(57)【要約】【解決手段】ラジアルインパルス式のエンジン、ポンプ、及びコンプレッサのシステムが開示される。本発明のラジアルインパルス式のエンジンは、第１及び第２の端部壁部分の間に配置されてなる第１及び第２の可動なＶ字形部材を具備している。第１のＶ字形部材は、第１の遠位縁部分を備えてなる第１の壁部分と、第１の円筒面を備えてなる第２の壁部分とを有している。第２のＶ字形部材は、第２の遠位縁部分を備えてなる第３の壁部分と、第２の円筒面を備えてなる第４の壁部分とを有している。この実施形態においては、第１のＶ字形部材が第１のピボット軸を中心としてピボットし、第２のＶ字形部材が第２のピボット軸を中心としてピボットするとき、第１の壁部分における第１の遠位縁部分は、第４の壁部分における第２の円筒面を横切って摺動するように構成され、第３の壁部分における第２の遠位縁部分は、第２の壁部分における第１の円筒面を横切って摺動するように構成されている。【選択図】図２Ａ
2008539366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンであって、このエンジンが、
第１の端部壁部分と、
第１の端部壁部分から間隔を隔ててなる第２の端部壁部分であって、両者の間に少なくとも部分的に圧力チャンバを形成してなる上記第２の端部壁部分と、
第１の端部壁部分と第２の端部壁部分との間に配置された第１の可動部材であって、第１の可動部材は、第１の遠位縁部分と第１の円筒面とを有しているような、上記第１の可動部材と、
第１の端部壁部分と第２の端部壁部分との間に配置された第２の可動部材と、を有し、
第２の可動部材は、第２の遠位縁部分と第２の円筒面とを有しているような、上記第２の可動部材とを備え、第１の可動部材が第１のピボット軸を中心としてピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心としてピボットすると、第１の可動部材における第１の遠位縁部分は、第２の可動部材における第２の円筒面を横切って摺動するように構成され、第２の可動部材における第２の遠位縁部分は、第１の可動部材における第１の円筒面を横切って摺動するように構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
第１及び第２のピボット軸は、第１及び第２の端部壁部分に対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
第１及び第２のピボット軸は、第１及び第２の端部壁部分を延通していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項４】
少なくとも第１の可動部材は、“Ｖ”字形を有していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
第１の可動部材は、第１の遠位縁部分を有する第１の壁部分と、第１の円筒面を有する第２の壁部分とを具備し、第２の可動部材は、第２の遠位縁部分を有する第３の壁部分と、第２の円筒面を有する第４の壁部分とを具備していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項６】
第１の可動部材における第１及び第２の壁部分は、“Ｖ”字形を形成していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
第１の可動部材における第１及び第２の壁部分は、９０度〜１８０度の角度を形成していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項８】
第１の可動部材は、少なくとも実質的に、第２の可動部材と同一であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項９】
第１のピボット軸は、第２のピボット軸から距離Ｄだけ間隔を隔てられ、第１の円筒面が有する曲率半径Ｒは、少なくともおおよそＤに等しくなっていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項１０】
第１のピボット軸は、第２のピボット軸から距離Ｄだけ間隔を隔てられ、第１の円筒面と第２の円筒面とが有する曲率半径Ｒは、少なくともおおよそ距離Ｄに等しくなっていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項１１】
第１の端部壁部分は、燃料／空気の混合物を圧力チャンバに導入するための、少なくともひとつの開口部を具備していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項１２】
第１の端部壁部分は、燃料／空気の混合物を圧力チャンバに導入するための、少なくともひとつの移送ポートを具備していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項１３】
第１の端部壁部分は、圧力チャンバから排気ガスを排出するための、少なくともひとつの開口部を具備していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項１４】
第１の端部壁部分は、燃料／空気の混合物を圧力チャンバに導入するための、少なくともひとつの開口部を具備し、第２の端部壁部分は、圧力チャンバから排気ガスを排出するための、少なくともひとつの開口部を具備していることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項１５】
エンジンであって、このエンジンが、
第１の端部壁部分と、
第１の端部壁部分から間隔を隔ててなる第２の端部壁部分であって、両者の間に少なくとも部分的に圧力チャンバを形成してなる上記第２の端部壁部分と、
第１の端部壁部分と第２の端部壁部分との間に配置された第１の可動部材であって、第１の可動部材は、第１の壁部分を第２の壁部分に隣接させて有し、第１の壁部分は、第１の遠位縁部分と第１の円筒面とを有し、第２の壁部分は、第２の遠位縁部分と第２の円筒面とを有しているような、上記第１の可動部材と、
第１の端部壁部分と第２の端部壁部分との間に配置された第２の可動部材であって、第２の可動部材は、第３の壁部分を第４の壁部分に隣接させて有し、第３の壁部分は、第３の遠位縁部分と第３の円筒面とを有し、第４の壁部分は、第４の遠位縁部分と第４の円筒面とを有しているような、上記第２の可動部材と、を備え、
第１の可動部材が第１のピボット軸を中心としてピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心としてピボットすると、第１の壁部分における第１の遠位縁部分は、第３の壁部分における第３の円筒面を横切って摺動するように構成され、第４の壁部分における第４の遠位縁部分は、第２の壁部分における第２の円筒面を横切って摺動するように構成されていることを特徴とするエンジン。
【請求項１６】
第１の可動部材が第１のピボット軸を中心として第１の方向にピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心として第１の方向にピボットすると、第１の壁部分における第１の遠位縁部分は、第３の壁部分における第３の円筒面を横切って摺動するように構成され、第４の壁部分における第４の遠位縁部分は、第２の壁部分における第２の円筒面を横切って摺動するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項１７】
第１の可動部材が第１のピボット軸を中心としてピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心としてピボットすると、第２の壁部分における第２の遠位縁部分は、第４の壁部分における第４の円筒面を横切って摺動するように構成され、第３の壁部分における第３の遠位縁部分は、第１の壁部分における第１の円筒面を横切って摺動するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項１８】
第１の可動部材が第１のピボット軸を中心として第１の方向にピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心として第１の方向にピボットすると、第１の壁部分における第１の遠位縁部分は、第３の壁部分における第３の円筒面を横切って摺動するように構成され、第４の壁部分における第４の遠位縁部分は、第２の壁部分における第２の円筒面を横切って摺動するように構成されており、
