(57)【要約】エンジンおよび方法は、エンジン内の体積の中に実装される、高効率ハイブリッドサイクルを実行する。サイクルは、エンジン内の体積の等積熱付加および過剰膨張を含み、体積は、サイクルの圧縮部分において第１の量から第２の量まで低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間、第２の量に実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量まで増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。第１の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンを提供する。この実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、筐体の中に回転可能に載置される回転子と、２つのゲートとを含む。
2011530044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーエンジンであって、
ａ．吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、
ｂ．該筐体の中に回転可能に載置される、回転子と、
ｃ．２つのゲートであって、各ゲートが該筐体に対して移動可能に載置されることにより、各ゲートは少なくとも周期的に該回転子と係合される、２つのゲートと
を備えており、該２つのゲートのうちの少なくとも１つの該回転子との係合中に、該少なくとも１つのゲートの表面、該回転子、および該筐体の間において体積が維持され、該体積は、該回転子の回転中にサイクルを示し、該体積は、該サイクルの圧縮部分において第１の量から第２の量まで低減され、該体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量に実質的に一定に保たれ、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量まで増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、ロータリーエンジン。
【請求項２】
前記ゲートは、前記筐体に対して摺動可能に載置される、請求項１に記載のロータリーエンジン。
【請求項３】
前記ゲートは、前記筐体に対して旋回可能に載置される、請求項１に記載のロータリーエンジン。
【請求項４】
前記旋回可能に載置されたゲートは、前記筐体の外壁を形成する、請求項３に記載のロータリーエンジン。
【請求項５】
前記ゲートに連結される２つのカムをさらに備え、該カムは、前記回転子の前記回転と同期化される駆動システムによって回転させられる、請求項１に記載のロータリーエンジン。
【請求項６】
ロータリーエンジンであって、
ａ．少なくとも１つの吸気ポートおよび少なくとも１つの排気ポートを有する、筐体と、
ｂ．該筐体の中に回転可能に載置される複数の回転子であって、各回転子は、該少なくとも１つの吸気ポートのうちの１つに、または該少なくとも１つの排気ポートのうちの１つに連結される、回転子と、
ｃ．複数のゲートであって、各ゲートは、該回転子のうちの１つと関連付けられ、接触している、ゲートと、
ｄ．少なくとも１つの燃焼チャンバであって、該少なくとも１つの燃焼チャンバの各々は、１対の該回転子の各回転子と連絡しており、該１対の回転子の第１の回転子は、該少なくとも１つの吸気ポートのうちの１つに連結され、該１対の回転子の第２の回転子は、該少なくとも１つの排気ポートのうちの１つに連結され、該第１の回転子と第２の回転子とは同期して動く、燃焼チャンバと
を備えており、（ｉ）該第１の回転子およびそのゲートは、該筐体との関連で、該第１の回転子の回転中にエンジンサイクルの圧縮部分を示す圧縮体積を画定し、それによって、空気の圧縮体積が、該第１の回転子の対応する燃焼チャンバに周期的に連結され、（ｉｉ）該第２の回転子およびそのゲートは、該筐体との関連で、該第２の回転子の回転中にエンジンサイクルの膨張部分を示す膨張体積を画定し、それによって、該第１の回転子の燃焼チャンバの中の燃焼混合物が、該膨張体積に周期的に連結され、該圧縮体積は、該サイクルの該圧縮部分において、第１の量から第２の量まで低減され、燃焼が発生する体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量で実質的に一定に保たれ、該膨張体積は、該サイクルの該膨張部分において第３の量まで増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、ロータリーエンジン。
【請求項７】
ロータリーエンジンであって、
ａ．吸気ポートおよび排気ポート、ならびに一定の曲率半径によって特徴付けられる第１の弓状部分および該第１の部分とは異なる形状によって特徴付けられる第２の弓状部分を有する内面とを有する、筐体と、
ｂ．該筐体の該第１の部分内に同心円状に回転可能に載置され、陥凹を有する一定半径の円筒形表面を有するＣカムの周りに同心円状に配置される、回転子と、
ｃ．該Ｃカムに接触し、該回転子と該［スタブ面］Ｃカムと該筐体とともに圧縮体積を画定するための、該回転子の中に移動可能に載置される、少なくとも１つの圧縮羽根と、
ｄ．該筐体の該内面に接触し、該回転子と該筐体とともに膨張体積を画定するための、該回転子の中に移動可能に載置される、少なくとも１つの膨張羽根と、
ｅ．該回転子の中に配置され、該少なくとも１つの圧縮羽根および該少なくとも１つの膨張羽根と関連付けられる、燃焼チャンバと
を備えており、（ｉ）該圧縮体積は、回転子の回転中に圧縮サイクルを示し、それによって、作動媒体の圧縮体積が、該燃焼チャンバに周期的に連結され、（ｉｉ）該膨張体積は、該回転子の回転中に膨張サイクルを示し、それによって、該燃焼チャンバの中の燃焼生成物が、該膨張体積に周期的に連結される、ロータリーエンジン。
【請求項８】
複数の圧縮羽根と、複数の膨張羽根と、複数の燃焼チャンバとをさらに備え、該燃焼チャンバの各々は、対応する圧縮羽根および対応する膨張羽根と関連付けられる、請求項７に記載のロータリーエンジン。
【請求項９】
前記少なくとも１つの圧縮羽根および前記少なくとも１つの膨張羽根は、旋回台および摺動可能台のうちの１つによって前記回転子の中に載置される、請求項７に記載のロータリーエンジン。
【請求項１０】
前記回転子の中に載置される複数のＣリングをさらに備えることにより、該回転子と前記筐体との間の密閉を提供する、請求項７に記載のロータリーエンジン。
【請求項１１】
前記筐体内に形成される複数の溝をさらに備えることにより、前記羽根の運動を誘導する、請求項７に記載のロータリーエンジン。
【請求項１２】
内燃エンジンであって、
吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、
該筐体の中に配置される低圧チャンバおよび高圧チャンバであって、該低圧チャンバは、該高圧チャンバよりも大きく、各チャンバは、外トロコイド状の内部を有し、該外トロコイド状の内部の中に、対応するチャンバ内で非同心円状に動くように回転可能に載置される三頂点回転子が配置され、該外トロコイド状の内部は、エンジンサイクルにわたって、吸気、圧縮、中間、および膨張の機能を処理する３つのキャビティを確立し、そのような機能のうちの３つは、各チャンバの中で任意の所与の時に有効である、低圧チャンバおよび高圧チャンバと
を備えており、（ｉ）該低圧チャンバの中の圧縮を処理するキャビティは、該高圧チャンバの中の吸気を処理するキャビティに連結され、（ｉｉ）該高圧チャンバの中の膨張を処理するキャビティは、該低圧チャンバの中の膨張を処理するキャビティに連結され、（ｉｉｉ）該中間機能を処理する該高圧チャンバの中のキャビティは、熱付加を処理して、その中で燃焼を生じさせる、内燃エンジン。
【請求項１３】
筐体との関連で内燃エンジンの回転子を密閉するシステムであって、該回転子は、縁および面を有し、該システムは、
ａ．該回転子の該面に、該縁に近接して形成される溝であって、該溝は、半径方向内向きの壁および半径方向外向きの壁を有し、該半径方向外向きの壁に位置する斜面を有する、溝と、
ｂ．該溝の中に配置され、該溝に接触して共形面を有する、密閉細片と
を備えており、
該細片は、該筐体に対して摩擦接触して係合され、該筐体は、該密閉細片を実質的に平らな面に提示し、該摩擦は、該細片を該回転子に対してわずかに回転させ、該溝の外への方向に軸方向にわずかに移動させることにより、該細片と該筐体との間の任意の間隙を低減し、該回転子と該筐体との間の密閉を増加させることに資する、システム。
【請求項１４】
予混合圧縮点火型の改良型ロータリー内燃エンジンであって、該改良型ロータリー内燃エンジンは、混合物の状態が未臨界から臨界に転換されると、燃料−空気混合物の燃焼を生じさせ、該改良は、
機械的基材上に携行される触媒表面であって、該表面は、通常は該混合物から隠されている、触媒表面と、
該混合物が最小体積条件下にあるときに、該触媒表面を該混合物に曝露することによって、燃焼を開始させる、トリガと
を含む、改良型ロータリー内燃エンジン。
【請求項１５】
前記トリガは、触媒表面を含み、該触媒表面は、前記エンジンの回転子が前記サイクルにおける特定の角度範囲に到達するたびに露出されるような態様で、該回転子上に直接配置される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記トリガは、接触表面を含み、該接触表面は、前記回転子が前記サイクルにおける特定の角度範囲に到達するたびに露出されるような態様で、前記エンジンの筐体の場所に配置される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
出力の調整を可能にする態様でＨＥＨＣエンジンを操作する方法であって、該方法は、
サイクルの熱付加部分において、体積に燃料を追加し、該燃料の燃焼を生じさせることであって、該追加される燃料の量は、燃料が追加される全てのサイクルにわたって実質的に一定であることにより、燃料が追加される各サイクルにわたって最大出力を産生する、ことと、
燃料の追加を制御して単位時間当たりの十分な数のサイクルのみにわたって該燃料の追加を発生させることにより、該エンジンの所望の出力を産生することと、燃料の追加が保留される各サイクルに対して、（ｉ）直接的に該エンジンの壁および（ｉｉ）熱交換器のうちの少なくとも１つからの熱伝達によって、該サイクルの該熱付加部分の間、熱を供給することと
を含む、方法。
【請求項１８】
前記ＨＥＨＣエンジンは、請求項１、６、７、および１２のうちのいずれかに記載のエンジンである、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、また、米国仮特許出願第６１／０８５，９２８号（２００８年８月４日出願）、同第６１／１４９，８８９号（２００９年２月４日出願）、同第６１／１５４，５３９号（２００９年２月２３日出願）、同第６１／１８４，６２７号（２００９年６月５日出願）および同第６１／２１９，４９５号（２００９年６月２３日出願）の優先権を主張し、これらの出願の各々は、その全体が本明細書に参考として援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、内燃エンジンに関し、より具体的には、高効率ハイブリッドサイクルを完成させる内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００３】
ディーゼルサイクル、オットーサイクル、またはアトキンソンサイクル等のサイクルで内燃エンジンを稼働させることが従来技術で公知である。これらのサイクルは、全て異なる特性を有するが、それぞれには、高出力を維持しながら、より高いレベルの効率を達成することを妨げる欠点がある。これらのサイクルのうちの１つを完成させるように設計されたエンジンの効率を増加させることは、困難であることが証明されている。従来のエンジンでは、課題の一部は、圧縮、燃焼、および膨張等の過程の全てが、異なる時にのみ同じ空間内で起こるという事実に由来する。付加的な課題は、圧縮チャンバの中で高圧縮を生成できないこと、および種々の動作条件または負荷のために燃焼を最適化するのに十分な間隔にわたって一定の体積で圧縮体積を維持できないことに由来する。さらに、アトキンソンサイクルを除いて、一般的な燃焼エンジンでは完成されていないものであるが、燃焼過程の生成物が排出され、新鮮な吸気と置換される前に、膨張サイクルが時期尚早に終了されるために効率が失われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンを提供する。この実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、筐体の中に回転可能に載置される回転子と、２つのゲートとを含む。各ゲートは、各ゲートが少なくとも周期的に回転子と係合されるように、筐体に対して移動可能に載置され、２つのゲートのうちの少なくとも１つの回転子との係合中に、少なくとも１つのゲートの表面、回転子、および筐体の間で体積が維持される。体積は、回転子の回転中にサイクルを示し、体積は、サイクルの圧力部分において第１の量から第２の量に低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間、第２の量で実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量まで増加させられ、第３の量は第１の量よりも大きい。
【０００５】
関連実施形態では、ゲートは、筐体に対して摺動可能に載置される。代替として、ゲートは、筐体に対して旋回可能に載置される。さらなる実施形態では、旋回可能に載置されたゲートは、筐体の外壁を形成する。別の関連実施形態では、エンジンはさらに、ゲートに連結される２つのカムであって、回転子の回転と同期化される駆動システムによって回転させられる、カムを含む。
【０００６】
別の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンを提供する。実施形態は、少なくとも１つの吸気ポートおよび少なくとも１つの排気ポートを有する筐体と、筐体の中に回転可能に載置される複数の回転子とを含む。各回転子は、少なくとも１つの吸気ポートのうちの１つに、または少なくとも１つの排気ポートのうちの１つに連結される。実施形態はまた、複数のゲートであって、回転子のうちの１つと関連付けられ、かつ接触している、各ゲートと、少なくとも１つの燃焼チャンバとを含む。少なくとも１つの燃焼チャンバのそれぞれは、１対の回転子の各回転子と連絡している。１対の回転子の第１の回転子は、少なくとも１つの吸気ポートのうちの１つに連結され、１対の回転子の第２の回転子は、少なくとも１つの排気ポートのうちの１つに連結される。第１および第２の回転子は、同期して動き、（ｉ）第１の回転子およびそのゲートは、筐体との関連で、第１の回転子の回転中にエンジンサイクルの圧縮部分を示す圧縮体積を画定し、それによって、空気の圧縮体積が、第１の回転子の対応する燃焼チャンバに周期的に連結され、（ｉｉ）第２の回転子およびそのゲートは、筐体との関連で、第２の回転子の回転中にエンジンサイクルの膨張部分を示す膨張体積を画定し、それによって、第１の回転子の燃焼チャンバの中の燃焼混合物が、膨張体積に周期的に連結され、圧縮体積は、サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、燃焼が発生する体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、膨張体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【０００７】
さらに別の実施形態では、ロータリーエンジンが提供される。実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートと、一定の曲率半径によって特徴付けられる第１の弓状部分および第１の部分とは異なる形状によって特徴付けられる第２の弓状部分を有する内面とを有する、筐体を含む。実施形態はまた、筐体の第１の部分内で同心円状に回転可能に載置され、陥凹を有する一定半径の円筒形表面を有するＣカムの周りに同心円状に配置される、回転子も含む。実施形態はさらに、Ｃカムに接触し、回転子、Ｃカム、および筐体とともに圧縮体積を画定するための、回転子の中で移動可能に載置される、少なくとも１つの圧縮羽根を含む。同様に、実施形態はさらに、筐体の内面に接触し、回転子および筐体とともに膨張体積を画定するための、回転子の中で移動可能に載置される、少なくとも１つの膨張羽根を含む。それはまた、回転子の中に配置され、少なくとも１つの圧縮羽根および少なくとも１つの膨張羽根と関連付けられる、燃焼チャンバも含み、（ｉ）圧縮体積は、回転子の回転中に圧縮サイクルを示し、それによって、作動媒体の圧縮体積が、燃焼チャンバに周期的に連結され、（ｉｉ）膨張体積は、回転子の回転中に膨張サイクルを示し、それによって、燃焼チャンバの中の燃焼生成物が、膨張体積に周期的に連結される。
【０００８】
