(57)【要約】【課題】燃焼効率を増大させるために、火炎伝播および燃料／空気混合を制御するロータリー内燃機関を提供する。【解決手段】ロータリー内燃機関に用いられるロータは、出力シャフト１８を受け入れるように構成された開口部２８と、この開口部２８の周りに周方向に配置された複数のロータ面３２，３４，３６と、これらのロータ面の１つに配置された凹状ポケット４６と、この１つのロータ面に固定された流れ変更部材４８と、を備える。流れ変更部材４８は、凹状ポケット４６内の燃料／空気流を変更すると共に、凹状ポケット４６に隣接する燃焼室内における燃料／空気混合を制御する。【選択図】図２
2008185027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリー内燃機関に用いられるロータであって、
出力シャフトを受けるように構成された開口部と、
前記開口部の周りに周方向に配置された複数のロータ面と、
前記複数のロータ面の少なくとも１つに配置された凹状ポケットと、
前記凹状ポケット内の流体流路を変更すると共に、該凹状ポケットに隣接する燃焼室内に乱流を生成するように前記少なくとも１つのロータ面に設けられた流れ変更手段と、
を備えるロータ。
【請求項２】
前記流れ変更手段が、前記凹状ポケット内に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記流れ変更手段が、前記凹状ポケットに隣接して配置されることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項４】
前記流れ変更手段が、ランプ状部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項５】
前記流れ変更手段が、一組のランプ状部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項６】
ワンケルエンジン用のロータであって、
複数のロータ面であって、１つのロータ面が、該１つのロータ面とロータハウジングとの間に燃焼室を画定する、複数のロータ面と、
前記１つのロータ面に配置された凹状ポケットと、
前記１つのロータ面に設けられた流れ変更部材と、
を備え、
前記流れ変更部材は、該流れ変更部材から下流方向に伝播する３次元的な渦を生成することを特徴とするロータ。
【請求項７】
前記流れ変更部材が、燃料／空気混合物流内に突出することを特徴とする請求項６に記載のロータ。
【請求項８】
前記流れ変更部材が、前記１つのロータ面と異なると共に、前記凹状ポケットとも異なる面を画定することを特徴とする請求項７に記載のロータ。
【請求項９】
前記流れ変更部材は、急に終端した下流端を有することを特徴とする請求項８に記載のロータ。
【請求項１０】
前記流れ変更部材が、ランプを含むことを特徴とする請求項７に記載のロータ。
【請求項１１】
前記流れ変更部材が、複数のランプを含むことを特徴とする請求項１０に記載のロータ。
【請求項１２】
前記流れ変更部材が、前記凹状ポケットの長さの約２５〜７５％の範囲内にある長さにわたって延びることを特徴とする請求項１０に記載のロータ。
【請求項１３】
前記流れ変更部材が、前記凹状ポケットの長さの約３０〜５０％の範囲内にある長さにわたって延びることを特徴とする請求項１２に記載のロータ。
【請求項１４】
前記流れ変更部材が、少なくとも１つのブラフボディを含むことを特徴とする請求項６に記載のロータ。
【請求項１５】
前記流れ変更部材が、前記燃料／空気混合物流内に向けられる頂点を有する少なくとも１つのＶ字状構造体を含むことを特徴とする請求項６に記載のロータ。
【請求項１６】
前記流れ変更部材が、前記凹状ポケットに隣接して配置されることを特徴とする請求項６に記載のロータ。
【請求項１７】
前記流れ変更部材が、前記凹状ポケット内に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項６に記載のロータ。
【請求項１８】
エンジンハウジングと、
前記エンジンハウジングを貫通する出力シャフトと、
前記出力シャフトに偏心して取り付けられるロータと、
を備えるロータリー内燃機関であって、
