(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバを備えたロータリエンジンであって、前記チャンバは、
アイランド外面を有する固定されたアイランドであって、前記アイランド外面は長尺状の凸形状を有する前記アイランドと、
前記アイランドの前面に取付けられた前プレートと、
前記アイランド外面に向けて付勢された凹形状の移動可能な輪郭部であって、前記輪郭部は前記アイランドの周りに回転し、前記輪郭部の内面および前記アイランド外面の間に作用容積部を画定する前記輪郭部と、
少なくとも１つの前プレート係合軸受であって、該前プレート係合軸受は前記移動可能な輪郭部の前面から前記前プレートのガイドエッジを越えて延び、前記ガイドエッジに係合する前記前プレート係合軸受とを備え、
前記輪郭部は、前記輪郭部の円周方向に沿った両端部にそれぞれ配置された２つの前プレート係合軸受を備え、
前記２つの前プレート係合軸受は、リード端軸受と終端軸受とを備え、前記リード端軸受および前記終端軸受の一方は、
前記移動可能な輪郭部の前面から、前記リード端軸受および前記終端軸受の他方より長く延び、
前記前プレートのガイドエッジは、異なる形状を有する二つのガイドエッジを備え、第１のガイドエッジは、前記リード端軸受および前記終端軸受の一方の上に配置され、第２のガイドエッジは、前記リード端軸受および前記終端軸受の他方の上に配置されるロータリエンジン。
【請求項２】
前記チャンバは、
前記固定されたアイランドの少なくとも一部および前記輪郭部を内部に配置するリム内面と、
前記リム内面に係合する軸受であって、前記移動可能な輪郭部の外面から延びる前記軸受とをさらに備え、
前記リム内面は、前記輪郭部を前記アイランドに向けて付勢することによって、前記前プレート係合軸受を前記ガイドエッジに係合させるような形状を有する請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
吸気ポートおよび排気ポートを有する後プレートをさらに備え、
前記排気ポートは、燃焼行程の排気段階における前記作用容積部において、前記作用容積部の前記後プレート上への突出部によって、少なくとも部分的に画定される弓形形状を備える請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記吸気ポートは、前記燃焼行程の吸気段階における前記作用容積部において、前記作用容積部の前記後プレート上への突出部によって、少なくとも部分的に画定される弓形形状を備える請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記エンジンは、前記アイランドの円周方向に沿った対向する端部上に配置された少なくとも１つのポートを備え、該ポートは、吸気ポートおよび排気ポートの少なくとも一方として作用するように構成され、
前記チャンバにおいて燃焼は発生しない請求項３に記載のエンジン。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジンによる圧縮空気駆動エンジン。
【請求項７】
前記弓形形状は流線制御構造を有する請求項４に記載のエンジン。
【請求項８】
前記弓形形状は、前記後プレート上に配置される第２後プレート内に加工される請求項４に記載のエンジン。
【請求項９】
前記移動可能な輪郭部は、
前記前面および前記後プレートに係合する側面シールと、
円周方向に沿って対向するアペックスシールであって、前記輪郭部が前記アイランドに向けて付勢される際に、前記アイランド外面に係合する前記アペックスシールとをさらに備える請求項４に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記アペックスシールは鋳鉄製である請求項９に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記後プレートは、前記燃焼行程の圧縮段階において所定領域に配置される点火プラグ受け入れポートを備える請求項４に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記移動可能な輪郭部は、前記輪郭部の内面を通って延びる点火プラグ受け入れポートを備え、該点火プラグ受け入れポートは、点火プラグ電極を前記作用容積部に進入させる請求項２に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記アイランドの厚み方向に通って加工される弁チャネルと、
前記弁チャネルから前記アイランド外面を通って加工される１つ以上の開口と、
長孔を有するバレル弁であって、該バレル弁は前記弁チャネルに回転可能に配置され、燃料を前記作用容積部に選択的に給送する前記バレル弁とを備える請求項２に記載のエンジン。
【請求項１４】
前記バレル弁は、クランクシャフトに直接的に噛み合う歯車付ディスクを備え、該歯車付ディスクは、前記チャンバにおいて前記輪郭部が移動することによって、前記バレル弁が前記作用容積部に燃料を選択的に給送するように構成される請求項１３に記載のエンジン。
【請求項１５】
前記アイランドの厚み方向に通って延びる弁ポートと、該弁ポート内に回転可能に配置されたロータリ弁とを備え、前記ロータリ弁は、燃焼行程の間、前記吸気ポートを選択的に覆うか、覆わない請求項４に記載のエンジン。
【請求項１６】
前記ロータリ弁は複数の開口を有するディスクを備え、前記ディスクは前記後プレートに接触して配置され、前記吸気ポートを覆って延びる請求項１５に記載のエンジン。
【請求項１７】
前記ロータリ弁は、クランクシャフトに直接的に噛み合う歯車付ディスクを備え、該歯車付ディスクは、前記チャンバにおいて前記輪郭部が移動することによって、前記ロータリ弁が、前記燃焼行程の間、前記吸気ポートを選択的に覆うか、覆わないように構成される請求項１６に記載のエンジン。
【請求項１８】
前記輪郭部は、排気ガスの再循環を可能にする再循環ポートを備える請求項３に記載のエンジン。
【請求項１９】
前記後プレートの後面上の前記排気ポートに配置される制御弁をさらに備え、該制御弁は、排気段階でない前記燃焼行程において、前記排気ポートを密封する請求項４に記載のエンジン。
【請求項２０】
前記制御弁はペタル弁である請求項１９に記載のエンジン。
【請求項２１】
前記制御弁はロータリ弁である請求項１９に記載のエンジン。
【請求項２２】
複数の移動可能な輪郭部を備える請求項２に記載のエンジン。
【請求項２３】
前記後プレートおよびリム外面は同一の形状を有する請求項４に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆変位非対称ロータリ（ＩＤＡＲ）エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
「連続トルク逆変位非対称ロータリエンジン」と題される特許文献１は、逆変位非対称ロータリ（ＩＤＡＲ）エンジンを開示しており、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。エンジンは、以下の説明によって定義されるチャンバ内壁、チャンバ外壁、および移動可能な輪郭部を備えている。