第１の可動部材が第１のピボット軸を中心として第１の方向とは反対側である第２の方向にピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心として第２の方向にピボットすると、第２の壁部分における第２の遠位縁部分は、第４の壁部分における第４の円筒面を横切って摺動するように構成され、第３の壁部分における第３の遠位縁部分は、第１の壁部分における第１の円筒面を横切って摺動するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項１９】
第１の可動部材を第２の可動部材に結合させる同期ギアをさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項２０】
第１の可動部材が第１のピボット軸を中心としてピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心としてピボットするとき、第１の壁部分における第１の遠位縁部分は、第２の壁部分における円筒面を横切って摺動するように構成されたシールを支持していることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項２１】
第１の端部壁部分によって支持されてなる燃料インジェクタをさらに備え、圧力チャンバは燃焼チャンバであって、燃料インジェクタは燃焼チャンバ内に燃料を噴霧するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項２２】
第１の端部壁部分によって支持されてなるイグナイターをさらに備え、圧力チャンバは燃焼チャンバであって、イグナイターは燃焼チャンバ内の空気／燃料の混合物に点火するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項２３】
内燃機関であって、この内燃機関が、
燃焼チャンバと、
燃焼チャンバに近接して配置されてなる第１の可動部材であって、第１の可動部材は、第１の遠位縁部分と第１の円筒面とを有しているような、上記第１の可動部材と、
燃焼チャンバに近接して配置されてなる第２の可動部材であって、第２の可動部材は、第２の遠位縁部分と第２の円筒面とを有しているような、上記第２の可動部材と、
燃焼チャンバの中に燃料を導入するための手段と、
燃焼チャンバ内の燃料に点火させるための手段と、を備え、
第１の可動部材が第１のピボット軸を中心としてピボットし、第２の可動部材が第２のピボット軸を中心としてピボットすると、第１の可動部材における第１の遠位縁部分は、第２の可動部材における第２の円筒面を横切って摺動し、第２の可動部材における第２の遠位縁部分は、第１の可動部材における第１の円筒面を横切って摺動することを特徴とする内燃機関。
【請求項２４】
燃焼チャンバから排気ガスを排出するための手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２３に記載の内燃機関。
【請求項２５】
第１及び第２の可動部材の運動を同期させる手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２３に記載の内燃機関。
【請求項２６】
第１及び第２の可動部材のピボット運動を、関連するクランクシャフトの回転運動に変換するための手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２３に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、一般的には、エンジン、ポンプ、及び類似の装置に関し、より詳しくは、内燃機関に関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、２００５年４月２９日に出願された、米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号、及び、２００５年９月２１日に出願された、米国仮特許出願第６０／７１９，６３１号を基礎とする優先権を主張する。米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号、及び、米国仮特許出願第６０／７１９，６３１号は、参照によってここに引用される。
【０００３】
本願は、本願と同日に出願された、発明の名称を「ラジアルインパルス式のエンジン、ポンプ、及びコンプレッサのシステム、並びに関連する動作方法(“RADIAL IMPULSE ENGINE, PUMP, AND COMPRESSOR SYSTEMS, AND ASSOCIATED METHODS OF OPERATION”)」とする係属中の米国特許出願［代理人整理番号第５６６７７．８００１．ＵＳ０２］と、本願と同日に出願された、発明の名称を「ラジアルインパルス式のエンジン、ポンプ、及びコンプレッサのシステム、及び関連する動作方法(“RADIAL IMPULSE ENGINE, PUMP, AND COMPRESSOR SYSTEMS, AND ASSOCIATED METHODS OF OPERATION”)」とする係属中の米国特許出願［代理人整理番号第５６６７７．８００１．ＵＳ０３］と、本願と同日に出願された、発明の名称を「ラジアルインパルス式のエンジン、ポンプ、及びコンプレッサのシステム、及び関連する動作方法(“RADIAL IMPULSE ENGINE, PUMP, AND COMPRESSOR SYSTEMS, AND ASSOCIATED METHODS OF OPERATION”)」とする係属中の米国特許出願［代理人整理番号第５６６７７．８００１．ＵＳ０４］と、に関連している。上に列挙したそれぞれの米国特許出願は、参照によってここに全文を引用される。
【背景技術】
【０００４】
内燃機関の効率は、しばしば熱効率で表され、これは、燃料エネルギーを機械的なパワーに変換するエンジンの能力の基準である。往復ピストンを備えてなる従来の内燃機関は、代表的に、比較的低い熱効率を有する。従来の自動車エンジンは、例えば、代表的に、約０．２５の熱効率を有しており、このことは、エンジンの運転中に、燃料エネルギーの約７５％が浪費されることを意味している。より詳しくは、燃料エネルギーのうち、約４０％は廃熱として排気管から流出し、残りの３５％は冷却系によって吸収される（すなわち、クーラント、油、及び周囲の空気流）。これらの損失の結果、燃料エネルギーのうち、わずかに約２５％だけが、使用可能なパワーに変換され、自動車を動かし、及び二次システム（例えば、過給システム、クーリングシステム、パワーステアリングシステムなど）を動作させる。
【０００５】
従来の内燃機関がそれほど効率が悪い理由は多数ある。ひとつの理由は、燃焼チャンバのシリンダヘッドと壁とが、点火した燃料から熱エネルギーを吸収してしまい、仕事をしないことである。他の理由は、点火した燃料のチャージは、排気ストローク中において比較的高温及び高圧にて、燃焼チャンバから排出される前に、部分的にしか膨張しないことである。追加的な理由は、往復ピストンのエンジンは、往復するピストンと回転するクランクシャフトとの間の幾何学的関係のために、ピストンストロークの大部分において、極めてわずかなトルクしか発生させないことである。
【０００６】
ピストンエンジンの技術分野においていくつかの進歩がなされたけれども、ピストンエンジンの効率については実用的な限界に達したように見える。例えば、新型車の平均的な燃料経済性は、この２０年余りの間に、わずかに２．３マイル／ガロン（ｍｐｇ）しか増加していない。より詳しくは、新型車の平均的な燃料経済性は、１９８２年における２６．６ｍｐｇから、２００２年における２８．９ｍｐｇへの増加に留まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の内燃機関に対して、多数の代替案が提案されたけれども、それぞれがかろうじて改良を提供しているに過ぎない。例えば、ハイブリッド車（例えば、トヨタのＰｒｉｕｓ）や、代替的な燃料システム（例えば、プロパン、天然ガス、バイオ燃料）は、依然として、従来の往復ピストンエンジンを使用していて、それに付随するすべての短所を備えている。他方において、電気自動車は、範囲が限られ、再充電が遅い。水素燃料電池は別の代替手段であるが、この初期の技術の実現は、比較的高価であると共に、既存の石油ベースのインフラに置き換えられるべき、新たな燃料分配のインフラを必要とする。従って、これらのそれぞれの技術は未来での約束を保持しているけれども、大規模市場にて受容されるのは、まだ何年も先のことであるように見える。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下は、要約であり、特許請求の範囲に定められた発明を制限するものではない。
【０００９】
