(57)【要約】ロータリーエンジンは、サイクロイドロータと、ロータとともに回転する面シールを含み、かつロータとともに回転しない他のシールを含む封止グリッドとを有する。ロータが筐体内で回転するとき、ロータ、筐体、およびシールグリッドは、それらの間に少なくとも１つの作業チャンバを形成し、チャンバは、初期体積Ｖ１からＶ１未満のＶ２までの変化を受け、したがって、作業媒体を圧縮し、続いて、チャンバ体積が、ロータの回転角度の平滑および連続関数となるように、Ｖ１より大きくあり得る体積Ｖ３へと拡張する。
2014514492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の突出部と、対応する一組のＮ＋１個の突出部受容領域を有する筐体とを有するサイクロイドロータを含むタイプの改良型エンジンであって、該突出部受容領域は、該ロータが該筐体に対して軸の周りで回転するとき、該突出部を連続的に受容し、該筐体は、（ｉ）該ロータの第１および第２の側面上に軸方向に配置された一対の側面と、（ｉｉ）隣接する突出部受容領域の各対の間に配置された尖端と、（ｉｉｉ）吸気ポートおよび排気ポートとを有し、改良点は、
複数の尖端シールであって、該複数の尖端シールのうちの少なくとも１つは、各尖端上に配置され、該ロータの回転の周期全体を通して、該ロータとの接触を維持するように構成され、各シールは、該ロータおよび該突出部受容部分のサイクロイド幾何学形状のために、該ロータの回転全体を通して、該ロータに対して半径方向に偏向される、尖端シールと、
該吸気ポートと作業チャンバとの間を周期的に連通するように、該ロータの中に画定された第１の通路であって、該作業チャンバは、２つの尖端シール、該筐体、および該ロータの間にある体積として画定される、第１の通路と、
該第１の通路と異なる第２の通路であって、該第２の通路は、該排気ポートと該作業チャンバとの間を周期的に連通するように、該ロータの中に画定される、第２の通路と、
第１の側面と該ロータとの間に配置された第１の面シールと、
第２の側面と該ロータとの間に配置された第２の面シールと
を備え、
該通路および該シールは、各シールに、該ロータについての全角度位置を通して該ロータおよび該側面のうちの一方の両方との接触を維持させつつ、該ポートのうちのいずれかとの連通を回避するように構成される、エンジン。
【請求項２】
各尖端シールは、前記ロータとの接触領域を有し、該接触領域は、理論上のローラの曲率半径と等しい曲率半径によって湾曲させられ、該理論上のローラは、該ロータの幾何学形状および前記突出部受容領域の幾何学形状によって一意的に画定される、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記ロータは、第１の軸面と、該第１の軸面に平行な第２の軸面と、半径方向表面とを有し、該半径方向表面は、該第１の軸面と該第２の軸面との間にあり、該第１の軸面および該第２の軸面に垂直であり、
該第１の軸面と該半径方向表面とは、該ロータの第１のエッジを画定し、該第２の軸面と該半径方向表面とは、該ロータの第２のエッジを画定し、
前記第１の面シールは、該ロータの該第１のエッジに配置される、請求項１に記載のエンジン。
【請求項４】
さらに、前記第２の面シールは、前記ロータの前記第２のエッジに配置される、請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記ロータは、第１の軸面と、該第１の軸面に平行な第２の軸面と、半径方向表面とを有し、該半径方向表面は、該第１の軸面と該第２の軸面との間にあり、それらに垂直であり、該第１の軸面と該半径方向表面とは、該ロータの第１のエッジを画定し、前記第１の面シールは、該ロータの該第１のエッジから変位させられた該第１の軸面上に配置されることにより、該第１のエッジと該第１の面シールとの間の該第１の軸面上に第１の環状ランディングを画定し、該エンジンは、該第１の環状ランディングにおいて、該ロータおよび該第１の面シールに接触するように配置されるボタンシールをさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項６】
前記筐体内における前記ロータの第１の角度において、前記作業チャンバは、最大圧縮チャンバ体積を有する圧縮チャンバを形成し、該筐体内における該ロータの第２の角度において、該作業チャンバは、最大拡張チャンバ体積を有する拡張チャンバを形成し、該最大拡張チャンバ体積は、該最大圧縮チャンバ体積の１．０倍以上である、請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
前記最大拡張チャンバ体積は、前記最大圧縮チャンバ体積の少なくとも３倍である、請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記側面のうちの少なくとも１つの中に複数の潤滑剤チャネルをさらに備え、該複数の潤滑剤チャネルの各々は、潤滑剤を前記複数の尖端シールのうちの対応する１つに送達するように配置される、請求項１に記載のエンジン。
【請求項９】
前記側面のうちの少なくとも１つの中に複数の潤滑剤チャネルをさらに備え、該潤滑剤チャネルは、潤滑剤を前記面シールのうちの対応する１つに連続的に送達するように配置される、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１０】
Ｎ個の突出部と、対応する一組のＮ＋１個の突出部受容領域を有する筐体とを有するロータを含むタイプの改良型エンジンであって、該突出部受容領域は、該ロータがその軸の周りで回転し、かつ該筐体に対して軸の周りで周回するとき、該突出部を連続的に受容し、該筐体は、（ｉ）該ロータの第１および第２の側面上に軸方向に配置された一対の側面と、（ｉｉ）各対の隣接する突出部受容領域の間に配置された尖端と、（ｉｉｉ）吸気ポートおよび排気ポートとを有し、改良点は、
該吸気ポートと作業チャンバとの間を周期的に連通するように、該ロータの中に画定された第１の通路であって、該作業チャンバは、２つの尖端シール、該筐体、および該ロータの間にある体積として画定される、第１の通路と、
該第１の通路と異なる第２の通路であって、該第２の通路は、該排気ポートと該作業チャンバとの間を周期的に連通するように、該ロータの中に画定される、第２の通路と、
複数の尖端シールを備える封止グリッドであって、該複数の尖端シールのうちの少なくとも１つは、各尖端に配置され、該ロータとの接触を維持するように構成され、そのようなシールは、該ロータに対して半径方向に偏向される、封止グリッドと、
面シールと
を備え、
該面シールは、
該ロータ上に配置され、該筐体の側面との接触を維持するように構成される面シールであって、そのようなシールは、該筐体側面に対して軸方向に偏向され、回転過程にわたって、該側面シールは、該吸気または排気ポートと交差せず、２×（Ｎ＋１）個のボタンシールは、すべての尖端の各側面に対して１つずつ該筐体側面内に配置され、該ロータに向かって軸方向に偏向され、該尖端シールおよび該側面シールとの接触を維持するように構成される、面シールと、
該ロータ上に配置され、該筐体の側面および該ロータの面取り部分との接触を維持するように構成される面シールであって、そのようなシールは、該筐体側面に対して軸方向に偏向される、面シールと
のうちの１つであり、
該ポート、通路、および面シールは、該シールに、該ロータの全角度位置を通して、該ロータおよび該側面のうちの一方の両方との接触を維持させつつ、該シールが該ポートのいずれかと交差することを回避するように構成される、エンジン。
【請求項１１】
前記面シールは、ワイヤシールである、請求項１０に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記面シールは、前記ロータのエッジに配置され、該エッジは、該ロータの軸面と該ロータの半径方向面との交差によって画定される、請求項１０に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記面シールのプロファイルは、サイクロイド曲線として生成され、該サイクロイド曲線を生成するために使用される理論上のローラの半径は、前記ボタンシールの中のボタンの半径である、請求項１０に記載のエンジン。
【請求項１４】
前記ロータは、一組のＮ＋１個の理論上のローラによって画定されるサイクロイド幾何学形状のものであり、各尖端シールは、該ロータとの接触領域を有し、該接触領域は、該尖端シールが置き換える該理論上のローラの曲率半径に近似する曲率半径によって湾曲させられる、請求項１０に記載のエンジン。
【請求項１５】
ロータリーエンジンであって、該ロータリーエンジンは、
作業空洞と、該作業空洞と流体連通する燃焼チャンバとを有する筐体と、
該筐体上に配置されるピストンであって、該ピストンは、制御可能に該燃焼チャンバ内へ進入し、かつそこから後退させられるように構成される、ピストンと、
該作業空洞内に回転可能に搭載されるロータであって、該ロータは、それにより、該作業空洞内での該ロータの回転についての異なる角度において、該筐体とともに、可変体積の作業チャンバを形成する、ロータと、
該ロータの回転角度に同期して、制御可能に、該ピストンを該燃焼チャンバ内へ進入させ、かつそこから後退させるコントローラであって、該コントローラは、それにより、該作業チャンバと該燃焼チャンバとの組み合わされた体積を、該ロータの回転角度の範囲にわたって一定にさせる、コントローラと
を備える、エンジン。
【請求項１６】
ロータリーエンジンであって、該ロータリーエンジンは、
作業空洞を有する筐体と、
シャフトであって、偏心部分を有するシャフトと、
第１の軸面と、該第１の軸面と反対側の第２の軸面とを有するロータであって、該ロータは、偏心部分上および該作業空洞内に配置され、該ロータは、該第１の軸面上に第１のカムを備え、該第１のカムは、該シャフトの該偏心部分の偏心度に対応する偏心度を有する、ロータと、
該筐体との一体型のまたはそれに固定して取り付けられるカバーであって、該カバーは、複数のローラを備え、各ローラは、該カムと係合され、該カムは、該ロータが、該作業空洞内で回転し、該シャフトの周りを周回するとき、該ロータの回転を誘導する、カバーと
を備える、エンジン。
【請求項１７】
前記ロータの前記第２の軸面上に第２のカムをさらに備える、請求項１６に記載のロータリーエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権）
本願は、米国仮特許出願第６１／４６９，００９号（２０１１年３月２９日出願、名称「Ｃｙｃｌｏｉｄ  Ｒｏｔｏｒ  Ｅｎｇｉｎｅ」、発明者名（Ｎｉｋｏｌａｙ  ＳｈｋｏｌｎｉｋおよびＡｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｃ．Ｓｈｋｏｌｎｉｋ））の優先権を主張し、この出願の開示内容は、その全体が参照することによって本明細書に援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、エンジンに関し、より具体的には、ロータリーエンジンに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景技術）
ロータリーエンジンは、多数のエンジニアおよびこの分野に対する取り組みを魅了する高効率、高電力密度、および少部品数の有望性を有する。先行技術において既存の多数の構成の中で、最も単純かつ最も有望性のあるものの１つは、ジェロータ概念に基づく。先行技術を図示する図１（ａ）―１（ｄ）、より具体的には、図１（ａ）を参照すると、ジェロータは、筐体空洞（筐体は図示せず）内に回転可能に搭載され、メスギヤプロファイルを有する外側ロータと、オスギヤプロファイルを有する内側ロータとを含む。その動作の過程において、外側および内側ロータは両方とも、筐体内を回転し、可変体積の複数の連続チャンバを形成する。これらのチャンバは、コンプレッサ／空気圧モータ／エンジン内のガスの圧縮または拡張、あるいはポンプ／油圧モータ内の液体の移動を実行するために使用され得る。代替構成では、外側ロータは、固定である一方、内側ロータは、偏心シャフトによって駆動され、揺動する。そのように形成される可変体積チャンバは、第１の構成と同様に挙動する。これらの設計と関連付けられた摩擦損失は、図１（ｂ）に示されるローラベーンジェロータ設計を使用することによって低減され得る。外側ロータと内側ロータとの間の直接接触の代わりに、ローラは、変位チャンバを形成するように組み込まれる。これらの設計の全てにおいて、外側ロータは、チャンバを形成するだけではなく、また、内側ロータを誘導するために使用される。
【０００４】
非常に少ない可動部分を有するので、この単純設計が、その周囲にロータリーエンジンを設計することを試みた多くの人の注意を魅了したことは、驚きに値しない。しかしながら、全ロータリーエンジンに端を発し得る主要な問題は、エンジンの圧縮、燃焼、および拡張ストロークの間、作業流体を密閉することの困難性である。理論上は、エンジンの大部分は、シールを使用せずに、作業流体を完全に封入するために、理屈の上では実行可能であると考えられるが、実際は、機械加工公差および熱膨張が考慮されると、また、その一部が摩耗し始めると、作業流体の封止は、シールを伴わずには不可能である。ジェロータベースのエンジンの最も有名なバージョンであって、かつ生産において使用される唯一のものは、図１（ｃ）に示されるように、３つの突出部ロータが２つの突出部筐体の内側を移動するワンケルエンジンである。このエンジンは、２つの主要な理由から、比較的に成功した。第１に、外側ロータは内側ロータを誘導するために使用されず、むしろ、一対のギヤが、偏心シャフトの運動に伴って内側ロータの移動および回転を同期させるために使用された。第２に、製造公差、熱膨張、および摩耗をもたらすために提供される内側ロータと外側ロータとの間の間隙は、ロータの平坦部分上に位置する面シールと、ロータの各頂点に位置する頂点シールと、また、これらのタイプのシールの両方に接続する「ボタン」とから成る、「ワンケルグリッド」として認識され得るシールのグリッド加工によって封止された。これらのシールは全て、ロータ上に位置し、したがって、ロータとともに移動するであろう。ロータ自体および筐体とともに、理論上、これらのシールは、作業流体を完全に封入する。ここでも、実際は、依然として、シールの間またはシールとロータの間およびシールと筐体との間に間隙が存在するが、これらは、比較的に小さく、管理可能であって、エンジンを機能させることが可能である。しかしながら、これらのエンジンは、比較的に低効率および高排出量を有することが周知であって、以下の理由から、圧縮点火動作モードには好適ではない。