関連実施形態では、エンジンはさらに、複数の圧縮羽根と、複数の膨張羽根と、複数の燃焼チャンバとを含み、燃焼チャンバのそれぞれは、対応する圧縮羽根および対応する膨張羽根と関連付けられる。代替として、または加えて、少なくとも１つの圧縮羽根および少なくとも１つの膨張羽根は、旋回台および摺動可能台のうちの１つによって回転子の中に載置される。代替として、または加えて、実施形態はさらに、回転子と筐体との間に密閉を提供するように、回転子の中に載置される複数のＣリングを含む。選択的に、実施形態はさらに、羽根の運動を誘導するための、筐体内に形成される複数の溝を含む。
【０００９】
別の実施形態では、本発明は、吸気ポートおよび排気ポートと、１対の対向ピストン面とを有する、両方向ピストンと、ピストンの外側に同心円状に載置され、１対の対向内部接触面を有する筐体とを含む、内燃エンジンを提供する。筐体は、縦軸に沿ってピストンに対する往復運動で動き、各接触面は、往復運動の限界におけるピストンのピストン面のうちの対応する１つに接近する。実施形態は、筐体に対してピストンと係合されるピストンアクチュエータを含む。ピストンアクチュエータは、各ピストン面と接触面のうちの対応する１つとの間で体積が画定されるように、ピストンに対する筐体の運動を制御する。体積は、ピストンに対する筐体の往復運動中にサイクルを示し、体積は、サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【００１０】
関連実施形態では、ピストンアクチュエータは、ピストンに対する筐体の往復運動に滞留時間を提供する形状を有する、カムである。代替として、ピストンアクチュエータは、電磁コイルシステムである。代替として、または加えて、ピストンおよび筐体は、円筒形状である。
【００１１】
さらに別の実施形態では、本発明は、内燃エンジンを提供し、実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有するシリンダと、シリンダの協働往復運動のために配置される１対のピストンとを含む。ピストンのそれぞれは、ピストン面を有する。ピストンは、シリンダ内で、かつピストン面の間で、ピストンに体積を画定させる方式で、回転出力に連結される。体積は、ピストンの往復運動中にサイクルを示し、体積は、サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【００１２】
さらに別の実施形態では、本発明は、内燃エンジンを提供し、実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、筐体に対して移動可能に載置される、少なくとも１つのピストンと、ピストンと筐体との間で体積が維持されるように、サイクルを通してピストンを動かすための手段とを含む。体積は、ピストンの移動中にサイクルを示し、体積は、サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【００１３】
さらなる関連実施形態では、ピストンは、液体を含む。
【００１４】
さらに別の実施形態では、本発明は、内燃エンジンを提供し、実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有する筐体と、筐体の中に配置される低圧チャンバおよび高圧チャンバとを含む。低圧チャンバは、高圧チャンバよりも大きい。各チャンバは、対応するチャンバ内で同心円状に動くように回転可能に載置される３頂点回転子が配置される、外トロコイド状内部を有し、エンジンサイクルにわたって、吸気、圧縮、中間、および膨張の機能を処理する３つのキャビティを確立し、そのような機能のうちの３つは、各チャンバの中で任意の所与の時に有効である、（ｉ）低圧チャンバの中の圧縮を処理するキャビティは、高圧チャンバの中の吸気を処理するキャビティに連結され、（ｉｉ）高圧チャンバの中の膨張を処理するキャビティは、低圧チャンバの中の膨張を処理するキャビティに連結され、（ｉｉｉ）中間機能を処理する高圧チャンバの中のキャビティは、その中で燃焼を生じるように、熱付加を処理する。
【００１５】
さらに別の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンを提供し、実施形態は、内側回転子であって、複数のＮ個のローブおよび受容部材を有する、内側回転子を含み、内側回転子は、受容部材の軸に対して配置される軸の周囲で回転移動し、受容部材は、内側回転子が回転するにつれて連続ローブと嵌合するためのＮ＋１個の陥凹を有する。実施形態はまた、内側回転子の各ローブおよび受容部材の対応する陥凹に対して体積が画定されるように、受容部材に対して内側回転子の回転を引き起こすための駆動部も含む。体積は、サイクルを示し、体積は、サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【００１６】
さらなる関連実施形態はさらに、筐体であって、吸気ポートおよび排気ポートを有する筐体を含み、内側回転子は、筐体に対して第１の方向に回転し、受容部材は、筐体に対して第２の方向に回転する。別の関連実施形態では、受容部材は、筐体の一部であり、筐体は、吸気ポートおよび排気ポートを有する。
【００１７】
別の実施形態は、筐体との関連で内燃エンジンの回転子を密閉するためのシステムを提供し、回転子は、縁および面を有する。この実施形態のシステムは、回転子の面に形成され、縁に近接し、半径方向内向きの壁および半径方向外向きの壁を有する、溝であって、半径方向外向きの壁に位置する斜面を有する、溝と、溝の中に配置され、溝と接触して共形面を有する、密閉細片とを含む。細片は、筐体に対して摩擦接触して係合され、筐体は、実質的に平らな面に密閉細片を提示し、摩擦は、回転子に対して細片をわずかに回転させ、溝の外への方向にわずかに軸方向に移動させることにより、細片と筐体との間の任意の間隙を低減し、回転子と筐体との間の密閉を増加させることに資する。
【００１８】
別の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンを提供し、実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有する筐体と、筐体の中に回転可能に載置される回転子と、中心塾の周囲で振動して旋回するように載置および駆動される、中空シリンダの環状部分とを含む。該部分は、１対の接続されたゲートを形成する、第１および第２の対向端を有し、各端は、筐体内で体積を画定するよう、回転子に周期的に接触する。体積は、回転子の回転中にサイクルを示し、（ｉ）第１の端のみが回転子に接触している間に、体積は、サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、（ｉｉ）体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、（ｉｉｉ）第２の端のみが回転子に接触している間に、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【００１９】
別の実施形態では、本発明は、内燃エンジンを提供し、実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有する筐体と、筐体に対して移動可能に載置される、少なくとも３つのピストンであって、磁性材料で形成される、各ピストンと、筐体の周りに配置される一連の電磁コイルとを含む。電磁コイルは、サイクルを実装するよう、ピストンに力を及ぼすように電子的に制御され、ピストンと筐体との間で体積が維持される。体積は、ピストンの移動中にサイクルを示し、体積は、サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【００２０】
別の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジン用の密閉システムを提供し、実施形態は、筐体壁の内面に形成される複数の溝と、各溝の中に配置されるバネ負荷密閉細片と、溝の間に位置する筐体壁の開口部であって、油供給部に連結される開口部と、筐体壁とエンジンの回転子との間に配置される浮動カバーとを含む。浮動カバーは、回転子の面に隣接する内面と、筐体壁の内面に隣接する外面とを有する。浮動カバーの内面は、概して回転子の直径に一致する直径を有する溝と、浮動カバーの溝の中に位置するバネ負荷密閉細片とを含む。油供給部は、エンジンの密閉を支援するよう、エンジンの作動媒体によって引き起こされる浮動カバーの内面にかかる軸力と反対に、加圧された油に、浮動カバーの外面へ軸力を印加させる。
【００２１】
別の実施形態では、本発明は、第２の部材に関するゲートまたは羽根のうちの１つである、第１の部材用のロータリーエンジンの中の頂点密閉システムであって、第１の部材に関して動き、第１の部材の接触領域において、少なくとも周期的にそれと接触する、頂点密閉システムを提供する。頂点密閉システムは、第１の部材の接触領域に形成される陥凹と、第１の部材が第２の部材と接触している時にローラが第２の部材に接触するように、陥凹の中で回転載置されるローラとを含む。
【００２２】
別の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンの中で、第１の部材がそれに対して動く、第１の部材と第２の部材との間の界面を密閉するための密閉システムを提供し、第１の部材は、軸に平行であり、第２の部材と接触している縁を提示する。この実施形態の密閉システムは、縁に形成される少なくとも１つの陥凹と、少なくとも１つの陥凹の中に載置される複数の軸方向に隣接する細片とを含み、各細片は、細片を第２の部材と係合して維持するように、バネ負荷される。
【００２３】
別の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンを提供し、実施形態は、吸気ポートおよび排気ポートを有する筐体と、筐体の中に回転可能に載置される回転子であって、チャネルが２つの一体的に形成された端板の間で軸方向に位置するように、回転子の縁に形成される軸チャネルを有する回転子と、軸チャネルと係合可能となるよう筐体に対して移動可能に載置され、軸チャネルの形状と共形する形状を有する、少なくとも１つのゲートとを含む。回転子との少なくとも１つのゲートの係合中に、少なくとも１つのゲートの表面、回転子、および筐体の間で体積が維持される。体積は、回転子の回転中にサイクルを示し、体積は、サイクルの圧縮部分において第１の量から第２の量に低減され、体積は、サイクルの熱付加部分の間に第２の量で実質的に一定に保たれ、体積は、サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、第３の量は、第１の量よりも大きい。
【００２４】
さらに別の実施形態では、本発明は、ロータリーエンジンの中で、羽根またはゲートのうちの１つとして機能し、軸に沿った運動が可能である第１の部材と、第１の部材に対して動く第２の部材との間の密閉を向上するための密閉システムを提供し、第１の部材は、軸に沿った運動の限界において、第２の部材に対して係合可能である。この実施形態の密閉システムは、合致した１対の構成要素であって、第１の部材としての機能を果たす合致した１対を含む。合致した１対のそれぞれ１つは、各構成要素が他の構成要素に対して特異的に動いて、構成要素の運動の限界において密閉を向上してもよいように、第１の部材の移動軸に沿って別個に移動可能となるよう載置される。
【００２５】
さらに別の実施形態では、本発明は、回転子面シールを提供し、実施形態は、半径方向へ放射状に伸び、回転子の平面上に配置される、隆起、くぼみ、細片等の放射状特徴を含み、これらの特徴は、回転子の平面を横断する流体の接線流を低減する。
【００２６】
さらなる関連実施形態では、出力の調整を可能にする方式でＨＥＨＣエンジンを操作する方法が提供され、この実施形態の方法は、サイクルの熱付加部分において、体積に燃料を追加し、燃料の燃焼を引き起こすステップであって、追加される燃料の量は、燃料が追加される各サイクルにわたって最大出力を産生するように、燃料が追加される全てのサイクルにわたって実質的に一定である、ステップと、エンジンの所望の出力を産生するために、燃料の追加を制御して単位時間当たりの十分な数のサイクルのみにわたって燃料の追加を発生させ、燃料の追加が保留される各サイクルについては、（ｉ）直接的にエンジンの壁および（ｉｉ）熱交換器のうちの少なくとも１つからの熱伝達によって、サイクルの熱付加部分の間、熱を供給するステップとを含む。さらなる関連実施形態では、ＨＥＨＣエンジンは、上記で説明されるエンジンの実施形態のうちのいずれかである。
【００２７】
さらに別の実施形態は、混合物の状態が未臨界から臨界に転換されると、燃料−空気混合物の燃焼を引き起こす、予混合圧縮点火型の改良型ロータリー内燃エンジンを提供する。改良は、機械的基材上に携行される触媒表面であって、通常は混合物から隠されている表面と、混合物が最小体積条件下にあるときに、触媒表面を混合物に曝露させることによって、燃焼を開始させるトリガとを含む。さらなる関連実施形態では、トリガは、回転子がサイクルにおいて特定の角度範囲に到達するたびに露出されるような態様でエンジンの回転子上に直接配置される触媒表面を含む。代替として、または加えて、トリガは、回転子がサイクルにおいて特定の角度範囲に到達するたびに露出されるような態様で、エンジンの筐体の位置に配置される触媒表面を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の前述の特徴は、添付図面を参照して解釈される、以下の発明を実施するための形態を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【図１】図１は、オットーおよびディーゼルサイクルと比較して、本発明の実施形態による高効率ハイブリッドサイクルを図示するグラフである。
【図２】図２は、本発明の実施形態による、掃気方法を実装する高効率ハイブリッドサイクルを図示するグラフである。
【図３】図３ａ−３ｃは、本発明の実施形態による、２つの直線ゲートを伴うロータリーエンジンを図示する。
【図４】図４および５は、高効率ハイブリッドサイクルの異なる部分の間の図３のエンジンを図示する。
【図５】図４および５は、高効率ハイブリッドサイクルの異なる部分の間の図３のエンジンを図示する。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態による、２つの直線ゲートを伴うロータリーエンジンを図示する。
【図７】図７は、本発明の別の実施形態による、２つの直線ゲートを伴うロータリーエンジンを図示する。
【図８】図８は、本発明の実施形態による、２つの旋回ゲートを伴うロータリーエンジンを図示する。
【図９】図９は、高効率ハイブリッドサイクルの異なる部分の間の図８のエンジンの実施形態を図示する。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態による、筐体の一部を形成する２つの旋回ゲートを伴うロータリーエンジンを図示する。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による、掃気過程を組み込むサイクルとともに使用されてもよい、２つの旋回ゲートを伴うロータリーエンジンを図示する。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による、回転子および旋回ゲートを伴うロータリーエンジンを図示する。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態による、２つの回転子および２つのゲートを伴うエンジンを示す。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態による、複数の回転子およびゲートを伴うエンジンを示す。
【図１５】図１５は、複数のゲートを伴う２つの回転子を有する、本発明の実施形態を示す。
【図１６】図１６は、図１５で描写されたエンジンの動作順序を示す。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による、複数組の旋回ゲートを伴うエンジンの分解図を示す。
【図１８】図１８ａおよび１８ｂは、図１７で描写されたエンジンの斜視図および断面図を示す。
【図１９】図１９ａ−１９ｄは、高効率ハイブリッドサイクルの異なる部分の間の図１７のエンジンの実施形態を示す。
【図２０】図２０ａ−２０ｃは、図１５で明示されたエンジンの要素の拡大詳細を提供する。
【図２１】図２１は、単一の回転子および複数の羽根を有するエンジンを示す。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態による、両方向ピストンエンジンを図示する。
【図２３】図２３は、本発明の別の実施形態による、両方向ピストンエンジンを図示する。
【図２４】図２４は、本発明の別の実施形態による、多重ピストンエンジンを図示する。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態による、ゲート駆動部および複数のピストンを伴うエンジンを図示する。
【図２６】図２６は、本発明の実施形態による、二重ゲートおよび複数のピストンを有するエンジンを図示する。
【図２７】図２７は、本発明の実施形態による、二重ピストン偏心駆動エンジンを図示する。
【図２８】図２８−３２は、本発明の実施形態による、対向ピストンエンジンを図示する。
