(57)【要約】  ロータ（９）と、ハウジング（５）と、ロータ（９）とハウジング（５）との間に形成された少なくとも２つの燃焼室（１７）とを有する燃焼機関（１）であって、ハウジング（５）は、ロータ（９）に面する側に少なくとも１つの点火凹部（３３）を有し、燃料供給および点火システム（３５、３７）が点火凹部（３３）に通じている、燃焼機関。ハウジング（５）内に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの弁装置（３）は、燃焼室（１７）を、少なくとも一時的に、点火室（２９）と圧縮室（２７）とに分割するように構成される。弁装置（３）は、少なくとも１つのロータ通過セクション（４９）、少なくとも１つの閉鎖セクション（５１）、および少なくとも１つのガス通過セクション（５３）を有する。あるいは、弁装置（３）は、一時的に、第１の燃焼室（１７１）から圧縮室（２７）を、および第２の燃焼室（１７２）から点火室（２９）を同時に分離し、この間、点火室（２９）と圧縮室（２７）との間が流体接続される。
2017500475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ（９）と、ハウジング（５）と、前記ロータ（９）と前記ハウジング（５）との間に形成された少なくとも２つの燃焼室（１７）とを有する内燃機関（１）であって、前記ハウジング（５）は、前記ロータ（９）に面する側に少なくとも１つの点火凹部（３３）を有し、燃料供給および点火システム（３５、３７）が前記凹部に通じている、内燃機関において、
前記ハウジング（９）内に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの弁装置（３）が設けられ、前記弁装置は、前記燃焼室（１７）を、少なくとも一時的に、点火室（２９）と圧縮室（２７）とに分割するように設計され、前記弁装置（３）は、少なくとも１つのロータ通過セクション（４９）、少なくとも１つの閉鎖セクション（５１）、および少なくとも１つのガス通過セクション（５３）を有することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
ロータ（９）と、ハウジング（５）と、前記ロータ（９）と前記ハウジング（５）との間に形成された少なくとも２つの燃焼室（１７）とを有する内燃機関（１）であって、前記ハウジング（５）は、前記ロータ（９）に面する側に少なくとも１つの点火凹部（３３）を有し、燃料供給および点火システム（３５、３７）が前記凹部に通じている、内燃機関において、
前記ハウジング（９）内に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの弁装置（３）が設けられ、前記弁装置は、前記燃焼室（１７）を、少なくとも一時的に、点火室（２９）と圧縮室（２７）とに分割するように設計されることと、
前記弁装置（３）は、第１の燃焼室（１７１）から圧縮室（２７）を、および第２の燃焼室（１７２）から点火室（２９）を、一時的に、かつ同時に分離し、このプロセス中に、前記点火室（２９）と前記圧縮室（２７）との間が流体接続されることと、
を特徴とする内燃機関。
【請求項３】
前記弁装置（３）は、それぞれが、少なくとも１つのロータ通過セクション（４９）、および少なくとも１つの閉鎖セクション（５１）を有する少なくとも２つの部分弁装置（８１、８２）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記弁装置（３）、特に、第１の部分弁装置（８１）は、少なくとも１つのロータ通過セクション（４９）、少なくとも１つの閉鎖セクション（５１）、および少なくとも１つのガス通過セクション（５３）を有することを特徴とする、請求項２または３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記ロータ通過セクション（４９）、前記少なくとも１つの閉鎖セクション（５１）、および前記少なくとも１つのガス通過セクション（５３）は、回転可能に組み入れられることを特徴とする、請求項１または４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記弁装置（３）、特に部分弁装置（８１、８２）は、円形弁として設計されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記ロータ（９）は、前記燃焼室（１７）を形成するための少なくとも２つの半径方向突起（１３）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記半径方向突起（１３）は、薄板状拡張要素（１９）によって、半径方向および／または軸方向にそれぞれ拡張され、前記要素は、前記ロータ（９）の回転中に、前記ハウジング（９）の内壁（１５）に沿ってスライドすることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項、特に請求項７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記薄板状拡張要素（１９）は、少なくとも１つのスライドシュー（６５）をそれぞれ設けられることを特徴とする、請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記弁装置（３）、特に部分弁装置（８１、８２）、および前記ロータ（９）の前記半径方向突起（１３）は、半径方向に少なくとも部分的に重なることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記ロータ通過セクション（４９）、前記閉鎖セクション（５１）、および前記ガス通過セクション（５３）は、好ましくは、この順番で直列に配置されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項、特に請求項１または請求項４〜９に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記弁装置（３）、特に部分弁装置（８１、８２）は、ディスク状、カップ状、または中空円錐状の構造であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記弁装置（３）の回転軸（ｄ）は、前記ロータ（９）の回転軸（Ｒ）に対して、任意の所望する角度をなして、特に、垂直に配置されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記弁装置（３）、特に、部分弁装置（８１、８２）の回転速度は、前記ロータ（９）の速度に応じて、電気式に、または機械式に合わせることができることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記弁装置（３）、特に、部分弁装置（８１、８２）は、特に、伝動装置を介して、前記ロータ（９）または駆動シャフトに機械的に連結されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記ハウジング（５）は、前記ロータ（９）に面する前記ハウジング（５）の内壁（１５）に前記薄板状拡張要素（１９）を収容するための少なくとも１つの窪み（２３）を有することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１７】
前記ガス通過セクション（４９）は、前記点火室（２９）と前記圧縮室（２７）との間を流体接続するための複数のノズルタイプの開口（５７）を有することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項、特に請求項１または請求項４〜１６に記載の内燃機関。
【請求項１８】
前記弁装置（３）、特に、部分弁装置（８１、８２）は、単一部品または多部品構成を取り、特に、反対方向に回転可能に取り付けられ、同期回転において、前記ロータ通過セクション（４９）、前記閉鎖セクション（５１）、および前記ガス通過セクション（５３）を形成する少なくとも２つの要素を有することを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項１９】
前記ロータ（９）の回転方向（２１）に見て、前記弁装置（３）、特に、第１の部分弁装置（８１）は、前記点火凹部（３３）の前に配置されることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２０】
少なくとも１つの供給ダクト（３１）が前記ハウジング（５）内に配置され、前記ダクトは、前記ロータ（９）の前記回転方向（２１）に見て、前記弁装置（３）の前に配置され、ガスまたは燃焼混合物、特に、燃料／空気混合物または空気を前記燃焼室（１７）に供給するために使用されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２１】
少なくとも１つの排気ガス弁装置（３’）が設けられ、前記排気ガス弁装置（３’）は、少なくとも１つの回転可能なロータ通過セクションおよび少なくとも１つの回転可能な閉鎖セクションを有することを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２２】
前記排気ガス弁装置（３’）は、前記ロータ（９）の前記回転方向（２１）に見て、前記点火凹部（３３）の後ろに配置されることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２３】
前記排気ガス弁装置（３’）は、燃焼ガスを排出するために前記ハウジング（５）内に配置された少なくとも１つの排出空気ダクト（４５）と相互作用することを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２４】
前記排出空気ダクト（４５）は、前記供給ダクト（３１）と流体接続し、それにより、前記燃焼ガスの少なくとも一部が、前記燃焼室（１７）に供給されるのを可能にすることを特徴とする、請求項１９に記載の内燃機関。
【請求項２５】
前記点火室（３３）は、前記ロータ（９）、前記ロータ（９）の半径方向突起（１３）、前記弁装置（３）、特に、第１の部分弁装置（８１）、前記点火凹部（３３）、および前記ハウジング（５）の前記内壁（１５）によって囲まれることを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２６】
前記ロータ（９）は、タービン（４３）に直接的に、または、特に、伝動装置を介して間接的に連結され、前記タービン（４３）は、前記排出空気ダクト（４５）からガス、特に、排気ガスを供給されることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２７】