１．シールグリッドにも関わらず、比較的に高度の漏出。例えば、高速で動く頂点シールの跳動およびスパークプラブを収容するためのエンジン内の孔が漏出に寄与する。
２．大規模シール移動。
３．最高圧縮時の燃焼チャンバの超高表面積対体積比によって生じる高熱損失。
４．低幾何学的達成可能圧縮比。
５．（任意の他の手段によって潤滑を得ることができない）頂点シールを潤滑させるための作業チャンバ内への油の計測の必要性、およびこの油が排出されるポートの存在が排出量問題を生じさせる。
【０００５】
理論上、固定外側ロータを有するジェロータエンジンは、１つのみの主要可動部分、すなわち、ロータを有する。筐体の内側を移動するこのロータは、ロータの回転の過程において、収縮および拡張する可変の幾何学形状空洞を形成する。封止は、ロータと筐体との間の理論上の線接触によって達成される。そのような接触は、少なくとも、２つの場所において生じることになる。一般に、ジェロータは、ロータと筐体との間に、非常に小さい摺動接触を有するように設計されるが、「摺動を伴わない回転」を実装するような試みが行われた。そのような取り組みの実施例として、Ｋａｔｚの米国特許第７，５２０，７３８号を参照されたい。別の実施例は、筐体内でロータを誘導するための偏心器と併用してローラを使用する、Ｒｅｎｅ  Ｌｉｎｄｅｒの米国特許第５，３７３，８１９号に説明されている。さらに別の実施例は、筐体内でシールを使用する、Ｖｅｓｅｌｏｖｓｋｙの露国特許第ＲＵ２０７８２２１Ｃ１号に説明されている。実際は、前述のように、製造公差および熱膨張は、設計者に、ロータと筐体またはロータとローラとの間に比較的大きな間隙を残させる。筐体およびロータが、非可撓性である場合、あるいはローラが、熱膨張または機械加工公差による事前荷重に対応不能である場合、封止は、達成されることができない。したがって、ロータと筐体との間の単純回転接触について語るのは、無意味となる。この間隙は、実効性のあるエンジンを可能にするために、シールによって、一方または他方が閉鎖される必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の実施形態では、Ｎ個の突出部と、ロータが、筐体に対して、軸の周りで回転するとき、突出部を連続的に受容するための対応する一組のＮ＋１個の突出部受容領域を有する筐体とを有する、サイクロイドロータを含むタイプの改良型エンジンであって、筐体は、（ｉ）ロータの第１および第２の側面上に軸方向に配置された一対の側面と、（ｉｉ）各対の隣接する突出部受容領域間に配置された尖端と、（ｉｉｉ）吸気ポートおよび排気ポートとを有し、改良点として、複数の尖端シールであって、複数の尖端シールのうちの少なくとも１つは、各尖端上に配置され、ロータの回転の周期全体を通して、ロータとの接触を維持するように構成され、各々、ロータおよび突出部受容部分のサイクロイド幾何学形状を考慮して、ロータの回転全体を通して、ロータに対して、半径方向に偏向される、シールと、吸気ポートと作業チャンバとの間を周期的に連通するために、ロータ内に画定された第１の通路であって、作業チャンバは、２つの尖端シール、筐体、およびロータ間にある体積として画定される、第１の通路と、排気ポートと作業チャンバとの間を周期的に連通するために、ロータ内に画定される、第１の通路と異なる、第２の通路と、第１の側面とロータとの間に配置された第１の面シールと、第２の側面とロータとの間に配置された第２の面シールとが画定され、通路およびシールは、各シールに、ロータの全角度位置を通して、ロータおよび側面の一方の両方との接触を維持させる一方、ポートのいずれかとの連通を回避するように構成されるエンジンが提供される。
【０００７】
別の実施形態では、各尖端シールは、ロータとの接触領域を有し、接触領域は、理論上のローラの曲率半径と等しい曲率半径によって湾曲させられ、理論上のローラは、ロータの幾何学形状および突出部受容領域の幾何学形状によって、一意的に画定される。
【０００８】
別の実施形態では、ロータは、第１の軸面と、第１の軸面と平行の第２の軸面と、第１の軸面と第２の軸面との間にあって、第１の軸面および第２の軸面に垂直である、半径方向表面とを有し、第１の軸面および半径方向面は、ロータの第１のエッジを画定し、第２の軸面および半径方向面は、ロータの第２のエッジを画定し、第１の面シールは、ロータの第１のエッジに配置される。
【０００９】
さらなる実施形態では、第２の面シールは、ロータの第２のエッジに配置される。
【００１０】
別の実施形態では、ロータは、第１の軸面と、第１の軸面に平行の第２の軸面と、第１の軸面と第２の軸面との間にあって、それらに垂直である、半径方向表面とを有し、第１の軸面および半径方向面は、ロータの第１のエッジを画定し、第１の面シールは、第１のエッジと第１の面シールとの間の第１の軸面上の第１の環状ランディングを画定するように、ロータの第１のエッジから変位させられ第１の軸面上に配置され、エンジンは、第１の環状ランディングにおいて、ロータおよび第１の面シールに接触するように配置されるボタンシールをさらに備える。
【００１１】
別の実施形態では、筐体内のロータの第１の角度において、作業チャンバは、最大圧縮チャンバ体積を有する圧縮チャンバを形成し、筐体内のロータの第２の角度において、作業チャンバは、最大拡張チャンバ体積を有する拡張チャンバを形成し、最大拡張チャンバ体積は、最大圧縮チャンバ体積の１．０倍以上である。
【００１２】
別の実施形態では、最大拡張チャンバ体積は、最大圧縮チャンバ体積の少なくとも３倍である。
【００１３】
別の実施形態はさらに、側面のうちの少なくとも１つ内に複数の潤滑剤チャネルを含み、複数の潤滑剤チャネルは各々、潤滑剤を複数の尖端シールの対応する１つに送達するように配置される。
【００１４】
別の実施形態はさらに、側面のうちの少なくとも１つ内に複数の潤滑剤チャネルを含み、潤滑剤チャネルは、潤滑剤を面シールの対応する１つに連続的に送達するように配置される。
【００１５】
別の実施形態では、Ｎ個の突出部と、ロータがその軸の周りで回転し、かつ筐体に対して軸の周りで周回するとき、突出部を連続的に受容するための対応する一組のＮ＋１個の突出部受容領域を有する筐体とを有する、ロータを含むタイプの改良型エンジンであって、筐体は、（ｉ）ロータの第１および第２の側面上に軸方向に配置された一対の側面と、（ｉｉ）各対の隣接する突出部受容領域間に配置された尖端と、（ｉｉｉ）吸気ポートおよび排気ポートとを有し、改良点として、吸気ポートと、２つの尖端シール、筐体、およびロータ間にある体積として画定される作業チャンバとの間を周期的に連通するために、ロータ内に画定される第１の通路と、排気ポートと作業チャンバとの間を周期的に連通するために、ロータ内に画定される、第１の通路と異なる第２の通路と、複数の尖端シールを備える、封止グリッドであって、複数の尖端シールのうちの少なくとも１つは、各尖端上に配置され、ロータとの接触を維持するように構成され、そのようなシールは、ロータに対して、半径方向に偏向される、封止グリッドと、ロータ上に配置され、筐体の側面との接触を維持するように構成される、面シールであって、そのようなシールは、筐体側面に対して、軸方向に偏向され、回転過程にわたって、側面シールは、吸気または排気ポートを交差せず、２×（Ｎ＋１）個のボタンシールが、尖端毎の各側面に対して１つずつ、筐体側面内に配置され、ロータに向かって軸方向に偏向され、尖端シールおよび側面シールとの接触を維持するように構成される、面シールと、ロータ上に配置され、筐体の側面およびロータの面取り部分との接触を維持するように構成される、面シールであって、そのようなシールは、筐体側面に対して、軸方向に偏向される、面シールとのうちの１つを含み、ポート、通路、および面シールは、該シールに、ロータの全角度位置を通して、ロータおよび側面の一方の両方との接触を維持させる一方、該シールが、ポートのいずれかを交差するのを回避するように構成される、エンジンが提供される。
【００１６】
別の実施形態では、面シールは、ワイヤシールである。
【００１７】
別の実施形態では、面シールは、ロータのエッジに配置され、エッジは、ロータの軸面とロータの半径方向面との交差によって画定される。
【００１８】
別の実施形態では、面シールのプロファイルは、サイクロイド曲線として生成され、サイクロイド曲線を生成するために使用される理論上のローラの半径は、ボタンシール内のボタンの半径である。
【００１９】
別の実施形態では、ロータは、一組のＮ＋１個の理論上のローラによって画定されるサイクロイド幾何学形状であって、各尖端シールは、ロータとの接触領域を有し、接触領域は、尖端シールが置き換える理論上のローラの曲率半径に近似する曲率半径によって湾曲させられる。
【００２０】
別の実施形態は、作業空洞と、作業空洞と流体連通する燃焼チャンバとを有する筐体と、筐体上に配置され、制御可能に、燃焼チャンバ内へ進入し、かつそこから後退されるように構成される、ピストンと、作業空洞内のロータの回転の異なる角度において、筐体とともに、可変体積の作業チャンバを形成するように、作業空洞内に回転可能に搭載されるロータと、ロータの回転角度に同期し、作業チャンバおよび燃焼チャンバの組み合わされた体積を、ロータの回転角度の範囲にわたって、一定にさせるように、制御可能に、ピストンを燃焼チャンバ内に進入し、そこから後退させる、コントローラとを含む。
【００２１】
別の実施形態は、作業空洞を有する筐体と、シャフトであって、偏心部分を有するシャフトと、第１の軸面と、第１の軸面と反対側の第２の軸面とを有するロータであって、ロータは、偏心部分上かつ作業空洞内に配置され、ロータは、第１の軸面上に第１のカムを備え、第１のカムは、シャフトの偏心部分の偏心度に対応する偏心度を有する、ロータと、筐体と一体型またはそれに固定して取り付けられるカバーであって、複数のローラを備え、各ローラは、カムと係合され、カムは、ロータが、作業空洞内で回転し、シャフトの周りを周回するとき、ロータの回転を誘導するカバーとを含む。
【００２２】
別の実施形態は、ロータの第２の軸面上に第２のカムを含む。
【００２３】
前述の実施形態の特徴は、付随の図面を参照して、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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（ａ）−１（ｄ）は、ジェロータを使用する、先行技術のロータリーエンジンを図式的に図示する。
【図２】図２（ａ）−２（ｂ）は、サイクロイドロータエンジンの実施形態を図式的に図示する。
【図３】図３は、エンジンサイクルの実行中の種々の点におけるサイクロイドロータエンジンの実施形態を図式的に図示する
【図４】図４（ａ）−４（ｄ）は、サイクロイドエンジンの形成構成要素の幾何学形状を図式的に図示する。
【図５】図５は、サイクロイドロータエンジンの実施形態の種々の構成要素を図式的に図示する。
【図６】図６は、サイクロイドロータの実施形態のロータアセンブリを図式的に図示する。
【図７−１】図７（ａ）−７（ｄ）は、エンジン筐体の実施形態とロータ内の吸気および排気通路との間の相互作用を図式的に図示する。
【図７−２】図７（ａ）−７（ｄ）は、エンジン筐体の実施形態とロータ内の吸気および排気通路との間の相互作用を図式的に図示する。
【図８】図８（ａ）−８（ｂ）は、シールグリッドの実施形態とともに、燃焼チャンバピストンの実施形態を図式的に図示する。
【図９】図９は、種々のロータ角度における、吸気ポートに対する面シールの位置を図式的に図示する。
【図１０】図１０（ａ）および１０（ｂ）は、面シールの実施形態を図式的に図示する。
【図１１】図１１（ａ）−１１（ｃ）は、面シールの実施形態を図式的に図示する。
【図１２−１】図１２（ａ）−１２（ｇ）は、封止グリッドの構成要素の実施形態を図式的に図示する。
【図１２−２】図１２（ａ）−１２（ｇ）は、封止グリッドの構成要素の実施形態を図式的に図示する。
【図１２−３】図１２（ａ）−１２（ｇ）は、封止グリッドの構成要素の実施形態を図式的に図示する。
【図１３−１】図１３（ａ）−１３（ｇ）は、面シールの実施形態を図式的に図示する。
【図１３−２】図１３（ａ）−１３（ｇ）は、面シールの実施形態を図式的に図示する。
【図１４】図１４は、面シールの実施形態を図式的に図示する。
【図１５】図１５（ａ）−１５（ｃ）は、封止グリッドの構成要素の実施形態を図式的に図示する。
【図１６】図１６（ａ）−１６（ｄ）は、封止グリッドの構成要素の実施形態を図式的に図示する。
【図１７】図１７は、尖端シールの実施形態を図式的に図示する。
【図１８】図１８は、尖端シールの実施形態を図式的に図示する。
【図１９】図１９（ａ）−１９（ｂ）は、尖端シールの実施形態を図式的に図示する。
【図２０】図２０（ａ）−２０（ｃ）は、尖端シールの実施形態を図式的に図示する。
【図２１】図２１は、ジェロータエンジン筐体およびロータの実施形態を図式的に図示する。
【図２２】図２２（ａ）−２２（ｃ）は、ジェロータエンジンの実施形態を図式的に図示する。