前記ロータは、
ロータ面と、
前記ロータ面に配置された凹状ポケットと、
前記ロータ面に配置された流れ変更部材と、
を備え、
前記ロータ面は、該ロータ面と前記エンジンハウジングとの間に燃焼室を画定するように回転し、
前記流れ変更部材は、前記凹状ポケット内および前記燃焼室内の燃焼を制御するように乱流を生成することを特徴とするロータリー内燃機関。
【請求項１９】
前記流れ変更部材が、燃料／空気流内に突出することを特徴とする請求項１８に記載のロータリー内燃機関。
【請求項２０】
前記流れ変更部材が、急に終端する下流端を有することを特徴とする請求項１９に記載のロータリー内燃機関。
【請求項２１】
前記流れ変更部材が、ランプを含むことを特徴とする請求項１８に記載のロータリー内燃機関。
【請求項２２】
予圧縮をもたらすために、前記出力シャフトに偏心して取り付けられる第２のロータをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載のロータリー内燃機関。
【請求項２３】
ロータリー内燃機関における燃焼燃料／空気流を変更する方法であって、
複数のロータ面を有するロータを設けるステップと、
前記ロータ面の少なくとも１つに凹状ポケットを設けるステップと、
前記凹状ポケットに近接して流れ変更部材を設けるステップと、
を含み、
前記流れ変更部材が、前記凹状ポケット内および該凹状ポケットに隣接する燃焼室内における前記燃料／空気流を変更するために、前記燃料／空気流内に突出し、急に終端することを特徴とする変更方法。
【請求項２４】
前記流れ変更部材を設けるステップが、前記ロータ面と異なると共に、前記凹状ポケットとも異なる面を画定する少なくとも１つのランプを設けることを含むことを特徴とする請求項２３に記載の変更方法。
【請求項２５】
前記流れ変更部材を設けるステップが、前記ロータ面との一体構造として、前記流れ変更部材を形成することを含むことを特徴とする請求項２３に記載の変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワンケル（Ｗａｎｋｅｌ）型ロータリー内燃機関に関する。特に、本発明は、ロータリー内燃機関の燃焼率の増大および制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワンケル型ロータリー内燃機関（エンジン）は、通常、エピトロコイド状ハウジング内に配置された３面ロータを備える。ロータがハウジング内で回転することによって、ハウジングは、３つの作動室に分割される。ロータの各面は、ピストンエンジンのピストンと同じように効率的に機能する。回転中、ロータの面は、ハウジングに対して接近および離脱を連続的に繰り返し、作動室に含まれるガスをそれぞれ圧縮し膨張させる。
【０００３】
ロータは、偏心ローブシャフトを中心に回転し、典型的なオットーサイクルまたはディーゼルサイクルの４ストロークをもたらすように、ハウジングの内周を運動することができる。吸気行程中、ロータは、燃料／空気混合物をハウジング内に吸い込む。ロータが回転すると、ロータ面の１つが、燃料／空気混合物をハウジングに対して圧縮する。圧縮された混合物は、点火源（例えば、スパークプラグ）に到達するまで、または圧縮比が燃焼点火を生じるのに十分高くなるまで、ハウジングの内周を循環する。点火の後、燃料／空気混合物は燃焼ガスとして膨張し、ロータは爆発行程に至る。次いで、ロータは、膨張した燃焼ガスを排気ポートに循環させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼行程中、ロータおよびハウジングによって画定される燃焼室は、通常、幅が狭くて長く、ロータとハウジングとの間にピンチ点を生じる。これによって、火炎伝播が制限され、燃焼に利用できる圧縮された燃料／空気混合物の量が減少する。従って、燃焼効率を増大させるために、火炎伝播および燃料／空気混合を制御するロータリーエンジンが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ロータリー内燃機関に用いられるロータに関する。