本发明公开了一种单向式活塞内燃发动机，属机械工程。 传统的往复式活塞发动机，由于存在以下缺点：1.有一套复杂的曲轴连杆机构，在运动中存在着摩擦和惯性损失，且这种损失正比于活塞和连杆的运动质量和直线速度，其数学表达式为惯性损失WQαm·V2。2.供气不足无法充分吸收燃料的热能，很大一部分热能被冷却水和空气冷却带走，3.有限的膨胀，高能工质受膨胀限制，无法充分利用其能量;4.能/积比小（即单位体积的能量）;5.热效率低，一般只有30%左右。至于燃气涡轮机，它实际上是一种外燃机，其空气需压进高温高压的燃烧仓，60%以上的有用能量消耗在空气压缩上，输出的有用功小。根据美国专利（US4.671.231），本发明为同案申请。
针对上述，本发明的目的是提供一种单向旋转式活塞发动机，无需连杆曲轴机构，消除了由上述机构所产生的惯性损失，提高了能/积比，能充分供应压缩空气作燃烧及膨胀，因而燃料的热能可得到充分的吸收，高能工质可充分膨胀，提高了发动机的热效率。
本发明通过一种新式的发动机来实现上述目的，本发明所述的新式发动机是一种单向旋转活塞内燃机，它由一个定子和一个转子组成。围绕转子的是一组环形凹槽，由一种可旋转的阀门将其分隔，起气缸作用，阀门部分被切削掉，便于活塞通过并形成进气口和排气口通道，同时可减轻它们的质量。改进后的活塞固定于转子的凹槽（或称气缸）内，阀门则安装在定子上。一个单向压缩空气通道（单向压气道）联接一对凹槽，一个槽作空气压缩，另一个槽作燃烧及膨胀之用。单向压气道由一个主阀和一个辅助阀门有效而适时地控制，将转式阀门和活塞之间的全部压缩空气进入燃烧室。
以下将结合附图和实施例，详述本发明地全部特征和情况。
图1：是一个单向式活塞内燃机的横断面的原理图。转子上切入环形槽，活塞即固定于槽内，阀门将槽分割为不同的室，能让活塞通过。进气口和出气口如图所示。
图2是一个纵断面，由图2A中2-2连线所切的剖面图。以显示定子（外壳）和转子及槽（相当汽缸）。图2A是图2中/2A-2A连线之剖面图，以显示往复旋转阀门和活塞。
图3是单向旋转阀门和它的附属装置的剖视图。图中表现了阀门内的凹槽，在运转时将与活塞前的凸出部相吻合，以闭入少量的空气作为气垫。
图4是图2A中4-4连线剖视图。表示活塞密封条（活塞环）和活塞密封条压杆。
图5是一个展开图。表示阀门、活塞、单向压气道、一副槽室的进口和出口之间的位置关系。所谓一副槽室是指一个空气压缩室和一个燃烧膨胀室。
图6是往复式转动阀门的侧面图。
图6A是图中6A-6A连线剖视图，表示马蹄形密封片和密封环。
图6B是一个马蹄形密封片的分析图，用以决定密封片末端之弯曲角度。
图7是图7A中7-7连线的活塞横断面图。
图7A是消除真空的活塞侧面图。
图7B是图7C中7B-7B连线剖视图，表示阀门内真空消除阀的锁闭装置。
图7C是图7B中7C-7C连线剖视图。
图8A表示空气压缩室内压缩空气的压力曲线，其中表示了将压缩空气分二次压入燃烧膨胀室。
图8B表示燃烧膨胀室内压缩空气和热气体曲线，θ1和θ2为转子的旋转度，在此两段时间中压缩空气分别进入燃张蛘褪摇?