【図２９】図２８−３２は、本発明の実施形態による、対向ピストンエンジンを図示する。
【図３０】図２８−３２は、本発明の実施形態による、対向ピストンエンジンを図示する。
【図３１】図２８−３２は、本発明の実施形態による、対向ピストンエンジンを図示する。
【図３２】図２８−３２は、本発明の実施形態による、対向ピストンエンジンを図示する。
【図３３】図３３は、本発明の実施形態による、二重回転子内燃エンジンを図示する。
【図３４】図３４ａ−３４ｅは、サイクルの異なる部分の全対を通した図３０の二重回転子エンジンを図示する。
【図３５】図３５は、本発明の実施形態による、別の二重回転子エンジンを図示する。
【図３６】図３６は、本発明の実施形態による、偏心単一羽根エンジンを図示する。
【図３７】図３７は、本発明の実施形態による、燃料送達システムを図示する。
【図３８】図３８は、本発明の実施形態による、予混合圧縮点火トリガ（ＨＣＣＩ）として使用される触媒を図示する。
【図３９】図３９は、本発明の実施形態とともに使用するための触媒で被覆された回転子を図示する。
【図４０】図４０ａ−４０ｅは、本発明の実施形態による、種々の面シールを図示する。
【図４１】図４１は、本発明の実施形態による、浮動カバーシール設計を図示する。
【図４２】図４２は、本発明の実施形態による、統合回転子エンジンを描写する。
【図４３】図４３ａ−４３ｆは、本発明の実施形態による、種々の回転子密閉機構を示す。
【図４４】図４４ａ−４４ｂは、本発明の実施形態とともに使用するためのローラおよび頂点シールを示す。
【図４５】図４５は、本発明の実施形態による、分割面シールを図示する。
【図４６】図４６は、本発明の実施形態による、二重羽根密閉を図示する。
【図４７】図４７は、本発明の実施形態による、面および頂点シールを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
定義。この説明および添付の請求項で使用されるように、文脈上他の意味を要求しない限り、以下の用語は指示される意味を有するものとする。
【００３０】
「回転子」は、燃焼の結果として発生するトルクを機械的出力に伝える、筐体の中に回転可能に載置される構造である。
【００３１】
「ゲート」は、それに対して動いている回転子等の部材と周期的または継続的に接触している、体積を区分化するための可動構造である。ゲートは、回転または平行運動で動いてもよく、そのような運動は、関連キャビティの体積を大幅に変化させる必要がない。
【００３２】
「羽根」は、可動構造であり、その運動は、区分化機能も有し、それに対して動いている回転子または筐体等の部材と周期的または継続的に接触している、体積の変位を引き起こす。
【００３３】
「ピストン」は、それが中に位置している筐体に対して直線的に動く塊であって、燃焼の結果として生じさせられた、筐体に対する力を直接または間接的に機械的出力に伝える。ここで、「直線」運動は、直線状または曲線状であってもよい経路に沿った運動を含む。
【００３４】
「密閉システム」は、相互に対して移動可能に載置される２つの嵌合部品の間の間隙を低減するための配設である。そのような間隙は、とりわけ、製造公差の限界および嵌合部品が経験する熱膨張の差異に起因し得る。
【００３５】
角柱面は、所与の線に平行であり、所与の線と同じ平面内にない破線と交差する全ての線によって生成される表面である。破線は、表面の準線であり、平行線は、その生成元（または要素）である。破線が閉じている場合（すなわち、閉鎖多角形）、表面は閉鎖角柱面である。
【００３６】
前述の考察のために、対応する定義を伴う以下の用語が使用される：
Ａ／Ｆ−空気／燃料
空気ナイフ−掃気チャンバを通して、あるいは、相互と反対に、または相互に対してある角度の下に位置する入口および出口ポートを通して、ファンによって吹き付けられる空気
チャンバ：
ａ．ＣｂＣ−燃焼チャンバ
ｂ．ＣｍＣ−圧縮チャンバ
ｃ．ＥｐＣ−膨張チャンバ
ｄ．ＥｈＣ−排気チャンバ
チャンバ−作動媒体で充填される、エンジンの種々の構成要素の間の空間
ＣＶ  ＣｂＣ−定容燃焼チャンバ
ＥＧＲ−排ガス再循環
ゲート：
ａ．圧縮器ゲート、Ｃ−ゲートとも呼ばれる
ｂ．膨張器ゲート、Ｅ−ゲートとも呼ばれる
ＨＥＨＣ−高効率ハイブリッドサイクル
ＨＣＨＣ−予混合ハイブリッドサイクル
ＨＥＨＣ−Ｓ−（掃気モ−ドにおける）高効率ハイブリッドサイクル
ＨＣＨＣ−Ｓ−（掃気モ−ドにおける）予混合ハイブリッドサイクル
熱付加−空気中で燃料を燃焼するか、または定容燃焼チャンバ内に位置する熱交換器、またはエンジンの壁（主に燃焼チャンバ壁）のみによる熱交換過程によって、熱が加えられ得る
ＦＩ−燃料噴射器
ＶＣｂＣ−燃焼チャンバ体積
ＷＭ−作動媒体−空気または空気／燃料混合物あるいは燃焼されたガス。
【００３７】
本願では、いくつかの異なるエンジン実施形態を開示する。これらのエンジン実施形態は、非常に高い最大効率（約５７％以上）、非常に高い最大平均効率（約５０％）、非常に高い出力密度および比出力、低振動レベル、低音響レベル、および低放出レベルで動作することが可能である、エンジンを説明する。
【００３８】
設計意図を理解するために、完全を期して、図１に図示される高効率ハイブリッドサイクルの背後の基本的な熱力学原理を繰り返す。図に示されるサイクルの基本前提は、（１）高圧縮比のみへの空気の圧縮（ディーゼルサイクルエンジンと同様）、（２）定容条件での（燃料の燃焼によるか、または外部からの）熱付加（オットーサイクルエンジンと同様）、（３）大気圧への膨張（アトキンソンまたはミラーサイクルエンジンと同様）といった、サイクルの部分を含む。このエンジンは、熱が一定体積において加えられるサイクルを完成させ、その間に圧力が増加するため、エンジンは、等積熱付加エンジンとして特徴付けられ得る。
【００３９】
等積熱付加および過剰膨張の状況において動作することが可能なエンジンは、静止および可動部品から構成される。静止部品は、本明細書では筐体と呼ばれることがある。可動部品は、回転子、ピストン、ゲート、および羽根といった構造のうちの１つ以上を含んでもよい。可動部品は、概して、サイクルの少なくとも何らかの部分の間にキャビティを分離し、キャビティは、静止筐体と可動構成要素との間に形成される空隙を含む。キャビティは、サイクル中に作動媒体で充填される。エンジンの動作中のキャビティ体積の変化は、作動媒体の圧縮または膨張の発現である。
【００４０】
本発明の実施形態によるエンジンの動作中、静止筐体と移動構成要素との間に形成されるキャビティは、作動媒体で充填される。この作動媒体（ＷＭ）は、エンジンの動作中に周期的な転換を受ける。第１段階では、キャビティは、その初期体積Ｖ１から最小体積Ｖ２まで収縮される。このステップの間、キャビティは、初期体積Ｖ１を有する圧縮チャンバ（ＣｍＣ）と呼ばれる。第２段階では、キャビティは、有限期間にわたってＶ２で実質的に一定のままである。この段階の間、キャビティは、一定体積Ｖ２を有する燃焼チャンバ（ＣｂＣ）と呼ばれる。後に、キャビティは、Ｖ４≧Ｖ１≧Ｖ２であるように、体積Ｖ４まで膨張する。この段階の間、キャビティは、最終体積Ｖ４を有する膨張チャンバ（ＥｐＣ）と呼ばれる。
【００４１】
このキャビティの体積がＶ２≦Ｖ≦Ｖ１である間、熱を作動媒体に加えることができる。体積がＶ１からＶ２まで収縮される動作段階中、仕事が作動媒体に及ぼされる。キャビティの体積がＶ２で実質的に一定のままである動作段階中、おそらくわずかな摩擦損失を克服する以外には、仕事が作動媒体に及ぼされず、または仕事が作動媒体から抽出されない。体積がＶ２からＶ４まで膨張する動作段階中に、仕事が作動媒体に及ぼされる。
【００４２】
サイクルによって生じる正味の仕事は、抽出された仕事と及ぼされた仕事との間の差であり、システムにおける摩擦による損失も考慮に入れる。燃料を燃焼することによって熱が加えられる場合、エンジンは内燃エンジンを構成する。ヒートパイプを介して、または筐体壁を直接加熱する等の、外部手段によって熱が加えられる場合、エンジンは外部燃焼エンジンである。
【００４３】
本願では、種々の筐体構成および異なる可動部品を含む、いくつかの実施形態を開示する。開示される実施形態は全て、ディーゼル、オットー、ＨＣＣＩ等の他の標準サイクルに加えて、本明細書で開示される高効率ハイブリッドサイクルを実行することが可能である。
【００４４】
本発明の種々のエンジン実施形態は、火花点火を伴う従来のオットーサイクルにおいて、燃料噴射を伴う従来のディーゼルモードにおいて、またはＨＣＣＩモードにおいて動作する。
【００４５】
従来のピストンエンジンと同様に、高効率ハイブリッドサイクル（ＨＥＨＣ）および予混合ハイブリッドサイクル（ＨＣＨＣ）は、吸気、圧縮、燃焼および膨張、ならびに排気といった独特の４つのストロークを有するので、４ストロークサイクルと呼ばれ得る。これらのサイクルのうちのいずれか１つの掃気変化例は、２ストロークエンジンサイクルであり、この場合、膨張の終了時に、キャビティは、吹き付けられた周囲空気によって掃気され、それにより、燃焼されたガスを除去し、新鮮な空気または空気／燃料混合物の装填によってキャビティを補充する。
【００４６】
示されるように、ＨＥＨＣ圧力−体積図が、図１および２に示されている。初期状態では、圧縮ストローク中に、ディーゼルサイクルのように、空気のみが圧縮される。圧縮ストロークの終了近くに、または圧縮ストロークの直後に、燃料が付加され得る。この時点で、空気はすでに比較的高い圧力（約５５バール）まで圧縮されているので、現代のディーゼルエンジンで使用されるものと同様の高噴射圧力が、完全燃焼を達成し、排ガスを清浄にするために必要とされる。火花点火されるオットーサイクルエンジンで達成されるように、燃焼が一定体積で発生するという事実を除いて、動作はディーゼルエンジンと類似している。しかしながら、火花点火エンジンと違って、燃焼は、非常に高温の圧縮空気への燃料噴射によって発生する。しかしながら、そうは言っても、スパークプラグも使用されてもよい。このサイクルでは、アトキンソンサイクルと同様に、膨張が周囲圧力に対して発生する。
【００４７】
ディーゼルエンジンのように、燃料変調によって、または以下で説明されるように、噴射のうちのいくつかを完全に飛ばすことによって、部分負荷動作が達成されてもよい。
【００４８】
このサイクルのディーゼル、オットー、およびアトキンソンとの類似性により、このサイクルは「ハイブリッドサイクル」と呼ばれる。エンジン内から冷却を提供しながら、エンジンの効率を向上し得るので、燃焼および／または膨張ストロークに水を噴射することも可能であり得る。
【００４９】
移動構成要素と筐体との間の漏出が低レベルに保たれる場合、このサイクルの最大効率が約５７％であると期待される一方で、平均効率は５０％を上回ると期待される。
【００５０】
設計の観点から、そのようなサイクルの実装は、有限期間にわたる定容燃焼チャンバの存在、および吸気体積よりも大きい膨張チャンバ体積を必要とする。加えて、図２に示されるように、掃気（吸気／排気中の通気トラフ）が使用される場合は、吸気および排気ストロークが排除されてもよい。
【００５１】
予混合ハイブリッドサイクル（ＨＣＨＣ）は、吸気および／または圧縮ストローク中に形成されるリーンな空気／燃料混合物が、空気のみの圧縮とは対照的に圧縮される、ＨＥＨＣの修正である。混合物が、圧縮ストロークの終了時に自動点火のために十分な温度に到達すると、自然燃焼が発生する。ＨＥＨＣと比較して、ＨＣＨＣは、わずかに低い圧縮比によって特徴付けられ、したがって、より低い効率を示す。
【００５２】
ＨＣＨＣサイクルはまた、空気／燃料混合物の温度が自動点火点に到達すると発生し、それは、エンジンが適切に設計されていれば、正確に圧縮の終了時に、または圧縮の終了の直前に発生するはずである、従来の予混合圧縮点火（ＨＣＣＩ）と比較され得る。ＨＣＣＩサイクルにおける点火は、全体積の全体にわたってほぼ瞬間的であり、火炎伝播または衝撃波を伴わずに低温で発生するが（このことは、放出およびエンジン保全にとってよいことである）、とはいえ、より低い圧力で発生するので、ＨＥＨＣ中に達成されるものよりも低い効率につながる。
【００５３】
所与の空気入口温度、圧力、排ガス再循環（ＥＧＲ）の量、空気湿度等については、圧縮混合物の温度が圧縮の終了時に自動点火点に到達すると自然燃焼が発生する、空気対燃料の臨界比（ラムダ）が存在する。さらなる考察のために、この一式の条件を「臨界条件」として定義する。例えば、入口温度が低すぎ、全ての他のパラメータが同じである場合には、空気／燃料混合物が標的圧縮比に到達した時に燃焼が発生しない。逆に、全てのパラメータが臨界であるが、空気／燃料混合物がリーンすぎる場合にも、燃焼は発生しない。そのような条件は「未臨界」と呼ばれ得る。
【００５４】
従来のＨＣＣＩエンジンでは、自己点火が発生し得る非常に狭い時間窓が存在し、このことは、部分負荷条件中のエンジン制御に対して非常に困難な問題を提起する。このため、従来のＨＣＣＩエンジンは、過去２５年間にわたって依然として研究段階にある。オットーエンジンでは、火花が燃焼トリガの役割を果たす。ディーゼルエンジンでは、燃料噴射の開始がトリガである。古典的なＨＣＣＩでは、トリガがないため、燃焼過程は非常に制御することが困難である。点火が上死点（ＴＤＣ）の前に発生した場合、ピストンの正面に作用する燃焼ガスの力は、ピストンの運動に逆らって方向付けられ、エンジンを減速して効率を大きく低減するだけでなく、最終的にエンジンを破壊する。点火がＴＤＣの後に発生した場合、効率は有意に低減される。遅延が長くなるほど、効率が低くなる。
【００５５】
燃焼はほぼ瞬間的であるため、定容燃焼チャンバは、効率の観点から厳密に言えば必要とされないが、燃焼が発生するためのかなり大きい窓を作成するために、制御の観点から重要である。ＨＣＨＣサイクルは、いくつかの理由により、従来のＨＣＣＩサイクルより優れている。１つの理由は、吸気体積よりも大きい膨張体積を有し、それがより高い効率につながるという事実を含む。ＨＣＣＩおよびＨＣＨＣエンジンの両方の中の燃料は、低圧燃料噴射器または気化器によって、空気とともに吸気ポートに注入され得る。これに加えて、自己点火条件に到達する直前に第２の燃料噴射を行うことができる。この付加的な噴射は、燃焼遅延により、自己点火に軽微な影響を及ぼすだけでなく、部分負荷条件における制御を可能にし、効率の増加をもたらす。付加的な燃料には、均質化過程を経過するのに十分な時間がなく、この燃料は、元の均質な空気／燃料混合の中で懸濁されるか、または混合物を通って移動する小塊を呈する。元の混合物またはわずかに未臨界の混合物が、上記のＨＣＣＩの場合のように自己点火する一方で、付加的な燃料は、迅速に蒸発し、二次燃焼を提供する。最も効率的な燃焼のための「未臨界」の程度は、解析的かつ実験的に決定されなければならない。ところで、そのような付加的な燃料噴射は、従来のＨＣＣＩでも可能である。気化器および燃料噴射器（ＦＩ）の両方を使用することが可能である一方で、それらの両方は非常に類似した機能を提供するので、一方のみがエンジンで使用されることがあり得る。燃料供給を止めることによって部分負荷動作を制御するためには、ＦＩを使用することが好ましくなる。気化器が使用されている場合は、絞り損失を回避するために全速力で稼働されるべきであり、そのため、特定量の燃料を供給するニードル弁のみが制御されなければならない場合がある。
【００５６】
定容燃焼チャンバ（ＣＶ  ＣｂＣ）を有することにより、自己点火が発生するための大きい動作時間窓を可能にする。これは、ＣＶ  ＣｂＣが作成された後（従来のエンジンのＴＤＣ点と同等である）にいつでも自己点火が発生できるという事実によるものである。
【００５７】
いくつかの実施形態における点火イベントのタイミングは、重要であるが決定的ではなく、自己点火が圧縮ストロークの終了（ＴＤＣと比較することができる点）のわずか前に発生する場合、エンジンの移動要素（すなわち、回転子）にかかる差動力は、ＣｂＣの「口」または出口断面の小さいサイズに起因して、非常に小さくなる。「ＴＤＣ」後の自己点火の発生も、ＣＶ  ＣｂＣ内で発生し、すなわち、移動要素（すなわち、回転子）に作用する力が半径方向のみに作用し、軸受によって完全に吸収される時に発生し、すなわち、運動を妨げないため、承認される。
【００５８】
また、ＣＶ  ＣｂＣの存在に起因して、ＣｂＣを触媒物質に曝露することによる「トリガ」をシステムに導入することが比較的容易である。燃焼は、参照することにより本明細書に組み込まれる、特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０７／７４９８０において説明されている種々の手段によって達成することができる、噴射器によって発生する。これを達成する１つの簡単な方法は、わずかに「未臨界」条件で圧縮空気／燃料混合物を含有するチャンバが、触媒を含有する部分に進入すると、そのような触媒によって反応が誘起されるような態様で、ＣＶ  ＣｂＣを作成する表面のうちの１つの上にニッケル等の触媒を堆積することによる。この触媒部分は、燃焼が膨張帯域の中で継続することが期待される場合に、この帯域の中へ延長させられてもよい（しかし、これは効率の観点からは望ましくない）。図３９を参照されたい。
【００５９】
「掃気される」という用語は、本明細書では、従来の２サイクル圧縮または火花点火エンジンから借用され、空気が膨張ストロークの終了時にシリンダを通して吹き付けられ、燃焼された空気が新鮮な装填と置換される。膨張ストロークの終了時にチャンバを通して空気を吹き付ける場合に、同じ概念がＨＥＨＣまたはＨＣＨＣの下で動作するエンジンに適用され得る。したがって、排気チャンバおよび吸気チャンバを掃気チャンバに置換することができる。