本発明は、一般的に、エンジンや、ポンプ、及び熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する類似のエネルギー変換装置に関し、または、代替的に、機械的エネルギーを流体エネルギーに変換する装置に関する。本発明のひとつの観点に従って構成された内燃機関は、第１の端部壁部分を第２の端部壁部分から間隔を隔てて具備し、両者の間に少なくとも部分的に圧力チャンバを形成している。エンジンはさらに、第１及び第２の端部壁部分の間に配置された、第１及び第２の可動なＶ字形部材を具備している。第１のＶ字形部材は、第１のピボット軸を中心としてピボットするように構成され、第１の壁部分を第２の壁部分に隣接させて具備している。第１の壁部分は第１の遠位縁部分を有し、第２の壁部分は第１の円筒面を有している。第２の可動なＶ字形部材は、第２のピボット軸を中心としてピボットするように構成され、第３の壁部分を第４の壁部分に隣接させて有している。第３の壁部分は第２の遠位縁部分を有し、第４の壁部分は第２の円筒面を有している。動作に際しては、第１のＶ字形部材が第１のピボット軸を中心としてピボットし、第２のＶ字形部材が第２のピボット軸を中心としてピボットするとき、第１の壁部分における第１の遠位縁部分は、第４の壁部分における第２の円筒面を横切って摺動し、第３の壁部分における第２の遠位縁部分は、第２の壁部分における第１の円筒面を横切って摺動するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の開示では、多数の異なるエンジン、ポンプ、及びコンプレッサのシステムと共に、そうしたシステムを動作させる多数の異なる方法について、詳細な説明を提供する。以下の説明において、ある種の詳細は、本発明の様々な実施形態の全体的な理解のために提供される。内燃機関や、蒸気エンジン、ポンプ、コンプレッサ、及び類似の装置にしばしば関連する、周知の構造及びシステムについてのその他の詳細は、本発明の様々な実施形態の説明を不必要にあいまいにするのを避けるために、以下に記載しない。
【００１１】
図面に示した詳細、寸法、角度、及びその他の特徴の多くは、本発明の特定の実施形態の単なる例示である。従って、他の実施形態にあっては、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、角度、及び／又は、特徴を有することができる。さらに、本発明の追加的な実施形態は、以下に説明された詳細のいくつかを備えずに実施される。
【００１２】
図面において、同一の参照符号は、同一の要素又は少なくとも概略類似した要素を示している。任意の特定の要素についての議論を容易にするため、任意の参照符号における最も顕著な数字は、かかる要素が最初に導入された図面を参照している。例えば、要素１４０は、図１を参照して最初に導入され、議論されている。
【００１３】
［Ｉ．ラジアルインパルス式の内燃機関の実施形態］
図１は、本発明の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジン１００（以下、エンジン１００と言う）の一部分を模式的に示した斜視図である。エンジン１００の多数の構成要素が、明瞭化の目的のために、図１に示されていない。この実施形態のひとつの観点においては、エンジン１００は、複数の可動なＶ字形部材１４０（第１のＶ字形部材１４０ａ及び第２のＶ字形部材１４０ｂとして個別に識別される。）を具備しており、これらのＶ字形部材は対応するピボット軸Ｐ（第１のピボット軸Ｐａ及び第２のピボット軸Ｐｂとして個別に識別される。）を中心としてピボットするように構成されている。参照を容易にするため、Ｖ字形部材１４０は、以下、「Ｖ翼弦（V-chordons）１４０」と言う。図示の実施形態においては、第１のＶ翼弦１４０ａは第２のＶ翼弦１４０ｂと同一（又は、少なくとも概略同一）である。それぞれのＶ翼弦１４０は、圧縮壁部分１４１（圧縮壁部分１４１ａ，１４１ｂとして個別に識別される。）と、掃引壁部分（swept wall portion）１４２（掃引壁部分１４２ａ，１４２ｂとして個別に識別される。）とを具備している。それぞれの圧縮壁部分１４１は、圧力面１４６（圧力面１４６ａ，１４６ｂとして個別に識別される。）を具備し、圧力面は、少なくとも部分的に、第１の遠位縁部分１４５（第１の遠位縁部分１４５ａ，１４５ｂとして個別に識別される。）と、対応するピボット軸Ｐとの間に延在している。それぞれの掃引壁部分１４２は、円筒形の掃引面１４４（掃引面１４４ａ，１４４ｂとして個別に識別される。）を具備し、掃引面は、少なくとも部分的に、第２の遠位縁部分１４７（第２の遠位縁部分１４７ａ，１４７ｂとして個別に識別される。）から、隣接する圧力面１４６へ向けて延在している。
【００１４】
エンジン１００はさらに、少なくともひとつの燃料インジェクタ１３４と、少なくともひとつのイグナイター１３２とを具備しており、燃焼チャンバ１０３に近接して配置されている。図示の実施形態においては、燃焼チャンバ１０３は、圧縮壁部分１４１に設けた対向する凹部によって、少なくとも部分的に形成されている。しかしながら、別の実施形態においては、燃焼チャンバ１０３、燃料インジェクタ１３４、及び／又は、イグナイター１３２は、図１に示したのとは異なった、別の位置及び／又は別の構成を有していても良い。例えば、別の実施形態においては、燃料インジェクタ１３４に置き換えて及び／又は追加して、キャブレターを用いて、関連する入口を介して、燃料／空気の混合物を提供しても良い。
【００１５】
前述したように、エンジン１００の多くの特徴は、明瞭化の目的のために、図１から省略されている。これらの構成要素には、例えば、動力の取り出し、空気の取り入れ、排気、点火時期、及びＶ翼弦の同期などに関連した様々な構成要素が含まれる。エンジン１００のこれらの及びその他の特徴については、図２Ａ乃至図２Ｄを参照して以下に詳細に説明する。
【００１６】
図２Ａ乃至図２Ｅは、エンジン１００を、本発明の実施形態に従って、２ストロークモードにて動作させる方法を示した一連の上面図である。これらの図は、明瞭化の目的のために図１から省略された、多くのエンジンの構成要素を示している。例えば、図２Ａは、Ｖ翼弦１４０が、第１の端部板２０４ａと第２の端部板２０４ｂとの間にピボット式に配置されていることを示している。掃気バレル２０２は、第１の端部壁２０４ａと第２の端部壁２０４ｂとの間に延在し、第１の側壁部分２２１ａと、対向する第２の側壁部分２２１ｂとを具備している。それぞれの側壁部分２２１は、少なくともひとつの一方弁２２６（一方弁２２６ａ，２２６ｂとして個別に識別される。）を具備し、一方弁は、エンジンの運転中に、掃気バレル２０２に空気を導くように構成されている。
【００１７】
第１の端部壁２０４ａは、第１の排気ポート２３０ａと第２の排気ポート２３０ｂとを具備している。詳しくは後述するように、排気ポート２３０は、エンジンの運転中に、燃焼チャンバ１０３から排気ガスを排出するように構成されている。第２の端部壁２０４ｂは、第１の掃気チャンバ２５０ａと第２の掃気チャンバ２５０ｂとを具備している。それぞれの掃気チャンバ２５０は、入口２５１と、対応する出口２５２とを具備している。詳しくは後述するように、掃気チャンバ２５０は、エンジンの運転中に、加圧された空気が、それぞれの圧縮壁部分１４１の背面から、燃焼チャンバ１０３へと流入できるようにする。
【００１８】
それぞれのＶ翼弦１４０は、対応するリスト軸（wrist shaft）２２０（第１のリスト軸２２０ａ及び第２のリスト軸２２０ｂとして個別に識別される。）に固定して取り付けられ、リスト軸は、対応するピボット軸Ｐを中心としてピボットする。図示の実施形態においては、それぞれのリスト軸２２０は、第１の端部壁２０４ａを延通し、対応するタイミングギア２２２（第１のタイミングギア２２２ａ及び第２のタイミングギア２２２ｂとして個別に識別される。）に結合されている。それぞれのタイミングギア２２２は、リングギア２２８に係合していて、リングギアはその中心軸のまわりにて前後に回転するように構成されている。クランクアーム２２９は、リングギア２２８から外方へ延びていて、コネクティングロッド２６２にピボット式に結合されている。コネクティングロッド２６２は、クランクシャフト２７０にピボット式に結合されている。クランクシャフト２７０は、充分な質量をもった１又は複数のフライホイール２７２を具備していて、詳しくは後述するように、サイクルの圧縮（すなわち、内側への）部分においてＶ翼弦１４０を駆動する。
【００１９】