このロータは、シャフト開口部の周りに周方向に配置された複数のロータ面と、これらのロータ面の少なくとも１つに配置された凹状ポケットと、該少なくとも１つのロータ面に固定された少なくとも１つの流れ変更部材と、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、エンジン１０の概略的な正面図である。エンジン１０は、ロータリー内燃機関であり、該ロータリー内燃機関は、ハウジング１２、点火源１４、ロータ１６および出力シャフト１８を備える。ハウジング１２は、エピトロコイド状ロータ室２２を画定する内側面２０を備える。さらに、ハウジング１２は、燃料／空気混合物をロータ室２２内に吸い込む吸気ポート２４と、ロータ室２２から排気ガスを排出する排気ポート２６と、を備える。
【０００７】
代替的な実施形態では、吸気ポート２４および排気ポート２６の片方または両方が、ハウジング１２の１つの端壁内に配置される。他の代替的な実施形態では、エンジン１０は、燃料噴射エンジンである。この燃料噴射エンジンでは、吸気ポート２４から空気がロータ室２２内に吸い込まれ、点火源１４に近いロータ室２２の燃焼を生じる領域である燃焼室４４に燃料が直接噴射され、圧縮された燃料／空気の混合物が生成される。代替的に、燃料は、ロータ１６とハウジング１２との間の他の位置に画定されるロータ室２２の他の領域内に噴射される。
【０００８】
点火源１４は、ハウジング１２内の吸気ポート２４および排気ポート２６の概ね反対側に配置される１対の燃焼誘発要素（例えば、スパークプラグ）である。代替的な実施形態では、エンジン１０は、点火源１４を必要としない圧縮点火エンジンである。
【０００９】
ロータ１６は、ロータ室２２内に配置された３面ロータであり、シャフト開口部（つまり孔）２８、前面３０、ロータ面３２，３４，３６およびアペックス（頂点）３８，４０，４２を備える。シャフト開口部２８は、前面３０から図示されない反対側の背面に向かってロータ１６内を延びる中心孔である。ロータ面３２，３４，３６は、前面３０と直交し、シャフト開口部２８の周りに周方向に延びる。図示されるように、ロータ面３２，３４は、アペックス３８で交差し、ロータ面３４，３６は、アペックス４０で交差し、ロータ面３２，３６は、アペックス４２で交差する。
【００１０】
出力シャフト１８は、シャフト開口部２８を貫通する偏心ローブを有する、ハウジング1２内に配置された偏心ローブシャフトである。従って、ロータ１６は、出力シャフト１８に偏心して取り付けられる。この偏心取付けによって、ロータ１６は、エピトロコイド状のロータ室２２内において、アペックス３８，４０，４２をハウジング１２の内側面２０と接触させながら、回転することができる。
【００１１】
ロータリーエンジン１０の運転中、ロータ１６は、ハウジング１２内において４ストロークの燃焼サイクルを行なう。ロータ１６が回転すると、燃料／空気混合物は、吸気ポート２４内に吸い込まれ、次いで、点火源１４に向かって循環しながらハウジング１２の内側面２０に対して圧縮され、その容積が減少する。
【００１２】
点火源１４が、圧縮された燃料／空気混合物を点火する。この点火は、１対の点火源によって同時に行なわれるか、またはロータ１６とハウジング１２との間に形成されるピンチ点内を通る燃焼ガス流の流量および方向を制御するために、異なるクランク角に対応する段階的な間隔で行なわれる。（前述した）エンジン１０の代替的な圧縮−点火実施形態では、圧縮によって燃料／空気混合物を十分に加熱し、点火源１４を必要とすることなく点火を生じさせる。
【００１３】
点火された燃料／空気混合物（燃焼ガス）が膨張するにつれて、この膨張した燃焼ガスが、排気ポート２６を通してロータ室２２から排出されるまで、ロータ１６をさらに回転させる。ロータ１６は、偏心マウントを介してトルクを出力シャフト１８に与え、回転エネルギを生じさせる。
【００１４】
図１に示されるように、アペックス３８，４２と内側面２０との交差によって、燃焼セクション（つまり、燃焼室）４４が、ロータ１６のロータ面３２とハウジング１２の内側面２０との間に画定される。燃焼セクション４４の容積は、幅が狭く長く延びているので、燃焼セクション４４において、流れが制限され、燃焼最前部の伝播が遅くなり、その結果、燃焼効率が低減することがある。以下に述べるように、ロータ１６には、燃料／空気混合および火炎伝播を制御する少なくとも１つの流れ変更部材が設けられる。これによって、流れ制限の影響を低減し、燃焼効率を高め、出力を増大することができる。
