JP2001207859A - ローリングピストンエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 慣性力のロスを軽減し、機械的ロスが少なく
して回転を円滑にし、小型・軽量化、低コスト化がで
き、かつ高効率、高出力を得ることができるエンジンを
提供することを目的とする。 【解決手段】シリンダーの真円の作動室内に、その中心
を通る回転軸とバネ負荷を受けつつ一体回転するよう作
動室より小径で円形のローリングピストンを偏心して配
設し、シリンダーの作動室対向位置に一対のベーンを、
半径方向摺動自在でかつローリングピストンの外周に摺
接するようにバネ負荷を受けて配設し、これによってロ
ーリングピストンエンジンの作動室を２分割し、一方の
作動室と他方の作動室を弁を介してエアータンクに接続
し、一方の作動室側で吸気・圧縮作動行程を、他方の作
動室側で膨張・排気行程をそれぞれ別々に実行するとと
もに、吸気・圧縮作動行程と膨張・排気行程を同時に進
行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、回転型の
内燃機関に関し、さらに詳しくは内燃機関のシリンダー
作動室を２室に分割し、一方の作動室で吸気・圧縮行程
を、他方の作動室で膨張・排気行程を遂行し、ローター
の一回転で一サイクルを得る真円基本の新規なローリン
グピストンエンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来のレシプロエンジンにお
いては、往復ピストンシリンダーにクランク機構を備え
た複雑な構造を有し、このため機械的損失が大きく、小
型化、軽量化が困難であった。

【０００３】また、ロータリーエンジンにおいて、ロー
ターの偏心運動に伴う変形運動は避けられず、これによ
り慣性力のロスが生じるため、ローターの振動対策とし
て、バランサーの設置を必要とするものであった。また
ローターのアペックスシ−ルに対する漏洩は避けられ
ず、厳しい管理が要求され、さらに燃焼前の圧縮比の選
定に制約受け、燃費、出力制御に制限を受けるなどの問
題点があった。

【０００４】さらに、スワールの創成について、従来
は、吸気時に燃料を混合してスワールを発生するもので
あり、圧縮行程に点火するのでスワールは減衰するもの
であった。また、図９に示すように、吸入・圧縮シリン
ダーと爆発・圧縮シリンダーを分離設置する２個のシリ
ンダーを備え、１回転に２回爆発を行う行程を特徴とし
ているが、加圧空気を供給するため、吸気圧縮シリンダ
ーを別に設け、又は別の圧縮機を設けるなど別途手段が
取られているため、構造上に嵩張るものであった。この
場合も点火は、圧縮直後に行われるため、直前での冷却
はできない等の問題を残していた。

【０００５】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであって、ピストンの回転を直結とした真円
運動をするローリングピストン形のエンジン構造とした
ことにより、より一層単純な構造を有し、機械的ロスが
少なく、スムースな回転を得ることができ、小型・軽量
化、低コスト化のできる新規なエンジンを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、真円の作動室を備えるシ
リンダと、シリンダの作動室内の中心を挿通して配設さ
れる回転軸にその偏心位置で一体回転可能に取り付けら
れる作動室より小径のローリングピストンと、シリンダ
ーに配備される吸気口、逆流防止弁、エアー供給弁、排
気口及び燃料噴射口と点火プラグとを具備し、シリンダ
ーの作動室に半径方向摺動自在でかつローリングピスト
ンの外周に摺接自在に配設する一対のベーンにより作動
室を第１作動室、第２作動室に２分割し、第１作動室に
臨んで吸気管に通ずる吸気弁と、エアー吐出管により圧
力空気タンクへ通ずる逆流防止弁を配設するとともに、
第２作動室に臨んでエアータンクからエアー供給管を介
して加圧空気を供給するエアー供給弁と、排気管に通ず
る排気弁、燃料噴射弁と点火プラグを配設し、エアー吐
出管とエアー供給管にエアータンクを接続するととも
に、ベーンの下端に、ユニバーサル機構を配設したこと
を特徴とするローリングピストンエンジン（請求項１）
を提供する。

