(57)【要約】 【課題】  結合したシリンダを有するロータリ・エンジンの効率を更に改善すること。【解決手段】  本発明のロータリ・エンジンは、ハウジング構造（トロイダル形状の容積を規定し、第１と第２のハウジング・セクションを有し）と、ロータ構造体（前記ハウジング構造に回転可能に搭載され、第１と第２のロータを有し）とを有する。前記第１と第２のロータは、それぞれ、前記第１と第２のハウジング・セクションと、共に、トロイダル形状の第１と第２のシリンダを規定する。吸引ストロークと圧縮ストロークは、第１シリンダで行われ、その結果得られた圧縮された燃料は、移送機構により移送パスを介して、第２シリンダに移送され、そこで爆発が行われ、膨張ストロークと排気ストロークが行われ、前記移送機構は、移送動作の間、燃料の容積が一定になるよう動作する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ハウジング構造と、
前記ハウジング構造は、トロイダル形状の容積を規定し、第１と第２のハウジング・セクションを有し、
（Ｂ）ロータ構造体と、
前記ロータ構造体は、前記ハウジング構造に回転可能に搭載され、第１と第２のロータを有し、
前記第１と第２のロータは、それぞれ、前記第１と第２のハウジング・セクションと、共に、トロイダル形状の第１と第２のシリンダを規定し、
を有し、
吸引ストロークと圧縮ストロークは、第１シリンダで行われ、
その結果得られた圧縮された燃料は、移送機構により移送パスを介して、第２シリンダに移送され、そこで爆発が行われ、膨張ストロークと排気ストロークが行われ、
前記移送機構は、移送動作の間、燃料の容積が一定になるよう動作する
ことを特徴とするロータリ・エンジン。
【請求項２】
前記移送機構は、移送動作の間、第２シリンダの燃料容積を、第１シリンダ内の燃料容積の減少に対応する量だけ、増加させる
ことを特徴とする請求項１記載のロータリ・エンジン。
【請求項３】
前記エンジンは、第１と第２の可動パーティションを更に有し、
前記第１の可動パーティションは、第１ロータ上の第１の突出部または第１ハウジング・セクションと協働して、それらの間に、移送動作の間、所定の断面積を有する燃料容積を規定し、
前記第２の可動パーティションは、第２ロータ上の第２の突出部または第２ハウジング・セクションと協働して、それらの間に、移送動作の間、所定の断面積を有する燃料容積を規定し、
前記第１の可動パーティションと第１の突出部とは、移送動作の間、縮まり、
前記第２の可動パーティションと第２の突出部とは、移送動作の間、広がり、
その結果、移送動作の間、第２シリンダに入る燃料容積は、第１シリンダからでる燃料容積に等しい
ことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリ・エンジン。
【請求項４】
前記エンジンは、可動パーティションを更に有し、
前記可動パーティションは、第１シリンダ内に配置され、この第１シリンダ内に障壁を形成し、第１ロータ上の突出部または第１ハウジング・セクション上の突出部と協働して、それらの間に、第１シリンダ内に空間容積を規定する
ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項５】
前記可動パーティションは、所定の移動可能位置で動作し、第１シリンダと第２シリンダとの間に、移送通路の入口部分を形成する
ことを特徴とする請求項４記載のロータリ・エンジン。
【請求項６】
前記可動パーティションは、第１ハウジング・セクション上に搭載され、前記第１ロータに当たるよう、第１シリンダ内に入るようバイアスが掛かり、
前記突出部は、第１ロータ上に形成される
ことを特徴とする請求項４又は５記載のロータリ・エンジン。
【請求項７】
前記突出部は、円周でその順番に、開始部、平坦部、終端部を有し、
前記開始部は、前記可動パーティションの駆動部分を、可動パーティションが所定の移動位置方向に外側に移動させ、これにより燃料移送を開始し、
前記平坦部は、前記可動パーティションを所定の移動位置に所定滞留時間の間維持し、
前記終端部は、前記第１ハウジング・セクションの内側周囲とシールする状態で接触し、前記可動パーティションを外側に向いて移送通路が遮断される位置まで動かし、これにより燃料の第２シリンダへの移送を停止する
ことを特徴とする請求項６記載のロータリ・エンジン。
【請求項８】
前記エンジンは、第２の可動パーティションを更に有し、
前記第２の可動パーティションは、前記第２シリンダに配置され、この第２シリンダ内でバリアパーティションを形成し、前記第２ロータ上の第２の突出部または第２ハウジング・セクションの内側周囲上の第２の突出部と協働作業し、それらの間に第２シリンダ内に空間容積を規定し、  
前記第１の可動パーティションは、所定の移動位置に所定の滞留時間の間保持され、
前記所定の滞留位置の間、第１シリンダ内の空間容積の減少は、第２シリンダ内の空間容積の増加により、補償され、
前記燃料容積は、移送動作の間、一定に維持される
ことを特徴とする請求項４−７のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項９】
前記第２の可動パーティションは、前記第２ロータにより搭載され、前記第２ハウジング・セッションの内側周囲と接触するよう外側方向にバイアスが掛けられ、
前記第２の突出部は、前記第２ハウジング・セッションの内側周囲の上に形成される
ことを特徴とする請求項８記載のロータリ・エンジン。
【請求項１０】