前記弁装置（３）は、互いに連結され、特に、互いに堅固に連結された第１の部分弁装置（８１）および第２の部分弁装置（８２）を有する２段弁装置として具現化されるか、または独立した部分弁装置（８１、８２）として具現化されることを特徴とする、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２８】
前記第１の部分弁装置（８１）および／または前記第２の部分弁装置（８２）は、特に、共通の回転軸（ｄ）、または、好ましくはシャフトが異なる別々の回転軸（ｄ）を有する円形弁として具現化されることを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項２９】
前記第１の部分弁装置（８１）および前記第２の部分弁装置（８２）は、２０〜３５°の２段弁角（Ｗ）だけ、前記ロータ（９）の回転方向（２１）に互いにずれていることを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３０】
前記第２の部分弁装置（８２）は、プレート状の弁ディスク（２６）を有し、前記弁ディスク（２６）の面法線（Ｎ）は、好ましくは、前記ロータ（９）の前記回転方向（２１）に平行であることを特徴とする、請求項１〜２９のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３１】
前記点火凹部（３３）は、第１の部分弁装置（８１）と第２の部分弁装置（８２）との間に配置されることを特徴とする、請求項１〜３０のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３２】
前記弁装置（３）、特に、前記第１の部分弁装置（８１）および／または前記第２の部分弁装置（８２）の速度に対する前記ロータ（９）の速度の比は、１：３または２：３であることを特徴とする、請求項１〜３１のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３３】
少なくとも１つの封止要素（２０）が、少なくとも、前記弁装置（３）の弁ディスク（２５、２６）の外側面（２８）の１つまたは複数のセクションに沿って設けられ、前記封止要素は、好ましくは、円周溝（６６）において案内され、好ましくは、それぞれ閉鎖セクション（５１）の長さに対応することを特徴とする、請求項１〜３２のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３４】
前記封止要素（２０）は、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの半径方向の遊びを有して、半径方向に移動可能なように、前記弁ディスク（２５、２６）に固定されることを特徴とする、請求項３３に記載の内燃機関。
【請求項３５】
前記封止要素（２０）は、半径方向に延びるスロット付き穴（２２）を有し、前記穴内に案内されたピン（２４）によって、半径方向に移動可能な態様で弁ディスク（２５、２６）に固定されることを特徴とする、請求項３３または３４に記載の内燃機関。
【請求項３６】
ラビリンスシール、好ましくは、空気ラビリンスシールが、前記弁装置（３）の弁ディスク（２５、２６）の外側面（２８）の少なくともあるセクションまたは複数のセクション、ならびに／あるいは前記半径方向突起（１３）の外側面および／または横面に設けられることを特徴とする、請求項１〜３２のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３７】
冷却用の圧縮空気が前記弁装置（３）に通され、冷却空気は、好ましくは、前記弁装置（３）の１つのセクションを通って半径方向外側に流れ出ることを特徴とする、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３８】
排気ガス弁装置（３’）の前記回転軸（ｄ）は、前記ロータ（９）の前記回転軸（Ｒ）に平行であることを特徴とする、請求項１〜３７のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項３９】
前もって圧縮された未使用空気を冷却空気として供給する、かつ／または特定のブースト空気圧で供給ダクト（３１）に供給するために、コンプレッサ、好ましくは、半径方向のコンプレッサブレードを有するコンプレッサが、前記ロータに連結されることを特徴とする、請求項１〜３８のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項４０】
請求項１または請求項４〜３９のいずれか１項に記載の内燃機関を動作させる方法であって、以下のステップ、すなわち、
−  ガスまたは燃焼混合物、特に、燃料／空気混合物または空気を前記燃焼室（１７）に供給するステップと、
−  前記点火室（３３）を形成し、ガスを前記点火室に供給するために、前記ロータ（９）を前記ロータ通過セクション（４９）に通すステップと、
−  前記弁装置（３）を回転させ、前記閉鎖セクション（５１）で前記点火室（３３）を閉じるステップと、
−  前記燃料供給および点火システム（３５、３７）を作動させ、前記点火室（３３）内で点火を行うステップと、
−  前記弁装置（３）を回転させ、圧縮ガスまたは燃焼混合物を前記圧縮室（２７）から前記ガス通過セクション（５３）に通して前記点火室（２９）に供給するステップと、
を有する方法。
【請求項４１】
請求項２〜３９のいずれか１項に記載の内燃機関を動作させる方法であって、以下のステップ、すなわち、
−  ガスまたは燃焼混合物、特に、燃料／空気混合物または空気を第１の燃焼室（１７１）に供給する（１００１）、特に引き込むステップと、
−  前記弁装置（３）、特に、前記弁装置（３）の第２の部分弁装置（８２）を閉じることにより、圧縮室（２７）を前記第１の燃焼室（１７１）から分離する（１００２）ステップと、
−  前記ロータ（９）を回転させることにより、前記燃焼室（２７）内で前記ガスまたは前記燃焼混合物を圧縮する（１００３）ステップと、
−  特に、前記第１の部分弁装置（８１）を前もって開いた後、前記弁装置（３）の第１の部分弁装置（８１）を通り過ぎるように、または前記弁装置（３）を通過するように、前記ロータ（９）をさらに回転させる（１００４）ステップと、
−  前記第１の部分弁装置（８１）を閉じることにより、第２の燃焼室（１７２）から点火室（２９）を分離する（１００５）ステップと、
−  特に、前記ロータ（９）をさらに回転させて、前記ガスまたは前記燃焼混合物を移動させることで、ガスまたは燃焼混合物を、前記圧縮室（２７）から前記圧縮室（２７）と前記点火室（２９）との間の流体接続部に通して前記点火室（２９）に供給する（１００６）ステップと、
−  燃料供給および点火システム（３５、３７）を作動させ（１００７）、前記点火室（３３）内で点火を行う（１００８）ステップと、
を有する方法。
【請求項４２】
前記圧縮ガスまたは燃焼混合物を前記点火室（２９）に供給した後、点火が少なくとも１回反復実施されることを特徴とする、請求項４０または４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記圧縮室（２７）で圧縮された前記ガスまたは燃焼混合物の少なくとも一部が、貯蔵装置に一時的に貯蔵されることを特徴とする、請求項４０〜４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記一時的に貯蔵されたガスまたは燃焼混合物は前記点火室（３３）に供給され、かつ／または前記内燃機関を始動させるために使用されることを特徴とする、請求項４０〜４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記点火室（３３）内で第１の点火を実施後の以下のステップ、すなわち、
−  前記第２の部分弁装置（８２）を開く（１００９）ステップと、
−  圧縮空気を圧縮室（２７）から前記第１の部分弁装置（８１）のノズルタイプの開口（５７）に通して、前記第２の燃焼室（１７２）に注入する（１０１０）ステップと、
−  前記第２の部分弁装置（８２）を閉じる（１０１１）ステップと、
を特徴とする、請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１または２のプリアンブルによる、ロータと、ハウジングと、ロータとハウジングとの間に形成された少なくとも２つの燃焼室とを有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで説明するタイプの内燃機関は、「ロータリーピストン内燃機関」とも呼ばれる。先行技術から既知のこの種のロータリーピストン内燃機関は、例えば、ＤＥ  １０  ２００８  ０５０  ０１４  Ｂ４号明細書に記載されている。「タンジェンシャル燃焼タービン」と呼ばれる別の内燃機関が、米国特許第８，０６１，３２７Ｂ２号明細書に示されている。この種のロータリーピストン内燃機関は、ハウジング内に回転可能に取り付けられたロータ、および、ロータとハウジングとの間に形成された少なくとも２つの燃焼室を含み、ハウジングは、ロータに面したハウジングの側面に少なくとも１つの点火凹部を有し、燃料供給および点火システムが、その凹部に通じている。ＤＥ  １０  ２００８  ０５０  ０１４  Ｂ４号明細書に示された内燃機関は、内燃機関の基本原理と、ガスタービンの機能および動作モードを組み合わせたように動作する。この種の一体化ガスタービン／内燃機関は、有利にも、従来の内燃機関と比較して可動部品点数が少ない。さらに、この一体化ガスタービン／内燃機関は、熱燃焼力（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）の作用がロータに対して接線方向に直接働くことから、より高い効率を有する。しかし、ＤＥ  １０  ２００８  ０５０  ０１４  Ｂ４号明細書で使用される揺動ピストンは、それらの揺動運動のために振動を引き起こし、揺動ピストンを回転させるのに、ひいては、内燃機関を動作させるのに、比較的強力な圧縮ばねを必要とするので不利である。さらに、ばねは、揺動ピストンとロータとの間に作用する高い摩擦力を生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の目的は、既知のガスタービン／内燃機関の利点を有するが、構造上、振動レベルがかなり低く、摩擦力があまり発生しない内燃機関を提供することである。特に、点火される空気／燃料混合物の圧力を可能な限り高くすることが意図される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前述の目的を達成するために、請求項１の特徴を有する内燃機関が提案される。この内燃機関は、ロータと、ハウジングと、ロータとハウジングとの間に形成された少なくとも２つの燃焼室とを有し、ハウジングは、ロータに面したハウジングの側面に少なくとも１つの点火凹部を有し、燃料供給および点火システムが、その凹部に通じている。内燃機関は、ハウジング内に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの弁装置が設けられたことを特徴とし、前記弁装置は、少なくとも一時的に、燃焼室を点火室と圧縮室とに分割し、弁装置は、少なくとも１つのロータ通過セクション、少なくとも１つの閉鎖セクション、および少なくとも１つのガス通過セクションを有する。
