(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸と、この出力軸に相対回転不能に連結されたロータと、出力軸を回転自在に支持するハウジングと、燃料を供給する燃料供給手段とを有し且つ圧縮状態の混合気に点火プラグ又は圧縮点火により点火するように構成された回転ピストン型内燃機関において、
ロータとハウジングとで形成された環状作動室であって、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室とを形成する為の環状作動室と、
前記吸入作動室に空気を導入する為の吸気ポートおよび前記排気作動室からガスを排出する為の排気ポートと、
ハウジングに設けられて環状作動室を仕切る少なくとも１つの作動室仕切部材と、
出力軸の軸心と直交する平面上のロータの側面から前記軸心方向へ突出するようにロータに固定的に設けられて環状作動室を仕切る少なくとも１つの加圧兼受圧部材であって、吸入作動室に空気を吸入させてその吸気を圧縮作動室内に圧縮し且つ燃焼作動室内の燃焼ガスのガス圧を受圧する為の加圧兼受圧部材とを備え、
前記環状作動室は、出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成されると共に、ハウジングに形成された３つの壁面であって全部又は大部分が円筒面をなす内周壁面と全部又は大部分が円筒面をなす外周壁面と出力軸の軸心と直交 する平面上の且つ作動室仕切部材で分断された環状壁面とを有し、
前記作動室仕切部材は、環状作動室を仕切る進出位置と、環状作動室から退いた退入位置とに亙って出力軸の軸心と平行方向へ往復動可能な往復動仕切部材で構成され、
前記作動室仕切部材を進出位置の方へ付勢する付勢手段が設けられ、
前記加圧兼受圧部材は、作動室仕切部材を進出位置から退入位置へ駆動可能な第１傾斜面と、この第１傾斜面に連なり且つ前記環状壁面にガス密に面接触する先端摺動面と、この先端摺動面に連なり作動室仕切部材の退入位置から進出位置への復帰を許容する第２傾斜面とを有する円弧形仕切部材で構成され、前記第１，第２傾斜面は出力軸の軸心と直交する平面に対する周方向傾斜角が半径拡大方向に向かって漸減する形状に形成された、
ことを特徴とする回転ピストン型内燃機関。
【請求項２】
前記環状作動室は、前記ロータの側壁部分に形成された環状壁面であって、出力軸の軸心と直交する平面上の環状壁面を備え、
前記作動室仕切部材の先端側部分に、前記加圧兼受圧部材の第１傾斜面にガス密に面接触可能な第１摺動面と、前記ロータの側壁部分の環状壁面にガス密に面接触可能な先端摺動面と、加圧兼受圧部材の第２傾斜面にガス密に面接触可能な第２摺動面とを形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項３】
前記環状作動室は、加圧兼受圧部材と作動室仕切部材を介して、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室を形成可能に構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項４】
前記ロータの側壁部分は、ロータの半径をＲとして、出力軸の軸心から 0．5 Ｒよりも大径側の側壁部分であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項５】
前記環状作動室は、ロータ側に開口するようにハウジングに凹設され且つ出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状が矩形の環状溝と、この環状溝の開口端を塞ぐロータの環状壁面とで構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項６】
前記環状作動室の出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状は、角部に円弧の丸みを付けた矩形に形成され、この環状作動室は、ロータに形成された浅い第１の環状溝とハウジングに形成され且つ第１の環状溝よりも深い第２の環状溝とで構成され、
前記第１の環状溝は、出力軸の軸心と直交する平面上の第１環状壁面と、この第１環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有し、
前記第２の環状溝は、内周側円筒壁面と、外周側円筒壁面と、出力軸の軸心と直交する平面上の第２環状壁面と、この第２環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項７】
前記作動室仕切部材が周方向へ移動しないように規制し且つ出力軸の軸心と平行方向へ移動するのを許容する係合案内機構を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項８】
前記付勢手段は、前記作動室仕切部材を進出位置の方へ付勢するガススプリングで構成されたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項９】
前記出力軸の軸心方向における前記ロータの両側に環状作動室を設け、これらの環状作動室に対応する加圧兼受圧部材と、作動室仕切部材とを設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１０】
前記加圧兼受圧部材は、前記内周壁面に接触する内周側摺動面と前記外周壁面に接触する外周側摺動面とを有し、前記加圧兼受圧部材の内周側摺動面と外周側摺動面と先端摺動面には、夫々、潤滑油が供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１１】
前記作動室仕切部材は内周側摺動面と外周摺動面とを有し、前記作動室仕切部材の内周側摺動面と外周側摺動面と第１摺動面と先端摺動面と第２摺動面には、夫々、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられたことを特徴とする請求項２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１２】
前記加圧兼受圧部材の第１傾斜面のロータ回転方向リーディング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第１傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成され、前記加圧兼受圧部材の第２傾斜面のロータ回転方向トレーリング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第２傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１３】
前記ハウジングに、作動室仕切部材として、第１往復動仕切部材と、この第１往復動仕切部材からロータの回転方向に少なくとも１８０度離隔した第２往復動仕切部材とが設けられたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１４】
前記第１往復動仕切部材より出力軸側のハウジングの壁部内に副燃焼室が形成され、前記吸気ポートは、ハウジングのうちの、第２往復動仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに形成され、前記排気ポートは、ハウジングのうちの、第２往復動仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の回転ピストン型内燃機関。  
【請求項１５】
前記加圧兼受圧部材が吸気ポートと第１往復動仕切部材の間にあるとき、環状作動室のうちの、第２往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に吸入作動室が形成されると共に加圧兼受圧部材と第１往復動仕切部材との間に圧縮作動室が形成され、
前記加圧兼受圧部材が第１往復動仕切部材と排気ポートの間にあるとき、環状作動室のうちの、第１往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に燃焼作動室が形成されると共に、加圧兼受圧部材と第２往復動仕切部材との間に排気作動室が形成されることを特徴とする請求項１４に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１６】
前記燃料供給手段は圧縮作動室に燃料を噴射する燃料噴射器を有し、前記副燃焼室内の混合気に点火する点火プラグを設けたことを特徴とする請求項１５に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１７】
前記燃料供給手段は、前記副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有することを特徴とする請求項１５に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１８】
前記燃料供給手段は、燃焼作動室に燃料を追加的に噴射する燃料噴射器を有することを特徴とする請求項１６に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項１９】
前記圧縮作動室から副燃焼室に連通した導入路と、この導入路を開閉可能な導入用開閉弁と、副燃焼室内の燃焼ガスを燃焼作動室に導出する導出路と、この導出路を開閉可能な導出用開閉弁とを設けたことを特徴とする請求項１５に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２０】
前記導入用開閉弁と導出用開閉弁とを出力軸の回転と同期させて夫々駆動する複数の動弁手段を設けたことを特徴とする請求項１９に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２１】
前記作動室仕切部材の内部に副燃焼室が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２２】
前記ロータに加圧兼受圧部材として１つの前記円弧形仕切部材が設けられ、
前記ハウジングに作動室仕切部材として１つの往復動仕切部材が設けられ、
前記ハウジングのうちの、前記作動室仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに吸気ポートを設けると共に、前記作動室仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに排気ポートを設け、
前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２３】
前記ロータに加圧兼受圧部材として２つの前記円弧形仕切部材がロータ回転方向に約１８０度離隔して設けられたことを特徴とする請求項１２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２４】