前記第１の可動パーティションの所定の滞留時間の間、第２の可動パーティションは第２の突出部の平坦部に接触する
ことを特徴とする請求項９記載のロータリ・エンジン。
【請求項１１】
前記移送通路は、
前記第１シリンダ内に開き第１の可動パーティション内に形成された通路と、
前記第２シリンダ内に開き第２の可動パーティション内に形成された通路と
を有する
ことを特徴とする請求項８−１０のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項１２】
前記第１の可動パーティションは、前記第１ハウジング・セクション内に搭載され、
前記第２の可動パーティションは、前記第２ロータに搭載され、
前記移送通路は、
前記第１シリンダ内に開き第１の可動パーティション内に形成された通路と、
前記第２シリンダ内に開き第２の可動パーティション内に形成された通路と
を有する
ことを特徴とする請求項８記載のロータリ・エンジン。
【請求項１３】
前記可動パーティションの一方は、前記ハウジング・セクションに搭載され、
他方の可動パーティションは、前記ロータに搭載され、
前記移送通路は、
前記第１シリンダ内に開き第１ロータ内に形成された通路と、
前記第２シリンダ内に開き第２ロータ内に形成された通路と、  
前記第１ハウジング・セクションと第２ハウジング・セッションを分離する中央パーティションに形成され、前記第１ロータ内の通路と前記第２ロータ内の通路と滞留時間の間連通するアーチ状の溝
を有する
ことを特徴とする請求項８記載のロータリ・エンジン。
【請求項１４】
前記可動パーティションは、往復運動可能に搭載される
ことを特徴とする請求項３−１３のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項１５】
前記可動パーティションは、回転運動可能に搭載される
ことを特徴とする請求項３−１３のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項１６】
前記可動パーティションは、それぞれのハウジング・セッション上に回転可能に搭載され、
前記各ロータ上の各突出部は、前記可動パーティションを各ハウジング・セッション内のポケット内に押し込み、各ロータが通過できるよう、動く
ことを特徴とする請求項１５記載のロータリ・エンジン。
【請求項１７】
前記可動パーティションは、スプリングで回転可能にバイアスが掛けられ、
前記可動パーティションのバック・フェースは、前記可動パーティションの開放位置と閉鎖位置の間で、圧縮スプリングの長さの相対変化を減らす
ことを特徴とする請求項１５又は１６記載のロータリ・エンジン。
【請求項１８】
前記移送通路は、前記可動パーティションの回転軸と一致する部分を有する
ことを特徴とする請求項１５−１７のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項１９】
（Ａ）ハウジング構造と、
前記ハウジング構造は、トロイダル形状の容積を規定し、第１と第２のハウジング・セクションを有し、
（Ｂ）ロータ構造体と、
前記ロータ構造体は、前記ハウジング構造に回転可能に搭載され、第１と第２のロータを有し、
前記第１と第２のロータは、それぞれ、前記第１と第２のハウジング・セクションと、共に、トロイダル形状の第１と第２のシリンダを規定し、
を有し、
吸引ストロークと圧縮ストロークは、第１シリンダで行われ、
その結果得られた圧縮された燃料は、移送機構により移送パスを介して、第２シリンダに移送され、そこで爆発が行われ、膨張ストロークと排気ストロークが行われ、
前記第１と第２のシリンダは、異なる形状を有する
ことを特徴とするロータリ・エンジン。
【請求項２０】
前記第２シリンダは、第１シリンダよりも大きな容積を有する
ことを特徴とする請求項１９記載のロータリ・エンジン。
【請求項２１】
前記移送機構は、移送動作の間、第２シリンダの燃料容積を、第１シリンダ内の燃料容積の減少に対応する量だけ、増加させる
ことを特徴とする請求項１９又は２０記載のロータリ・エンジン。
【請求項２２】
前記第２シリンダの第１シリンダより大きな容積は、第２シリンダの断面積を第１シリンダの断面積より大きくして、実現する
ことを特徴とする請求項２０又は２１記載のロータリ・エンジン。
【請求項２３】
前記第２シリンダの第１シリンダより大きな容積は、第２ロータの直径をを第１ロータの直径より大きくして、実現する
ことを特徴とする請求項２０−２２のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項２４】
前記第２シリンダの第１シリンダより大きな容積は、第２ロータの直径と断面積をを第１ロータのそれより大きくして、実現する
ことを特徴とする請求項２０−２３のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項２５】
（Ａ）ハウジング構造と、
前記ハウジング構造は、トロイダル形状の容積を規定し、第１と第２のハウジング・セクションを有し、
（Ｂ）ロータ構造体と、
前記ロータ構造体は、前記ハウジング構造に回転可能に搭載され、第１と第２のロータを有し、
前記第１と第２のロータは、それぞれ、前記第１と第２のハウジング・セクションと、共に、トロイダル形状の第１と第２のシリンダを規定し、
を有し、
吸引ストロークと圧縮ストロークは、第１シリンダで行われ、
その結果得られた圧縮された燃料は、移送機構により移送パスを介して、第２シリンダに移送され、そこで爆発が行われ、膨張ストロークと排気ストロークが行われ、