【０００３】
燃焼行程の間に、チャンバ外壁に沿った全ての点において、凹形状輪郭部からの力の方向とチャンバ外壁の力の方向との間の交差角が、０度より大きく、かつ９０度より小さい特定の角度となるように、ロータリエンジンのチャンバを構成することにより、燃焼行程の間にトルクが得られる。０度から９０度までの交差角に影響を及ぼすチャンバ内壁、チャンバ外壁、凹形状輪郭部の形状は、所定の交差角に対して代数学的に決定できる。
【０００４】
図１において、Ｓはチャンバ壁面を表すと共に、ＣＳはクランクシャフトを表しており、面に作用する力Ｆ（ｒ）によって作り出される所定の交差角Ｃで発生させられるトルクの量は、Ｆ（ｒ）×距離Ｄ×ｃｏｓ（Ｃ）×ｓｉｎ（Ｃ）と等しくなり得る。数学的に決定され得るように、トルクは、交差角Ｃが４５度である時に、最大となる。４５度の角度に対する余弦および正弦の積の値は、０．５である。約２０度から約７０度までの他の交差角において、適当なトルク量が発生し得る。
【０００５】
図２に示されるように、点ＣＳの周りにおいて、特定の角度Ｄで回転する際に、半径Ｒが一定に維持される場合、半径Ｒによって描かれる円弧の接線Ｃは、点ＸおよびＺの間において、直線を画定する。接線Ｃは、円弧の中心における半径方向（角度Ｄ／２）に対して、直角となる。線分Ｘ−Ｚがまた、半径方向に対向するチャンバの面を描く場合、半径方向からの力の方向および面からの力の方向の間における交差角は、０になるであろう。
【０００６】
この関係は、従来のロータリエンジン技術の状況を説明しており、交差角は、燃焼行程の開始時および終了時において、０である。全燃焼行程の間に、トルクを得るために、燃焼行程の間の全体にわたって交差角は、０度から９０度までの間であり得る。
【０００７】
図３は、固定点ＣＳの周りにおいて、特定の角度Ｄにわたり半径が変動する回転によって生じる円弧に対する点ＹおよびＺの間の接線Ｃを示している。接線Ｃが、変動する半径方向に対向する面である場合、半径方向からの力の方向、および面からの力の方向の間の交差角は、角度Ｅであり、これは、０度から９０度までの特定の角度である。
【０００８】
図３の所定の点における変動する半径長はＲ＋ｄＲに等しく、Ｒは開始時の半径長であり、ｄＲは０以上の変動する長さである。ＲおよびｄＲの値が、角度Ｄに対して既知である場合、交差角Ｅは計算可能である。逆に、交差角Ｅが、特定の回転角度Ｄの中間点Ｄ／２に対して既知である場合、ｄＲは決定可能である。
【０００９】
回転基準固定点の周りに回転する際に、曲線に沿った全ての点における表面との交差角を０度より大きく、かつ９０度より小さくするような半径の軌道曲線の数式が導出可能である。交差角は、曲線に沿った全ての点において、約２０度から約７０度までの間であっても良い。ＩＤＡＲの移動可能な輪郭部および固定チャンバ内壁の一部の形状となる曲線を導出するために、この数式を用いることができる。
【００１０】
引き続き図３を参照すると、所定の交差角Ｅを用いて、半径（Ｒ＋ｄＲ）がクランクシャフトの周りを回転する際に、交差角Ｅを維持するための半径Ｒの増加量ｄＲが計算される。４５度の交差角Ｅに対して、図３の三角形ＸＹＺは、等しい長さの脚ＸＹおよびＸＺを有する。４５度の交差角を生じさせるために必要な半径Ｒに対する半径の変化量ｄＲを決定するための式は、以下のように与えられる。
【００１１】
【数１】
0005706394.tif 000002
【００１２】
【数２】
0005706394.tif 000003
【００１３】
【数３】
0005706394.tif 000004
数式（６）は、特定の回転角Ｄ、例えば１度に対して、半径Ｒは、長さｄＲと等しい一定の割合だけ、変化しなければならないことを示している。幾らかの回転角Ｄにわたって、４５度で一定の交差角Ｅを維持するためには、Ｒが変化する割合ｄＲ／Ｒは一定である。割合の変化は、長さの増加であってよい。例えば、数式（６）によると、１度の回転に対して４５度の交差角Ｅが生じるために、半径Ｒは約１．７６パーセントだけ増加し得る。Ｒの変動量ｄＲのＲに対する割合は、各回転角度に対するＲの初期値にかかわらず、一定に留まる。
【００１４】
４５度ではない角度についての一般式は、数式（６）の右側に、倍率Ｋを乗算することにより得られる。倍率Ｋは、長さＸＹおよびＸＺが等しい４５度から交差角Ｅが変化した時に、三角形ＸＹＺの脚ＸＺの長さと、脚ＸＹの長さとの相違の程度である。交差角Ｅが４５度でない場合、数式は、以下の通りである。
【００１５】
【数４】
0005706394.tif 000005
倍率Ｋは、１／ｔａｎ（Ｅ）に等しい。角度Ｅが４５度である場合、１／ｔａｎ（４５）＝１であり、結果的に数式（６）が得られる。角度Ｅが４５度でない場合に、Ｋは、１でない値を有する。数式（８）は、所定の回転角度Ｄに対して、所定の交差角Ｅを生じさせるために必要なＲの変化の割合を計算するために、用いられ得る。
【００１６】
一定の交差角Ｅを用いて、数式（６）または（８）によって生成される曲線は、回転基準点から外方へ、急勾配の螺旋形となり得る。より小さい割合の半径変化を有する緩やかな螺旋形について、交差角Ｅの変化が用いられ得る。例えば、曲線の開始位置における交差角は、４５度以上、９０度未満であり、また、Ｒが固定点の周りを回転する時に、交差角は徐々に減少し得る。変動する交差角、例えば、連続的に減少する交差角は、９０度から０度までの間、或いは、７０度から２０度までの間に保たれ得る。
【００１７】
図３に関連して、数式（２）を参照すると、ｄＲ×ｓｉｎ（Ｄ／２）の項は、式の他の項に対して、極めて小さい値を定めることが分かる。ｄＲ×ｓｉｎ（Ｄ／２）の項が、２×Ｒ×ｓｉｎ（Ｄ／２）の項に加算されるのではなく、そこから減算される場合、半径Ｒの値は、より緩やかにではあるが、依然として増加し、交差角Ｅは徐々に減少する。ｄＲ×ｓｉｎ（Ｄ／２）の項を２×Ｒ×ｓｉｎ（Ｄ／２）の項から減算すると共に、４５度以外の開始交差角に対して、倍率Ｋでスケーリングすると、以下の式が得られる。
【００１８】
【数５】
0005706394.tif 000006
開始半径長Ｒを２とし、かつ開始交差角を４５度として、数式（１０）を用いると、Ｋは１に等しくなると共に、図４に示される曲線が生成される。
【００１９】
図４は、数式（１０）によって生じさせられる例示的な曲線、並びに２つの円を示すグラフを示しており、一つの円は、１単位目盛に等しい半径を備えており、他方の円は、２単位目盛に等しい半径を備えている。引き続き図４を参照すると、原点から、数式（１０）に従って生成された曲線上のあらゆる点の接線へ引かれる線は、０度の回転において、４５度の交差角を有しており、交差角は、９０度の回転において、約２０度まで徐々に減少する。
【００２０】
図４の曲線の形状を有するＩＤＡＲのチャンバ内壁が導出され、これにより、０度の回転において、４５度で開始し、かつ９０度の回転において、約２０度に徐々に減少する凹状輪郭での交差角が得られる。ＩＤＡＲのチャンバ外壁の形状は、チャンバ内壁の形状の関数であるので、凹状輪郭からトルクを発生させる力、およびチャンバ外壁の力の成分方向間の交差角もまた、燃焼行程の間に、４５度から約２０度まで変化する。