前記ロータに加圧兼受圧部材として３つの前記円弧形仕切部材が円周３等分位置に設けられたことを特徴とする請求項１３に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２５】
前記ロータに加圧兼受圧部材として４つの前記円弧形仕切部材が円周４等分位置に設けられ、前記ハウジングに作動室仕切部材として４つの往復動仕切部材が円周４等分位置に設けられ、
前記ハウジングのうち、周方向に１８０度離隔した２つの往復動仕切部材の各々に対して、ロータ回転方向リーディング側の近くに前記吸気ポートが形成されると共にロータ回転方向トレーリング側の近くに前記排気ポートが形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２６】
前記ロータの少なくとも片側にサイズの異なる複数の環状作動室がロータの半径方向に離隔させて同心状に設けられ、前記ロータには各環状作動室を仕切る少なくとも１つの加圧兼受圧部材が設けられ、ハウジングには各環状作動室を仕切る少なくとも１つの作動室仕切部材が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ピストン型内燃機関。
【請求項２７】
前記燃料供給手段は副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有し、前記副燃料室内の混合気に圧縮点火により点火するように構成したことを特徴とする請求項１５に記載の回転ピストン型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転ピストン型内燃機関に関し、特に出力軸の軸心方向におけるロータの片側又は両側の側壁部分とハウジングとで環状作動室を形成し、ロータに環状作動室を仕切る少なくとも１つの加圧兼受圧部材を設けると共にハウジングに少なくとも１つの作動室仕切部材を設け、小型化、高出力化が可能で、燃焼性能と出力性能とシール性能と潤滑性能を向上可能な単一回転型ロータリエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動ピストン型エンジンは、燃焼ガスをシールするシール性能と潤滑性能において優れているため、広く実用に供されている。しかし、この往復動エンジンでは、エンジンの構造が複雑且つ大型になり、製作費が高価になり、振動が発生しやすく、燃焼行程の期間をクランク角１８０度以上に拡大できないため、燃料を完全燃焼させることが難しい。しかも、クランク機構の特性から燃焼ガス圧を出力（トルク、馬力）に変換する変換効率を高めるのに限界があるうえ、シリンダの行程容積に応じてクランク半径が定まり、クランク半径を拡大することは難しいため出力性能を高めるのが難しい。しかも、４サイクルエンジンの場合、クランク軸２回転毎に１回の燃焼行程が発生するため、エンジンを小型化するのが難しい。その対策としてエンジン回転数を高くして出力馬力の増大を図っているが、エンジン回転数を高くする程燃焼性能が低下するのであまり有利ではない。
【０００３】
そこで、過去約１３０年の間、種々のロータリエンジン（回転ピストン型内燃機関）が提案されて来たが、バンケル型ロータリエンジン以外は、未だ未完成のものばかりである。ロータリエンジンは、ロータが偏心運動しない単一回転型ロータリエンジンと、ロータが偏心運動するバンケル型ロータリエンジンとに大別される。
【０００４】
本願発明者は、約１２年前、特許文献１に示す単一回転型の回転ピストン型ロータリエンジンを提案した。そのロータリエンジンでは、ロータの外周の外側に環状作動室が形成され、ロータに環状作動室を仕切る加圧兼受圧部が形成され、ハウジングに環状作動室を仕切る揺動式の第１，第２の仕切部材が設けられ、第１仕切部材により副燃焼室が開閉され、第１，第２の仕切部材を夫々弾性付勢する２組のスプリングアセンブリが設けられている。
【０００５】
このロータリエンジンでは、ロータの外周の外側に環状作動室を形成するため、また、２組のスプリングアセンブリを設けるため、エンジンが大型化する。第１，第２の仕切部材とロータとの接触部が面接触ではなく線接触になるため、ガス密にシールするシール性能と潤滑性能の面で問題がある。
【０００６】
他方、特許文献２〜５には、種々の形式の単一回転型の回転ピストン型ロータリエンジンが提案されている。特許文献２に記載のロータリエンジンは、ロータの側壁部に形成された約２４０度にわたる円弧状の吸気圧縮用溝と、スプリングで付勢された上記吸気圧縮用溝を仕切る仕切部材と、ロータの外周部に形成された膨張排気用の円弧状溝と、ハウジングの突出部に形成された圧縮爆発室などを有する。
【０００７】
特許文献３のロータリエンジンは、ハウジング内の円形収容穴に偏心状に装着されたロータと、ロータの中心部を貫通する出力軸と、ロータに半径方向へ進退自在に装着された８つのベーンと、円形収容穴の外周側に形成された副燃焼室などを備えたベーン式のロータリエンジンである。
【０００８】
特許文献４のロータリエンジンは、ハウジング内の円形収容穴に同心的に装着されたロータと、このロータの外周部分を円弧形（三日月形）に切り欠いて形成された吸気用溝と、ハウジングに装着されてロータの外周面に当接する仕切部材と、この仕切部材を半径方向へ駆動するカム機構などを有する。
【０００９】
特許文献５のロータリエンジンは、ハウジングと、このハウジング内の円形収容室に収容されたほぼ長円形のロータと、スプリングで付勢された２つの仕切部材と、円形収容室に中間サイドプレートを隔てて隣接する円形穴に収容されたタイミングロータと、このタイミングロータの外周部に円弧状に形成された主燃焼室と、主燃焼室の外周外に形成された副燃焼室と、この副燃焼室に臨む加熱プラグ及び２次噴射ノズルなどを有し、ロータにより吸入圧縮室で加圧された混合気を副燃焼室に導いて圧縮点火し、その燃焼ガスを主燃焼室を経て円形収容室のうちの膨張排気室に導入してロータに燃焼ガス圧を作用させる。
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ９６／１１３３４号公報
【特許文献２】特公昭５２−３２４０６号公報
【特許文献３】米国特許第５，９７９，３９５号公報
【特許文献４】特開平１０−６１４０２号公報
【特許文献５】特開２００２−２２７６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１のロータリエンジンのように、作動室を仕切る揺動式の仕切部材の先端部をロータの外周面に線接触させてガス密にシールする構造では、シール性能を確保するのが難しく、摺動部に潤滑オイルを供給して潤滑する潤滑性能や耐久性能も確保できない。特許文献２のロータリエンジンでは、ロータの外周側に膨張排気用の溝（燃焼作動室）を形成するため、エンジンが大型化する。燃焼行程の期間が出力軸の回転角で約１２０度程度であるため燃料を完全燃焼させることが難しく、燃焼行程の後期にはロータに正転トルクだけでなく逆転トルクも作用するため出力性能を高めることができない。また、圧縮爆発部が上方へ大きく突出するためエンジンの全高が大きくなる。しかも、ロータの側壁部に吸気圧縮用の円弧形溝を形成するけれども、燃焼作動室を形成しないので、ロータの側壁部側の空間を十分に活用していない。
【００１２】
特許文献３のロータリエンジンでは、ロータの外周側に作動室を形成するためエンジンが大型化する。エンジンの回転中には常時ロータを駆動する正転トルクが発生するけれども、ベーンとベーンの間のベーンセル内の燃焼ガスが正転トルクを発生するだけでなく、大きな逆転トルクも発生させるため、出力性能を高めることが難しい。
【００１３】
特許文献４のロータリエンジンでは、ロータの外周側に燃焼作動室を形成するためエンジンが大型化する。円柱状の仕切部材がロータの外周面に線接触する構造であるため、燃焼ガスをガス密にシールするシール性能を確保できず、耐久性を高めることができない。
高さの大きな仕切部材と、それを駆動するカム機構とが上方へ突出するため、エンジンの全高が非常に大きくなる。燃焼行程の後期には正転トルクの他に逆転トルクも発生するため、出力性能を高めることが到底困難である。
【００１４】
特許文献５のロータリエンジンでは、ロータの形状が長円形で、ロータのヘッド部の曲率が大きいため、エンジンを高速回転させると、ロータの回転に仕切部材が追従できずに仕切部材がジャンピングする可能性がある。ロータの外周側に作動室が形成され、この作動室を仕切る半径方向に延びる仕切部材をロータの外周側に設けるため、エンジンが大型化する。
【００１５】
従来の単一回転型ロータリエンジンでは、ロータの外周側の空間に作動室を形成したロータリエンジンのみが追求されてきたが、出力軸の軸方向におけるロータの側方空間を十分に有効活用して環状の作動室を形成するという思想は存在しなかったため、エンジンを小型化することができなかった。燃焼行程の期間を出力軸の回転角１８０度以上に拡大することも困難であったため燃焼性能を高めるのに限界があった。しかも、ロータを複数組のエンジンに共用することも不可能であった。
【００１６】
本発明の目的は、小型化する上で有利な回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、摺動部を面接触にてガス密にシール可能な回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、出力軸の軸心方向におけるロータの側方空間を有効活用して環状作動室を形成できる回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、燃焼行程の期間を十分に長くすることのできる回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、ロータを複数組のエンジンに共用可能な回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること等である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、出力軸と、この出力軸に相対回転不能に連結されたロータと、出力軸を回転自在に支持するハウジングと、燃料を供給する燃料供給手段とを有し且つ圧縮状態の混合気に点火プラグ又は圧縮点火により点火するように構成された回転ピストン型内燃機関において、