图7及图8构成一个理想的工作图。
图9A是两个相邻槽室间的单向压气道及转阀门（空气压缩室及燃-膨室间）的组合件（图9A及9B已被改进，以图10A至13代之）。
图9A是图9B中9A-9A连线剖视图。
图9B是图9A中9B-9B连线剖视图。
图10A、10B和10C依次是主要控制阀的垂直、正面和侧面图（由图10A以后为改进所增添之图样）。
图10D是主阀门（60）的操作柄（61）的尾端详图。
图10E是图10D的正面图。
图10F是锁销（70）及销耳（72）的详图。
图10G是图10F的侧面图。
图10H是操作柄头上道槽之展开图。
图10J是决定锁销（70）的锁闭深度的分析图（参考图10C）。
图10K、10L及10M表示改用电力操作代替机械操作的操作柄锁定系统。
图10K表示电磁开关（130）和锁销（70）。
图10L是带有接触夹的负极板（120）的正面图。
图10M是终极固定夹具以及插入后的终极接触点的侧面图。
图11A是在燃烧室内的经过改进后的转阀门（29）和活塞（18）。
图11B是改进后的活塞（28）（图11A）的俯视图。
图12A是空气压缩室内改进后的转阀（9）和辅助阀（81）。
图12B是辅助阀（81）。
图13是改进后的转阀调节器（73）。
发明详述如下：
单向式活塞引擎由一个定子（外壳）和一个转子组成。转子系以定子的两端为支点而转动。围绕转子的是环形槽，该槽被阀门隔开成为汽缸。活塞置入汽缸，因固定于转子上，阀门则装置在定子上。阀门由经过改进的活塞直接操作，每两个相邻的汽缸作为一组，一个作空气压缩室，另一个作为燃烧膨胀室。每一组汽缸都有一个单向压气道和阀门，控制压缩空气进入燃烧膨胀室。
图1是一个液压单向式活塞马达，由一个定子（101）、一个转子（102）四个阀门：（104）、（107）、（111）和（114）;两个活塞：（109）、（116）;四个进气口：（105）、（108）、（112）和（115）;四个出气口：（103）、（106）、（110）和（113）等组成。图示（103）和（115）打开因此活塞（116）就被推进。按顺时针方向运动。当活塞（116）接近阀门（104）时，此阀门就打开让活塞（116）通过，然后重新关闭。这时（105）孔打开并接受液体流进以推动活塞（116）使其同一方向地继续移动。同样地方式，相对的另一边的活塞（109）和它相关的进出口也照样地工作。
图2-9C描绘单向式活塞引擎的基本组成，它由一个定子1和一个支持在定子两端支座轴承（41）和（42）上的转子所构成。
定子1的一端铸在一起，另一端分开铸成，但在制作及安装后再固定在一起。两端都有铸孔，以便插入轴承（41）和（42）。孔（13）和（43）围绕其中心以便空气进出。定子的顶端有一条脊作为阀门（9）和单向压气道的座基。
转子（2）是一个铸成的园筒体，一端铸在一起，另一端分开铸，但在制造和装备之后再固定到一起。槽室（4）、（6）、（18）和（11）围绕转子，槽间置密封圈（3）、（5）、（8）、（10）和（12）。孔（7）在转子中心，供冷却之用，又称冷却导管。转子的两端有突出部分作为主轴。孔（14）和（43）围绕主轴供冷空气流入。固定在转子前端的是一个螺旋扇叶（13），以此将空气吸入中心并由后端排出。
阀门（9）可以是往复旋转式的，如图（2）也可是单向旋转式的，如图（3）。但改进后之设计系采用往复旋转式的。阀门体上有马蹄形密封片（34）和密封环（32）及（33），如图6和图6A。马蹄密封片尺寸需制得稍大一点，以便在转子上膨胀与槽室相紧贴，在安装时迫使其进入阀门内的槽沟中，然后由其弯曲的两端夹持固定。这里适度的弯度φ还有另外的作用，就是使得密封片膨胀时能均匀地补偿其磨损，同时使密封环以产生密封作用（每组密封片至少由三片组成，尺寸稍异，作用各殊）。
合适的弯度φ可以从图6B分析而得：