【００２１】
チャンバ内壁形状を形成するために、数式（１０）によって生成される曲線、例えば、図４に示される曲線は、繰り返されると共に、図５に示されるように、同じ形状の２つの交差する曲線を形成するために、１８０度回転し得る。図５において生成される形状は、ＩＤＡＲのチャンバ内壁、およびＩＤＡＲの凹形状輪郭部がＩＤＡＲのチャンバ内において周りを回転するアイランドを画定し得る。数式（１０）によって生成される曲線の原点は、ＩＤＡＲのアイランド内におけるクランクシャフトの位置であり得る。図５に示されるように、クランクシャフトは、ＩＤＡＲのアイランド内において、中心からはずれ得る。チャンバ内壁の形状と適合する凹形状輪郭部が、図６に示されるように、形成され得る。
【００２２】
図６に示されるように、凹形状輪郭部４を備えたチャンバ２は、内側曲線１０の中心に対してずれて配置されるクランク回転軸６および保持器８を有し得る。クランク回転軸６および保持器８の位置は、輪郭部の幾何学的中心と比べて、輪郭部の一方側へ向けてずれて配置され得る。
【００２３】
チャンバ外壁１４の形状は、チャンバ内壁の周りで凹形状輪郭部を移動させることにより導出され得る。チャンバ外壁は、凹形状輪郭部をチャンバ内壁上で保持するとともに、保持器または凹形状輪郭部の外側曲線を、チャンバ外壁に沿って移動させるように構成され得る。従って、図６は、チャンバ２内において、チャンバ内壁１６、アイランド１８、クランクシャフト１２、チャンバ外壁１４、凹形状輪郭部４、クランク回転軸６、および保持器８の形状または位置の少なくともいずれかが、数式（１０）によって生成される曲線と関連して決定されることを示す。
【００２４】
図６から理解されるように、チャンバ外壁１４の形状は、チャンバ内壁１６と同じ数学的関数から導出され得る。チャンバ外壁１４は、チャンバ内壁１６の少なくとも一部と同じ形状を有し得るが、一定の割合でより大きくされており、燃焼行程に対応するチャンバ２の一部の間に、原点の周りを特定の角度だけ、例えば９０度回転させられる。
【００２５】
上述のＩＤＡＲエンジン技術は、典型的な内燃ピストンエンジン技術よりも多くの利点を有する。ＩＤＡＲの幾何学的形状による幾つかの効果は、異なるサイズのサイクル長を提供する。
【００２６】
例えば、圧縮行程は、膨張（燃焼）行程より短いストローク距離で生じ得る。これにより、同じ排気量のピストン技術と比較して、より長い膨張行程の間に、より多くの作用が得られることが可能となる。
【００２７】
同様に、排気行程および吸気行程も、同じ長さである必要はない。ＩＤＡＲエンジンの膨張行程はまた、ピストン技術のベル曲線型の伝達関数の代わりに、ほぼ連続的な作用を有する機械的伝達関数を備える。これにより、ｒｐｍ範囲にわたり殆ど変動しない極めて平坦なトルク曲線を得ることができる。これは、クランクアームが、実際において、膨張行程が進行するにつれて長さが増大することに部分的に起因する。
【００２８】
また、エンジン行程の全４行程、即ち、吸気、圧縮、燃焼および排気行程は、異なる長さおよび異なる容積を有し得ると共に、同じ４つの行程順序内において、異なる速度で発生し得る。これにより、ＩＤＡＲエンジン設計者は、ピストンエンジン技術より良好に、エンジン性能を最適化することができ、汚染副産物を減少させることが可能となる。
【００２９】
さらに、全４行程は、シャフトの完全な１回転内において発生する。ＩＤＡＲエンジンは、極めて高い加速度を有するが、同時に、同様の排気量の長ストロークディーゼルエンジンのトルク生成特性を有する点において、２サイクルエンジンのように作用する。ＩＤＡＲエンジンの幾何学的形状は、ピストン技術で行われるように、ボア対ストロークの比率に基づいて、性能のサブカテゴリに分別されるべきでない。なぜならば、ＩＤＡＲは、同様の比較がなされた時に、これら全てのカテゴリに及ぶためである。
【００３０】
ＩＤＡＲエンジンの実際の組立ての際には、複雑な曲線および平坦な面が含まれる。しかしながら、シールは常に、平坦であると共に、シール材料の長さ方向に配向される面を封止する。この事実は、重要な製造特性が、部品表面の平坦さ、および部品を整合する性能であり、その結果、両側面は、エンジンの幅にわたり平行であることを意味する。また、部品は、移動経路方向に捩れることはなく、また、開始時に互いに垂直な面が、燃焼行程の間に、互いに垂直に維持されることも重要である。
【００３１】
サイクル長、容積、および速度は、互いに異なり得ると共に、ピストンエンジン技術と同様に対称的ではないので、吸気および排気の間に、良好なポート流制御を有することが重要である。これは、ピストンエンジン技術の性能を超える性能標準に適合することを可能にする。
【００３２】
さらに、ＩＤＡＲエンジンは、特有の膨張ストロークを有するため、その特質は、ＩＤＡＲの膨張ストロークのみに基づく基本的な動力装置設計に役立つ。ＩＤＡＲは、外部装置に連結された場合には、外燃機関、または圧縮空気等の幾つかの他の推進剤によって動力が供給される動力装置を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】米国特許第６７５８１８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明の目的は、ＩＤＡＲ技術の制御、性能、製造の容易さ、およびＩＤＡＲ技術の使用拡張性の向上を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
チャンバを備えた逆変位非対称ロータリエンジンが提供される。チャンバは、アイランド外面を有する固定されたアイランドを備える。アイランド外面は、長尺状の凸形状である。チャンバは、アイランドの前面に取り付けられた前プレートを備える。凹形状の移動可能な輪郭部が備えられており、該輪郭部は、アイランド外面へ向けて付勢されると共に、アイランドの周りで回転する。作用容積部は、輪郭部の内面およびアイランド外面の間に画定される。少なくとも１つの前プレート係合軸受が設けられており、移動可能な輪郭部の前面から、前プレートのガイドエッジを越えて延びている。前プレート係合軸受は、ガイドエッジに係合する。前記輪郭部は、前記輪郭部の円周方向に沿った両端部にそれぞれ配置された２つの前プレート係合軸受を備え、前記２つの前プレート係合軸受は、リード端軸受と終端軸受とを備え、前記リード端軸受および前記終端軸受の一方は、前記移動可能な輪郭部の前面から、前記リード端軸受および前記終端軸受の他方より長く延び、前記前プレートのガイドエッジは、異なる形状を有する二つのガイドエッジを備え、第１のガイドエッジは、前記リード端軸受および前記終端軸受の一方の上に配置され、第２のガイドエッジは、前記リード端軸受および前記終端軸受の他方の上に配置される。
【００３６】