ロータとハウジングとで形成された環状作動室であって、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室とを形成する為の環状作動室と、前記吸入作動室に空気を導入する為の吸気ポートおよび前記排気作動室からガスを排出する為の排気ポートと、ハウジングに設けられて環状作動室を仕切る少なくとも１つの作動室仕切部材と、出力軸の軸心と直交する平面上のロータの側面から前記軸心方向へ突出するようにロータに固定的に設けられて環状作動室を仕切る少なくとも１つの加圧兼受圧部材であって、吸入作動室に空気を吸入させてその吸気を圧縮作動室内に圧縮し且つ燃焼作動室内の燃焼ガスのガス圧を受圧する為の加圧兼受圧部材とを備え、前記環状作動室は、出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成されると共に、ハウジングに形成された３つの壁面であって全部又は大部分が円筒面をなす内周壁面と全部又は大部分が円筒面をなす外周壁面と出力軸の軸心と直交する平面上の且つ作動室仕切部材で分断された環状壁面とを有し、前記作動室仕切部材は、環状作動室を仕切る進出位置と、環状作動室から退いた退入位置とに亙って出力軸の軸心と平行方向へ往復動可能な往復動仕切部材で構成され、前記作動室仕切部材を進出位置の方へ付勢する付勢手段が設けられ、前記加圧兼受圧部材は、作動室仕切部材を進出位置から退入位置へ駆動可能な第１傾斜面と、この第１傾斜面に連なり且つ前記環状壁面にガス密に面接触する先端摺動面と、この先端摺動面に連なり作動室仕切部材の退入位置から進出位置への復帰を許容する第２傾斜面とを有する円弧形仕切部材で構成され、前記第１，第２傾斜面は出力軸の軸心と直交する平面に対する周方向傾斜角が半径拡大方向に向かって漸減する形状に形成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
次に、本発明のエンジンの作用、効果について説明する。
ロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室とを形成する為の環状作動室が形成されており、環状作動室は、ロータに固定的に設けられた少なくとも１つの加圧兼受圧部材で仕切られ、且つ、ハウジングに設けられた少なくとも１つの作動室仕切部材（出力軸の軸心と平行方向へ移動可能）で仕切られる。ロータが回転するとき、その加圧兼受圧部材は、作動室仕切部材と協働して吸入作動室に空気を吸入させてその吸気を圧縮作動室内に圧縮し、また、燃焼作動室内の燃焼ガスのガス圧を受圧してロータと出力軸に出力トルクを付与する。
【００１９】
ロータが回転するとき、作動室仕切部材は、加圧兼受圧部材の第１傾斜面、先端摺動面、第２傾斜面と順次接触して、進出位置から退入位置へ移動後に退入位置から進出位置へ移動して加圧兼受圧部材の通過後に進出位置を維持する。
【００２０】
ロータに設けた加圧兼受圧部材の先端摺動面は環状作動室のハウジング側環状壁面にガス密に面接触するため、シール性と耐久性の面で有利である。往復動仕切部材の先端摺動面は、ロータ側の環状壁面に面接触するが、作動室仕切部材はハウジングに対して周方向に相対移動しないため、ガス密にシールする上で有利であると共に、作動室仕切部材がハウジングに対して周方向に移動しないように係合案内する機構を設けることが可能である。
【００２１】
ロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで環状作動室を形成するため、また、作動室仕切部材を出力軸の軸心と平行方向へ移動させるため、ロータの外周の外側に大きく突出する部材をなくし、内燃機関の小型化を図ることができる。加圧兼受圧部材も、作動室仕切部材も、環状作動室の壁面と面接触させるように構成することが可能であるため、シール性能と潤滑性能を確保しやすい。
【００２２】
環状作動室を出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成するため、環状作動室の半径をロータの直径の制約内で極力大きく設定することも可能になる。その場合出力軸から燃焼ガス圧を受圧する加圧兼受圧部材までの半径（これがクランク半径に相当する）を、比較対象の往復動エンジンのクランク半径よりも格段に大きく設定することができるため、燃焼ガス圧を出力（トルク、馬力）に変換する変換効率を著しく高めることができ、燃料経済性に優れる内燃機関となる。
【００２３】
更に、ロータに１つの加圧兼受圧部材を設け、ハウジングに２つの作動室仕切部材を設ける場合、出力軸１回転に１回の燃焼行程を実現でき、排気量を４サイクルエンジンの排気量の約１／２にすることができるから、エンジンを著しく小型化することができる。
しかも、その燃焼行程の期間を出力軸の回転角約１８０度又は１８０度以上もの長い期間に設定できるため、燃焼行程期間を長くし、燃焼性能を格段に高めることができる。そして、ロータの両側に環状作動室を形成し、１つのロータを２組の内燃機関に共用することも可能であるので、内燃機関の小型化、高出力化を図る上で非常に有利である。
【００２４】
【００２５】
本発明の従属請求項の構成として、次のような種々の構成を採用してもよい。
(1)前記環状作動室は、前記ロータの側壁部分に形成された環状壁面であって、出力軸の軸心と直交する平面上の環状壁面を備え、前記作動室仕切部材の先端側部分に、加圧兼受圧部材の第１傾斜面にガス密に面接触可能な第１摺動面と、前記ロータの側壁部分の環状壁面にガス密に面接触可能な先端摺動面と、加圧兼受圧部材の第２傾斜面にガス密に面接触可能な第２摺動面とを形成する。
(2) 前記環状作動室は、加圧兼受圧部材と作動室仕切部材を介して、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室を形成可能に構成された。
【００２６】
(3) 前記ロータの側壁部分は、ロータの半径をＲとして、出力軸の軸心から 0．5 Ｒよりも大径側の側壁部分である。
(4) 前記環状作動室は、ロータ側に開口するようにハウジングに凹設され且つ出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状が矩形の環状溝と、この環状溝の開口端を塞ぐロータの環状壁面とで構成されている。
【００２７】
(5) 前記環状作動室の出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状は、角部に円弧の丸みを付けた矩形に形成され、この環状作動室は、ロータに形成された浅い第１の環状溝とハウジングに形成され且つ第１の環状溝よりも深い第２の環状溝とで構成され、前記第１の環状溝は、出力軸の軸心と直交する平面上の第１環状壁面と、この第１環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有し、前記第２の環状溝は、内周側円筒壁面と、外周側円筒壁面と、出力軸の軸心と直交する面上の第２環状壁面と、この第２環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有する。
(6) 前記作動室仕切部材が周方向へ移動しないように規制し且つ出力軸の軸心と平行方向へ移動するのを許容する係合案内機構を設けた。
(7) 前記付勢手段は、前記作動室仕切部材を進出位置の方へ付勢するガススプリングで構成されている。
【００２８】
(8) 前記出力軸の軸心方向において前記ロータの両側に環状作動室を設け、これらの環状作動室に対応する加圧兼受圧部材と、作動室仕切部材とを設ける。
【００２９】
(9)前記加圧兼受圧部材は前記内周壁面に接触する内周側摺動面と前記外周壁面に接触する外周側摺動面とを有し、前記加圧兼受圧部材の内周側摺動面と外周側摺動面と先端摺動面には、夫々、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられた。
(10)前記(1)において、前記作動室仕切部材は内周側摺動面と外周側摺動面とを有し、前記作動室仕切部材の内周側摺動面と外周側摺動面と第１摺動面と先端摺動面と第２摺動面には、夫々、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられた。
【００３０】
(11)前記(1)において、前記加圧兼受圧部材の第１傾斜面のロータ回転方向リーディング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第１傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成され、前記加圧兼受圧部材の第２傾斜面のロータ回転方向トレーリング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第２傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成された。
【００３１】
(12)前記ハウジングに、作動室仕切部材として、第１往復動仕切部材と、この第１往復動仕切部材からロータの回転方向に少なくとも１８０度離隔した第２往復動仕切部材とが設けられた。
【００３２】
(13)前記(12)において、前記第１往復動仕切部材より出力軸側のハウジングの壁部内に副燃焼室が形成され、前記吸気ポートは、ハウジングのうちの、第２往復動仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに形成され、前記排気ポートは、ハウジングのうちの、第２往復動仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに形成された。
【００３３】
(14)前記(13)において、前記加圧兼受圧部材が吸気ポートと第１往復動仕切部材の間にあるとき、環状作動室のうちの、第２往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に吸入作動室が形成されると共に加圧兼受圧部材と第１往復動仕切部材との間に圧縮作動室が形成され、前記加圧兼受圧部材が第１往復動仕切部材と排気ポートの間にあるとき、環状作動室のうちの、第１往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に燃焼作動室が形成されると共に、加圧兼受圧部材と第２往復動仕切部材との間に排気作動室が形成される。
【００３４】
(15)前記(14)において、前記燃料供給手段は、圧縮作動室に燃料を噴射する燃料噴射器を有する。
(16)前記(14)において、前記燃料供給手段は、前記副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有する。
(17)前記(15)において、前記燃料供給手段は、燃焼作動室に燃料を追加的に噴射する燃料噴射器を有する。
【００３５】
(18)前記(14)において、前記圧縮作動室から副燃焼室に連通した導入路と、この導入路を開閉可能な導入用開閉弁と、副燃焼室内の燃焼ガスを燃焼作動室に導出する導出路と、この導出路を開閉可能な導出用開閉弁とを設けた。
【００３６】
(19)前記(18)において、前記導入用開閉弁と導出用開閉弁とを出力軸の回転と同期させて夫々駆動する複数の動弁手段を設けた。
(20)前記作動室仕切部材の内部に副燃焼室が形成された。
【００３７】