使OB⊥FC，OE∥DC，并使OA＝OB
使GH∥AB，KJ∥DC
因∠3＝∠1+∠2，及∠1＝∠2
故∠3＝2∠1
因∠4＝1/2∠θ，及∠4＝90°-∠3
故1/2∠θ＝90°-∠3，但∠3＝2∠1
所以1/2∠θ＝90°-2∠1，或∠1＝45°
或∠1＝45°-1/4∠θ
因∠φ＝∠1
所以∠φ＝45°-1/4∠θ
这里∠θ是由槽的两壁切线所形成的夹角。
如∠θ＝0（半园形或U形槽），则∠φ＝45°
当∠θ＝60°时，则∠φ＝30°
当∠θ接近180°时，则∠φ接近0
图2A和图3中的阀门调节器（16）可使旋转阀门在每次旋转后停留在理想的位置上，它有一个园盘式头，能停住又能吸收少量空气进入下部的孔中，象在一个气垫之中（本节业经修订参考图13及有关说明）。
活塞（17）、（28）（图4和5），（44）、（45）（未绘）固定在槽中。每一个活塞有一组活塞密封条（20），由两个部分组成（一个可见，一个仅能见其左边部分）。活塞密封条压杆（22）的楔形点压迫密封条紧贴定子内壁，并紧贴两侧之密封圈（8）和（10），它本身反过来又被位于对侧的转子内壁和大螺帽（23）之间的压簧（24）所压迫。当转子的转速（RPM）增加时，大螺帽抵消部分离心力以减少活塞密封条压杆对活塞密封条的压力，以避免过度地磨损。活塞密封条之中心有向侧面的凸出部分（21），它与活塞密封条压杆的楔形点相吻合，这样，活塞密封条就可向外及向侧挤压了。
图5描绘的是空气压缩室（18），燃烧膨胀室（11），活塞（17），阀门（9），空气压缩室的进口（26），单向压气道或园盘（27）（连系一阀门），活塞（28），阀门（29），以及燃烧膨胀室的排气孔（30）等。
注意：在转子转动的方向上，空气压缩室（18）的阀门（9）是在燃烧膨胀室（11）的阀门（29）之前。阀门（9）和阀门（29）相距越远时，活塞（17）和（28）就越接近。这使阀门位置的安排更具弹性，一个作为空气压缩室的阀门，一个作燃烧膨胀室的阀门，两者之间还有一个空气压缩通道的阀门，如图9A-9B，其中阀门（9）是空气压缩室的，阀门（29）是燃烧膨胀室的，而旋转阀（27）是压缩空气通道的，它们共同成为一组合。（图9A及9B业经改进，故此省略）
槽（4）、（6）、（18）和（11），如图2，沿着转子成对削成，至少为一对，每对包括一个空气压缩室和一个燃烧膨胀室，前者大于后者，因为当从压缩室（6）和（18）进入燃烧膨胀室（4）和（11）时之压缩空气有一种沿着中轴的推力。故两个相邻的压缩空气过道相互反向，以抵消侧面的推力。只要适当安排活塞和阀门就可做到这点。
还有一种更节能的选择，就是在原来的空气压缩室活塞口后面约（180）处另加一个活塞（详情见改进部份主、助阀门，图10A至图B）。
用这种方法每旋一次有两次空气被压进燃烧膨胀室内，一次是混合燃烧成最适于燃烧的混合物，另一次是吸收引挚热能作充分膨胀之用，以产生更多的能量，同时使引挚冷却。上述选择的理想工作图见8A和8B，图8A是空气压缩工作图，图8B是燃烧及膨胀工作图，图8B减去8A是净余工作量。Q1是阀门（9）和（29）之间的旋转度，Q2是第二次将空气压进燃烧室时的旋转角。注意在空气压缩室和燃烧膨胀室之间有一个角度差。
为了保持槽室始终在最佳工作状态运转，以使引挚在各种速度下获得较高的效能，还有一种选择，就是变换槽室工作的个数以适应不同的能量需要。例如当需要能量低时关闭某些槽室，需要能量高时启动较多的槽室，而不以变换油量在原有的压力比和不当混合密度之下工作、当能量要求低时，这种引挚就可逐渐地放开加速器以关闭某些油咀并停止空气进入空气压缩室，以避免能量消耗于压缩空气上。反之亦然，然而，这样得来的效益会被活塞后的真空吸力所抵消，这就需要设计一个真空消除活塞。图7-7C即此。