【０００５】
したがって、本発明の１つの重要な点は、弁装置が、特に、円形弁の態様で、ハウジング内に回転可能に取り付けられ、それにより、圧縮ばねをなくすことを可能にすることである。この場合に、弁装置の回転運動が、ロータの回転速度に合わされるのが好ましく、それにより、ロータ通過セクション、閉鎖セクション、およびガス通過セクションのそれぞれの位置がロータの位置に対応することも保証する。このようにして、内燃機関の低振動動作が可能になり、これはさらに、摩擦力の発生を最小限にする。
【０００６】
本発明はさらに、請求項２による内燃機関によって達成される。特に、目的は、ロータと、ハウジングと、ロータとハウジングとの間に形成された少なくとも２つの燃焼室とを有する内燃機関によって達成され、ハウジングは、ロータに面したハウジングの側面に少なくとも１つの点火凹部を有し、燃料供給および点火システムが、その凹部に通じ、ハウジング内に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの弁装置が設けられ、前記弁装置は、燃焼室を、少なくとも一時的に、点火室および圧縮室に分割するように構成され、弁装置は、一時的に、かつ同時に、圧縮室を第１の燃焼室から分離し、かつ点火室を第２の燃焼室から分離し、このプロセス中に、点火室と圧縮室との間が流体接続される。
【０００７】
特に、燃焼室は、ロータとハウジングとの間の間空を、相互に分離した間空部に細分することで形成される。第１および第２の燃焼室は、特に、２つの連続する、すなわち、隣接する、空間的に分離された間空部、特に、ロータの円周に沿って配置された間空部と捉えることができる。この場合に、「第１の」および「第２の」燃焼室という表記は、必ずしも特定の燃焼室を指すのではなくて、代わりとして、特に、ロータの半径方向突起との関係において、ロータの回転方向における「〜の前に」および「〜の後ろに」という意味の相対語と解釈することができる。したがって、各燃焼室は、ロータの回転時に、本発明に沿った意味において、一時的に第１または第２の燃焼室である。
【０００８】
本発明の１つの重要な点は、弁装置が、特に、円形弁の態様で、ハウジング内に回転可能に取り付けられ、それにより、圧縮ばねをなくすことを可能にすることである。この場合に、弁装置の回転運動は、ロータの回転速度に合わされるのが好ましく、それにより、弁装置のそれぞれの位置が、ロータの位置に対応することも保証する。このようにして、内燃機関の低振動動作が可能になり、これはさらに、摩擦力の発生を最小限にする。本発明の別の中核となる概念は、弁装置を用いて、特定の期間中に、圧縮室を第１の燃焼室から分離し、同時に、点火室を第２の燃焼室から分離するというものであり、したがって、これらの２つの室は、圧縮流体が、これらの期間中に存在する流体接続部を介して、好ましくはロータの回転方向とは反対の方向で、第１の燃焼室から第２の燃焼室に進むことができるように、これらの期間中に圧力ロックを形成する。これに関連して、流体接続部とは、例えば、１つまたは複数のダクトまたは導管、ギャップ、断面の増大部、ハウジング内の凹部またはトラフ状の窪みの形態の流体接続部を意味すると解釈することができる。結果として、圧縮流体、特に、点火される空気／燃料混合物の、点火室で得られる圧力は、可能な限り高くなる。このようにして、本発明による内燃機関の出力および効率を高くすることが可能である。
【０００９】
本発明の有益な発展形態では、弁装置は、それぞれが、少なくとも１つのロータ通過セクションと、少なくとも１つの閉鎖セクションとを有する少なくとも２つの部分弁装置を含む。特に、第１の部分弁装置および第２の部分弁装置は、２段弁装置として設計された弁装置を共同して形成するように相互作用する。この場合に、特に、両方の部分弁装置のロータ通過セクションおよび閉鎖セクションのそれぞれの位置は、ロータの位置に対応する。１つの実施形態では、弁装置、特に、第１の部分弁装置は、少なくとも１つのロータ通過セクション、少なくとも１つの閉鎖セクション、および少なくとも１つのガス通過セクションを有することができる。第１の部分弁装置は、ロータの回転方向に見て、第２の部分弁装置の前に配置されるのが好ましい。特に、この場合に、ロータ通過セクションおよび閉鎖セクションおよびガス通過セクションのそれぞれの位置は、ロータの位置に対応する。例えば、さらなる圧縮流体、特に、空気が、圧縮室からガス通過セクションを通って点火室に流れることが可能であり、こうして、さらなる点火、特に、第２の燃焼を前記点火室で起こすことができる。
【００１０】
ロータ通過セクション、少なくとも１つの閉鎖セクション、および少なくとも１つのガス通過セクションが回転可能に組み入れられるならば、それは特に有益である。これは、特に、弁装置が円形弁として、好ましくはディスクの形態で設計された場合に有益であり、ロータ通過領域、少なくとも１つの閉鎖セクション、および少なくとも１つのガス通過セクションは、この順番で直列に配置されるのが好ましい。弁装置は、この場合に、円形構造である必要はない。それどころか、弁装置は、スライダとして設計されてよいし、またはカップもしくは中空円錐状の構成を有してもよい。
【００１１】
ロータは、燃焼室を形成するための少なくとも２つの半径方向突起を有するのが好ましい。この場合に、薄板状の拡張要素によって、半径方向突起をそれぞれ内燃機関の半径方向および／または軸（横）方向に延長することができ、前記要素は、ロータの回転中に、ハウジングの内壁に沿ってスライドする。ハウジングの内壁に接する拡張要素のスライド運動を改善し、摩擦力を最小限にするために、薄板状拡張要素は、それぞれ少なくとも１つのスライドシューを設けられるのが好ましい。この場合に、弁装置およびロータの半径方向突起は、ロータの半径方向に見て、少なくとも部分的に重なることができる。
【００１２】
弁装置の回転軸は、ロータの回転軸に対して、任意の所望する角度をなして、特に、垂直に、すなわち、９０°の角度をなして配置される。弁装置の回転速度は、ロータの速度に応じて、電気式に、または機械式に合わせることができる。特に、弁装置が、特に、伝動装置を介して、ロータまたは駆動シャフトに機械式に連結されるようにすることができる。このようにして、弁装置の回転運動および動作モードを、最適な態様で、ロータの速度に合わせることができる。燃焼プロセスは、このようにして最適化することができる。薄板状の拡張要素を収容するために、ハウジングは、ロータに面する内壁に少なくとも１つの窪みを有することができる。さらに、弁装置のガス通過セクションは、点火室と圧縮室との間を流体接続するために、複数のノズルタイプの開口を有することができる。
【００１３】
弁装置または部分弁装置は、単一部品または多部品構成とすることができ、特に、反対方向に回転可能に取り付けられ、同期回転において、ロータ通過セクション、閉鎖セクション、およびガス通過セクションを形成する少なくとも２つの要素を有することができる。エンジンの回転方向に見て、弁装置または第１の部分弁装置は、点火凹部の前に配置されるのが好ましい。
【００１４】
少なくとも１つの供給ダクトがハウジング内に配置されるのが好ましく、前記ダクトは、ロータの回転方向に見て、弁装置の前に配置され、ガスまたは燃焼混合物、特に、燃料／空気混合物または空気を燃焼室に供給するために使用される。さらに、少なくとも１つの排気ガス弁装置が設けられるのが好ましく、この排気ガス弁装置は、少なくとも１つの回転可能なロータ通過セクションおよび少なくとも１つの回転可能な閉鎖セクションを有する。この場合に、排気ガス弁装置は、ロータの回転方向に見て、点火凹部の後ろに配置されるのが好ましく、こうして、燃焼ガスが排気ガス弁装置を介して排出されるのを可能にする。特に、排気ガス弁装置は、燃焼ガスを排出するためにハウジング内に配置された少なくとも１つの排出空気ダクトに接続される。さらに、排出空気ダクトが（空気）供給ダクトと流体接続されるようにすることができ、こうして、燃焼ガスの少なくとも一部が、燃焼室に供給されるのを可能にする。
【００１５】
点火室は、ロータ、ロータの半径方向突起、弁装置、点火凹部、およびハウジングの内壁によって囲まれるのが好ましい。さらに、ロータは、タービンに直接的に、または、特に、伝動装置を介して間接的に連結することができ、タービンは、排出空気ダクトから排出されたガスを供給される。
【００１６】
弁装置に関する、上記に説明した本発明のすべての発展形態は、同様に、特に、１つまたは複数の部分弁装置にもあてはまる。
【００１７】
特に、部分弁装置の少なくとも１つのロータ通過セクション、少なくとも１つの閉鎖セクション、および／または少なくとも１つのガス通過セクションは、回転可能に組み入れられる。この場合に、特に、どの部分弁装置も、または１つの部分弁装置、特に、第１の部分弁装置しか、少なくとも１つのガス通過セクションを有さないことが可能である。特に、部分弁装置は、円形弁として設計することができる。ロータの回転方向に見て、第１の部分弁装置は、点火凹部の前に配置されるのが好ましく、一方、第２の部分弁装置は、点火凹部の後ろに配置されるのが好ましい。特に、点火室は、ロータ、ロータの半径方向突起、第１の部分弁装置、点火凹部、およびハウジングの内壁によって囲まれるのが好ましい。特に、点火室は、第２の燃焼室の一部分を形成する。圧縮室は、例えば、ロータ、ロータの半径方向突起、第２の部分弁装置、および内壁によって囲まれる。特に、圧縮室は、第１の燃焼室の一部分を形成する。第１および第２の部分弁装置は、異なる構成でも、または同じ構成でもよく、特に、それぞれ適切な変速比を有するローラチェーン、歯付きベルト、ギヤホイールを介して、機械または電気で一緒に駆動するか、または別々に駆動することができる。
【００１８】
本発明の有益な発展形態では、弁装置は、第１の部分弁装置および第２の部分弁装置を有する２段弁装置として具現化される。部分弁装置は、互いに連結し、特に、互いに堅固に連結することができ、互いに一体化して具現化されるのが好ましい。しかし、部分弁装置は、別々の部分弁装置、特に、独立して駆動される部分弁装置として具現化されるのが好ましい。２段弁装置では、部分弁装置は、定めた態様で、特に、例えば、ロータ通過セクション、閉鎖セクション、またはガス通過セクションとしての各セクションまたは円セクタの整合の取れた構成によって、および所定の角度だけ互いに対してずらすことによって相互作用する。２段弁装置の部分弁装置は、圧縮室の第１の燃焼室からの分離と、点火室の第２の燃焼室からの分離とを同時に可能にする。この場合に、第１の燃焼室は、特に、ロータの回転方向に見て、第２の燃焼室の前に配置され、ロータの半径突起によって第２の燃焼室から分離されるのが好ましい。特に、２段弁装置は、その部分弁装置が、圧力をロックする第１および第２の圧力ロックセクションの範囲を一時的に限定し、好ましくは、圧力をロックした状態で、ロータの半径方向突起を一時的に閉じ込めるように構成することができる。好ましくは２段弁装置内で、圧縮流体は、例えば、点火凹部または側部ダクトの形態の流体接続部を通って、第１の燃焼室または第１の圧力ロックセクションから、第２の燃焼室または第２の圧力ロックセクションに流れることができる。圧力ロックとしての２段弁装置の動作により、圧縮流体は、ロック作用がかかったまま、第１の燃焼室から第２の燃焼室に向きを変えて送る、または供給することができ、その結果として、この流体、特に、空気／燃料混合物の可能な限り高い圧力を点火室内に発生させることができる。