図面は、本発明の典型的な実施形態のみを詳細に描いており、従って、本発明の権利範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ロータの力および壁の成分力が一直線上に存在する時の壁の力Ｆ（ｓ）およびロータの力Ｆ（ｒ）の間の幾何学的関係を示す図。
【図２】半径が回転軸点の周りを反時計周りに特定の増加量だけ回転する時に、長さが一定に維持される半径によって生成される曲線の幾何学的関係を示す図。
【図３】半径が回転軸点の周りを反時計周りに特定の増加量だけ回転する時に、長さが増加する半径によって生成される曲線に対する半径の幾何学的関係を示す図。
【図４】半径が回転軸点の周りを反時計周りに回転する時に、長さが一定の割合で増加する半径によって生成される曲線のグラフ。
【図５】アイランドのチャンバ内壁の一実施形態の形状、およびアイランド上のクランクシャフト位置を示す図であって、形状は図２の曲線と関連付けられる図。
【図６】凹形状輪郭部、クランク回転軸、保持器、クランクシャフト、およびチャンバ外壁を備えた図３のアイランドを有するロータリエンジンの概略図。
【図７】整合支柱を備えた複数の部品を示すエンジンチャンバの分解組立図。
【図８】後プレート上のアイランドの斜視図。
【図９】ローラ軸受の配置を示す輪郭部の側面図。
【図１０】圧縮位置における輪郭部を備えたエンジンチャンバの側面図。
【図１１】膨張位置における輪郭部を備えたエンジンチャンバの側面図。
【図１２】排気位置における輪郭部を備えたエンジンチャンバの側面図。
【図１３】吸気位置における輪郭部を備えたエンジンチャンバの側面図。
【図１４】バレル弁構成の斜視図。
【図１５】ロータリ弁構成の斜視図。
【図１６】点火プラグが内部に取り付けられた輪郭部の側面図。
【図１７】点火プラグを取り付けることが可能な輪郭部の斜視図。
【図１８】ペタル弁構成の分解組立図。
【図１９】２輪郭部エンジンアセンブリの分解組立図。
【図２０】代替的な後プレートの前面図。
【図２１】代替的な輪郭部および前プレートの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
背景技術の項において述べられたように、ＩＤＡＲエンジンの組立てには、複雑な曲線および平坦な面を含む。シール面は平坦であり、シールの長さ方向に配向される。エンジンはまた、複数の平坦な面の部品が、互いに隣り合って整合して、エンジン全体を形成するように構成される。この事実は、いずれかの面が、前部または後部のいずれかにおいて平坦でない場合に、誤差が全体にわたって広がることを意味する。誤差が大きくなるため、適当な面を互いに密閉することがより困難になる。また、部品が幅広になるにつれて、その全幅にわたり、全面を平坦にすることはより困難になる。
【００３９】
相対的な平坦さの精度レベルを向上させ、かつ全ての面における全体的な誤差を減少させるために、各部品の前部および後部を平面研削することが最良である。十分に精確な研削機が使用される場合、平面研削は、面全体において、面の平坦さのばらつきを、１／１００００インチ（２．５２マイクロメートル）未満まで減少させることができる。この事実は、より広い領域において、精確さを提供する。従って、１つではなく、２つ以上の部品で、実際のエンジンチャンバを形成することが最良である。
【００４０】
通常、チャンバは、おおよそ輪郭部と、チャンバの後側を形成する付加的な部分との厚さを有する金属製のほぼ円形の部品である。また通常、チャンバは、空隙まで到達するコンピュータ「制御」式の機械加工ビットを用いて、中空にくりぬかれる。チャンバが１つの部品として製造される場合、チャンバはリムを有する。リムを有することにより、研磨ホイールが、チャンバの空洞の後側を精確に平坦に研磨することは不可能である。
【００４１】
チャンバが、複数の部品から製造される場合、リムが１つの部品であって、かつ、チャンバの空洞の後側は、別の部品であり得る。そこで、後プレートが別個に精確に研削されると共に、チャンバ全体を形成するために、整合支柱またはネジを用いて、リムに取り付けられることができる。
【００４２】
平坦面を密閉する別の態様としては、任意の三次元空洞において、２つの密閉面は、垂直に接触する。これは隅部領域の密封を意味しており、平行な面が互いに相対的に平坦であるだけでなく、垂直面が正確に垂直であることも必要とする。この事も、各部品を個々に平面研削することによって、容易になる。
【００４３】
ＩＤＡＲエンジンの目標は、移動中の他の平坦面と整合する平坦面が、整合した状態を維持することにある。この事実は、行程全体において、いずれの部品もその移動において捩れてはいけないことを意味する。移動可能な輪郭部は、チャンバ内において密封面を有すると共に、移動する唯一の部品である。
【００４４】
図７〜図１３は、本開示の実施形態によるＩＤＡＲ２０を示している。ＩＤＡＲは、燃焼チャンバ２２と、作用容積部２４、即ち、燃料が取り入れられて、圧縮され、燃焼され、かつ排出される容積部とを備える。
【００４５】
より詳細には、ＩＤＡＲ２０は、前プレート２６、アイランド２８、輪郭部３０、リム３２、および後プレート３４を備える。これらのＩＤＡＲの各構成部品は、対向する前面３６〜４４と、後面（図示せず）とを備え、ＩＤＡＲ２０において、前プレートの後面はアイランド３８の前面および輪郭部前面４０に接触して配置され、後プレートの前面４４はアイランド後面、輪郭部後面およびリム後面に接触して配置されている。
【００４６】
前プレート２６、アイランド２８、輪郭部３０、リム３２および後プレート３４の各々は外面５６〜６４を有し、輪郭部３０およびリム３２は内面６６および６８を有し、後プレート３４は、外縁７２を有する第２後プレート７０を備える。これらのＩＤＡＲの構成部品に基づいて、ＩＤＡＲ燃焼チャンバ２２が、リム内面６８およびアイランド外面５８によって画定され、作用容積部が、輪郭部内面６６およびアイランド外面５８によって画定される。
【００４７】
第２後プレート外縁７２は、後プレートの後面に孔あけ加工が施された吸気ポートと、排気ポートと、第２後プレートに孔あけ加工が施されたポートとを覆うために十分大きい。第２後プレートの形状は、円形である。第２後プレートは、後プレートの残りの部分および前プレート２６と共に、作用容積部２４を密閉する一方で、以下に詳細に説明するように、燃焼チャンバ２２を密閉しない。
【００４８】
アイランド外面５８は、以下に更に詳細に説明されるが、背景技術の項において提示された数式に基づく形状を有している。他の外縁および内縁の全ては、リム外縁６２および後プレート外縁６４を除き、アイランドの形状と対応関係を有する。
【００４９】
リム外縁６２および後プレート外縁６４は、燃焼チャンバの形状とは独立している。更に、燃料は作用容積部内に収容されるため、リムの厚みは、本質的に、作用容積部の形状と独立している。即ち、輪郭部後面が、後プレート３４上においてリム後面と本質的に面一である一方、輪郭部前面３８は、作用容積部を形成するために必要とされる距離だけ、リム前面４２を越えて延びていて良い。従って、リムおよび後プレートの両方は、同じ供給材料から製造されて良く、示されるように、同じ外縁形状および厚みを有する。
【００５０】