【図２３】図２３は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図２４】図２４は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図２５】図２５は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図２６】図２６は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図２７】図２７は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図２８】図２８は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図２９】図２９（ａ）−２９（ｂ）は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図３０】図３０（ａ）−３０（ｃ）は、ロータリーエンジンの実施形態を図式的に図示する。
【図３１】図３１は、ロータリーエンジンのためのロータの実施形態を図式的に図示する。
【図３２】図３２（ａ）−３２（ｆ）は、エンジンサイクルの実行の間のロータ位置を図式的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
種々の実施形態は、従来のピストンまたはロータリーエンジンよりも低い排気排出量を有し、より高い効率で動作する改良型ロータリーエンジンを提供する。これらの特性は、改良された燃料効率をもたらし、また、例えば、Ｍａｚｄａ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって数十年間使用されているようなワンケルロータリーエンジン等の従来のロータリーエンジンよりも、エンジンを環境に優しいものにする。
【００２６】
以前の内燃エンジンと異なり、例示的実施形態は、固定筐体内で回転するサイクロイド（または、サイクロイド型）ロータを使用する。
【００２７】
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。
【００２８】
サイクロイドの：用語「サイクロイドの」は、ロータリーエンジンのいくつかの実施形態におけるロータの幾何学形状を指す。ロータ（「サイクロイドディスク」として説明され得る）は、Ｚ１個の突出部を有する。ロータ幾何学形状は、Ｚ２個の理論上のローラに基づいて生成され、ここでは、Ｚ２＝Ｚ１＋１であり、理論上のローラは、半径Ｒｒを有し、中心点から距離Ｒだけ離れて位置する。
【００２９】
ロータ（サイクロイドディスク）プロファイルは、ＳｈｉｎおよびＫｗｏｎによって導出された式を使用して、算術的に生成され得る［Ｓｈｉｎ，Ｊ．Ｈ．，ａｎｄ  Ｋｗｏｎ，Ｓ．Ｍ．，２００６，“Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｌｏｂｅ  Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ｄｅｓｉｇｎｉｎ  ａ  Ｃｙｃｌｏｉｄ  Ｒｅｄｕｃｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｎｓｔａｎｔ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｃｅｎｔｅｒ，”  Ｍｅｃｈ．Ｍａｃｈ．Ｔｈｅｏｒｙ，４１，ｐｐ．５９６―６１６参照］：
【００３０】
【数１】
2014514492.tif 000003
式中、φは、入力シャフトの角度であり、ψは、
【００３１】
【数２】
2014514492.tif 000004
上記のように計算されるサイクロイド突出部とローラとの間の接触角度である。
【００３２】
ロータリーエンジンまたはさらに回転コンプレッサが、１から無限大の任意のＺ１に対して、この幾何学形状を使用して、構築することができる。例えば、以下に説明される種々の実施形態は、任意のＺ１が同様に使用され得、この適用が、エンジンに限定されず、また、コンプレッサ、ポンプ、および油圧または空気圧モータにも適用可能であるという理解の下、Ｚ１＝２およびＺ２＝３である、ロータを有する。
【００３３】
圧縮チャンバの最大体積：圧縮チャンバの最大体積は、チャンバが、最初に、エンジンの外部環境から隔絶されるときのエンジンサイクル内の点における、圧縮チャンバ（作業チャンバ内の作業媒体、例えば、空気が、新しいときのエンジンサイクルのそのフェイズにおける作業チャンバであって、燃焼に先立って圧縮される）の体積である。例えば、エンジン２００では、圧縮チャンバの最大体積は、圧縮チャンバからエンジン筐体の外部環境への流体通路がもはや存在しないように、吸気通路が、覆い隠された直後のそのチャンバの体積である。
【００３４】
拡張チャンバの最大体積：拡張チャンバの最大体積は、チャンバが、エンジンの外部環境に暴露される前のエンジンサイクル内の最終点における拡張チャンバ（作業チャンバ内の作業媒体が燃焼されたときのエンジンサイクルのそのフェイズにおける作業チャンバであって、ロータに作用を及ぼしている）の体積である。例えば、エンジン２００では拡張チャンバの最大体積は、その最後の瞬間に、排気チャンバからエンジン筐体の外側への環境に流体通路が残っていないように、排気通路が、覆い隠されるように途絶える直接のチャンバの体積である。
【００３５】
角度または回転角度：エンジンのロータは、エンジン内を回転および周回し得るように構成される。いくつかの実施形態では、ロータは、偏心シャフトによって、かつシャフトの角速度に伴って駆動される、その入力／出力シャフトによって画定されるエンジンの軸を周回する一方、同時に、ロータは、シャフトのある角速度で、かつ以下に画定される同期手段によって、反対方向に、その独自の軸の周囲を回転する。種々の位置において、ロータは、種々の作業チャンバを形成し、吸気および排気ポート等に係合する。ロータの角度またはロータの回転角度の参照は、筐体内のロータの位置を基準とする。例えば、図３（ｆ）では、ロータの位置が、０度と見なされる場合、図３（ｃ）におけるロータの位置は、６０度、反時計回りに変位させられであろう。
【００３６】
作業媒体：用語「作業媒体」は、エンジン内のガスを指し、例えば、吸気チャンバ内を通過する空気、圧縮チャンバ内で圧縮される空気、燃焼チャンバ内のガス、および拡張チャンバ内のガスを含み得る。作業媒体は、燃料（例えば、ガソリンまたはディーゼル燃料）を含有し得、または燃焼副産物を含み得る。
【００３７】
偏心度：シャフトの回転中心と、シャフトに固定された円形の偏心器の幾何学的中心との間の距離。
【００３８】
（エンジンの例示的実施形態の概要）
図２（ａ）は、サイクロイドロータリーエンジン２００の一実施形態を図式的に図示し、図２（ｂ）は、分解図として、サイクロイドロータリーエンジン２００を図式的に図示し、図２（ｃ）は、切断図として、サイクロイドロータリーエンジン２００を図式的に図示する。エンジン２００は、アパーチャ２０１Ｂ、吸気カバー２０１Ｃ、および排気カバー２０１Ｄを有する本体２０１Ａ（「周囲本体」として認識され得る）を有する、筐体２０１を含む。いくつかの実施形態では、吸気カバー２０１Ｃおよび／または排気カバー２０１Ｄは、本体２０１Ａの一体部分であって、ロータ２０２から軸方向に変位され、かつそれに面する平坦表面を形成する。したがって、吸気カバー２０１Ｃおよび／または排気カバー２０１Ｄは、単に、筐体２０１の平坦部分と称され得る。本体２０１Ａ、吸気カバー２０１Ｃ、および排気カバー２０１Ｄは、相互に対して、固定空間関係を担持し、ともに、サイクロイドロータ２０２を格納するための空洞を画定する。
【００３９】
筐体２０１に加え、図２（ａ）および２（ｂ）は、エンジン２００のいくつかの他の要素を含む。随意のファン２０３は、冷却目的のために、気流をエンジン２００に提供し、および／またはエンジンサイクルを実行する際に使用するための新しい空気の装填を供給してもよい。ファンが使用されない場合、新しい空気の装填は、その回転の過程において、サイクルのある部分の間に真空を生成するローラの誘導作用によって供給されるであろう。随意の油ポンプ２０４は、以下にさらに説明されるように、油をエンジンの内部構成要素に提供する。エンジン２００はまた、吸気および排気マニホールド２０５および２０６とともに、エンジン２００内の燃焼のための燃料を提供するための燃料ポンプ２０７および燃料注入器２０８を含む。
【００４０】
エンジン２００内において、ロータは、「シャフト」と称され得る、図６により良好に見られる偏心シャフト２０１に回転可能に連結される。偏心シャフト２１０は、シャフト２１０の中心点（または、軸）２１０Ａの周りで回転するように構成され、偏心度「ｅ」だけシャフトからオフセットされた偏心部分２１０Ｂを含む。シャフト２１０の偏心部分に印加される力は、シャフト２１０に作用し、シャフト２１０を回転させる。
【００４１】
本実施形態では、図３に図式的に図示されるように、ロータ２０２は、２つの突出部２０２Ａ、２０２Ｂを有し、アパーチャ２０１Ｂは、３つの突出部受容領域２５０、２５２、および２５３を有する。
【００４２】
突出部２０２Ａ、２０２Ｂは、湾曲させられ、ある曲率を有する。突出部受容領域２２０、２２１、および２２２は、等数の交差曲線によって画定され、交差曲線は、等数の尖端２０５、２０６、２０７を、１つの尖端を各交差点に形成する。突出部受容領域を画定する曲線２０８、２０９、および２０１は、突出部受容領域２２０、２２１、および２２２の内側曲線が、突出部２０２Ａ、２０２Ｂの外側曲線と同一であるように、突出部の曲率と類似の形状の曲率を有するが、但し、以下により完全に説明されるように、突出部のいずれかが突出部受容領域のいずれかを完全に占有するように、構成要素に対する製造公差および熱膨張に対応するために、２つの曲線間に小間隙が存在すべきである。
【００４３】
各尖端２０５、２０６、２０７は、次に、尖端シール２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃを有し、以下により完全に説明されるように、各尖端シールは、ロータ２０２と連続敵に封止接触し、いくつかの作業チャンバを形成するように半径方向に偏向される。
【００４４】
図３（ａ）―３（ｆ）は、ロータ２０２の幾何学中心が、シャフト２１０の中心２１０Ａの周りを周回し、ロータ２０２が、シャフト２１０の角速度の半分で、かつその反対方向にその中心の周りを回転する、その動作の種々のフェイズにおけるエンジン２００を図式的に図示する。同期機構、この場合、関係３：２における、カバー上に固定された内部ギヤ２１１およびロータ上に固定されたピニオン２１２は、シャフト２１０をロータ２０２の回転方向と反対方向に転動させる。例えば、図３（ａ）−３（ｆ）では、ロータ２０２は、反時計回りに転動し、シャフト２１０は、時計回りに転動する。
【００４５】
ロータ２０２が、アパーチャ２０１Ｂの内側で転動するとき、筐体２０１およびロータ２０２は、協働し、エンジンサイクルを実行するための３つの作業チャンバ２５０、２５２、２５３を形成する。より具体的には、各作業チャンバは、円周筐体２０１Ａ、ロータ２０２、いくつかのシール、および筐体の側面２０１Ｃ、２０１Ｄによって画定される。
【００４６】
例えば、１つの作業チャンバ２５０は、ロータ２０２、円周筐体２０１Ａ、ならびにシール２５１Ａおよび２５１Ｂとともに、側面２０１Ｃおよび２０１Ｄと、ロータと側面との間の他のシールとによって形成される。例示を容易にするために、他のシールは、図３（ａ）―３（ｆ）には図示されない。
【００４７】
図３（ａ）に図示されるように、作業チャンバ２５０は、有限の体積を有し、エンジン２００の外部環境に連結されない。ロータ２０２が、反時計回りに転動するとき、ガスまたは作業媒体（例えば、この瞬間に先立って、作業チャンバ２５０内に誘導された空気）は、その初期体積（Ｖ１）から圧縮される。ロータ２０２が、転動を継続するとき、ロータ２０２の１つの突出部２０２Ａは、突出部受容領域２２１を次第により占有し続け、それによって、作業チャンバ２５０内のガスを次第に圧縮する。したがって、作業チャンバ２５０は、エンジンのサイクルのこの段階では、「圧縮チャンバ」として理解され得る。
【００４８】
最終的に、突出部２０２Ａは、図３（ｃ）に図式的に図示されるように、突出部受容領域２２１を完全に占有する。この位置において、突出部２０２Ａは、圧縮チャンバ内のガス全てを周囲本体２０１Ａ内の燃焼チャンバ２６０の中に圧入したことになる。燃焼チャンバ２６０は、固定体積（Ｖ２）を有する。
【００４９】
突出部受容領域２２１内におけるロータ２０２のこの位置は、「上死点」または「ＴＤＣ」として認識され得る。エンジンのサイクルにおけるこの点において、燃焼チャンバ内の燃料が、点火し、熱をガスに帯びさせ、それによって、ガスの圧力を著しく増加させる。
【００５０】
点火は、当技術分野において公知の種々の方法で開始され得る。しかしながら、本実施形態では、圧縮チャンバ（Ｖ１）の初期体積と上死点における燃焼チャンバ（Ｖ２）の体積の比は、３０以上と高くてもよい。したがって、作業チャンバ内の燃料とガスとの混合物は、圧縮点火によって点火され得る。実際、燃料は、燃焼チャンバが閉鎖される前（例えば、圧縮の間）、あるいは燃焼チャンバが閉鎖される瞬間またはその後に、作業チャンバ内に注入されてもよい。
【００５１】
ロータ２０２が、回転を継続するとき、突出部２０２Ａは、短時間の間（または、小角度の回転にわたって）、突出部受容領域２２１内で実質的に固定である。言い換えると、突出部２０２Ａが、上死点にある間、シャフト２１０の回転は、最終的に、突出部受容領域２２１から後退し始める前に（図３（ｄ））、効果的に、突出部２０２Ａを突出部受容領域２２１内で旋回させる。したがって、上死点およびほぼその地点における作業チャンバ（すなわち、燃焼チャンバ）の体積は、ロータ２０２の角回転の一部に対して実質的に一定である。実際問題として、ロータと筐体との間の非常に小さい間隙を通して移動するガスの空気力学的特性による約５〜１０度の回転にわたって、燃焼チャンバ内に捕捉された作業媒体の体積変化は、燃焼チャンバの体積の０．５％未満であり、事実上一定体積または実質的に一定体積であると見なされ得る。