(21)前記ロータに加圧兼受圧部材として１つの前記円弧形仕切部材が設けられ、前記ハウジングに作動室仕切部材として１つの往復動仕切部材が設けられ、前記ハウジングのうちの、作動室仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに吸気ポートを設けると共に、作動室仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに排気ポートを設け、前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁を設けた。
【００３８】
(22)前記(11)において、前記ロータに加圧兼受圧部材として２つの前記円弧形仕切部材がロータ回転方向に約１８０度離隔して設けた。
(23)前記(12)において、前記ロータに加圧兼受圧部材として３つの前記円弧形仕切部材が円周３等分位置に設けられた。
【００３９】
(24)前記ロータに加圧兼受圧部材として４つの前記円弧形仕切部材が円周４等分位置に設けられ、前記ハウジングに作動室仕切部材として４つの往復動仕切部材が円周４等分位置に設けられ、前記ハウジングのうち、周方向に１８０度離隔した２つの往復動仕切部材の各々に対して、ロータ回転方向リーディング側の近くに前記吸気ポートが形成されると共にロータ回転方向トレーリング側の近くに前記排気ポートが形成された。
【００４０】
(25)前記ロータの少なくとも片側にサイズの異なる複数の環状作動室がロータの半径方向に離隔させて同心状に設けられ、前記ロータには各環状作動室を仕切る少なくとも１つの加圧兼受圧部材が設けられ、ハウジングには各環状作動室を仕切る少なくとも１つの作動室仕切部材が設けられた。
(26)前記燃料供給手段は、副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有し、前記副燃焼室内の混合気に圧縮点火により点火するように構成した。
尚、本発明の上記の構成、その他の基本的構成、変更形態、それらの作用効果については、後述の実施例に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例のロータリエンジンの右側面図である。
【図２】ロータリエンジンの縦断側面図である。
【図３】ロータの概略斜視図である。
【図４】ハウジングの概略斜視図である。
【図５】ロータリエンジンの縦断正面図である。
【図６】図１のVI−VI線断面図である。
【図７】図１のVII −VII 線断面図である。
【００４２】
【図８】円弧形仕切部材と第１往復動仕切部材の動作説明図である。
【図９】円弧形仕切部材と第１往復動仕切部材の動作説明図である。
【図１０】円弧形仕切部材を含むロータの要部側面図である。
【図１１】第１往復動仕切部材と第１ガススプリングの案内ケース部の斜視図である。
【図１２】第１往復動仕切部材の先端側部分の斜視図である。
【図１３】第１往復動仕切部材の外周側摺動面を示す断面図である。
【００４３】
【図１４】副燃焼室と導入路と導出路と第１，第２開閉弁などを示す要部の周方向断面図である。
【図１５】導入路と第１開閉弁の要部断面図である。
【図１６】導出路と第２開閉弁の要部断面図である。
【図１７】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図１８】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図１９】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図２０】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図２１】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図２２】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図２３】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図２４】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図２５】ロータリエンジンの作動説明図である。
【図２６】ロータリエンジンの作動説明図である。
【００４４】
【図２７】実施例２の第１往復動仕切部材を示す図６相当部分図である。
【図２８】実施例２の第１往復動仕切部材とその周辺構造の断面図である。
【図２９】実施例２の別の第１往復動仕切部材を示す図２８相当図である。
【００４５】
【図３０】実施例３の環状作動室を示す要部縦断正面図である。
【図３１】実施例３の第１往復動仕切部材とその周辺構造の半径方向断面図である。
【図３２】実施例３の第１往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。
【図３３】実施例４の第１往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。
【図３４】実施例５の第１往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。
【００４６】
【図３５】実施例６の第１往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。
【図３６】実施例６の第１往復動仕切部材とその周辺構造の軸心直交方向断面図である。
【図３７】実施例６の第１往復動仕切部材の作動説明図である。
【図３８】実施例６の第１往復動仕切部材の作動説明図である。
【図３９】実施例６の第１往復動仕切部材の作動説明図である。
【図４０】実施例６の第１往復動仕切部材の作動説明図である。
【図４１】実施例６の第１往復動仕切部材の作動説明図である。
【００４７】
【図４２】実施例７のロータリエンジンの概略断面図である。
【図４３】実施例８のロータリエンジンの概略断面図である。
【図４４】実施例９のロータリエンジンの概略断面図である。
【図４５】実施例１０のロータリエンジンの概略断面図である。
【図４６】実施例１１のロータリエンジンの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      出力軸
２      ロータ
４      ハウジング
５      環状作動室
６      円弧形仕切部材
７，８      第１，第２往復動仕切部材
９，１０    ガススプリング
１１    吸気ポート
１２    排気ポート
１３    副燃焼室
１５，１６    第１，第２開閉弁
１８，１９    動弁機構
２５    環状溝
２５ａ，２５ｂ    内周壁面，外周壁面
２５ｃ  ハウジングの環状壁面
２６    ロータの環状壁面
４１、４３    第１，第２傾斜面
４２          先端摺動面
５８，５９    第１，第２摺動面
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明は、出力軸と、この出力軸に相対回転不能に連結されたロータと、出力軸を回転自在に支持するハウジングと、燃料を供給する燃料供給手段とを有し且つ圧縮状態の混合気に点火プラグ又は圧縮点火により点火するように構成された回転ピストン型内燃機関（以下、ロータリエンジンという）に関するものである。
特に、本発明の特徴的構成は次のとおりである。
ロータとハウジングとで形成された環状作動室であって、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室とを形成する為の環状作動室と、前記吸入作動室に空気を導入する為の吸気ポートおよび前記排気作動室からガスを排出する為の排気ポートと、ハウジングに設けられて環状作動室を仕切る少なくとも１つの作動室仕切部材と、ロータに固定的に設けられて環状作動室を仕切る少なくとも１つの加圧兼受圧部材とを備えている。
【００５０】
前記環状作動室は、出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成されると共に、ハウジングに形成された3つの壁面であって全部又は大部分が円筒面をなす内周壁面と全部又は大部分が円筒面をなす外周壁面と出力軸の軸心と直交する平面上の且つ作動室仕切部材で分断された環状壁面とを有する。
前記作動室仕切部材は、環状作動室を仕切る進出位置と、環状作動室から退いた退入位置とに亙って出力軸の軸心と平行方向へ往復動可能な往復動仕切部材で構成され、この作動室仕切部材を進出位置の方へ付勢する付勢手段が設けられた。
【００５１】
前記加圧兼受圧部材は、吸入作動室に空気を吸入させてその吸気を圧縮作動室内に圧縮し且つ燃焼作動室内の燃焼ガスのガス圧を受圧する為のものであり、往復動仕切部材を進出位置から退入位置へ駆動可能な第１傾斜面と、この第１傾斜面に連なり且つ前記環状壁面にガス密に面接触する先端摺動面と、この先端摺動面に連なり往復動仕切部材の退入位置から進出位置への復帰を許容する第２傾斜面とを有する円弧形仕切部材で構成されている。
【実施例１】
【００５２】
実施例１のロータリエンジンについて、図１〜図２８に基づいて説明する。
図１、図２、図５に示すように、このロータリエンジンＥは、出力軸１とロータ２とロータハウジング３を共用する２組のロータリエンジン（図５における右側のロータリエンジンＥ１と左側のロータリエンジンＥ２）を有する。そこで、主に、右側の１組のロータエンジンＥ１について説明する。
【００５３】
図１〜図７に示すように、ロータリエンジンＥ１は、出力軸１、回転ピストンに相当するロータ２、このロータ２の片側（図５における右側）に設けたハウジング４、ロータハウジング３、ロータ２とハウジング４とで形成された環状作動室５、ロータ２に設けられた加圧兼受圧部材としての円弧形仕切部材６、ハウジング４に設けられた作動室仕切部材としての第１，第２往復動仕切部材７，８、第１，第２ガススプリング９，１０、吸気ポート１１、排気ポート１２、副燃焼室１３、燃料噴射器１４、導入用開閉弁１５及び導出用開閉弁１６、点火プラグ１７、動弁機構１８，１９（図１４参照）、ベースフレーム２０などを備えている。
【００５４】
図１〜図７に示すように、出力軸１はロータ２と２つのハウジング４，４の中心部を貫通している。ロータ２は内部に冷却水通路２ａを有する所定の厚さの円形板で構成され、このロータ２は出力軸１にキーを介して相対回転不能に連結されている。ロータ２は出力軸１に直交するように配置されている。ロータ２とハウジング４などは球状黒鉛鋳鉄などの固体潤滑性に優れる金属材料で構成するのが望ましいが、その他鋳鋼など種々の金属材料又はセラミックスなど非金属材料で構成してもよい。
【００５５】
尚、図１〜図３においてロータ２の回転方向は時計回り方向（矢印Ａの方向）であり、「リーディング側」とはロータ２の回転方向を意味し、「トレーリング側」とはロータ  の回転方向と逆方向を意味する。特に限定のない限り、「軸心」という語は、出力軸１の軸心Ｃを意味する。
【００５６】
図２、図３に示すように、出力軸１の軸心の方向におけるロータ２の片面（右側面）には、環状作動室５をガス密に仕切る円弧形仕切部材６が一体的に形成されている。この円弧形仕切部材６は、ロータ２の右側の側壁部分のうちの大径側側壁部分に、環状作動室５に対応する半径方向位置に形成され、ロータ２に固定的に設けられている。