【００１９】
本発明の有益な発展形態では、第１の部分弁装置および／または第２の部分弁装置は、特に、好ましくは共通シャフト上に共通回転軸を有する円形弁として具現化される。しかし、好ましくは、第１の部分弁装置および／または第２の部分弁装置は、別々の回転軸を有し、好ましくは別々のシャフトを有する円形弁として具現化される。円形弁とは、ロータ通過セクション、閉鎖セクション、またはガス通過として構成できる様々なセクタがある、好ましくは円形またはプレート状の弁ディスクを有する弁装置または部分弁装置を意味すると解釈することができる。したがって、円形弁の回転によって、燃焼室内の流路を開く、または遮断することが可能であり、あるいはロータの半径方向突起が弁装置を通過する、または通り過ぎることが可能である。回転円形弁としての部分弁装置のそのような実施形態を用いて、内燃機関の低振動動作が可能である。
【００２０】
本発明の有益な発展形態では、第１の部分弁装置および第２の部分弁装置は、２０〜３５°の２段弁角だけ、ロータの回転方向に互いに対してずれている。このように、特に、２段弁角は、２段弁装置が全体にわたって延びるロータのセクタ、または燃焼室の円周の一部分を画定し、したがって、このロータのセクタ、または燃焼室の円周の一部分は、第１の部分弁装置と第２の部分弁装置との間で囲まれる。内燃機関の達成可能な圧縮比は、特に、２段弁角の選択によって決まり得る。
【００２１】
本発明の有益な発展形態では、第２の部分弁装置は、プレート状の弁ディスクを有し、弁ディスクの面法線は、ロータの回転方向に平行であるのが好ましい。プレート状の弁ディスクは、好ましくはプレートの縁がロータの半径方向に向けられるように、外縁部が内側領域に対して傾斜した、または持ち上がった非平面弁ディスクと解釈することができる。特に、プレートの縁の面法線は、ロータの半径方向に対して垂直であり、ロータの周方向または回転方向に平行に延びる。このようにして、２つの部分弁装置は、共通回転軸のまわりに、または共通シャフトを支えとして取り付けることができ、同時に、部分弁装置の弁ディスクがロータの半径方向を向いた状態で、一列に整列することができる。この場合に、第１および／または第２の部分弁装置は、プレート状の弁ディスクを有することができ、特に、２つの互いに対向し、対向して整列したプレート状の弁ディスクを設けることができる。
【００２２】
本発明の有益な発展形態では、点火凹部は、第１の部分弁装置と第２の部分弁装置との間に配置される。その結果、特に、ロータの半径方向突起が、２段弁装置の部分弁装置間にある間、点火凹部によって、第１および第２の燃焼室間を流体接続することができる。この場合に、点火凹部は、半径方向突起、特に、半径方向突起の頭部分のまわりの断面が局所的に増大する形のバイパス流動ダクトまたはギャップを形成することができる。しかし、代替案として、前記ダクトは、ハウジング内で点火凹部の領域に設けることもでき、このダクトは、流体接続を確立するために、例えば、さらなる弁によって開閉することができる。排出空気ダクトおよび／または供給ダクトの領域に配置できる排気ガスまたは未使用空気弁装置と対照的に、点火凹部のまわりに、または点火凹部の領域に配置される弁装置は、点火弁装置と呼ぶこともできる。
【００２３】
本発明の有益な発展形態では、弁装置、特に、第１の弁装置および／または第２の弁装置の速度に対するロータの速度の比は、１：３または２：３である。原理的に、部分弁装置間の速度比は、特に、部分弁装置が、互いから独立して駆動される、または異なる数量のロータ通過セクション、閉鎖セクション、および／またはガス通過セクションを有する場合に異なってよい。例えば、速度比は、１つの弁装置につき３つの燃焼室と１つのロータ通過セクションがある場合に１：３であり、１つの弁装置につき２つのロータ通過セクションがある場合に２：３である。このようにして、半径方向突起または弁装置の各セクションの配置が適切な場合に、弁装置とロータとの間の運動学的整合、特に、ロータの半径方向突起と、ロータ通過セクションの形態の弁開口との無接触の「相互係合」、または無接触の「かみ合い」を保証することができる。１：３の速度比が特に好ましい。特に、弁装置または部分弁装置は、単一または複数の部品構成とすることができ、特に、反対方向に回転できる２つの要素、好ましくは弁ディスクを有することができ、この弁ディスクは、同期回転する場合に、弁装置の開時間を短縮し、特に、半分にする。例えば、各部分弁装置は、２つの弁ディスクを有する２段ディスクとして具現化することができ、この２つの弁ディスクは、同じタイプであるが、反対体方向に回転し、したがって、弁の開閉時間を半分にする。そのような２段ディスクを有する部分弁装置は、弁シャフトの１０°以内の回転で開閉するように構成できるのが好ましい。このようにして、最大限の速さで、２段弁装置の開閉または圧力ロックが可能であり、圧力損失を低減することができる。
【００２４】
本発明の有益な発展形態では、少なくとも１つの封止要素が、少なくとも、弁装置の弁ディスクの外側面の１つまたは複数のセクションに沿って設けられ、前記封止要素は、円周溝において案内されるのが好ましく、それぞれ閉鎖セクションの長さに合わされるのが好ましい。そのような封止要素は、例えば、薄板またはピストンリングセクタとして具現化することができ、好ましくは、閉鎖セクションの数量および長さに合わせた２つ〜３つのそのようなセグメントを設けることができる。このようにして、可能な限り流体密封した態様で、弁ディスクの外側面をロータの半径方向外側面およびハウジングの内側面に合わせることができる。
【００２５】
封止要素は、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ、好ましくは０．１０ｍｍの半径方向の遊びを有して、半径方向に移動可能なように、弁ディスクに固定されるのが好ましい。特に好ましいオプションとして、封止要素は、半径方向に延びるスロット付き穴を有し、前記穴内に案内されたピンによって、半径方向に移動可能な態様で弁ディスクに固定される。弁ディスク内、例えば、円周溝内に支持されたピンを収容するスロット付き穴は、薄板またはピストンリングセクタの両端に設けることができる。スロット付き穴の代替として、直径が、例えば、ピンの直径よりも０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ大きい丸穴を設けることも可能である。弁をロータに近づけることにより、封止要素と弁ディスクとの間の実際の相対移動が実質的にゼロまで縮まるのを確実にすることができ、その結果として、動作中に、遠心力がピンによって吸収されて、遠心摩擦力が、ロータまたはハウジングに全く作用しない。
【００２６】
本発明の前述の発展形態の代替案として、ラビリンスシール、好ましくは、空気ラビリンスシールが、弁装置の弁ディスクの外側面の少なくともあるセクションまたは複数のセクションならびに／あるいは半径方向突起の外側面および／または横面に設けられるのが好ましい。特に、ロータに対する弁装置の取付け公差が非常に狭い場合に、および、特に、高速の場合に、円周溝は、ラビリンスシールとして設計することができる。これは、弁装置の封止要素としてのピストンリングセクタおよび／またはハウジングに対してロータの半径方向突起を封止する薄板状拡張要素をなくすことを可能にする。例えば、狭いチャネルが、ロータの半径方向突起の両側および上面に形成されて、ラビリンスシールとして封止機能を果たすことができる。ラビリンスシールを有する実施形態は、構造的に単純で、信頼性が高く、保守が容易である。
【００２７】
本発明の有益な発展形態では、冷却用の圧縮空気が弁装置に通され、冷却空気は、弁装置の１つのセクションを通って半径方向外側に流れ出るのが好ましい。例えば、冷却空気は、好ましくは圧力を制御されて、半径方向内側位置から弁キャップを通って、回転弁ディスクと静止弁キャップとの間の間空に導入することができ、弁ディスク内の冷却路を流れることができ、半径方向外側位置で弁キャップから出て行くことができる。この種の冷却間空は、円形弁シャフトのシャフト封止リングと外側封止リングとの間に延びることができ、外側封止リングは、燃焼室に対して弁装置を封止する。冷却空気の代わりに、他の何らかの冷却流体、例えば、オイルを使用することも可能である。代替案として、またはそれに加えて、冷却空気、特に、比較的高圧の冷却空気を弁キャップと、弁ディスクの外側要素、特に、薄板状拡張要素との間の領域に導入する、または通すこともでき、この領域は、燃焼室に接続される。
【００２８】
本発明の有益な発展形態では、排気ガス弁装置の回転軸は、ロータの回転軸に平行である。そのような実施形態は、例えば、ロータの回転軸に垂直な回転軸を有するよりも構造的に単純で、より有益であるが、排気ガス弁装置による排気ガスと未使用空気との流体密封的分離が容易にできない。しかし、排気ガス弁装置にとっての耐漏洩性は、点火弁装置よりも重要でなく、引き込まれた未使用空気に少量の排気ガスが加わるのは、特定の燃焼プロセスにとって有益なことさえある。
【００２９】
本発明の有益な発展形態では、前もって圧縮された未使用空気を冷却空気として、および／または特定のブースト空気圧で供給ダクトに供給するために、コンプレッサ、好ましくは、半径方向のコンプレッサブレードを有するコンプレッサが、好ましくは、ロータの回転軸上に配置されて、ロータに連結される。そのようなコンプレッサは、適切な変速比でロータの駆動シャフトによって駆動することができる。
【００３０】
特に、排気ガスを使用して、ターボチャージャを駆動するか、または、好ましくは多板ステータを介して、ロータと同心に配置されたタービンを駆動することができる。タービンは、ロータの駆動シャフトを駆動するために、適切な伝動装置を介して、前記シャフトに連結することができる。
【００３１】
特に、点火室内の初期圧縮をより高くして、弁装置、特に、部分弁装置の、ノズルタイプの開口を有するガス通過セクションをなくすことが可能である。燃焼プロセスの第１段階と燃焼プロセスの第２段階との間の望ましい割合に応じて、第２の部分弁装置を閉じる直前に、圧縮室から第１の部分弁装置を通って点火室に至る圧縮空気の注入を、ガス通過セクション、特に、ノズルタイプの開口の構成を用いて調整することができる。しかし、第１の部分弁装置の任意のノズルタイプの開口、または任意のガス通過セクションを設けないことも考えられる。
