JP2010270752A - ロータリーピストンエンジンのためのロータリーピストン、及びロータリーピストンエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、より排出ガスの少ない混合物冷却ロータリーピストンエンジンを提供する。
【解決手段】排気側上に側部ディスク４を含み、さらにロータリーピストン６を含む、ロータリーピストンエンジン、特にトロコイド型のロータリーエンジン１であって、少なくとも一つ、好ましくは三つの通気開口６０を持ち、それを通って混合物が軸方向に流れることができるものにおいて、排気側上の側部ディスク４が側部排気口４３を有しており、ロータリーピストンが側部排気口４３上を通過するときに側部排気口４３が通気開口６０の内部領域と流体連通しないように少なくとも一つの通気開口６０が少なくともその排気側上で非対称的な内部輪郭を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロータリーピストンエンジンのためのロータリーピストン、及びロータリーピストンエンジンに関する。

単にローターとしても知られているロータリーピストンは、ロータリーピストンエンジンの作動時に高い熱的負荷を受ける。ロータリーピストンの冷却のための様々な方法が従来技術において知られている。

例えば、ロータリーピストンをオイルで冷却することが知られている。さらに、それは空気だけを使用して冷却されることもできる。費用のかからない設計では、取り込まれる空気−燃料混合物でロータリーピストンを冷却することがさらに知られている。かかるロータリーピストンは、本発明では、混合物冷却ロータリーピストン又は混合物冷却ローターと称される。混合物冷却ロータリーピストンを用いると、混合物は、エンジンを通って軸方向に流れ、ロータリーピストンの内部表面で必要な熱放散を与える。エンジンを通る流れはエンジンの吸気室の負圧によって増強される。

混合物冷却ロータリーピストンを用いた既知のロータリーピストンエンジンでは、側部入口及び／又は周囲入口が設けられ、それを通って混合物がエンジンの室内に流れる。さらに、混合物冷却ロータリーピストンを用いると、周囲排気口が設けられ、それを通って排気ガスが流れる。しかしながら、燃焼されずに室内に残る混合物はまた、ある程度、排気口に入る。

本発明の一つの目的は、混合物冷却ロータリーピストンを有する、費用のかからないロータリーピストンエンジンに改良された排出物値を与えることである。本発明のさらなる目的は、混合物冷却ロータリーピストンエンジンのためのロータリーピストンを提供することである。

この目的は、少なくとも一つ、好ましくは三つの通気開口を持ち、それを通って混合物が軸方向に流れることができる、混合物冷却ロータリーピストンエンジンのため、特にトロコイド型の混合物冷却ロータリーエンジンのためのロータリーピストンにおいて、ロータリーピストンがロータリーピストンエンジンの側部排気口上を通過するときに側部排気口が通気開口の内部領域と流体連通しないように、少なくとも一つの通気開口が少なくともその排気側上に非対称的な内部輪郭を有することを特徴とするロータリーピストンによって達成される。

さらに、この目的は、排気側上に側部ディスクを含み、さらにロータリーピストンを含む、ロータリーピストンエンジン、特にトロコイド型のロータリーエンジンであって、少なくとも一つ、好ましくは三つの通気開口を持ち、それを通って混合物が軸方向に流れることができるものにおいて、排気側上の側部ディスクが側部排気口を有しており、ロータリーピストンが側部排気口上を通過するときに側部排気口が通気開口の内部領域と流体連通しないように少なくとも一つの通気開口が少なくともその排気側上で非対称的な内部輪郭を有することを特徴とするロータリーピストンエンジンによって達成される。

換言すれば、排気側上の通気開口の開口部と、排気側上の側部ディスク上の側部排気口は、エンジンの作動時に排気側上の開口部がロータリーピストンのいかなるピストンの排気口の領域とも一致しないような方法で互いに整合される。

２つの孤の内部輪郭（トロコイド）を有するロータリーピストンハウジング及び三角形のロータリーピストンを持つロータリーエンジンはトロコイド型のロータリーエンジンとして言及される。

