JP2859739B2

JP2859739B2 - ロータリーエンジン

Info

Publication number: JP2859739B2
Application number: JP3509680A
Authority: JP
Inventors: スマイス，リチャード・チャールズ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: US5372107A; GB2259953B; WO1991018193A1; GB9223551D0; DE4191140C2; JPH05506906A; GB2259953A; DE4191140T

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野この発明はロータリーエンジンに関する。さらに詳し
くは、この発明は非偏心状に取り付けられたロータと、
多数の燃焼室を形成するための複数のスライド可能なベ
ーンとを有し、ロータには燃焼室へ空気を導入したり燃
焼室から排気ガスを排出したりするための内部流路が形
成されているようなロータリーエンジンに関する。

背景技術ロータリーエンジンはよく知られたエンジンであり、
これまでに多くの種類のロータリーエンジンが提案及び
開発されている。従来のロータリーエンジンはいずれも
一つの軸の回りに回転するロータ（あるいは、ピスト
ン）を含むもので、ある程度の往復動を利用している。
これは往復動のみを利用しているレシプロエンジンとは
対照的である。

ロータリーエンジンの多くはシャフトに対して偏心状
に取り付けられたロータを含む。そして、ロータが偏心
動をすることによって、燃焼室の容積が変化し、それに
よってエンジンが動作する。この種のエンジンの欠点
は、ロータがエンジン内で動的不均衡（dynamic imbala
nces）を誘発することである。

ロータリーエンジンにおいては、他の内燃エンジンと
同様に、燃焼室内に空気を導入する動作及び燃焼室から
排気ガスを排出する動作を必要とする。ロータリーエン
ジンの多くは従来のバルブシステムを使用している。す
なわち、各燃焼室には少なくとも一対のバルブが取り付
けられており、一つのバルブによって燃焼室内に空気が
導入され、第２のバルブによって燃焼室から排気ガスが
排出される。ロータリーエンジンは多数の燃焼室を含む
ので、多数のバルブが必要となる。これらのバルブは通
常各マニホールドに取り付けられる。そのため、エンジ
ンが大型化するとともに複雑化し、製造コストも高くな
る。

上記の点を改良するために、種々の試みがなされた。
国際出願WO86/02698は２サイクルの内燃型ロータリーエ
ンジンを開示している。このエンジンは偏心状に支持さ
れたロータを多数のピストンと併用している。ロータに
は混合気を圧縮シリンダから燃焼室へ送るための通路が
形成されている。上部、すなわちピストンをスライド可
能に収容しているシリンダは燃焼室を形成するためのシ
ール材を有する。

オーストラリア特許550117にはロータを有する軌道エ
ンジン（orbital engine）が開示されている。ロータに
はその全長にたって延びる通路が形成されている。この
通路は一時的に圧縮空気を蓄え、その圧縮空気をベーン
（veins）の後方へおくる。

オーストラリア特許592750には多数の中空のベーンを
有する内燃式のロータリーエンジンが開示されている。
ベーンは空気を圧縮し、その空気を燃焼室へ供給する。
ロータ自体には通路は形成されていない。

オーストラリア特許40430/78にはロータリーエンジン
から最大限の出力を引き出すためのシステムが開示され
ている。回転ステージ（rotary stages）の一つがロー
タを有する。このロータにはその全長にわたって延びる
通路が形成されている。この通路は可燃ガスを供給した
り、燃焼室から燃焼ガスを排出したりする機能を果たす
ものではない。

アメリカ特許3883276にはロータを有する内燃式のロ
ータリーエンジンが開示されている。ロータはハウジン
グ内に配置された偏心シャフトに取り付けられている。
ハウジングはスライド式のベーンを含んでいないが、そ
の代わりに皿状の凹部が形成されている。この凹部は偏
心状に配置されたロータの突出部（lobes）に適合する
ように設定されている。燃料は偏心シャフトを通って流
入し、排気ガスはサイドハウジング内のダクトを通じて
排出される。

アメリカ特許3712274には円形のハウジング内に取り
付けられた円形のロータが開示されている。このロータ
及びハウジングは凹部を有し、この凹部によって燃焼室
が形成される。燃料はロータに形成された通路をとおっ
て燃焼室内に入り、一方排気ガスは円筒状のハウジング
を通って延びる通路を経て燃焼室から排出される。

アメリカ特許3693600には円筒状のハウジング内に偏
心状態で取り付けられたロータが開示されている。燃焼
ガスはロータに螺旋状に形成されたダクトを通って流
れ、また、ロータはジェットエアーオリフィス、燃焼室
内の流体の膨張、及び螺旋形のダクトのトルク成分の複
合作用によって駆動される。排気ガスは円筒状のハウジ
ングから直接排出される。