【００５７】
図２、図４、図５に示すように、環状作動室５は、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室とを形成する為のものである。この環状作動室５は、ハウジング４とロータ２とで出力軸１の軸心を中心とする円環状に形成されている。その環状作動室５は、出力軸１の軸心方向におけるロータ２の少なくとも片側（右側）の側壁部分のうちの大径側部分とハウジング４とで形成されている。換言すれば、環状作動室５は、ロータ２の少なくとも片側（右側）の側壁部分のうちの大径側部分に臨むように、その大径側部分で環状作動室５の壁面のうちのロータ２側の壁面を構成するように形成されている。
【００５８】
環状作動室５は、ロータ２の側壁部分のうちの、ロータ２の半径をＲとして、出力軸１の軸心から０．５Ｒよりも大径側の側壁部分と、ハウジング４とで形成されている。それは、出力軸１の軸心から燃焼ガス圧を受圧する円弧形仕切部材６までの半径（クランク半径に相当する）を極力大きくして極力大きな出力（トルク、馬力）を発生させるためである。
【００５９】
図２、図４、図５に示すように、環状作動室５は、ハウジング４に凹設され且つ出力軸１の軸心を含む平面における半断面の形状が矩形の環状溝２５と、この環状溝２５の開口端を塞ぐロータ２の環状壁面２６（これは、後述の第１，第２傾斜面４１，４３を含む）とで形成されている。環状溝２５は、全部が前記軸心を中心とする円筒面をなす内周壁面２５ａと、全部が前記軸心を中心とする円筒面をなす外周壁面２５ｂと、前記軸心と直交する平面上の環状壁面２５ｃとを有する。環状溝２５の断面形状である矩形は、長方形でもよく、正方形でもよい。後述の燃焼作動室における燃焼性能を高める為に壁面面積を小さくする為には正方形が望ましいが、第１，第２往復動仕切部材７，８の進退移動量を小さくする為には図示のような長方形が望ましい。ロータ２は冷却水通路を形成する為に複数の部材を組み合わせて構成してもよい。
【００６０】
ハウジング４は、ロータ２の厚さの約２倍の厚さでロータ２よりも大径の円形部材で構成され、出力軸１はハウジング４の中心部を貫通し、出力軸１とハウジング４の間にはベアリング２７が装着され、ベアリング２７にはハウジング４の壁部内に形成されたオイル通路から潤滑オイルが供給される。ハウジング４はストップリング２８で出力軸１に位置規制されている。
【００６１】
ハウジング４には吸気ポート１１と排気ポート１２が形成され、ハウジング４の内部には冷却水通路２９が形成され、ハウジング４には冷却水入口ポート３０と冷却水出口ポート３１も形成されている。ロータ２にはベアリング３２とシール部材３３を介在させてロータハウジング３が外嵌装着され、ハウジング４はロータ２とロータハウジング３の側面に面接触する状態に装着され、ロータハウジング３と２つのハウジング４，４は、それらの外周近傍部分に貫通させた例えば１１本のボルト３４（図２参照）により連結されている。
【００６２】
図５に示すように、ハウジング４には外部から加圧された潤滑オイルが供給されるオイル通路３５と図示外の複数のオイル通路が形成され、ロータ２にはオイル通路３５に連なる環状オイル通路３６とこの環状オイル通路３６に連なる複数のオイル通路３７が形成されている。ベアリング３２にはオイル通路３７から潤滑オイルが供給される。
ロータ２とハウジング４との間をシールする環状のシール部材３８，３９，４０は潤滑オイルが供給されるシール装着溝に装着されている。これらのシール部材３８〜４０は、耐摩耗性と固体潤滑性に優れる金属材料で構成するのが望ましい。
【００６３】
図２、図３、図８、図９に示すように、前記出力軸１の軸心と直交する平面上のロータ２の右側面から軸心方向へ突出するようにロータ２に一体的に形成された円弧形仕切部材６は、第１，第２往復動仕切部材７，８を進出位置から退入位置へ駆動可能な第１傾斜面４１と、この第１傾斜面４１に連なる先端摺動面４２と、この先端摺動面４２に連なり第１，第２往復動仕切部材７，８の退入位置から進出位置への復帰を許容する第２傾斜面４３とを有する。第１，第２傾斜面４１，４３は出力軸１の軸心と直交する平面（ロータの右側面）に対して周方向にリニアに傾斜している。第１傾斜面４１と先端摺動面４２の接続部は滑らかに連なる曲面に形成され、この接続部は出力軸１の軸心と直交する線上にある。先端摺動面４２と第２傾斜面４３の接続部は滑らかに連なる曲面に形成され、この接続部は出力軸１の軸心と直交する線上にある。先端摺動面４２は環状壁面２５ｃにガス密に面接触する。
【００６４】
図３、図１０に示すように、第１傾斜面４１のリーディング側端部４１ａは出力軸１の軸心と直交する線上にあるが、この端部４１ａは折れ面ではなく曲面に形成され、第１傾斜面４１は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する形状に形成され、第２傾斜面４３のトレーリング側端部４３ａは出力軸１の軸心と直交する線上にあるが、この端部４３ａは折れ面ではなく曲面に形成され、第２傾斜面４３は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する形状に形成されている。第１傾斜面４１の平均的な周方向傾斜勾配は、例えば１／５〜１／３程度、第２傾斜面４３の平均的な周方向傾斜勾配は、例えば１／４〜１／２程度とすることが望ましい。尚、図１０に図示の例では、α＞βであり、（α＋β）は約９０〜１００度である。但し、α＝βでもよい。
【００６５】
但し、大型のロータリエンジン等においては、必要に応じて、第１傾斜面４１の周方向傾斜勾配を１／５より小さく形成し、第２傾斜面４３の周方向傾斜勾配を１／４よりも小さく形成してもよい。
【００６６】
図８〜図１０に示すように、円弧形仕切部材６は、環状溝２５の内周壁面２５ａにガス密に面接触する内周側摺動面６ａと、環状溝２５の外周壁面２５ｂにガス密に面接触する外周側摺動面６ｂと、環状溝２５の環状壁面２５ｃにガス密に面接触する先端摺動面４２とを有し、内周側摺動面６ａと外周側摺動面６ｂと先端摺動面４２には、夫々、環状オイル通路３６とオイル通路３７から潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材４４〜４６とが設けられている。シール部材４４，４５は、第１，第２傾斜面４１，４３側の稜線の近くに装着され、先端摺動面４２には２つのシール部材４６が装着され、これらシール部材４４〜４６は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。尚、これらシール４４〜４６がシール装着溝から脱出しないように規制する構造、シール部材４４〜４６をシール装着溝内に装着した板バネで付勢する構造などを適宜採用してもよい。
【００６７】
図２、図４、図６に示すように、ハウジング４に、第１往復動仕切部材７と、この第１往復動仕切部材７からリーディング方向に約２００度離隔した第２往復動仕切部材８が設けられている。第１，第２往復動仕切部材７，８は夫々環状作動室５を仕切る進出位置と、環状作動室５から退いた退入位置とに亙って、出力軸１の軸心と平行方向へ往復動可能に構成され、第１，第２往復動仕切部材７，８は夫々に作用するガス圧に耐える剛性、強度を有する。第１往復動仕切部材７を進出位置の方へ付勢する付勢手段として、第１ガススプリング９が設けられ、第２往復動仕切部材８を進出位置の方へ付勢する付勢手段として、第２ガススプリング１０が設けられている。
【００６８】
図２、図４、図６、図１１〜図１３に示すように、第１往復動仕切部材７は、ハウジング４に形成された案内孔４７にガス密に摺動自在に装着されている。第１往復動仕切部材７は、環状作動室５の内周壁面２５ａにガス密に面接触する内周側摺動面５０と、環状作動室５の外周壁面２５ｂにガス密に面接触する外周側摺動面５１と、出力軸１の軸心を含む平面上に位置する２つの側面５２とを有する。第１往復動仕切部材７の先端部には、環状作動室５のロータ２側の環状壁面２６にガス密に面接触する先端摺動面５３と、円弧形仕切部材６の第１傾斜面４１にガス密に面接触可能な第１摺動面５８と、円弧形仕切部材６の第２傾斜面４３にガス密に面接触可能な第２摺動面５９とが形成されている。第１往復動仕切部材７は、球状黒鉛鋳鉄などの固体潤滑性に優れる金属材料で構成されるが、その他の金属材料で構成してもよい。
【００６９】
第１摺動面５８は、第１傾斜面４１と同じ周方向傾斜角（但し、半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する）に形成されている。第２摺動面５９は、第２傾斜面４３と同じ周方向傾斜角（但し、半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する）に形成されている。
【００７０】
内周側摺動面５０と外周側摺動面５１の両端近傍部には、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に装着されたシール部材６０，６１とが設けられ、シール部材６０，６１は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。先端摺動面５３のリーディング側端部とトレーリング側端部は、出力軸１の軸心と直交する線上にあり、先端摺動面５３の両端近傍部には、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材６２が設けられ、シール部材６２は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。第１，第２摺動面５８，５９に形成された潤滑オイルが供給されるシール装着溝にはシール部材６３，６４が装着され、シール部材６３，６４は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。
【００７１】
第１往復動仕切部材７の壁部内にはオイル通路（図示略）が形成され、そのオイル通路にはハウジング４の壁部内のオイル通路（図示略）から潤滑オイルが供給され、その潤滑オイルがシール装着溝に供給される。尚、必要に応じて、シール部材６０〜６４がシール装着溝から脱出しないように規制する構造、シール部材６０〜６４をシール溝内に装着した板バネで付勢する構造などを適宜採用してもよい。
【００７２】
図２、図４、図５、図７に示すように、第２往復動仕切部材８は、第１往復動仕切部材７よりも小形に形成されているが、基本的に第１往復動仕切部材７と同様の構造のものであるので、その詳細な説明は省略する。第２往復動仕切部材８は、ハウジング４の案内孔４８にガス密に摺動自在に装着され、第２往復動仕切部材８は、第１往復動仕切部材７と同様に、内周側摺動面、外周側摺動面、２つの側面、先端摺動面、第１摺動面、第２摺動面、シール部材などを有する。
【００７３】