図２Ａに示したような、翼弦が閉じた位置は、参照を容易にするため、「上死点」（すなわち、“ＴＤＣ”）と称される。Ｖ翼弦１４０のＴＤＣ位置は、クランクシャフト２７０のＴＤＣ位置に対応している。サイクルにおけるこの時点で、燃料インジェクタ１３４は、燃焼チャンバ１０３に燃料を注入し、イグナイター１３２は、圧縮された燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、圧縮壁部分１４１を外方へと駆動し、リスト軸２２０を、それぞれのピボット軸Ｐを中心として、時計まわりの方向に回転させる。リスト軸２２０が回転すると、タイミングギア２２２は、リングギア２２８を反時計まわりの方向に駆動する。リングギア２２８が回転すると、Ｖ翼弦１４０からクランクアーム２２９を介してクランクシャフト２７０に動力が伝達される。
【００２０】
次に、図２Ｂを参照すると、Ｖ翼弦１４０が時計まわりの回転を続けると、それぞれの圧縮壁部分１４１における第１の遠位縁部分１４５は、対向する掃引壁部分１４２における隣接する掃引面１４４に隣接して横切って摺動し、それにより燃焼チャンバ１０３に満足できるシールを維持する。図１乃至図２Ｅには示していないが、それぞれの遠位縁部分１４５（及び／又は、Ｖ翼弦１４０におけるその他の部分）は、金属製のシール、または、その他の装置を具備して、隣接する表面間のシールを向上させている。そうした装置は、米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号に詳細に開示されており、この出願の全文を参照によって引用する。
【００２１】
圧縮壁部分１４１が図２Ｃに示した位置に近づくと、膨張する排気ガスは、燃焼チャンバ１０３から、露出した排気ポート２３０を通って、流出し始める。圧縮壁部分１４１が外方へ動き続けると、圧縮壁部分は、それらと隣接する側壁部分２２１との間に捕らえられた吸気チャージを圧縮する。圧縮壁部分１４１が図２Ｄに示した位置に近づくと、圧縮壁部分は、これらの圧縮された空気チャージを、掃引チャンバ２５０を介して、燃焼チャンバ１０３に押し込む。流入する空気は、排気ポート２３０を通して、燃焼チャンバ１０３から排気ガスを押し出すのを助ける。
【００２２】
Ｖ翼弦１４０が図２Ｄに示した位置（すなわち、「下死点」又は“ＢＤＣ”の位置）に達すると、クランクシャフト２７０の運動エネルギーは、Ｖ翼弦１４０を逆方向に動かして、図２ＡのＴＤＣ位置へ向けて回転させ始める。圧縮壁部分１４１が反時計まわり方向に回転すると、圧縮壁部分は、残りの排気ガスを、排気ポート２３０を通して、燃焼チャンバ１０３から押し出す。加えて、圧縮壁部分１４１のかかる内方への動きは、一方弁２２６を通して、掃気バレル２０２へと空気を引き入れる。
【００２３】
次に、図２Ｅを参照すると、圧縮壁部分１４１は、圧縮壁部分が排気ポート２３０を通り過ぎて内方へ動き続けると、燃焼チャンバ１０３内の空気を圧縮する。Ｖ翼弦１４０が図２Ａに示したＴＤＣ位置に、又はその付近にあるとき、燃料インジェクタ１３４は燃焼チャンバ１０３の中へ燃料を噴霧し、イグナイター１３２は圧縮された燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、Ｖ翼弦１４０を外方へと時計まわり方向に駆動し、上述したサイクルが繰り返される。
【００２４】
上述したエンジン１００は、燃焼チャンバ１０３にチャージを出入りさせるために、移送チャンバと排気ポートとを具備したけれども、他の実施形態においては、本発明の観点に従って構成された類似のエンジンは、これらの機能を実行するために、ポペット弁を具備しても良い。例えば、ひとつの実施形態においては、エンジン１００に類似したエンジンは、中央に配置されたポペット弁をそれぞれの端部壁２０４に具備し、燃焼チャンバ１０３から排気ガスを排出する。そうした構成では、２つの掃気チャンバが許容され、片方は第１の端部壁２０４ａに、他方は第２の端部壁２０４ｂに設けられ、吸気チャージを燃焼チャンバ１０３に導入する。さらに別の実施形態においては、エンジン１００に類似したエンジンは、ポペット弁を用いて、４ストロークのエンジンとして動作するように構成される。従って、図１乃至図２Ｅに示された実施形態の観点は、上述した特定の２ストロークの特徴に限定されず、他の２ストローク及び４ストロークの特徴を含む、他の実施形態に拡張することができる。
【００２５】
［II．選択された翼弦の特徴］
図３は、エンジン１００の一部分を模式的に示した上面図であって、Ｖ翼弦１４０のいくつかの幾何学的特徴を示すことを目的としている。例えば、図３は、ピボット軸Ｐが円Ｃを中心として等間隔を隔てていることを示している。円Ｃは、直径Ｄを有し、これは、掃引面１４４の曲率半径Ｒと等しくなっている。
【００２６】
与えられたＶ翼弦１４０について、圧力面１４６に対して掃引面１４４を位置決めするひとつの方法は、以下の通りである。すなわち、最初に（参照を容易にするため第１のＶ翼弦１４０ａを参照する）、圧力面１４６ａの所望の長さＬを選択する。次に、ＴＤＣ（図３において仮想線にて示される。）における、圧力面１４６ａの所望の位置を選択する。例えば、圧力面１４６ａの長さＬが、円Ｃの直径Ｄに比べて小さいならば、長さＬはＴＤＣにて２つのピボット軸Ｐの間の中心に合わせられる（centered）。圧縮壁面１４６ａの長さＬが、円Ｃの直径Ｄに比べて大きいならば、長さＬはＴＤＣにて２つのピボット軸Ｐに対して中心に合わせる（centered）必要はない（しかしながら、そうした実施形態では、Ｖ翼弦が互いに同一ではなくなる。）。前述したやり方で、圧力面１４６ａの長さ及び位置を選択することは、掃引面１４４ａが圧力面１４６ａに交差する、第１の点ＰＴ1を指図（dictate）する。
【００２７】
次に、両方の圧縮壁部分１４１をＴＤＣ位置から外方へ回転させて、図３の実線にて示すように、途中まで開いた位置にする。次に、第１の掃引壁部分１４２ａを、点ＰＴ1を中心として回転させて、第２の圧縮壁部分１４１ｂにおける遠位縁部分１４５ｂが掃引面１４４ａにちょうど接触するようにさせる。これにより、遠位縁部分１４５ｂが掃引面１４４ａと接触する、第２の点ＰＴ2が確立される。２つの点ＰＴ1及びＰＴ2を合わせて、圧力面１４６ａに対して掃引面１４４ａを配置する。
【００２８】
図３を参照して前述したように、Ｖ翼弦１４０における円筒掃引面１４４は、エンジン１００が適切に機能するためには、対応するピボット軸Ｐと交差している必要はない。すなわち、掃引面１４４は、対応するピボット軸Ｐの内部又は外部に配置することができ、Ｖ翼弦１４０は依然として滑らかに開閉し、燃焼チャンバ１０３の充分な密封のために、翼弦と翼弦との摺動接触を維持する。
【００２９】
例えば、図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の他の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジン４００（以下、エンジン４００と言う）を模式的に示した上面図である。この実施形態においては、エンジン４００は、それぞれのピボット軸Ｐの内側に配置された円筒面４４４を有してなる、２つのＶ翼弦４４０を具備している。同様なやり方で、本開示に従って構成される別のエンジンは、それぞれのピボット軸Ｐの外側に配置された、円筒掃引面を有することができる。
【００３０】
［III．さらに別の実施形態によるラジアルインパルス式の内燃機関］
図５は、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジン５００（以下、エンジン５００と言う）の一部分を模式的に示した斜視図である。この実施形態のひとつの観点においては、第１のＶ翼弦５４０ａと第２のＶ翼弦５４０ｂを具備していて、これらは、図１乃至図４Ｂを参照して上述したＶ翼弦と類似している。しかしながら、この特定の実施形態においては、それぞれのＶ翼弦５４０は、第１の掃引壁部分５４１（第１の掃引壁部分５４１ａ及び５４１ｂとして個別に識別される。）と、第２の掃引壁部分５４２（第２の掃引壁部分５４２ａ及び５４２ｂとして個別に識別される。）とを具備している。それぞれの第１の掃引壁部分５４１は、対応する第１の掃引面５４４（第１の掃引面５４４ａ及び５４４ｂとして個別に識別される。）を具備し、それぞれの第２の掃引壁部分５４２は、対応する第２の掃引面５４６（第２の掃引面５４６ａ及び５４６ｂとして個別に識別される）を具備している。
【００３１】
図示の実施形態においては、それぞれの第２の掃引面５４６は、排気弁切欠部５５１（排気弁切欠部５５１ａ及び５５１ｂとして個別に識別される。）と、吸気弁切欠部５５２（吸気弁切欠部５５２ａ及び５５２ｂとして個別に識別される。）とを備えている。詳しくは後述するように、排気弁切欠部５５１は、排気弁５３０が燃焼チャンバ５０３の中に延びたとき、排気弁を収容するように構成されている。同様に、吸気弁切欠部５５２は、吸気弁５３１が燃焼チャンバ５０３の中に延びたとき、吸気弁を収容するように構成されている。
【００３２】