キャブレター又はインジェクションシステムから供給される、単に混合物として言及される燃料−空気混合物は、側部入口又は周囲入口を介してエンジンの給気室中に導入される。混合物は、例えば側部ディスクの凹所及び給気チャネルを介して取り入れられ、熱放散のために、通気開口の一つを介して側部ディスクの凹所からロータリーピストンを通って軸方向に流れ、好ましくは排気口に面する側の対応する凹所を介して給気室に進む。

通常の４ストローク工程後、排気ガスが、本発明によるこの目的のために提供される側部排気口で放出される。側部排気口を用いると、燃焼されていない残留ガスが室内に残り、次のサイクルにおいて新しく導入された混合物と混合される。これはエンジンの効率及びその排出物値を改善する。側部排気口は、排気室又は膨張室の方向のその位置に依存して、ロータリーピストンによってブロックされたり又はブロックされなかったりする。少なくともロータリーピストンの排気側上の通気開口の内部輪郭の非対称的な配置は、大きい通気開口が良好な冷却のために与えられることを可能にし、そこではロータリーピストンの混合物冷却内部室がいつでも側部排気口から分離されて保たれることを可能にすると同時に、給気室への混合物の必要な良好な供給を可能にする。

好ましくはロータリーピストンの外部輪郭上にシーリングストリップが配置される。シーリングストリップは従来の方法で形成されることができ、シーリングストリップはまた、排気口の方向に膨張室及び／又は排気室をシールする。先行する外部輪郭で排気口上を通過するとき、排気口は膨張室の方向に開放される。随行する外部輪郭で排気口上を通過するとき、排気口は排気室の方向に閉鎖される。

本発明の一つの実施形態では、少なくとも一つの通気開口は、作動時に排気側上のロータリーピストンエンジンの側部ディスクに対接するスラスト面をロータリーピストンの一つの排気側上で持つ。本発明においてロータリーピストンの排気側は、排気側上で側部ディスクに面するロータリーピストンの表面である。ガス圧の軸方向の作用はスラスト面を作動時に側部ディスクの方向に押しやり、そこで持続的な接触位置が達成されることができる。スラスト面は、通気開口中に挿入されることができる一つの実施形態においてインサートとして形成される。他の実施形態では、スラスト面は排気側上のロータリーピストンの側面上に配置され、そこで排気側上の通気開口の非対称的な内部輪郭が作られるようにスラスト面が部分的に通気開口を覆う。他の実施形態では、スラスト面はロータリーピストンと一つの部分として形成される。一つの実施形態では、スラスト面は好適な材料から製造されるか及び／又はかかる材料で被覆され、摩耗がない側部ディスクとの接触を保証する。

好ましくは、作動時にガス圧を受けるロータリーピストンの側部ローター面は、排気側上より排気側とは反対の側上で大きい。結果として、ロータリーピストンはガス圧によって排気側の方向に強制され、かくして排気側上の側部ディスクに対するロータリーピストン、特にスラスト面の押圧の改良をもたらす。

側部排気口は、排気室において最小容積が達成されるとき又はその前に、換言すればオーバーラップＴＤＣ内に又はその前に、ロータリーピストンによってシール可能であることが好ましい。さらに、ロータリーピストンは、排気ガス放出のための排気室において最大容積が達成される前に側部排気口が約２０°〜約３０°の範囲にわたってロータリーピストンによって開放されることができるように設計されることが好ましい。

さらに有利な実施形態において、断熱インサートが排気側上の側部ディスクの排気チャネルに設けられる。これは作動時の側部ディスクに対する熱負荷を減らす。

本発明のさらなる利点は、図面に概略的に示された本発明の実施形態の以下の記載から導かれる。図面において同じ又は類似の部分に対して統一した符号が付けられる。

図面は、以下のものを概略的に示す。

図１は、一つのロータリーピストンを有する本発明によるロータリーエンジンの概略図である。

図２は、排気側に面する側上の側部ディスクの図１によるロータリーエンジンを通る軸方向図である。

図３は、本発明によるロータリーピストンの上面図である。

図４は、側部排気口の開放時に排気側上の側部ディスクの図１によるロータリーエンジンを通る軸方向図である。

図５は、側部排気口の閉鎖時の排気側上の側部ディスクの図４による図である。

図１は、ロータリーエンジン１の概略的断面図である。ロータリーエンジン１は中央ハウジング２、側部ディスク３，４、偏心シャフト５、及び偏心シャフト５上に装着されたロータリーピストン６を含む。