【００６０】
掃気は、掃気チャンバを通して、あるいは、相互に向き合った、または相互に対してある角度の下で位置する入口および出口ポートを通して、ファンによって吹き付けられる空気である「空気ナイフ」によって達成され得る。
【００６１】
このモードの便益は、チャンバのうちの１つが排除されるため、出力密度の増加である。これは、掃気が冷却と組み合わせられてもよいため、外部エンジン冷却が必要とされる場合に、特に有益であってもよい。
【００６２】
欠陥は、空気を掃気するためにエネルギーが必要とされるので、効率のわずかな低減である。
【００６３】
理論効率の定性的比較が、図１ａ）に示されている。最大理論効率を計算する、理想サイクルの定量比較が、図１ｂ）に示されており、それは、ＨＥＨＣ、ディーゼル、およびオットーサイクルに対する以下の式に基づいて計算された。
【００６４】
【数１】
2011530044.tif 000003
ここで、ｋ＝１．３、ｒＣ−圧縮比、ｒＥ−膨張比、Ｔ１乃至Ｔ４は、サイクルにおける種々の点を通るＷＭの温度である。図１ａで定義された点も参照されたい。
【００６５】
全負荷における動作が明白であり、最大量の燃料は、上記で説明される手段のうちの１つによって噴射される。部分負荷において動作するために、特に、ディーゼル、ＪＰ８等のような重油燃料では、いくつか選択肢が利用可能である。燃料の量は、従来のエンジンのように変調されてもよい。エンジンは、リーンで稼働され得る、すなわち、化学量論量未満の燃料を噴射し、ＨＣＨＣモードにおいて稼働し得る。ＥＧＲの量は、従来のＨＣＣＩエンジンのように変動され得る。代替として、かつ好ましくは、エンジンは、全負荷で全サイクルを実行するが、たまにサイクルを飛ばすことによって、「デジタルモード」で稼働されてもよい。例えば、各１０サイクルから３サイクルを飛ばすことによって、全出力の約７０％未満で稼働できるようになり、各１０サイクルから８サイクルを飛ばすことによって、全出力の約２０％未満で稼働できるようになる、等である。
【００６６】
サイクルを飛ばすことは、単純に燃料供給を中断することによって実装することができる。この場合、圧縮器の中で圧縮された空気が、膨張器の中で膨張する。これは、作動媒体（この場合は空気）が空気バネの役割を果たすので、エネルギーの最小損失とともに発生するだけでなく、膨張器の壁から空気に熱が伝達されるので、なんらかのエネルギー回収が可能であり、それにより、内部的にエンジンを冷却する一方で、膨張ガスの温度、従って圧力を上昇させるので、それにより、これらの冷却損失のうちのいくつかを回復する。これは、損失が回収不能である外部冷却（空気または冷却剤）を必要とする、従来のエンジンとは対照的である。
【００６７】
そのような動作モードを実装するために、エンジンには、電子制御された弁および逆止弁が装備され、それは「オフ」サイクル中において周囲圧力を下回る圧力降下を防止する。フライホイールがトルク変動を平滑にするために採用され、または代替として、フライホイールの代わりに、またはフライホイールに加えて、多気筒構成が使用される。
【００６８】
エンジンに外部タンクおよびクラッチが装備されている場合、増加した出力需要の持続時間にわたって圧縮器を断絶することができ、したがって、エンジンが空気の圧縮のためにこの量のエネルギーを費やさないので、約５０％の出力増大を可能にする。代替として、自動車において使用される場合、膨張器を断絶し、車輪を旋回させるために自動車運動量を適用することによって、制動エネルギーを部分的に回収することができ、そのことは、空気を圧縮してそれを外部空気タンクに押し込む圧縮器を駆動する。
【００６９】
以降で説明される実施形態は、本発明の一部として提供されるサイクルを実装するために使用され得る実施形態である。本書の全体を通して、自動車エンジンを参照する。提供されるエンジンは、任意の他の用途にも等しく適用可能であると理解されたい。
【００７０】
本発明の一実施形態は、回転子および直線ゲートの実施形態として提供される。回転子および２つの直線ゲートの実施形態は、筐体（カバーを含む）によって形成されるキャビティと、上記の一般的説明による周期的転換を受ける、回転子およびゲートとを有する。このエンジンは、図３乃至７に示されている。
【００７１】
図３は、この場合、ゲートが外部カムを介して制御される、エンジンの全体図および分解図の両方を示す。これはまた、エンジンの主要構成要素の用語、すなわち、その全てがいくつかの実施形態では筐体と呼ばれ得る、筐体ならびに吸気および排気ポートを伴うカバープレートと、回転子と、ｃ−ゲートまたは圧縮器ゲート、およびｅ−ゲートまたは膨張器ゲート、および選択的なｓ−ゲートまたはセパレータゲートを含む、２つのゲートとを提供する。
【００７２】
回転子は、その時計回りの回転中に、筐体、カバー、およびゲートとともに、可変体積キャビティを形成し、それは、ここでは図４に示されるようなチャンバと呼ばれ、圧縮チャンバ（ＣｍＰ）、吸気チャンバ（ＩｎＣ）、燃焼チャンバ（ＣｂＣ）、膨張チャンバ（ＥｐＣ）、および排気チャンバ（ＥｈＣ）を含む。図４および５から明らかであるように、チャンバの全てが同時に存在するわけではないことに留意されたい。ＣｂＣを除く全てのチャンバは、可変体積を有する。
【００７３】
前述の考察を容易にするため、サイクルの説明については図２を、対応する動作順序については図５および６を参照して、以下の用語を定義する。Ｖ１は、ＣｍＣ吸気体積（図１のＰＶ図上の点１を参照）であり、このチャンバが吸気ストローク中に取ることができる最大体積である。Ｖ２は、ＣｂＣ圧縮空気体積である（図１のＰＶ図上の点２を参照、Ｖ１≒１２ｘから２５ｘＶ２、これは定容ＣｂＣである）。Ｖ３は、燃焼の終了時のＶ２より少ない体積である（図１のＰＶ図上の点３を参照）。Ｖ４は、Ｐ４＝１バールに対応する、点４における燃焼されたガスのＥｐＣ排気体積である（図１のＰＶ図上の点４を参照）
エンジンの動作順序を図５ａ）乃至ｃ）に示し、以下の表で説明する。
【００７４】
【表１】
2011530044.tif 000004
本発明の実施形態におけるゲートは、図３−６に示されるようなバネを伴う外部カム（これは現代的なエンジンにおけるポペット弁作動と極めて類似している）、および２つのカムがゲートの位置を制御する時のデスモドロミックカム（再度、これは、デスモドロミックカムを採用する現代的なエンジンにおけるポペット弁作動と同様である）といった、手段のうちの１つによって駆動および制御される。デスモドロミックカムは、「共役カム」という名前の下で知られていることがある。
【００７５】
ゲートはまた、この場合は図６に示されるようなカムの役割を果たす、回転子自体によって駆動され得る。外部カムによって、または、従来のバネあるいは空気バネの両方である伸縮バネによって、対向運動を提供することができる。ゲート上の戦略的に位置するタブは、そのようなゲートが対応するストロークに関与していない時に、ガスがゲートの下で漏出することを可能にする。例えば、圧縮ガスは、圧縮サイクルの一部ではなく、ただ「乗るために」そこにあるにすぎない、ｅ−ゲートの下に通る。同様に、膨張ストローク中に、膨張ガスは、膨張ストロークに関与しない、ｃ−ゲートの下において漏出する。
【００７６】
直接の電気機械、空気圧、油圧、または任意の他の好適な駆動部（図示せず）も可能である。ゲートの幾何学形状、旋回点、壁の幾何学形状および角度（例えば、円錐回転子、ならびに対応する筐体壁およびゲート等）の変化を伴う、わずかな修正のほかに、当業者にとっては、特に、エンジンの密閉可能性に関する限り、エンジンの設計および動作を向上させ得る多数の修正がある。
【００７７】
これらの変化例のうちのいくつかは、従来の高温ポリマーＯリングを楕円形で使用することができるので、向上した密閉可能性を提供し得る、図３に示された楕円形ゲート等のゲートの種々の構成要素を含む。長方形、三角形、曲線のセグメント等の断面も使用されてもよい。ゲートはまた、筐体および／またはローラによって誘導されてもよい（図６および７を参照）。また、ゲート上の種々の特徴が有効であり得、すなわち、ゲート上の周縁が（この周縁に作用するＷＭ圧力による）密閉を向上するために使用され、ならびに、図３８に示されるように、停止部がゲートの後退を制限するために使用される。
【００７８】
ゲートはまた、ローラによって誘導されてもよい。ゲートは、ステッピングモータ、リニアモータ、電磁システム、空気圧システム、油圧システム、または制御のための任意の他の好適な手段によって、制御されてもよい。これは、動作サイクルのさらにすぐれた融通性も可能にし、また、ゲートと回転子との間の低い一定摩擦力および緊密な密閉を提供し得る。
【００７９】
燃焼チャンバは、軸方向に区切られてもよい。２つ、３つ、またはそれ以上のセクションが別個のＦＩを提供し、したがって、部分負荷動作のための付加的な制御を提供してもよい。例えば、ＣｂＣが３つのチャンバに分割され、燃料が３つのサブチャンバのうちの２つのみに加えられる場合、生成される出力は、全出力の２／３となる。この付加的な重要な便益は、比較的低温の空気が高温の燃焼されたガスと組み合わされるので、ＮＯｘ形成の潜在的な低減である。
【００８０】
吸気ポートの位置は、回転子の位置に対して可変であってもよい。これは、Ｖ１、したがって、圧縮比の変動を効果的に可能にする。代替として、吸気体積Ｖ１を変化させることなく、可変の圧縮比を可能にするため、（例えば、格納式プランジャを使用することによって）可変サイズのＣｂＣが使用されてもよい。これらのオプションの両方は、吸気体積Ｖ１および圧縮比のさらに優れた融通性が必要とされる時に使用され得る。
【００８１】
窒素／酸素膜または酸素濃縮器が、エンジンの吸気ポートに設置されてもよく、空気からのＮ２の量、したがって、ＮＯｘ形成の量を制限する。米国特許第６，６４０，７９４号も参照されたい（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｓｉｒｏ．ａｕ／ｈａｎｎｏｖｅｒ／２００１／ｃａｔａｌｏｇ／ｐｒｏｊｅｃｔｓ／ｃｅｒａｍｉｃ．ｈｔｍｌ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｓｉｒｏ．ａｕ／ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ／ｐｓｗ３．ｈｔｍｌ）。
【００８２】
ゲートがバネ負荷され、運動がガス圧力によって制御される場合については、ブレードから回転子に及ぼされる（または逆も同様）、わずかであるが一定の力を確保することが重要である。これを可能にするために、ｋがバネ定数であり、ｘが偏向である、バネによって及ぼされる力Ｆ＝ｋｘによって、多少の一定の偏向が提供されるような、カム操作バネを有することがあり得る。すなわち、バネの一方の端が、可動ゲート上に固定されるべきである一方で、他方の端は、カムによって直接、またはカムによって支持される表面によって、支持されるべきである。カムは、偏向ｘがほぼ一定のままであることを確実にする。
【００８３】
ゲート、回転子（および、適宜に羽根）は、中央において（軸と垂直に）分割されてもよく、Ｃ−シール／バネまたはガス充填シール／バネを、２つの半分の間に配置することができ、それは、ゲート／回転子／羽根の平面を強制的に面シールとして機能させる。ゲート／回転子／羽根の分割の代替案は、それら自体がシールとしての機能を果たす、これらの要素の外面を分割することである。これは、回転子については図４５に、ゲートについては図４３に示されている。同じ概念を羽根に適用することができる。縁が硬化されてもよい一方で、残りの平面は、シールを破く場合がある、筐体の平面との相互作用を防止するために、わずかに陥凹状にすることができる。陥凹体積はまた、密閉および潤滑に役立つように、いくらかの油／油脂を携行してもよい。
【００８４】
回転子の穴は、回転子を軽くし、ガスが陥凹の下から漏出することを可能にして「浮動」を防止するものである。
【００８５】
両方のゲートは、回転子／カムによって駆動され、ゲートより上側に位置する空気バネによって背圧をかけられる。完全引出位置（図６）では、空気バネからゲート上への圧力はわずかしかない。完全挿入位置では、ゲートへの圧力が高い。空気バネキャビティの中の油は、空気バネを密閉し、ゲートを潤滑化する。油がまた、摩擦を低減するために、および流体力学的軸受を形成するために、ゲートのローラに供給される。ゲート上の後尾部は、回転子／カムによるゲートの支持を可能にし、ガスがＣｂＣに出入りすることを可能にするものである。筐体の陥凹は、ゲートの後尾部が完全に挿入されることを可能にし、それは空気の損失を最小化する。動作中、一方のゲートがローラによって支持される一方で、他方は後尾部によって支持される（両方のゲートがローラによって支持される時は燃焼ストロークを除く）。ローラはシールとしての機能を果たす。
【００８６】
統合回転子（図４３）が使用される場合、回転子は、流体力学的軸受を利用し得、付加的なシールとしての機能が倍になり、したがって、回転子を支持する軸受の必要性を排除する。
【００８７】
直線状であるか、または回転する回転子の内側で旋回するゲートを備える、別の変化例が可能である。エンジンの基本的な幾何学形状が、図６および８に示されている。直線ゲート設計との差異は軽微である。ゲートは、摺動するよりもむしろ円弧状に旋回する。このエンジンの動作は、直線ゲート設計の動作と類似し、図９に示されている。直線ゲート設計について説明される変化例に加えて、旋回ゲートの幾何学形状の変化例は、可撓性の旋回軸受によって旋回させられるゲート、同一の旋回軸上で旋回されるゲートを含む場合がある。
【００８８】
本発明の別の実施形態は、２つの旋回ゲートを伴う回転子を含む。この実施形態は、掃気設計を組み込み得る。掃気は、掃気ゲート設計の使用を含む、いくつかの異なる方法で達成されてもよい。他の方法は、大部分の実施形態に適用可能である「空気ナイフ」の概念のような、普遍的方法を含んでもよい。
【００８９】
掃気設計を実装する、２つの旋回ゲートを伴う回転子の実施形態は、上記で提供された説明によれば、周期的転換を受ける、筐体、カバー、回転子、および旋回ゲートによって形成される、キャビティを有する。このエンジンは、図１０に示されている。ゲートは、外部カム（示されていないが、図１２に示されたものと同様である）によって、動作位置に旋回させられる。カバーは、筐体（カバープレート、図示せず）、回転子、エンジンの壁としての機能を同時に果たす、２つの旋回ゲート、ｃ−ゲートまたは圧縮器ゲート、ｅ−ゲートまたは膨張器ゲートを含む、エンジンの主要構成要素を露出させ、識別するために除去されている。２つのゲートは、同じ形状でなくてもよい。
【００９０】
回転子は、その回転中に、筐体、カバー、およびゲートとともに、図９に示されるような可変体積チャンバを形成する。形成されるチャンバは、圧縮チャンバ（ＣｍＰ）、燃焼チャンバ（ＣｂＣ）、および膨張チャンバ（ＥｐＣ）を含む。図９から明白であるように、チャンバの全てが同時に存在するわけではないことに留意されたい。ＣｂＣを除く全てのチャンバは、可変体積を有する。
【００９１】
前述の旋回実施形態と違って、吸気および排気チャンバおよびポートがなく（しかし、有益であれば、それらを有することは可能である）、エンジンは、「２サイクル」掃気モードで動作する。この場合、掃気チャンバが広い開放空間であるため、新鮮な空気チャージを吹き付ける掃気ファンさえも必要ではない。
【００９２】
このエンジンの動作は、直線ゲートおよび旋回ゲートの実施形態と類似している。ゲートが旋回点の周りを旋回させられる、本発明の変化例が図１０に示されている。代替的配設は、摺動構成の側面ゲートを有する。適切に載置された軸受ガイドは、高圧ＷＭから側面負荷を受け取ることが可能となるはずである。最後に、摺動および旋回の組み合わせも採用することができる。
【００９３】
掃気設計の完全に異なる変化例は、好ましくは、相互と反対に、相互にごく近接して吸気および排気ポートを配置し、したがって、排気チャンバから吸気チャンバの中へのクロス流を防止する「壁」の役割を果たす、「空気ナイフ」を作成することを伴う。空気ナイフは、排気チャンバから排ガスを「引き出す」。この概念は、図１１に示されており、本願で論議される実施形態の大部分に適用可能である。
【００９４】
本発明の実施形態によれば、回転子および旋回接続ゲートの実施形態も提供される。この実施形態は、ゲートが同じ旋回点を有し、相互に接続され、したがって、ｅ−ゲートおよびｃ−ゲートとしての機能を果たす２つの端を伴う１つのゲートであるように見えるものを形成することを除いて、旋回ゲート設計と同様である。幾何学的に、これは、中空シリンダの一部を表す。
【００９５】
ＣｂＣは、中空シリンダの内側に位置する。これは、最上部からそこへのアクセスを制限するが、両側からそこにアクセスすることが可能であるため、大きな問題を提起しないはずである。アクセスは、燃料送達、およびＣｂＣの内側の圧力／温度測定のために必要とされる。
【００９６】
このエンジンの動作は、直線ゲートおよび旋回ゲートの実施形態と類似している。ゲートは、図１２に示されるように、バネ負荷４バーリンク機構によって、または、本質的にデスモドロミック駆動部となる対称４バー機構によって、または任意の他の好適な手段によって、燃焼チャンバの周りを振動するように駆動される。