【００５２】
いくつかの実施形態は、ロータを回転させることによってもたらされ得るものよりも長い時間（または、ロータのより大きな回転角度）の間、実質的に一定体積を有する。例えば、図８（ａ）に図式的に図示されるように、いくつかの実施形態は、燃焼チャンバ８２０内に制御可能に延長可能であるピストン８５０を含む。例えば、いくつかの実施形態では、ピストン８５０は、燃焼チャンバ８２０内に延長してもよい。ロータ８２１が、圧縮チャンバの体積を減少させるとき、圧縮チャンバ内の作業媒体が、燃焼チャンバ８２０内に圧入される。エンジンサイクルにおける所定の点において、ピストン８５０は、燃焼チャンバ８５０内に付加的な体積を提供し、圧縮チャンバの体積の減少に正確に整合するように、燃焼チャンバ８５０から後退し始める。同様に、ロータ８２１が、燃焼チャンバ８５２を越えて転動するとき、ピストン８５０は、燃焼チャンバ８５０を次第により占有し始め得る。このように、圧縮チャンバと燃焼チャンバ８２０との組み合わされた体積は、ロータの進行の所与の範囲にわたって一定に保持され得る。
【００５３】
種々の実施形態では、小ピストン８５０は、バネ負荷されるか、またはエンジンサイクルに同期されたカム、電気または油圧駆動部によって、外部から駆動されてもよい。任意のそのような駆動機構は、「コントローラ」として認識され得る。外部から駆動される場合、ピストン８５０は、燃焼チャンバ８２０内に延長し、遥かに長い持続時間の間、燃焼チャンバ８２０を一定体積に維持するように制御され得る。代替として、ピストン８５０は、超高速圧縮または可変圧縮比エンジンに役立ち得る。これらは全て、エンジン効率を増加させるか、またはエンジンを多数の燃料に作用させる目的のために、エンジンの異なる動作モードにおいて有用である。代替として、燃焼フェイズの間のガスの体積（および、組成物）は、水の注入によって制御され得る。
【００５４】
図３（ａ）―３（ｆ）に戻ると、燃焼後、作業チャンバ２５０内のガスは、膨張し始め、それによって、図３（ｄ）に図式的に図示されるように、ロータ２０２を付勢して、突出部受容領域２２１から退かせる。エンジンサイクルのこのフェイズの間、作業チャンバ２５０は、「拡張チャンバ」として認識され得る。その最大拡張点において、拡張チャンバは、圧縮チャンバの最大体積（Ｖ１）よりも大きい体積（Ｖ３）を有する。いくつかの実施形態では、拡張チャンバ（Ｖ３）の最大体積は、圧縮チャンバの最大体積に等しくあり得、他の実施形態では、拡張チャンバ（Ｖ３）の体積は、圧縮チャンバの最大体積（Ｖ１）より大きくあり得る。いくつかの実施形態では、拡張チャンバ（Ｖ３）の体積は、圧縮チャンバの最大体積（Ｖ１）より１．１〜３倍だけ大きくあり得る。例えば、図３２（ａ）―３２（ｆ）は、体積Ｖ３が体積Ｖ１よりも大きくなるように、吸気および排気通路が構成された実施形態を図式的に図示する。いくつかの実施形態では、吸気および排気通路の構成は、「非対称」として説明され、吸気通路が、ロータの異なる回転角度において、および／または排気通路が作業チャンバに係合する角度（または、角度範囲）より小さいロータの回転角度範囲にわたって、作業チャンバに係合することを意味し得る。
【００５５】
拡張チャンバ２５０内のガスの膨張は、ロータ２０２に力を付与し、それによって、ロータ２０２に、偏心シャフト２１０の周りにおけるその回転を継続させ、それによって、ロータ２０２の回転方向と反対方向に、偏心シャフト２１０をその軸２１０Ａの周りで回転させる。本実施形態では、シャフト２１０は、偏心２１０Ｂ上の矢印によって示されるように時計回りに回転する。
【００５６】
膨張が完了し、かつロータ２０２が、回転を継続するとき、ロータ２０２内の排気通路（図７（ａ）―７（ｄ）参照）は、作業チャンバ２５０と連通する。排気通路は、排気ポートとインターフェースをとり、それによって、排気ガスが、エンジン２００から流出し得るように、作業チャンバ２５０をエンジン２００の外部環境に暴露させる。ロータ２０２が転動を継続するとき、作業チャンバ体積は、減少させられ、排気ガスが排出される。
【００５７】
ロータ２０２が回転を継続するとき、ロータ内の吸気通路（図７（ａ）―７（ｄ）参照）は、作業チャンバに暴露され、この吸気通路は、筐体側面内の吸気ポートと連通する。このように、作業チャンバ２５０は、この体積が、ロータのさらなる回転に伴って増加するとき、新しい空気（新しい「装填」として認識され得る）が、作業チャンバ２５０内に誘導され得るように、最終的に、エンジン２００の外部環境に暴露される。作業チャンバが、エンジン２００の外部環境に暴露されると、作業チャンバ２５０の体積は、有限体積を有していないものとして特徴付けられ得る。なお、排気ガスを排気するとき、チャンバ２５０は、「排気チャンバ」として認識され得、新しい装填を導入している間、チャンバ２５０は、「吸気チャンバ」として認識され得る。
【００５８】
前述の議論は、作業チャンバ２５０に焦点を当てているが、図３（ａ）―３（ｆ）はまた、エンジン２００がまた、２つの他の作業チャンバ２５２および２５３を形成することを明らかにする。各作業チャンバは、チャンバ２５０と関連して前述のように、吸気、圧縮、燃焼、拡張、および排気を含むサイクルを実行する。本実施形態では、作業チャンバの各々に対するエンジンサイクルのフェイズは、他の作業チャンバの各々と１２０度だけフェイズがずれている。サイクルにおける任意の所与の点において、拡張を受けるチャンバは、偏心シャフトを転動させるだけではなく、また、他の２つの作業チャンバ内で実行するフェイズに動力を供給する。
【００５９】
エンジン２００およびその動作に関するいくつかの観察は、この点において有用であり得る。第１に、ロータ２０２は、ロータ２０２の全回転角度において、全３つの尖端シール２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃと接触する。実際、これは、以下により完全に説明されるように、有益な結果を有するサイクロイドロータの特性である。
【００６０】
また、本実施形態は、２つの突出部２０２Ａ、２０２Ｂを有するロータと、３つの突出部受容領域２２０、２２１、２２２を有する固定アパーチャ２０１Ｂとを有するが、他の実施形態は、異なる数の突出部および突出部受容領域を有してもよく、突出部受容領域の数は、対応するロータ上の突出部の数（Ｎ）を１以上（Ｎ＋１）上回る。また、他の実施形態では、（Ｎ＋１）個の突出部付き「筐体」およびＮ個の突出部付きロータの両方ともが、別の固定筐体の周りを回転するか、またはＮ個の突出部付きロータが固定であり、（Ｎ＋１）個の突出部付き「筐体」がロータの周りを回転してもよい。
【００６１】
（筐体）
筐体およびロータの実施形態のより詳細な図は、図５および図６に提供される。図５は、筐体２０１およびロータ２０２の分解図を図式的に図示しており、吸気カバー２０１Ｃと排気カバー２０１Ｄとの間の周囲本体２０１Ａを示す。３つの尖端のうちの２つ２０５、２０６は、３つの燃焼チャンバのうちの２つ２０５および２１５とともに、図５において可視である。第３の尖端２０７および第３の燃焼チャンバ２１７は、ロータ２０２によって遮蔽されているので、図５においては可視ではない。しかしながら、全３つの尖端２１５、２１６、２１７は、図７（ａ）―７（ｃ）の実施形態に図式的に図示されている。図６は、以下に論じられる。
【００６２】
（周囲本体）
本体２０１Ａは、ロータ２０２に密接に関連する３つの突出部受容領域を有する。既知の偏心度「ｅ」を有する偏心器に連結される所与のロータの場合、対応する周囲本体内のアパーチャの幾何学形状は、図４（ａ）―４（ｄ）に示されるように、生成曲線４１３上に配置される一組の理論上のローラ４１０、４１１、４１２を規定することによって決定される。理論上のローラ４１０、４１１、４１２は各々、半径Ｒｒを有する円筒形形状を有し、理論上のローラ４１０、４１１、４１２は、半径Ｒの生成円形４１３の周囲に等距離で離間される。また、ロータ４０１の形状は、前述のサイクロイド式に従って、半径Ｒｒおよび半径Ｒによって決定される。
【００６３】
アパーチャの幾何学形状が、次いで、ロータ４０１を理論上のローラ４１０、４１１、４１２の各々の上死点に配置することによって決定される。ロータ４０１の反対端は、次いで、突出部受容領域の曲線４２０、４２１、４２２を画定する。実際問題として、構成要素の製造公差および熱膨張を考慮するであろう、ロータとロータ受容領域における筐体との間に間隙を提供することによって、突出部受容領域の実践的曲線の構築が、検討されなければならない。このプロセスが、理論上のローラ４２０、４２１、４２２の各々に対して繰り返されるとき、アパーチャ４３０の幾何学形状が画定される。理論上のローラの場所は、周囲本体の尖端に対応する。いくつかの実施形態では、実際のローラ４２０、４２１、４２２は、「理論上の」ローラの寸法を有するように加工されてもよく、そのようなロータは、理論上のものではなく、事実上、存在することに留意されたい。
【００６４】
したがって、アパーチャ４３０、ロータ４０１、および理論上のローラ４１０、４１１、４１２間には、一意の関係が存在する。結果として、幾何学形状は、ロータのものであって、アパーチャは、ＲおよびＲｒによって完全に画定される。半径Ｒｒは、以下に論じられるように、尖端シールまたは尖端ロータの幾何学形状を決定する際に有用であり得る。
【００６５】
サイクロイド幾何学形状は、いくつかの有益な特徴を提供する。例えば、突出部および突出部受容領域の協働幾何学形状は、超高圧縮比（すなわち、圧縮チャンバの最大体積と最小体積との間の比、燃焼チャンバの最小体積は、一定燃焼チャンバ体積を画定する）をもたらす。エンジン２００において、圧縮比は、少なくとも約１２〜２５であるが、より高い比も、同様に可能である。これは、先行技術のロータリーエンジンに勝る改良である。例えば、ワンケルエンジンの場合、実践的限界は、約１０であって、これは、圧縮点火のために十分ではないことは、周知である。このことは、自然吸気ワンケルディーゼルエンジンが存在しない理由である。
【００６６】
実際問題として、ロータが、その「上死点」に位置するとき、すなわち、幾何学的に、作業チャンバ体積がその最小の状態にあるとき、ロータと筐体との間の間隙を最小にすることが望ましい。
【００６７】
（カバーおよびロータ）
吸気カバー２０１Ｃは、吸気ポート２６０を形成し、空気をエンジン２００内の種々の作業チャンバに流入させるアパーチャを含む。対称性を考慮して、３つのアパーチャが、３つの突出部筐体構成において選択されるが、異なる数も、同様に選択され得る。
【００６８】
本実施形態では、ロータ２０２は、ロータ２０２の吸気面２０２Ｆとロータ２０２の半径方向面２０２Ｒとの間に、吸気通路２６１を含む。他の実施形態では、吸気通路は、シャフトを通過してもよい一方、依然として、他の実施形態では、これらの２つの方法が、うまく組み合わされ得る。例えば、いくつかの実施形態は、図７（ｄ）におけるように、筐体のカバーまたは側面上に排気ポートと、図３０（ａ）におけるように、シャフトを通る吸気ポートとを有してもよい。
【００６９】
吸気通路２６１は、断続的に、吸気ポート２６０に暴露される。筐体内の回転角度の範囲にわたって、吸気通路２６１は、作業チャンバに暴露され、エンジン２００の外部環境から作業チャンバ内に一時的吸気導管２６２を作成するであろう。一時的吸気導管２６２は、吸気通路２６１が、少なくとも部分的に、作業チャンバに暴露される限り、筐体２０１内のロータ２０２の角回転の範囲にわたって存在するであろう。筐体２０１内のロータ２０２の他の角回転において、同一の吸気通路２６１は、他の作業チャンバの各々と周期的に整合し、これらの他の作業チャンバの各々に対して、一時的吸気導管を作成するであろう。
【００７０】
排気カバー２０１Ｄは、排気ポート２６５を形成し、使用済み作業媒体をエンジン２００内の種々の作業チャンバから流出させる、アパーチャを含む。吸気カバーと同様に、対称性を考慮して、３つのアパーチャが、３つの突出部筐体構成において選択されるが、異なる数も同様に選択され得る。
【００７１】
本実施形態では、ロータ２０２は、ロータ２０２の排気面２０２Ｇとロータ２０２の半径方向面２０２Ｒとの間に、排気通路２７０を含む。他の実施形態では、排気通路は、シャフトを通過してもよいが、依然として、他の実施形態では、これらの２つの方法が、うまく組み合わされ得る。例えば、いくつかの実施形態は、図７（ｃ）におけるように、筐体のカバーまたは側面上に吸気ポートと、図３０（ａ）におけるように、シャフトを通る排気ポートとを有してもよい。
【００７２】
いくつかの実施形態では、排気通路２７０は、断続的に、排気ポート２６５に暴露される一方、他の実施形態では、排気通路は、継続的に、排気ポート２６５に暴露される。筐体内の回転角度の範囲にわたって、排気通路２６６が、作業チャンバのうちの１つと整列し、所与の作業チャンバからエンジン２００の外部環境までの一時的排気導管を作成するであろう。一時的排気導管は、排気通路が少なくとも部分的に作業チャンバと整列している限り、筐体内のロータの角回転の範囲にわたって、存在するであろう。筐体内のロータの他の角回転において、同一の通路は、他の作業チャンバの各々と周期的に整列し、これらの他の作業チャンバの各々からの一時的排気導管を作成するであろう。排気通路２７０は、随意に、逆止弁を含有し、吸気プロセスの間、エンジン内への排気の逆流を防止してもよい一方、排気通路および吸気通路の両方ともが、短い重複期間の間、同時に作業チャンバに暴露されてもよい。
【００７３】