【００３２】
前述の目的を達成するために、請求項４０の特徴を有する内燃機関を動作させる方法も提案される。その方法は、以下のステップ、すなわち、
−  ガスまたは燃焼混合物、特に、燃料／空気混合物または空気を燃焼室に供給するステップと、
−  点火室を形成し、ガスを点火室に供給するために、ロータをロータ通過セクションに通すステップと、
−  弁装置を回転させ、閉鎖セクションで点火室を閉じるステップと、
−  燃料供給および点火システムを作動させ、点火室内で点火を行うステップと、
−  弁装置を回転させ、圧縮ガスまたは燃焼混合物を圧縮室からガス通過セクションに通して点火室に供給するステップと、
を有する。
【００３３】
目的はさらに、請求項４１による内燃機関を動作させる方法によって達成される。特に、目的は、以下のステップ、すなわち、
−  ガスまたは燃焼混合物、特に、燃料／空気混合物または空気を第１の燃焼室に供給する、特に引き込むステップと、
−  弁装置、特に、弁装置の第２の部分弁装置を閉じることにより、圧縮室を第１の燃焼室から分離するステップと、
−  ロータを回転させることにより、燃焼室内のガスまたは燃焼混合物を圧縮するステップと、
−  特に、第１の部分弁装置を前もって開いた後、弁装置の第１の部分弁装置を通り過ぎるように、または弁装置を通過するようにロータをさらに回転させるステップと、
−  第１の部分弁装置を閉じることにより、第２の燃焼室から点火室を分離するステップと、
−  特に、ロータをさらに回転させて、ガスまたは燃焼混合物を移動させることで、ガスまたは燃焼混合物を圧縮室から、圧縮室と点火室との間の流体接続部に通して点火室に供給するステップと、
−  燃料供給および点火システムを作動させ、点火室内で点火を行うステップと、
を含む、本発明による内燃機関を動作させる方法によって達成される。
【００３４】
圧縮ガスまたは燃焼混合物を点火室に供給した後、点火が少なくとも１回反復実施される方法が特に選択される。圧縮室で圧縮されたガスまたは燃焼混合物の少なくとも一部が、貯蔵装置に一時的に貯蔵されるようにすることもできる。一時的に貯蔵されたガスまたは燃焼混合物が点火室に供給され、かつ／または内燃機関を始動させるために使用されるならば、それは、いっそう特に有益である。燃焼混合物がガスの代わりに使用される場合、燃焼混合物は、例えば、キャブレタを介して、またはＬＰＰ法に基づいて供給でき、燃料を未使用空気ダクト内に噴射することができる。
【００３５】
本発明による方法の有益な発展形態では、点火室（３３）で第１の点火を実施した後、以下のステップが行われる。
−  第２の部分弁装置を開く。
−  圧縮空気を圧縮室から第１の部分弁装置のノズルタイプの開口に通して第２の燃焼室に注入する。
−  第２の部分弁装置を閉じる。
【００３６】
特に、第２の部分弁装置を開いた後、ロータは回転して、前記部分弁装置を通り過ぎる、または前記部分弁装置を通過する。好ましくは、圧縮空気は、圧縮室からノズルタイプの開口を通って点火凹部の領域に注入され、第２の点火が、燃料供給および点火システムを作動させることで行われる。第２の部分弁装置および第１の部分弁装置は、特に、特定の角度だけ互いに対してずれて整列した２段ディスクを有する２段弁装置として具現化され、第１の部分弁装置を通過する圧縮空気の注入直後に、第２の部分装置を閉じるように互いに合わされる。第２の点火を用いて、燃焼プロセスを、特に、排気ガスに関して最適化することができ、内燃機関の出力を上げることができる。
【００３７】
本発明が、図を参照して、下記にさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による内燃機関の半体の概略的な断面図を示している。
【図２】本発明による弁装置の概略的な断面図を示している。
【図３】半径方向突起を設けたロータの斜視図を示している。
【図４】２つのスライドシューを有する薄板状拡張要素の斜視図を示している。
【図５】本発明による弁装置を有する実施形態と、ロータに対する弁装置の配置との概略図を部分断面図で示している。
【図６ａ】ロータおよび弁装置が第１の位置にある、本発明による内燃機関の実施形態の概略図を示している。
【図６ｂ】ロータおよび弁装置が第２の位置にある、本発明による内燃機関の図６ａによる実施形態の概略図を示している。
【図６ｃ】ロータおよび弁装置が第３の位置にある、本発明による内燃機関の図６ａによる実施形態の概略図を示している。
【図６ｄ】ロータおよび弁装置が第４の位置にある、本発明による内燃機関の図６ａによる実施形態の概略図を示している。
【図７】冷却される弁装置の実施形態の概略図を断面図で示している。
【図８】半径方向突起を有するロータの実施形態の細部の概略図を示している。
【図９】封止要素を有する本発明による弁装置の実施形態の概略図を断面図で示している。
【図１０】本発明による方法の実施形態の概略図をブロック図で示している。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
１回転当たり６点火で設計された内燃機関を用いて以下に本発明を説明する。図１は、この種の内燃機関１の上半分の概略的な断面図を示し、この内燃機関１は、２対の弁装置を有し、２対の弁装置の一方が図１に示されている。弁装置対は、弁装置３および排気ガス弁装置３’を含む。弁装置３および排気ガス弁装置３’は、ハウジング５内の対応する凹部に、ベアリング７を用いて回転可能に取り付けられている。検討中の例示的な実施形態では、弁装置の回転軸は、図１の平面に対して垂直に延びるロータ９の回転軸Ｒにほぼ垂直に延びている。弁装置３、３’を収容するために、ハウジング５は、それぞれの突起１１を有することができる。これらの突起は、例えば、ねじ、または同様の留め具を用いてハウジング５の残りの部分に連結することができ、こうして、弁装置の取り扱いを確実に可能にする。
【００４０】
弁装置３、３’は、ロータの速度に応じて、回転軸ｄのまわりに、電気的または機械的に駆動される、すなわち、回転される。機械的駆動は、例えば、弁装置３、３’をロータまたはロータによって駆動される駆動シャフトに機械的に連結することで行うことができる。ロータまたは駆動シャフトと、弁装置との間に、ロータ９に対する弁装置３、３’の回転速度を決めるトランスミッションを挿入することも可能である。他方で、ロータ速度に応じた弁装置３、３’の回転速度の電子制御も原理的に考えられる。
【００４１】
検討中の例示的な実施形態では、内燃機関１のロータ９は、３つの半径方向突起１３を有し、これらの半径方向突起１３はそれぞれ、ロータ９およびハウジング５と共に、またはハウジングの内壁１５と共に燃焼室１７を形成している。３つの得られた燃焼室および２対の弁装置（すなわち、２つの弁装置３、および２つの排気ガス弁装置３’）を用いて、冒頭で説明した１回転当たり６点火を達成することが可能である。１回転当たりの点火数がより多いか、またはより少ない場合、弁対および燃焼室の数量を相応して適合させなければならない。
【００４２】
燃焼時に、燃焼室１７のトルクの作用領域を広げ、燃焼室を互いに対して封止するために、検討中の例示的な実施形態において、半径方向突起１３は、薄板状拡張要素１９を設けられ、この薄板状拡張要素１９は、図１に認識可能に示されている。薄板状拡張要素１９は、ロータ９の半径方向突起１３の半径方向の拡張部を形成している。しかし、原理的には、薄板状拡張部が半径方向突起を軸方向に（すなわち、ロータの回転軸Ｒの方向に）拡張するように、薄板状拡張部を配置することも考えられる。薄板状拡張要素１９を収容および案内するために、ハウジング５は、ロータに９に面するハウジング５の内壁１５に少なくとも１つの窪み２３を有する。薄板状拡張要素が軸方向にも設けられた場合、これは、「横薄板」とも呼ばれ、ハウジング５の側部の対応する窪み内で案内することができる。薄板状拡張要素１９の作用は、ロータ９の回転時の遠心力によって、または圧縮ばねによって高めることができる。半径方向突起１３および薄板状拡張要素１９については、図３および図４を参照してさらに詳細に説明される。
【００４３】
薄板状拡張要素１９も窪み２３も必ずしも設けられる必要がないことをここで指摘しておく。反対に、本発明の別の例示的な実施形態は、これらの要素なしにやりくりする。それによって、特に、比較的高速の影響を受けやすい摩耗要素がなくなる。
【００４４】
弁装置３は円形弁として設計され、検討中の例示的な実施形態において、回転軸ｄのまわりに回転可能に取り付けられた略円形の弁ディスク２５を含む。弁ディスクは、回転軸Ｒとの共通平面に置かれ、燃焼室１７内に少なくとも部分的に突出するように配置および構成されている。この構成では、ロータ９の半径方向突起１３と半径方向に（すなわち、ロータ９の回転軸Ｒに対して交差する方向に）一時的に重なる。弁ディスク２５の構成と、弁ディスク２５の回転可能な取付けとにより、燃焼室１７は、図１に示す動作状態の場合と同様に、実質的に気密した態様で互いから分離された圧縮室２７と点火室２９とに一時的に細分される。さらに、点火室２９と圧縮室２７との間を一時的にガス接続することができ、ロータの半径方向突起は、弁ディスクの適切な構成によって、弁装置を通過することができる。
【００４５】
ガスまたは燃焼混合物、特に、燃料／空気混合物または空気を供給するために、図１に画像で右側にのみ示す供給ダクトが、圧縮室２７に通じている。この（未使用）空気（または燃焼混合物）は、圧縮室２７内でロータ９、ひいては半径方向突起１３の回転が進むにつれて圧縮される。ロータ９の回転方向２１に見て、さらなる供給ダクト（図示せず）が、図１に示す弁装置３の前に配置される。燃料供給システム３５および点火システム３７が通じている点火凹部３３が、回転方向２１に見て、弁装置３のすぐ後ろにさらに配置されている。図１に示す内燃機関の動作状態において、弁装置３は、燃焼室１７を圧縮室２７と点火室２９とに細分し、点火室２９は点火凹部を有する。点火室は、ロータ９、ハウジング５、弁ディスク２５、および突起１３によって囲まれている。この動作状態において、燃料が噴射され、次いで、点火システム３７によって点火される。その結果として、点火室２９内で空気／燃料混合物が膨張することで、燃焼の熱力学的な力により、ロータ９が回転方向２１に回転する。このプロセス中に、燃焼力は、弁ディスクの閉鎖面に反発作用を及ぼす。
【００４６】
弁装置３と排気ガス弁装置３’との間に、排出空気ダクト４５が設けられ、この排出空気ダクト４５は、ロータ９の回転方向２１に見て、点火凹部３３の後ろに配置されている。点火室２９からの燃焼したガスは、排出空気ダクト４５を介して排出することができる。この場合に、排出空気ダクト４５が供給ダクト３１と流体接続するようにして、排出空気または排気ガスの少なくとも一部が、未使用空気ダクトに供給されるのを保証することができる。
【００４７】