次に、第１往復動仕切部材７を進出位置の方へ付勢する第１ガススプリング９について説明する。図６に示すように、第１往復動仕切部材７を案内する案内孔４７の内壁部に潤滑オイルが供給されるシール装着溝が形成され、そのシール装着溝に例えば４本のシール部材６５が可動に装着されている。
【００７４】
第１往復動仕切部材７を極力軽量化する為、第１往復動仕切部材７にはロータ２と反対側端部から矩形穴６６が形成されている。第１ガススプリング９は、ハウジング４に固定されたケース６７と、このケース６７の内部のガス充填室６８と、ケース６７に一体的に形成されて矩形穴６６に相対摺動自在に部分的に挿入された案内ケース部６９と、この案内ケース部６９の２つのロッド孔７０にガス密に摺動自在に装着された２つのロッド７１とを有する。
【００７５】
ガス充填室６８には例えば４．０〜７．０ＭＰａに圧縮された窒素ガスが充填されている。２つのロッド７１はガス充填室６８の窒素ガスのガス圧を受圧し、それらの先端が矩形穴６６の奥端壁に当接して第１往復動仕切部材７を進出位置の方へ強力に付勢している。第１ガススプリング９は、混合気のガス圧や燃焼ガス圧により第１往復動仕切部材７に作用する押力（出力軸１の軸心と平行方向の力）に抗して第１往復動仕切部材７を進出位置の方へ付勢する為のものである。それ故、上記の窒素ガスのガス圧は、上記の押力と、ロッド７１の直径、ロッド７１の数などに基づいて適宜設定する。
【００７６】
ガス充填室６８の構造と形状は、図示のものに限定される訳ではないが、２つのロッド７１が進退移動する際の窒素ガスの圧力変動が極力小さくなるように、ガス充填室６８の容積を極力大きく設定するのが望ましい。ケース６７は、第１往復動仕切部材７が図６に鎖線で図示の退入位置に後退するのを許容するように構成され、案内ケース部６９の角部は面取りされ、矩形穴６６の内面と案内ケース部６９の間に４つの呼吸孔７２（図１１参照）が形成されている。ロッド７１には金属製又は非金属製の複数のシール部材７３が装着されている。
【００７７】
尚、前記の矩形穴６６は図示のものよりも浅く形成してもよく、矩形穴６６を省略して１又は複数のロッド７１を第１往復動仕切部材７の端部に当接させてもよい。また、第１往復動仕切部材７にガススプリングのガス圧を直接作用させる構成にしてもよい。また、第１ガススプリング９の代わりに、圧縮スプリング、又はアキュムレータに接続された油圧シリンダにより、第１往復動仕切部材７を進出位置の方へ付勢してもよい。或いは、出力軸１と同期したカム機構により第１往復動仕切部材７を進退駆動してもよい。
【００７８】
図７に示すように、第２往復動仕切部材８を進出位置の方へ付勢する第２ガススプリング１０は、第１ガススプリング９よりも幾分小形ものであるが、第１ガススプリング９と同様のものであるので、その詳細な説明は省略する。第２ガススプリング１０は、第１ガススプリング９と同様に、ケース７４、その内部のガス充填室７５、第２往復動仕切部材８の矩形穴に部分的に挿入された案内ケース部７６、２つのロッド７７などを備えている。
【００７９】
次に、吸気ポート１１、排気ポート１２、吸入作動室、圧縮作動室、燃焼作動室、排気作動室について説明する。図２に示すように、吸気ポート１１は、ハウジング４の周壁部のうちの、第２往復動仕切部材８に対してリーディング側の近くに形成され、排気ポート１２は、ハウジング４の周壁部のうちの、第２往復動仕切部材８に対してトレーリング側の近くに形成されている。尚、上記のポート１１，１２はハウジング４の側壁部に形成してもよい。
【００８０】
図１７〜図２６に示すように、円弧形仕切部材６が吸気ポート１１と第１往復動仕切部材７の間にあるとき、環状作動室５のうちの、第２往復動仕切部材８と円弧形仕切部材６との間に吸入作動室８０（int ）形成され、円弧形仕切部材６と第１往復動仕切部材７との間に圧縮作動室８１（cmp ）が形成され、第１往復動仕切部材７と第２往復動仕切部材８との間に排気作動室８３（exh ）が形成される。円弧形仕切部材６が第１往復動仕切部材７と排気ポート１２の間にあるとき、環状作動室５のうちの、第１往復動仕切部材７と円弧形仕切部材６との間に燃焼作動室８２（com ）が形成されると共に、円弧形仕切部材６と第２往復動仕切部材８との間に排気作動室８３（exh ）が形成される。
【００８１】
図２に示すように、ハウジング４には、圧縮作動室８１内の圧縮吸気に向けて燃料を噴射する燃料供給手段としての燃料噴射器１４が設けられている。但し、この燃料噴射器１４の代わりに、副燃焼室１３に燃料を噴射する燃料噴射器をハウジング４に装着してもよい。尚、前記燃料噴射器１４又は副燃焼室１３に燃料を噴射する燃料噴射器に加えて燃焼作動室８２に追加的に燃料を噴射する燃料噴射器１４Ａを設けてもよい。
【００８２】
次に、副燃焼室１３とその周辺の構造について説明する。
図２、図６、図１４〜図１６に示すように、副燃焼室１３は、第１往復動仕切部材７に対応する周方向位置において内周壁面２５ａより出力軸１側のハウジング４の壁部内に形成され、本実施例では球形の副燃焼室１３が例示されている。圧縮作動室８１内の圧縮空気と燃料の混合気を副燃焼室１３に導入するため、圧縮作動室８１から副燃焼室１３に連通した導入路９１がハウジング４に形成されている。副燃焼室１３内の燃焼ガスを燃焼作動室８２に導出する為の導出路９２がハウジング４に形成されている。上記の副燃焼室１３の容積は、所定の圧縮比（本実施例のように点火エンジンの場合、例えば１４〜１６）の混合気を充填できるように、吸入作動室８０の容積と関連付けて設定されている。尚、吸入作動室８０の容積は、導入路９１に残留する圧縮混合気量も加味して設定される。尚、副燃焼室１３は、外周壁面２５ｂよりも外周側に形成することも可能である。
【００８３】
上記の導入路９１の下流端を開閉可能な導入用の第１開閉弁１５と、導出路９２の上流端を開閉可能な導出用の第２開閉弁１６とが設けられている。導入路９１は極力小さな容積となるように形成され、導入路９１の上流端の吸入口９１ａは第１往復動仕切部材７のトレーリング側の近くにおいて環状作動室５の内周壁面２５ａに開口し、その吸入口９１ａから壁部内へ湾曲して延びて、その下流端が副燃焼室１３に開口し、その下流端開口が第１開閉弁１５で開閉される。本実施例の第１開閉弁１５は、副燃焼室９０の方へ開弁するポペット弁である。
【００８４】
導出路９２の上流端は副燃焼室１３に開口し、その上流端開口が第２開閉弁１６で開閉され、導出路９２は上流端開口から湾曲して延び、その吹出口９２ａが第１往復動仕切部材７のリーディング側の近くにおいて環状作動室５の内周壁面２５ａに開口している。本実施例の第２開閉弁１６は、副燃焼室１３の外側へ開くポペット弁であるが、第１開閉弁１５と同様に副燃焼室１３の方へ開弁するポペット弁に構成してもよい。尚、第１，第２開閉弁１５，１６は一例に過ぎず、種々の構造の弁を採用可能である。
【００８５】
次に、第１，第２開閉弁１５，１６を駆動する動弁機構１８，１９について説明する。  図１４に示すように、第１開閉弁１５の弁軸１５ａは、ハウジング４の壁部を貫通して斜めに上方へ延びている。第２開閉弁１６の弁軸１６ａは、ハウジング４の壁部を貫通して斜めに下方へ延びている。尚、第１，第２開閉弁１５，１６の組み込みを可能とする為に、必要に応じて、副燃焼室１３の一部とその周辺のハウジング４の壁部を分割体で構成し、その分割体がボルトやピンでハウジング４に固定するものとする。
【００８６】
弁軸１５ａを駆動するアクチュエータとして、例えば高速作動可能なシャフトモータ１０５が設けられ、そのシャフトモータ１０５の出力部材１０５ａに弁軸１５ａが連結され、出力軸１の回転に同期してシャフトモータ１０５により第１開閉弁１５が開閉駆動される。同様に、弁軸１６ａを駆動するアクチュエータとして、例えば高速作動可能なシャフトモータ１０６が設けられ、そのシャフトモータ１０６の出力部材１０６ａに弁軸１６ａが連結され、出力軸１の回転に同期してシャフトモータ１０６により第２開閉弁１６が開閉駆動される。尚、上記の２つのシャフトモータ１０５，１０６はエンジンを制御する制御ユニット（図示略）により制御される。
【００８７】
前記の動弁機構１８，１９は一例に過ぎず、種々の動弁機構を採用可能である。
副燃焼室１３の形状から許容される場合には、弁軸１５ａ，１６ａを出力軸１の軸心と平行に配置してもよく、その場合は弁軸１５ａ，１６ａを出力軸１に設けたカム部材で直接駆動することが可能になる。或いは、出力軸１に連動連結した２つのカム軸を設け、そのカム軸で駆動される第１，第２カム部材により第１，第２開閉弁１５，１６を駆動してもよい。或いは、出力軸１と同期回転する２つの電動モータで回転駆動される第１，第２カム部材により第１，第２開閉弁１５，１６を駆動してもよい。或いは、２つのソレノイドアクチュエータにより第１，第２開閉弁１５，１６を夫々直接駆動してもよい。
【００８８】
次に、以上説明したロータリエンジンＥの作動について説明する。
図１７〜図２６は、このロータリエンジンＥ１の吸入、圧縮、燃焼、排気の行程を示す説明図であり、環状作動室５を半径方向外側から視た状態を示す１周分の展開図である。  これらの図は、右側の１組のロータリエンジンＥ１の４行程を示しているが、左側の１組のロータリエンジンＥ２の４行程は、右側のエンジンＥ１の４行程に対して出力軸１の回転角にて１８０度遅れている
【００８９】
これらの図には、ロータ２に形成された円弧形仕切部材６、第１，第２往復動仕切部材７，８、吸入口９１ａ、吹出口９２ａ、吸気ポート１１、排気ポート１２などが図示され、図２３に示す圧縮行程終了時点が「圧縮上死点」に相当する。図中、「int 」は吸気行程、「cmp 」は圧縮行程、「com 」は燃焼行程、「exh 」は排気行程を示す。エンジンの作動状態は、図１７から図２６へ順次移行し、図２６から図１７へ戻る。燃料噴射器１４からの燃料噴射は図２０から図２２の間の適当なタイミングで実行される。
【００９０】
第１開閉弁１５は、図２３に示す圧縮上死点のタイミングで閉弁され、図２０の近傍の適当なタイミングで開弁される。第２開閉弁１６は、図２５と図２６の間の適当なタイミングで開弁され、第１開閉弁１５の開弁とほぼ同時に閉弁される。副燃焼室１３の混合気への点火プラグ１７による点火は、例えば圧縮上死点と殆ど同時に行われる。
【００９１】
図１７〜図２６に示す作動状態から理解できるように、ロータ２の回転により吸気ポート１１から空気が吸入され、その吸気がロータ２と共に回転する円弧形仕切部材６により圧縮され、その圧縮作動室８１内の圧縮空気に燃料噴射器１４から燃料が噴射され、その混合気が副燃焼室１３へ充填され、第１，第２開閉弁１５，１６を閉じた状態で点火プラグ１７により点火され、第２開閉弁１６の開弁を介してその燃焼ガスが吹出口９２ａから燃焼作動室８２へ噴出し、燃焼行程において燃焼ガスのガス圧が円弧形仕切部材６に作用し、出力軸１を回転駆動するトルクが発生する。排気ガスは排気行程において排気ポート１２から排出される。尚、図３に示す領域Ｓが円弧形仕切部材６が燃焼ガス圧を受圧する受圧面積に相当する。
【００９２】
次に、上記ロータリエンジンＥの作用、効果について説明する。