如图7-7A，真空消除活塞为活塞体（17）、活塞密封条（20），活塞密封条压杆（22），真空消除阀（204）、进气孔（205）等组成，当活塞后部形成真空时，消除阀（204）被吸住而滑出一点，然后空气将进入进气孔（205）以消除活塞后部之真空，当活塞经过旋转阀门时，阀门将推动真空消除阀复原，这样就可重新工作。
参看图7B和7C，真空消除活塞（17）有一个闭锁装置以锁住真空消除阀（204），这个闭锁装置由一个钢球（213）和一个锥形针（214）组成。当空气压缩室工作时，活塞前的压缩空气压迫锥形针，进一步压迫钢球以锁住真空消除阀（204）。
关于双槽室引挚中活塞与活塞间的关系，空气压缩室内的活塞应比燃烧膨胀室内的活塞拉后一段距离。该段距离加两个阀门间的距离。也等于转子旋转（30）至（90）度的距离，这（30）-（90）之决定系依据经济效益和能/积比的要求而定。至于（4-6-8）槽室引挚，每一组槽室的活塞应该依照双槽室引挚的活塞排列而固定之。不过燃烧室内的活塞应首先固定，并且彼此的位置依次为180°、120°和90°，依此类推。
各个阀门、空气通道及其阀门应装置在定子的顶部。各阀门可排列成一直线，使各槽室的活塞绕着转子依上节原则固定，或将各阀门交错排成两条直线，造成较多的空间以容纳这些机件，将活塞的位置适当调整之，使每次点火之间隔距离仍保持相等。
下面讨论图10A-13
先讨论两个阀门的设计，一个主阀门（60）和一个辅助阀门（81），安置在单向压气道（27）的两端，主阀（60）是一个蝶形阀，它的轴（63）向上侧稍偏，当空气压力在单向压气道（27）至一定程度时便可自动打开。
主阀（60）有一操作柄（61），有一扭力簧（62）在主阀（60）的轴（63）上，以使主阀保持关闭，另有一锁辊（79）在其尾端，该尾部扁平并拧转（30）以便压下锁（70），通过锁销（70）并被它锁住（见图10D10E）。
锁销耳（72）的最小厚度D和锁销的最大锁闭深度T（如图10C）计算如下：
见图10J，OQ表示凸轮杆（73），RQS为锁耳（72）的尖端。
D＝QS·tanA，QS＝rSinx，PS＝r-rCOSx
故T＝D-PS＝QS·tanA-PS＝rSinx·trnA-（r-rCOSx）
＝r（tanA·Sinx+COSx-1）
求T＝最大值：
让 (d)/(dx) （tnaA·Sinx+COSx-1）·r＝O
则tanA·COSx-Sinx＝O
于是 (Sinx)/(COSx) ＝tanA tanx＝tanA
故x＝A
因此tnaψ＝r（tanA·SinA+COSA-1）
D＝QS·tanA＝rSinA·tanA
设r＝2 A＝30
则T＝0.3094″
D＝0.5773
主阀（60）的锁销（70）有一个锁销头（64），驻销（67）将锁销头（64）闩在锁销颈部（78）处（见图10G），这样锁销头（64）就可转动，沿锁销头（64）刻有导槽，环簧（65）之两端伸过支架（77）并伸入锁销头（64）之导槽。锁销头（64）上的导槽如展示图10H所示，从A点到T点的每一转折点都有一个较深的梯级，然后逐渐变浅，使环簧的两端仅能朝一个方向跟进，因此锁销头（64）也只能朝一个方向转动。
下面解释一次及两次进气的主阀电控作用。
图10中，地线盘（120）有环形槽以固定接触片（121）、（122）、（123）和（124）等，与终极接触点（126）、（127）等相接触，终端插入二夹具（125）中如图10M，地线盘固定在引擎的主轴上，夹具（125）则固定在引擎后部的顶部以便接近地线盘（120），每一个终端接触点连接一个电磁开关（130）以操作锁销（70），如图10K，电磁开关套在防磁罩内，渠圈（71）顶销（131）和压簧/（132）用非磁金属制成如不锈钢（300）铝等。
图11A和11B中，旋转阀（29）（往复型）被改进后的形状，使活塞（28）通过旋转阀（29）的底部叶瓣时，底下的叶瓣与活塞（28）的形状就能完好的吻合，以便压缩空气立即进入，不会从底部叶瓣和活塞间的任何缝隙中漏出。
