分别连接于的第三缸扇403、第四缸扇404两端。
E型发动机中，第一缸扇401、第三缸扇403通过第一缸扇连接环28实现同步旋转，第二缸扇402、第四缸扇404通过第二缸扇联接环29实现同步旋转，这样实际形成可同步相连的内外双环缸，第一缸扇401、第二缸扇402将外部单缸分为两腔，第三缸扇403、第四缸扇404将内部单缸分为两腔，这样就形成可同步变化的四腔，分别对应四冲程所需腔体。
在发动机工作时，将缸体1内外分隔出的两个单缸命名为内单缸和外单缸，这样方便把循环运转按时间顺序分四段依次描述如下：
(1)内单缸两腔在膨胀做功、压缩气体时，外单缸两腔对应在吸气、排气；
(2)内单缸两腔在排气、膨胀做功时，外单缸两腔对应在压缩气体、吸气；
(3)内单缸两腔在吸气、排气时，外单缸两腔对应在膨胀做功、压缩气体；
(4)内单缸两腔在压缩气体、吸气时，外单缸两腔对应在排气、膨胀做功；
这样内单缸连续两次膨胀做功后，换外单缸连续两次膨胀做功，在单次气体膨胀做功时间内，轴转接近整圈，同时完成单次吸气、单次排气、单次压缩。由此可见其压缩比和膨胀比都有更大的调整空间，因此可更大提高发动机效率。
实施例六(F1型发动机)
结合附图29-32，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中缸扇4的数量为三个，包括第一缸扇401、第二缸扇402、第三缸扇403，第一缸扇401、第二缸扇402、第三缸扇403周向设置于缸体1内，缸体1为单缸体并通过缸扇4分隔成三腔体，每个缸扇4两侧分别设置弹簧片33，弹簧片33靠近缸扇套5f的一端与缸扇4连接，另一端为向外弹出的自由端；本实施例中，第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括三个缸扇套5f，每个缸扇套5f内壁均直接啮合设置于棘轮轴承7外，每个缸扇套5f上设置一个连接缸扇4的卡槽502，分别连接于第一缸扇401、第二缸扇402、第三缸扇403两端。
缸体1上还设置缸体火花塞安装口22、挡块安装口23、排气口24，缸体火花塞安装口22内安装火花塞11，挡块安装口23处铰接设置挡块9，挡块9外设置将其弹入缸体1内的弹簧开关10，弹簧开关10上设置使火花塞11点火的通电触点，弹簧开关10与挡块9之间设置覆盖挡块安装口23的上盖板34，当挡块9弹入缸体1内时，弹簧开关10上的触点接触通电，使火花塞11点火；另外，本实施例中，排气口24处设置排气翻盖35，排气翻盖35中部与排气口24铰接使得其两端受力时排气口24关闭，弹簧开关10与排气翻盖35开启端之间设置翻盖杠杆36，翻盖杠杆36中部通过杠杆支架37与缸体1外部铰接，使得弹簧开关10触发时排气口24开启。
具体实施时，三片缸扇将缸体内腔分隔成三腔，将其按顺时针顺序依次命名为第一腔、第二腔以及第三腔，在缸扇401与缸扇402之间的第一腔气体膨胀做功的前半段，缸扇402与缸扇403之间的第二腔在缸扇弹簧片作用下，反向旋转吸气，缸扇401与缸扇403之间的第三腔在其它两腔膨胀挤压作用下，以及翻盖杠杆36顶开排气翻盖35的配合下，体积缩小排气；在第一腔气体膨胀做功的后半段，其他两腔完成排气和压缩气体动作，如此循环，类似传统二冲程发动机，但本实施例环缸发动机在单次气体膨胀做功时间内，轴转也接近整圈，比传统二冲程发动机多转接近半圈，同时完成单次吸气、单次排气、单次压缩。吸气、排气互不干扰，废气、新气不混合。
实施例七(F2型发动机)
结合附图33-34，与实施例六相比，本实施例的不同之处在于，本实施例中缸扇4的数量为两个，包括第一缸扇401、第二缸扇402，第一缸扇401、第二缸扇402周向设置于缸体1内，缸体1为单缸体并通过缸扇4分隔成双腔体。
本实施例六相比，本实施例去掉一片缸扇，通过两片缸扇将缸体分隔成两腔，同时不需弹簧片，在第一腔气体膨胀做功时前半段，第二腔同时在外力作用下吹入新气，扫排废气，在第一腔气体膨胀做功后半段，第二腔完成扫排废气和压缩气体动作，如此循环，类似传统二冲程发动机，在单次气体膨胀做功时间内，轴转接近整圈，同时完成单次吹进新气、单次扫排废气、单次压缩；吹进新气和扫排废气有干扰，废气、新气会混合。