この実施形態の別の観点においては、エンジン５００はさらに、第１の燃料インジェクタ５３４ａを第１のイグナイター５３２ａ（例えば、第１のスパークプラグ）に近接して配置され、第２の燃料インジェクタ５３４ｂを第２のイグナイター５３２ｂ（例えば、第２のスパークプラグ）に近接して配置されて具備している。燃料インジェクタ５３４は、燃焼チャンバ５０３の中に燃料を注入するように構成され、続いて、イグナイター５３２によって点火される。
【００３３】
図６Ａ乃至図６Ｉは、本発明の実施形態によるエンジン５００が、４ストロークモードで動作する様子を示した一連の上面図である。最初に、図６Ａを参照すると、それぞれのＶ翼弦５４０は、対応するリスト軸６２０（第１のリスト軸６２０ａ及び第２のリスト軸６２０ｂとして個別に識別される。）に取り付けられている。リスト軸６２０は、第１の端部壁６０４ａと第２の端部壁６０４ｂとの間に延びていて、対応するピボット軸Ｐ（第１のピボット軸Ｐａ及び第２のピボット軸Ｐｂとして個別に識別される。）を中心として前後に回転するように構成されている。図６Ａには示していないけれども、それぞれのリスト軸６２０は、クランクシャフト又はその他の装置に係合していて、例えば、図２Ａ乃至図２Ｅを参照して前述したように、Ｖ翼弦５４０の動きを同期させ、及び／又は、動力を取り出す。
【００３４】
図示の実施形態においては、燃料インジェクタ５３４と、イグナイター５３２とは、第１の端部壁６０４ａによって支持されている。しかしながら、他の実施形態においては、１又は複数の燃料インジェクタ５３４及び／又はイグナイター５３２を省略したり、または、変形例としては、追加的なインジェクタ及び／又はイグナイターを燃焼チャンバ５０３のまわりの他の部分に配置しても良い。例えば、別の実施形態においては、１又は複数の燃料インジェクタ及び／又はイグナイターは、第２の端部壁６０４ｂによって支持しても良い。
【００３５】
図６Ａにおいて、Ｖ翼弦５４０は、圧縮ストロークの終わりである、第１のＴＤＣ位置にある。サイクルのこの時点で、燃料インジェクタ５３４は、燃焼チャンバ５０３の中に燃料を注入し、イグナイター５３２は、圧縮された燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、第１の掃引壁部分５４１を外方へと駆動し、Ｖ翼弦５４０はピボット軸Ｐを中心として時計まわり方向に回転させる。
【００３６】
次に、図６Ｂを参照すると、Ｖ翼弦５４０が時計まわり方向に回転を続けると、第１の掃引壁部分５４１ａにおける第１の遠位縁部分５４５ａは、第２の掃引壁部分５４２ｂにおける第２の掃引面５４６ｂを横切って摺動する。同時に、第１の掃引壁部分５４１ｂにおける第１の遠位縁部分５４５ｂは、第２の掃引壁部分５４２ａにおける第２の掃引面５４６ａを横切って摺動する。それぞれの壁部分の摺動接触は、燃焼チャンバ５０３を充分にシールして、膨張する排気ガスが逃げるのを防止する。Ｖ翼弦５４０が、図６Ｃに示すように、ストロークの中間点に達すると（参照を容易にするため、「下死点」又は“ＢＤＣ”の位置と称する。）、排気弁５３０は燃焼チャンバ５０３の中へと移動を始め、第１の端部壁６０４ａに設けた排気ポート６５８を通して、排気ガスを燃焼チャンバ５０３から流出させる。
【００３７】
次に、図６Ｄを参照すると、Ｖ翼弦５４０が時計まわり方向に回転を続けると、第２の掃引壁部分５４２ａにおける第２の遠位縁部分５４７ａは、第１の掃引壁部分５４１ｂにおける第１の掃引面５４４ｂを横切って摺動する。同時に、第２の掃引壁部分５４２ｂにおける第２の遠位縁部分５４７ｂは、第１の掃引壁部分５４１ａにおける第１の掃引面５４４ａを横切って摺動する。それぞれの壁部分の摺動接触は、燃焼チャンバ５０３のシールを続けて、圧力が漏れるのを防止する。
【００３８】
図６Ａ乃至図６Ｉには示していないけれども、それぞれの遠位縁部分５４５及び５４７（及び／又は、Ｖ翼弦５４０におけるその他の部分）は、シール又はその他の装置を具備して、隣接する表面間の密封を向上させている。そうした装置は、米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号に詳細に開示されており、この出願の全文を参照によって引用する。第２の掃引壁部分５４２が内方へ動き続けると、それらは、開いた排気ポート６５８を通して燃焼チャンバ５０３から排気ガスを押し出す。
【００３９】
Ｖ翼弦５４０が図６Ｅに示した第２のＴＤＣ位置に近づくと、排気弁切欠部５５１（図５をも参照）は、第２の掃引壁部分５４２が開いた排気弁５３０に衝突するのを防止する。この時点にて又はおよそこの時点にて、吸気弁５３１（図５）は、燃焼チャンバ５０３の中へと動き始め、第２の端部壁６０４ｂに設けた吸気ポート（図示せず）を通して、新鮮な空気のチャージを燃焼チャンバ５０３の中に流入させ始める。吸気弁切欠部５５２（図５）は、第２の掃引壁部分５４２が、開いた吸気弁５３１に衝突するのを防止する。第２のＴＤＣ位置にて瞬間的に停止した後、Ｖ翼弦５４０は、反時計まわり方向に外方への回転を始める。
【００４０】
Ｖ翼弦５４０が図６Ｆに示した位置に近づくと、吸気弁５３１は、完全に又はほぼ完全に開き、第２の掃引壁部分５４２の外方への動きは、迅速に、燃焼チャンバ５０３を新鮮な吸気チャージで充填させる。Ｖ翼弦５４０が再び、図６Ｇに示した中間点又はＢＤＣ位置に達すると、吸気弁５３１は閉じて、図６Ｈに示すように、第１の掃引壁部分５４１がさらに内方へ動くと、吸気チャージを圧縮する。Ｖ翼弦５４０が図６Ｉに示した第１のＴＤＣ位置に復帰すると、燃料インジェクタ５３４は燃焼チャンバ５０３の中へ燃料を注入し、続いて、イグナイター５３２によって点火される。サイクルにおけるこの時点では、吸気弁５３１と排気弁５３０とは両方とも、完全に閉じている。その結果、得られた燃焼は、Ｖ翼弦５４０を時計まわり方向に外方へ駆動し、上述した４ストロークのサイクルが繰り返される。
【００４１】
当業者は認識するだろうが、上述したエンジン５００と構造及び機能において少なくとも概略同様である様々なエンジンは、本開示の精神又は範囲から逸脱せずに、別の吸気、排気、及び点火システムの構造を備えることができる。例えば、他のエンジンは、１又は複数の移送ポートを端部壁６０４（図６Ａ）及び／又は掃引壁部分５４１又は５４２に具備して、燃焼チャンバ５０３に吸気チャージを導入し、及び／又は、燃焼チャンバから排気ガスを排出することができる。変形例としては、吸気弁５３１及び／又は排気弁５３０を、ポペット弁に置き換えて、翼弦面に延通させ、Ｖ翼弦５４０と隣接する構造との間の相対的な動きによって動作させても良い。同様に、燃料インジェクタ５３４を省略し、キャブレターシステムを使用して、燃料／空気の混合物を燃焼チャンバ５０３の中に導入しても良い。別の実施形態においては、エンジン５００と構造及び機能において少なくとも概略同様であるエンジンは、本開示の精神又は範囲から逸脱せずに、２ストロークモードにて運転するように構成することができる。
【００４２】
本発明のさらに別の実施形態においては、エンジン５００、エンジン１００（図１乃至図３）、又は、エンジン４００（図４）に類似した、２以上のエンジンを一緒に結合させて、関連する米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号に詳細に開示されているような、様々な二軸の及び／又は共軸のマルチチャンバの構成にしても良い。さらに別の実施形態においては、上述したＶ翼弦１４０，４４０，５４０と構造及び機能において少なくとも概略同様であるＶ翼弦を有する様々なシステムは、様々なポンプ及びコンプレッサのシステムに利用することができる。従って、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、本願に開示した１又は複数の発明的観点を包含する、いずれかの及びすべての実施形態に拡張される。
【００４３】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の別の実施形態に従って構成された、複数の３翼弦７４０（３翼弦７４０ａ〜ｆとして個別に識別される。）を有してなる、エンジン７００の一部分を模式的に示した上面図である。図７Ａと図７Ｂとを併せて参照すると、それぞれの３弦翼７４０は、第１の掃引壁部分７４１と、第２の掃引壁部分７４２と、第３の掃引壁部分７４３とを具備している。エンジンの運転中には、それぞれの３弦翼７４０は、対応するピボット軸Ｐ（ピボット軸Ｐａ〜Ｐｆとして個別に識別される。）を中心として、調和して前後にピボットする。３弦翼７４０がピボットすると、それぞれの３弦翼７４０における掃引壁部分７４１，７４２，７４３は、図５乃至図６Ｉのエンジン５００について上述したやり方で、２つの隣接する３弦翼７４０における隣接する掃引壁部分７４１，７４２，７４３と協働する。例えば、第１の３弦翼７４０ａにおける第１の掃引壁部分７４１ａ及び第２の掃引壁部分７４２ａは、第２の３弦翼７４０ｂにおける第１の掃引壁部分７４１ｂ及び第３の掃引壁部分７４３ｂのそれぞれと協働する。このように、それぞれの対における協働する３弦翼（例えば、第１の３弦翼７４０ａと第２の３弦翼７４０ｂ）とは、独立した「サブエンジン」として機能する。他の実施形態においては、協働する３弦翼７４０の間のチャンバは、ポンプ、又はコンプレッサなどとして働くように構成される。