矢印は、ロータリーエンジン１を通る冷却媒体の流れを概略的な形で示す。混合物は冷却媒体として使用される。混合物は、給気チャネル４１から図１の右側に示された側部ディスク４上の凹所４０を通って取り込まれ、ロータリーピストン６を通ってロータリーピストン６に設けられた通気開口６０を介して軸方向に進む。そして、混合物は、図１の左側に示された側部ディスク３０の凹所３０に進み、側部給気口３１を通って給気室中に流れる。

一般的に知られる４ストローク工程の後、燃焼された混合物は側部ディスク４において排気チャネル４２を介して放出される。それゆえ、側部ディスク４は排気側上の側部ディスクとしても示される。対向する側部ディスク３は排気側と反対の側上の側部ディスクとしても示される。排気側上の側部ディスク４に対する熱的負荷の影響を減らすために、示された実施形態は排気チャネル４２において断熱インサート７を持つ。混合物は本発明によれば側部排気口４３を介して排気チャネル４２に供給される。排気口４３のかかる配置は、４ストローク工程時に燃焼されていない混合物が室内に残る利点を持つ。側部排気口４３を有するロータリーエンジン１の設計はロータリーピストン６の特別な設計によって可能にされる。

図２は、矢印によって概略的に示されるような、側部給気口３１を介する混合物の流入時の側部ディスク３のロータリーエンジン１を通る軸方向図である。混合物はそれによって給気又は入口室２０中に取り込まれ、ロータリーピストン６を通る流れは給気室２０における負圧によって加速される。

図３は、三つの通気開口６０を持つ本発明によるロータリーピストン６を概略的に示し、それらの通気開口を通って混合物は排気側上で側部ディスク４に面するロータリーピストンの側の上面図の軸方向に流れることができる。通気開口６０は、図３で見ることができる排気側上で非対称的な内部輪郭６００を持つ。非対称的な内部輪郭６００の結果として、ロータリーピストン６が図１に従って側部排気口４３上を進むとき、側部排気口４３、従って排気チャネル４２はロータリーピストン６の内部領域、即ち通気開口６０の内部領域と流体連通しない。換言すれば、非対称的な内部輪郭６００の結果として、側部排気口４３は常に通気開口６０とは分離して保たれる。

示された実施形態では、ロータリーピストン６は、図３に示された排気側上にスラスト面６１を持ち、スラスト面６１は、通気開口６０の開口部の内部輪郭が排気側上で縮小されるように通気開口６０を部分的に覆っている。シーリングストリップ８はロータリーピストンの側縁上に配置されている。スラスト面６１を図１による排気側上の側部ディスク４に対して押しやるために、ロータリーピストン６の側部ロータリーピストン面は、ロータリーピストン６が軸方向のガス圧の作用によって排気側上の側部ディスク４の方向に押しやられるように排気側上のものより大きい寸法を持つことが好ましい。これは排気側上の側部ディスク４の表面上のスラスト面６１の連続的な接触位置を生み出す。

図４及び５は、側部排気口４３の開放時（図４）及び側部排気口４３の閉鎖時（図５）の排気側上の側部ディスク４の図１によるロータリーエンジン１を通る軸方向図を概略的に示す。図４に示されたロータリーピストン６の位置において、排気口４３はシーリングストリップ８によってロータリーエンジン１の室２２，２３から封止される。スラスト面６１は通気開口６０、従ってロータリーピストン６の内部領域から排気口４３を封止する。ロータリーピストン６は矢印によって示された方向でその回転を継続し、そこではロータリーピストン６は、排気口４３が室２２の方向に開放するように排気口４３上でその先行する外部輪郭６２とともに移動される。しかしながら、排気口４３は、通気開口６０の開口部の非対称的な輪郭のためにロータリーピストン６の内部領域から分離されたままである。これは、室２２からの排気ガスがロータリーピストン６の内部領域に入るのを防止する。排気ガスのための排気口の開放は、最大容積が室２２において達成される前に遅くとも２０°〜３０°の範囲の偏心シャフト角にわたって起こることが好ましい。