弁装置３のシャフト取付部を高温の排気ガスから保護し、燃焼および排気領域を外部に対して封止するために、弁装置３には、ピストンリング／封止リング３９を設置するための円筒状の段部が設けられている。排気ガス弁装置３’は、まず第１に、排出空気ダクト４５と供給ダクト３１との間の接続を閉じる。回転方向２１に見て、半径方向突起１３が排気ガス弁装置３’のすぐ前にある場合のみ、前記弁装置は、排出空気ダクト４５と供給ダクト３１との間の接続を開いて、半径方向突起１３が、排気ガス弁装置３’を横切って移動するのを可能にする。
【００４８】
検討中の例示的な実施形態では、ロータ９は、ロータ９の駆動シャフト４１に連結されたタービン４３をさらに有する。この場合に、タービンは、ハウジングに取り付けられたガイドベーンを用いて、点火室２９からの排気ガスによって駆動される。それによって、内燃機関の出力および効率が高くなる。この構造では、内燃機関は、例えば、ターボプロップと同様に、単にターボチャージャとして、または、内燃機関と組み合わせても使用することができる。
【００４９】
弁装置３の構成が、図２による断面図を参照して、下記にさらに詳細に説明される。この図２は、弁ディスク２５が弁キャップ４７内に取り付けられていることを明瞭に示す。回転可能に取り付けることにより、弁ディスク２５は、回転軸ｄに対して様々な位置を取ることができ、その結果として、回転位置に応じて、弁ディスクの様々なセクションが燃焼室の領域に配置される。弁ディスク２５は、２つのロータ通過セクション４９、２つの閉鎖セクション５１、および２つのガス通過セクション５３を含む。個々のセクションは、回転軸ｄに関してそれぞれ対称に配置されている。弁ディスク２５の１つの回転方向５５では、閉鎖セクション５１は、ロータ通過セクション４９に続き、ガス通過セクション５３は、閉鎖セクション５１に続く。
【００５０】
ロータ通過セクション４９は、材料のない凹部によって形成され、閉鎖セクション５１とガス通過セクション５３との間に配置されている。ロータ通過セクションを通る半径方向突起の摩擦のない通過を保証するために、ロータ通過セクション４９は、回転軸Ｒの軸方向に、ロータ９よりも（回転方向５５に）幅広く設計されている（図２を参照のこと）。これは、半径方向突起１３の通過中でさえ、弁ディスクが、ロータ９の回転運動を妨害することなく、回転し続けるのを可能にする。弁ディスク２５の回転速度は、ロータ９の半径方向突起１３が、少なくとも弁装置３に接近したときも、ロータ通過セクション４９が、燃焼室１７の領域にあるように、ロータ９の回転速度に合わされる。
【００５１】
閉鎖セクション５１は、ガスに対して不透過性の閉じた面によって形成されるが、ガス通過セクション５３は、圧縮室２７と点火室２９との間をガス接続するためのノズルタイプの開口５７を有するガス透過材を含む。ノズルタイプの開口５７の数量、構成、さらに大きさは、用途に応じて変えることができる。特に、開口５７は、例えば、逆止弁によって戻り流れを防止するように具現化することができる。この場合に、構成は、後燃焼用の必要とされる空気質量流量に応じて変えることができる。ノズル状の開口の大きさは、遠心力を用いて機械式に、または電磁式でも同様に変えることができる。圧縮室２７から点火室２９に圧縮空気を注入するために、弁を通り過ぎて点火室に入る空気を搬送する圧力制御式ダクトを圧縮室の底面の下、または代替案として、ハウジングの横に設けることも可能である。
【００５２】
弁装置３とは異なり、排気ガス弁装置３’は、１つ（または複数）の閉鎖セクション、および１つ（または複数）のロータ通過セクションだけを有する。複数の閉鎖セクションおよびロータ通過セクションが設けられた場合、これらは、例えば、連続して交互に配置される。その結果として、半径方向突起が排気ガス弁装置３’を通り過ぎた後、排出空気ダクト４５と供給ダクト３１との間の接続は、再度閉じられなければならないので、排気ガス弁装置３’は、ガス通過領域を有さない。
【００５３】
図３は、半径方向突起１３および歯付き先端部５９を有するロータ３を示しており、歯付き先端部５９は、閉鎖セクション５１の側壁との係合を始めることができる。歯付き先端部５９および半径方向突起１３は、互いに一体的に連結されるのが好ましい。歯付き先端部５９は、室を良好に移行させるために、弁装置３の係合側壁６１と相互に係合することができる。半径方向突起１３は、ロータ９から離れる方向を向いた側に、薄板状拡張要素１９を収容するための、半径方向に延びる収容凹部６３を有する。薄板状拡張要素が、図４による詳細図に示されている。図４に示した実施形態では、薄板状拡張要素１９は、２つのスライドシュー６５を含み、このスライドシュー６５は、ハウジング内の弁装置開口を乗り越える助けとなる。
【００５４】
内燃機関および弁装置３は、次のように動作する。弁装置３または弁装置３の回転運動は、ロータの半径方向突起が、回転時に同期して、弁装置３のロータ通過領域４９を通過できるように、機械で、または電気で駆動される。ロータ９の回転運動により、半径方向突起１３は、ガス、特に、高い圧力下で供給ダクト３１を通って供給された未使用空気を燃焼室１７内でさらに圧縮する。弁装置３のロータ通過領域は、ロータ９の半径方向突起１３が通過した後、点火室２９が、閉鎖セクション５１によって、特定の遅延を伴って閉じられるように（幅を有して）設計される。点火室が遅延して閉じるために、圧力のかかった特定の質量の未使用空気が、点火用に点火室に送られ、点火室に閉じ込められる。半径方向突起１３がロータ通過セクション４９を通過し、次に、弁装置３のさらならなる回転運動と、閉鎖セクション５１を用いた点火室の閉鎖とによって点火室２９が閉じた後、圧縮空気が圧縮室２７から引き込まれた状態で、燃料が燃料供給システム３５から噴射され、次いで、燃料／空気混合物が、点火システム３７によって点火される。点火により、力が半径方向突起１３に作用して、回転推力をロータ９に伝達する。薄板状拡張部により、作用領域、ひいては、回転推力がさらに増大する。点火室の拡張により、圧縮室２７に存在する圧縮空気がさらに圧縮されるが、その理由は、ロータ９が前方回転し、その結果、圧縮室の容量が縮小するからである。回転方向５５に特定の角度セクタを経て、弁装置３には、ガス通過セクション５３が設けられている。点火および弁装置３の前方回転の後、ガス通過領域が使用されるようになり、圧縮空気が圧縮室２７から点火室２９に流れ込むのを可能にする。それにより、点火室２９内の後燃焼がさらに補助され、完了する。反復式の噴射および点火プロセスを実施することもでき、これらは、点火室の拡張した状態での「主点火」後に実施される。点火室２９と圧縮室２７との間の圧縮比は、弁装置３の閉鎖セクション５１の閉鎖角の幅を用いて制御することができる。圧縮室２７内の圧縮空気のさらなる圧縮度は、ノズルが使用されるようになる時間、すなわち、ガス通過領域が使用されるようになる時間によって決まり、ガス通過領域の回転方向５５の幅または角度の大きさによって決まる。
【００５５】
弁装置３、３’は、弁ディスク２５の環状路が、高さｈの領域で、ロータ９の半径方向突起１３の環状路に交差するように、ベアリング７を用いてハウジング５内に取り付けられている。この高さｈは、点火室２９および圧縮室２７の、ロータ９の半径方向の高さに一致する。さらに、この高さｈにより、半径方向突起１３の高さ、およびロータ通過セクションの半径方向の高さが決まる。
【００５６】
円形弁ディスクを用いた弁装置３の上記の実施形態は、１つの好ましい例示的な実施形態だけを示している。後燃焼のために必要とされる空気質量流量に応じて、ノズルタイプの開口５７の大きさを変えることができる弁ディスクの実施形態も、その代わりとして考えられる。このために、弁ディスクは、例えば、互いに対する角度が変わる形で相互接触する、または機械式に、もしくは電磁式に移動するノズルオリフィスを用いて相互接触する２つのディスク、またはガス通過セクションを有することができる。室の閉鎖時間を短くするために、弁装置３が、反対方向に回転する２つのディスクからなることも可能であろう。この場合に、ノズルは、開口を重ねて形成される。この場合に、１つだけの弁ディスクを有する構成では、室の閉鎖時間は２倍長い。
【００５７】
弁装置は、特定の速度比を使用して、駆動シャフトによって機械で、または電気で駆動されるのが好ましく、比率は、半径方向突起１３の数量、およびロータ通過領域４９の数量に応じて変えることができる。弁装置３および排気ガス弁装置３’のシャフトは、シャフト連結器、ギヤホイールを用いて、または可撓性シャフトを用いて、各点火室ごとに対で、または別々に駆動することができる。
【００５８】
内燃機関１は、ハウジング５内に圧力制御式の側部ノズルをさらに有することができ、このノズルは、弁装置３の前に配置され、正確に配置された態様で、圧縮空気をダクトを介して点火室２９に送る。この場合に、点火室の側での逆サージからダクトを保護することができる。さらに、圧力室が特定の圧力に達したときに、圧縮空気を点火室に送るために、圧力制御式ダクトを点火室２９の下に設けることができる。この場合に、ダクトの圧力設定は、点火室２９の排気プロセス中に、ダクトを介した排気ガスの未使用空気室への前方送出が防止されるようになされる。このために、ダクトの「通過圧力設定」は、例えば、速度依存性とすることができる。
【００５９】
さらに、圧縮室２７で発生した圧縮空気の少なくとも一部が、圧縮空気容器または同様の貯蔵装置に一時的に貯蔵されるようにすることもできる。この場合に、貯蔵された圧縮空気は、点火室２９への噴射用に、および／またはエンジンを始動させるために使用することができる。
【００６０】
説明したように、弁装置３の円形弁ディスク構造は、本発明の好ましい例示的な実施形態を示している。しかし、円形弁を、「直線的に横断する」態様で室を通過する「有孔バンド」として設計することも考えられる。この場合に、バンドは、順に、対応するロータ通過セクション、閉鎖セクション、およびガス通過セクションを有する。スライドタイプの構造とすることができるこの種の「有孔バンド」は、同様に回転可能に取り付けられた弁装置３を用いて駆動することができ、この弁装置３は、連接ロッドの態様で有孔バンドを移動させる。バンドは、特に、カップまたはストリップの形態で、連続する、またはローラ案内型の構造とすることができる。この種のスライドタイプの弁装置３の移動も、ロータの回転と同期して行われなければならない。さらに、上記に説明した要素を有する直線型の実施形態で内燃機関を設計することが考えられる。この場合に、内燃機関は、特定の長さにわたる、または個々のユニットを「チェーン」に取り付けた「レール状の構造体」として、構築することができる。
【００６１】
図１〜４に関連して説明したすべての実施形態、特に、弁装置３はまた、第１の部分弁装置８１および第２の部分弁装置８２を有する、本発明による内燃機関１の下記に説明する実施形態と類似した関係にある。
【００６２】