【００９７】
この非常にコンパクトな設計のいくつかの変化例があり得る。図４１で説明されるように、カバーが回転子にしっかりと取り付けられ、したがって、回転子とともに旋回することを可能にする場合、ゲートを駆動するカムとしての機能を果たす、これらのカバー内の溝を形成することができる。この変化例は、燃料噴射器用のＣｂＣへのアクセスが必要とされないので、特にＨＣＨＣにとって最適である。ＨＥＨＣ動作のために、ゲートの旋回軸と垂直に、エンジンの側面上に、燃料噴射器が位置することができる。
【００９８】
旋回ゲートは、完全回転式ゲートに転換されてもよいが、不均一な速度で旋回する。運動は、その間にＣＶ  ＣｂＣが形成される短い滞留時間で継続的または断続的となり得る。最後に、ゲート自体がＣｂＣとしての機能を果たしてもよい。
【００９９】
本発明の別の実施形態は、２つの回転子および２つのゲートを伴うエンジンを提供する。２つの回転子および２つのゲートの実施形態が、図１３に示されている。それは、ｃ−回転子およびｅ−回転子といった２つの回転子、ｃ−ゲートおよびｅ−ゲートといった２つのゲート、および筐体から成る。ＣｂＣを含有する伝達チャネルは、筐体、回転子、およびゲートによって形成されるキャビティを接続する。回転子は、歯車、チェーン、またはタイミングベルトを介して機械的に連結される。カバー、シャフト、噴射器等は、明確にするために示されていない。さらなる考察のために、この実施形態を、基本的には単気筒エンジンに対応する「単一デッキ」と呼ぶ。
【０１００】
回転子は、基本的にＤ字形であり、以下で説明される、回転子の弁機能のために不可欠である、かなり大きい一定半径部分を有する。Ｄ字形は、ここでは、直線切断部分が円から除去されている、ほぼ円形の幾何学形状を示すために使用される。当然ながら、動作の円滑性のために、角は丸みを帯びている。そのような回転子は、本明細書ではＤ字形または単一ローブ回転子と呼ばれる。回転子は、その時計回りの回転中に、筐体、カバー、およびゲートとともに、圧縮チャンバ（ＣｍＰ）、吸気および伝達チャンバ（ＩｎＣ）、燃焼チャンバ（ＣｂＣ）、膨張チャンバ（ＥｐＣ）、および排気チャンバ（ＥｈＣ）を含む、図１３に示された可変体積キャビティまたはチャンバを形成する。図５から明らかであるように、チャンバの全てが同時に存在するわけではないことに留意されたい。
【０１０１】
このエンジンの動作中に、空気は、ＣｍＣに形成されたｃ−回転子、ゲート、および筐体の中へと、吸気ポートから進入する。次いで、空気は、その体積を変えることなく、その角移動の大部分の間に伝達される。
【０１０２】
動作の伝達部の間に、空気はＣｍＣ内に閉じ込められる。これは、第１の「デッキ」の反対に第２の「デッキ」を配置することにより、すなわち、第１のデッキのｃ−回転子と同軸上にある第２の「デッキ」のｅ−回転子を有することにより、ヒートパイプを介して膨張器の壁から圧縮器の壁に熱を伝達することによって、エンジン動作の効率を増加させるために、有利に使用することができる。
【０１０３】
伝達段階後において、ｃ−ゲートは、ｃ−回転子に係合し、空気は、同時に「Ｄ」の後縁上に誘導されながら、「Ｄ」の前縁によって定容ＣｂＣの中へ圧縮されている。全ての空気がＣｂＣの中へ圧入された後に、Ｄ字形回転子の放射部分が、ＣｂＣに至る穴をふさぐ。したがって、回転子は、弁の付加的な機能を実行する。
【０１０４】
この瞬間に、設計に応じて同じ方向または反対方向に回転するｅ−回転子は、ＣｂＣから膨張チャンバの中へ至る穴を依然としてふさいでいる。これらの２つの回転子の重複は、定容の時間の長さを画定する。
【０１０５】
上記の実施形態の変化例は、２つの独立した回転子を有することを含んでもよい。そのような実施形態は、回転子形状がＤ字形から逸脱してもよいため、設計の優れた融通性を得る。かなり大きい一定半径部分を有することが、回転子の弁機能に対して不可欠である一方で、残りの非一定半径部は、直線から凹面まで、任意の形状を成してもよい。
【０１０６】
回転子形状には、１つより多い「切り込み」が存在でき、２つまたは３つ、またはさらに多くが実用的である。それに対応して、そのような回転子は、２ローブ、３ローブ等と呼ばれる。これは、エンジンの出力密度を増加させる。
【０１０７】
筐体の内側で摺動するか、または旋回させられるゲートは、直線状または曲線状となり得る。誘導目的で、かつ摩擦を低減するために、ローラを使用することができる。
【０１０８】
回転子が「統合型」である、すなわち、図４３に示されるような回転子とともに回転するカバーに連結される場合、ゲートは、それら自体が端板上に位置するカムによって駆動され得る。
【０１０９】
回転子は、ＨＥＨＣのＶ４＞Ｖ１条件に適応するように、異なる直径または厚さであってもよい。ゲートは、回転子によって（バネ負荷される場合、バネは空気スプリングとなる場合がある）、外部カム、または電磁、油圧、あるいは他の手段によって、駆動されもよい。
【０１１０】
回転子は、同じ速度（および方向）で回転しなくてもよい。多ローブ回転子を有すること、および／または異なる速度で２つの回転子を回転させることによって、ＷＭが１つの位置から別の位置に転送される、かなり長い滞留時間を有することが、低減または完全に排除さえされ得る。
【０１１１】
２回転子／２ゲートの実施形態は、より大型のシステム用の基礎的要素と見なされ得る。これは、上記で説明される実施形態のうちのいずれかに当てはまるが、特に、このエンジンにとって有益である。図１４は、６回転子／１２ゲート実施形態の実施例を示しており、これは、各対の回転子が１回の回転の過程中に２回発火するので、同等の２回転子／２ゲートシステムの出力を２倍にするという点で有益である。明確にするために、２回転子／２ゲート回転子の出力がＰである場合は、６回転子／１２ゲートシステムは、Ｐ×３×２＝６×Ｐを産生する。
【０１１２】
特にコンパクトな構成は、単一の中心に位置するｃ−回転子と、同一または異なるサイズ、同じまたは異なる数のローブ、同じまたは異なる回転速度等を有する、２つ、３つ、またはそれ以上のｅ−回転子とで作成され得る。Ｅ−回転子は、ｃ−回転子と対称的に位置してもよく、したがって、３つのｅ−回転子の場合は略三角形構成、または４つの場合は四角形構成等を形成する。
【０１１３】
本発明の別の実施形態では、複数のゲートを伴う２回転子エンジンが提供される。基本的なエンジンの複数の変化例が可能であり、当業者にとって明白であろう。１つの特に興味深い実施例は、羽根が半径方向ではなく軸方向に動く、軸羽根エンジンである。筐体および／カバープレートに、吸気スロットおよび排気スロットを適切に配置することにより、ＨＥＨＣ、Ｍ−ＨＣＣＩ、Ｍ−ＨＣＣＩ＋ＦＩ、ＨＥＨＣ−Ｓ等を実装することを可能にする。
【０１１４】
本発明の別の実施形態では、単一回転子の多重羽根エンジン構成が提供される。この幾何学形状では、回転子が筐体内で回転し、それとともに２組（またはそれ以上）の羽根を携行し、各組の羽根は、ＣｂＣの中へ新鮮な空気の装填を圧縮するｃ−羽根、および回転子を通してシャフトに出力を転送しながら燃焼生成物を膨張させるｅ−羽根から成る。図１７乃至１９に示されたエンジンは、上記の一般的説明による周期的転換を受ける。
【０１１５】
図１７は、エンジンの一般図および分解図の両方を挙げ、また、エンジンの主要構成要素の用語も定義し、それは、出力シャフトに取り付けられる回転する回転子と、インサートによって形成されるｃ−カムにごく接近して、それに触れることなく滑動する、ｃ−羽根または圧縮器羽根を含む、２組（またはそれ以上）の羽根とを含む。ｃ−羽根の位置は、筐体基部の第１の溝カムによって案内される、ピンによって制御される（図２０ｃ）。製造公差および熱膨張に適応するように存在する、羽根と可動インサートのｃ−カム表面との間の小さい間隙は、ｃ−羽根上に位置する一式の頂点および面シールと、回転子上に位置するピストン状シールとによって閉鎖される。
【０１１６】
ｅ−羽根または膨張器羽根は、筐体基部によって形成されるｅ−カムにごく接近して、それに触れることなく滑動する。ｅ−羽根の位置は、筐体基部の第２の溝カムによって案内される、ピンによって制御される（図２０ｃ）。製造公差および熱膨張に適応するように存在する、ｅ−羽根と筐体基部のｅ−カム表面との間の小さい間隙は、ｅ−羽根上に位置する一式の頂点および面シールと、回転子上に位置するピストン状シールとによって閉鎖される。
【０１１７】
筐体基部（排気ポートを伴う）、筐体カバー、および可動インサート（吸気ポートを伴う）は、いくつかの実施形態に関して、本明細書では「筐体」と呼ばれ得る。筐体（基部およびカバー）は、キャビティを画定する（封入する）ことに加えて、ｅ−羽根の頂点シールを誘導するｅ−カムを形成する、曲線状の壁を有する。筐体基部または筐体カバー、あるいは両方の上に平面は、羽根の一般位置を制御する、２つの溝付きカムを有する。
【０１１８】
可動インサートは、キャビティを画定する（封入する）ことに加えて、ｃ−羽根の頂点シールを誘導するｃ−カムを形成する、曲線状の壁を有する。インサートは、筐体基部内に回転可能に載置される。それは、角度、したがって、２つのカムの間の位相整合を変化させるために、静止している間に、または動的に、±３０度（または必要であればそれ以上）回転させることができる。この角度は、定容燃焼チャンバが形成される時間の長さを制御する。動的に（すなわち、エンジンが稼働している間）角度を変化させるためのフェーザーは示されていない。
【０１１９】
作業キャビティ(チャンバ)は、エンジンの筐体、回転子、羽根、および密閉構成要素によって形成される。これらは図１８に明示されている。
【０１２０】
チャンバは、筐体、回転子、羽根、および密閉構成要素の間に存在する可変体積キャビティによって形成される。これらのチャンバは、以降で呼ぶように、転換を受け、体積は、最小体積Ｖ２から最大体積Ｖ４までスイープされる。燃焼チャンバは、一定体積Ｖ２を有する。膨張チャンバは、その体積をＶ２からＶ４まで増加させる。排気チャンバは、その体積をＶ４から０まで減少させる。吸気チャンバは、その体積を０からＶ１まで増加させる。
【０１２１】
エンジンは、上記で定義されるサイクルのうちの１つを実行することによって稼働する。その動作中に、多くのストロークが同時に起こる。図１９に示されるように、エンジンは、サイクルの吸気部分から始まる。吸気中に、新鮮な作動媒体の容量が、インサートの側面上またはその中心内に位置する（後者の配設は図１９に示されている）吸気ポートを通して注入され、シャフト回転の相当の部分の間、そのような回転は、図１７−１９に示された２組構成に対しては約４５度である。
【０１２２】
回転子は、回転するにつれて（時計回り）、インサートのｃ−カム表面に沿った対応するシールとともに、ｃ−羽根を押し、旋回する。ＷＭは、ＣｂＣの中へ圧縮される。ＣｂＣの「出口ポート」は、筐体によって閉鎖される。
【０１２３】
圧縮は、図１９ａおよび１９ｄに示されている。吸気は、図１９ａ、ｂ、およびｄに示されている。圧縮ストロークの終了および燃焼ストロークの開始は、図１９ｂに示されている。燃焼過程がその完了に向かう一方で、ＣｂＣの体積は一定のままである。それが一定のままである持続時間は、ｃ−カムとｅ−カムとの間の位相整合によって、したがって、可動インサートの位置によって制御される。
【０１２４】
燃焼の終了および膨張の開始は、図１９ｃ）に示されている。燃焼されたＷＭは、ＣｂＣから退出し、非常に大きい圧力でｅ−羽根を押すが、この燃焼されたＷＭに曝露された小さい面積上を押す。回転が継続するにつれて、面積が増加させられ、一方で圧力が減少させられ、膨張ストロークの相当の部分にわたって比較的一定のトルクを引き起こす。
【０１２５】
その一方で、ｅ−羽根の前縁は、前のサイクルからの排気を排気ポートから押し出す。膨張および排気の両方は、図１９ａ）およびｄ）に示されている。
【０１２６】
回転子または羽根の幾何学形状、旋回点、筐体の幾何学形状および角度（例えば、円錐回転子、ならびに対応する筐体壁および羽根等）の変化を伴う、わずかな修正のほかに、当業者にとっては、特に、エンジンの密閉可能性に関する限り、エンジンの設計および動作を向上させ得る多数の修正がある。これらの修正のうちのいくつかは、（各組の中の）両方の羽根が、ｃ−カムおよびｅ−カムの両方を含む、２つの異なるカム上で継続的に稼働する、図１７および１９に示された実施形態を含む。筐体上に位置する同じカム上で、両方の羽根を断続的に稼働させることが可能であり、有益であり得る。前述の実施形態と同様に、ＣｂＣは、回転子内に位置するが、ＣｖＣは、羽根に対するカム作用の相互の位相整合よりもむしろ、カムの外形によって画定される。これは図２０ｂ）に示されている。
【０１２７】
直線的に動く直線状の羽根が、基本的な設計構成（図１７および１９に示される）ならびに図２０ｂに示される全ての変化例の両方において、旋回羽根の代わりに使用され得る。これらは、荷重負担能力および密閉可能性を向上させるために必要とされるので、ローラによって支持することができる。
【０１２８】
フェーザーが、滞留時間（定容ＣｂＣの持続時間）を継続的に変動させるために使用されてもよい。
【０１２９】
頂点シールは、ワンケルエンジンにおいて使用されるもののような従来の種類、または本願で論議される任意の種類であってもよい。例えば、図１７は、円周シールを示す。
【０１３０】
羽根は、単一または多重体設計であってもよい。
【０１３１】
半体リングシールは、それ自体の幾何学形状によって、または別個のバネによって、円形寸法および平坦寸法の両方において付勢されなければならない。
【０１３２】
密閉グリッドは、複数の半体リング、羽根の内側に位置する頂点および面シール、回転子、および筐体によって形成される。
【０１３３】
本明細書で開示される大部分の実施形態と同様に、吸気ストローク中に、またはその直後に、リーンの燃料／空気混合物を噴射することによって、ＨＣＨＣを実装することが可能である。ＷＭは、一定ＣｂＣ体積段階中にいつでも、予混合ハイブリッドサイクル（ＨＣＨＣ）で説明される、その「臨界条件」に到達するはずである。この条件に到達することを支援するために、好適な触媒で筐体壁（ｅ−カム）の一部を被覆することができ、それは、ＷＭが図２０ｃに示されるような触媒に曝露された後に、多少のわずかな遅延（わずか１ミリ秒）以内で燃焼を開始する。
【０１３４】
本発明の別の実施形態は、２つのシリンダを伴う単一ピストン設計を含む。複動ピストンエンジンと呼ばれることもある、この実施形態は、高効率ハイブリッドサイクルで稼働するように修正され得、図２２に示されるようにデジタルモードで操作され得る。
【０１３５】
図２２は、特にコンパクトな構成の複動ピストンエンジンの３Ｄ図を示す。シリンダを駆動するカム（ピストンがカム駆動される代替構成も可能である）は、面、溝、バレル、プレート等の任意の好適な種類であってもよい。そのようなカムは、燃焼過程中にシリンダに運動を付与せず、膨張体積よりも小さい吸気体積を提供する、滞留時間を有することが好ましい。この種類の運動は、弁の適切なタイミングとともに、ピストン状エンジンに対するＨＥＨＣを実装する。カムの外形は、ＮＯｘが形成される範囲内、典型的には１３５０℃乃至１１００℃において、燃焼されたガスの極めて急速な膨張を提供することも可能である。これは、Ｎ２およびＯ２が再結合してＮＯｘを形成するために有する時間を制限し、したがって、潜在的にＮＯｘ放出を低下させる。カムはまた、フライホイールとしての機能を果たしてもよい。
【０１３６】
図２２は、燃焼過程中の熱損失を低下させ、カム運動によって付与される瞬間的停止によって一定体積を保持する、球状燃焼チャンバを表す。
【０１３７】
弁、燃料ポンプ（図示せず）、および油ポンプ（図示せず）は全て、そのうちの１つが図２２に示されている内部カム、および／または歯車によって駆動される。吸気および排気マニホールド（図示せず）は中心柱内に位置する。
【０１３８】
示されていない、２つのエンジン群が、単純に六角駆動部によって接続され得る。２つより多くのエンジンが、必要な出力を取得するために接続されてもよい。多重エンジン構成の便益は、より均一な運動を負荷に供給し、ならびに部分負荷動作における微調整を供給するために、６０度の増分で位相がシフトされ得ることである。
【０１３９】
シリンダが、軟鉄または高温超磁性材料でできており、電磁コイルによって包囲されている場合には、エンジンによって生成される出力を、電気に直接変換することができる。加えて、空気を圧縮するためにも電磁力が使用される場合、駆動カムを伴わずにこのエンジンを実装することができる。弁およびポンプの全ても、電磁的に駆動されるか、またはカム駆動され得る。圧縮のための機械エネルギーを供給するために、この電気エネルギーを好適なバッテリおよび／または超コンデンサに貯蔵することができる。カムで制御された運動の代用として、効率的なコントローラが必要とされる。最後に、シリンダおよびピストンがトーラスの部分として配設され（図２５）、ピストンが、軟磁性材料、またはできれば高温超磁性材料でできている場合には、適切なポートに置換される弁の必要性がない。シリンダ壁はまた、圧縮、特に、燃焼および膨張が行われる場所では、化合物でできていてもよく（すなわち、強力な金属で部分的にできていてもよい）、ピストン加速／減速が行われる場所では、非磁性材料で部分的にできていてもよい。エネルギーは、ピストンの加速のためには膨張され、ピストンの減速のためには抽出され、それは、燃料の化学エネルギーの電気エネルギー生成への変換をもたらす。同様の結果が、環状形構成よりもむしろ円筒形構成で取得できることが明確である。これには、エンジンの機械的構成要素を単純化する可能性がある。