アメリカ特許3894519には円筒状のハウジング内に配
置された楕円形のロータを有するロータリーエンジンが
開示されている。複数のベーンが設けられており、これ
らのベーンによって燃焼室が形成されている。ロータは
円筒状のチャンバの側壁を通って延びるシャフトに取り
付けられている。燃料及び空気は中空のシャフトの一端
及びロータの本体に形成された通路を通って燃焼室へ導
入される。排気ガスはロータの本体に形成された通路及
び中空のシャフトの他端を通って燃焼室から排出され
る。シャフトは二つのセグメントに分かれており、その
一方はシャフトの一端から排気ガスを排出させ、他方は
空気と燃料の混合気をシャフトの他端へと流入させる。
空気と燃料の混合気は長手方向に形成された仕切りによ
って混じり合わないようになっている。このような構成
においては、空気及び排気ガスの双方が中空のシャフト
を通って流れるので、シャフトの一端をギヤーボック
ス、クラッチ、フライホイール等に連結して出力シャフ
トとして利用することが困難である。

この発明の目的は上記欠点を克服することのできるロ
ータリーエンジンを供給することである。

この発明の別の目的はロータの本体に形成された通路
を通じて燃焼室へ空気を供給したり燃焼室から排気ガス
を排出したりすることが可能で、しかもエンジンとギヤ
ーボックス、クラッチ、フライホイール等との連結を可
能にする出力シャフトを有するロータリーエンジンを供
給することである。

発明の説明この発明のロータリーエンジンは、一つの態様におい
て、円筒状のチャンバを有するエンジン本体と、本体を有する楕円形のロータと、複数の可動式のベーン部材と、を有し、円筒状のチャンバは端壁を有し、ロータの本
体は対向する一対の側壁及び外周面を有するとともに各
側壁から外方に延びる一対の対向するシャフト部材を有
し、楕円形のロータを中心軸の回りに回転運動させるた
めに、両シャフト部材は相互にその軸を揃えて配置され
るとともに円筒状のチャンバの各端壁を通って延び、ベ
ーン部材はロータの外周面と円筒状のチャンバの内壁と
の間に延びて複数の独立した燃焼室を形成するように設
定され、ロータは第１流路と第２流路とを有し、第１流路はシ
ャフト部材の一方及びロータの本体を通ってロータの外
周面に形成された第１ポートへと延びて、流体を第１ポ
ートと円筒状のチャンバの内部との間に流し、第２流路
は円筒状のチャンバの端壁の一方及びロータの本体を通
ってロータの外周面に形成された第２ポートへと延び
て、流体を第２ポートと円筒状のチャンバの内部との間
に流し、第１及び第２流路は相互に連通されていない。

一方シャフト部材を通って延びる第１流路を設けると
ともに円筒状のチャンバの一方の端壁を通って延びる第
２流路を設けたことによって得られる利点の一つは、他
方のシャフト部材に流路を設ける必要がなくなるため、
このシャフトを出力シャフトとして使用し、マニホール
ドの配列を複雑化させることなくエンジンとギヤーボッ
クス、クラッチ、フライホイール等とを連結できる点で
ある。

エンジン本体は事実上ディスク状に形成することが可
能である。端壁は別体として形成して、エンジン本体の
残りの部分に後から取り付けるようにしてもよい。ま
た、エンジン本体は二つの構成部分（各構成部分が端壁
及び円筒状のチャンバの一部分を有している）から構成
することも可能である。

楕円形のロータはその長軸が円筒状のチャンバの内壁
から若干離れ、それによって圧縮領域が限定されるよう
な寸法に設定される。楕円形のロータの幅は円筒状のチ
ャンバの両端壁間の距離よりも若干短く設定される。楕
円形のロータの側壁に沿って流体が漏出するのを抑制す
るために、楕円形のロータの対向する側壁と円筒状のチ
ャンバの各端壁との間にはシール材が配置されている。

対向する一対のシャフト部材は単一の部材として形成
され、楕円形のロータを貫通して、ロータの各側壁から
突出している。この単一の部材はその長手方向の一部に
中空部を有し、中空のシャフト部材と中実のシャフト部
材とを形成している。

第１流路は中空のシャフト部材と、この中空のシャフ
ト部材からロータの本体を経て第１ポートへと続く流路
とによって形成されている。この流路は中空のシャフト
部材と第１ポートの間に延びるチューブ又はシャフトで
ある。また、第１ポートを複数にして、中空のシャフト
からこれらの複数の第１ポートへと延びる複数の流路を
形成することも可能である。