【０００７】この出願の発明は、上記の課題を解決する
ものとして、真円の作動室を備えるシリンダと、シリン
ダの作動室内の中心を挿通して配設される回転軸にその
偏心位置で一体回転可能に取り付けられる作動室より小
径のローリングピストンと、シリンダーに配備される吸
気弁、逆流防止弁、エアー供給弁、排気弁及び燃料噴射
口と点火プラグとを具備し、シリンダーの作動室に半径
方向摺動自在でかつローリングピストンの外周に摺接自
在に配設する一対のベーンにより作動室を第１作動室、
第２作動室に２分割し、第１作動室に臨んで吸気管に通
ずる吸気弁と、エアー吐出管により圧力空気タンクへ通
ずる逆流防止弁を配設するとともに、第２作動室に臨ん
でエアータンクからエアー供給管を介して加圧空気を供
給するエアー供給弁と、排気管に通ずる排気弁、燃料噴
射弁と点火プラグを配設し、エアー吐出管とエアー供給
管にエアータンクを接続するとともに、ベーンの下端
に、ユニバーサル機構を配設したことを特徴とするロー
リングピストンエンジン（請求項２）を提供する。

【０００８】また、この出願の発明は、回転軸とローリ
ングピストンの間にバネを介在させるとともに、介挿す
るバネ力の付勢方向を規定することによって、爆発膨張
時の反力が掛からない角度で、かつ、吸気圧縮時の反力
で開かない力を加えるように介在したローリングピスト
ンエンジン（請求項３）を、ベーンの負荷バネの負荷態
様を規定することによって、一対のベーンが、引っ張り
バネによって引き寄せられ、かつ、フリーになっている
ローリングピストンエンジン（請求項４）を提供する。

【０００９】さらに、この出願の発明は、ローリングピ
ストンに対するシ−ル用付属品を特定して、ローリング
ピストンの外周に耐摩耗性リングを備えたもの（請求項
５）、エンジンに対する付属品を特定して、タンクに冷
却装置を配したもの（請求項６）、シリンダに配備する
各種弁の構造を特定して、吸気弁、エアー供給弁および
排気弁を円筒状の回転弁としたもの（請求項７）を、作
動室を２分する分割態様を規定して、対称形の等分とし
たもの（請求項８）を、燃料の噴射態様を規定して、ス
ワールを発生するもの（請求項９）を提供する。

【００１０】さらにまた、この出願の発明は、燃焼室の
形態を規定して、シリンダーに副燃焼室を配備し、この
副燃焼室に臨んで燃料噴射弁および加圧空気供給弁を配
備したローリングピストンエンジン（請求項１０）をも
提供する。

【００１１】また、この出願の発明は、排ガスの排気熱
を利用する冷却装置の応用箇所を特定して、エンジンや
車両室内に適用可能とした（請求項１１、１２）ものを
も提供する。

【００１２】本発明によれば、２サイクルレシプロエン
ジンに対して、吸気、圧縮、膨張、排気の４サイクルが
きっちりでき、確実な燃焼が得られる。本発明によれ
ば、ピストンの回転が直結の真円運動であるため、慣性
力のロスを軽減するができ、バランサー設置等の振動対
策も容易にでき、小型のバランサーで済ますことができ
る。

【００１３】本発明によれば、１サイクルの３／４回転
まで膨張行程で占めるので、高効率、高出力を得ること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明によれば、２分割された作
動室の片側の第１作動室では吸気・圧縮行程を、もう一
方の第２作動室では膨張・排気行程が別々にしかも同時
に進行するようになっている。この場合、吸気量と排気
量を合致させて等量化するため対称形の２室とすること
が望ましい。さらにこの対称形の２室の場合、各行程に
おいて室容積が最大となる３／４回転ずつになるように
弁により制御する。この稼働サイクルにおいては、吸気
・圧縮、膨張・排気の４行程であるので（３／４×４）
３回転で一サイクルを進行する。分割された２つの作動
室では、常に３種類の行程が同時進行するので、ローリ
ングピストン一回転で一サイクルが得られるように構成
されている。