【００４４】
さらに別の実施形態においては、隣接する対をなす３弦翼７４０は、交替サイクルにて動作するように構成され、例えば、片方の３弦翼が燃焼ストロークにて外方へ回転するとき、隣接する３弦翼は圧縮ストロークにて内方へ回転する。さらに別の実施形態においては、エンジン７００の内側チャンバ７０３は、別のエンジン、ポンプ、又はコンプレッサのチャンバとして動作するように構成される。図８に示すように、前述した方法で組み合わせられる３弦翼の数には、事実上、限りがない。
【００４５】
図９は、本発明の別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジン９００（以下、エンジン９００と言う）の一部分を示した斜視図である。エンジン９００は、複数の翼弦９４０（翼弦９４０ａ〜９４０ｃとして個別に識別される。）を具備し、対応するピボット軸Ｐ（ピボット軸Ｐａ〜Ｐｃとして個別に識別される。）を中心として前後に回転するように構成されている。ピボット軸Ｐは、円Ｃのまわりに均等に間隔を隔てている。この実施形態のひとつの観点においては、それぞれの翼弦９４０は円筒掃引面９４４（掃引面９４４ａ〜ｃとして個別に識別される。）を有し、これらは、第１の遠位縁部分９４５（第１の遠位縁部分９４５ａ〜ｃとして個別に識別される。）と、第２の遠位縁部分９４７（第２の遠位縁部分９４７ａ〜ｃとして個別に識別される。）との間に延在している。それぞれの掃引面９４４が有する曲率半径Ｒは、隣接するピボット軸Ｐの間の直線距離Ｄと同等（又は少なくともおおよそ同等）である。
【００４６】
この実施形態の別の観点においては、エンジン９００はさらに、燃料インジェクタ９３４とイグナイター９３２とを燃焼チャンバ９０３に近接させて配置している。詳しくは後述するように、吸気弁９３１は、エンジン運転中の選択された時に燃焼チャンバ９０３の中へと開かれ、関連する吸気ポート（図示せず）を通して新鮮な吸気チャージを導入する。また、排気弁９３０も、エンジン運転中の選択された時に燃焼チャンバ９０３の中へと開かれ、関連する排気ポート（図示せず）を通して排気ガスを逃がす。
【００４７】
図１０Ａ乃至図１０Ｄは、本発明の実施形態に従って、エンジン９００を４ストロークモードにて動作させる様子を示した一連の模式的な上面図である。最初に、図１０Ａを参照すると、翼弦９４０は、そのピボット式のストロークにおける最も内側の部分にあり、これを、参照を容易にするため、圧縮ストロークにおけるＴＤＣ位置と称する。サイクルのこの時点では、燃料インジェクタ９３４は燃焼チャンバ９０３に燃料を注入し、イグナイター９３２は圧縮された燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、翼弦９４０を、ピボット軸Ｐを中心として、時計まわり方向に外方へ駆動する。
【００４８】
翼弦９４０が図１０Ｂの位置へ向けて外方に回転を続けると、それぞれの翼弦９４０における第１の遠位縁部分９４５は、隣接する翼弦９４０における掃引面９４４を横切って摺動し、膨張する燃焼チャンバ９０３をシールする。加えて、この時点で、排気弁９３０は開き始め、燃焼チャンバ９０３から排気ガスを流出させ始める。
【００４９】
次に、図１０Ｃを参照すると、翼弦９４０が時計まわり方向に回転を続けると、燃焼チャンバ９０３が収縮を開始して、燃焼チャンバ９０３から排気ガスを押し出す。翼弦９４０が図１０Ｄに示した排気ストロークにおけるＴＤＣ位置に近づくと、排気弁９３０は閉じ始め、吸気弁９３１は開き始め、燃焼チャンバ９０３の中に新鮮な吸気チャージが流入し始める。翼弦９４０が図１０Ｄの位置に達すると、翼弦９４０は停止して、それぞれのピボット軸Ｐを中心として反時計まわり方向への回転を開始する。
【００５０】
翼弦９４０が図１０Ｃに示した位置に近づくとき、吸気弁９３１は開き続け、新鮮な吸気チャージを燃焼チャンバ９０３に充填する。翼弦９４０が図１０Ｃに示した位置に達すると、吸気弁９３１は閉じ始め、翼弦９４０の引き続く反時計まわり方向への回転は、吸気チャージを圧縮する。翼弦９４０が図１０Ａに示したＴＤＣ位置に達すると、吸気チャージは完全に圧縮される。この時点にて又はおよそこの時点にて、燃料インジェクタ９３４は燃焼チャンバ９０３の中に新鮮な燃料のチャージを注入し、イグナイター９３２は圧縮された燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、翼弦９４０を時計まわり方向に外方に駆動し、上述したサイクルが繰り返される。
【００５１】
図１１は、図９乃至図１０Ｄを参照して前述したエンジン９００に類似した、ラジアルインパルス式のエンジン１１００（以下、エンジン１１００と言う）の一部分を模式的に示した上面図である。例えば、エンジン１１００は、３つの翼弦１１４０（翼弦１１４０ａ〜ｃとして個別に識別される。）を具備し、対応するピボット軸Ｐ（ピボット軸Ｐａ〜Ｐｃとして個別に識別される。）を中心としてピボットするように構成されている。しかしながら、この特定の実施形態においては、それぞれの翼弦１１４０は、２つの掃引面１１４４（第１の掃引面１１４４ａ及び第２の掃引面１１４４ｂとして個別に識別される。）を具備している。図１１による２掃引面の翼弦の構成は、並列して配置された図９の２つの翼弦９４０として考えられる。このように構成された２掃引面を有することで、翼弦１１４０は、図１１の仮想線にて示すように、エンジンの運転中に、ＴＤＣ位置を越えて回転を続けることができる。この特徴によって、エンジン１１００は、前述したエンジン９００に比べて、より長い往復ストロークにて動作することができる。別の実施形態においては、この特徴によって、エンジン１１００は望むならば、単一方向の翼弦回転にて動作することができ、それにより、前後のサイクル運動を解消できる。
【００５２】
図１２Ａ乃至図１２Ｂは、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジン１２００（以下、エンジン１２００と言う）の一部分を模式的に示した上面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂを併せて参照すると、エンジン１２００は、複数の翼弦１２４０（翼弦１２４０ａ〜ｆとして個別に識別される。）を具備し、対応するピボット軸Ｐ（ピボット軸Ｐａ〜Ｐｆとして個別に識別される。）を中心として前後に回転するように構成されている。それぞれの翼弦１２４０は、掃引面１２４４（掃引面１２４４ａ〜ｆとして個別に識別される。）を具備し、その曲率半径Ｒは、ピボット軸Ｐと隣接するリスト軸１２２０との間の直線距離に等しくなっている。
【００５３】
翼弦１２４０が図１２Ａに示したＴＤＣ位置にあるとき、それらは燃焼チャンバ１２０３を形成する。燃焼チャンバ１２０３内の燃料／空気の混合物に点火すると、翼弦１２４０は、ピボット軸Ｐを中心として、時計まわり方向に外方へ駆動される。それぞれの翼弦１２４０が回転すると、その掃引面１２４４は、図１２Ｂに示すように、隣接する翼弦１２４０のリスト軸に対してシールされる。いったん、翼弦１２４０が図１２Ｂに示したＢＤＣ位置に達すると、翼弦は停止して、図１２ＡのＴＤＣ位置へ向けて逆回転する。
【００５４】
エンジン１１００及び１２００の多数の構成要素が、これらの特定の翼弦の特徴をより良く示す目的のために、図１１乃至図１２Ｂに示されていない。しかしながら、当業者が認識するであろうように、エンジン１１００及び１２００は、吸気、排気、イグニション、タイミング、動力取り出し、及び／又は、図１乃至図８を参照して上述されたその他の特徴を、様々な組合せにて具備することができ、２サイクルモード及び４サイクルモードのいずれにおいても機能する。加えて、エンジン１２００と構造及び機能において類似する他のエンジンは、翼弦１２４０と同様な翼弦を、より多く又はより少なく具備することができる。例えば、ひとつの他の実施形態においては、エンジン１２００に類似したエンジンは、翼弦１２４０と構造及び機能において同様である、４つの翼弦を具備しても良い。さらに別の実施形態においては、別のエンジンは、７個、８個、又は９個の、翼弦１２４０に類似する翼弦を具備することができる。
【００５５】