リム外縁６２および後プレート外縁６４の各々は、製造時、また自動車に組み付ける時に、ＩＤＡＲを所定位置に保持し易くするための適切な下部形状部７４、７６を有する。下部形状部７４、７６は、一般に、リムおよび後プレートの外径からオフセットされた半径（外径とは異なる半径）を有し、かつ丸められた、即ち角のない両方の内側端縁、例えば７８、８０を有する。
【００５１】
リム３２および後プレート３４は、プレートの厚み方向に沿って延びる適合整合孔８２〜８８を有し、整合孔８２〜８８は整合ピン９０、９２を受入れるように構成されている。整合孔８２〜８８は、互いに約１８０度ずれており、リム外縁６２および後プレート外縁６４から離間している。
【００５２】
整合ピン９０、９２が所定位置に配置されると、リムおよび後プレート３２、３４の外周上において、円周方向に沿って離間しており、プレートの厚み方向に沿って延びた一連の固定孔、例えば、９４、９６を、固定ボルト等が通過する。図では、各プレート上に、１ダースより多くの固定孔が存在する。
【００５３】
一組の整合孔９８〜１０８が、前プレート２６、アイランド２８、および後プレート３４を厚み方向に通過して設けられている。第２対の整合ピン１１０、１１２は、前プレート２６、アイランド２８、および後プレート３４を互いに接触した状態で設置するように、孔９８〜１０８を通って延びている。この配置の際に、輪郭部３０は、アイランド２８に接触して配置される。
【００５４】
前プレート２６、アイランド３８、および後プレート３４の各々は、厚み方向に沿って延びる適合固定孔、例えば１１４〜１１８を有する。図において、前プレート２６、アイランド３８、および後プレート３４の各々は、８個の固定孔を有する。前プレート２６、アイランド３８、および後プレート３４は、これらの孔に整合ピン１１０〜１１２を用いることによって、互いに固定される。
【００５５】
輪郭部３０、リム３２、および後プレート３４の各々は、複数の孔１２０〜１３０を有し、これらの孔は、それぞれの前面に座ぐり穴を有しており、製造過程を容易にする。例えば、これらの孔は、プレートおよび輪郭部が、ＣＮＣ加工台上に確実に配置されることを可能にする。前プレート２６およびアイランド２８の各々は、同様の目的のために、それぞれの前面に座ぐり穴を有する少なくとも１つの孔１３２、１３４を備える。
【００５６】
リム３２および後プレート３４の座ぐり穴は、円周方向に沿って離間しており、外縁６２、６４に近接している。輪郭部３０の座ぐり穴は、適当な間隔を提供し、かつ適切な機械加工を容易にするように、図示されているように、互いに離間している。前プレート２６およびアイランド２８の座ぐり穴は、以下に説明されるように、弁チャネルとして作用するという付加的な機能を提供するように位置決めされる。
【００５７】
後プレート３４は、燃料吸気ポート１３６および排気ポート１３８をさらに備える。ポート１３６、１３８は、後プレート後面４４の円形開口１４０、１４２によって画定される。これらポートの位置の詳細は、以下に説明される燃焼行程の吸気および排気段階の説明から明白になる。排気円形開口１４２は、膨張させられた可燃物の排気を可能にするために、吸気円形開口１４０よりも大きい直径を有する。吸気円形および排気開口は、同様に載置されるピストンタイプの燃焼エンジンに設けられるのと同じ開口面積を有する。
【００５８】
円形開口１４０、１４２は、それぞれの弓形曲線１４４、１４６を介して後プレート前面４４へ推移する。弓形曲線の目的は、それぞれの開口１３６、１３８からの吸気および排気流速を最大にすることにある。 
【００５９】
以下に説明される弓形曲線の複雑な性質のために、弓形曲線は、後プレート３４ではなく、第２後プレート７０内に加工される。第２後プレートは、次に、後プレート前面４４に溶接される。第２後プレート７０は、その最小構成の要件のために、１つの部品の材料であり得る。
【００６０】
後プレート３４は、圧縮される領域に配置される点火プラグポート１４８をさらに備える。圧縮される領域には、センサポート１５０がさらに配置される。
アイランド２８の説明に戻ると、図７および図８に示されるように、外形は、非円形長尺状の凸形状として説明される。この外形は、背景技術の項において説明された式および方法を用いて、形成される。郵便番号０１７４２  マサチューセッツ州ベーカーアベニュー３００に位置するダッソーシステムズソリッドワークス社（Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓ  ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ  Ｃｏｒｐ．）から市販されているソリッドワークス（ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ）（商品名）等のプログラムで外形が形成されると、その形状は、所定の環境に適合するように、容易に調整されることができる。
【００６１】
代替的には、ずらされたクランクシャフトの位置を有するオーバル形、例えば楕円の形状は、同様の利点を有する同様の構成をもたらす。また、楕円形状は、ソリッドワークスにおいてもたらされることができ、必要に応じて寸法が変更され得る。楕円は、長軸および短軸を有しており、開示される実施形態では、長軸は、短軸より少なくとも２５パーセント長い。楕円の半通径（焦点と長軸上の局所縁との間の距離）は最適化されることができ、半通径の値が大きいほど、圧縮に対する膨張量が大きくなる。半通径も、ソリッドワークスを用いて、設計上の制約に応じて、最適化され得る。
【００６２】
更に、前プレート２６、アイランド２８、および後プレート３４の各々は、クランクシャフト開口１５６〜１６０を有する。アイランド２８に関して、クランクシャフト開口１５８の位置は、本明細書において開示される式を利用する場合には、背景技術の項に記載されたように示すことができる。
【００６３】
代替的には、楕円を用いる場合には、クランクシャフト開口の位置は、楕円の長軸および短軸によって構成されるグラフの右下の象限部に実質的に存在する。図において、座ぐり穴の外周は、楕円長軸および楕円短軸と接線に沿って接触する（図１０を参照）。しかしながら、クランクシャフト孔は、必要に応じて、この象限部内に更に移動させられても良い。クランクシャフトの位置をこの象限部内に更に移動させると、移動可能な輪郭部は、圧縮段階中、よりゆっくり移動して、燃焼行程のタイミングが変更される。また、クランクシャフトの位置は、ソリッドワークスで設計することにより、所定の設計上制約下において、最適化され得る。
【００６４】
以下に説明されるように、クランクシャフトに取り付けられるディスクが、前プレートと面一で配置されるように、前プレートのクランクシャフト開口は、前プレートの前面に座ぐり穴を有する。
【００６５】
図９および図１０は、燃焼行程の圧縮段階における輪郭部３０を示している。図示されるように、輪郭部内面６６は、アイランド外面５８に対応した関係を有する。即ち、輪郭部３０の内面６６は、本質的に、圧縮領域におけるアイランドと同一形状を有するが、アイランドの周りを自由に移動できるように、僅かに大きい。この空間はまた、作用容積部に対して、所望の圧縮比率を得るように調整される。図示されるように、輪郭部は、ほぼ円周方向に沿った両端１６２、１６４を有する。