【００１５】なお、１／２回転ずつとすることも可能で
ある。しかしこの場合、排気弁と吸気弁が省略できるの
で構造上の簡素化は図れるが、作動室は排気口から排気
管へまた吸気口から吸気管へ直接開口するため、構造上
ローリングピストンが下死点（１８０°）の状態で排気
管と吸気管が連通する位置をとるので、作動室の体積が
最大になる２７０°の前までの排気作用により、燃焼膨
張力を十分使い切ることができないし、また、一度２７
０°で最大体積にまで吸い込んだ空気を吸気口に戻して
から圧縮することになり、その結果効率は低下するの
で、簡易機関として、バイクや小型発電機等への適用が
可能である。

【００１６】エアータンクは、第１作動室における吸気
・圧縮行程で圧縮した空気を溜めるためであり、逆流防
止弁を経由して充填されるように設置され、常時または
必要時に冷却できる構造となっている。例えば、家庭用
の臭化リチウムを用いた冷暖房システムの応用として、
臭化リチウム液の加熱に排気ガスを利用し、気化熱の作
用を利用した冷却にエアータンクを用いることができ
る。またこの冷却機構はエンジンの冷却、車室内の冷
却、除湿するエアコン等、冷却補助機器として利用する
こともできる。

【００１７】異なる作動室でそれぞれ個別に遂行される
圧縮行程と膨張行程を連続的に、かつ、円滑に遂行させ
るために、膨張・排気行程を遂行する第２作動室側が上
死点の回転位置を採ると、その上死点位置から第２作動
室はエアータンクとエアー供給弁を介して接続され、第
２作動室に加圧空気が供給されるので、供給圧力によっ
てローリングピストンが回転し、その後所定の容積を創
成するとエアー供給弁は閉じる。この時に創成される空
間を初期室と呼ぶ。上述のように、上死点位置では初期
室がエアータンクと連通することになるので、エアータ
ンクから高圧空気がこの初期室に供給され、所定の容積
を創成されるとき、エアー供給弁が閉じ、この時、燃料
を混合して着火することにより爆発し、膨張行程を開始
することになる。

【００１８】その際、初期室を小さくすることにより、
高圧力を得ることができる。それは、初期室圧力が、圧
縮による温度上昇を冷却で抑えた場合の計算式（初期室
圧力＝吸気圧力×吸気量÷初期室容積）から、初期室容
積に逆比例することを示唆していることから与えられ
る。この場合、初期室を小さくすれば供給空気量が一定
であるので圧力は上がるが、あまり小さくするとエンジ
ンパワーの絶対値が小さくなるので、過給器等で供給空
気の圧力を上げておくようにすれば、タンク圧力（初期
室圧力）を上げることができる。これによってエンジン
効率を向上することができる。

【００１９】また、エアータンクを大型化することによ
り、初期室の圧力低下を少なくすることができるので、
その結果同じ初期室の圧力を得るのに必要なタンク圧力
が低く抑えることができるため、圧縮行程でのタンクか
らの給気の圧縮抵抗を小さくでき、高効率にすることも
できる。このことはエアータンク圧力の式（タンク圧力
＝初期室圧力＋吸気圧力×吸気量÷タンク容積）が示唆
している。

【００２０】タンクの圧力が抜けてしまった後の始動に
際して、タンクの圧力で起動できるに必要なタンク圧力
は、直前稼働時の圧縮空気をバルブ等で塞いで溜めてお
くことを基本とするが、全くの初期時や長時間不使用に
よる圧力低下後の起動は次のの方法による。別途
設置された補助ポンプを使用しないで起動する場合、燃
料の供給と点火を止めておいて、セルモーターを回し、
爆発・排気行程を実行することなく、吸気・圧縮行程の
みを行うようにし、爆発・排気が可能になるまでにタン
ク圧力を上げてから始動し所定の圧力まで上げる。専
用の電動圧縮機を備え、始動時、タンクが必要圧力にな
るまで電動圧縮機で制御する。の場合非常時のブース
ターとして使用することができる。エアータンクの圧力
を上げることによって、高効率、高出力を得ることがで
きる。その手段として次の方法が挙げられ、一つは、エ
アータンクと初期室との接続通路を絞って省エネ運転す
る方法であり、他の方法は、ブースターによるか、吸気
前にターボ等で加圧する方法である。