【００１５】
図２は、各ロータ面３２，３４，３６が凹状ポケット４６およびランプ（傾斜路）４８を備えるロータ１６の上斜視図である。凹状ポケット４６は、ロータ面３２，３４，３６が、それぞれ、内側面２０と協働して燃焼部分（例えば、図１に示される燃焼部分／燃焼室４４）を形成するときに、ピンチ点を形成する危険性を減らす、ロータ面３２，３４，３６内の凹状部分である。代替的な実施形態では、１つまたは複数の凹状ポケット４６は、図２に示される矩形の代わりに、他の形状（例えば、梨状）を有する。加えて、１つまたは複数の凹状ポケット４６は、場合によっては、ロータ面（例えば、ロータ面３２，３４またはロータ面３６）内の中心に位置する代わりに、アペックス（例えば、アペックス３８，４０またはアペックス４２）の近くに位置してもよい。
【００１６】
ランプ４８は、ロータ面３２，３４またはロータ面３６のいずれかから、関連する凹状ポケット４６に沿って延びる一組の実質的に平行に延びるランプ状流れ変更部材である。ランプ４８は、燃焼中に、圧縮された燃料／空気混合物内に渦流を生成し、乱流を増大することによって、燃料／空気混合および火炎伝播を制御するのに有利である。
【００１７】
いくつかの実施形態では、ランプ４８は、成形中または鋳造中に、ロータ面３２，３４またはロータ面３６と一体に形成される。代替的な実施形態では、別に形成された流れ変更部材がロータ面に固定される。いずれの実施形態においても、流れ変更部材は、種々の個所に配置されてもよく、例えば、凹状ポケット４６に隣接して配置されてもよく、凹状ポケット内に完全に配置されてもよく、または凹状ポケット内に部分的に配置されてもよい。
【００１８】
ロータ１６は、図１のエンジンハウジング１２に対して時計回りに回転する。燃料／空気混合物も全体的に時計方向に運動し、ロータ面３２と内側面２０との間の空間内、ロータ面３４と内側面２０との間の空間内およびロータ面３６と内面２０との間の空間内を前進する。しかし、ロータ面３２に対して、燃焼室４４内の燃料／空気混合物は、燃焼が開始される個所、燃焼率および膨張率に応じて、アペックスシール４２からアペックスシール３８に向かう方向またはアペックスシール３８からアペックスシール４２に向かう方向のいずれかに流れる。
【００１９】
一般的に、ランプ４８は、相対的な燃料／空気流に関して上流側に相当する凹状ポケット４６の側端を始端とし、下流端に延び、この下流端において急に途切れる、すなわち急に終端する。この設計は、流れ変更部材が別の方向に延びる従来の設計と対照的であると共に、流れ変更部材が急に終端する下流端を有しない従来の設計とも対照的である。これらの従来の設計は、凹状ポケット内における流れ変更を目的としているが、ここに述べたランプ４８および他の流れ変更構造は、ポケット内における流れ変更と、隣接する燃焼室の全域における流れ変更と、を目的としている。
【００２０】
図３Ａは、前面３０に対する反対側の面である背面５４を示す、ロータ１６の上面図である。燃料／空気流の方向は、矢印６０によって示されている。ランプ４８は、この燃料／空気流において、渦を生成し、乱流を増大させる。
【００２１】
図示されるように、凹状ポケット４６は、ロータ面３２に沿った長さ（参照番号５６で示す）を有し、各ランプ４８は、凹状ポケット４６内において長さ（参照番号５８で示す）を有する。ランプ４８の長さ５８の適切な値は、凹状ポケット４６の長さ５６の約２５〜７５％の範囲内にある。ランプ４８の長さ５８の特に適切な値は、凹状ポケット４６の長さ５６の約３０〜５０％の範囲内にある。
【００２２】
他の実施形態では、１つまたは複数のランプ４８は、他のランプ４８と異なる長さを有する。４つのランプ４８を有するロータ１６が図示されているが、ロータ１６は、代替的に、所望の燃焼率に基づいて、さらに少ない数またはさらに多い数のランプ４８を備えてもよい。
【００２３】