図５は、それぞれ、点火弁装置と呼ぶこともできる（左側に示す）本発明による弁装置３と、（右側に示す）本発明による排気ガス弁装置３’との部分断面図と、図１に関連してすでに説明した種類の、本発明による内燃機関１のロータ９に対する弁装置３および排気ガス弁装置３’の配置とを示している。ハウジング５のこれらの実施形態では、図１に関連して説明した窪み２３は、図示されていないが、設けることができる。各部分弁装置８１、８２ごとに別々に設けることもできる突起１１および弁キャップ４７は図示されていない。
【００６３】
図５では、図１の実施形態とは異なり、弁装置３は、ここでは円形弁として設計された第１の部分弁装置８１および第２の部分弁装置８２を有する２段弁装置として具現化されている。この場合に、部分弁装置８１、８２は共通回転軸ｄ上に配置されており、互いに別々に駆動することもでき、好ましくは別々のシャフトに固定された２つの異なる回転軸ｄも考えられる。この場合に、第１の部分弁装置８１は、円形弁ディスク２５で具現化され、一方、第２の部分弁装置８２は、外側プレート縁部がロータ９の半径方向に整列するように位置を合わされたプレート状弁ディスク２６を有し、プレート状弁ディスク２６の外縁の面法線Ｎは、ロータ９の回転方向２１に平行に延びている。第２の部分弁装置８２は、ロータ９の回転方向２１に見て、第１の部分弁装置８１の前方に配置され、点火凹部３３は、部分弁装置８１、８２間に位置している。この場合に、ロータ９は、薄板状拡張要素１９のない半径方向突起１３を有するが、その代わりとして、半径方向突起１３の側壁６１および上面６２に形成された周囲溝６７を有する。この場合に、周囲溝６７は、空気ラビリンスシールとして設計される。半径方向突起１３またはロータ９は、非常に狭い取付交差でハウジング５に合わされ、その結果として、半径方向突起１３の側壁６１および上面６２とハウジング５の内壁１５との間にほんの最小限のすき間がある。半径方向突起１３は、点火凹部３３の領域内の位置（図５に示す位置）に置かれていない場合に、実質的に流体密封した態様で、第１の燃焼室１７１を第２の燃焼室１７２から分離する。ロータ９および半径方向突起１３の図示した位置では、点火凹部３３は、半径方向突起１３の上部領域または上面６２のまわりのバイパスギャップの形態の、第１の燃焼室１７１と第２の燃焼室１７２との間の流体接続部になる。
【００６４】
図５に示す排気ガス弁装置３’は、図１に示す実施形態とは、特に、排気ガス弁装置３’の回転軸ｄが、ロータの回転軸Ｒに対して垂直ではなくて、ロータの回転軸Ｒに平行に延びている点で異なっている。この実施形態ではまた、半径方向突起１３は、ロータ通過セクション４９と相互に係合し、半径方向突起およびロータ通過セクションは互いに合わされて、半径方向突起１３が回転して排気ガス弁装置３’を通り過ぎる、または排気ガス弁装置３’を通り抜けるのを可能にする。しかし、このような実施形態の封止効果が低いために、少量の排気ガスが、排気ガス弁装置３の片側から他方の側に流れることがあると考えられる。排気ガス弁装置３’は、供給ダクト３１と排出空気ダクト４５との間に配置され、三角形の形態で図示されたダクト開口を介した排気ガスの流出、または未使用空気もしくは排気ガス／未使用空気混合物の流入が、図５に矢印で示されている。この場合に、円形弁ディスク２５は、単一のロータ通過セクション４９を有し、弁ディスク２５の残部は、閉鎖セクション５１によって形成されている。３つの半径方向突起１３がロータ９の円周にわたって設けられた場合、排気ガス弁装置３’とロータ９との間の結果としての速度比は３：１である。この実施形態では、排気ガス弁装置３’は、例えば、ロータ９の駆動シャフト４１に連結することで、適切な変速比を用いて、特に単純な態様で駆動することができる。
【００６５】
弁装置３は、弁ディスク２５、２６が、反対方向に回転する２段ディスクとして具現化された部分弁装置８１、８２で具現化することもできる。適切に合わせると、それぞれの部分弁装置８１、８２の開閉時間は、それによって半分になり、したがって、部分弁装置８１、８２は、より素速く切り替わることができる。この場合に、（図３に示すように）歯付き先端部５９を半径方向突起１３に設けることもでき、歯付き先端部５９は、半径方向突起１３と、各２つの２段ディスクのロータ通過セクション４９とのより精密な係合、ひいては、部分弁装置８１、８２のより良好な封止が達成されるのを保証するために、ロータ９の軸方向で、半径方向突起１３に対して中心に形成されなければならない。
【００６６】
図６ａ〜６ｄはそれぞれ、図５に関連して説明したタイプの本発明による内燃機関１のロータ９および弁装置３、３’の１つの位置を示している。２段弁装置の形態の本発明による弁装置３の圧力ロックとしての動作が、図６ａ〜６ｄを用いて下記に詳細に説明される。円形弁として具現化された部分弁装置８１、８２間の閉じた空間を使用して、ロックのように、第１の燃焼室１７１での次の点火プロセスのために、第１の燃焼室１７１に存在する圧力レベルを可能な限り有効に維持しながら、ロータ９の半径方向突起１３の通過を可能にする。この場合に、第１の燃焼室１７１ですでに圧縮された空気または空気／燃料混合物は、点火凹部３３の断面の拡大により、半径方向突起１３の前方の第１の圧力ロックセクションから、半径方向突起１３の後方の第２の圧力ロックセクションに移動する、特に、移される。２段弁装置を有する図６ａ〜６ｄに示す実施形態では、半径方向突起１３の前方の圧縮室２７で圧縮された圧縮空気は、こうして、ロータ９の回転方向２１とは反対の方向で、半径方向突起１３の後方側の点火室２９に流れ込む。これは高い点火圧力を保証し、その結果として、次の膨張時に、半径方向突起１３は、回転方向２１に回転推力を受けて移動し、ロータ９を駆動する。２段弁装置は、こうして圧力ロック機能を果たし、この圧力ロック機能は、本発明による内燃機関１の効率および出力をかなり高めることができる。
【００６７】
図６ａ〜６ｄはそれぞれ、弁装置３および関連する点火凹部３３を１つだけ示している。ロータ９が、円周にわたって均等に分散配置された３つの半径方向突起１３を有し、２つの点火凹部３３と２段弁装置として具現化された２つの弁装置３がある場合に、ロータ９の各回転ごとに、６点火が行われるのを可能にするように、ロータ９の回転軸Ｒに関する対称点に第２の弁装置３が設けられる。この場合に、弁装置３、３’の回転軸ｄは、互いに独立し、回転軸Ｒに垂直に具現化される。しかし、図５に従って、回転軸ｄが、第１の部分弁装置８１および第２の部分弁装置８２を含む２段弁装置の共通回転軸ｄとして具現化されること、または排気ガス弁装置３’の場合、回転軸Ｒに対して平行に延びることも可能である。第１の部分弁装置８１および第２の部分弁装置８２は、２０°〜３５°の２段弁角Ｗだけ、ロータ９の回転方向２１に互いに対してずれて配置されている。内燃機関１の達成可能な圧縮比は、２段弁角Ｗの大きさによって決まり得る。
【００６８】
図６ａに示すロータ９の位置では、排気ガス弁装置３’は閉じている。第１の部分弁装置８１は開き、一方、第２の部分弁装置８２は閉じている。燃焼室１７は、半径方向突起１３によって互いから分離され、左上に示す半径方向突起１３に関連して、吸気セクタＡを含む第２の燃焼室１７２が形成され、圧縮セクタＣおよび排気セクタＤを含む第１の燃焼室１７１が形成されている。この構成では、第２の燃焼室１７２の吸気セクタＡは、左手の排気ガス弁装置３’と半径方向突起１３との間に延び、好ましくは前もって圧縮された未使用空気は、矢印で示すように、供給ダクト３１を通って燃焼室に引き込まれる。ターボ過給に使用することもできる吸気セクタＡの圧力レベルは、例えば、１．５〜２．０ｂａｒである。第１の燃焼室１７１の圧縮セクタＣは、半径方向突起１３と第２の部分弁装置８２の閉鎖セクション５１との間に延び、すでに引き込まれた第１の燃焼室１７１内の未使用空気は、ロータ９の回転により容積が縮小して圧縮される。排気ガスで満たされた排気セクタＤは、第２の部分弁装置８２の閉鎖セクション５１と右手の排気ガス弁装置３’の閉鎖セクション５１との間に延び、すでに膨張した排気ガスは、排気セクタＤから排出空気ダクト４５を通って排出される。
【００６９】
図６ｂに示すロータ９の位置では、前記ロータは、例として、回転方向２１に約４０°だけ前方回転している。この場合に、半径方向突起１３は、第１の部分弁装置８１が、弁ディスク２５の前方回転によって閉じられる前に、第１の部分弁装置８１を通り過ぎており、すなわち、回転してロータ通過セクション４９を通り抜けており、その結果として、閉鎖セクション５１は、第２の燃焼室１７２の吸気セクタＡから点火および膨張セクタＢを分離している。図６ｂでは、２段弁装置は、圧縮室２７の形態の第１の圧力ロックセクションと点火室２９の形態の第２の圧力ロックセクションとが形成される圧力ロックを形成し、点火凹部３３によって、２つの圧力ロックセクション、すなわち、第１の燃焼室１７１と第２の燃焼室１７２との間が流体接続される。半径方向突起１３の右手側と左手側との圧力差と、ロータ９の回転による移動効果とのために、矢印で示すように、圧縮空気が、半径方向突起１３の前方側から後方側に流れる。しかし、そのような流体接続は、ハウジング５、特に、ハウジング５の内壁１５または横壁内の側部ダクトを用いて形成することもできる。吸気セクタＡの圧力レベルは、例えば、１．５ｂａｒであり、一方、点火および膨張セクタＢの圧力レベルは、例えば、６〜８ｂａｒである。この実施形態の場合、例えば、４〜５の圧縮比を達成するのが可能である。ロータ９の図示した位置において、第２の部分弁装置８２はまだ閉じており、２段弁装置のない、図１に示す実施形態においてあり得るように、第１の燃焼室１７１に蓄積された圧縮空気が、第１の燃焼室１７１の排気セクタＤに逃げるのをこうして防止する。燃料供給システム３５の作動によって、点火可能な空気／燃料混合物が、点火室２９への燃料の噴射により生成され、次いで、この空気／燃料混合物が、点火システム３７を作動させることで点火されるか、または、この場合に、すでに存在する空気／燃料混合物が点火される。この点火は、主点火または第１の点火と呼ぶこともできる。この場合に、点火は、第１の部分弁装置８１に対して約１７°の角度をなすロータ９の位置で行われ、通常、第１の部分弁装置８１と第２の部分弁装置８２との間、特に、弁ディスク２５、２６間の任意の角度、すなわち、例えば、０°〜３５°の角度が考えられる。化学燃焼反応およびそれに伴う熱膨張によって、回転方向２１の推力が、半径方向突起１３の後部側に作用し、その結果として、ロータ９が回転方向２１に駆動される。
【００７０】
図６ｃに示すロータ９の位置では、前記ロータは、例として、回転方向２１にさらに約４０°だけ前方回転している。左手の排気ガス弁装置３’は、ロータ９の次の半径方向突起１３が通過するのを可能にするために、その間開いている。その間、第１の部分弁装置８１は閉じられ、その結果として、第１の部分弁装置８１は、第２の燃焼室１７２の圧縮室２７または圧縮セクタＣの範囲を限定する。点火直後、または点火中に、第２の部分弁装置８２を開くことで、第２の燃焼室１７２は、排気ガスで概ね満たされた点火および膨張セクタＢを形成する。このプロセス中に、排気セクタＤは、右手の半径方向突起１３と右手の排気ガス弁装置３’との間に広がり、排気ガスは、排気セクタＤから排出空気ダクト４５を通って前方へ移動する。