前記第２シリンダは、第１シリンダよりも大きな容積を有するが、しかし前記移送機構は、移送動作の間、燃料の容積が一定になるよう動作する
ことを特徴とするロータリ・エンジン。
【請求項２６】
前記エンジンは、第１と第２の可動パーティションを更に有し、
前記第１の可動パーティションは、第１ロータ上の第１の突出部または第１ハウジング・セクションと協働して、それらの間に、移送動作の間、所定の断面積を有する燃料容積を規定し、
前記第２の可動パーティションは、第２ロータ上の第２の突出部または第２ハウジング・セクションと協働して、それらの間に、移送動作の間、所定の断面積を有する燃料容積を規定し、
前記第１の可動パーティションと第１の突出部とは、移送動作の間、縮まり、
前記第２の可動パーティションと第２の突出部とは、移送動作の間、広がり、
その結果、移送動作の間、第２シリンダに入る燃料容積は、第１シリンダからでる燃料容積に等しい
ことを特徴とする請求項２５記載のロータリ・エンジン。
【請求項２７】
前記エンジンは、可動パーティションを更に有し、
前記可動パーティションは、第１シリンダ内に配置され、この第１シリンダ内に障壁を形成し、第１ロータ上の突出部または第１ハウジング・セクション上の突出部と協働して、それらの間に、第１シリンダ内に空間容積を規定する
ことを特徴とする請求項２５又は２６記載のロータリ・エンジン。
【請求項２８】
前記可動パーティションは、所定の移動可能位置で動作し、第１シリンダと第２シリンダとの間に、移送通路の入口部分を形成する
ことを特徴とする請求項２５−２７のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項２９】
前記可動パーティションは、第１ハウジング・セクション上に搭載され、前記第１ロータに当たるよう、第１シリンダ内に入るようバイアスが掛かり、
前記突出部は、第１ロータ上に形成される
ことを特徴とする請求項２５−２８のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【請求項３０】
前記突出部は、円周でその順番に、開始部、平坦部、終端部を有し、
前記開始部は、前記可動パーティションの駆動部分を、可動パーティションが所定の移動位置方向に外側に移動させ、これにより燃料移送を開始し、
前記平坦部は、前記可動パーティションを所定の移動位置に所定滞留時間の間維持し、
前記終端部は、前記第１ハウジング・セクションの内側周囲とシールする状態で接触し、前記可動パーティションを外側に向いて移送通路が遮断される位置まで動かし、これにより燃料の第２シリンダへの移送を停止する
ことを特徴とする請求項２５−２９のいずれかに記載のロータリ・エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）に関し、特に、結合したシリンダを具備する内燃機関（エンジン）に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォー・ストロークの内燃機関（エンジン）の基本原理は、従来の往復ピストン・エンジンとロータリ・エンジンに等しく適用可能である。一般的に、エンジンのフォー・ストロークのサイクルは、同一シリンダ内で行われる。すなわち、シリンダ内に配置された１個のピストンが、吸引・圧縮・爆発（拡張）・排気からなる一連のストロークの間、移動する。それ故にに、パワーは、フォー・ストロークの内の１つの爆発ストロークでのみ生成される。これは、パワーがツー・ストロークの内の１つのストロークで生成されるツー・ストローク・エンジンとは異なる。
【０００３】
しかし、ツー・ストローク・エンジンは、昔から燃料効率が悪い。この原因は、排気と吸引のプロセスが、１回のストロークでオーバーラップし、このプロセスが毎回繰り返されるからである。ロータリ・エンジンは、シリンダがトロイダル形状に形成され、ピストンが１つのトロイダル・チェンバ（シリンダ）内を、連続したパスに沿って移動する方式である。パワーを上げようとすると、ピストンの数が増える。このことは、従来では、同一のトロイダル・チェンバ内を移動するピストンの数を増やすことにより行われていた。  別の方式として、更にトロイダル・チェンバを追加して、その中にピストンを追加配置することである。この別な方式は、基本的に複数個の別個のエンジンをリンクする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開パンフレットＷＯ２００６／１６３５８８２号公報
【０００５】
ロータリ・エンジンの基本効率を改善するために、第１シリンダと第２シリンダを形成し、これらを１つのトロイダル・チェンバ内に配置する共通のロータを用いる方式がある。この方式では、フォー・ストローク・サイクルの内のフォー・ストローク（吸引・圧縮・爆発・排気）が同時に行われる。即ち、吸引と圧縮のストロークが第１シリンダで行われ、爆発と排気のストロークが第２シリンダで、同時に行われる。このような結合したロータリ・エンジン（結合したシリンダを有するエンジン）は、特許文献１に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本出願の目的は、結合したシリンダを有するロータリ・エンジンの効率を更に改善することである。
【０００７】