【００２１】エアータンクの空気を冷却することによっ
ても高出力を得ることができる。冷却空気の供給は、一
度タンクに蓄えて冷却すると供給空気量と消費空気量
（初期室）の体積が一定であるのでタンク圧力は所定ど
おりに上がり、圧縮空気の温度を下げることができ、従
って、初期室に圧力が高く温度の低い空気が供給される
ものとなっている。この空気の冷却はノッキング防止に
もなっている。これは、空気の冷却によって、空気量に
比してタンク内の圧力が低くなり、それに伴って吸気の
圧縮抵抗を小さくできるので、高効率になる。この時初
期室の空気が高圧であっても温度が低いのでノッキング
の発生が抑えられる。本発明においては、エアータンク
の空気は常時または必要時に冷却する構造とされてい
る。

【００２２】図１に示すように、ローリングピストン
（２）は回転軸（４）に配備されたバネ（６）によりシ
リンダー（１）内面に押付けられ、これにより、ガス漏
れロスを削減することができる。このときのバネ（６）
の配設態様は、図７に示すように、爆発膨張時の反力が
バネにかからないように角度がつけられ、吸気圧縮時の
反力で開かない力を加えるようになっている。バネ
（６）はローリングピストン（２）とシリンダー（１）
間のシ−ル性を良好に保つため好ましく、ローリングピ
ストン（２）と回転軸（４）は固定式の機構を有するも
のであっても差し支えない。

【００２３】ローリングピストン（２）外周には、図３
に示すように、回転する耐熱・耐磨耗性リング（２３）
が装着されているので、シリンダー内周面との摩擦を避
けることができる。このリング（２３）は、爆発時のカ
ーボンをリング面で受け、シリンダー（１）内周面のカ
ーボンを潰して拾う機能を有している。また、リング
（２３）はローリングピストン（２）と反対方向に回転
するので、ベーン（３、３）のシールで掻き落とし、掻
き落としたカーボンを排気と同時に排出する。

【００２４】ベーン（３、３）は、図３に示すように、
その両側縁がシリンダー（１）を構成する一対の蓋体
（１Ａ，１Ｂ）の内側対向面に形成した溝（１ｅ）（１
ｆ）に嵌合し、両側縁が溝内に支持される構造となって
いるので、爆発・膨張行程においても爆発時の強い圧力
に抵抗できるように組み立てられている。また、ベーン
（３、３）は幅広中空構造とすることによって軽量化を
図るとともにシリンダー（１）とのシール面を大きく採
ることができる。さらに、ベーン（３、３）のシール面
を広面積で維持するため、ユニバーサル機構付シ−ル部
材（５）を取付けることもできる。図８に示すように、
一対のベーン（３、３）を引っ張りバネ（２４）で引き
寄せ合ってフリーにすることにより、少ないストローク
のバネでシリンダー（１）に押付けることができるよう
になっている。また、一対のベーン（３、３）は慣性力
を受けてもシリンダー（１）から離れない程度のバネ力
を有する引っ張りバネ（２４）で繋留されている。シリ
ンダー（１）の直径に当たる上、死点位置にある時最大
の張力になり、ベーン（３、３）とシリンダー（１）の
シール抗力が最大になる。直径以外の位置ではバネ（２
４）の張力は減少するが、ベーン（３、３）の溝方向か
らの反力でシール抗力が上がる。尚、この場合、機械的
に同期させることもできるが複雑になる。

【００２５】振動抑制機構として、ローリングピストン
（２）を複数ピストン化してバランスをとることができ
る。またバランサーを付設することにより振動を制御す
ることもできる。