【０１４０】
また、デジタル動作モードと組み合わせられたＨＥＨＣである、ロータリー型のエンジンの複数の構成があり得る。これらの構成のうちのいくつかが、次の図に示されている。
【０１４１】
本明細書で説明される種々の構成、特にロータリー型は、エンジンの効率的な動作を可能にするために十分な密閉を必要とする。これらの密閉解決法を以下で説明する。
【０１４２】
ウェッジシールが図４０ｂに示されている。平坦な金属または複合材料は、回転子の回転による接線運動が、密閉圧力を増加させるよう軸力に変換されるように、片側または両側に角度を成す外形を伴う。
【０１４３】
統合回転子が図４３に示されている。この密閉システムでは、カバーを伴う回転子を組み込み、カバーが回転子とともに転回することを可能にすることによって、回転子面シールが排除される。ここで密閉位置は、回転子の面からカバーの放射状面に移動する。
【０１４４】
本発明の別の実施形態は、液体金属シールの使用を含む。この概念は、回転子の面上の溝の中に捕捉される低融解温度金属を使用する。回転子が転回すると、摩擦およびガス温度が金属を融解させ、次いで、金属は液体シールの役割を果たす。
【０１４５】
油障壁シールも、本発明の実施形態とともに使用されてもよい。油は、面に沿った溝の中に集まり、作業ガスが漏出することを防止する障壁の役割を果たすように、回転子の面に供給される。同様の概念は、油飽和「布」の使用であるが、布は、密閉油を含有し、油の漏出を低減するのに役立つ。
【０１４６】
分割回転子シールが、本発明の別の実施形態である。シールは、部品の間にワンケル様式シールを伴う２つの部品、または０．０１”×０．０１”長方形ワイヤをシールトして含む。回転子シールの各半分は、バネによって付勢され、筐体の内側で浮動して作業間隙を最小化できるようになる。
【０１４７】
分割回転子は、油膜によって分離される、厚さ約０．１”の複数の「スライス」がある場合に提供されてもよい。回転子は、湿式クラッチ機構と同様である、流体膜によって分離される複数の膜に分割される。回転子が転回するにつれて、流体層が厚さを増加させ、回転板を分離し、間隙を覆うように面を閉鎖し、シールを形成する。
【０１４８】
油によって飽和されるナノカーペット（ナノワイヤ、ナノブラシ）が提供されてもよい。ナノサイズの繊維が、回転子の面上で成長させられ、作業ガスが漏出することを防止する障壁の役割を果たす油層を含有するように配置される。
【０１４９】
本発明の別の実施形態は、電磁コイルを伴う単一ピストンエンジンを含む。このエンジンの幾何学形状は、単一ピストンの２シリンダエンジンとして以前に説明された実施形態と同様である。この実施形態では、シリンダが、軟鉄、またはできれば高温超磁性材料でできており、電磁コイルによって包囲されている場合には、カムが電磁駆動部と置換され得る。
【０１５０】
エンジンによって生成される出力は、以下のステップを通して、電気に直接変換される。（１）最初に小型バッテリに貯蔵される電気エネルギーが、超コンデンサのバンクを充電する。（２）次いで、コントローラがコイルを付勢し、空気を誘導し、次いで圧縮するようにピストンを動かす。（３）通常のように燃料が加えられ、燃焼が発生し、膨張ストロークに至る。（４）コントローラがコイルを付勢せず、それらを切り替えて超コンデンサを再充電する。（５）電気負荷を駆動するために過剰な電気が使用される。全ての弁／ポンプは、カムで、または電磁的に駆動される。
【０１５１】
サイクルは、滞留時間が必要とされないように、ＨＣＨＣ動作に最も好適である。
【０１５２】
本発明の別の実施形態は、電磁コイルを伴う複数のピストンの使用を含む。
【０１５３】
上記の実施形態のように、シリンダおよびピストンがトーラスの部分として配設され（図２５）、ピストンが、軟磁性材料、またはできれば高温超磁性材料でできている場合には、適切なポートに置換される弁の必要性がない。シリンダ壁はまた、圧縮、特に、燃焼および膨張が行われる場所では、化合物でできていてもよく（すなわち、強力な金属で部分的にできていてもよい）、ピストン加速／減速が行われる場所では、非磁性材料で部分的にできていてもよい。エネルギーは、ピストンの加速のためには膨張され、ピストンの減速のためには抽出され、燃料の化学エネルギーの電気エネルギー生成への変換を可能にする。同様の結果が、環状形構成よりもむしろ円筒形構成で取得されてもよいことが明確である。これには、エンジンの構成要素の機械的単純化の可能性がある。
【０１５４】
エンジンの動作は、電磁コイルを伴う単一ピストンの実施形態として説明されるものと同様である。
【０１５５】
本発明の別の実施形態は、複数のピストンを伴う回転子を使用する。図２５は、ＭｃＥｗａｎ  Ｒｏｓｓ「Ｒｏｔａ」エンジンの変化例を示す。この構成では、新鮮な空気の装填が小型ターボファン（ピストン用のフライホイールおよびドライバとしての機能も果たす）によって押し込まれ、ターボチャージャ／スカベンジャとして、または空気ナイフ／スカベンジャとして稼働する。スカベンジャとは、同じ動作で、新鮮な装填が引込まれるにつれて、排気生成物が押し出されることを意味する。これは、２ストローク版のＨＥＨＣに対応する。次いで、新鮮な空気の装填は、ターボファン／フライホイール／ドライバの内面上に位置するスロット内に乗るカムフォロワによって駆動される、複雑な回転／振動運動を実行するピストンによって圧縮される。簡単にするために、直線状スロットが示されている。しかしながら、曲線状スロットが使用される場合、圧縮サイクルは、その間に２つの隣接するピストンが相互に対して事実上動かない短い一時停止を伴って完結される。この一時停止中に、これらの隣接ピストンの間の空間は一定のままである。これは、定容燃焼（ＣｖＣ）に対応する。燃料は、空気と混合するための時間を有するように、少し前に噴射されるべきである。これは、フレームおよび対応するＥＣＵ（電子制御ユニット）へと開口した高圧燃料噴射器と、位置および種々の他のエンコーダからのデータとを用いて達成される。この燃料噴射器構は、現代のディーゼルに標準的であり、本願で論議される全ての構成に適用可能であり、簡略にするために繰り返さない。
【０１５６】
吸気および排気ポートが分離している、４ストローク版のこの構成が提供され得るが、カムまたは二重偏心（図示せず）を含むことができる、より複雑な駆動手段を必要とする。加えて、図２５に示されるように、スロットを伴うドライバが、静止または振動させられてもよい一方で、ピストンは、ＣｖＣチャンバを提供するように、対応するカムまたは非円筒歯車を伴う二重偏心駆動部によって駆動されてもよい。この場合、静止定容燃焼チャンバが作成され、従来のポペット弁が使用され得る。
【０１５７】
ピストン上のローラに係合するスロットを有する、空気ナイフスカベンジャおよびフライホイールとしての機能も果たす、回転子ドライバも提供される。回転子は、ピストンの運動に対して偏心状に駆動される。
【０１５８】
本発明の別の実施形態は、二重ピストンおよび二重偏心駆動部を有する。この実施形態では、２つのピストンが両端で操作されるため、二重ピストンという名前である。第１のピストンは、偏心駆動部を受け入れるように中央に丸い穴がある正方形のピストンである。第２のピストンは、第１のピストンが摺動する長方形の陥凹を有する。エンジンは、２つの方向のうちの１つで実装されてもよい、二重偏心駆動部によって駆動される。正方形のピストン（図示せず）は、図２６の異なる実施形態について示されるもの等の二重偏心駆動部によって駆動されてもよい。長方形の陥凹を伴う第２のピストンは、駆動されないが、正方形のピストンの方向と垂直に摺動することができる。二重偏心駆動部は、２リンクシステムと機械的に同等であり、そのようなものとして、その間に定容ＣｂＣが形成される、短い滞留時間を作成するように駆動することができる。ポートは、誘導および排気を可能にするように静止筐体に位置する。
【０１５９】
図２７は、正方形のピストンが偏心器によって駆動される一方で、長方形の陥凹を伴う第２のピストン（「長方形のピストン」）は別の偏心器によって駆動される、二重駆動エンジンの別の変化例を図示する。
【０１６０】
図２７に示された実施形態では、正方形のピストンが偏心器によって駆動される一方で、「長方形のピストン」は別の偏心器によって駆動される。この配設の正味の効果は、第２の「長方形のピストン」が主要シャフトの周りを回転することである。筐体は、吸気および排気ポートと、燃料噴射器（図示せず）とを収納する。ピストンの相互運動中に、空気が、吸気ポートを通って第２のピストンに進入し、圧縮される。燃料が噴射され、実質的に一定の体積で燃焼され、燃焼生成物が吸気よりも大きい体積に膨張され、次いで、排気ポートから排出される。ちなみに多くの他の実施形態でも使用されてもよい、二重偏心器は、等積熱付加過程（定容燃焼）に対応する滞留時間を可能にしてもよい。
【０１６１】
本発明の別の実施形態は、２つの対向ピストン構成を含む。内燃エンジンは、自動車および他の機械類に動力供給するために使用される。典型的な往復運動内燃エンジンは、本体と、ピストンと、少なくとも１つのポートまたは弁、クランクシャフト（駆動シャフトとしての機能を果たす）と、連接棒とを含む。本体は、シリンダを画定する。ピストンは、ピストンの表面とシリンダの壁とが内部体積を画定するように、シリンダの内側に位置する。ポートは、本体に位置し、空気および燃料が内部体積の中に入り、排ガスが内部体積の外へ出ることを可能にする。弁は、ポートが開いている第１の位置と、弁がポートを閉鎖する第２の位置との間で可動である。連接棒が、ピストンとクランクシャフトのオフセットスロー部との間で接続されるために、ピストンの往復移動は、クランクシャフト軸の周りでのクランクシャフトのオフセットスロー部の回転を引き起こす。
【０１６２】
上記の種類の往復運動エンジンは、典型的には、ピストンの表面およびシリンダの壁とともに内部体積を画定する、シリンダヘッドを有する。熱がシリンダヘッドに伝達され、シリンダヘッドを通って伝導し、それにより、内部体積からのエネルギー損失および効率の低減をもたらす。効率を増加させる１つの方法は、ピストンの表面の面積を低減し、ピストンのストローク（オフセットスロー部が辿る円の直径）を増加させることによるものである。点火遅延は、ピストンの移動が自己点火に必要とされる圧力および温度を低下させる前に、燃焼が完了することを妨げるために、エンジンは、対応する出力の低減とともに、より低い毎分回転数でしか稼働させることができない。従来のピストンエンジンは対称である（吸気ストロークが排気ストロークと同じである）ため、膨張ストロークは吸気圧縮ストロークに限定され、排出される時にガスの比較的高い温度をもたらす。排ガスの熱は、効率の低減をもたらすエネルギー損失である。より高い効率は、使用可能な温度および圧力の全てが抽出されるまで排ガスを膨張させることによって獲得されてもよい。従来のエンジンは、全ての動作条件に対する所与の圧縮比をもたらす、固定幾何学形状を有する。より高い効率が、より高い圧縮比で達成可能であるが、異なるエンジン動作条件は、より高い効率のために異なる圧縮比を必要とする。従来のエンジンの固定幾何学形状により、１つだけの圧縮比が達成可能であり、他の動作条件において低下した効率をもたらす。
【０１６３】
本発明は、内燃エンジンを提供し、相互に連絡している（必ずしも一直線ではない）第１および第２のシリンダを画定する本体と、それぞれ第１および第２のシリンダの中の第１および第２のピストンと、内部体積を画定するピストンの表面およびシリンダの壁と、空気および燃料が内部体積の中に入り、排ガスが内部体積の外へ出ることを可能にする、本体の中の少なくとも１つのポートと、本体を通る各駆動シャフト軸上で回転するために載置された軸受部をそれぞれ有し、オフセットスロー部をそれぞれ有する第１および第２の駆動シャフトとを含み、第１のピストンおよび第１の駆動シャフトのオフセットスロー部が接続され、第２のピストンおよび第２の駆動シャフトのオフセットスロー部が接続されるために、第１および第２のピストンの往復移動が、最小サイズと最大サイズとの間で内部体積のサイズを増加および減少させ、駆動シャフト軸の周りでの第１および第２の駆動シャフトのオフセットスロー部の回転を引き起こし、内部体積の最小サイズは、ほぼ一定の体積であり、より低い圧縮比に対する大きいサイズとより高い圧縮比に対する小さいサイズとの間で調整可能であり、本体に載置される吸気用の１つのポートおよび排気用の１つのポートは、ピストンの移動によって開閉され、非対称な膨張対圧縮比を可能にする。ピストンの移動およびポートの開閉は、それぞれ、ピストンの１つのサイクルにわたって、少なくとも空気の流れが内部体積の中へ入ることを可能にし、かつ流れを制限する。
【０１６４】
内燃エンジンは、駆動シャフト上に載置される回転式デバイスを通して、１つの駆動シャフトから別の駆動シャフトへの位相整合を用いて、圧縮比、吸気ポートの開放時間および持続時間、排気ポートの開放時間および持続時間、および膨張比を調整することができる。上記のデバイスによって実装される過程は、２つのピストンおよび２つのクランの代わりに、２つのシャフト上に載置される２つの回転子を使用することによって、作成することもできる。この回転式デバイスは、エンジンが動作または静止している間に、１つのシャフトを別のシャフトに対して回転させることができる。
【０１６５】
本発明の別の実施形態は、相互と連絡している（必ずしも端から端までではない）大きいほうの回転子および小さいほうの回転子を画定する、筐体を含む、内燃エンジンを提供する。大きいほうの回転子および小さいほうの回転子は、それぞれ、筐体の大きいほうの端および小さいほうの端にあり、回転子の表面および筐体の壁は、内部体積を画定し、筐体の中の少なくとも１つのポートは、空気および燃料が内部体積の中に入り、排ガスが内部体積の外へ出ることを可能にし、第１および第２の駆動シャフト（または、一直線である場合、おそらく１つのカムシャフト）はそれぞれ、筐体を通る各駆動シャフト軸上で回転するために載置された軸受部を有する。大きいほうの回転子は、新鮮な空気を引き込み、圧縮する。圧縮空気の一部は、ポートまたは弁を通して押し出され、回転子の排ガス側に噴射される。この空気噴射は、排気において反応を生成し、炭化水素放出を低減するのに役立つ一方で、吸気体積も低減する。次いで、残りの圧縮空気は、弁またはポートを通して小さい方の回転子に伝達され、そこで空気がより多く圧縮される。これは、第２の回転子が圧縮比を増大させることを可能にする（増大の量は、２つの回転子の間の体積比に依存し、例えば、大きいほうの回転子が小さいほうの回転子の２倍大きい場合、圧縮比が２倍になり、大きいほうの回転子が小さいほうの回転子の体積の３倍である場合、圧縮比が３倍になる、等）。燃焼は、体積が３つの回転子の角度（９つのクランクの角度）にとってほぼ一定である、小さいほうの回転子上の上死点で発生する。燃焼後、小さいほうの回転子の筐体の中の排気が、回転子に力を及ぼし、したがってシャフトを回転させる。小さい回転子上の膨張ストロークは、小さい回転子上の圧縮ストロークに等しい。次いで、この加圧された排ガスは、弁またはポートを通して大きい方の回転子に戻され、そこで空気がより多く膨張させられる。これは、圧縮ストロークについて上記で記述されるように、第２の回転子が膨張比を増大させることを可能にする。この時点で、圧縮された新鮮な空気が、弁またはポートを通して排ガスの中へ噴射され、未燃焼炭化水素を低減する２次反応を引き起こす。この第２の膨張は、圧縮側の圧縮空気の低減により、第１段階の圧縮よりも大きい。次いで、それは、大きい方の回転子の筐体の中のポートを介して、筐体から漏出することができる。
【０１６６】
ポートおよびピストンのサイズ、形状、および位置の変化を伴う、わずかな修正のほかに、当業者にとって、重要な変更は、同軸またはほぼ同軸構成で２つのピストンを配置することである（単一デッキとは対照的な二重デッキ）。
【０１６７】
本発明の別の実施形態は、内側および外側ジロータの両方が、筐体内の固定軸の周りを一定の速度で回転し得る、図３５に示されるような、ジロータ設計に基づく２回転子実施形態を含む。内側ジロータは、外側ジロータよりも１つ少ない歯を使用する。筐体は、一列の吸気および排気ポートを有し、空気ナイフ掃気を可能にするためにターボファン（図示せず）を使用する。これは、ＨＥＨＣ−Ｓ（掃気）動作サイクルを可能にする。
【０１６８】
内側ジロータが外側ジロータの対応するローブに係合すると、ほぼ一定の体積が作成されるため、図３５に示されるように、３〜４個等の少数のジロータが好ましい。２〜３個のローブ回転子も使用され得るが、非常に長い滞留時間（定容持続時間）を生じる。高次ジロータも、特にＣＶ  ＣｂＣの持続時間が重要ではない時のＨＣＨＣ動作に使用され得る。
【０１６９】