フォー・ストロークのエンジンの動作サイクルで行われる動作は、ステージ１（燃料チャージ準備段階）とステージ２（仕事の実行段階）とに分けることができる。エネルギーは、サイクルの第１パート（ステージ１）の間に消費され、仕事は第２パート（ステージ２）の間に行われる。この結合シリンダのアプリケーションが、同一設計の別のトロイダル・シリンダの間で、サイクルの２つのパートを別個に行う手順を提供する。しかし動作サイクルの個々の段階は、それ自身の特有の特徴を有する。かくして、動作サイクル全体の高い効率は、特定の動作状態で行われることを考慮して、達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、２種類のトロイダル・シリンダを使用し、動作サイクルの第１ステージと第２ステージの特殊性を考慮する。
【０００９】
第１タイプのシリンダは、次のような動作シーケンスを行う。シリンダに引き込んだガスで充填するステップと、このガスを圧縮するステップと、この圧縮されたガスを所定の圧縮比の使用状態にするステップである。
【００１０】
第２タイプのシリンダは、燃料チャージの容量と圧力が変化の無い状態で燃料チャージ流入を使用する準備ステップと、この動作状態において燃料チャージに点火するステップと、燃料燃料の爆発と拡張のステップと、であり、この後に爆発生成物（排気ガス）の排気が続く。
【００１１】
第１タイプのトロイダル・シリンダの最適な動作を確保するために、シリンダを１回のチャージ部分そして次のチャージ部分で繰り返し充填する。この燃料をその伝播に沿って圧縮する。更に特定の内部シリンダ形状を採用する。即ち、この特定の内部シリンダ形状により、シリンダ入口から燃料が集まる位置までの伝播パスに沿った燃料チャージの流動抵抗を最小になる。この燃料が集まる位置で燃料に点火される。このシリンダのサイズと内部形状は、エンジンに特有の燃料圧縮比と、点火される燃料の移送状態に依存する。燃料混合物に点火するステップに移行するために、燃料チャージの容積は、不変でなければならない。
【００１２】
シリンダからシリンダへ燃料が移行するプロセスの間、燃料チャージ容積を一定に維持する条件は、第１シリンダ内の容積の減少に応じて、第２シリンダ内の容量を同一の量だけ増加させることである。シリンダが類似の形状を有すると仮定すると、この要件は、両方のシリンダの燃料チャージの入口／出口の断面積が等しいこと意味する。異なる目的を持ったシリンダが、様々な形状を有する場合には、この一定の容積を維持する条件は、燃料チャージ入口／出口の断面積の値が、それぞれの長さ（即ち、ロータリ・エンジンの為、トロイダル・シリンダ直径の値）に、反比例する時に、この要件を満たすことになる。
ｓ／Ｓ＝ｄ／Ｄ
ｓ／Ｓは、燃料チャージの入口／出口の断面であり、
ｄ／Ｄは、それぞれのトロイダル・シリンダの直径である。
【００１３】
シリンダからシリンダへの燃料の移送は、最小損失で行わなければならない。燃料の入口／出口は、実際に燃料が移行している間のみ、開いた状態になっており、サイクルの残りの間は閉じられたままである。このような燃料の移送パスは、小さな流路抵抗と、小さな固有容積（例、断面積）と、高い分離能力（流入する爆発前の燃料から爆発後のガス状生成物（即ち排気ガス）を分離する能力）を示さなければならない。
【００１４】
第２タイプのトロイダル・シリンダの形状は、燃料のエネルギーを最も良く利用する要件に依存して、決定される。熱から仕事への変換プロセスの効率は、次の比率で表すことができる。
Ｊ＝１−ｔ／Ｔ
Ｔは、プロセスの開始時の温度
ｔは、プロセスの終了時の温度
【００１５】
この場合、ピストン移動の初期段階の爆発ガスの温度Ｔが大きくなり、ピストンの移動の終了時の爆発ガスの温度ｔが小さくなると、効率Ｊの値は大きくなる。
【００１６】
爆発燃料混合物がより均一になり、燃料チャージ容積が小さくなると、燃焼チャージ温度が高くなる。この２つの条件（爆発燃料混合物がより均一になり、燃料チャージ容積が小さくなること）は、この最初に混合した燃料チャージ混合物が、閉じ込められた爆発スペース内に、高速で注入された時に満たされる。
【００１７】
他の高い効率条件を満たすこと（即ち、サイクル終了点に最低温度を達成すること）は、爆発ガスの拡張容積を最大限にすることである。即ち、第２タイプのシリンダの実際の移動容積を、できるだけ増やすことである。
【００１８】
第２タイプのシリンダ容積のこの種の増加は、トロイダル・シリンダの長さの増加、またはシリンダの断面積の増加のいずれかで達成できる。
【００１９】
シリンダの長さの増加は、ロータの直径を増加させることにより達成できる。ロータは、シリンダ・ハウジングと共に、トロイダル・シリンダを構成する。シリンダ断面積の増加は、燃料チャージ蓄積セクションの端部から始まるシリンダの高さまたは幅のいずれかを増やすことにより、達成される。
【００２０】
上記した結合シリンダ・エンジンは、等しい容積とサイズの２つシリンダを有する単一のエンジンンを特徴とする。その結果、燃料に点火でき、燃料ガスの一方のシリンダから他方のシリンダへ、即ち、１つの並列なパスから他の並列なパスへ、横方向への移送ができる段階となる。
【００２１】
異なる直径のシリンダを有するエンジンにおいては、このような横方向の燃料チャージ伝播パスの偏りは、半径方向のパスの偏りにより増える。燃料移送チャネルの全長の減少は、このような装置のデザインを最適化するために、別の必須要件である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施例のエンジンの上半分の断面図。
【図２】相互接続用燃料移送パスを具備したエンジン・シリンダの断面図。