【００２６】以下、図面にしたがって、この出願の発明
を、詳細に説明する。

【００２７】

【実施例】（実施例１）本発明のローリングピストンエ
ンジンは、図１に示すように、真円形の作動室（７）を
有するシリンダー（１）と、作動室より小さな直径を有
し、シリンダー（１）中心を貫通して配設した回転軸
（４）に半径方向にバネ（６）支持されかつ一体回転す
るよう作動室（７）内に偏心して配備されるローリング
ピストン（２）と、シリンダー（１）の側面に形成した
半径方向溝に嵌合し、両側面から単純梁支持される一対
のベーン（３、３）と、シリンダー（１）の周壁に形成
された吸気口（１ａ）、排出口（１ｄ）、２つの接続口
（１ｂ，１ｃ）と、吸気弁（１１）、排気弁（１１）、
逆流防止弁（１２）、エアー供給弁（１５）、燃料噴射
口（１９）、点火プラグ（２０）と、吸気管（１０）、
排気管（１８）、エアー吐出管（１３）、エアー供給管
（１４）を備え、シリンダー（１）内で加圧空気または
爆発膨張によりローリングピストン（２）を回転させ、
作動室（７）の容積の変化を行わせてサイクルをなす。
円筒状の空間を有するシリンダー（１）には、半径方向
に一対のベーン（３、３）が対向して設けられ、ローリ
ングピストン（２）の表面に向けてバネ（６）の付勢を
受けて当接し、一対のベーン（３、３）とローリングピ
ストン（２）と協働により作動室（７）は２室（８、
９）に分割される。

【００２８】ベーンのシ−ル機構について、本発明では
基本的にシ−ル用のオイルは使用できないため、各ベー
ン（３）とローリングピストン（２）と間の空気漏れ防
止を目的として、稼働中においてもベーン（３、３）の
先端に、円弧状シ−ル面を備えた断面半円状のユニバー
サル機構付シ−ル部材（５）が回動可能に取り付けら
れ、ローリングピストン（２）と広い面積で密着できる
円弧状シ−ル面が維持できるように構成されている。ベ
ーン（３，３），ユニバーサル機構付シ−ル部材（５）
は、ローリングピストン（２）と連動して運動する部材
であるため、作動抵抗をできるだけ回避する必要から、
中空状の部材となっている。

【００２９】各ベーン（３、３）の先端には、図１、３
に示すように、ユニバーサル機構付シ−ル部材（５）が
配備され、一対のベーン（３、３）は、図８に示すよう
に、相互に引っ張りバネにより引き寄せ合ってフリーに
構成されているので、ローリングピストン（２）の回転
に伴って変化する当接面に対して、ベーン（３、３）が
追従できるようになっている。ローリングピストン
（２）は、図１に示すように、回転軸に対してバネ
（６）の付勢を受け且つ一体的に回転するように配設さ
れ、その際バネ（６）は、図７に示すように、爆発膨張
時にはその反力がバネ（６）にかからないように角度を
つけ、吸気排出時の反力を受けても開かない力を加える
ような強さのバネ力が作用するように取り付けらる。

【００３０】分割された第１作動室（８）には、吸気弁
（１１）を介して吸気管（１０）が接続されるととも
に、逆流防止弁（１２）を介してエアータンク（１６）
に接続され、また第２作動室（９）には、排気弁（１
７）を介して排気管（１８）に接続されるとともに、燃
料噴射口（１９）に接続される。燃料噴射口近接して点
火プラグ（２０）が配設される。

【００３１】次に、図４に示す作動サイクルを参照しな
がら、ローリングピストンエンジンの作動について述べ
る。図４はローリングピストンエンジンの作動過程のサ
イクルを示し、ローリングピストンの上死点から１回転
する行程を８等分し、回転角度を１／８ずつ進行したと
きの吸気・圧縮、膨張・排気行程と付属機器・部品のタ
イミングを表している。

【００３２】（イ）上死点 ローリングピストン（２）が上死点の位置において、第
１作動室側（８）では、吸気弁（１１）が開放した吸気
・圧縮作動状態から、タンク内の圧力が吐出圧と等圧と
なって逆流防止弁（１２）が閉鎖した状態となり、第１
作動室（８）の吸気・圧縮行程で圧縮した加圧空気の、
逆流防止弁（１２）を介してのタンク（１６）への蓄圧
作用を終了し、第２作動室（９）側では、エアー供給弁
（１５）は閉止したままであり、このときは排気中であ
る。

【００３３】（ロ）１／８回転時 ローリングピストン（２）が引き続いて回転されると、
第２作動室（９）側では、第２作動室に初期室が形成さ
れるとともに、エアー供給弁（１５）が開放して初期室
に空気が供給されつつ、所定の容積を形成しエアータン
ク（１６）と同圧となる頃に、エアー供給弁（１５）が
閉止される。このとき排気中である。第１作動室（８）
側では、逆流防止弁（１２）は閉止しているが、吸気弁
（１１）は開放され、吸気状態になる。