カバー２０１Ｃおよび２０１Ｄの一方または両方は、シャフトを支持するための軸受（６５０、図６）を含む。軸受６５０は、ジャーナル軸受（流体力学的）タイプを含む、任意の従来のタイプであり得る。これによって、図３０（ａ）に示されるように、特に単純構成をもたらされるため、これは、特に有益であり得る。また、この構成では、ロータのシャフトを偏心および回転可能に保持する入力／出力シャフトは、同様に、釣合錘としても使用される。したがって、それらは、タングステン等の重金属から作製されてもよく、または重金属挿入部を有してもよい。
【００７４】
図６は、ロータ２０２および偏心シャフト２１０の分解図を図式的に図示する。面シール８０１を収容するために、ロータ２０２は、２つの面シール８０１が配置される２つの溝８０２（ロータの各面に１つ）を有する。これらの溝８０２は、溝８０２内の面シール８０１が、ボタンシール８１０と一定接触するであろうように生成される。したがって、いくつかの実施形態では、ロータ８２１上のランディング８１１は、一定幅を有する一方、他の実施形態では、ランディング８１１は、ロータ８２１上の異なる点において変動する幅を有し得る。また、エンジンは、各尖端２０５、２０６、２０７の近傍における各筐体側面（カバー）２０１Ｃ、２０１Ｄ内に３つの点（一般に、Ｎ個の突出部ロータを有するエンジンの場合、Ｎ＋１個の点）を有し、筐体側面２０１Ｃまたは２０１Ｄ内のそのような点は、面シール８０１と連続接触する。筐体側面２０１Ｃ、２０１Ｄ内の油供給ポート（例えば、図２（ｂ）における２７０および２７１等）は、これらの点のうちの少なくとも１つにわたって位置する。したがって、設計は、面シール８０１全体が、ロータ８２１が回転するとき、最終的に、油ポートを通過するであろうと想定する。言い換えると、面シール８０１は各々、各筐体側面２０１Ｃ、２０１Ｄ内に位置する、その独自の潤滑チャネルを有する。さらに、面シール８０１および吸気ポート２６０と排気ポート２６５は、面シール８０１が、固定ポート２６０、２６５に決して暴露されないように構築される。これは、油がポートを通って逃散することを防止する。油は、シールの摩耗および冷却を低減させる目的を果たすだけではなく、漏出を防止することに役立ち得る。
【００７５】
ロータ２０２の運動は、偏心シャフト２１０および一対の同期ギヤと、ロータ２０２に固定されたピニオンギヤ２１２（シャフト軸は、接触せずに、このピニオンを通過する）と、吸気カバー２０１Ｃのうちの１つに固定される内部リングギヤ２１１とによって画定される。内部リングギヤ２１１は、ピニオン２１２と３：２の噛合を有する。
【００７６】
シャフト２１０は、偏心度ｅを有する偏心器２１０Ｂを有する。いくつかの実施形態は、シャフト２１０とロータ２０２の偏心部分との間に設置される軸受を含む。例えば、図３０等の他の実施形態は、シャフト３２１０をロータ３２０２に取り付けさせ、入力／出力シャフトに流体力学的軸受（これらは、遥かに高い負荷が可能である）上にロータを偏心して支持させることによって、そのような軸受全体を完全に省略する。
【００７７】
吸気ポート２６０、排気ポート２６５、吸気通路２６１、および排気通路２７０の動作はさらに、周囲本体２０１Ａの２つの図とともに、吸気カバー２０１Ｃおよび排気カバー２０１Ｄを含む、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して理解され得る。図７（ａ）では、ロータ２０２は、吸気カバー２０１Ｃ内の吸気ポート２６０のうちの１つと整列させられ、空気（「新しい装填」）７１０が膨張作業チャンバ７１１に流入する吸気経路を作成する。空気は、吸気ポート２６０を通過し、ロータ２０２内の吸気通路２６１に流入する。空気は、ロータ２０２を通過し、ロータ２０２の半径方向面２０２Ｒを通って、作業チャンバ７１１内に流出する。ロータ２０２が転動するとき、作業チャンバ７１１は、膨張し、空気を引き込む。
【００７８】
ロータ２０２が転動を継続するとき、吸気通路２６０内の開口部は、最終的に尖端２０６を通過するであろう。その回転角度において、吸気通路２６０内の開口部は、吸気経路または導管が存在しなくなるように、尖端によって覆い隠されるであろう。その角度において、圧縮チャンバが確立され、実際、その角度において、圧縮チャンバは、その最大体積（Ｖ１）にある。
【００７９】
示されるロータ角度では、図７（ａ）はまた、隣接する突出部受容領域７２０における排気通路２７０からロータ２０２の半径方向面２０２Ｒ内への開口部を図式的に図示する。排気ガスは、作業チャンバ７２０から排気通路内に通過し、最終的には、排気カバー２０１Ｄ内の排気ポート２６５を介して、エンジン２００の外部環境を通過する。これは、排気ガス再循環の必要性を回避し、したがって、排出量を削減するため、圧縮点火に有用であり得る。火花点火動作の場合、逆止弁は、相互干渉を排除するために据え付けられ得、これは、例えば、火花点火動作モードに有益であり得る。
【００８０】
図７（ａ）の実施形態に示されるように、吸気通路２６１および排気通路２７０は、ロータ２０２のいくつかの角度または角度範囲において、両方とも、排気ガスがエンジンから流出する、作業チャンバ内に開放し、新しい空気および排気ガスの混合物をもたらし得る。
【００８１】
代替実施形態７５０は、図７（ｃ）に図式的に図示される。本実施形態７５０では、ロータ２０２の半径方向面２０２Ｒ内のアパーチャ７５１は、図７（ａ）内の対応するアパーチャより小さい。したがって、吸気通路２６１は、図７（ａ）におけるように、吸気チャンバおよび排気チャンバの両方に開放しない。類似小アパーチャが、排気チャンバから排気通路に通じるが、ロータ２０２の図示される配向では、不可視であるため、図７（ｃ）には図示されない。したがって、いくつかの実施形態は、吸気および排気通路が、同時に（あるいは、所与の回転角度または回転角度の範囲において）、同一の作業チャンバ内に開放しないように、かつ吸気通路または排気通路のいずれも、２つ以上の作業チャンバに同時に開放しないように構成される、吸気通路および排気通路を含む。
【００８２】
図７（ｄ）は、別の実施形態における、気流を図式的に図示し、筐体本体７６０とともに、吸気カバー７６１および排気カバー７６２の図を含む。吸気通路２６０は、拡張作業チャンバ７６３と連通し、新しい装填７６４が作業チャンバ７６３に流入する、吸気経路を作成する。空気は、吸気ポート２６０を通過し、ロータ２０２内の吸気通路２６１に流入する。空気は、ロータ２０２を通過し、ロータ２０２の半径方向面２０２Ｒを通して、作業チャンバ２６３内に流出する。ロータ２０２が転動するとき、作業チャンバ２６３は、拡張し、空気を引き込む。同様に、図７（ｄ）は、作業チャンバから、排気ポート７６５を通した排気ガス７６５（例えば、既燃ガスの形態における燃焼副産物）の流動を図式的に図示する。
【００８３】
（シールグリッド）
例えば、エンジン２００を含む、エンジンの動作の間、圧力下の作業媒体は、作業チャンバから、任意の利用可能な経路を介して、逃散しようとするであろう。故に、エンジンは、種々の作業チャンバからの作業媒体の逃散を防止する、または少なくとも妨害するためのシールを含有する。この目的を達成するために、エンジン内のシールは、「封止グリッド」または「シールグリッド」として認識され得る。ロータリーエンジンのための封止グリッドシステムは、側面シールまたは面シールと呼ばれる、ロータの平坦な軸表面を筐体（カバー）の平坦な軸表面に、および尖端シールと呼ばれる、ロータの半径表面を筐体の半径表面に封止する、シールのシステムとして画定される。いくつかの実施形態では、封止グリッドは、側面シールと尖端シールとの間を封止する、ボタンを含んでもよい。封止グリッドシステムは、ロータおよび筐体とともに、圧縮、燃焼、および拡張の間の作業チャンバが、実質的に閉鎖され、高圧力作業媒体が、吸気および排気を含む、隣接する低圧力領域に漏出しないように構築される。実際は、製造公差、ならびに構成要素の熱膨張に対応するために、グリッド自体の部材間またはグリッドの部材とロータまたは筐体との間に間隙を残す必要性によって、常時、漏出経路が存在するであろう。正しく設計される場合、これらの漏出は、最小にされ得る。
【００８４】
例えば、唯一の商業的に成功を収めているロータリーエンジンである、ワンケルロータリーエンジンを検討する。エンジンの幾何学形状は、ワンケル以前から周知であった。ワンケルの貢献は、理論上の封止グリッドを開発し、このエンジンを技術的かつ商業的に実行可能にしたことである。
【００８５】
封止グリッドの一実施形態は、図８（ａ）に図式的に図示されるが、前述の他の図もまた、封止グリッドの種々の実施形態の一部を図示する。図８（ａ）における封止グリッドは、面シール８０１、尖端シール２０５、およびボタンシール８１０を含む。ともに、これらのシールは、作業媒体が、作業チャンバから隣接する作業チャンバ内に、またはエンジン２００の外部環境に、逃散することを防止する。例えば、尖端シール２０５は、ロータ８２１の半径表面８２１Ｒを横断する、ある作業チャンバから別の作業チャンバへの作業媒体の漏出を防止する。面シール８０１は、ロータ８２１の軸面８２１Ａを横断する、作業チャンバからの作業媒体の漏出を防止する。
【００８６】
面シールを除き、封止グリッドの全ての他の部材（例えば、尖端シールおよびボタンシール）は、固定である。これは、ワンケルに勝る大きな利点である（シール、例えば、ロータ上の頂点シールは、ロータと一緒に進行する；図１（ｃ）および１（ｄ）参照）。ワンケルとは対照的に、封止グリッドの要素が、固定であるため、ワンケルエンジンにおけるように、吸気ポート内への油の注入／計測を介してではなく、直接、潤滑剤を供給可能である（例えば、側面カバー内の油ポートを通して）。これは、ワンケルエンジンと比較して、油消費量およびエンジンの排出量を有意に削減するであろう。
【００８７】
面シールは、ロータに伴って進行しているが、同様に、カバー内の専用油ポートを通して、一定に油が供給されており、かつシールが、吸気または排気ポートのいずれにも決して暴露されないため、これらのシールからの油漏出は、完全に排除されないまでも、最小にされる。面シール自体は、油を保持することができる、１つ以上の小溝、チャネル、またはクロスハッチを有し得、そのような油は、ボタンシールに隣接するカバー内に位置する、油ポートから供給される。面シールの形状は、シールの中立面が、常時、ロータ角度位置にかかわらず、カバー内の３点（３突出部筐体）を通過するように、サイクロイド曲線の式によって生成される。これらの点の任意の１つまたは全部は、油ポートの場所を決定する。したがって、面シールは、油ポートに持続的に暴露されるであろう一方、油漏出が生じないように、油ポートは、面シールだけに暴露される。さらに、面シールは、常時、随意のボタンシールに対応する仮想ローラに隣接する。これは、仮想ボタンローラの空間を占有する、随意のボタンシールが、面シールとローラ／シールとの間に設置されることを可能にする。ボタンシールは、前述のように、固定であって、ロータの平坦表面またはランディング上に乗設され、面シールと尖端シールとの間の間隙を閉鎖する。
【００８８】
（面シール）
図８（ａ）の実施形態では、面シール８０１は、ロータ８２１のエッジ８２１Ｅから奥まっており、そこで、ロータ８２１の軸面８２１Ａが、ロータ８２１の半径表面８２１Ｒと嵌合する。エッジ８２１Ｅと面シール８０１との間のロータ８２１の軸面８２１Ａの部分は、ランディング８１１として認識され得る。図８（ａ）の実施形態では、ランディングは、例えば、幅１／１０インチを有し得る。したがって、図８（ａ）のシールグリッドは、ボタンシール８１０を含み、尖端シール２０５と面シール８０１との間のロータ８２１の軸面８２１Ａを横断しての作業媒体の漏出を防止する。これらのシールの各々の実施形態は、以下により詳細に説明される。
【００８９】
本明細書に説明される面シールは各々、鋳鉄材料から構成されてもよい。しかしながら、面シールとして使用するための他の好適な材料として、例えば、鋼鉄合金および他の合金が挙げられる。概して、面シールおよびそれが作製される材料は、本明細書に説明される内燃エンジンの厳しい環境下でも機能するような十分な強度と、また、低摩擦、低摩耗、および低熱膨張係数を有するべきである。面シールはまた、潤滑剤（例えば、油）を保持するためのある程度の容量を有するべきであって、かつ高熱伝導性を有するべきである。
【００９０】
図８（ａ）は、ロータ８２１の吸気面８２１Ａ上の面シール８０１の実施形態を図式的に図示するが、別の面シールは、ロータ８２１の排気面上に配置される。例えば、図６における面シール８０１を参照されたい。これらの面シール８０１は、各々、対向する吸気カバー２０１Ｃおよび排気カバー２０１Ｄと連動して、ロータ８２１の面を横断しての作業媒体の逃散を妨害または防止するように動作する。この目的を達成するために、面シール８０１は、面シール８０１が、ロータのいずれの回転角度においても、吸気ポート２６０または排気ポート２６５に決して暴露されないように、ロータ８２１上に配置される。面シール８０１を吸気ポート２６０または排気ポート２６５に暴露することは、シールが、エンジン２００の外部環境に暴露され、シール上のいくらかの潤滑剤の損失をもたらし得ることを意味するであろう。例えば、図９は、吸気カバー２０１Ｃの吸気ポート２６０に対して、示される面シールの場所を図式的に図示する。示されるように、いずれの点においても、吸気ポート２６６または排気ポート２６５のいずれか内またはそれを通して、面シール８０１は、出現しない。
【００９１】
面シール１００１の実施形態は、図１０（ａ）および１０（ｂ）に図式的に図示される。面シール１００１は、図１０（ａ）におけるように、材料の連続帯状部であってもよく、または図１０（ｂ）におけるように、ともに連結されたいくつかの材料部分を含んでもよい。いくつかの実施形態１００１は、例えば、図１１（ａ）に図式的に図示されるように、複数の帯状部を含み、面シール１００１が、ロータ２０２の中の陥凹１１０２内に３つの帯状部、すなわち、内側帯状部１１０１Ａ、外側帯状部１１０１Ｃ、および中央帯状部１１０１Ｂを含む。
【００９２】