【図３】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ａ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｂ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｃ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｄ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｅ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｆ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｇ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｈ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｉ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図３Ｊ】燃料移送パスの開放シーケンスを表す図。
【図４】エンジンの横方向断面図。
【図５】アーチ形状の溝を有するスペーサ・リングを表す縦方向断面図。
【図６Ａ】本発明の第２実施例の第１タイプのシリンダの断面図。
【図６Ｂ】本発明の第２実施例の第２タイプのシリンダの断面図。
【図７】本発明の第２実施例のエンジンの上半分の断面図。
【図８】仕事実行位置にあるエンジンの本発明の第２実施例の断面図。
【図９】燃料に点火する段階にある相互接続用燃料移送パスを表す本発明の第２実施例の断面図。
【図１０】本発明の第３実施例のエンジンの上半分の断面図。
【図１１】相互接続用燃料移送通路を表す本発明の第３実施例の断面図。
【図１２】本発明の第４実施例のエンジンを表す断面図。
【図１３】相互接続用燃料移送通路を表す本発明の第４実施例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１−６に示す本発明の第１実施例のエンジンは、トロイダル形状の容積を規定するハウジング構造１０を有する。このハウジング構造１０は、第１ハウジング・セクション１２と第２ハウジング・セクション１４とロータ構造１６とを有する。このロータ構造１６は、そのハウジング構造１０内に回転可能に搭載される。更に前記第１ハウジング・セクション１２と第２ハウジング・セクション１４と、それぞれ接触する第１ロータ部材１８と第２ロータ部材２０を有し、これにより、第１トロイダル・シリンダ２２と第２トロイダル・シリンダ２４を規定する。
【００２４】
第１ロータ部材１８は、円筒形状をし、一対の直径方向に対向して配置された突出部２６を有する。
【００２５】
本発明のエンジンは、直径方向に対向して配置され往復運動する一対のパーティション２８を有する。このパーティション２８は、第１ハウジング・セクション１２の半径方向外側に突出した突出部１２ａ内に搭載され、圧縮スプリング３０により第１ロータ部材１８と接触するよう半径方向内側にスプリング３０で力がかけられている。
【００２６】
各突出部２６は、円周方向に反時計回りで順番に、開始部２６ａ、平坦部２６ｂ、終端部２６ｃを有し、終端部２６ｃは、第１ハウジング・セクション１２の内側周囲１２ｂ（図１では１２６）と密閉して接触する。
【００２７】
第２ロータ部材２０は円筒形状をしている。直径方向に対向して配置され往復運動する一対のパーティション３２が第２ロータ部材２０に搭載される。このパーティション３２は、第２ハウジング・セクション１４の内側表面１４ａに接触するよう、半径方向外側にスプリング３４で力がかけられている。
【００２８】
直径方向に対向して配置された一対の突出部３６が、第２ハウジング・セクション１４の内側周囲１４ａ上に搭載される。各突出部３６は、円周方向に時計方向順番に。開始部３６ａ、平坦部３６ｂ、終端部３６ｃを有する。本発明のエンジンは、吸引マニホールド４０と、第１シリンダ２２への入口ポート４２と、第２シリンダ２４と連通する点火装置４４と、第２シリンダ２４から出る排気ポート４６と、排気マニホールド４８と、移送通路５０を有する。
【００２９】
移送通路５０は、燃料の通過の間のみ、第１シリンダ２２と第２シリンダ２４の間の連通を確立する複合通路である。図２に示すように、各移送通路５０は、通路５２と、通路５４と、アーチ状の溝５６と、移送通路６０と、通路６２とを有する。通路５２は第１シリンダ２２に露出したパーティション２８の半径方向内側端部２８ａに向いて開いている。通路５４は第１ハウジング・セクション１２内にある。アーチ状の溝５６は第１ハウジング・セクション１２と第２ハウジング・セクション１４の間でパーティション５８内に形成される。移送通路６０は第２ロータ部材２０内に形成される。通路６２はパーティション３２内に形成され第２シリンダ２４に向かって開いている。これらの通路５２，５４，５６，６０，６２が、図２から分かるように、整合すると、これら通路は、第１シリンダ２２と第２シリンダ２４との間で連通を確立する。直径方向に対向した位置にある第１シリンダ２２と第２シリンダ２４との間を選択的に連通する為に、移送通路５０はエンジン内の半径方向に対向した２つの位置にある。
【００３０】
図１−６に示すエンジンは、直径方向に対向した位置で動作する要素で配列されており、その結果、ロータの各回転の間、２回の吸引／圧縮ストロークが第１シリンダ２２内で実行され、２回の膨張／排気ストロークが第２シリンダ２４内で実行される。