内側回転子は、回転子および外側回転子を駆動する。バネ負荷または油支持ローラは、密閉を補助し、摩擦を低減する。ポートは、吸気体積が膨張体積よりも小さくなるように、成形され、位置しなければならない。回転子が一定の速度で駆動される場合は、ＣｖＣは存在しないが、燃焼の直後に存在する比較的遅い体積膨張速度によって、準一定の体積があり得る。代替として、短い滞留時間で駆動部を使用することにより、真のＣｖＣを実装することが可能になる。再度、真のＨＥＨＣを実装するために、フレームもカム／歯車によって駆動されてもよい。内側ローラは、偏心駆動されてもよい。上記の全ての構成のように、デジタルモードも使用することができる。この実施形態の動作中、可変体積キャビティまたはチャンバが、内側および外側ジロータならびに筐体カバーによって作成される。各チャンバは、回転し、その運動中に、ＣｂＣ体積に対応する最小Ｖ２から、排気体積に対応するＶ４まで変化する。燃料は、カバー内に位置する静止ＦＩ（図示せず）を通して噴射される。動作は、典型的には、空気が掃気され（排出および誘導され）、空気が圧縮され、燃料が噴射および燃焼され、燃焼生成物が膨張される、ＨＥＨＣ−Ｓサイクルに従う。３／４構成が示されているが、２／３、４／５等の構成が等しく可能である。このエンジンはまた、デジタルモードで操作され得る。
【０１７０】
本発明の別の実施形態は、単一羽根構成を含む。この実施形態は、軸が筐体に対して（偏心器上で）回転している間に、その軸の周囲で回転する、筐体（外側ジロータ）および単一の羽根（内側ジロータ）を採用する、図３６に示されたジロータ設計に基づく。内側ジロータは、外側ジロータよりも１つ少ない歯を使用する。以前の実施形態のように、内側ジロータが外側ジロータの対応するローブに係合すると、ほぼ一定の体積が作成されるため、図３６に示されるように、３〜４個構成等の少数ジロータが好ましい実施形態である。しかしながら、２〜３個のローブ構成も使用されてもよいが、非常に長い滞留時間（定容持続時間）を生じる。高次ジロータも、特にＣＶ  ＣｂＣの持続時間が重要ではない時のＨＣＨＣ動作に使用されてもよい。
【０１７１】
この実施形態の筐体は、羽根とともに、４シリンダピストンエンジンと類似している、（この場合では）４つの可変体積キャビティまたはチャンバを形成する。順に、各チャンバに係合する羽根が、４ストローク動作を容易にする。作動媒体は、誘導され、圧縮され、燃焼され、膨張され、排出される。
【０１７２】
筐体は、筐体プロパーの中に、またはカバーの中に位置し得る定容ＣｂＣを収納する。従来のポペット弁または球状弁または円板弁が、吸気および排気ストロークのタイミングを制御するために使用されてもよい。弁は、この図では示されていない。ＣｂＣが示されるように筐体内に位置する場合は、円筒弁が採用されてもよい。これらの弁は、筐体と同心円状となり、回転して、ＣｂＣから吸気または排気ポートへの開口部を露出する。チャンバ体積が減少させられている間に吸気弁を開かせることにより、排気体積よりも小さい吸気体積を可能にし、したがって、サイクルのアトキンソン部分を達成する。この実施形態はまた、デジタル動作モードで操作されてもよく、燃料噴射システムとともに使用されてもよい。
【０１７３】
従来の低圧および／または高圧燃料噴射器が使用されてもよい。しかしながら、これらの噴射器およびポンプは、典型的には、大型で（小型エンジンに使用可能ではない）非常に高価である。
【０１７４】
代替アプローチは、図３７に示された、非常にコンパクトで経済的なシステムを使用することである。それは、（ａ）ピストンポンプに一定の上昇率を提供するカム、（ｂ）燃料ポンプシリンダを、噴射器または燃料タンクに戻る１つ以上のバイパスラインと接続する、燃料マニホールド、（ｃ）バイパスピストンプラグを作動させる１つ以上の磁石、（ｄ）燃料噴射器につながり、燃料タンクを往復する燃料ライン、および（ｅ）タンクの中への流体および燃料噴射器からの流体の逆流を防止する１つ以上の逆止め弁（図示せず）といった部品から成る。
【０１７５】
ピストンは、高い圧力がそのニードル弁（図示せず）に印加されている限り「発火する」、燃料噴射器に高圧流体（燃料）を供給する。高い圧力を生成するためには、両方のバイパスピストンプラグがバイパスチャネルを遮断しているべきである。一方または両方のプラグが「開放」位置にある場合、流圧はＦＩを開く（または「発火させる」）のに十分ではない。次いで、流体は、帰還ラインを介して燃料タンク（図示せず）に戻される。バイパスラインは、マニホールドの中の非常に小さい直径の穴である。プラグがバイパスラインを遮断するために、運動がほとんど必要とされず、したがって、非常に高速の運動を提供するために、単純な磁石が使用されてもよい。
【０１７６】
システムの動作も非常に単純である。最初の時間の間に、１つのプラグが閉鎖され、第２のプラグが閉鎖され、したがって、ピストンがカムによって駆動されて動いているという事実にもかかわらず、ポンプは燃料を送達しない。コントローラからの信号が、現在開いているプラグが閉鎖されるように送達される。非常に短い遅延の後に、プラグがこの運動を実行し、圧力が蓄積し始め、ＦＩが「発火する」。同時に、またはいくらかの遅延とともに、第２の信号が第２のプラグを開き、したがって、燃料ポンプシリンダの中の圧力を軽減し、噴射器を止める。したがって、ＦＩは、非常に短くてもよい、２つの信号間の遅延の間のみに発火される。これは、燃料が必要量で送達されてもよいことを確実にする。
【０１７７】
５羽根エンジンについては、カムは、それぞれ独自の圧力パルスを生成する、５つの部分を有する。２つの噴射器が使用される場合、それらは、同じまたは異なる圧力を供給してもよい（実際は、ポンプよりもむしろ燃料噴射器バネの機能である）、同じまたは異なるカムから駆動されてもよい。
【０１７８】
記述する価値があるもう１つの代替案は、使用時に燃料を直接噴射するために圧電性結晶スタックを使用することである。これは、各噴射が比較的少ない量および燃料圧力を必要とするという事実により、可能である。
【０１７９】
ある状況下では、少量の高度に圧縮された空気が、回転子、圧縮器回転子、および筐体の間に閉じ込められることを可能にすることが望ましくてもよい。これは、燃料噴射中に、非常に小さいノズルを通してＣｂＣの中へ、この閉じ込められた空気を押し進める。高速の高圧空気流は、燃料流に押し入り、液滴を蒸発させ、燃料および空気の混合に役立つ。代替として、（冒険的な効果、またはこの「残った」加圧空気によって駆動されるプランジャのみを使用して）燃料噴射機構全体を実装することが可能である。
【０１８０】
上記で論議されたように、予混合圧縮点火トリガ（ＨＣＣＩ）サイクルの下で動作するエンジンを誘起する能力を有することは、そのようなエンジンの実用的実装のために非常に有益であることが判明し得る。定容燃焼またはほぼ定容燃焼を有するロータリーエンジンの環境で、多数のトリガが使用されてもよい。これらのトリガは、触媒、プランジャ、体積変化を実装すること、または、点火されたスパークプラグからのスパークによって引き起こされる温度上昇を含む。
【０１８１】
定容燃焼チャンバ（ＣＶ  ＣｂＣ）を有することにより、自己点火が発生するための大きい動作時間窓を可能にする。これは、定容燃焼が生成された後（従来のエンジンのＴＤＣ点と同等である）にいつでも自己点火が発生できるという事実によるものである。たとえ自己点火がＴＤＣの前に発生しても、幾何学的制約により、燃焼圧力に曝露される回転子の面は非常に小さく、それは早期燃焼の効果を最小化する。加えて、エンジンの幾何学形状は、火花点火または燃料噴射以外の手段によって自己点火を「誘起する」独特の機会を提供する。提案されたエンジンでは、制御窓に関する問題が、２つのレベルで解決され得る。点火イベントのタイミングは、重要であるが決定的ではなく、したがって、自己点火が圧縮ストロークの終了のわずか前（ＴＤＣと比較することができる点）に発生する場合、エンジンの移動要素（回転子）にかかる差動力は、以降で説明されるように、非常に小さくなる。「ＴＤＣ」後の自己点火の発生も、ＣＶ  ＣｂＣ内で発生し、すなわち、移動要素（回転子）に作用する力が半径方向のみに作用し、軸受によって完全に吸収される時に発生するので、運動を妨げないか、または影響さえも及ぼさないので承認される。
【０１８２】
また、以下で説明されるように、ＣｂＣを触媒物質に曝露することによって、ＣＶ  ＣｂＣの存在により、「トリガ」をシステムに導入することが比較的容易である。燃焼は、参照することにより本明細書に組み込まれる、特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０７／７４９８０で説明されている種々の手段によって達成されてもよい、噴射器により発生する。しかしながら、点火を促進するための最も簡単な方法は、わずかに「未臨界」条件で圧縮空気／燃料混合物を含有するチャンバが、触媒を含有する部分に進入すると、そのような触媒によって反応が誘起されるような方法で、ＣＶ  ＣｂＣを作成する表面のうちの１つの上にニッケル等の触媒を堆積させることである。この触媒部分は、燃焼が膨張帯域の中で継続することが期待される場合に、この帯域の中へ延長させられてもよい（しかし、これは効率の観点からは望ましくない）。
【０１８３】
本発明の実施形態はまた、本発明のエンジンの実施形態とともに使用され得る密閉システムでも提供される。
【０１８４】
密閉システムの機能は、任意の２つの移動可能の載置された嵌合部品の間の間隙を閉鎖することであり、間隙は、製造精度によるもの、および、２つの嵌合部品の間の熱膨張差によるものである。密閉配設は、１つの可動または静止構成要素の上に、またはそれらの間に存在する間隙を密閉するような方法で２つの可動密閉部材の上に配置されてもよい。
【０１８５】
面シールは、任意の２つの平坦な嵌合面の間に存在する間隙を密閉する。
【０１８６】
頂点シールは、それらのうちの少なくとも1つが円筒形である時に、２つの嵌合面の間に存在する間隙を密閉する。
【０１８７】
密閉部材は、回転子、ゲート、羽根、または筐体を含んでもよい。
【０１８８】
より一般的には、細片シールは、典型的には、金属またはポリマーであってもよい、好適な低摩擦で低摩耗の材料の細片から成ることに留意されたい。細片は、密閉部材の一方の好適な形状および寸法の溝の内側に位置する一方で、密閉部材の他方の表面に接触し、したがって、これら２つの部材の間の間隙を密閉する。動作中に、細片は、流圧、遠心力、バネ、または摩擦、あるいは上記の全てによって付勢されてもよい。
【０１８９】
ローラシールは、典型的には、間隙よりも少なくとも数倍大きい直径を有するローラから成る。ローラは、密閉部材の間に配置され、間隙を閉鎖する。それは、密閉部材の一方の平面上に、かつもう一方の密閉部材の円筒回転面上に静置する。密閉部材の平面は、そのような密閉部材に関してローラの位置を制限する、位置特定タブを有し、ローラがタブ内のみで回転することを可能にする。ローラは、流圧によって付勢される。
【０１９０】
ワンケル状頂点および面シール等の、エンジン内のチャンバを密閉する多くの従来の方法が存在する。後者の変化例が図４０に示されている。付加的なシールは、我々の特許出願第６０／５３５，８９１号、第６０／９００，１８２号、第６０／８３４，９１９号、第１１／８３２，４８３、およびＰＣＴ／ＵＳ０７／７４９８０で説明されており、参照することにより本明細書に組み込まれる。いくつかの新規の構成を本明細書で説明し、請求する。
【０１９１】
本発明に従って提供される、そのような新規の構成の一実施形態は、斜面またはウェッジシールである。斜面（ウェッジ）シールは、図４０ｂ）およびｃ）で提示されている。密閉システムは、回転子の中の合致溝とともに勾配付き（断面で）シールから成る。シーるは、最初に、バネまたはバネシステムによって付勢され、動作中に、バネ、ワンケル様式の面シールで実施されるようなガス圧力、および摩擦といった機構のうちの１つ以上によって付勢される。
【０１９２】
摩擦力は、回転子の回転とは反対の方向に、筐体の面に沿ってシールを引きずる。回転子の縁の外形に概して一致するシールは、非円形であり、したがって、溝の内側で回転することができない。その代わり、筐体に向かって溝の斜面上を「登り」、したがって、間隙を密閉する。
【０１９３】
密閉性能を向上させるために、選択的なエラストマーまたは弾性金属シールが使用されてもよい（Ｃ−、Ｅ−、Ｕ−、または任意の他の好適な断面）。
【０１９４】
本発明の別の実施形態は、浮動カバー密閉システムを提供している。浮動カバーは図４１に示されている。それは、軸方向にしっかりと拘束されていないカバーから成る。そのかわり、筐体より上側の０．００１”から０．００５”に「浮動する」ことができる。回転子の面は、常にこのカバーと接触している。回転子が、実際にカバーに接触する隆起を有してもよい一方で、面の残りの部分は、隆起の表面より下側で千分の数インチ陥凹状である。隆起面は、摩耗または摩擦を低減するように、硬化または別様に処理することができる。さらに、油で潤滑される、その範囲内の溝を作成することができ、それは密閉をさらに向上させる。
【０１９５】
密閉するために、浮動カバーは、ワンケル様式の面シール（バネによって付勢される、溝の中の金属の細片として実装される）を含む。このシールの直径は、回転子が回転すると、その円周がシールと係合するように、回転子の直径よりもわずかに大きい。
【０１９６】
浮動カバーへの作動媒体の作用による圧力は、回転子の面から軸方向に浮動カバーを離す傾向がある。これに対抗するために、固定カバーが浮動カバーを援助する。浮動カバーの軸方向運動に適応し、公差の蓄積および熱膨張を補うために、浮動カバーは、加圧ガスによって生成される軸力に等しく、かつ反対の反動力を提供する油膜によって支持される。この膜は、回転子の１回転ごとに、わずかに加圧された（１０−２０ｐｓｉ）定圧油供給部から「再供給」されるため、厚さが可変である。圧縮チャンバの中の圧力が増加し始める瞬間に、図に示されていない弁が供給を中断する。油膜は、固定カバーに位置する２組のポリマーシールの間のリングの中に含有される。
【０１９７】
統合回転子の実施形態が図４２および４３に示されている。これらの図では、長方形の断面を有するゲートが使用されているが、同じ概念が、円筒形部分、楕円形、複合物等の、本願の全体を通して記述される、任意の他の好適な断面に該当する。
【０１９８】
統合回転子の実施形態における回転子は、回転子プロパー、および回転子にしっかりと取り付けられた２つの円筒端板から構成される。図４３ａ）およびｂ）に示されるような端板は、示されるようなピストン状シール、面シール、または両方であってもよい、シールを含有する。端板が回転子と一体であるため、回転子と端板との間には漏出がない。
【０１９９】
端板と接触している面シールを有する、長方形断面のゲートが図４２および図４３ｂ）、ｃ）、およびｄ）に示されている。これらの面シールは、標準ワンケル型であってもよく、図４３ｃ）に示されるような頂点シールと一体化されてもよい。
【０２００】
図４４は、ローラ頂点密閉システムを示す。これは、ゲート、羽根、および長方形ピストンとともに使用するために適用可能である。これは、その一方または両方が可動であってもよい、２つの表面の間の小さい間隙（０．００１”から０．０５０”以上）を密閉するために使用することができる。これは、これら２つの表面と接触しているローラから構成され、一方の表面上で転がりながら、もう一方の表面上を摺動する。回転子等の第２の密閉部材と周期的関係にある（すなわち、周期的に回転子に接近し、離れる）、可動ゲートまたは羽根を密閉するために、それが使用される場合には、第２の密閉部材と接触していない間、ゲートがローラを含有するために、図４４ａ）またはｂ）に示されるようなタブを必要とする。ガス圧力は、このシールを付勢し、強化する。接触面のうちの１つがローラに対して摺動運動しているので、それに潤滑を供給することが有益であり、それはまた、油で支持された流体力学的な軸受表面も可能にする。
【０２０１】
回転子およびゲート（あるいは羽根またはピストン等）は、エンジンカバーまたは統合回転子の平面でそれらを密閉するために、面シールを必要とする。典型的な面シールは、０から０．０１０”以上の移動を必要とする。分割面シールシステムの裏にある主要な意図は、面シールを使用する代わりに、表面自体をシールとして使用することである。これを達成するためには、面シールを必要とする表面を２つ以上の部品に分割し、２つ以上の部品の間に高温エラストマーまたは弾性金属部材（中央平面シール）を供給する。
【０２０２】
このアプローチを図示するために、図４５は、２つの部品から成る分割回転子面シールを示す。これらの面シールは、摺動摩擦を低減するために、玉軸受によって支持される。面シールは、コイルバネまたは波形座金バネ（図示せず）によって付勢される。中央平面シールはまた、いくらかのエネルギーを面シールに提供するが、その主要な機能は、間隙を密閉することである。急角度（約１２度）により、約＋／−０．００５”である、面シールの垂直運動は、約０．００１”未満の中央平面シールの半径方向運動に変換される。
【０２０３】
図４３ｃ）は、同様に２つの部品から成る、分割ゲート面シールを示す。
【０２０４】
表面が多くの部品に分割され、約０．０００１”の非常に小さい間隙が密閉されることを各々が必要とする場合には、エラストマーまたは弾性金属の代わりに、１０−１５ｐｓｉに加圧される油が使用されてもよい。油は、０．０００１”の間隙を通って流れず、したがって、エネルギーおよび密閉機能の両方を提供する。
【０２０５】
同様のアプローチが、頂点シールを提供するために使用される。頂点シールは、同一平面上または同一放射状の要素に分割される、ゲート、羽根、またはピストンの上に提供されてもよく、これらの要素の間の相対運動を可能にする。これらの要素の各々は、その本来の機能を果たし、他の要素とは無関係に付勢される。図４５は、特に、２つの羽根の間に集合して付加的な密閉を提供するために油が使用される場合に、頂点密閉機能が強化されることを除いて、それぞれ同じ機能を提供する２つの羽根に分割される羽根に対して、このアプローチの実施例を挙げる。各半分の羽根は、この場合は遠心力によって、別々に付勢される。２つ以上の同一平面上または同一放射状の羽根が使用されてもよい。