旋转阀门（29）的进气口部份被削去很多，以便容纳进气口（26）;同样，旋转阀门（9）的外面也被削到近似于转子（2）的弧度以容纳出口（30）。
图（12）A和（12）B：单向压气道（27）的辅助阀（81）位于空气压缩室的一侧，由两个半园片组成，用铰链（82）和（83）铰在一起，加工成一个完整园，有一个朝外的切边以与朝内切的单向压气道的进口端相吻合，由两个锥形螺栓（86）和（87）通过金属块（84）固定之，金属块（84）由两个螺栓固定于单向压气道的壁上，用一个扭力簧/（88）保持阀门关闭。
旋转阀（9）之出气口部份较以往切去较多，使切去部份等于转子（2）的弧度，以容纳出气口（30），同样，进气口也切去较以往多，以容纳进气口（26）。
图（13）：凸轮栓（73）又作为转阀门（9）和（29）的调节器，以扭力簧（90）保持转阀底部叶瓣关闭直至活塞通过，用针形滚轴（91）于旋转阀轴以便节省空间，这是要使旋转阀半径与转子半径之比在（1∶5）之下，以减少贯性损失，轴的一端可伸过辅助阀被固定的一半，支持在固定于这一半反面的轴承罩上。
主阀和辅助阀在运转时，当压缩室内气压超过单向压气道（27）内的气压，辅助阀瓣（81）自动打开，这时蝶形主阀（60）因上下两端气压的不平衡而自动打开，但因被主阀控制系统所控制，只能在适当的时间打开，其原理如下：
当活塞（28）（图11A）接近旋转阀底部并推动底部叶瓣时，凸轮栓（73）（图10A、10B和10C）推动锁销（70）向后，放开操作杆（61），于是主阀（60）打开。随着主阀打开，压缩气体通过主阀到出口，转阀下之出口和燃烧室，但仅一喷来驱走该处废气就被转阀底部的叶瓣关闭，直到它停止，回转并滑入活塞尾端刻入之形体（为了恰当的驱出喷气），旋转阀（29）底部叶瓣的厚度，锁销T的锁闭深度以及垫片（75）的厚度仔细计算，调整和平衡）。当凸栓（73）随同阀门轴（31）转动以致推动锁销（70）后退以放开操作柄（61），锁销头（64）同时被全程推回，然后又被压簧（74）推返，这样使环形簧（65）末端跟随渠槽在操作柄头（64）之上沿着A点通过B至C点，当凸栓（73）由于转簧（90）的压力回转时，锁销（70）就被凸栓（73）抵回，然后被压簧（74）推出，使环簧（65）的末端跟随渠槽沿着C，通过D至E。当活塞（17）在空气压缩室内，通过转阀（9）时，单向压气道内的气压急剧下降，与燃烧室的气压接近平衡，这时扭力簧（62）关闭主阀（60），将操作柄（61）带回以通过锁销（70），并使环簧（65）的末端跟随导槽沿E点经F至G。当环簧（65）末端在G点时，锁销（70）伸出仅锁辊（79）的1/4长，不够锁住锁辊（79），这样，当第二次压入的空气压力在单向压气道中超过燃烧膨胀室的气压时，主阀（60）重开，使操作柄（61）尾部上之锁辊（79）碾过锁销（70），因而使环簧（65）跟随导槽沿G点经H至I，当空气压缩室内的第二个活塞通过转阀（9）时，单向压气道内的气辜本缦陆担虼伺ち桑?2）关闭主阀（60），带动操作柄（61）碾过锁销（70）并使环簧（65）的末端跟随导槽沿I点经J至K点，使锁销（70）完全露出，锁住操作柄（61）上之锁辊（79）。导槽A点至K点配合环簧（65）的一端，而导槽K点至A点是配合环簧（65）的另一端。这对于较大而有两次进气的引擎已完成了一周，而对于较小的只有一次进气的引擎来说，操作柄头（64）和环簧（65）都可省略支架（77）被简化为一个园环以握住锁销（70）的尾端，导环（71）则握住锁销（70）的前端。
在电控系统中（图10K、10L和20m中）当引擎转子主轴运转至一定角度时，地线盘（120）上的触片，即接触终极接触点（图10L），电磁圈（130）内电流接通（如图10K）产生电磁场将锁销（70）拉回以放开操作柄（61），使主阀（60）打开。