図３Ｂおよび図３Ｃは、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った代替的な断面図である。図３Ｂに示されるように、凹状ポケット４６は、リム６２で表されるロータ面３２との周縁部を有する。この実施形態では、ランプ部分４８ａはリム６２の上方に延びず、これらのランプ４８は凹状ポケット４６内に完全に収められている。一方、図３Ｃの実施形態では、ランプ部分４８ｂはリム６２の上方に延び、これらのランプ４８は凹状ポケット４６を越えて延びている（つまり、突出している）。
【００２４】
これらの実施形態の各々によれば、圧縮された燃料／空気混合物に対して異なる流路が得られる。追加的な実施形態では、他の所望の流れパターンを得るために、ランプ４８は、各々、リム６２の上方または下方のいずれかに延びてもよい。一般的に、各ランプ４８の長さおよび高さは、燃料／空気混合物および火炎伝播率を制御するように個々に設定可能である。この燃料／空気混合物および火炎伝播率の制御は、凹状ポケット４６および凹状ポケットに隣接する燃焼室（例えば、図１に示されるような燃焼部分／燃焼室４４）の両方に対してなされる。
【００２５】
ランプ４８の各々は、ロータ面と異なると共に、凹状ポケットとも異なる突出面を画定する。流れを突出面から溢流させ、燃焼室の全域に伝播させることによって、流れの渦を生成し、これによって、迅速かつ制御された火炎伝播を凹状ポケットの外側に生じさせることができる。この設計は、流れ変更部材が、ポケットのリム、すなわちロータ面と同一面で延び、または凹状ポケットの底に沿って延びる従来の設計とは異なると共に、流れ変更が、凹状ポケット、樋または通路内の流れを対象とする従来の設計とも異なる。この独特の特徴は、ランプ４８の特定の構成に制限されず、ここに述べる流れ変更部材および流れ変更構造の各々にも共通する。
【００２６】
ランプ４８によって画定された突出面も急に終端する。これによって、流れ分離、渦および乱流が生じる。これらの流れ分離、渦および乱流は、下流に伝播し、ポケット４６およびロータ面３２とハウジング壁２０との間の燃焼室の両方の全体にわたって、燃焼ガスを３次元的に混合する。この構造は、急に終端しない以前の構造とは異なると共に、ロータ面と実質的に平行に画定される２次元的な流れ変更を目的とする従来の構造とも異なる。
【００２７】
ここに述べた流れ変更構造は、燃料／空気混合物流を溝、通路または樋のようなロータ表面の特徴部内に導くことを目的とする従来の設計とは異なると共に、ロータ表面内の凹状ポケットつまり凹状室内の渦を高めることを目的とする従来の設計とも異なる。対照的に、ここに述べた流れ変更部材は、下流方向に伝播し、凹状ポケット内のみならず凹状ポケットの外側に位置する燃焼室の領域内にも拡がる３次元流効果を得ることを目的としている。
【００２８】
さらに、ここに述べた流れ変更設計は、流れを停止させること、または流れを旋回させることに制限されず、また通路および凹状ポケット内に乱流を生じさせることにも制限されない。実際、これらの構造は、急な終端からの溢流やロータ面から燃料／空気混合物流内に突出する（凹状ポケットの底と異なると共に、ロータ面からも異なる）表面からの溢流を介して流れ分離および渦を生じさせる。
【００２９】
図４〜図７は、参照番号１００，２００，３００，４００を加えた対応する参照番号で示されるロータ１６に対する代替例の上面図である。これらの代替的なロータは、各々、従来の設計と異なる代替的な流れ変更部材を備える。
【００３０】
図４に示されるように、ロータ１１６は、凹状ポケット１４６内においてロータ面１３２から延びる一組の先細のランプ状流れ変更部材である、先細ランプ１４８を備える。先細ランプ１４８の適切な長さおよび高さは、ランプ４８に対して前述した適切な長さおよび高さを含むが、先細ランプ１４８は、ランプ４８とは異なる流れパターンをもたらす。
【００３１】
図５に示されるように、ロータ２１６は、凹状ポケット２４６から直角に延びる一組のＶ字状の流れ変更部材である、Ｖ字状バー２４８を備える。この実施形態では、各Ｖ字バー２４８は、圧縮された燃料／空気流内に向けられた頂点を有する。流路は、各Ｖ字バー２４８で分岐し、各急な終端で剥離される。これによって、前述したように、火炎伝播率が増大し、燃料／空気混合物内において渦流および乱流が生じる。