さらに、エンジン１１００及び１２００は、関連する米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号に詳細に開示された１又は複数の特徴を具備することができる。加えて、当業者は容易に認識するだろうが、本願及び米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号に開示されたエンジンのうち、すべてではないにせよ、多くのものは、本発明の精神又は範囲を逸脱せずに、吸気、排気、イグニション、タイミング、動力取り出し、及び／又は、その他のエンジンの機能を実行するため、当業者に公知のその他の構成要素を具備することができる。
【００５６】
図１３Ａ乃至図１３Ｃは、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、デュアルバレル型のラジアルインパルス式のエンジン１３００（以下、エンジン１３００と言う）を示した一連の模式図である。最初に、図１３Ａを参照すると、この実施形態のひとつの観点においては、エンジン１３００は、可動なハーフバレル翼弦１３４０と、静止したブロック１３５０とを具備している。静止したブロック１３５０は、第１の掃引面１３４６ａと第２の掃引面１３４６ｂとを具備している。翼弦１３４０は、第３の掃引面１３４６ｃを、第１の遠位縁部分１３４５ａと第２の遠位縁部分１３４５ｂとの間に延在させて具備している。それぞれの掃引面１３４６は、曲率半径Ｒを有している。
【００５７】
この実施形態の別の観点においては、翼弦１３４０は、２つの平行リンク１３６０ａ及び１３６０ｂによって可動に支持されている。それぞれのリンク１３６０は、掃引面１３４６の曲率半径Ｒと同等である、長さＬを有している。エンジン１３００の運転中には、翼弦１３４０は平行リンク１３６０によって前後に揺動し、第１及び第２の遠位縁部分１３４５は、エンジンブロック１３５０の掃引面１３４６を横切って摺動する。
【００５８】
それぞれのリンク１３６０は、対応するリスト軸１３２０（リスト軸１３２０ａ及び１３２０ｂとして個別に識別される。）に結合され、対応するピボット軸Ｐ（ピボット軸Ｐａ及びＰｂとして個別に識別される。）を中心としてピボットするように構成されている。図示の実施形態においては、それぞれのリスト軸１３２０は、対応するタイミングギア１３２２に係合されている。それぞれのタイミングギア１３２２はリングギア１３２８に係合し、リングギアはクランクアーム１３２９を介して、コネクティングロッド１３６２に結合されている。コネクティングロッド１３６２は、クランクシャフト１３７０に結合されている。
【００５９】
この実施形態のさらに別の観点においては、エンジン１３００は、第１の燃焼チャンバ１３０３ａに近接して配置された、第１の燃料インジェクタ１３３４ａと、第１のイグナイター１３３２ａと、第１の排気弁１３３０ａと、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂに近接して配置された、第２の燃料インジェクタ１３３４ｂと、第２のイグナイター１３３２ｂと、第２の排気弁１３３０ｂとを具備している。図１３Ａには示していないが、エンジン１３００はさらに、第１及び第２の吸気弁を具備し、エンジンの運転中に、それぞれ第１及び第２の燃焼チャンバ１３０３に新鮮な吸気チャージを導入するように構成されている。
【００６０】
翼弦１３４０が図１３Ａに示した位置へと動くと、第１の燃焼チャンバ１３０３ａの中に新鮮な吸気チャージが引き入れられ、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂの中にある吸気チャージを圧縮する。従って、この位置においては、翼弦１３４０は、第１の燃焼チャンバ１３０３ａのための吸気ストロークのＢＤＣ位置にあり、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂのための圧縮ストロークのＴＤＣ位置にある。この時点にて又はおよそこの時点にて、第２の燃料インジェクタ１３３４ｂは第２の燃焼チャンバ１３０３ｂの中に燃料を注入し、第２のイグナイター１３３２ｂは圧縮された燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、翼弦１３４０を右方へと駆動し、平行リンク１３６０は、それぞれのピボット軸Ｐを中心として反時計まわりに回転させる。
【００６１】
翼弦１３４０が図１３Ｂに示した位置へ向けて揺動すると、第１及び第２の遠位縁部分１３４５は、エンジンブロック１３５０における掃引面１３４６を横切って摺動し、燃焼チャンバ１３０３を充分にシールする。第１の燃焼チャンバ１３０３ａにおいて、吸気チャージは圧縮され、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂにおける膨張ガスは、翼弦１３４０を右方へと駆動を続ける。第２の燃焼チャンバ１３０３ｂにおいて、翼弦１３４０が図１３Ｃに示した位置に近づくと、第２の排気弁１３３０ｂが開き始める。
【００６２】
図１３Ｃにおいて、翼弦１３４０は、第１の燃焼チャンバ１３０３ａのための圧縮ストロークのＴＤＣ位置にあり、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂのための出力ストロークのＢＤＣ位置にある。この時点にて又はおよそこの時点にて、第１の燃料インジェクタ１３３４ａは第１の燃焼チャンバ１３０３ａの中に燃料を注入し、第１のイグナイター１３３２ａは圧縮された燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、翼弦１３４０を左方へ駆動し、平行リンク１３６０は、それぞれのピボット軸Ｐを中心として時計まわり方向に回転する。翼弦１３４０が右から左へと動くと、排気ガスは、開いた排気弁１３３０ｂを通して第２の燃焼チャンバ１３０３ｂから押し出される。翼弦１３４０が図１３Ｂの位置に達する時までに、第２の排気弁１３３０ｂは完全に開いて、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂからの排気ガスの流出を最大化させる。
【００６３】
翼弦１３４０が図１３Ａに示した位置に近づくと、第１の排気弁１３３０ａは開き始め、第１の燃焼チャンバ１３０３ａから排気ガスを流出させ始める。この時点では、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂにある第２の排気弁１３３０ｂは、完全に又はほぼ完全に閉じている。翼弦１３４０が停止して動きを反転すると、左から右への続く動きは、第１の燃焼チャンバ１３０３ａから開いた排気弁１３３０ａを通して排気ガスを押し出し、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂに開いた吸気弁（図示せず）を通して新鮮な吸気チャージを引き入れる。
【００６４】
翼弦１３４０が再び図１３Ｃに示した位置に近づくと、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂの吸気弁（図示せず）は、完全に又はほぼ完全に閉じられる。翼弦１３４０が右から左へ続いて動いて、図１３Ａに示した位置へ向かうと、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂの吸気チャージは圧縮され、一方、第１の燃焼チャンバ１３０３ａには新鮮な吸気チャージが引き入れられる。翼弦１３４０が図１３Ａに示した位置に達すると、これは再び、第１の燃焼チャンバ１３０３ａのための吸気ストロークのＢＤＣ位置であり、第２の燃焼チャンバ１３０３ｂのための圧縮ストロークのＴＤＣ位置である。従って、この時点にて又はおよそこの時点にて、第２の燃料インジェクタ１３３４ｂは第２の燃焼チャンバ１３０３ｂの中に燃料を注入し、イグナイター１３３２ｂは得られた燃料／空気の混合物に点火する。得られた燃焼は、翼弦１３４０を右方へ駆動し、上述した４ストロークのエンジンサイクルが繰り返される。
【００６５】
図１３Ａ乃至図１３Ｃを参照して、例示の目的のために、デュアルバレルのラジアルインパルス式のエンジンについて上述したけれども、別の実施形態においては、エンジン１３００に類似した別のエンジンは、翼弦１３４０と同様なより多くの翼弦と、掃引面１３４６と同様なより多くの掃引面とを具備しても良い。例えば、他のひとつの実施形態においては、エンジン１３００に類似したラジアルインパルス式のエンジンは、２つのハーフバレルの翼弦を具備し、これらを一緒に結合して、４つの対応する掃引面を横切って前後に動かしても良い。さらに別の実施形態においては、別のエンジン（又は、代わりに、別のポンプシステム）は、３以上の翼弦を一緒に結合させて、６以上の対応する掃引面を横切って掃引させても良い。そうした構成は、ポンプの構成において有利であって、ポンプの構成では、別々のチャンバから、等しい又は比例する量の様々な流体がポンプ送出されることが望ましい。図１３Ａ乃至図１３Ｃに開示された発明的観点は、図示の特定の実施形態に限定されないことは、以上の通り、明らかである。