図５は、排気口４３の閉鎖時の図４のものと同様の図を示す。閉鎖は、随行する外部輪郭６３が排気口４３の領域上に変位され、かつロータリーピストン６が排気口４３のシーリングストリップ８によって室２３から封止されることで実施される。この位置においても、排気口４３は通気開口６０から分離されたままである。さらなる動きでは、排気口４３は、燃焼及び膨張された排気ガスが排気口４３を介して放出されることができるように図２に従って室２２の方に開放される。

示された通気開口６０の内部輪郭６００は当然、一例にすぎない。しかしながら、内部輪郭６００及び排気口４３の輪郭は、排気口４３が常に通気開口６０から分離されるような方法で常に互いに整合される。

Claims (9)

1. 少なくとも一つ、好ましくは三つの通気開口（６０）を持ち、それを通って混合物が軸方向に流れることができる、混合物冷却ロータリーピストンエンジンのため、特にトロコイド型の混合物冷却ロータリーエンジン（１）のためのロータリーピストンにおいて、ロータリーピストンがロータリーピストンエンジンの側部排気口（４３）上を通過するときに側部排気口が通気開口の内部領域と流体連通しないように、少なくとも一つの通気開口（６０）が少なくともその排気側上に非対称的な内部輪郭（６００）を有することを特徴とするロータリーピストン。
2. ロータリーピストン（６）の排気側上で少なくとも一つの通気開口（６０）がスラスト面（６１）を持ち、スラスト面が作動時に排気側上でロータリーピストンエンジンの側部ディスク（４）に対接することを特徴とする請求項１に記載のロータリーピストン。
3. 作動時にガス圧を受けるロータリーピストン（６）の側面が排気側上より排気側に面する側上で大きい寸法を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリーピストン。
4. 排気側上に側部ディスク（４）を含み、さらにロータリーピストン（６）を含む、ロータリーピストンエンジン、特にトロコイド型のロータリーエンジン（１）であって、少なくとも一つ、好ましくは三つの通気開口（６０）を持ち、それを通って混合物が軸方向に流れることができるものにおいて、排気側上の側部ディスク（４）が側部排気口（４３）を有しており、ロータリーピストンが側部排気口（４３）上を通過するときに側部排気口（４３）が通気開口（６０）の内部領域と流体連通しないように少なくとも一つの通気開口（６０）が少なくともその排気側上で非対称的な内部輪郭（６００）を有することを特徴とするロータリーピストンエンジン。
5. 側部排気口（４３）が、最小容積が排気室（２２）において達成されるとき又はその前にロータリーピストン（６）によって閉鎖されることができることを特徴とする請求項４に記載のロータリーピストンエンジン。
6. 側部排気口（４３）が、排気ガスの放出のために排気室（２２）における最大容積の達成前にロータリーピストン（６）によって約２０°〜約３０°を通して開放されることができることを特徴とする請求項４又は５に記載のロータリーピストンエンジン。
7. ロータリーピストン（６）の排気側上で少なくとも一つの通気開口（６０）がスラスト面（６１）を持ち、スラスト面が作動時に排気側上でロータリーピストンエンジンの側部ディスク（４）に対接することを特徴とする請求項４，５又は６に記載のロータリーピストンエンジン。
8. 作動時にガス圧を受けるロータリーピストン（６）の側部ローター面が排気側上より排気側とは反対の側上で大きい寸法を持つ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ーピストンエンジン。
9. 断熱インサート（７）が排気側上の側部ディスク（４）の排気チャネルに設けられていることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載のロータリーピストンエンジン。

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