上述各实施例中缸扇、缸扇扇叶、隔壁等需要密封的地方，可开多重细卡槽，可装入弹片和密封条；各实施例中的棘轮轴承与压排花键，或与缸扇套，都可以用各种单向轴承替换。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，包括缸体、缸盖、主轴、端部轴承、隔套、棘轮轴承、缸扇，所述棘轮轴承包括棘轮座，所述棘轮座外周向设置一圈活动的棘爪，所述棘爪通过弹簧圈固定于棘轮座上，所述棘轮座两端分别设置滚针轴承；所述缸体为中空结构，所述缸盖通过螺栓可拆卸安装于缸体两端，所述主轴两端通过端部轴承转动设置于缸盖上，所述隔套、棘轮轴承啮合设置于主轴上，所述缸扇通过缸扇转动驱动组件、棘轮轴承与主轴传动连接，所述缸扇的数量为多个，所述缸扇在缸扇转动驱动组件的带动下将缸体内腔分割成数个可变体积的扇形腔体；所述缸体上还设置火花塞安装口、挡块安装口、排气口、吸气调节口，所述排气口设置吸排气筒，所述吸气调接口设置吸气调节筒，所述火花塞安装口内安装火花塞，所述挡块安装口处铰接设置挡块，所述挡块外设置将其弹入缸体内的弹簧开关，所述弹簧开关上设置使火花塞点火的通电触点，所述弹簧开关与挡块之间设置覆盖挡块安装口的上盖板，当挡块弹入缸体内时，所述弹簧开关上的触点接触通电，使火花塞点火。
2.根据权利要求1所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸扇包括第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇、第四缸扇，所述第一缸扇、第三缸扇通过第一缸扇转动驱动组件与主轴传动连接，使得第一缸扇、第三缸扇同步转动，所述第二缸扇、第四缸扇通过第二缸扇转动驱动组件与主轴传动连接，使得第二缸扇、第四缸扇同步转动，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件结构相同，各所述缸扇两端分别设置与第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件连接的卡块；所述缸扇外沿设置多重细槽，其内设置弹片和密封条。
3.根据权利要求2所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸扇沿顺时针方向排列于缸体内，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括四个缸扇套、两个压排花键，每个所述缸扇套上均设置一个连接缸扇的卡槽，所述缸扇套分别通过卡槽与各缸扇端部的卡块卡接，且连接于第一缸扇、第三缸扇两端的缸扇套连接于一压排花键上，连接于第二缸扇、第四扇两端的缸扇套连接于另一压排花键上，所述压排花键通过棘轮轴承与主轴传动连接；所述压排花键外壁设置弧形卡条，所述缸扇套内壁设置与压排花键装配的弧形卡槽，所述弧形卡槽的弧形长度大于弧形卡条的弧形长度，使得连接于第一缸扇、第三缸扇上的缸扇套之间存在错开夹角α。
4.根据权利要求2所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸扇沿顺时针方向排列于缸体内，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上相对设置两个连接缸扇的卡槽，使其同时连接第一缸扇、第三缸扇端部或第二缸扇、第四缸扇端部。
5.根据权利要求2所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸扇沿顺时针方向排列于缸体内，所述第一缸扇转动驱动组件、第一缸扇转动驱动组件均包括四个缸扇套，每个所述缸扇套内端均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上均设置一个连接缸扇的卡槽，所述缸扇套两两一组相对设置，同组的所述缸扇套分别连接于第一缸扇、第三缸扇端部或第二缸扇、第四缸扇端部；每组所述缸扇套按棘齿分为左旋缸扇套、右旋缸扇套；所述缸扇套一侧沿其轴线方向贯穿设置一弧型孔，另一侧设置与相对缸扇套上弧型孔滑动连接的圆柱轴，且左旋缸扇套、右旋缸扇套的内圈棘齿旋向相同，使得相对设置的两个缸扇套之间存在最大可错开夹角β。