【００３１】
次に、図１−６のエンジンの動作を、エンジンの動作要素の１つの組を例に説明する。同様な動作は、エンジンの各ロータの回転の間、２回の吸引／圧縮と２回の点火／排気ストロークの間、半径方向に対向した位置にある他の動作要素の組でも起きている。
【００３２】
本発明のエンジンの動作を図１の要素の位置で説明を開始する。図１において、パーティション２８は、突出部２６の開始部２６ａにより、半径方向外側の第１位置に動く。この第１位置においては、通路５２は通路５４と整合し、アーチ状の溝５６と連通する。またこの第１位置において、パーティション３２は、第２ハウジング・セクション１４の内側周囲上で突出部３６の平坦部３６ｂ上にあり、通路６２は、その溝５６の反対端部と連通する。これにより、第１シリンダ２２と第２シリンダ２４との間の連通を確立し、この第１シリンダ２２から第２シリンダ２４への燃料チャージ移送プロセスを開始する。図１に示す位置に到達する前に、ロータ構造１６はハウジング構造１０内で動く。その動き方は、各突出部２６はピストンとして動作して、それぞれの入口ポート４２を超えて移動し、それぞれのパーティション２８と協働し、燃料を圧縮する。図１に示す位置に到着すると、このパーティション２８と協働し、第１シリンダ２２と第２シリンダ２４との間の移送通路を確立し、燃料移送プロセスを開始する。
【００３３】
移送プロセスは、パーティション２８が平坦部２６ｂ沿って動き、パーティション３２が平坦部３６ｂに沿って動く間、継続する。この間、パーティション３２内の通路６２は、アーチ状の溝５６と連通し、そしてこの溝５６に沿ってアーチ状に動く。その後、パーティション２８が平坦部２６ｂの端部に到達し、パーティション３２が平坦部３６ｂの端部に到達すると、シリンダ２２，２４の間の通路は、そのパーティション２８の半径方向外側への動きと、パーティション３２の半径方向外側への動きと、通路６２のアーチ状の溝５６を超えた動きにより、中断される。
【００３４】
圧縮された燃料が第２シリンダ２４に移動すると、この圧縮された燃料は点火装置４４で点火され、膨張したガスがパーティション３２に作用して、パワー・ストローク（動力工程）を提供する。このパワー・ストロークは、ガスが排気ポート４６を通して放出されると終了し、そのガスは排気マニホールド４８を介して放出される。第２シリンダ２４のパワー・ストロークと排気ストロークの間、第１シリンダ２２は新たな吸引と圧縮サイクルを行う。その結果、ロータが図１の位置を再度採ると、新たに圧縮された燃料は、第２シリンダ２４に移送される段階にあり、第２シリンダ２４内で新たなパワー・ストロークと排気ストロークを開始する。
【００３５】
本発明によれば、図１の位置にある平坦部２６ｂと内側周囲１２ｂ（図では１２６）との間の空間６４の断面積は、図１の位置にある第２ロータ部材２０の外側周囲２０ａと平坦部３６ｂとの間の空間６６の断面積に等しい。その結果、移送動作の間、第２シリンダ２４内の燃料容積は、第１シリンダ２２内の燃料容量の減少に対応して徐々に増加する。空間６６と空間６４の断面積を等しく維持するために、第２シリンダ２４の直径が増加する場合には、空間６６の半径方向の高さは、それを補うように、空間６４の半径方向の高さ以下となる。
【００３６】
一例として、エンジンの様々な構成要素の寸法は、第２シリンダ２４の容積が第１シリンダ２２の容積の２倍となるように選択される。その結果、仕事サイクルが実行されると、爆発ガスの容積は、第１シリンダ２２内の内部空間を最初に充填した燃料チャージのそれの２倍となる。これにより爆発ガスの最終温度ｔを大幅に減らすことができ、前記したように、Ｊ＝１−ｔ／Ｔの式により効率が向上する。
【００３７】
エンジンの効率は、更に前記Ｊ＝１−ｔ／Ｔの式を参照することにより、本発明の重要な特徴によるプロセスの開始温度Ｔを最大にすることにより得られる。これは、第１シリンダ２２から第２シリンダ２４に燃料が移行するに連れて、一定の燃料容積を維持することにより行われる。
【００３８】
本発明の動作において、第１シリンダ２２においては、往復する各パーティション２８は、バリア・パーティション（障壁）として機能し、終端部２６ｃにより構成されるピストンと協働する。第２シリンダ２４においては、往復する各パーティション３２は、ピストンとして機能し、パワー・ストロークにおいて、燃料の拡張エネルギーを収納し、それぞれの排気ポートから、前のサイクルの排気ガスを取り除く。
【００３９】
図７−９の第２実施例のエンジンと、図１−９の第１実施例のエンジンとは類似するが、以下の点が異なる。第２実施例のエンジンにおいては、第１シリンダに関連する可動壁と第２シリンダに関連する可動壁とは、両方ともそれぞれのハウジング・セクションに搭載されて、それぞれのロータ部材に半径方向内側から当たるよう、バイアスがかけられている。
【００４０】
具体的には、図７−９のエンジンはハウジングを有する。このハウジングは、第１セクション７０と、第２セクション７２と、ロータ７４と、第２ロータ８０と、往復パーティション８６と、往復するパーティション８８とを有する。ロータ７４は第１セクションと協働して第１シリンダ７６を形成し突出部７８を有する。第２ロータ８０は第２セクション７２と協働して第２シリンダを形成し突出部８４を有する。往復するパーティション８６は、第１セクション７０内に搭載される。往復するパーティション８８は、第２セクション７２内に搭載される。
【００４１】