第２流路はロータの対向する側壁の一方又は両方に形
成された凹部と、円筒状のチャンバの一方の端壁に凹部
と連通するように形成された開口と、ロータの外周面に
形成された第２ポートと連通するように凹部内に形成さ
れた開口とによって形成されている。

凹部はロータの本体の軸方向に延びてこの本体を貫通
し、チャンバの端壁に形成された開口に連通するボアを
形成している。

ロータの対向する側壁はボアの各端縁とロータの外周
面との間に延びている。シール部材はこの端面と円筒状
のチャンバの各端壁との間に配置されている。

第１及び第２ポートの配置はエンジンの作動サイクル
の形式に応じて変更可能である。２サイクルエンジンの
場合、これら第１及び第２ポートが共通の燃焼室内に位
置することができるように、これら両ポートを相互に隣
接して配置するのが好ましい。また、これら両ポートは
楕円形のロータの短軸に隣接させて配置するのが望まし
い。さらに、２サイクルエンジンの場合、それぞれ一対
の第１ポート及び第２ポートをロータの対向する側に形
成するのが望ましい。

４サイクルエンジンの場合、これら第１及び第２ポー
トがそれぞれ別の燃焼室を通るように、これら両ポート
を相互に離間して配置するのが好ましい。

燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の排出を
円滑にするために、第１及び第２ポートの形状は様々に
変形することができる。各ポートは単一の開口部からな
るものでもよいし、複数の開口部からなるものでもよ
い。

ベーン部材も、独立した燃焼室を形成し得るものであ
れば、どのような構造のものでもよい。ベーン部材は、
エンジン本体内に形成されたベーンハウジング内に付勢
された状態で配置されたスライド式のベーンであること
が望ましい。ベーン部材の数は燃焼室の数に応じて変更
される。ベーン部材の数は奇数でも偶数でもよい。好ま
しいエンジンは６つのベーン部材によって限定される６
燃焼室のもの、あるいは８つのベーン部材によって限定
される８燃焼室のものであるが、これら以外の数の燃焼
室を有するエンジンも可能である。

第１流路は燃焼室から排気ガスをエンジン本体の外部
へ排出する。燃焼ガスとロータとの間の熱交換を制御す
るために、必要に応じて、断熱材を使用することも可能
である。

第２流路は混合気吸入口を有し、燃料はここで供給さ
れる。この第２流路には空気のみ（２サイクルエンジン
の場合には、空気／オイルの混合気）が流されることが
望ましい。

ね量噴射装置は一つだけエンジン本体に取り付けて、
燃料を各燃焼室内に噴霧できるようにすることが望まし
い。燃料噴射装置は各燃焼室に取り付けることも可能で
ある。その場合、６燃焼室型のエンジンでは６個の燃料
噴射装置が取り付けられる。燃料噴射装置を各燃焼室に
取り付けることの利点は、各燃焼室毎に燃料の供給量を
制御できる点である。したがって、大きいエンジン出力
を必要としない場合には、一部の燃焼室への燃料供給を
遮断できるようにして、エンジンを可変出力式にするこ
とが可能である。

このロータリーエンジンは燃焼室内に導入された空気
と燃料の混合気に点火するための点火装置を含む。点火
装置はスパークプラグ等のスパーク点火方式のものがよ
い。所定の圧力／温度において自然発火する空気と燃料
の混合気が用いられる場合には、点火装置は不要であ
る。

エンジンの冷却を容易にするために、エンジン本体に
冷却液用の通路を形成してもよい。この通路に水その他
の冷却液を流すことによって、燃焼領域からの放熱性を
向上させることができる。

軽量化及び熱伝導性の制御のために、ロータには中空
部が形成されている。

図面の簡単な説明この発明は添付の図面に示されるような実施例を参照
することによってよりよく理解されよう。図面におい
て、図１は２サイクルに適した８燃焼室の実施例における
ロータリーエンジンの断面図、図２は図１の断面図、図３は２サイクルに適した６燃焼室の実施例における
ロータリーエンジンの断面図、図４は４サイクルに適した８燃焼室の実施例における
ロータリーエンジンの断面図、図５は４サイクルへの適用に適したロータの図、図６は相互に連結された一対のロータを含むエンジン
の断面図である。

発明の詳細な説明図1,2及び５を参照すると、エンジン本体10を有する
８室ロータリーエンジンが示されている。エンジン本体
10の内部には円筒状のチャンバ11が形成されている。こ
の円筒状のチャンバは一対の端壁13A,13B（図２参照）
を有する。