【００３４】（ハ）９０度回転時 前記初期室が同圧となると同時に燃料噴射口（１９）か
ら燃料が噴射され、噴射燃料と空気がスワールで十分混
合され、回転角ほぼ７０度で点火プラグ（２０）により
着火して爆発し、膨張行程に入り、排気弁（１７）は開
放し、吸気弁（１１）も開放している（ハ）の直前まで
の行程を経て、この状態に入る。第２作動室（９）側で
は、エアー供給弁（１５）が閉止された状態で、膨張行
程に入り、排気弁（１７）は開放されているので排気が
続行される。また第１作動室（８）側では、吸気弁（１
１）は閉鎖され、逆流防止弁（１２）も閉止したまま圧
縮行程に入る。この行程以降は第１作動室（８）内の圧
縮行程と第２作動室（９）内の膨張行程が連続して行わ
れる。

【００３５】（ニ）３／８回転時 第１作動室（８）側では吸気弁（１１）が閉止し、逆流
防止弁（１２）が閉止したまま、圧縮行程が継続し、第
２作動室（９）側では、エアー供給弁（１５）が閉止さ
れた状態で、膨張行程が継続し、排気弁（１７）は開放
されているので排気が続行される。燃料の爆発による膨
張行程は、（ホ）の下死点、（ヘ）を経て（ト）の作動
室（９）が最大容積になるまで続く。

【００３６】（ホ）１８０度回転時（下死点位置） 膨張行程が継続し、ローリングピストン（２）が下死点
に達すると、第２作動室（９）側では、排気弁（１７）
が閉鎖される。一方第１作動室（８）側では圧縮行程が
継続され、吸気弁（１１）は開放待機状態なる。逆流防
止弁（１２）は閉止したままである。

【００３７】（ヘ）５／８回転時 ローリングピストン（２）がさらに回転した段階で、第
１作動室（８）側では吸気弁（１１）が開放して吸気を
開始するとともに、反対側は圧縮行程となり、圧縮空気
は、その圧力で逆流防止弁（１２）を開放しながらタン
ク（１６）に蓄積され始める。第２作動室（９）側では
膨張行程が続いている。

【００３８】（ト）６／８回転時（２７０度） この位置まで、第２作動室（９）側では、排気終了後、
エアー供給弁（１５）及び排気弁（１７）を閉止した状
態で、膨張行程を継続し、第１作動室（８）側では、吸
入・圧縮行程が継続し、この位置から、第２作動室
（９）側の排気弁（１７）が開放され始め、第１作動室
（８）側の吸気弁（１１）が閉止され始める。

【００３９】（チ）７／８回転時 この位置までは、第２作動室（９）の排気弁（１７）が
開放し、排気状態にあり、第１作動室（８）では吸入し
て閉じ込められた圧縮空気が逆流防止弁（１２）を開放
しながらエアータンク（１６）に蓄圧される。この作用
は（イ）の上死点まで続けられ、第１作動室（８）の反
対側は吸気を継続している。

【００４０】尚、最初の起動に際して、必要なタンク圧
力は、直前稼働時の圧縮空気をエアー供給弁（１４）で
塞いで溜めて置かれるので、所定の駆動圧力が確保する
ことができ、エアー供給弁（１４）を開放することによ
って始動することができる。

【００４１】上記の作動サイクルを作動室の容積変化の
観点から見るとき、図５の容積変化グラフに示すよう
に、常に３つの作動が並行して行われていることにな
る。以上説明したように、本発明によれば、ローリング
ピストンと２枚のベーンによりシリンダーを２室に分割
され、片側の作動室で吸気・圧縮行程が、もう一方の作
動室で膨張・排気行程が同時進行される。

【００４２】この場合２室は、吸気量と排気量を合わせ
るため、室容量を等しくなるように対称形とすることが
望ましい。この対称２室とした場合は、各行程における
最大作動室容積が３／４回転に定まるので、各弁の制御
をローリングピストンの３／４回転位置に合わせて設定
することにより容易に実施することが可能となる。 （実施例２）図６に示すように、シリンダー（１）に副
燃焼室（２１）を備え、副燃焼室（２１）に臨んで、エ
アー供給弁（１５）、燃料噴射弁（２２）および点火プ
ラグ（２５）が配置された別の実施例である。その他に
ついては実施例１と同様の構造を有し、ローリングピス
トンエンジンの作動についても、実施例１のものと同様
である。