【００６６】
燃焼行程の圧縮段階における作用容積は、上死点位置におけるピストンの容積に相当する。点火プラグポート１４８は、圧縮のピークの間に、プラグ電極が作用容積部の中心に配置されるように、位置決めされる。チャンバ２２における輪郭部のこの位置において、センサポート１５０は燃料にさらされる。
【００６７】
輪郭部は、その前面および後面上に、一対の側方シール１６６、１６８を含む（前面シールのみが図示されている）。輪郭部の前面上にある側方シールは、前プレート４６の後面を押圧する。輪郭部の後面にある側方シールは、後プレート３４上の第２後プレート７０を押圧する。
【００６８】
側方シール１６６、１６８は、二対のアペックスシール開口部１７０、１７２において終端をなし（シールは図示せず）、アペックスシール開口部の各対は、輪郭部の各対向円周方向端部１６２、１６４上に配置される。アペックスシールは、前プレートおよびリップの間に延びており、アイランド、前プレートおよび後プレートの面と接触し、アペックスシールは、例えば鋳鉄から製造される。シールの作用は、作用容積部に燃料を密封することである。
【００６９】
アペックスシール開口部の各対において、外向きシール開口部１７４は、内向きシール開口部１７６の半径方向に沿った外側で終端をなす。この半径方向の傾斜は、輪郭部がアイランドの周りで回転する間、輪郭部が動かなくなることを防止するように補助する。
【００７０】
輪郭部３０は、輪郭部３０の前面に配置された一対のローラ軸受１７８、１８０を備える。軸受１７８、１８０は、輪郭部外面６０の両端部１８２、１８４において、輪郭部３０の対向する円周方向端、かつアペックスシールおよび側方シールの半径方向外側に配置される。軸受は、ＩＤＡＲが作動する間に、前プレートの外縁５６の周りを回転し、ひいては、外縁５６は、ガイドエッジとして作用する。従って、軸受の移動の軌跡は、前プレート外縁５６の形状を定義する。
【００７１】
図面に示されるように、輪郭部外面６０の両端部１８２、１８４、ひいては、前プレートの外縁５６は、半径方向においてリム内面６８の内側にある。これは、ＩＤＡＲが作動する間に、端部１８２、１８４が、輪郭部３０の移動を妨げないことを保証する。
【００７２】
輪郭部外面６０は、１つの位置において、リム内面６８と連結する。この位置は、輪郭部外面６０の外側ピーク１８６である。輪郭部外側ピーク１８６は、また、クランク回転軸開口１８８の位置である。背景技術の項において示されたように、輪郭部外側ピークの位置は、輪郭部の幾何学的中心に比べて、例えば約２５パーセントだけ、一つの円周方向端部１６４の方向において、円周方向にずれている。代替的には、ソリッドワークスを用いて、外側ピークの位置が、外側ピークをアイランド面に対して更に接近或いは離間し、かつ輪郭部円周端部１６２、１６４のいずれかへ向かうように移動させることにより、設計基準に基づいて、最適化することができる。
【００７３】
輪郭部外側ピークと、アイランド面との間の半径方向に沿った間隔を一定に維持し、かつ輪郭部外側ピークを輪郭部の円周方向端部のいずれかへ向けて移動させることにより、上死点の位置を変化させ、ひいては、燃焼行程に対して輪郭部の移動を同期させることが可能になる。一方、半径方向に沿った間隔を減少させ、かつ円周方向に沿った間隔を一定に維持することにより、より小さな空間で輪郭部の全ての構成部品を配置することができるという利点が生じる。輪郭部外側ピークを半径方向に沿って、アイランド面から離間するように配置する場合、リムが大きくなりすぎて、トルクを実現する際の利点を必ずしも得られなくなる。
【００７４】
輪郭部は、外側ピークローラ１９２を備えており、外側ピークローラ１９２は、輪郭部外側ピーク１８６のリムに接触する滑らかな回転を可能にする。従って、リムの厚みは、本質的には、作用容積部からは独立しているが、ピーク外側ローラ１９２を支持するために十分厚い。更に、リム内面６８の形状は、アペックスシール１７０、１７２が輪郭部６６の内面に連続的に押圧されるような位置に輪郭部を配置するように構成される。
【００７５】
前プレート外面５６と、アイランド外面５８と、輪郭部内面６６と、輪郭部外面６０と、（吸気および排気ポートの位置による）第２後プレートと、リム内面６８との形状は、全て相互に関連している。これらの構成部品の中で、アイランド外面５８は、ＩＤＡＲ効率において、最大の戻りを提供するような開始点である。
【００７６】
図１１は、燃焼行程の膨張段階を示している。燃焼行程のこの段階における作用容積は、下死点位置におけるピストンの容積に相当する。図１１を図１０と比較することにより、排気弓形開口１４６が理解される。膨張行程の間、排気ポートは「閉鎖させられる」。これを実現するために、排気ポートは、リード縁部１９４、即ち、輪郭部３０で最初に到達する側の縁部を有する。この縁部１９４は、膨張段階が完了するまで、輪郭部６６の内縁が排気ポートと接触しないように配置される。図１１に示されるように、排気ポートのリード縁部１９４は、作用容積部内に出現していない。
【００７７】
図１２を参照すると、燃焼行程の排気段階が示されている。図１０と比較すると、排気ポートは、上縁１９６、後縁１９８、および半径方向内縁２００を有する。これらの縁部は、本質的に、排気段階のピークにおける輪郭部３０の位置において、第２後プレート７０に接触して、輪郭部内面６６の突出部に沿って移動する。排気弓形形状部１４６の角度仕切２０２は、排出された可燃物の流れを制御することを補助する。仕切２０２は、仕切２０２の位置において、流れの流線と整合する。
【００７８】
図１３を参照すると、燃焼行程の吸気段階が示されている。吸気弓形開口１４２の形状は、図１３と図１０及び１２と比較して、排気弓形開口が実現される過程を考えると、理解され得る。
【００７９】
図１２に示されるように、吸気弓形開口は、輪郭部が、最大排気位置にある時に、輪郭部３０まで突出しないリード縁部２０４を有する。吸気弓形開口は、輪郭部が、図１３に示されるように、吸気段階中に、後プレートへの輪郭部の突出部に基づく下縁２０６を有する。吸気上縁の第１部分２０８は、アイランドまで延び、より大きな第２部分２１０は、アイランドまで延びていない。このより大きな部分２１０は、圧縮段階（図示せず）の開始時に、輪郭部内面６６に沿って移動する。一連の孔２１２および角度仕切２１４も、適切な燃料流を補助するように設けられる。仕切２１４は、仕切２１４の位置において、流れの流線方向に延びている。
【００８０】
上述されたローラ軸受１７８、１８０は、上述の燃焼行程の間に、輪郭部３０が捩れること、及び側方シール１６６、１６８およびアペックスシール１７０、１７２を拘束することを防ぐ。軸受１７８、１８０は、同様にシール１６６〜１７２および輪郭部３０の捩れるような移動を防ぐ。
【００８１】