円筒状のチャンバ11内には楕円形のロータ12が配置さ
れている。ロータ12は本体13C（図５参照）を有する。
本体13Cの外周面14はそれぞれの燃焼室を通っている。
ロータ12はさらに一対の対向する側壁15,16を含む。各
側壁にはロータを円筒状のチャンバの内壁に対してシー
ルするためのシールリング17,18が取り付けられてい
る。

この実施例においては、ロータ12にはこのロータを貫
通して両側壁15,16に開口する円形のボア19が形成され
ている。さらに、ロータ12には軽量化のための中空部20
（図１参照）が幾つか形成されている。

図２に一層明瞭に示されているように、ロータ12は一
対のシャフト21,22によって円筒状のチャンバ11内で非
偏心回転可能に取り付けられている。この実施例におい
ては、シャフト21,22は単一の部材として形成されてい
る。また、シャフト21は中空体として形成され、一方シ
ャフト22は中実体として形成されている。各シャフトは
エンジン本体の各端壁13A,13Bを通るように配置され、
軸受アセンブリ23,24を介してエンジン本体に取り付け
られている。なお、軸受アセンブリ23,24にはこれらに
隣接してシール材25,26が配置されている。さらに、シ
ャフト21にはプーリ27が取り付けられており、プーリベ
ルトを介して補助装置を駆動できるように設定されてい
る。

中空のシャフト21の端部はロータ12のほぼ中央に位置
し、この端部にはシャフト21の中空部に連通する一対の
流体用の流路28,29が延びている。一方、ロータの外周
面には第１ポート30,31が形成されており、流路28,29は
第１ポート30,31に開口されている。流路28,29は中空の
チューブ（図５参照）であり、シャフト21,22をロータ
の本体13に支持する役目も果たしている。

中空のシャフト21と各ポート30,31に連通する流路28,
29とによって、第１流路が形成される。この実施例にお
いては、この第１流路は排気ガスを燃焼室からエンジン
本体の外部へと排出する。

中実のシャフト22は出力シャフトとして機能するシャ
フトであり、フライホイール32に連結されている。

円筒状のチャンバ（図２参照）の端壁13Aにはボア19
に連通する開口33が形成されている。開口33はシャフト
21,22の一方とシールリング17又は18との間に配置され
ている。ボア19はロータ12の本体13Cに形成された適当
な通路を介して一対の第２ポート35,36に連通されてい
る。第２ポート35と、ボア19と、及びボア19と各第２ポ
ート35,36とを連通させる通路とによって、第２流路が
形成される。この実施例においては、この第２流路はエ
アーを各燃焼室へ送る。

この実施例のシールリング17,18は楕円形を有し、ロ
ータとともに回転する。また、このシールリング17,18
は端壁13A,13Bの平坦な端部プレートに接触した状態に
保持され、燃焼室からのガスの漏洩を防止するためのバ
リアとして機能する。

ロータリーエンジンの本体10には８つのスライド式の
ベーン48−53A,53Bによって区画された８つの燃焼室40
−47が形成されている。ベーン48−53A,53Bはエンジン
のハウジングにスライド可能に取り付けられ、ロータ12
の外周面14に接触するように設計されている。また、ベ
ーンにはロータの外周面にスライド係合するシールチッ
プが取り付けられている。さらに、各ベーンの両側面に
はシール部材が離間させて取り付けられている。このシ
ール部材によって、ベーンが燃焼ガスを損失することな
くベーンハウジング（符号54で示される）内をスライド
動作することが可能となる。各ベーンはベーンハウジン
グから突出する方向に付勢されている。各ベーンはロー
タの外周面の幅方向に延びており、この外周面との間を
シールした状態でこの外周面に接触する。

ベーンの詳細な構造及びベーンのエンジン本体への詳
細な取り付け構造はこの発明の構成部分を成すものでは
ない。従来技術文献にはこの発明に適用可能なベーンの
設計又は操作に関する種々の方法が開示されている。

隣接する各対のベーンの間には、燃料噴射装置55及び
点火プラグ56が取り付けられている。これら燃料噴射装
置及び点火プラグの形式及び動作もこの発明の構成部分
を成すものではない。

エンジン本体はこのエンジン本体に形成された適当な
通路57に冷却液を流して、放出熱（librated heat）を
除去することによって冷却される。

ロータの本体を通って流れる高温の排気ガスとボア19
を通るエアーとの間の熱交換をコントロールするため
に、ボア19の内面には絶縁材58がコーティングされてい
る。