【００４３】なお、副燃焼室（２１）を備えることによ
って、燃焼を有効に行うことができるので、上記実施例
１以上の高効率、高出力が期待できる。また、副燃焼室
の空間形状は球形に近い形状にすることで一層燃焼効率
を上げることがきる。

【００４４】また、吸気、圧縮空気量を弁で制御せず
に、燃料噴射量で制御する場合には、吸気制御の場合に
生ずる抵抗ロスによるポンプ損失を無くすることができ
る。副燃焼室を設ける場合は、初期室形成に要するピス
トンの回転角度を少なくすることができ、言い換えれば
早く初期室形成することできることとなるため、早期に
燃焼でき、燃焼効率を向上し、高回転に寄与することが
できる。

【００４５】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、次のよ
うな効果がある。 （１）従来の三角形ローターにシ−ルを備えるロータリ
ーエンジンに比して、ピストンの回転が直結の真円運
動となりローターの変形運動がないので慣性力のロスが
なく、また、バランサー設置等の振動対策が容易であ
り、燃焼室となる初期室がほぼ三角錐形をなすので混
合気の燃焼効率をよくすることができ、各室のシール
を広い面積のユニバーサル機構や転がりを備え、またロ
ーリングピストンに配設したバネによる押付けで対応す
ることができるので漏れのロスを極力減少することがで
きる。 （２）真円のシリンダーと円形ピストンによる簡単な組
み合わせの構造を有するので加工が容易であり、マユ形
とおむすび形のロータに比べ生産コストが削減でき、こ
の組み合わせ構造から、初期室の設定が容易であり、燃
焼前の圧縮比が、初期室の設定により自由に選択できる
ので、経費、出力制御が可能である。 （３）１サイクルの３／４が膨張行程となっているの
で、高効率、高出力を得ることができる。初期室の創成
時はタンク圧力のみの駆動力で済ますことができる。ま
た、圧縮行程に必要な慣性力は、残り１／４回転に時期
に必要な、少ない慣性力を考慮すればよく、小さなフラ
イホイールで済ますことができ、軽量化できる。 （４）エアータンクの介在とシリンダーを２分する構造
により、１つのシリンダーで吸気、圧縮、膨張、排出の
４工程をローリングピストンの一回転中に遂行すること
ができるので、エンジンを小型化することができる。 （５）初期室をタンクと接続する時に、燃料を噴射する
と、スワールを増強することができ、噴射直後に点火す
るので火炎速度を速めて燃焼効率を向上することができ
る。 （６）エアータンクを配備することからエアータンクを
容易に冷却することができ、これによって冷却された圧
縮空気の確保が容易となるので、得られる低温の圧縮空
気を供給すれば、高出力が得られ、ノッキングを避ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローリングピストンエンジンの断面概要図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視線に沿ってみた断面図であ
る。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視線に沿ってみた断面図であ
る。