円弧形仕切部材６の内周側摺動面６ａは環状作動室５の内周壁面２５ａにガス密に面接触し、外周側摺動面６ｂは環状作動室５の外周壁面２５ｂにガス密に面接触し、先端摺動面４２は環状作動室５のハウジング側環状壁面２５ｃにガス密に面接触する。そのため、円弧形仕切部材６により環状作動室５がガス密に横断的に仕切られる。
【００９３】
第１，第２往復動仕切部材７，８は、進出位置にあるとき環状作動室５をガス密に仕切る。ロータ２と共に円弧形仕切部材６が回転するとき、第１，第２往復動仕切部材７，８は、円弧形仕切部材６の第１傾斜面４１、先端摺動面４２、第２傾斜面４３と順次ガス密に接触して、進出位置から退入位置へ移動して円弧形仕切部材６の通過後に再び進出位置へ復帰する。
【００９４】
第１，第２往復動仕切部材７，８の先端摺動面５３は、ロータ２の環状壁面２６のうち軸心と直交する平面上の部分にガス密に面接触し、第１，第２往復動仕切部材７，８の内周側摺動面５０は環状作動室５の内周壁面２５ａにガス密に面接触し、外周側摺動面５１は外周壁面２５ｂにガス密に面接触し、第１，第２往復動仕切部材７，８により環状作動室５がガス密に横断的に仕切られる。第１，第２往復動仕切部材７，８はハウジング４に対して回転方向に相対移動しないため、ガス密にシールする上で有利であると共に、第１，第２往復動仕切部材７，８がハウジング４に対して回転方向に移動しないように規制する機構（後述の係合案内機構１１０，１１０Ａを参照）を設けることが可能である。
【００９５】
ロータリエンジンＥ１，Ｅ２においては、ロータ２の少なくとも片側の側壁部分のうちの出力軸１から０．５Ｒ（Ｒはロータ２の半径）よりも大径側の側壁部分とハウジング４とで環状作動室５を形成するため、軸心方向におけるロータ２の側方空間を有効活用して環状作動室５を形成し、ロータ２の外周の外側に大きく突出する部材をなくし、エンジンの全高や全幅の小型化を図ることができる。円弧形仕切部材６も、第１，第２往復動仕切部材７，８も、環状作動室５の壁面とガス密に面接触させることができるため、シール性能と潤滑性能と耐久性能を確保する上で有利である。
【００９６】
環状作動室５をロータ２の側壁部分のうち大径側部分に臨むように形成するため、出力軸１の軸心から燃焼ガス圧を受圧する加圧兼受圧部材６までの回転半径（これがクランク半径に相当する）を、同排気量のレシプロ型エンジンのクランク半径よりも格段に大きくすることができる。しかも、常に、上記の大きな回転半径を介して燃焼ガス圧を出力トルクに変換できるため、燃焼ガス圧を出力（トルク、馬力）に変換する変換効率を大幅に高めることができ、燃料経済性に優れる内燃機関となる。
【００９７】
ロータリエンジンＥ１においては、ロータ２の片側に１つの円弧形仕切部材６を設け、ハウジング４に第１，第２往復動仕切部材７，８を設けるため、出力軸１回転に１回の燃焼行程を実現できるため、排気量を同出力の４サイクルエンジンの排気量の約半分にすることができ、エンジンを小型化することができる。例えば、環状作動室５について、内側半径１７ｃｍ、外側半径２３ｃｍ、出力軸１の軸心方向の厚さを４ｃｍ、吸入作動室８０の周方向長さを１０５度の円弧長とすると、吸入作動室８０の容積は約７５０ｃｃとなり、排気量１５００ｃｃの４サイクルエンジンに相当する。しかも、ロータ２の両側に２組の環状作動室５があるため、排気量３０００ｃｃの４サイクルエンジンに相当する。但し、導入路９１に圧縮混合気が残留するため、実際には内側半径１８ｃｍ、外側半径２４ｃｍ程度になる可能性がある。
【００９８】
しかも、燃焼行程の期間を出力軸の１８０〜２００度、或いは２００度以上もの長い期間にすることができるため、燃焼行程を４サイクルエンジンの燃焼行程の期間よりも長くし、燃焼性能を高めることができる。しかも、ロータ２の両側に環状作動室５を形成し、１つのロータ２を２組のエンジンＥ１，Ｅ２に共用するので、エンジンの小型化、高出力化を図る上で非常に有利であり、エンジンの低回転速度化を図る上でも有利である。
【００９９】
次に、前記のロータリエンジンＥの構造を部分的に変更した例について説明する。
【実施例２】
【０１００】
図２７、図２８に示すように、第１往復動仕切部材７Ａには、圧縮作動室の圧縮混合気のガス圧が周方向に作用し、燃焼作動室の燃焼ガスのガス圧が周方向に作用する。そこで、第１往復動仕切部材７Ａが周方向へ移動しないように規制し且つ出力軸１の軸心と平行方向へ移動するのを許容する係合案内機構１１０が設けられている。この係合案内機構１１０は、係合凸部１１１，１１２と、これら係合凸部１１１，１１２が夫々周方向にガタ付きなく且つ軸心方向へ摺動自在に係合する係合溝１１１ａ，１１２ａとから構成されている。
【０１０１】
係合凸部１１１，１１２は、第１往復動仕切部材７の内周側摺動面５０と外周側摺動面５１の幅方向中央部に出力軸１の軸心と平行に夫々突設され、係合溝１１１ａ，１１２ａは、環状作動室５の内周壁面２５ａと外周壁面２５ｂに夫々凹設されている。第１往復動仕切部材７Ａに周方向から作用するガス圧を、上記の係合案内機構１１０で支持できるため、第１往復動仕切部材７Ａの荷重条件が緩和して周方向への弾性変形を防止でき、第１往復動仕切部材７Ａの往復運動が円滑になり、且つ第１往復動仕切部材７Ａの小型化が可能になる。尚、片側（内周側又は外周側）の係合凸部と係合溝は省略可能であり、係合凸部１１１，１１２の代わりにキー部材を採用してもよい。
【０１０２】
図２９に示す係合案内機構１１０Ａは、上記の係合案内機構１１０と同目的のものである。この係合案内機構１１０Ａにおいては、第１往復動仕切部材７Ｂの内周側部分と外周側部分に周方向全幅に亙る係合凸部１１３，１１４が形成され、環状作動室５の内周壁部２５ａと外周壁部２５ｂに、係合凸部１１３，１１４が夫々周方向にガタ付きなく且つ軸心方向へ摺動自在に係合する係合溝１１３ａ，１１４ａが形成されている。尚、片側（内周側又は外周側）の係合凸部と係合溝は省略可能である。尚、この構造の場合、環状作動室５の内周壁面２５ａと外周壁面２５ｂは大部分が円筒面からなる壁面となる。第２往復同仕切部材８の為に前記の係合案内機構１１０，１１０Ａと同様の係合案内機構を設けてもよい。
【実施例３】
【０１０３】
前記実施例のように、環状作動室５Ａの半断面の断面形状が矩形である場合、環状作動室５Ａのうちの燃焼作動室の角部における混合気の燃焼性が低下するおそれがある。そこで、図３０〜図３２に示すように、環状作動室５Ａの出力軸１の軸心を含む平面における半断面の形状は、角部に円弧の丸みを付けた矩形に形成され、この環状作動室５Ａは、ロータ２Ａに形成された浅い第１の環状溝１１５とハウジング４Ａに形成され且つ第１の環状溝１１５よりも深い第２の環状溝１２０とで構成されている。
【０１０４】
浅い第１の環状溝１１５は、出力軸１の軸心と直交する平面上の第１環状壁面１１６と、この第１環状壁面１１６の内周側の角部壁面１１７と外周側の角部壁面１１８とを有する。深い第２の環状溝１２０は、内周側円筒壁面１２１と、外周側円筒壁面１２２と、出力軸１の軸心と直交する平面上の第２環状壁面１２３と、この第２環状壁面１２３の内周側の角部壁面１２４と外周側の角部壁面１２５とを有する。
【０１０５】
図３１、図３２に示すように、第１往復動仕切部材７Ｃの周方向の幅が拡大され、この第１往復動仕切部材７Ｃの為に、前記の係合案内機構１１０Ａと同様の係合案内機構が設けられている。第１往復動仕切部材７Ｃの先端部分は、浅い第１の環状溝１１５を仕切る断面形状に形成されている。第１，第２接触面５８Ａ，５９Ａの幅が拡大され、第１，第２接触面５８Ａ，５９Ａには、深い第２の環状溝１２０の内周側円筒壁面１２１から外周側円筒壁面１２２まで延びるシール装着溝とシール部材６３Ａ，６４Ａとが設けられている。
【０１０６】
尚、実線１２６は、ロータ２Ａとハウジング４Ａとの境界線、鎖線１２７は丸みのついた角部壁面１２４，１２５の端を示す線である。尚、この環状作動室５Ａの場合、環状作動室５Ａの内周壁面の大部分が円筒面になり、外周壁面の大部分が円筒面になる。尚、第１，第２接触面５８Ａ，５９Ａの幅を拡大する代わりに、第１，第２傾斜面４１，４３に第１往復動仕切部材７Ｃの先端部分とガス密に接触する浅い凹部を形成してもよい。
【実施例４】
【０１０７】
図３３に示すように、第１往復動仕切部材７Ｄがハウジング４に進退自在に装着され、この第１往復動仕切部材７Ｄの内部に副燃焼室１３Ａが形成され、第１往復動仕切部材７Ｄのトレーリング側壁部には圧縮作動室８１を副燃焼室１３Ａに連通させる偏平な導入路１３０が形成され、第１往復動仕切部材７Ｄのリーディング側壁部には副燃焼室１３Ａを燃焼作動室に連通させる偏平な導出路１３１が形成されている。
【０１０８】
第１往復動仕切部材７Ｄには、偏平な導入路１３０を開閉するロータリ弁１３２と、偏平な導出路１３１を開閉するロータリ弁１３３とが回転可能に装着され、ロータリ弁１３２，１３３は、夫々、アクチュエータ（図示略）により９０度回転駆動されて、出力軸１の回転と同期して導入路１３０と導出路１３１を開閉する。尚、副燃焼室１３Ａの圧縮混合気に点火する点火プラグ１７も設けられている。この導入路１３０は偏平で長さも小さいので、導入路１３０の容積を小さく形成できるため、小型のロータリエンジンに好適である。尚、ロータリ弁１３２，１３３を軸方向へ移動させることで、導入路１３０と導出路１３１を開閉する構成にしてもよい。
【実施例５】
【０１０９】
図３４に示すように、環状作動室５を形成する前記の環状溝２５と同様の環状溝１４０であって、ハウジング４Ｂ側に解放状の環状溝１４０がロータ２Ｂに形成され、ロータ２Ｂには加圧兼受圧部材として往復動仕切部材７Ｒが設けられ、ハウジング４Ｂに、作動室仕切部材として１又は複数の円弧形仕切部材６Ａが一体的に形成され、少なくとも１つの円弧形仕切部材６Ａの内部に副燃焼室１３Ｂが形成された。円弧形仕切部材６Ａのトレーリング側壁部には圧縮作動室を副燃焼室１３Ｂに連通させる偏平な導入路１４１が形成され、円弧形仕切部材６Ａのリーディング側壁部には副燃焼室１３Ｂを燃焼作動室に連通させる偏平な導出路１４２が形成されている。
【０１１０】
円弧形仕切部材６Ａには、導入路１４１を開閉するロータリ弁１４３と、導出路１４２を開閉するロータリ弁１４４とが回転可能に装着され、ロータリ弁１４３，１４４は、夫々、アクチュエータ（図示略）により９０度回転駆動されて、出力軸１の回転と同期して導入路１４１と導出路１４２を開閉する。尚、副燃焼室１３Ｂの圧縮混合気に点火する点火プラグ１７も設けられている。この導入路１４１は偏平で長さも小さいので、導入路１４１の容積を小さくすることができるため、小型のロータリエンジンに好適である。尚、ロータリ弁１４３，１４４を軸方向へ移動させることで、導入路１４１と導出路１４２を開閉する構成にしてもよい。尚、必要に応じて、ロータ２Ｂの外側を覆うケース部材又はハウジング部材を設けてもよい。
【実施例６】
【０１１１】