【００３２】
Ｖ字バー２４８の寸法は、所望の燃焼率を得るために変更可能である。特に、個々のＶ字バー２４８は、凹状ポケット２４６のリムの上方または下方のいずれかに延びてもよく、これによって、ロータ面および凹状ポケットのレベルと異なるレベルを画定してもよい。３つのＶ字バー２４８を有するロータ２１６が図５に示されているが、ロータ２１６は、代替的に、さらに多くのＶ字バーを備えてもよく、例えば、平行な列またはジグザグな列にさまざまに配置された多数のＶ字バーを備えてもよく、またはさらに少ないＶ字バー、例えば、１対のＶ字バー２４８または単一のＶ字バー２４８を備えてもよい。
【００３３】
図６に示されるように、ロータ３１６は、凹状ポケット３４６と直交して伸びる一組の矩形状流れ変更部材である、ブラフボディ（ｂｌｕｆｆ  ｂｏｄｙ）３４８を備える。ブラフボディ３４８は、圧縮された燃料および空気の流路を妨げ、混合物を横方向に移動させ、下流端の急な終端における流れ分離を助長する。これによって、凹状ポケット内および凹状ポケットに隣接する燃焼室／燃焼部分内の両方において、火炎伝播を増大させ、燃料／空気混合物内において、渦流を生成し、乱流を増大させることができる。
【００３４】
ここに述べる他の流れ変更部材と同じように、ブラフボディ３４８の寸法は、所望の燃焼率を得るために必要に応じて変更可能である（例えば、凹状ポケット３４６のリムの上方または下方に延ばしてもよい）。一般的に、この流れ変更部材は、ロータ面と異なると共に、凹状ポケットの底とも異なる面に沿って延びるように構成可能である。３つのブラフボディ３４８を有するロータ３１６が図６に示されているが、ロータ３１６は、代替的に、さらに多くのブラフボディまたはさらに少ないブラフボディを備えてもよく、例えば、単一のブラフボディ３４８、もしくは平行な列またはジグザグな列に配置された多数のブラフボディ３４８を備えてもよい。
【００３５】
図示されるように、各ランプ、Ｖ字バーおよびブラフボディは、急に終端し、流れ分離、渦および乱流を生成する。これらの流れ分離、渦および乱流は、流れ変更部材から剥離され、下流に伝播し、ポケット３４６の全体にわたって、燃焼ガスを３次元的に混合する。これらの流れ分離、渦および乱流の影響は、ロータ面とハウジング壁との間に画定された凹状ポケットに隣接する燃焼室（例えば、前述の図１の燃焼室／燃焼部分４４および後述の図１１の燃焼室／燃焼部分８１２）内にも伝播する。この設計は、急に終端しない従来の設計と異なると共に、凹状ポケットを越えて隣接する燃焼室内に実質的に拡がらない２次元的な流れ変更を目的とする従来の設計とも異なる。
【００３６】
図７に示されるように、ロータ４１６は、凹状ポケット４４６内においてロータ面４３２から延びる一組の実質的に平行に傾いたランプ状流れ変更部材である、傾斜ランプつまり掃引ランプ４４８を備える。傾斜ランプ４４８は、燃焼室内の圧縮された燃料／空気混合物内に渦を誘発するのに有利である。傾斜ランプ４４８の適切な寸法として、図２および図３Ａ〜図３Ｃのランプ４８に対して前述した寸法が挙げられる。
【００３７】
図８Ａは、参照番号５００を加えた対応する参照番号で示されるロータ１６の他の代替例であるロータ５１６の上面図である。このロータ５１６は、凹状ポケット５４６およびランプ５４８を備える。ランプ５４８は、凹状ポケット５４６に隣接してロータ面５３２から延びる単一のランプ状流れ変更部材である。
【００３８】
この実施形態では、ランプ５４８は、圧縮された燃料／空気混合物流を妨げ、この混合物を凹状ポケット５４６内に導くと共に、凹状ポケット５４６の上方に導く。これは、凹状ポケット５４６内に拡がる共に、矢印５６０によって示されるように、ロータ面５３２に隣接する燃焼室内にも拡がる渦流および乱流を生成するのに有利である。
【００３９】
特に、図８Ａは、ここに述べた流れ変更部材の効果が、ロータ面と平行な実質的に２次元的な流れ変更に制限されず、ロータ面と実質的に直交する３次元的な流れ成分にも及ぶことを示している。この構造は、凹状ポケット内の流れ変更を目的とする構造とは異なると共に、ロータ面と実質的に平行の渦流または乱流の生成を目的とする構造とも異なっている。これらの独特な要因は、ここに述べる流れ変更部材および流れ変更構造の各々の特徴を示すものである。