１つのそのような帯状部１１０１Ａの例示的実施形態は、図１１（ｂ）に図式的に図示される。帯状部１１０１Ａは、ロータ２０２の中の陥凹１１０２内に据え付けられると、帯状部１１０１Ａをロータ２０２の面２０２Ｆから軸方向に偏向し、それによって、面シール１１０１Ａを対向する吸気カバーまたは排気カバーに対して偏向させるように、陥凹１１０２Ｂの底部に対して力を付与する、バネ部分１１０３を含む。これは、シールとカバーの初期接触を作成するのに有用である。動作時、空気は、溝１１０２の外側エッジとシール１１０１Ａとの間のチャネルを通過し、シール１１０１Ａ下に入り、対応するカバーの方向に、それと接触させて、シールの軸方向移動を生成し、高圧力動作のためのシールを生成する。これは、ガス作動シールと呼ばれる。
【００９３】
区分化された帯状部１１５０の代替実施形態は、図１１（ｃ）に図式的に図示される。区分化された帯状部１１５０は、帯状部を形成するように継合される、いくつかの区分（１１５０Ａ、１１５０Ｂ）を含み、また、バネ部分１１５０Ｃを含む。
【００９４】
面シールの代替実施形態は、図１２（ａ）―１２（ｇ）に図式的に図示される。一実施形態では、面シール１２０１は、ロータ１２０２の面取りまたは斜端エッジ１２０３に配置される。したがって、面シール１２０１は、略三角形断面１２０３を有する。この構成は、ロータ１２０２上にランディング空間が存在しないため、ボタンシールの必要性を排除する。これらのタイプのシールでは、溝が存在せず、したがって、ロータとシールとの間にチャネルが存在しない。ガスは、シール下に入り込むことができない。しかしながら、半径表面が、ガスに暴露され、それによって、ロータの面取りエッジによって軸方向力に変換される力、したがって、カバーに向かうシールの軸方向移動を受け、したがって、封止機能を促進し得るため、シールは、依然として、空気作動されると見なされる。
【００９５】
前述のシールは、カバーの表面から非常に短い距離だけ離れ得る、図１２（ｄ）における軸方向（平坦）表面１２１０を有してもよい。これは、ガスが通過する間隙を作成し、前述の軸方向力と反対の方向に圧力／力を生み出す。この間隙の表面積を変動させることによって、望ましくない制動としての役割を果たし得る、軸方向力の制御が可能となり、それによって、面シールとカバーとの間の摩擦を低減させ得る。
【００９６】
尖端シール１２０１の面取り表面１２０１Ｂが、楔シール１２２０と同一の面取り角度を有する場合、尖端シールのごく一部は、楔シール１２２０とともに移動するように設計され、したがって、尖端シール１２０１と楔シール１２０２との間の間隙を低減または完全に排除し得る。
【００９７】
支柱１２３０は、面シール１２０１に隣接するロータ１２０２内に配置され、面シール１２０１が、斜端エッジ１２０３に乗り上がり、ロータ１２０２の軸面１２０３Ｆを乗り越えないように防止する役割を果たす。楔シール１２２０は、支柱１２３０と反対の面シール１２０１の他方の側面上に配置され、面シール１２０１が、ロータ１２０１から離れないように防止する役割を果たす。
【００９８】
図１２（ｄ）はまた、面シール１２０１に供給された潤滑剤を留保する溝またはチャネル１２０６を含む、面シール１２０１の上部プロファイル１２０５を図式的に図示する。代替アプローチは、クロスハッチパターンを面シール表面に適用することである。
【００９９】
面シール１２５０をロータ１２０２に保持するための代替構造は、図１２（ｅ）に図式的に図示される。本実施形態では、面シール１２５０は、ロータ１２０２の軸表面１２０２Ａに平行な面シール１２５０から延在する、掛止バネアーム１２５１を含む。バネアーム１２５１は、ロータ１２０２上の空洞１２５２内と、空洞１２５２内のピン１２５３の周囲に延在する。ピン１２５３は、それによって、バネアーム１２５１が、面シール１２５０をロータの中心に向かって内向きに引張可能となるように使用される。これは、面シールを筐体側面に対して押動させるために必要な事前荷重状態を生み出し、したがって、シールの動作開始を可能にするであろう。事前加圧された状態下、ガス圧力が、優勢になるであろう。
【０１００】
面シール１２６０をロータ１２０２に保持するさらに別のアプローチは、図１２（ｆ）に図式的に図示される。本実施形態では、ロータ１２０２の斜端エッジ１２０１は、エッジが尖端１２６１Ｂを有するように、第２の対向する斜端面積１２６１Ａを含む。面シール１２６０は、尖端１２６１Ｂと嵌着するように構成される断面を有する、切り欠き１２６１Ａを含む。面シール１２６０の実部分１２６０Ｂは、面シール１２６０が、エッジ１２６１から離れ、ロータ１２０２の軸面１２６０Ｆを乗り越えないように防止するように、対向する斜端面積１２６１に係合する。楔シール１２２０は、面シール１２６０の反対側面に固着する。
【０１０１】
面シール１２７０をロータ１２０２に保持するためのさらに別の代替構造は、図１２（ｇ）に図式的に図示される。再び、前述の構成のように、掛止および保持機構１２０３の機能は、シール上に初期事前荷重を提供することである。
【０１０２】
面シールの代替アプローチは、図１３（ａ）―１３（ｇ）に図式的に図示される。第１の実施形態では、ワイヤシール１３０１が、ロータ１３０３の中に配置される溝１３０２内に常駐する。エンジンが冷たいとき、図１３（ａ）におけるように、ワイヤシール１３０１が、ロータ溝１３０２と、例えば、吸気カバーまたは排気カバーであり得る、側面カバー１３０４との間に静置される。円形または三角形断面を有し得る、ワイヤシール１３０１は、シールを形成するように、ロータ１３０３およびカバー１３０４の両方と物理的に接触する。エンジンが暖まっているとき、図１３（ｂ）におけるように、構成要素は、熱膨張のため、拡張する。したがって、構成要素間の間隙は、収縮するが、ワイヤ１３０１は、依然として、ロータ１３０２とカバー１３０４との間に物理的に接触する。
【０１０３】
任意の高温鋼鉄またはタングステンワイヤが、ワイヤシール１３０１のために使用され得る。低温始動状態のための漏出経路は、０．０２０インチワイヤ直径に対する断面０．１１ｍｍ２で計算される。高温動作状態の場合、断面は、０．０３ｍｍ２である。漏出経路に対して、４つの場所が存在する。すなわち、ロータの２つの側面×頂点シールの近傍の２つの場所である。したがって、このタイプの側面シールに対する総漏出経路は、低温始動の場合、０．３３ｍｍ２であって、高温動作状態の場合、０．１２ｍｍ２である。これは、ワンケルエンジンの場合の約４ｍｍ２の漏出面積と比較されることになる［Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｄｉｒｅ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ−Ｃｈａｒｇｅ  Ｒｏｔａｒｙ  Ｅｎｇｉｎｅｓ，Ｎｇｕｙｅｎ，Ｈｕｎｇ  Ｌｅｅ，Ｎ．Ａ．Ｓ．Ａ．１９８７参照］。
【０１０４】
図１３（ｃ）および１３（ｄ）に図示される別の実施形態では、溝１３０２は、ロータ１３０３のエッジ１３０５にあり得る。本実施形態では、ワイヤシール１３０１は、楔シール１２２０によって、定位置に保持される。
【０１０５】
図１３（ｅ）および１３（ｆ）に図示される別の実施形態では、ロータ１３０３は、その軸面の下方に空洞１３１０を含み、空洞は、ロータ１３０３の半径表面１３０６に開放する。この配列は、ロータ１３０３の軸表面１３０３Ａ内に片持ち梁１３０１を産生し、梁１３１１は、若干、軸方向に撓曲し得る。ワイヤシール１３０１は、２つの面取り表面１３１０Ａ、１３１０Ｂ間の空洞内に配置され、ガスがそれに圧力を付与すると、面するカバー（例えば、吸気カバーまたは排気カバー等）に向かって、梁１３１１を軸方向に偏向する役割を果たす。いくつかの実施形態では、シールの片持ち部分１３１１は、ロータから完全に分離され得る。
【０１０６】
代替実施形態は、図１３（ｇ）に図式的に図示される。前述の実施形態と非常に類似するが、面シール１３７０は、ロータ１３０３の軸表面１３０３Ａに対して角度付けられ得る。そのような実施形態は、面シールのいくつかの「層」１３７０Ａ、１３７０Ｂをロータ１３０３上に設置させることを可能にする。油は、「層」間に集まり、封止および潤滑に役立つであろう。
【０１０７】
代替実施形態は、図１４に図式的に図示され、金属面シール１４０１を含む。本実施形態では、金属面シール１４０１は、ロータと隣接するカバーとの間の間隙を減少させるが、完全に及ぶわけではない。例えば、いくつかの実施形態では、シールとカバーとの間の微細間隙は、依然として、ガス分子のサイズより３桁も大きくあり得る。
【０１０８】
シールを促進するために、油膜が、前述の間隙を充填するように提供される。毛細管力により、油が、間隙を完全に充填し、エンジン内の作業媒体（例えば、ガス）からの圧力に抵抗するであろう。加えて、油膜は、シールとカバーとの間の摩擦を劇的に低下させ、それによって、エンジンの冷却を向上させるであろう。
【０１０９】
前述のように、エンジン２００のサイクロイド−ロータ幾何学形状の１つの有益な特徴は、カバー上の少なくとも３点に、常時、面シールの上方にあるように、潤滑ポート（孔）が、配置され得ることである。また、カバー上の吸気／排気ポートは、側面シールが、これらのポートに決して干渉しないように設置される。したがって、この幾何学形状は、面シールの上部に恒久的油層の作成を可能にする。この層を向上させるために、面シールの上部表面は、面シールと隣接するカバーとの間の摩擦を減少させるために要求される弾性流体力学的潤滑状態をもたらすための種々の設計の油溝および／またはパッドを有し得る。
【０１１０】
（ローラ）
他の実施形態と関連して前述のように、筐体１５０２の周囲本体１５０１内の各尖端１５０５は、尖端シールを有するが、図１５（ａ）―１５（ｃ）に図式的に図示される代替実施形態は、各尖端１５０５にローラ１５０３を含む。そのような実施形態では、ローラ１５０３の円筒形表面１５０３Ａは、ロータ１５１１の半径表面１５１１Ｒに封止接触する。言い換えると、接触は、ローラ１５０５とロータ１５１１との間のシールを作成する。各ローラは、周囲本体のロータおよびアパーチャに対応する理論上のローラの半径（Ｒｒ）に等しい半径を有するべきである。
【０１１１】
図１５（ａ）―１５（ｃ）の実施形態では、ローラ１５０５は、油１５２０または他の潤滑剤で充填され、ローラ１５０３を潤滑させ、また、ローラ１５０３を半径方向に偏向し、ロータ１５１１に係合する、ローラ空洞１５１０内に配置される。１つ以上のワイパ１５２０が、ローラ空洞１５１０内の潤滑剤を含有し、ローラ１５０５をローラ空洞１５１０内に固着するのを支援するために、ローラ空洞１５１０内に配置される。ボタンシール１５３０および面シール１５４０は、前述のように、本実施形態では、シールグリッドを完成させる。
【０１１２】
シールグリッドの代替実施形態は、図１６（ａ）−１６（ｄ）に図式的に図示され、前述のように、面シール１６０１およびボタンシール１６０２を含む。しかしながら、これらの実施形態はまた、楔シール１６１０を含む。楔シール１６１０は、尖端（すなわち、尖端シール）内に配置され、ロータ１６１１の半径表面１６１１Ｒに係合するように、バネ部材１６１１によって、円周筐体（明確にするために省略される）に対して偏向される。図１６（ｄ）は、楔シール１６１１の楔部分１６１２の代替実施形態を図式的に図示する。
【０１１３】
（尖端シール）
種々の尖端シールは、種々のエンジン実施形態において使用するために利用可能である。図８（ａ）に示されるように、例えば、尖端シールは、筐体８８０上に配置される。その実施形態では、尖端シール２０５は、尖端８２２において、尖端シールチャネル８２５内に配置される。いくつかの実施形態では、尖端シールは、ロータ８２１に係合するように、ロータ８２１に向かって、半径方向に偏向され得る。
【０１１４】
この目的を達成するために、各尖端シールは、尖端シールチャネル８２５に係合し、ロータ８２１の方向に、尖端シールに及ぼす半径方向力をもたらす、バネを含んでもよい。２つのそのような実施形態は、図１７および図１８に図式的に図示される。尖端シール１７０１は、尖端シール本体１７０２およびバネ部材１７０３を含む。同様に、尖端シール１８０１は、尖端シール本体１８０２およびバネ部材１８０３を含む。他の実施形態では、尖端シールは、尖端シールチャネル内に配置される油または他の液体によって、尖端シールチャネル内で偏向され得る。
【０１１５】
尖端シール１９０１の別の実施形態は、図１９（ａ）および１９（ｂ）に図式的に図示される。尖端シール１９０１は、図１９（ａ）に示されるように、並んで配列される、２対のシール要素１９０２および１９０３を含む。各対は、割りバネ１９０４によって支持される、１つの小さい１９０３区分および１つの大きい１９０２区分から成り得る。区分間の潤滑チャネル１９１０は、直接、潤滑剤（油等）をシール／ロータ界面に提供する。これは、エンジンの内部に油を注入し、ロータ上のシールに到達させる、先行技術のロータリーエンジンと区別できる。直接、油をシールおよびシール／ロータ界面に供給することによって、より少ない油が、要求され、より少ない油が、エンジン内で燃焼され、それによって、油消費量および排出量を削減する。
【０１１６】
尖端シールがロータに嵌着する、尖端シール１９２５のエッジは、好ましくは、図１９（ｂ）に図式的に図示されるように、湾曲させられる。いくつかの実施形態では、尖端シールは、曲率半径Ｒｒ、すなわち、理論上のローラ半径を伴って湾曲させられる。これは、頂点シール移動を最小にするであろう。
【０１１７】
尖端シール２００１、２０１０、および２０２０のさらに他の実施形態は、図２０（ａ）―２０（ｃ）に図式的に図示される。これらのシールは、分割または穿孔２０２０され、ガスを封止表面の下方に流入させ、シールガスの外側からの圧力を均一にする。漏出を最小にするために、シールとロータまたは挿入部との間の空間は、高温金属ウール２００３で充填されるべきである。
【０１１８】