図1,2及び５に示されるエンジンの動作を以下に説明
する。

まず、エンジンを始動させるために、所定の外部装置
（スターターモータ等）によってシャフト22を回転させ
ることによって、エンジン本体に対してロータ12を回転
させる。それと同時に、スーパーチャージャ（図示せ
ず）をベルトによって駆動させ、圧縮空気を開口33を通
じてボア19内へ導入する。ロータ12がその中心軸の回り
に回転すると、ロータの動きに応じてベーンが突出した
り引っ込んだりし、隣接するベーンの間に形成される燃
焼室の容積は最大容積と最小容積との間で変化する。

２サイクルの燃焼プロセスにおいては、圧縮空気はボ
ア19から第２ポート35,36を通じて燃焼を終了した燃焼
室へ導入される。その後、ロータ12の回転により、第２
ポート35,36は圧縮された燃焼室からの出口として機能
するようになる。この段階で、燃料が燃料噴射装置から
圧縮された燃焼室内へ噴霧される。ロータは楕円形の形
状を有するので、ロータの回転により空気と燃料との混
合気はさらに圧縮される。ロータの長手方向の頂点が燃
焼室の中央に達したとき又はそれに近づいたとき、燃焼
室の前方の領域に存在する空気と燃料との混合気の割合
が減り、燃焼室の後方の領域に存在する空気と燃料との
混合気の割合が増大し始め、混合気は点火プラグが設け
られた後方の領域に蓄積される。この状態で、点火プラ
グからスパークが放たれ、混合気が点火される。これに
より、混合気の爆発膨張がおこり、ロータに対して図示
反時計回りの回転力が付与される。こうして得られたロ
ータの回転力により、燃焼室の前方の領域に残存してい
る燃料ガスが圧縮されるとともに後方の領域に送られ、
燃焼中の火炎の中へ投入される。

供給された燃料の燃焼は第１ポート30（又は31）がそ
の燃焼室を通過する瞬間又は直前に完了する。このポー
トが燃焼室を通過するとき、燃焼ガスはこのポートを経
て中空のシャフト21を通り排気管21Aへと排出される。

排気ガスは圧縮空気の燃焼室への導入によって排出さ
れる。なお、この圧縮空気は排気ポートに隣接する第２
ポート35（又は36）を通じて導入される。この動作によ
って、新しい空気が燃焼室内に充填され、新たなサイク
ルが再度開始される。

特に図１に示されているように、ロータ12は矢印で示
される反時計回りに回転する。図１においては、燃焼室
40,44が最も圧縮された状態であり、燃焼室43,47が膨張
過程であり、燃焼室42,46が排気の状態である。また、
燃焼室41,45は燃料噴射及び圧縮の過程である。このよ
うにして、各サイクル毎に均衡のとれた動作が行われ
る。

図３は上記の８燃焼室のロータリーエンジンと類似し
た６燃焼室のロータリーエンジンである。なお、同一の
構成部材には同様な参照符号を付している。

８燃焼室のものにおいては、点火時における圧縮され
た燃焼室の前に膨張過程にある燃焼室が位置しているの
で、動力パルス（power pulses）が重なり、トルクが円
滑に伝達される。したがって、このような効果をさらに
増大させるためには、燃焼室の数を増やす必要がある。
６燃焼室のものにおいては、ある圧縮された燃焼室が点
火されようとしているときには、その燃焼室の前方に位
置する燃焼室は燃焼過程をすでに完了している。この場
合、フライホイールによって、出力シャフトからトルク
を円滑に取り出すことができる。

図４はこの発明の実施例におけるロータリーエンジン
であり、４サイクルに適したロータリーエンジンであ
る。このエンジンは上記２サイクルに適したエンジンと
類似しており、円筒状のチャンバ101を有するエンジン
本体100と、上記と同様にしてチャンバ内に配置された
楕円形のロータ102とを有する。円筒状のチャンバ101は
８つのスライド式のベーンによって区画された８つの燃
焼室が形成されている。これは、上記の２サイクル用の
８燃焼室エンジンの場合と同様である。ロータ102は、
上記と同様に、部分的に中空の中心シャフト103を有し
ている。しかしながら、このシャフト103は中空のシャ
フト103と第１ポート105とを連結する単一の流路104を
有する。シャフト103をこの状態に保持するために、補
強用の支柱105がシャフト103とロータ102を通って延び
るボア106の内壁との間に差し渡されている。燃焼ガス
は第１ポート105及び流路104を通り、中空のシャフト10
3から排気系（図示せず）へと導かれる。

上記の２サイクル用のエンジンと同様に、空気はエン
ジン本体の端壁に形成された開口（図示せず）を通じて
ボア106内に入ることができる。ボア106と第２ポート10
8との間には流路107が形成が形成されており、この流路
107によって空気がボア106から所定の燃焼室の内部へと
流される。