【００４０】
図８Ｂは、凹状ポケット５４６およびランプ５４８をさらに説明するための図８Ａの線８Ｂ−８Ｂに沿った断面図である。図示されるように、ランプ５４８は、凹状ポケット５４６のリム５６２（一点鎖線で示す）の上方に延びている。この結果、圧縮された燃料／空気混合物の流路は、凹状ポケット５４６内に導かれると共に、凹状ポケット５４６の上方にも導かれる。
【００４１】
図８Ｃは、ランプ５４８の代わりに隆起ランプ５６４を備えるロータ５１６の代替的な実施形態を示す、図８Ａの線８Ｂ−８Ｂに沿った他の断面図である。隆起ランプ５６４は、凹状ポケット５４６に隣接して配置され、かつロータ面５３２から延びる単一の隆起した流れ変更部材である。隆起ランプ５６４は、ランプ５４８と同様に機能し、渦流および乱流を、ロータ面５３２と隣接して生成すると共に、凹状ポケット５４６内および凹状ポケット５４６の上方にも生成する。
【００４２】
図９Ａは、参照番号６００を加えた対応する参照番号で示されるロータ１６の代替例であるロータ６１６の上面図である。このロータ６１６は、ポケット６４６ａとポケット６４６ｂとの間に位置し、かつロータ面６３２から延びる単一のランプ状流れ変更部材である、ランプ６４８を備える。
【００４３】
この実施形態では、圧縮された燃料／空気混合物は、ランプ６４８の周りを横方向に導かれると共に、凹状ポケット６４６ａ，６４６ｂ内および凹状ポケット６４６ａ，６４６ｂの上方に導かれる。この構成は、隣接するロータ面６３２と直交する要素によって、渦流および乱流を生成すると共に、矢印６６０で示されるように、凹状ポケット６４６ａ，６４６ｂ内と、凹状ポケット６４６ａ，６４６ｂに隣接する燃焼室内と、の両方における流れを変更する。
【００４４】
図９Ｂは、凹状ポケットおよびランプ６４８をさらに説明するための図９Ａの線９Ｂ−９Ｂに沿った断面図である。ランプ６４８は、総称的にポケット６４６として示される両方の凹状ポケットのリム６６２（一点鎖線で示す）の上方に延びている。この構成によって、燃料／空気流は、各凹状ポケット内および各凹状ポケットの上方に導かれる。代替的な実施形態では、ランプ６４８は、図８Ｃの隆起ランプ５６４と置き換えられてもよい。この場合も、同様の効果が得られる。
【００４５】
図１０は、参照番号７００を加えた対応する参照番号で示されるロータ１６の代替例であるロータ７１６の上面図である。このロータ７１６は、凹状ポケット７４６内に配置された一組の凹んだ流れ変更部材である、ディンプル７４８を備える。ディンプル７４８は、燃料／空気混合物内に渦流および乱流を生成することによって、火炎伝播率を増大させることができる。
【００４６】
図１０に示されるように、ロータ７１６は、凹状ポケット７４６内にジグザグに配列されたディンプル７４８の領域を備える。他の実施形態では、ディンプル７４８の数は変更されてもよく、ディンプル７４８はポケット内に設けられてもよく、ポケットに隣接して設けられてもよく、またはポケット内、かつポケットに隣接して設けられてもよい。複数のディンプル７４８を有する実施形態では、これらのディンプルは、単一の列または複数の列にさまざまに配置されてもよく、例えば、ジグザグな列、直線状の列または非周期的な列に並んで設けられてもよい。
【００４７】
さらに他の代替的な実施形態では、ディンプル７４８は、１つまたは複数の溝つまり樋の形態にある。これらの実施形態では、複数の溝つまり樋は、ジグザクの領域、単一の列、複数の平行な列または非周期的に並んで分配されてもよい。
【００４８】
これらの実施形態の各々では、流れ変更部材は、ロータ面のレベルと異なると共に、凹状ポケットのレベルと異なる表面を画定する。これらの流れ変更部材は、ロータ面の表面と直交する要素によって３次元的な渦流および乱流を生成し、凹状ポケット内およびこの凹状ポケットと隣接する燃焼室内の両方における燃焼ガス流を変更する。
【００４９】
図１１は、ここに述べたロータと共に用いられるロータ複合内燃機関であるエンジン８００の断面斜視図である。エンジン８００は、ハウジング８０２、出力シャフト８０４、予圧縮ロータ８０６および燃焼ロータ８０８を備える。