そのロータ上で約０．０７０〜０．１１０インチのシールの移動を要求する（約１００ｋＷエンジンの場合）、ワンケル頂点シールと異なり、前述の種々の実施形態における尖端シールは、せいぜい、０．０１インチ（０．０２５４センチメートル）、いくつかの実施形態では、可能性として、もっと少なく移動するにすぎないことに留意されたい。
【０１１９】
（ボタンシール）
単純ボタンシール８１０は、図８（ａ）に図式的に図示され、例えば、ワンケルエンジン内で使用されるボタンシール等の公知のタイプであり得る。しかしながら、ロータ８２１が、加熱により拡張すると、ロータ８２１の中の溝内に位置する面シール８０１は、半径方向外向きに移動する。材料および動作温度の選択肢に応じて、面シール８０１は、ボタン８１０に干渉し得る。この問題の解決策の１つは、ボタンを減寸する、またはロータ８２１の熱膨張の間、ボタンを面シールとともに移動させることであり得る。
【０１２０】
そのため、図８Ｂにおけるボタン８１０は、ボタン外筒８５６内に配置される。ボタン外筒８５６は、ロータ８２１の熱膨張と連動して、若干、ボタン８７０を半径方向に移動させる。ボタンシール８１０のボタン８７０は、円形断面およびボタン半径を有する。
【０１２１】
（代替実施形態）
前述の実施形態は、サイクロイドロータの文脈において説明されたが、特徴の多くは、種々のエンジン内に使用されてもよい。
【０１２２】
例えば、３つの突出部付きロータ２１０２を有するロータリーエンジン区画２１００が、図２１に図式的に図示されており、内側ロータ２１０２および外側ロータ２１０３の両方が、筐体２１００内の固定軸の周囲を一定速度で回転する。内側ロータ２１０２は、外側ロータ２１０３より１つ少ない歯を有する。ロータ２１０２は、前述の実施形態に従って、面シールを含み得る。３つの突出部付きロータ２３０１を有するエンジン２３００の代替実施形態は、図２３に図式的に図示される。
【０１２３】
図２１の実施形態では、内側ロータ２１０２が、外側ロータ２１０３の対応する突出部２１０４に係合すると、実質的に一定体積が、作成される。
【０１２４】
内側ロータ２１０２は、回転し、外側ロータを回転させる。バネ負荷または油支持ローラ２１１０は、封止を支援し、摩擦を低減させる。吸気ポートおよび排気ポートは、吸気体積が、拡張体積未満であるように、成形され、位置する。実質的一定体積燃焼チャンバは、燃焼直後に存在する、比較的に低速の体積拡張によって可能である。
【０１２５】
本実施形態の動作の間、可変体積空洞または作業チャンバが、内側および外側ロータと、筐体カバーとによって作成される。各チャンバは、回転し、その運動の過程において、一定体積の燃焼チャンバ体積に対応する最小Ｖ２から、排気体積に対応する最大Ｖ４へと体積を変化させる。燃料は、カバー内に位置する固定燃料注入器（図示せず）を通して注入される。動作は、典型的には、空気が掃気（排気および誘導）され、空気が圧縮され、燃料が注入および燃焼され、燃焼生成物が、膨張される、ＨＥＨＣ−Ｓサイクルに従う。３／４構成が示されるが、２／３、４／５等の構成も、等しく可能である。このエンジンはまた、デジタルモードで動作され得る。
【０１２６】
別の実施形態は、単一ベーン構成を含む。そのようなロータを有するエンジンアセンブリは、図２２（ａ）−２２（ｃ）に図式的に図示される。本実施形態は、その軸の周囲を回転する一方、軸が、同時に、筐体２２０１に対して、（偏心２２０３上で）回転する、筐体（外側ジェロータ）２２０１および単一ベーン２２０２（内側ジェロータ）２２０２を含む。内側ジェロータ２２０２は、突出部受容領域を有する外側のものより１つ少ない歯（または、突出部）を使用する。実質的一定体積（２２００）は、内側ジェロータ突出部が、外側ジェロータの対応する突出部に係合すると、作成される。ロータ２２０２は、前述の実施形態に従って、面シールを含み得る。
【０１２７】
本実施形態の筐体２２０１は、ベーン２２０２とともに、４シリンダピストンエンジンに類似する、４つの（この事例では）可変体積空洞またはチャンバを形成する。各チャンバに係合するベーン２２０２は、次に、４ストローク動作を模倣する。作業媒体が、誘導、圧縮、燃焼、膨張、および排気されるであろう。
【０１２８】
筐体は、筐体本体またはカバー内に位置し得る、一定体積燃焼チャンバを格納するであろう。従来のポペット弁または球状弁またはディスク弁を使用して、吸気および排気ストロークのタイミングを制御してもよい。弁は、本図では図示されない。一定体積燃焼チャンバ２２２０が、示されるように、筐体内に位置する場合、円筒形弁が、採用されてもよい。これらの弁は、燃焼チャンバと同心であって、回転し、開口部を一定体積燃焼チャンバから吸気または排気ポートに暴露させるであろう。チャンバ体積が減少させられている間、吸気弁を開放させることは、排気体積より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。本実施形態はまた、デジタル動作モードで動作されてもよく、燃料注入システムと併用されてもよい。
【０１２９】
３つの突出部付きロータ２３００を有するエンジン２３０１の代替実施形態は、図２３に図式的に図示される。
【０１３０】
図２４は、２つの突出部付き（概して、Ｎ個の突出部付き）ロータ２４０２が、剛性入力／出力シャフト２４０３に堅く連結される、エンジン２４０１の別の実施形態を図式的に図示する。シャフト２４０３は、２つの突出部ロータに対して偏心して搭載される、第２の３つの突出部付き（概して、Ｎ＋１個の突出部付き）外側ロータ２４０５とともに、筐体２４０４内を回転する。側面カバーは、新しい装填が、空気ナイフ方式において吹き込まれ、したがって、排気および吸気を同時に達成し、２ストローク動作を実行する、入力／出力ポートを含有する。運動学の単純性および少ない可動部分数に加え、この構成は、米国特許出願公開第２００１／０２３８１４Ａ１号（その開示は、全体として、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるような「ＨＥＨＣ」サイクルとして公知のエンジンサイクルを実行し得る。
【０１３１】
図２５は、エンジン２５０１のさらに別の実施形態を図式的に図示する。本実施形態では、２つの突出部付き（概して、Ｎ個の突出部付き）内側ロータ２５０２は、固定であって、および３つの突出部付き（概して、Ｎ＋１個の突出部付き）外側ロータ２５０３は、固定内側ロータ２５０２を中心として周回および回転するように構成される。ローラ２５０５を有する駆動シャフト２５０４は、３突出部ロータ２５０３を駆動する。これは、少ない可動部分を有する、運動学的に単純構成である。
【０１３２】
図２６、図２７、および図２８は、ロータの回転および周回の位相整合または同期が、ギヤを伴わずに達成され得る、実施形態を図式的に図示する。
【０１３３】
図２６は、ロータ２６０２上に固定されたカム２６０１と、カバー上に固定された３つのローラ２６０３とを図式的に図示する（カバーは、明確にするために省略される）。代替として、ロータの他方の側面上の第２のカムと、他方のカバー上の第４、第５、および第６のローラとを有する、２つのカム／６つのローラ等の対称構成も、同様に使用され得る。カムプロファイルは、ロータ２６０２自体の場合と同一の式によって計算されるが、形成半径（Ｒ）およびローラ半径（Ｒｒ）は、異なる一方、偏心度は、ロータ２６０２のものと同一であることに留意されたい。
【０１３４】
図２７は、カム２７０１がカバー上に固定される一方、２つのローラが、ロータ上に固定される、異なる構成を図式的に図示する。
【０１３５】
図２８は、Ｗプレートとして知られる実施形態を図式的に図示する。本実施形態では、ローラ２８０３は、ローラが、ロータ２８０１の運動を「受け取り」、それをハブの単純回転運動に変換するように、別個のハブ２８０２上に固定される。
【０１３６】
そのようなエンジンは、作業空洞を有する筐体と、偏心部分を有するシャフトと、偏心部分上かつ作業空洞内に配置されるロータと、複数のロータを備えるハブと、シャフトに固定連結されるプレートと、ローラの各々が、複数のアパーチャのうちの対応する１つを通過するように、いくつかのアパーチャを有するプレートとを有する。動作時、ロータの回転は、ロータの偏心運動が、プレート内の円形運動に伝達されるように、ローラをアパーチャの周囲を循環させる。
【０１３７】
図２６−２８の実施形態の特徴は、可能性として考えられる死点を回避するために、所望に応じて、うまく組み合わされ得ることに留意されたい。また、多くの他の実施形態が、当業者に明白であるはずである。
【０１３８】
別の実施形態２９０１は、図２９（ａ）―２９（ｂ）に図式的に図示される。サイクロイドエンジンでは、偏心は、ガス圧力からの負荷の大部分を受ける。ギヤ対の機能は、筐体と連動して、ロータを位相整合することである。比較的に小サイズのピニオンを有することは、シャフトのサイズ、したがって、ロータの厚さを限定し、略パンケーキ状幾何学形状をもたらす。図２９は、ロータ２９０１内に内蔵された付加的カム２９０３を含む、代替アプローチを示す。カバーに堅く取り付けられた３つの（または、６つ（ロータの各側面に３つ））カム従動子２９０５は、ギヤを伴わずに、ロータを位相整合させるであろう。カム２９０４およびカム従動子２９０５は、ロータ２９０２自体と同一の式および偏心度によって説明される。当然ながら、半径ＲおよびＲｒは、ロータのものと異なる。ここでの付加的利点は、３つのかなり大きなローラが、単一歯とは対照的に、慣性負荷を許容するため、潜在的に、より高速が可能であることである。
【０１３９】
エンジンの代替実施形態は、図３０（ａ）、図３０（ｂ）、および図３０（ｃ）に図式的に図示される。本実施形態では、ロータシャフト３２１０は、ロータ３２０２と堅く接続される。ロータシャフト３２１０は、２つの入力／出力シャフト３０５０（入力／出力シャフトが１つずつ、ロータの各軸方向に位置する）によって偏心して支持される。各入力／出力シャフト３０５０は、２つの軸受表面３０５０Ａ、３０５０Ｂを有し、外側軸受表面３０５０Ａは、エンジンの中心に置かれ、内側軸受表面３０５０Ｂは、ロータシャフト３２１０を偏心して構成し、したがって、偏心して保持する。入力／出力シャフト３０５０の偏心度により、これらは、釣合錘としての役割を果たし、ロータを動的に平衡化させ、別個の釣合錘の必要性を排除する一方、軸受および釣合錘をロータに近接させることができる。入力／出力シャフト３０５０は、ロータ３２０２の周回運動を単純回転運動に変換する。しかしながら、ロータの同期は、依然として、ギヤまたは前述の他の手段、例えば、ギヤ３０５１によって行われる必要がある。軸受３０６０は、示されるような油圧または他のタイプであってもよい。
【０１４０】
ガス交換（吸気および排気）の代替構成もまた、図３０（ｂ）および図３０（ｃ）に示される。この代替はまた、完全または部分的に（吸気および排気ポート戦略のうちの１つのために）、図２に示される実施形態に適用されることができる。本実施形態では、エンジンへの空気吸気およびエンジンからの作業媒体の排気は、シャフト（３２１０）を通して生じ、シャフトは、ロータと堅く接続される。具体的には、吸気ポート（３１１０）は、入力／出力シャフト内の孔を通して、通路と連通し、通路は、次いで、ロータのシャフト（３２１０）内の中空を通して継続する。この通路は、堅く接続されたロータ内のチャネル（３２６０）を通して継続し、次に、周期的に、作業チャンバ（３２２５）と連通する。排気ポートは、同様に、ロータおよびシャフトの軸方向反対端に構築され、周期的に、作業（排気）チャンバと環境との間の連通を可能にする。示される付加的要素は、ロータ（３１６１）内の排気チャネル、シャフト（３１１１）内の排気チャネル、排気ポート（３１１２）である。
【０１４１】
前述の種々の実施形態は、以下に説明されるように、従来の燃料変調または燃料スキップサイクル方法を使用して、部分的負荷で動作され得る。例えば、特に、ディーゼル、ＪＰ８等のような重油によって、部分負荷で動作させるために、いくつかの選択肢が、利用可能である。例えば、エンジンに提供される燃料の量は、従来のエンジンにおけるように変調されてもよい。
【０１４２】
代替として、エンジンは、全充填サイクルを全負荷で稼働するが、サイクルのある割合をスキップすることによって、「デジタルモード」で稼働されてもよい。例えば、各１０サイクルのうちの３つをスキップすることは、エンジンを全出力の７０％以下で稼働させることになるであろう。各１０サイクルのうちの８つをスキップすることは、エンジンを２０％以下の負荷で稼働させることになるであろう等となる。サイクルのスキップは、単に、燃料供給を削減することによって実装され得る。この場合、圧縮チャンバ内で圧縮された空気は、しばらくの間、燃焼が生じなかった場合でも、拡張チャンバ内で膨張するであろう。これは、作業媒体（この場合、空気）が、空気バネとして作用するため、最小エネルギー損失を伴って生じるだけではなく、熱が作業チャンバの壁から空気に伝達され、それによって、エンジンを内部から冷却する一方、温度、したがって、膨張ガスの圧力を上昇させ、それによって、エンジンの冷却と関連する損失の一部が、有効仕事量として、部分的に、回収され得るため、ある程度のエネルギー回収が、可能となるであろう。
【０１４３】
図３１は、３：２、または代替として、アイドラが、偏心シャフト３１０１によって駆動される場合、２：１の比を有する内部ギヤおよびピニオンを含む、実施形態３１００を図式的に図示する。
【０１４４】
図３２は、高効率ハイブリッドサイクル（「ＨＥＨＣ」）を実行するように構成される実施形態を図式的に図示する。
【０１４５】
従来のピストンエンジンと同様に、ＨＥＨＣは、４つの個別ストローク：吸気、圧縮、燃焼＆拡張、および排気を有するため、４ストロークサイクルと呼ばれ得る。ＨＥＨＣの掃気変形例（ＨＥＨＣ−ｓ）は、２ストロークエンジンサイクルに相当し、拡張終了時、空洞は、周囲空気の吹き込みによって掃気され、燃焼されたガスを除去し、空洞を新しい空気または空気／燃料混合物装填で補充する。
【０１４６】