４サイクルエンジンの動作を以下に説明する。図４に
示されるように、燃焼室110,114は最も圧縮された状態
にあり、燃焼室112,116は最大容積の状態にある。燃焼
室111,115は圧縮の過程にあり、一方燃焼室113,117は膨
張の過程にある。ロータが矢印で示された方向に回転す
ると、空気がボア106から流路107及び第２ポートを経て
膨張過程にある燃焼室117へと供給される。膨張が最大
（燃焼室116参照）に達した後、燃料が燃料噴射装置
（仮想線で示されている）からその燃焼室内へ噴霧され
る。その後、楕円形のロータがさらに回転されることに
よって、その燃焼室が圧縮される。

燃料を含む燃焼室が最大限圧縮（燃焼室114参照）さ
れたら、点火プラグ（仮想線で示されている）からスパ
ークが放たれる。燃料の爆発膨張により、ロータが示さ
れた方向に回転する。この膨張によるロータの回転は、
膨張が最大になって排気スロット（第１ポート105）が
燃焼室111に達するまで続く。

ロータがさらに回転すると、排気ガスは圧縮され、ロ
ータによって燃焼室から排出される。この排気ガスは排
気チューブ及び中空のシャフトを経て大気中へ開口する
排気管へと導かれる。

このようにして、各燃焼室110−117について圧縮、燃
焼、膨張及び排気のオットーサイクルが連続的に行われ
る。すなわち、４サイクルの内燃エンジンの動作が行わ
れる。

このエンジンにおいては必ずしも燃料噴射装置を使用
する必要はなく、キャブレタ等の外部装置を用いて燃料
及び空気をボア106内に直接供給して、空気と燃料との
混合気を膨張過程の燃焼室に導入してもよいし、あるい
は混合気を予め加圧しておいて燃焼室内に圧送（スーパ
ーチャージャ等によって）するようにしてもよい。

また、ロータは非偏心運動をするので、大きいエンジ
ン出力を必要としない場合には、一部の燃焼室が燃焼サ
イクルに関与しないようにすることも可能である。

たとえば、８燃焼室のものは、電気的な制御によっ
て、ロータが一回転する間に各燃焼室における燃焼が一
回だけになるようにすることも可能である。これは、図
１において、燃焼室の点火順を40,45,42,47,44,41,46,4
3の順にすることによって実施可能である。このような
点火順にすれば、トルクがロータに対して連続的に加え
られる。

同様に、６つの等しい燃焼室を有するもの（連続する
燃焼室が反時計回りにA,B,C,D,E,Fとして識別され、ロ
ータが反時計回りに回転するもの）においては、エンジ
ンはA,E,C,A,E,Cの点火順でロータに動力が加えられる
ように制御される。このようにすることによって、ロー
タの１回転につき６つの動力パルスが作用する。なお、
６つの燃焼室がすべて作動する場合には、ロータの１回
転につき12の動力パルスが作用する。

以上のように、可変点火が可能であるとともに許容容
積において操作可能であるため、燃費の低減及び排気物
質の低減等の面で特有の効果がある。

また、二つ又はそれ以上のロータを連結して、エンジ
ン本体に形成される燃焼室の数をさらに増やすことも可
能である。

図６に示されるように、この発明の一つの実施例にお
いては、一対のロータが連結されている。

この図においては、二つの円筒状のチャンバ122,123
が形成されたエンジン本体121を有するロータリーエン
ジン120が示されている。円筒状のチャンバ122,123のそ
れぞれは端壁124,125を有し、これら円筒状のチャンバ
は中央壁126によって区画されている。これらの壁には
通路127が形成され、冷却液を通してこの系から出され
る熱を除去できるように設計されている。

このエンジンは二つの楕円形のロータ128,129を有す
る。これらの各ロータは各円筒状のチャンバ内に回転可
能に配置されている。各ロータ128,129は上記したロー
タと同様に構成され、このロータと円筒状のチャンバの
端壁との間をシールするためのシール材130,131を有す
る。円筒状のチャンバには、上記と同様に、このチャン
バを複数の燃焼室に区画するための多数のベーンが配置
されている。ロータ128は中空のシャフト132によって支
持され、ロータ129は中空部133と中実部134とから成る
部分的に中空のシャフトによって支持されている。中実
部134は端壁125に形成された開口に挿通され、この開口
に取り付けられた軸受135によって支持されている。中
実部134は出力シャフトであり、フライホイール136に連
結されている。