6.根据权利要求1所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸体中部通过环形隔壁将缸体分隔成两段内腔，所述第一缸扇、第三缸扇设置于缸体一内腔中，所述第二缸扇、第四缸扇设置于缸体另一内腔中；所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括缸扇套、双缸扇套、缸扇联接环，所述缸扇套、双缸扇套通过棘轮轴承与主轴啮合，位于缸体两内腔中的任一腔中的一缸扇其一端与双缸扇套连接，另一端及另一缸扇两端分别与一缸扇套连接，位于缸体两腔中不与双缸扇套连接的两个缸扇通过缸扇联接环连接，实现同步转动，所述缸扇联接环与环形隔壁转动连接且密封，所述缸扇联接环与双缸扇套中部转动连接且密封；所述第一缸扇与第三缸扇、第三缸扇与第四缸扇呈V字型，所述第一缸扇、第三缸扇的V字型结构与第二缸扇、第四缸扇的V字型结构重合或错开180°。
7.根据权利要求2所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸扇的数量为四个，所述缸扇包括第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇、第四缸扇，所述第一缸扇、第三缸扇设置于第一缸扇联接环内外两侧，所述第二缸扇、第四缸扇设置于第二缸扇联接环内外两侧，所述第一缸扇连接环的数量为两个，所述第二缸扇连接环数量为一个，且设置于两第一缸扇连接环之间；所述第一缸扇连接环两侧分别设置一圈第一滚珠轨道、第二缸扇连接环两侧分别设置一圈第二滚珠轨道，所述第二滚珠轨道通过滚珠与两侧的第一滚珠轨道配合且密封，所述第一缸扇连接环外侧的第一滚珠轨道通过滚珠与缸盖内侧配合且密封，所述缸盖内侧设置与第一滚珠轨道对应的第三滚珠轨道；位于第一缸扇连接环、第二缸扇连接环内侧的第三缸扇、第四缸扇底部设置卡块，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上设置一个连接缸扇的卡槽，分别连接于的第三缸扇、第四缸扇两端。
8.根据权利要求8所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸扇的数量为三个，包括第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇，每个所述缸扇两侧分别设置弹簧片，所述弹簧片靠近缸扇套的一端与缸扇连接，另一端为向外弹出的自由端；所述缸扇每侧弹簧片的数量为两个，其分别设置于缸扇两端，所述缸扇表面设置容纳槽，所述弹簧片设置于容纳槽内；所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括三个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上设置一个连接缸扇的卡槽，分别连接于的第一缸扇、第二缸扇、第三缸扇两端。
9.根据权利要求8所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸扇的数量为两个，包括第一缸扇、第二缸扇，所述第一缸扇转动驱动组件、第二缸扇转动驱动组件均包括两个缸扇套，每个所述缸扇套内壁均直接啮合设置于棘轮轴承外，每个所述缸扇套上设置一个连接缸扇的卡槽，分别连接于的第一缸扇、第二缸扇两端。
10.根据权利要求8所述的一种多腔体式环缸发动机，其特征在于，所述缸体上还设置缸体火花塞安装口、挡块安装口、吸气口、排气口，所述缸体火花塞安装口内安装火花塞，所述挡块安装口处铰接设置挡块，所述挡块外设置将其弹入缸体内的弹簧开关，所述弹簧开关上设置使火花塞点火的通电触点，所述弹簧开关与挡块之间设置覆盖挡块安装口的上盖板，当挡块弹入缸体内时，所述弹簧开关上的触点接触通电，使火花塞点火；所述排气口处设置排气翻盖，所述排气翻盖中部与排气口铰接使得其两端受力时排气口关闭，所述弹簧开关与排气翻盖开启端之间设置翻盖杠杆，所述翻盖杠杆中部通过杠杆支架与缸体外部铰接，使得弹簧开关触发时，翻盖杠杆顶开排气翻盖，排气口开启。
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