この第２実施例においては、移送通路９０は、燃料移送プロセスの間、第１シリンダ７６と第２シリンダ８２を相互接続する。図８において、移送通路９０は、傾斜した通路９２と通路９６と通路９８とを有する。通路９２は、両方のシリンダ・ハウジングの相互に固定された部品と結合リング９４を通り２個のシリンダを繋ぐ。通路９６は、第１シリンダ内のパーティション８６内に形成され、第１シリンダ内に開いている。通路９８は、パーティション８８内に形成され第２シリンダ内に開いている。図８（エンジンの仕事実行位置を示す）と図９（エンジンの燃料移送位置を示す）とを比較すると、通路９６、９２、９８は、通常時は連結されておらず、シリンダ間の燃料交換を防止する。
【００４２】
図９に示すように、パーティション８８、８６が、それぞれ協働するロータ突起部８４ａ、７８ａに移動すると、通路９６、９２、９８は、相互接続され、移送通路９０を形成する。これにより第１シリンダ７６から第２シリンダ８２への燃料移送が可能となるが、これはパーティション８６、８８がそれぞれのロータ突起部の平坦部に接触している間である。その後、通路は、パーティションが図８に示すロータの本体位置に移行することにより、切り離される。
【００４３】
図７−９の実施例の移送通路装置は、図１−６のアーチ状の溝５６を不要とし、移送通路長さと容積を減らし、中間接点の数を減らし、移送動作の信頼性を高める。
【００４４】
図１０−１１の実施例のエンジンは、図１−６の実施例のエンジンと類似するが、次の点が異なる。この実施例のエンジンは、第１シリンダと第２シリンダとの間の燃料移送通路は、それらのシリンダの往復するパーティション内ではなく、シリンダ・ハウジング内の第２シリンダ内に開いている。
【００４５】
具体的には、図１０、１１のエンジンはハウジングを有する。このハウジングは、第１ハウジング・セクション１００と第２ハウジング・セクション１０２とロータ構造とを有する。このロータ構造は、第１ロータ１０４と第２ロータ１０８とを有する。この第１ロータが、第１ハウジング・セクション１００と協働して第１シリンダ１０６を規定し、第２ロータ１０８が第２ハウジング・セクション１０２と協働して第２シリンダ１１０を形成する。
【００４６】
往復するパーティション１１２は、第１ハウジング・セクション１００内に搭載され、第１ロータ１０４上の突出部１１４と協働する。往復するパーティション１１６は、第２ロータ１０８に搭載され、第２ハウジング・セクション１０２の内側周囲１０２ａ上の突出部１１８と協働する。
【００４７】
この実施例において、移送通路１２０は、通路１２２と通路１２４と通路１２７とを有する。通路１２２は、パーティション１１２に形成され、第１シリンダ１０６内に開く。通路１２４は中央ハウジング・パーティション１２６内に形成される。通路１２７は、第２セクション１０２の内側周囲上で突出部１１８内に、一連のウィンドウ１２８を介して開く。
【００４８】
燃料に点火する準備は、突出部１１４の開始部１１４ａがパーティション１１２を平坦部１１４ｂ上に持ち上げた時点で開始する。同時にパーティション１１６は、突出部１１８の平坦部１１８ａ上に移動する。その後、燃料チャージの点火の準備は、燃料は、一定の容積を維持しながら、第２シリンダ１１０内にウィンドウ１２８を介して流れ込み始める。この燃料移送の間、燃料が点火され、爆発プロセスが開始する。燃料を点火する段階の移送は、パーティション１１２が突出部１１４の平坦部１１４ｂを超えて、終端部１１４ｃにより外側にシフトした時に完了する。かくして第１シリンダと第２シリンダとの間の燃料移送通路を遮断する。
【００４９】
図１−６の実施例のエンジンと図７−９の実施例のエンジンとを比較すると、図１０、１１のエンジンは、燃料チャージ移送通路を点火する準備段階の要素間の接続点が最小となり、燃料移送通路長さが最短となる。
【００５０】
図１２，１３の実施例のエンジンは、図１−６と図７−９と図１１，１２の実施例のエンジンと類似するが、次の点が異なる。図１２、１３の実施例のエンジンの可動パーティションが往復運動ではなく、回転可能に搭載される点である。
【００５１】
往復する壁即ちパーティションは、燃料チャージのコンパートメント内へのポンピングを回避するため大気に向いて開いていなければならない。これは、コンパートメント内のパーティションの堅いシーリングを必要とする。更に、パーティションの２つの面の間に発生する圧力差が、パーティションをコンパートメントの方向に強制的に移し、そのスライドを妨げる。パーティションをロータ方向に移行させるスプリングは、パーティションがコンパートメントの外側にあり、シリンダをシールしている仕事フェーズの間、伸びている。この時点でスプリングがパーティションに掛ける力は、ピストンの通路が出来るようにパーティションがコンパートメント内にシフトしたアイドル・フェーズの時点よりも小さい。更にパーティションは、軽く耐久性のある物でなければならない。これらの不具合点は全て、前記実施例のパーティションを図１２、１３の実施例に記載された回転可能に搭載したパーティションで、置換することにより、解決できる。
【００５２】