シャフト132、中空部133及び中実部134は単一の部材
として一体状に形成されている。このため、ロータ128,
129は相互に軸方向に配置される。上記したように、各
燃焼室には燃料噴射装置140及び点火プラグ（図示せ
ず）が取り付けられている。

排気ガスは各燃焼室から各ロータ128,129に形成され
た第１ポート141を通り、さらにこのポートに連通する
通路142及び中空のシャフト132を経て排出され、排気系
（図示せず）へと導かれる。

ロータ128,129にはその本体を通って延びるボア143,1
44が形成されている。これらのボア143,144は145におい
て相互に連通されている。端壁124には空気をボア143,1
44内に導入するための開口146が形成されている。この
開口146によって、空気が両方のロータに形成されたボ
ア内に供給される。なお、多量の空気を導入する必要が
ある場合には、空気を取り入れるための開口を複数にし
てもよい。

上記と同様に、空気を燃焼室へ導入するために、各ボ
ア143,144は所定の通路（図示せず）を通じて第２ポー
トに連通されている。

また、ロータ128,129には相互に連通されていないボ
ア143,144を形成することも可能である。この場合、中
央壁126に空気を取り入れ用の通路が形成され、この通
路には両方のボアに連通する開口が形成される。中央壁
126は中空部133とシール係合し、別々のボアを形成して
いる。

両方のロータは相互に連結されているので、それらは
その回転力を共通のシャフトに付与する。このため、出
力特性が改善される。

当然のことながら、これ以外の変更も可能である。た
とえば個々のロータの回転時にそのオットーサイクルの
時期をずらせたり交互に生じさせたりするために、ロー
タをシャフトの回りに並列に配置しないことも可能であ
る。この場合（位相をずらせた場合）、各ロータにおい
てオットーサイクルがオーバーラップする。そのため、
２連ロータ式のエンジンを、上記のように、１回転当た
りに点火される燃焼室の数を少なくした状態で運転した
場合でも、そのエンジンは優れたバランス性能を発揮す
る。

図６に示すように、ロータを平行に配置してその回転
を同期させることも可能である。また、第２のロータの
ハウジング、ベーン及び関連部材を第１のロータのハウ
ジングに対して回転させることによって、上記のよう
に、各ロータの動作がオーバーラップするように設定す
ることも可能である。

さらに、燃料噴射装置を中央壁126に配置し、一つの
燃料噴射装置で隣接する二つの燃焼室に燃料を供給でき
るようにしてもよい。

中央に排気管を設け、その排気管にタービンを連結す
ることによって、そのシャフトから出力を直接取り出す
ことも可能である。

連続的な回転運動による排気ガスの脈動は（レシプロ
エンジンと比較して）極めて低く抑えられる。吸入され
た空気はロータの本体を通って流れ、ロータに対する冷
却作用も発揮する。また、高温の排気ガスとの間の熱交
換によって、この吸入された空気を予め加熱しておくこ
とも可能である。

ロータのシャフトが１回転する間に各燃焼室が２回の
パワーストローク（動力工程）を行う形式のこの発明に
よる８燃焼室型のロータリーエンジンは、従来の２サイ
クルのレシプロエンジンに比べて極めて遅いスピードで
運転可能である。各シリンダの出力シャフトが１回転す
る間に１回のパワーストロークを行う従来の４気筒エン
ジンは、１回転当たりのパワーストロークは４回であ
る。このロータリーエンジンは１回転当たり16回のパワ
ーストロークを行う。つまり、このロータリーエンジン
は同じ出力を得るために従来の４気筒エンジンの1/4の
スピードで運転することが可能である。したがって、８
燃焼室の２サイクルのロータリーエンジンの最大速度を
約1,400rpmに設定することが可能である。なお、ロータ
の回転スピードをさらに上げれば、出力はさらに増大す
る。

ロータリーエンジンのハウジングの内径は220mmに設
定されるのが望ましい。また、エンジンの外径は約360m
mである。好ましい燃焼室は最大容積時における深さ35m
m、ベーン間の幅55mm、及びロータの軸方向の深さ55mm
を有する。このように設定した場合、各燃焼室の最大容
積は106cc、隙間容積は75ccとなる。過給状態下で吸入
される空気量は、ロータの１回転に対して16×75cc、す
なわち1200ccである。高オクタン価の燃料を使用する場
合には、ある程度の過給が必要である。このエンジンは
1,500rpmでネット出力30kwを発生する能力があり、ツイ
ンロータにすれば60kwの出力を得ることが可能である。

ハウジングの内径を変更せずに燃焼室の数を６とすれ
ば、各燃焼室はその幅が広くなるため、８燃焼室型の燃
焼室よりも大きくなる。燃焼室が大きくなれば、ロータ
が１回転する間により多くの燃料を燃焼させることがで
きるので、より大きい出力が得られる。