【０２０６】
回転子面はまた、半径方向に放射状に伸び、回転子の平面上に配置される、隆起（すなわち、図４０ｅ）を参照）、くぼみ、細片等の放射状特徴を回転子面に提供することによって、強化されてもよい。これらの特徴は、回転子の平面にわたる流体の接線流量を低減する。これらの特徴は、単独で、または従来の面シールと、および本願で提供されるシールと組み合わせて使用されてもよい。
【０２０７】
この記述は、本願におけるシールの全てに等しく該当する。本明細書で提供されるシールは、単独で、または相互に、および本明細書で提示される他の概念と組み合わせて使用されてもよい。例えば、図４７に示された頂点シールは、触媒単体として倍加することができる。それは、上記で説明されたように、燃焼反応のための触媒トリガとして使用される薄板（厚さ０．００５”から０．０２５”以上）によって形成される。そのような板は、板が平坦なままとなる傾向があるため、また、板の端を筐体壁に向かって押し進める、板の端に作用する遠心力によって自然にバネ負荷され、したがって密閉を提供する。そのような板の縁は、回転子および筐体壁の製造公差および熱膨張を補うように、千分の数インチだけ突出するべきである。バネ用の材料は、縁の摩耗を低減するように、壁よりも硬く選択されるべきである。そのような板の後縁上の付加的な特徴（図示せず）が、板が配置される回転子のスロットに対して一定の前負荷を板に提供するために使用されてもよい。同様に設計された面シールが、図４７ｂ）、ｅ）、およびｆ）に示されている。これらのシールはまた、機械加工された溝の内側にも定着される。溝の深さは、面シールの厚さと同じであるが、これらのシールは、シールの自然湾曲により、回転子の面より０．００５乃至０．０１０”で突出する。密閉は、シールの縁によって行われる。
【０２０８】
ガス圧力は、このシールを付勢し、強化する。接触面のうちの１つがローラに対して摺動運動しているため、それに潤滑を供給することが有益であり、それはまた、油で支持された流体力学的な軸受表面も可能にする。
【０２０９】
本発明の種々の実施形態は、この段落の後（および本願の終わりに提供される実際の請求項の前）の段落に記載される潜在的請求項によって特徴付けられてもよい。これらの潜在的請求項は、本願の明細書の一部を形成する。したがって、以下の潜在的請求項は、本願または本願に基づく優先権を請求する任意の出願を伴う、以降の手続きで実際の請求項として提示されてもよい。
【０２１０】
潜在的請求項：
１．
ロータリーエンジンであって、
ａ．吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、
ｂ．該筐体の中に回転可能に載置される回転子と、
ｃ．中心軸の周りを振動して旋回するように載置および駆動される、中空シリンダの環状部分であって、該部分は、１対の接続されたゲートを形成する第１および第２の対向端を有し、各端は、該筐体内の体積を画定するように該回転子に周期的に接触し、該体積は、該回転子の回転中にサイクルを示す、環状部分と
を備えており、（ｉ）第１の端のみが該回転子に接触している間、該体積は、該サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量まで低減され、（ｉｉ）該体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量で実質的に一定に保たれ、（ｉｉｉ）第２の端のみが該回転子に接触している間、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、ロータリーエンジン。
２．
内燃エンジンであって、
吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、
該筐体に対して移動可能に載置される少なくとも３つのピストンであって、各ピストンは、磁性材料で形成される、少なくとも３つのピストンと、
該筐体の周りに配置される一連の電磁コイルであって、該電磁コイルは、該ピストンに力を及ぼすように電子的に制御されることによりサイクルを実装する、電磁コイルと
を備えており、該ピストンと該筐体との間において体積が維持され、該体積は、該ピストンの移動中にサイクルを示し、該体積は、該サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量に低減され、該体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量で実質的に一定に保たれ、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、該第３の量は、前記第１の量よりも大きい、内燃エンジン。
３．
ロータリーエンジン用の密閉システムであって、
ａ．筐体壁の内面に形成される複数の溝、および該溝の各々の中に配置されるバネ負荷密閉細片と、
ｂ．該溝の間に位置する該筐体壁の開口部であって、油供給部に連結される開口部と、
ｃ．該筐体壁とエンジンの回転子との間に配置される浮動カバーであって、該浮動カバーは、該回転子の面に隣接する内面と、該筐体壁の該内面に隣接する外面とを有し、該浮動カバーの該内面は、概して該回転子の直径に一致する直径を有する溝と、該浮動カバーの溝の中に位置するバネ負荷密閉細片とを含む、浮動カバーと
を備えており、該油供給部は、該エンジンの密閉を支援するように、該エンジンの作動媒体によって引き起こされる該浮動カバーの該内面にかかる軸力と反対に加圧された油に該浮動カバーの該外面へ軸力を印加させる、ロータリーエンジン用の密閉システム。
４．
頂点密閉システムであって、
第１の部材用のロータリーエンジンの中の頂点密閉システムであって、該第１の部材は、第２の部材に関するゲートまたは羽根のうちの１つであり、該第１の部材に関して動き、該第１の部材の接触領域において少なくとも周期的にそれと接触し、該頂点密閉システムは、
ａ．該第１の部材の該接触領域に形成される陥凹と、
ｂ．該第１の部材が該第２の部材と接触している時に、ローラが該第２の部材に接触するように該陥凹の中で回転可能に載置されるローラと
を備える、頂点密閉システム。
５．
ロータリーエンジンの中で、第１の部材と、該第１の部材がそれに対して動く第２の部材との間の界面を密閉する密閉システムであって、該第１の部材は、縁を提示し、軸に平行であり、該第２の部材と接触しており、該密閉システムは、
ａ．該縁に形成される少なくとも１つの陥凹と、
ｂ．複数の軸方向に隣接する細片であって、該少なくとも１つの陥凹の中に載置され、該細片を該第２の部材と係合して維持するようにバネ負荷される、細片と
を備える、密閉システム。
６．
ロータリーエンジンであって、
ａ．吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、
ｂ．該筐体の中に回転可能に載置される回転子であって、チャネルが２つの一体的に形成された端板の間で軸方向に位置するように、該回転子の縁に形成される軸チャネルを有する、回転子と、
ｃ．該軸チャネルと係合可能となるように、該筐体に対して移動可能に載置され、該軸チャネルの形状と共形する形状を有する、少なくとも１つのゲートと
を備えており、該少なくとも１つのゲートの該回転子との係合中に、該少なくとも１つのゲートの表面、該回転子、および該筐体の間で体積が維持され、該体積は、該回転子の回転中にサイクルを示し、該体積は、該サイクルの圧縮部分において第１の量から第２の量まで低減され、該体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量で実質的に一定に保たれ、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量まで増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、ロータリーエンジン。
７．
密閉システムであって、
ロータリーエンジンの中で、羽根またはゲートのうちの１つとして機能し、軸に沿った運動が可能である第１の部材と、該第１の部材に対して動く第２の部材との間の密閉を向上するための密閉システムであって、該第１の部材は、該軸に沿った運動の限界において、該第２の部材に対して係合可能であり、該密閉システムは、
合致した１対の構成要素であって、該第１の部材としての機能を果たす、合致した１対の構成要素を備え、
該合致した１対の各１つは、該第１の部材の移動軸に沿って別個に移動可能となるよう載置されていることにより、各構成要素は、他の構成要素に対して特異的に動いて、該構成要素の運動の限界において密閉を向上させる、密閉システム。
８．
内燃エンジンであって、
ａ．吸気ポートおよび排気ポート、ならびに１対の対向ピストン面を有する、両方向ピストンと、
ｂ．ピストンの同心円状外側に載置され、１対の対向内部接触面を有する、筐体であって、該筐体は、縦軸に沿って該ピストンに対して往復運動で動き、各接触面は、該往復運動の限界において該ピストンの該ピストン面のうちの対応する１つに接近する、筐体と、
ｃ．該筐体と関連して該ピストンと係合されるピストンアクチュエータであって、各ピストン面と該接触面のうちの対応する１つとの間で体積が画定されるように、該ピストンに対して該筐体の該運動を制御する、ピストンアクチュエータと
を備えており、該体積は、該ピストンに対する該筐体の往復運動中にサイクルを示し、該体積は、該サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量まで低減され、該体積は、該サイクルの熱付加部分の間に該第２の量で実質的に一定に保たれ、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量まで増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、内燃エンジン。
９．
前記ピストンアクチュエータは、前記ピストンに対する前記筐体の往復運動に滞留時間を提供する形状を有する、カムである、潜在的請求項８に記載の内燃エンジン。
１０．
前記ピストンアクチュエータは、電磁コイルシステムである、潜在的請求項８に記載の内燃エンジン。
１１．
前記ピストンおよび筐体は、円筒形状である、潜在的請求項８に記載の内燃エンジン。
１２．
内燃エンジンであって、
吸気ポートおよび排気ポートを有する、シリンダと、
該シリンダの中に協働往復運動のために配置される１対のピストンであって、該ピストンの各々は、ピストン面を有し、該ピストンに、該シリンダ内で、該ピストン面の間に、該ピストンに体積を画定させる態様で、回転出力に連結される、ピストンと
を備えており、該体積は、該ピストンの往復運動中にサイクルを示し、該体積は、該サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量まで低減され、該体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量で実質的に一定に保たれ、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量に増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、内燃エンジン。
１３．
内燃エンジンであって、
ａ．吸気ポートおよび排気ポートを有する、筐体と、
ｂ．該筐体に対して移動可能に載置される、少なくとも１つのピストンと、
ｃ．該ピストンと該筐体との間で体積が維持されるように、サイクルを通して該ピストンを動かすための手段であって、該体積は、該ピストンの移動中にサイクルを示す、手段と
を備えており、該体積は、該サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量まで低減され、該体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量で実質的に一定に保たれ、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量まで増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、内燃エンジン。
１４．
前記ピストンは、液体を含む、潜在的請求項１３に記載のエンジン。
１５．
ロータリーエンジンであって、
ａ．内側回転子であって、該内側回転子は、複数Ｎ個のローブおよび受容部材を有し、該内側回転子は、該受容部材の軸に対して配置され、軸の周りを回転移動し、該受容部材は、該内側回転子が回転するにつれて連続ローブと嵌合するＮ＋１個の陥凹を有する、内側回転子と、
ｂ．該内側回転子の各ローブおよび該受容部材の対応する陥凹に対して体積が画定されるように、該受容部材に対して該内側回転子の回転を引き起こす駆動部であって、該体積はサイクルを示す、駆動部と
を備えており、該体積は、該サイクルの圧縮部分において、第１の量から第２の量まで低減され、該体積は、該サイクルの熱付加部分の間、該第２の量で実質的に一定に保たれ、該体積は、該サイクルの膨張部分において第３の量まで増加させられ、該第３の量は、該第１の量よりも大きい、ロータリーエンジン。
１６．
筐体であって、吸気ポートおよび排気ポートを有する筐体をさらに備え、前記内側回転子は、該筐体に対して第１の方向に回転し、前記受容部材は、該筐体に対して第２の方向に回転する、潜在的請求項１５に記載のエンジン。
１７．
前記受容部材は、前記筐体の一部であり、該筐体は、吸気ポートおよび排気ポートを有する、潜在的請求項１５に記載のエンジン。
【０２１１】
上記において説明される本発明の実施形態は、例示的のみとなることを目的とし、多数の変化および修正が当業者にとって明らかになるであろう。全てのそのような変化および修正は、添付の請求項において定義されるような本発明の範囲内となることを目的とする。
【図１】
2011530044.tif 000005
【図２】
2011530044.tif 000006
【図３】
2011530044.tif 000007
【図４】
2011530044.tif 000008
【図５】
2011530044.tif 000009
【図６】
2011530044.tif 000010
【図７】
2011530044.tif 000011
【図８】
2011530044.tif 000012
【図９】
2011530044.tif 000013
【図１０】
2011530044.tif 000014
【図１１】
2011530044.tif 000015
【図１２】
2011530044.tif 000016
【図１３】
2011530044.tif 000017
【図１４】
2011530044.tif 000018
【図１５】
2011530044.tif 000019
【図１６】
2011530044.tif 000020
【図１７】
2011530044.tif 000021
【図１８】
2011530044.tif 000022
【図１９】
2011530044.tif 000023
【図２０】
2011530044.tif 000024
【図２１】
2011530044.tif 000025
【図２２】
2011530044.tif 000026
【図２３】
2011530044.tif 000027
【図２４】
2011530044.tif 000028
【図２５】
2011530044.tif 000029
【図２６】
2011530044.tif 000030
【図２７】
2011530044.tif 000031
【図２８】
2011530044.tif 000032
【図２９】
2011530044.tif 000033
【図３０】
2011530044.tif 000034
【図３１】
2011530044.tif 000035
【図３２】
2011530044.tif 000036
【図３３】
2011530044.tif 000037
【図３４】
2011530044.tif 000038
【図３５】
2011530044.tif 000039
【図３６】
2011530044.tif 000040
【図３７】
2011530044.tif 000041
【図３８】
2011530044.tif 000042
【図３９】
2011530044.tif 000043
【図４０】
2011530044.tif 000044
【図４１】
2011530044.tif 000045
【図４２】
2011530044.tif 000046
【図４３】
2011530044.tif 000047
【図４４】
2011530044.tif 000048
【図４５】
2011530044.tif 000049
【図４６】
2011530044.tif 000050
【図４７】
2011530044.tif 000051
【国際調査報告】
2011530044.tif 000052
2011530044.tif 000053
2011530044.tif 000054
2011530044.tif 000055
2011530044.tif 000056