図１２の第１シリンダは、ハウジング・セクション１３０とロータ１３２を有する。このロータ１３２は、ハウジング・セクション１３０と協働して第１シリンダ１３４を形成し、突出部１３６を有する。このエンジンは、更に回転するパーティション１３８を有する。このパーティション１３８は、ハウジング・セクション１３０の内側周囲上に、ピン１４０により、枢軸１４２を中心に回転運動ができるように搭載される。バイアス・ピン１４４が、ハウジング・セクション１３０内に搭載され、ロール１４６を有する。ロール１４６は、パーティション１３８のキャビティ１３８ａ内に収納される。内側端部上にバイアス・ピン１４４は、圧縮スプリング１４８により、半径方向内側にバイアスが掛けられ、これによりパーティション１３８を内側に回転可能にバイアスを掛けて、パーティションの自由端１３８ｂをロータの外側周囲１３２ａに押し当てる。溝１５０は、ハウジング・セクション１３０の内側周囲に機械加工されて、パーティション１３８をその外側に回転する位置に収納する。パーティション１３８の裏面１３８Ｃは、特別な形状をし、完全に開いた位置と完全に閉じた位置の間で、スプリング１４８（そして、それゆえにスプリングが掛ける力の変化）の長さの相対的変化を減らす。具体的には、パーティションは開放状態で厚く、閉鎖状態で薄くなっている。
【００５３】
燃料移送通路１５２は、パーティション１３８の枢軸１４２に沿って通過する。移送通路１５２は、第１シリンダ内に開いた吸引開口１５４と、第２シリンダ内に開いた出口開口１５６とでパイプを形成する。その回転パーティションは、燃料移送通路の周囲を回転し、開口１５８を含む。この開口１５８は、燃料チャージ移送時間の間のみ吸引開口１５４と整合し、残りのサイクルの間、その吸引開口１５４にとは遮断される。
【００５４】
本発明のエンジンは、結合したシリンダのロータリ・エンジンの重要な利点を有する。
【００５５】
具体的には、第１シリンダと第２シリンダを異なる形状で形成することにより、ロータリ・エンジンの全体効率が改善される。より具体的には、プロセスの開始温度Ｔは、移送プロセスの間、一定の燃料チャージ容積を維持することにより、最大となる。プロセスの終了温度ｔは、第１シリンダに対し第２シリンダの容積を広げることにより、最小となる。更に、第１シリンダと第２シリンダの間の燃料移送プロセスの効率は、実際に燃料が移送されている間のみ、移送パスを開くことによって、かつ連続して入ってくる燃料からのガス状の爆発生成物を分離することにより最適化される。全体的に、第１シリンダと第２シリンダに異なる設計と異なる寸法特性を与えることにより、各シリンダの動作対応は、最適の全体エンジン効率を提供する。
【００５６】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ハウジング構造
１２  第１ハウジング・セクション
１４  第２ハウジング・セクション
１４ａ  内側周囲
１６  ロータ構造
１８  第１ロータ
２０  第２ロータ
２２  第１シリンダ
２４  第２シリンダ
２６  突出部
２６ａ  開始部
２６ｂ  平坦部
２６ｃ  終端部
２８  パーティション
３２  パーティション
３４  圧縮スプリング
３６  突出部
３６ａ  開始部
３６ｂ  平坦部
３６ｃ  終端部
４０  吸引マニホールド
４２  入口ポート
４６  排気ポート
４８  排気マニホールド
５０  移送通路
５４  通路
５６  アーチ状の溝
５８  パーティション
６２  通路
６４  空間
６６  空間
７０  第１セクション
７２  第２セクション
７４  ロータ
７６  第１シリンダ
７８  突出部
８０  第２ロータ
８２  第２シリンダ
８４  突出部
８６  パーティション
８８  パーティション
９０  移送通路
９２  通路
９４  結合リング
９６  通路
９８  通路
１００  第１セクション
１０２  第２セクション
１０２ａ  内側周囲
１０４  第１ロータ
１０６  第１シリンダ
１０８  第２ロータ
１１０  第２シリンダ
１１２  パーティション
１１４  突出部
１１４ａ  開始部
１１４ｂ  平坦部
１１４ｃ  終端部
１１６  パーティション
１１８  突出部
１２４  通路
１２６  中央ハウジング・パーティション
１２７  通路
１２８  ウィンドウ
【図１】
2010513792.tif 000003
【図２】
2010513792.tif 000004
【図３Ａ】
2010513792.tif 000005
【図３Ｂ】
2010513792.tif 000006
【図３Ｃ】
2010513792.tif 000007
【図３Ｄ】
2010513792.tif 000008
【図３Ｅ】
2010513792.tif 000009
【図３Ｆ】
2010513792.tif 000010
【図３Ｇ】
2010513792.tif 000011
【図３Ｈ】
2010513792.tif 000012
【図３Ｉ】
2010513792.tif 000013
【図３Ｊ】
2010513792.tif 000014
【図４】
2010513792.tif 000015
【図５】
2010513792.tif 000016
【図６Ａ】
2010513792.tif 000017
【図６Ｂ】
2010513792.tif 000018
【図７】
2010513792.tif 000019
【図８】
2010513792.tif 000020
【図９】
2010513792.tif 000021
【図１０】
2010513792.tif 000022
【図１１】
2010513792.tif 000023
【図１２】
2010513792.tif 000024
【図１３】
2010513792.tif 000025
【国際調査報告】
2010513792.tif 000026
2010513792.tif 000027
2010513792.tif 000028
2010513792.tif 000029