この発明は請求の範囲によって限定される発明の範囲
から逸脱しない限りいかなる変更及び修正して実施可能
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02B 53/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のチャンバを有するエンジン本体
と、本体を有する楕円形のロータと、複数の可動式のベーン部材と、を有し、前記円筒状のチャンバは端壁を有し、前記ロー
タの本体は対向する一対の側壁及び外周面を有するとと
もに各側壁から外方に延びる一対の対向するシャフト部
材を有し、前記楕円形のロータを中心軸の回りに回転運
動させるために、前記両シャフト部材は相互にその軸を
揃えて配置されるとともに前記円筒状のチャンバの各端
壁を通って延び、前記ベーン部材は前記ロータの外周面
と前記円筒状のチャンバの内壁との間に延びて複数の独
立した燃焼室を形成するように設定されたロータリーエ
ンジンであって、前記ロータは第１流路と第２流路とを有し、前記第１流
路は前記シャフト部材の一方及び前記ロータの本体を通
って前記ロータの外周面に形成された第１ポートへと延
びて、流体を第１ポートと前記円筒状のチャンバの内部
との間に流し、前記第２流路は前記円筒状のチャンバの
前記端壁の一方及び前記ロータの本体を通って前記ロー
タの外周面に形成された第２ポートへと延びて、流体を
第２ポートと前記円筒状のチャンバの内部との間に流
し、前記第１及び第２流路は相互に連通されていないロ
ータリーエンジン。
【請求項２】前記シャフト部材の一方が中空体であり、
前記第１流路の一部を構成し、前記シャフト部材の他方
が中実体であり、前記第１流路又は第２流路の一部を構
成していない請求項１に記載のロータリーエンジン。
【請求項３】前記第１及び第２のシャフト部材が単一の
部材として形成され、その長手方向に沿って部分的に中
空部が形成されていることにより、中空のシャフト部材
と中実のシャフト部材とが限定される請求項２に記載の
ロータリーエンジン。
【請求項４】前記中空のシャフト部材と前記第１ポート
との間に延びる流路が形成されている請求項３に記載の
ロータリーエンジン。
【請求項５】前記流路及び前記第１ポートがそれぞれ一
対設けられ、各流路が前記中空のシャフト部材と前記各
第１ポートとの間に延びている請求項４に記載のロータ
リーエンジン。
【請求項６】前記楕円形のロータがその対向する側壁の
少なくとも一方に形成された凹部を有する請求項１に記
載のロータリーエンジン。
【請求項７】前記凹部が前記ロータの軸方向に沿って延
びて前記ロータを貫通し、ボアを形成している請求項６
に記載のロータリーエンジン。
【請求項８】前記ロータが前記ボアと前記第２ポートと
の間に延びる通路を有する請求項７に記載のロータリー
エンジン。
【請求項９】前記通路及び前記第２ポートがそれぞれ一
対設けられ、前記通路が前記ボアと前記各第２ポートと
の間に延びている請求項８に記載のロータリーエンジ
ン。
【請求項１０】前記エンジン本体の前記端壁の一方に開
口が形成され、この開口が前記ボアに連通している請求
項７に記載のロータリーエンジン。
【請求項１１】前記第１ポート及び前記第２ポートが共
通の燃焼室に連通することができるように、これら両ポ
ートが相互に離間した状態で隣接して配置されている請
求項１に記載のロータリーエンジン。
【請求項１２】前記第１ポート及び前記第２ポートが別
々の燃焼室に連通することができるように、これら両ポ
ートが相互に離間した状態で配置されている請求項１に
記載のロータリーエンジン。
【請求項１３】前記第１ポート及び前記第２ポートが前
記ロータの短軸に隣接した状態で配置されている請求項
１に記載のロータリーエンジン。
【請求項１４】前記燃焼室のうちの一つ又はそれ以上に
連通する燃料噴射装置が取り付けられている請求項１に
記載のロータリーエンジン。
【請求項１５】前記燃焼室のうちの一つ又はそれ以上に
連通する点火装置が取り付けられている請求項１に記載
のロータリーエンジン。
【請求項１６】前記燃焼室の数が６から８である請求項
１に記載のロータリーエンジン。
【請求項１７】前記燃焼室のそれぞれが燃料噴射装置及
び点火装置を有する請求項16に記載のロータリーエンジ
ン。
【請求項１８】前記チャンバ及び前記ロータが複数であ
り、前記各ロータが共通のシャフトに取り付けられてい
る請求項１に記載のロータリーエンジン。