ＨＥＨＣ圧力−体積図は、米国特許出願公開第２０１１１００２３８１４Ａ１号の図１および２に示される。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、燃料が追加されてもよい。この時点で、空気がすでに比較的高い圧力（約５５バール）まで圧縮されているため、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、排気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、燃焼が一定容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り発生する。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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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てもよいので、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ってもよい。
【０１４９】
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。
【０１５０】
図３２（ａ）―３２（ｆ）に図式的に図示される実施形態３２０１は、筐体３２０３内にロータ３２０２を含む。ロータ３２０２が回転するとき、筐体３２０２と種々の作業チャンバを形成し、ＨＥＨＣサイクルを実行する。
【０１５１】
サイクルは、新しい空気吸気ストロークの開始から始まり、その時点では、ロータ３２０２は、図３２（ａ）に図式的に図示されるように、突出部受容領域３２１０内にある。この位置では、吸気導管は、例えば、前述の実施形態に図示されるように、エンジン３２０１内に開放する。吸気が完了する時点では、空気の吸気は、閉鎖し、空気（作業媒体と称され得る）は、図３２（ｂ）に図式的に図示されるように、作業チャンバ３２５０内に閉じ込められる。ロータが、転動を継続するとき、作業チャンバ３２５０内の空気は、ＨＥＨＣサイクルの圧縮フェイズにおいて、圧縮される。したがって、サイクルにおけるこの時点では、作業チャンバ３２５０は、圧縮チャンバである。圧縮チャンバが、最初に、エンジン３２０１の外部環境から遮断されるとき、体積Ｖ１を有する。
【０１５２】
ロータ３２０２が、転動を継続するとき、最終的に、突出部受容領域３２１０を完全に占有し、作業媒体は、図３２（ｃ）に図式的に図示されるように、燃焼チャンバ３２５１内に閉じ込められる。燃焼チャンバ３２５１は、体積Ｖ１未満の体積Ｖ２を有する。この時点では、作業媒体は、圧縮された空気および燃料の両方を含み、燃焼が開始する。燃焼は、任意の手段によって開始され得るが、本実施形態では、燃焼は、作業媒体の圧縮の程度によって開始される。
【０１５３】
燃焼は、作業媒体の圧力を増加させ、次に、ロータ３２０２に力を付与し、ロータ３２０２にその回転を継続させ、それによって、図３２（ｄ）に図式的に図示されるように、ＨＥＨＣサイクルの拡張フェイズにおいて、作業媒体を膨張させる。作業チャンバの体積、したがって、作業媒体の体積は、図３２（ｅ）に図式的に図示されるように、体積（Ｖ３）が、吸気体積Ｖ１を超えるまで膨張する。
【０１５４】
最後に、拡張フェイズが終了し、作業媒体は、図３２（ｆ）に図式的に図示されるように、エンジン３２０１の外部環境に排気される。
【０１５５】
前述の実施形態は、内燃エンジンの観点から説明されたが、いくつかの実施形態は、例えば、蒸気エンジン等におけるように、エキスパンダとして使用されてもよい。実際、種々の実施形態は、外部熱エンジン（例えば、外部燃焼エンジン）として構成されてもよい。例えば、熱は、熱パイプを燃焼チャンバとしての前述の体積内に設置し、チャンバ内への太陽、燃焼、核等の外部熱の伝達を可能にすることによって、作業チャンバ内に供給されてもよい。
【０１５６】
実際、本明細書における本開示は、種々の潜在的請求項を支持するであろう。例えば、楔シールおよび／またはロータの面取りエッジ上の面シールを有する実施形態では、圧力（例えば、ガス圧力等）が、面シール上に半径方向力を生成し、その力が、次に、面シールを偏向し、面取りエッジに乗り上がらせ、それによって、ロータの面取りエッジによって、力をシールの軸方向移動に変換するであろう。また、いくつかの実施形態では、面シールは、カバーの表面から非常に短い距離だけ離れ得る、軸方向（平坦）表面を有し得る。これは、ガスが通過し、前述の軸方向力と反対方向に圧力／力をもたらす、間隙を作成する。この間隙の表面積は、多くの場合、望ましくない制動としての役割を果たす、軸方向力を制御し、それによって、面シールとカバーとの間の摩擦を低減させる。
【０１５７】
尖端シールの表面が、楔シールと同一の面取り角度を有する場合、尖端シールのごく一部は、楔シールとともに移動するように設計され、したがって、尖端と楔シールとの間の間隙を縮小または完全に排除し得る。
【０１５８】
面シールおよび尖端等の種々のシールが、前述されており、および／またはその全部は、単独で、またはシールグリッドの文脈でのいずれかにおいて、請求され得る。
【０１５９】
加えて、本明細書に説明されるエンジンの実施形態は、種々のモードで動作され得る。例えば、実施形態は、限定ではないが、ＨＥＨＣサイクル（すなわち、ＨＥＨＣ動作）の実行を含め、２ストロークモードまたは種々の４ストロークモードで動作されてもよい。
【０１６０】
いくつかの他の潜在的な請求項が、以下に列挙される。
【０１６１】
Ｐ１．ロータリーエンジンであって、
作業空洞を有する筐体と、
シャフトと一体型のまたはそれに固定して取り付けられる偏心ロータを有するシャフト
であって、前記偏心ロータは、前記作業空洞内に配置される、シャフトと、
前記偏心ロータを前記作業空洞内で回転させるように、前記シャフトを支持する少なくとも１つの流体力学的軸受と
を備える、エンジン。
【０１６２】
Ｐ２．ロータリーエンジンであって、
作業空洞を有する筐体と、
シャフトであって、偏心部分を有するシャフトと、
前記偏心部分上かつ前記作業空洞内に配置されるロータと、
複数のロータを備えるハブと、
前記シャフトに固定して連結されるプレートであって、前記プレートは、複数のアパーチャを備え、前記複数のローラの各々は、前記複数のアパーチャのうちの対応する１つを通過する、プレートと
を備え、前記ロータの回転は、前記ローラに、前記ロータの偏心運動が、前記プレートの中における円形運動に伝達されるように、前記アパーチャの周囲を循環させる、エンジン。
【０１６３】
Ｐ３．ロータリーエンジンであって、
作業空洞を有する筐体と、
封止グリッドと、
前記シャフトと一体型のまたは固定して取り付けられるロータを有するロータシャフトであって、前記ロータは、前記作業空洞内に配置されるロータシャフトと、
前記ロータシャフトを偏心して支持するように、前記エンジンの中に配置される少なくとも１つの入力／出力シャフトと
を備える、エンジン。
【０１６４】
Ｐ４．前記入力／出力シャフトは、前記ロータを動的に平衡化するための釣合錘としての役割を果たすように構成される、潜在的請求項Ｐ３に記載のエンジン。
【０１６５】
Ｐ５．前記ロータシャフトおよび前記吸気／出力シャフトは、吸気および排気通路をさらに備える（例えば、前記吸気および排気ポートと、前記吸気／出力シャフトおよび前記ロータを通る通路とを備えるガス交換システムを有するロータリーエンジン）、潜在的請求項Ｐ３に記載のエンジン。
【０１６６】
Ｐ６．入力／出力シャフトを支持する流体力学的軸受をさらに備える、潜在的請求項Ｐ３に記載のエンジン。
【０１６７】
上記で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、多数の変化例および修正が当業者にとって明白となるであろう。全てのそのような変化例および修正は、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。例えば、前述で開示された種々のシールのいずれかは、本明細書に説明される種々のロータのいずれかと併用されてもよい。同様に、種々の吸気および排気ポートのいずれかは、本明細書に説明されるロータおよび／またはシャフトのいずれかと併用されてもよい。
【図８（ａ）】
2014514492.tif 000005
【図８（ｂ）】
2014514492.tif 000006
【図１０（ａ）】
2014514492.tif 000007
【図１０（ｂ）】
2014514492.tif 000008
【図１２（ａ）】
2014514492.tif 000009
【図１２（ｂ）】
2014514492.tif 000010
【図１２（ｃ）】
2014514492.tif 000011
【図１２（ｄ）】
2014514492.tif 000012
【図１２（ｅ）】
2014514492.tif 000013
【図１２（ｆ）】
2014514492.tif 000014
【図１２（ｇ）】
2014514492.tif 000015
【図１３−２】
2014514492.tif 000016
【図１４】
2014514492.tif 000017
【図１６（ａ）】
2014514492.tif 000018
【図１６（ｂ）】
2014514492.tif 000019
【図１６（ｃ）】
2014514492.tif 000020
【図１６（ｄ）】
2014514492.tif 000021
【図１７】
2014514492.tif 000022
【図１８】
2014514492.tif 000023
【図１９（ａ）】
2014514492.tif 000024
【図１９（ｂ）】
2014514492.tif 000025
【図２０（ａ）】
2014514492.tif 000026
【図２０（ｂ）】
2014514492.tif 000027
【図２０（ｃ）】
2014514492.tif 000028
【図２３】
2014514492.tif 000029
【図２４】
2014514492.tif 000030
【図２５】
2014514492.tif 000031
【図２６】
2014514492.tif 000032
【図２７】
2014514492.tif 000033
【図２８】
2014514492.tif 000034
【図２９（ａ）】
2014514492.tif 000035
【図２９（ｂ）】
2014514492.tif 000036
【図３０（ａ）】
2014514492.tif 000037
【図３０（ｂ）】
2014514492.tif 000038
【図３０（ｃ）】
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【図３１】
2014514492.tif 000040
【図１】
2014514492.tif 000041
【図２】
2014514492.tif 000042
【図３】
2014514492.tif 000043
【図４】
2014514492.tif 000044
【図５】
2014514492.tif 000045
【図６】
2014514492.tif 000046
【図７−１】
2014514492.tif 000047
【図７−２】
2014514492.tif 000048
【図９】
2014514492.tif 000049
【図１１】
2014514492.tif 000050
【図１３−１】
2014514492.tif 000051
【図１５】
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【図２１】
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【図２２】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月28日(2013.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2014514492.tif 000061
【図７−１】
2014514492.tif 000062
【図７−２】
2014514492.tif 000063
【図８】
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【図９】
2014514492.tif 000065
【図１０】
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【図１１】
2014514492.tif 000067
【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１３−１】
2014514492.tif 000071
【図１３−２】
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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】
2014514492.tif 000079
【図２１】
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【図２２】
2014514492.tif 000081
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2014514492.tif 000084
【図２６】
2014514492.tif 000085
【図２７】
2014514492.tif 000086
【図２８】
2014514492.tif 000087
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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