【００６６】
図１４Ａ乃至図１４Ｄは、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジン１４００（以下、エンジン１４００と言う）の一部分を模式的に示した一連の上面図である。最初に、図１４Ａを参照すると、エンジン１４００は、複数の翼弦１４４０（翼弦１４４０ａ〜ｄとして個別に識別される。）を具備し、個々のリンク１４６０（リンク１４６０ａ〜ｄとして個別に識別される。）に結合されている。それぞれの翼弦１４４０は、掃引面１４４６（掃引面１４４６ａ〜ｄとして個別に識別される。）を具備し、円形の燃焼チャンバ１４０３における９０度のセグメントを形成している。それぞれの翼弦１４４０は追加的に、遠位縁部分１４４５（遠位縁部分１４４５ａ〜ｄとして個別に識別される。）を具備し、エンジンの運転中に、隣接する翼弦１４４０における掃引面１４４６を横切って摺動するように構成されている。
【００６７】
図１４Ａ乃至図１４Ｄを併せて参照すると、エンジンの運転中には、翼弦１４４０は、リンク１４６０がピボット軸Ｐ（ピボット軸Ｐａ〜Ｐｄとして個別に識別される。）を中心として前後に回転すると、調和して内方及び外方へ並進する。図示の通り、翼弦１４４０は、並進はするが、互いに回転はしない。図示していないけれども、エンジン１４００はさらに、翼弦の整列を維持するために、ギア、リンク、及び／又は、その他の装置を具備している。
【００６８】
図１４Ａ乃至図１４Ｄにさらに示すように、翼弦１４４０が弓形の経路に沿って、内方へ並進すると、燃焼チャンバ１４０３の体積が圧縮される。同様に、翼弦１４４０が図１４Ｄに示したＴＤＣ位置に達すると、翼弦は方向を反転し、外方へ並進して、燃焼チャンバ１４０３を膨張させる。エンジンの機能に必要な、吸気、排気、イグニション、動力取り出し、及び／又は、その他の特徴については、明瞭化の目的のために、図１４Ａ乃至図１４Ｄには示していないけれども、当業者が理解するように、本願及び関連する米国仮特許出願第６０／６７６，０１７号に開示されたそうした特徴の様々な組合せをエンジン１４００に具備して、それらの機能を実行させても良い。
【００６９】
上述したエンジン１４００は、４つの９０度の翼弦１４４０を具備しているけれども、別の実施形態においては、本発明の観点に従って構成された別のエンジンは、同様なデザインの翼弦を、より多く又はより少なく具備しても良い。例えば、別の実施形態においては、同様なエンジンは、それぞれ１２０度の３つの翼弦を具備しても良い。さらに別の実施形態においては、別のエンジンは、それぞれ７２度の５つの翼弦を具備しても良い。従って、エンジン１４００の発明的観点は、図示の特定の実施形態に限定されるものではなく、同様なやり方にて機能する翼弦を、より多く又はより少なく有しているような他のエンジンにも拡張される。
【００７０】
図１５Ａ乃至図１５Ｄは、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、翼弦装置１５００の一部分を模式的に示した一連の上面図である。図１５Ａを参照すると、翼弦装置１５００における多くの特徴は、図１３Ａ乃至図１３Ｃを参照して上述したエンジン１３００における対応する特徴と、構造及び機能において概略類似している。しかしながら、図示の実施形態においては、翼弦装置１５００は、２つの可動な翼弦１５４０ａ及び１５４０ｂと、固定された翼弦１５４０ｃとを具備している。それぞれの翼弦１５４０は、掃引面１５４６（掃引面１５４６ａ〜ｃとして個別に識別される。）を具備し、第１の遠位縁部分１５４５（第１の遠位縁部分１５４５ａ〜ｃとして個別に識別される。）と、第２の遠位縁部分１５４７（第２の遠位縁部分１５４７ａ〜ｃとして個別に識別される。）との間に延在している。可動な翼弦１５４０ａ及び１５４０ｂは、リンク１５６０の両端に結合され、リンクは固定されたピボット軸Ｐを中心として、反時計まわりに回転する。
【００７１】
図１５Ａ乃至図１５Ｄを併せて参照すると、リンク１５６０がピボット軸Ｐを中心として反時計まわり方向に回転すると、第１の翼弦１５４０ａ及び第２の翼弦１５４０ｂは、固定された翼弦１５４０ｃを横切って、掃引して回転する。この運動によって、チャンバ１５０３は、対向する遠位縁部分１５４５及び１５４７が整列された（例えば、図１５Ａ参照）ときの全体積から、可動な翼弦１５４０ａ又は１５４０ｂのうちの一方が固定された翼弦１５４０ｃから遠ざかる（例えば、図１５Ｃ参照）ときの実質的にゼロ体積にまで、収縮する。図示していないけれども、翼弦装置１５００は、運転中に、固定された翼弦１５４０ｃに対する可動な翼弦１５４０ａ及び１５４０ｂの整列を維持するために、一連のギア、リンク、及び／又は、その他の装置を具備している。
【００７２】
ひとつの実施形態においては、収縮するチャンバ１５０３は、ポンプ又はコンプレッサシステムの一部分として利用できる。他の実施形態においては、翼弦装置１５００の様々な観点は、内燃機関、蒸気機関、及び、その他の有用な機械として利用することができる。
【００７３】
前述したように、本発明の特定の実施形態について例示の目的のために説明したけれども、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な変形を施すことができることを認識されたい。例えば、特定の実施形態の文脈において説明した、本発明の観点は、他の実施形態において、組み合わせられ又は省略される。さらに、本発明のある種の実施形態に関連した利点は、それらの実施形態の文脈において説明したけれども、他の実施形態もそうした利点を呈することがあり、本発明の範囲に包含されるために、すべての実施形態が必ずしもそうした利点を呈する必要はない。従って、本発明は、特許請求の範囲以外によっては限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジンの一部分を示した模式的な斜視図である。
【図２】図２Ａ乃至図２Ｅは、図１のエンジンを、本発明の実施形態に従って、２ストロークモードにて動作させる方法を示した一連の上面図である。
【図３】図１のエンジンにおける様々な幾何学的特徴を示した模式的な上面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジンを示した模式的な上面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジンの一部分を模式的に示した斜視図である。
【図６】図６Ａ乃至図６Ｉは、図５のエンジンを、本発明の実施形態に従って、４ストロークモードにて動作させる様子を示した一連の上面図である。
【図７】図７Ａ乃至図７Ｂは、本発明の別の実施形態に従って構成された、複数の３翼弦を有するラジアルインパルス式のエンジンの一部分を模式的に示した上面図である。
【図８】図８は、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、比較的多数の３翼弦を有するラジアルインパルス式のエンジンを模式的に示した上面図である。
【図９】本発明の別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジンの一部分を模式的に示した斜視図である。
【図１０】図１０Ａ乃至図１０Ｄは、図９のエンジンを、本発明の別の実施形態に従って、４ストロークモードにて動作させる様子を模式的に示した一連の上面図である。
【図１１】図９乃至図１０Ｄを参照して説明したエンジンと類似した、ラジアルインパルス式のエンジンの一部分を模式的に示した上面図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジンの一部分を模式的に示した上面図である。
【図１３】図１３Ａ乃至図１３Ｃは、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、デュアルバレル型のラジアルインパルス式のエンジンを模式的に示した一連の図である。
【図１４】図１４Ａ乃至図１４Ｄは、本発明のさらに別の実施形態に従って構成された、ラジアルインパルス式のエンジンを示した一連の模式図である。
【図１５】図１５Ａ乃至図１５Ｄは、本発明の別の実施形態に従って構成された、翼弦装置を示した一連の模式図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【国際調査報告】
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