ＩＤＡＲ吸気量効率は、以下の代替的な実施形態において改良される。吸入ポート１３６の代わりに、図１０に示される孔２１２と同様の寸法の小孔（図示せず）が、アイランド外面５８を通って垂直に、孔あけ加工されてよい。これらの孔は、吸入円形開口１４０が上述の実施形態において配置された領域において、アイランド座ぐり穴１３２内に孔あけ加工されてよい。対応する座ぐり穴２１８は、前プレート２６に設けられ、同様に、貫通孔２２０が後プレート３４に設けられる。これらの孔は、約１／２インチ（１．３センチメートル）の直径を有する。
【００８２】
図１４に示されるようなバレル弁２２２は、前プレート開口２１８と、孔１３２によって形成されるチャネルとに挿入され、より小さい吸気孔の開閉を制御する。特に、バレル弁は、バレル弁２２２の円周方向に沿って対向する側面上に、二組の複数の長孔２２６、２２８（各組には７個の長孔が図示）を有する中空シリンダ２２４を備える。長孔は、バレル弁の長手軸線に対して垂直であり、バレル弁の全周の約四分の一において、バレル弁の周りに沿って延びている。
【００８３】
弁は、座ぐり凹部２１８内に配置されると共に、座ぐり凹部２１８内で回転する歯車付上部ディスク２３０を備える。歯車２３０は、前プレート第１座ぐり穴１３４に配置されるクランクシャフトの同一の歯車（図示せず）と噛み合わされる。この噛み合いによって、ＩＤＡＲエンジンの１回転毎に、バレル弁２２２が２回開閉させられることができる。
【００８４】
上述の技術によって、１００パーセントより大きな容積効率比率を実現できることが観測されている。
代替的な吸気形態は、上述の実施形態における取入口１３６、および図１５に示されるロータリ弁２３２を備える。本実施形態は、輪郭部外面６０においてより小さい孔を備えていないが、付加的な前プレート座ぐり穴２１８および後プレート貫通孔２２０を備える。
【００８５】
ロータリ弁２３２は、上部歯車付ディスク２３０、中空であるか、中空でないシリンダ２３４、および下部ディスク２３６をさらに備える。下部ディスク２３６は、後プレートの底面に接触して配置されると共に、吸気円形開口１４０を覆って延びるために十分大きい直径を有する。
【００８６】
下部ディスク２３６は、ディスク２３６上の円周方向に沿って対向する位置において、２つの弓形開口２３８、２４０を有する。開口の各々は、ディスク２３６の約３０から４０パーセントの面積を有する。取入口１３６は、弁２３２のディスク開口２３８及び２４０によって、エンジンの１回転毎に、２回開閉させられる。
【００８７】
更なる代替的実施形態が、図１６および図１７に示されている。本実施形態において、後プレート３４の点火プラグ入口孔１４８は不要である。むしろ、本実施形態において、代替的な移動可能輪郭部２４２は、１つ以上の座ぐり穴２４４を有し、各座ぐり穴２４４は、点火プラグ２４６に嵌合するように構成される。輪郭部外面２５０の穴２４４における開口２４８は、点火プラグへの接近を可能とし、輪郭部内面２５４における開口２５２は、電極２５６が作用容積部に進入することを可能にする。アンテナ線（図示せず）が、点火プラグ接続点に取り付けられる。
【００８８】
点火プラグを後プレートの固定位置に配置することに比べて、本代替的実施形態は、異なる速度で輪郭部が移動する際においても、高度に予測可能な燃焼を提供する。これは、輪郭部に取り付けられた点火プラグが、燃焼行程を開始させるために必要となる正確な位置に常にあるためである。
【００８９】
加えて、前プレート２６に沿った燃焼領域の近傍において、高電圧コイル（図示せず）に接続された金属プレート（図示せず）を配置することにより、点火ギャップが形成される。輪郭部２４２が高電圧プレートの近傍へ移動するにつれて、火花は、燃焼行程を開始させるために、移動する点火プラグ２４８へ、そして、点火プラグから点火プラグギャップへ飛び越す。
【００９０】
更なる代替的実施形態において、排気行程に関連するポンプ損失は、図１８の分解組立図に示されるように、排気ポート１３８において、後プレートの後面に制御ペタル弁２５８を付加することにより、改善することができる。輪郭部は、排気行程の間に、排気領域を通過し、次に、大気圧中に開口した排気ポートから離れる。これにより、ガスの移動は、一方向でなくなるため、排気の際のポンプ摩擦が増加する。
【００９１】
特に、ペタル弁は、輪郭部３０が存在しない間、排気ポートを密封し、排気がエンジンチャンバに逆流することを防止する。本発明の別の実施形態において、ロータリ弁（図示せず）が、この目的のために使用される。
【００９２】
別の代替的実施形態において、輪郭部は、特定量の排気を蓄えて、吸気段階の間に、その排気を新しい燃料に混合するように修正される。これは、排気行程から吸気行程への移行の間に、燃焼副産物の種類および量を制御するためには好ましい。
【００９３】
内部ガス再循環を可能にするように修正される輪郭部の種類は、図１７の輪郭部２４２と類似している。内面開口２５２は、半球状であり、輪郭部外面２５０の開口２４８まで延びておらず、輪郭部の内部で終端をなすと共に、消費された燃料を閉じ込めるように設けられる。このようにして、所定量の排気ガスが、新しい燃料と再度混合されて、燃焼温度を制御するように利用され、それによって、危険な汚染物質を減少させる。
【００９４】
代替的には、再循環は排出ポートが全ての燃焼した燃料を排出することができないように（例えば、出口領域が排気質量流を受け入れられないように）、排気ポートを移動させるか縮小化することによって実現され、それによって排気されなかった残りは、吸気の間に、新しい燃料内に供給される。ピストンエンジンは、当業者にとって周知であるように、付加的な弁、および複雑なカムシャフトタイミングを使用しなければ、この特徴を実現することができない。
【００９５】
図１９は、２輪郭部エンジンアセンブリの分解組立図であり、上述の実施形態の輪郭部３０と、同一の第２輪郭部２６０とを備える。上記に開示された実施形態の全ての態様は、この代替的実施形態と同じである。結果的に得られる構成は、１つのチャンバのみが利用される場合にも、２バルブエンジンと等しい。
【００９６】
代替的には、開示されるＩＤＡＲエンジンの発明は、図２０に示される後プレート２６２によって、内燃機関の技術領域外で利用されることができる。ＩＤＡＲ技術は、同様の排気量を有するピストン技術より著しく好ましいトルクへの機械的変換を有する。ピストン技術より有用な作用は、単位排気量あたりの出力である。これにより、ＩＤＡＲ膨張行程（点火誘導爆発を有さない燃焼）と、ＩＤＡＲ排気行程とのみを用いて、補助的な吸気行程および排気行程を、接続された外部の装置で実施することによって、全体的な効率が向上する。更に、このような用途において、輪郭部は依然として、アイランド全体の周りを移動するため、ＩＤＡＲ吸気および圧縮行程は、同じチャンバ内において、第２のＩＤＡＲ膨張および排気行程として使用されても良い。
【００９７】
技術的に、これらの用途は、内燃機関ではなく、外燃機関または圧縮空気動力装置を提供するために、ＩＤＡＲ膨張および排気行程のみを利用する。高圧の空気または他の推進剤が、輪郭部を移動させるために、接続された外部の装置から供給される。
【００９８】