【００７１】
図６ｄに示すロータ９の位置では、前記ロータは、例として、回転方向２１にさらに約３０°だけ前方回転している。その間、第１の部分弁装置８１は前方回転し、その結果として、ガス通過セクション５３が第２の燃焼室１７２内にある。この場合に、第２の部分弁装置８２はまだ開いているが、閉鎖段階にちょうど入ろうとしていて、閉鎖セクション５１が選択されて、ロータ通過セクション４９が、回転しながら第２の燃焼室１７２の領域から出て行こうとしている。この段階中に、圧縮室２７内で圧縮された空気は、第１の部分弁装置８１の弁ディスク２５から、第１の部分弁装置８１のガス通過セクション５３のノズルタイプの開口５７を通って、点火凹部３３の領域に流れ込むことができる、または注入することができる。この直後に、第１の部分弁装置８１を閉鎖することによって、第２の点火を行うことができる点火室２９、または点火および膨張セクタＢを点火凹部３３の領域に再度形成することができる。説明したような第２の点火が実施される場合、部分弁装置８１、８２の弁ディスク２５、２６はそれぞれ、第２の部分弁装置８２の閉鎖の直前に、ノズルタイプの開口５７により、圧縮空気が点火凹部３３の領域に入るのが一時的に可能になるように互いに合わされる。例えば、第１の部分弁装置８１は、１つだけのロータ通過セクション４９、閉鎖セクション５１、およびガス通過セクション５３で具現化することができ、一方、第２の部分弁装置８２は、ロータ通過セクション４９および閉鎖セクション５１で具現化することができる。この場合に、部分弁装置８１、８２の速度に対するロータ９の速度の比は１：３である。対応するセクションの数量が２倍の実施形態では、速度比は２：３である。図６ｄに示すロータ９の位置に続いて、右手の排気ガス弁装置３’は、半径方向突起１３が通過できるように開き、第２の部分弁装置８２は閉じ、第１の部分弁装置８１は開き、その結果として、次の半径方向突起１３に関して図６ａに示す状況になる。この場合に、「第１の燃焼室１７１」および「第２の燃焼室１７２」という用語は、ロータ９の回転方向２１とは反対方向の次の燃焼室１７にあてはまり、したがって、前の第２の燃焼室１７２は、（図６ａの底部左に示す）次の半径方向突起１３との関係において第１の燃焼室１７１になる。
【００７２】
しかし、ガス通過セクションをなくして、第１の部分弁装置８１および第２の部分弁装置８２を同様にすることも考えられる。第１の部分弁装置８１において、ガス通過セクション５３が省かれた場合、圧縮室２７において、より高い初期圧縮を達成することができる（図６ｂを参照のこと）。そのような場合に、図６ｃに示すロータ９の位置に続いて、第２の部分弁装置８２が閉じ、第１の部分弁装置８１が開いて、その結果として、次の半径方向突起１３に関して図６ａと同じ状況になる。
【００７３】
円形弁ディスク２５を冷却する冷却空気が、軸方向に、および半径方向に内側から外側に通過できる冷却型弁装置３の実施形態が図７に示されている。冷却空気入り口弁６９を用いて、冷却空気、特に、圧力を制御された冷却空気、または他の冷却流体、例えば、オイルは、半径方向内側位置で、弁キャップ４７を通って弁ディスク２５と弁キャップ４７との間の間空７３ａに導入することができる。この間空７３ａは、封止リング７１ａおよびシャフト封止リング７２ａによって封止され、この場合に、弁ディスク２５の貫通開口または穴として設計された少なくとも１つの冷却ダクト６８に接続されている。弁ディスク２５の他方の側の対応する間空７３ｂは、冷却ダクト６８に接続され、封止リング７１ｂおよびシャフト封止リング７２ｂによって封止されている。加熱された冷却空気は、半径方向外側位置で、この間空７３ｂから弁キャップ４７を通り、冷却空気出口弁７０を通って出て行く。冷却空気による同様な冷却は、外側間空７４ａに導入し、外側間空７４ｂから排出することで、弁ディスク２５の外側領域に対しても考えられ、前記空間はそれぞれ、燃焼室１７に接続される。外側間空７４ａ、７４ｂは、それぞれ封止リング７１ａ、７１ｂによって封止され、また、弁ディスク２５の外側面２８に形成された円周溝６６内に固定され、ピン２４によって円周溝６６内に固定された封止要素２０によって封止されている。冷却空気は、圧力側、すなわち、例えば、圧縮室２７の側から導入し、弁装置３または部分弁装置８１、８２の他方の側、例えば、点火室２９の側に排出することができる。
【００７４】
図８は、周囲溝６７が形成された半径方向突起１３を有するロータ９の実施形態の細部を示している。周囲溝６７は、半径方向突起１３の側壁６１および上面６２に沿って延びている。特に、周囲溝６７は、ラビリンスシール、好ましくは空気ラビリンスシールとして設計することができる。しかし、ハウジング５に対して、半径方向突起１３間のギャップを封止するために、薄板状拡張要素１９を周囲溝６７に取り付けることも考えられる。点火室２９内の空気／燃料混合物の混合を良好に行うために、半径方向突起１３の面内の窪みの形態の少なくとも１つの渦状凹部を、半径方向突起１３の圧力側に、すなわち、歯付き先端部５９から離れる方向を向いた側に設けることができる。
【００７５】
図９は、封止要素２０を有する、本発明による弁装置３の実施形態の図解を示している。封止要素２０が半径方向に移動可能な態様で取り付けられた円周溝６６が、弁ディスク２５に形成されている。この場合に、半径方向の可動性は、円形弁の弁ディスク２５、２６の半径方向に関するものである。この場合に、封止要素２０は、ピストンリングセクタとして具現化され、弁ディスク２５の閉鎖セクション５１の長さに対応している。封止要素２０は、両側の先端にスロット付きの穴２２を有し、ピン２４がこのスロット付の穴２２に挿入されて、スロット付の穴２２の長手軸に沿った封止要素２０の半径方向移動を可能にする。代替案として、直径がピン２４の直径よりも大きい丸穴を設けることも可能である。弁ディスク２５に対する封止要素２０の半径方向の遊びは、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍであるが、０．１０ｍｍが好ましい。ピン２４は、弁ディスク２５の円周溝６６に固定されている。ロータ９に押し当てた封止要素２０の内側への移動、すなわち、動作中の内側へのスライドにより、弁装置３の回転による遠心力がピン２４によって吸収され、遠心摩擦力が、ロータ９またはハウジング５に作用しないことを保証することが可能になる。
【００７６】
図１０は、本発明による方法の１つの実施形態の方法ステップを含むブロック図を示している。１００１で未使用空気を第１の燃焼室１７１に供給した、特に、引き込んだ後、弁装置３の第２の部分弁装置８２を閉じることで、圧縮室２７を第１の燃焼室１７１から分離する（１００２）。好ましくは、第２の部分弁装置８２を閉じた状態での、ロータ９の回転による圧縮室２７内のガスの圧縮（１００３）時に、弁装置３の第１の部分弁装置８１を通り過ぎる、または第１の部分弁装置８１のロータ通過セクション４９を通過するロータ９の前方回転（１００４）を行い、この場合に、第１の部分弁装置８１が閉じていれば、第１の部分弁装置８１を前もって開いておく。第１の部分弁装置８１を閉じて、点火室２９を第２の燃焼室１７２から分離する（１００５）。この場合に、圧縮室２７と点火室２９との間の流体接続部を形成する点火凹部３３を介して、圧縮室２７から点火室２９への圧縮空気の供給（１００６）を行う。この場合に、圧縮空気は、ロータ９の前方回転によって、圧縮室２７からロータ９の半径方向突起１３を通り越して、点火室２９に移動する、すなわち、圧力勾配に従う。燃料供給システム３５を作動させた（１００７）後、点火システム３７で、点火、特に、主点火を行う（１００８）。特に、点火の後、第２の部分弁装置８２を開き（１００９）、燃焼ガスが膨張し、回転方向２１にロータ９の半径方向突起１３を駆動することを可能にする。第２の燃焼室１７２の圧縮室２７から、第１の部分弁装置８１のノズルタイプの開口５７を介して、第２の燃焼室１７２に圧縮空気を注入した（１０１０）直後に、第２の部分弁装置８２を閉じる（１０１１）。ノズルタイプの開口５７は、弁ディスク２５のガス通過セクション５３に形成することができる。方法は、ロータ９が内燃機関１の動作中に回転している間、繰り返して実施される。
【００７７】
総括すると、本発明は、高速においてさえ、摩擦力を大幅に低減した、ほとんど振動のない回転を保証する有益な内燃機関を開示したものである。円形弁の態様で設計された弁装置により、特に、小型エンジンの場合、および高速時に行われる、ピストン部分のきわめて高い加速を達成するための強力な圧縮ばねをなくすことができる。弁装置３の２段弁装置としての実施形態は、高圧の空気／燃料混合物が、点火室２９内で点火されるのを可能にする。
【符号の説明】
【００７８】
１  内燃機関
３  弁装置
３’  排気ガス弁装置
５  ハウジング
７  ベアリング
９  ロータ
１１  突起
１３  半径方向突起
１５  内壁
１７  燃焼室
１９  薄板状拡張要素
２０  封止要素
２１  回転方向
２２  スロット付の穴
２３  窪み
２４  ピン
２５  円形弁ディスク
２６  プレート状弁ディスク
２７  圧縮室
２８  弁ディスクの外側面
２９  点火室
３１  供給ダクト
３３  点火凹部
３５  燃料供給システム
３７  点火システム
３９  封止リング
４１  駆動シャフト
４３  タービン
４５  排出空気ダクト
４７  弁キャップ
４９  ロータ通過セクション
５１  閉鎖セクション
５３  ガス通過セクション
５５  シール
５７  ノズルタイプの開口
５９  歯付き先端部
６１  側壁
６２  上面
６３  収容凹部
６５  スライドシュー
６６  弁ディスクの円周溝
６７  半径方向突起の周囲溝
６８  冷却ダクト
６９  冷却空気入り口弁
７０  冷却空気出口弁
７１ａ  封止リング
７１ｂ  封止リング
７２ａ  シャフト封止リング
７２ｂ  シャフト封止リング
７３ａ  間空
７３ｂ  間空
７４ａ  外側間空
７４ｂ  外側間空
８１  第１の部分弁装置
８２  第２の部分弁装置
１７１  第１の燃焼室
１７２  第２の燃焼室
ｄ  弁装置の回転軸
Ｒ  ロータの回転軸
Ｎ  面法線
Ｗ  ２段弁角
Ａ  吸気セクタ
Ｂ  点火および膨張セクタ
Ｃ  圧縮セクタ
Ｄ  排気セクタ
ｈ  高さ
１００１  第１の燃焼室へガスを供給する
１００２  圧縮室を分離する
１００３  ガスを圧縮する
１００４  ロータを前方回転させる
１００５  点火室を分離する
１００６  圧縮室から点火室にガスを供給する
１００７  燃料供給システムを作動させる
１００８  点火を行う
１００９  第２の部分弁装置を開く
１０１０  圧縮空気を注入する
１０１１  第２の部分弁装置を閉じる
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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