【００５０】
出力シャフト８０４は、ハウジング８０２によって画定された予圧縮区画８１０および燃焼区画８１２を貫通する。予圧縮ロータ８０６および燃焼ロータ８０８は、それぞれ、予圧縮区画８１０および燃焼区画８１２内に配置され、各々、前述したように、出力シャフト８０４に偏心して取り付けられる。予圧縮ロータ８０６は、予圧縮区画８１０内において空気または燃料／空気混合物を部分的に圧縮する。燃焼ロータ８０８は、前述したように、燃焼効率を改良するために、１つまたは複数の流れ変更部材を利用して４ストローク内燃機関サイクルを行なう。
【００５１】
具体的には、予圧縮ロータ８０６が回転し、空気または燃料／空気混合物を予圧縮区画８１０内に吸い込み、空気または燃料／空気混合物は、予圧縮区画８１０において予圧縮ロータ８０６によって部分的に圧縮される。この部分的に圧縮された空気または燃料／空気混合物は、燃焼区画８１２に導かれ、この燃焼区画８１２において十分に圧縮され、次いで、点火される。燃焼ロータ８０８の流れ変更部材は、前述したように、燃料／空気混合、火炎伝播および燃焼プロセスの他の態様を制御する。次いで、燃焼ロータ８０８は、排気ガスを予圧縮区画８１０に追い出し、この予圧縮区画８１０において、排気ガスは膨張し、予圧縮ロータ８０６を回転するのを助長する。この予圧縮によって、エンジン８００の効率を高め、これによって、回転動力を増大させたり、燃料消費を低減させることができる。
【００５２】
以上、本発明を好ましい実施形態を参照して説明した。専門用語は、説明の目的で用いられ、本発明を制限するものではなく、当業者であれば、本発明の真意および範囲から逸脱することなく、形態および細部について変更がなされてもよいことを認めるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のロータを有するロータリーエンジンの概略的な正面図である。
【図２】図１におけるロータの上斜視図である。
【図３Ａ】凹状ポケット内に配置された一組のランプ状流れ変更部材を示す、図２のロータの上面図である。
【図３Ｂ】凹状ポケット内に配置されたランプ状部材の１つを示す、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。
【図３Ｃ】凹状ポケットの上方に延びる代替的なランプ状部材を示す、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った他の断面図である。
【図４】凹状ポケット内に配置された一組の先細のランプ状流れ変更部材を有する第１の代替的ロータの上面図である。
【図５】凹状ポケット内に配置された一組のＶ字状流れ変更部材を有する第２の代替的ロータの上面図である。
【図６】凹状ポケット内に配置された一組のブラフボディ流れ変更部材を有する第３の代替的ロータの上面図である。
【図７】凹状ポケット内に配置された一組の傾斜したランプ状流れ変更部材を有する第４の代替的ロータの上面図である。
【図８Ａ】凹状ポケットに隣接して配置されたランプ状流れ変更部材を有する第５の代替的ロータの上面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのランプおよび凹状ポケットをさらに説明するための図８Ａの線８Ｂ−８Ｂに沿った断面図である。
【図８Ｃ】凹状ポケットに隣接して配置された代替的な隆起ランプを示す、図８Ａの線８Ｂ−８Ｂに沿った他の断面図である。
【図９Ａ】１対の凹状ポケット間に配置されたランプ状流れ変更部材を有する第６の代替的ロータの上面図である。
【図９Ｂ】図９Ａのランプおよび凹状ポケットをさらに説明するための図９Ａの線９Ｂ−９Ｂに沿った断面図である。
【図１０】凹状ポケット内に配置された複数の凹んだ流れ変更部材を有する第７の代替的ロータの上面図である。
【図１１】本発明のロータを有する二重ロータ式ロータリーエンジンの断面斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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