この代替的構成を実現するために、後プレート２６２は、吸気孔２６４、２６６を含み、これらは、点火プラグ孔と類似した寸法を備えていてよく、膨張行程を実行させるための高圧空気を供給する管のポートとして作用する。また図には、膨張行程の終わりに作用する２つの排気ポート２６６、２６８が示されている。排気ポートは、上述されたように構成される。対向するポートは、実質的に、アイランドの円周方向に沿った両端にあり、チャンバ内における輪郭部の完全な１回転毎に、膨張および排気行程の２つの完全な適用を可能にする。
【００９９】
即ち、エンジン内で吸気および圧縮行程は発生しない（高圧縮の空気は、エンジン外部の他の手段によって生成される）ため、これらの２行程は、第２の膨張および排気行程として、倍化するように使用される。輪郭部は、３６０度の回転ごとに、２つの膨張行程および２つの排気行程を完了させる。
【０１００】
図２１は、代替的な輪郭部２７０および代替的な前プレート２７２を示しており、その理由が以下に説明される。第１実施形態における輪郭部３０において、輪郭部３０の円周方向に沿った両端部１６２、１６４における軸受１７８、１８０は、輪郭部４０の前面から外方に同じ距離だけ突出しており、かつ、同じ外径を有する。軸受１７８、１８０は、前プレート外縁５６を越えて突出し、前プレート外縁５６は、均一な半径方向外側形状５６を有する。
【０１０１】
輪郭部の円周方向に沿った両端部１６２及び１６４は、アイランド２８が非対称形状を有するため、アイランド外面５８の周りを、同一の経路に沿って移動しない。輪郭部がアイランドの周りを回転する際の、端部１６２及び１６４のアイランド外面との僅かな不整合は、僅かな差を調節するために、アペックスシールを内方または外方へ移動させることを必要とする。
【０１０２】
輪郭部の円周方向に沿った両端部２７４、２７６におけるアペックスシールの好ましくない移動を最小にするために、互いに独立した性質を有する軸受２７８、２８０が設けられる。即ち、輪郭部２７０の円周方向に沿ったリード端部２７４における軸受２７８は、輪郭部２７０の前面２８２から離間するように突出すると共に、輪郭部２７０の円周方向終端部２７６にある軸受２８０より大きな外径を有する。
【０１０３】
これらの軸受２７８、２８０を受け入れるために、前プレート外部端２８２は、２つの異なる外形２８４、２８６、即ち、外側形状部２８４および内側形状部２８６を有する。外側形状部２８４は、前プレート後面により近接しており、内側形状部２８６は、前プレート前面２８８により近接している。
【０１０４】
前プレート外側形状部２８４は、前プレート内側形状部２８６より半径方向に沿って大きく、かつ、外側形状部２８４は、終端軸受２８０の経路に沿って構成される。他方では、内側形状部２８６は、リード端軸受２７８の経路に沿って構成される。
【０１０５】
リード端軸受２７８および終端軸受２８０の外径は、各形状部２８６、２８４に接触して配置されるように構成される。リード端軸受１７８のステム２９０は、前プレート２７２の外側形状部２８４と接触せず、リード端軸受２７８を内側形状部２８６に接触して配置させるために十分長く、かつ幅狭である。
【０１０６】
軸受２７８及び２８０のどちらがより長いステムを有するかは重要ではない。本実施形態では、前プレートが、それぞれの軸受を受け入れ得る外縁形状を有し、かつ、それぞれの軸受２７８、２８０が移動する経路に沿った形状を有することのみが重要である。この事実により、燃焼行程の間に、輪郭部２７０の上述の望ましくない移動が最少化されるか、防止される。
【０１０７】
即ち、上記において開示された実施形態は、ローラ軸受が前プレートの外面に常に接触するように、移動可能な輪郭部の側部に沿って１つ以上のローラ軸受を配置することによって、輪郭部が固定アイランドの周りを回転する際に、輪郭部をチャンバ領域内にて回転させる。
【０１０８】
燃焼チャンバは、ＩＤＡＲ全体を形成するために、連続して積層される複数の部品として構成され、各層は、一連の整合支柱または連結具を介して、他の層と整合する。
開示される一実施形態において、吸気ポートは、アイランドの周縁における一連の小孔を介して提供され、一連の小孔は、アイランド本体を通り、かつ、チャンバの後部から外へ延びているより大きな開口に連通している。本実施形態において、チャンバの後部およびアイランド本体を通してバレル弁を配置することによって、アイランド構成吸気孔を通る吸気流が連通し、かつ制御される。
【０１０９】
開示される別の実施形態において、チャンバの後部およびアイランド本体を貫通するステム部品が取り付けられたロータリ弁を配置することによって、アイランド構成吸気オリフィスを通る吸気流が連通し、かつ制御される。
【０１１０】
開示される別の実施形態におけるエンジンの構成において、１つ以上の点火プラグが移動可能な輪郭部内に取り付けられ、輪郭部は、アンテナに取り付けられる点火プラグへの接続点を有し、アンテナは、輪郭部が固定高電圧導線に対して近接した領域を通って移動する際に、同期して点火エネルギを収集する。
【０１１１】
開示される実施形態において、前プレートと後プレートとの表面に接触するアペックスシールが用いられる。
開示される一実施形態において、排気ポートの開閉を行なうために、ペタル弁が、排気ポートを覆って、エンジンチャンバの後側に取り付けられる。
【０１１２】
開示される別の実施形態において、排気ポートの開閉を行なうために、ロータリ弁が、排気ポートを覆って、エンジンチャンバ後側に取り付けられる。
開示される別の実施形態において、アイランド面に対向する輪郭部凹状面の僅かな部分は、排気行程および吸気行程の間に、内部ガスの再循環の工程を直接的に行なうために除去される。
【０１１３】
このように、逆変位非対称ロータリ（ＩＤＡＲ）内燃機関の改良が示された。エンジンチャンバ設計において、組立工程を簡略化し、かつ、エンジン内の耐久性を改善する改良法が説明された。輪郭部の設計において、側方シールおよびアペックスシール上への応力を取り除くと共に、エンジンの圧縮過程、機能的再現性、及びエンジン寿命を向上させる改良法が説明された。各行程の性能を向上させる吸気および排気の両方のポート構成、ならびに互換性を有する弁設計が説明された。
【０１１４】
開示されるＩＤＡＲ技術の別の構成において、空気、または燃料及び空気の混合物の高圧力源に既存の技術を用いて、ＩＤＡＲは動力装置として作用する。このような例において、ＩＤＡＲ技術は、内燃機関の代わりに、圧縮空気によって動力が供給されるような外燃動力装置として作動する。
【０１１５】
本発明の特定の実施形態が上記において開示されたが、本発明はこれらの限定されるものではない。実際には、当業者であれば、詳細に図示または説明されていないが、本発明の権利範囲を逸脱することなく、本発明の原則を具現化し、多くの構成を案出することが可能である。本明細書に記載の実施形態への変更は、当業者にとって明白であり、特許請求の範囲に記載の権利範囲を逸脱して変形させるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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