【図４】ローリングピストンエンジンの作動過程を示す
サイクル図である。

【図５】ローリングピストンエンジンの作動過程におけ
る容積変化を示すグラフである。

【図６】副燃焼室を備えたローリングピストンエンジン
の作動過程を示すサイクル図である。

【図７】ローリングピストンとシリンダー間のバネ負荷
と圧縮、膨張稼働時の力関係を示す概要図である

【図８】一対のベーンを引寄せる引っ張りバネ力と抗力
の概要図である。

【図９】従来のロータリーエンジンを示す図である。

【符号の説明】

１ シリンダー １Ａ，１Ｂ一対の蓋体 １ａ 吸気口 １ｂ 送気口 １ｃ 給気口 １ｄ 排気口 １ｅ，ｆ 溝 ２ ローリングピストン ３，３ 一対のベーン ４ 回転軸 ５，５ ユニバーサル機構付シ−ル部材 ６ バネ ７ 作動室 ８ 第１作動室 ９ 第２作動室 １０ 吸気管 １１ 吸気弁 １２ 逆流防止弁 １３ エアー吐出管 １４ エアー供給管 １５ エアー供給弁 １６ エアータンク １７ 排気弁 １８ 排気管 １９ 燃料噴射口 ２０ 点火プラグ ２１ 副燃焼室 ２２ 燃料噴射弁 ２３ 耐熱耐摩耗性リング ２４ 引張りバネ ２５ 点火プラグ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真円の作動室を備えるシリンダと、シリ
   ンダの作動室内の中心を挿通して配設される回転軸にそ
   の偏心位置で一体回転可能に取り付けられる作動室より
   小径のローリングピストンと、シリンダーに配備される
   吸気口、逆流防止弁、エアー供給弁、排気口及び燃料噴
   射弁と点火プラグとを具備し、シリンダーの作動室に半
   径方向摺動自在でかつローリングピストンの外周に摺接
   自在に配設する一対のベーンにより作動室を第１作動
   室、第２作動室に２分割し、第１作動室に臨んで吸気管
   に通ずる吸気口と、エアー吐出管により圧力空気タンク
   へ通ずる逆流防止弁を配設するとともに、第２作動室に
   臨んでエアータンクからエアー供給管を介して加圧空気
   を供給するエアー供給弁と、排気管に通ずる排気口、燃
   料噴射口と点火プラグを配設し、エアー吐出管とエアー
   供給管にエアータンクを接続するとともに、ベーンの下
   端に、ユニバーサル機構を配設したことを特徴とするロ
   ーリングピストンエンジン。
2. 【請求項２】 真円の作動室を備えるシリンダと、シリ
   ンダの作動室内の中心を挿通して配設される回転軸にそ
   の偏心位置で一体回転可能に取り付けられる作動室より
   小径のローリングピストンと、シリンダーに配備される
   吸気弁、逆流防止弁、エアー供給弁、排気弁及び燃料噴
   射弁と点火プラグとを具備し、シリンダーの作動室に半
   径方向摺動自在でかつローリングピストンの外周に摺接
   自在に配設する一対のベーンにより作動室を第１作動
   室、第２作動室に２分割し、第１作動室に臨んで吸気管
   に通ずる吸気弁と、エアー吐出管により圧力空気タンク
   へ通ずる逆流防止弁を配設するとともに、第２作動室に
   臨んでエアータンクからエアー供給管を介して加圧空気
   を供給するエアー供給弁と、排気管に通ずる排気弁、燃
   料噴射口と点火プラグを配設し、エアー吐出管とエアー
   供給管にエアータンクを接続するとともに、ベーンの下
   端に、ユニバーサル機構を配設したことを特徴とするロ
   ーリングピストンエンジン。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、ローリング
   ピストンと回転軸の間にバネを介在し、バネによりロー
   リングピストンを回転軸の偏心位置へ負勢するととも
   に、爆発膨張時の反力が掛からない角度で、かつ吸気圧
   縮時の反力で開かない力が加わるようにバネを介在した
   ことを特徴とするローリングピストンエンジン。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３において、一対のベー
   ンは、引っ張りバネによって引き寄せられ、かつフリー
   になっていることを特徴とするローリングピストンエン
   ジン。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   ローリングピストンの外周に耐摩耗性リングを備えたこ
   とを特徴とするローリングピストンエンジン。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   タンクに冷却装置を配したことを特徴とするローリング
   ピストンエンジン。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   吸気弁、エアー供給弁および排気弁を中空室を有する円
   筒状の回転弁としたことを特徴とするローリングピスト
   ンエンジン。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
   ２分割の作動室を対称形の等分としたことを特徴とする
   ローリングピストンエンジン。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかにおいて、
   スワールを発生することを特徴とするローリングピスト
   ンエンジン。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかにおい
    て、シリンダーの第２作動室に副燃焼室を配備し、この
    副燃焼室に臨んで燃料噴射弁および加圧空気供給弁を設
    けたことを特徴とするローリングピストンエンジン。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかにおい
    て、排ガスの排気熱を利用する冷却装置を付設し、エン
    ジンを冷却可能としたことを特徴とするローリングピス
    トンエンジン。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、付設された冷却
    装置により、車室内の冷却、除湿を可能としたことを特
    徴とするローリングピストンエンジン。