図３５〜図３６に示すように、このロータリエンジンの場合、第１往復動仕切部材１５０が第１，第２仕切部材１５１，１５２で構成されている。第１，第２仕切部材１５１，１５２の為の係合案内機構１５６，１５７が設けられ、第１仕切部材１５１の内部に球形を部分的に除去した副燃焼室１３Ｃが形成され、この副燃焼室１３Ｃは第１仕切部材１５１のリーディング側面に解放され、第２仕切部材１５２が第１仕切部材１５１のリーディング側面に密着状に配設されて副燃焼室１３Ｃの開口を開閉可能に構成されている。
【０１１２】
圧縮作動室８１から圧縮状態の混合気を副燃焼室１３Ｃに導入する偏平な導入路１５３が形成され、この導入路１５３を開閉するロータリ弁１５４が第１仕切部材１５１に設けられ、このロータリ弁１５４が第１仕切部材１５１に取り付けられたアクチュエータ（図示略）により９０度回動されて、導入路１５３が開閉される。第１仕切部材１５１には、副燃焼室１３Ｃ内の混合気に点火する点火プラグ１７と、副燃焼室１３Ｃの開口の外周側をシールする環状のシール部材１５５が設けられている。
【０１１３】
第１仕切部材１５１はガススプリング又は金属製のスプリング（図示略）により進出位置の方へ付勢され、第２仕切部材１５２は、出力軸１に連動されたカム機構（図示略）により出力軸１の回転に同期させて進退駆動される。図３７〜図４１に第１，第２仕切部材１５１，１５２の作動状態が図示され、図３７の状態を経て圧縮作動室から副燃焼室１３Ｃに混合気が充填され、図３８の状態で圧縮上死点位置となり、図３９の状態のとき点火プラグ１７により点火され、図４０、図４１の状態において、副燃焼室１３Ｃから燃焼ガスが燃焼作動室に噴出する。
【０１１４】
この第１往復動仕切部材１５０によれば、導入路１５３の容積を非常に小さくすることができ、副燃焼室１３Ｃから燃焼作動室に燃焼ガスを噴出させることができるため、小型のエンジンに好適である。
尚、前記ロータリ弁を省略し、第１仕切部材１５１のトレーリング側にも第２仕切部材１５２と同様の第３仕切部材を設け、カム機構により進退駆動される第３仕切部材によって導入路１５３を開閉するように構成してもよい。
【実施例７】
【０１１５】
図４２に示すロータリエンジンＥＡにおいては、ロータ２に加圧兼受圧部材として、環状作動室５を仕切る円弧形仕切部材６が設けられ、ハウジング４Ｃには作動室仕切部材として１つの往復動仕切部材７Ｅとこれに対応する副燃焼室が設けられ、前記第２往復動仕切部材８が省略されている。ハウジング４Ｃのうちの、往復動仕切部材７Ｅに対してリーディング側の近くに吸気ポート１１が形成されると共に、往復動仕切部材７Ｅに対してトレーリング側の近くに排気ポート１２が形成される。吸気ポート１１を開閉する吸気弁（図示略）と、排気ポート１２を開閉する排気弁（図示略）も設けられている。
【０１１６】
このロータリエンジンＥＡでは、吸気弁と排気弁を出力軸１の回転に同期させて適当に開閉制御することにより、出力軸１が４回転する毎に２回の燃焼行程を発生可能であり、ロータの両側に２組のエンジンを装備する場合には、出力軸１が４回転する毎に４回の燃焼行程を発生可能である。燃焼行程の期間が出力軸１の３６０度回転角になるので、十分な燃焼期間でもって燃焼性能を格段に高めることができる。
【実施例８】
【０１１７】
図４３に示すロータリエンジンＥＢにおいては、図４２のエンジンにおいて、さらに、往復動仕切部材７Ｅと吸気ボート１１と排気ポート１２に対して軸心を中心として回転対称の関係となるように、環状作動室５を仕切る往復動仕切部材７Ｆとこれに対応する副燃焼室と吸気ポート１１Ａと排気ポート１２Ａをハウジング４Ｄに設け、その吸気ポート１１Ａを開閉する吸気弁と排気ポート１２Ａを開閉する排気弁も設けられている。
【０１１８】
このエンジンＥＢにおいては、２組の吸気弁と排気弁を出力軸１の回転に同期させて適当に開閉制御することにより、出力軸１が２回転する毎に４回の燃焼行程を発生可能であり、ロータの両側に２組のエンジンを装備する場合には、出力軸１が２回転する毎に８回の燃焼行程を発生可能である。
【実施例９】
【０１１９】
図４４に示すロータリエンジンＥＣは、前記ロータリエンジンＥと同様に、ハウジング４Ｅに装着されて環状作動室５を仕切る第１，第２往復動仕切部材７，８を有し、ロータには加圧兼受圧部材として２つの円弧形仕切部材６，６がロータ回転方向に約１８０度離隔して設けられている。このエンジンＥＣでは、出力軸１が１回転する間に２回点火され、出力軸１が１８０度回転する毎に燃焼行程が発生する。そのため、エンジンの小型化を図ることができ、排気量に余裕を持たせ、エンジンを低回転速度で運転できるため、燃焼性能を向上させることも可能である。
【実施例１０】
【０１２０】
図４５に示すロータリエンジンＥＤは、中型又は大型の舶用エンジンなど低回転速度で運転する中型又は大型のエンジンに適する。このエンジンＥＤは、前記ロータリエンジンＥと同様に、ハウジング４Ｆに装着されて環状作動室５を仕切る第１，第２往復動仕切部材７，８を有し、ハウジング４Ｆには第１往復動仕切部材７のリーディング側約１２０度の位置に追加的な排気ポート１６０も形成されている。第１往復動仕切部材７の近傍位置には副燃焼室も形成されている。
【０１２１】
ロータには加圧兼受圧部材として３つの円弧形仕切部材６，６，６が円周３等分位置に設けられている。このエンジンＥＤでは、ロータが１回転する間に３回点火され、出力軸１が１２０度回転する毎に燃焼行程が発生する。ロータの両側に２組のエンジンを設ける場合には、出力軸１が６０度回転する毎に燃焼行程が発生する。そのため、エンジンの小型化を図ることができる。排気量に余裕を持たせ、エンジンを低回転速度で運転できるため、燃焼性能を向上させることも可能である。
【実施例１１】
【０１２２】
図４６に示すロータリエンジンＥＥは、舶用エンジンなど低回転速度で運転する中型又は大型のエンジンに適するエンジンである。ハウジング４Ｇに環状作動室５を仕切る作動室仕切部材として４つの往復動仕切部材７，８が円周４等分位置に設けられ、ロータに加圧兼受圧部材として４つの円弧形仕切部材６が円周４等分位置に設けられている。
ハウジング４Ｇのうち、周方向に１８０度離隔した２つの往復動仕切部材８の各々に対して、ロータ回転方向リーディング側の近くに吸気ポート１１が形成されると共にロータ回転方向トレーリング側の近くに排気ポート１２が形成されている。２つの往復動仕切部材７の各々の近傍部に副燃焼室が形成されている。
【０１２３】
このエンジンＥＥにおいては、出力軸１が９０度回転する毎に、２つの副燃焼室で点火がなされて２つの燃焼行程が発生するため、出力軸１が１回転する間に、８つの燃焼行程が発生する。それ故、ロータリエンジンＥＥを著しく小型にすることができる。
【０１２４】
尚、鎖線で図示のように、環状作動室５の内周側に環状作動室５Ａを形成して、外側の環状作動室５と同様に、複数の往復動仕切部材と、複数の円弧形仕切部材と、複数の副燃焼室と、２組の吸気ポート及び排気ポートなどを設けることで、ロータとハウジングのスペースを有効活用してもう１組のエンジンを追加的に構成することも可能である。尚、この環状作動室５Ａの為の２組の吸気ポート及び排気ポートはハウジング４Ｇの右側壁に形成することができる。このように、ロータの片側に２組のエンジンを構成することで、エンジンを一層小型化できる。しかも、ロータの両側に４組のエンジンを構成することも可能である。それ故、このエンジンＥＥは、大型の舶用エンジン等に好適である。
【実施例１２】
【０１２５】
以上説明したロータエンジンは、点火プラグで混合気に点火する点火エンジンを例にして説明したが、本発明のロータリエンジンは、副燃焼室に閉じ込めた圧縮空気に燃料を噴射し、圧縮点火により点火する形式のディーゼルエンジンにも適用可能である。但し、このディーゼルエンジンの場合は、圧縮比を約２２程度まで大きくするものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明のロータリエンジンは、重油、軽油、ガソリン、エタノール、ＬＰＧ、天然ガス、水素ガスなど種々の燃料を燃料とするエンジン；車両用エンジン、建設機械用エンジン、農業機械用エンジン、種々の産業用エンジン、種々の排気量の舶用エンジンなど種々の用途のエンジン；小排気量〜大排気量のエンジンに適用することができる。
【図１】
0005258303.tif 000002
【図２】
0005258303.tif 000003
【図３】
0005258303.tif 000004
【図４】
0005258303.tif 000005
【図５】
0005258303.tif 000006
【図６】
0005258303.tif 000007
【図７】
0005258303.tif 000008
【図８】
0005258303.tif 000009
【図９】
0005258303.tif 000010
【図１０】
0005258303.tif 000011
【図１１】
0005258303.tif 000012
【図１２】
0005258303.tif 000013
【図１３】
0005258303.tif 000014
【図１４】
0005258303.tif 000015
【図１５】
0005258303.tif 000016
【図１６】
0005258303.tif 000017
【図１７】
0005258303.tif 000018
【図１８】
0005258303.tif 000019
【図１９】
0005258303.tif 000020
【図２０】
0005258303.tif 000021
【図２１】
0005258303.tif 000022
【図２２】
0005258303.tif 000023
【図２３】
0005258303.tif 000024
【図２４】
0005258303.tif 000025
【図２５】
0005258303.tif 000026
【図２６】
0005258303.tif 000027
【図２７】
0005258303.tif 000028
【図２８】
0005258303.tif 000029
【図２９】
0005258303.tif 000030
【図３０】
0005258303.tif 000031
【図３１】
0005258303.tif 000032
【図３２】
0005258303.tif 000033
【図３３】
0005258303.tif 000034
【図３４】
0005258303.tif 000035
【図３５】
0005258303.tif 000036
【図３６】
0005258303.tif 000037
【図３７】
0005258303.tif 000038
【図３８】
0005258303.tif 000039
【図３９】
0005258303.tif 000040
【図４０】
0005258303.tif 000041
【図４１】
0005258303.tif 000042
【図４２】
0005258303.tif 000043
【図４３】
0005258303.tif 000044
【図４４】
0005258303.tif 000045
【図４５】
0005258303.tif 000046
【図４６】
0005258303.tif 000047