JP2002530586A

JP2002530586A - エンジン

Info

Publication number: JP2002530586A
Application number: JP2000584183A
Authority: JP
Inventors: ヒープ，ローランド，グラント
Original assignee: ヒープ，ローランド，グラント
Priority date: 1998-11-21
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: AU1281700A; EP1131548B1; EP1131548A2; CA2350918A1; ATE247770T1; WO2000031394A2; WO2000031394A3; US6584759B1; DE69910607T2; DE69910607D1; JP4478824B2; GB9825504D0; CA2350918C

Abstract

(57)【要約】純粋またはほぼ純粋に回転要素のみで成るエンジンが開示されている。ロータとステータとが含まれており、燃焼チャンバはステータ内に提供され、流体受領チャンバはロータ内に提供されている。燃焼ガスは燃焼チャンバから流体受領チャンバ内に膨張して噴入する。その際に運動モーメントが燃焼ガスからロータに移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本願発明はエンジンに関する。特には、本願発明は純粋に、あるいは主とし
て回転部材を採用した内燃機関（エンジン）または外燃機関（エンジン）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】

今日使用されているほとんどの内燃エンジンはレシプロ式ピストンを利用して
いる。しかし、レシプロ式部材の存在はエンジンの最大速度に制限を加えている
。さらに、レシプロ式部材が発生させる物理力を対抗する必要性によって使用部
材は必然的に重厚で重量を伴うものとなっている。この理由によって、回転部材
を主力とするエンジンの研究が行われてきた。今日まで、最も実用性があるロー
タリピストンエンジンは「ワンケル型」エンジンである。これはドイツ人発明家
に因んで命名された。しかし、このエンジンは単純構造であるもののいくつかの
理由によって商業的には必ずしも成功していない。この理由の最も大きなものは
シール（密閉）性の問題に関わるものであり、さらには低速回転時の低トルクと
、燃料効率の悪さと、比較的に高い環境への悪影響である。加えて、このエンジ
ンはシール問題を回避しようとすればメンテナンスが面倒となり、操作速度を限
定することが必要となる。また、ワンケルエンジンのピストン（少なくとも一般
的なもの）は純粋な回転運動ではない運動を行う。これには振動運動する部材が
使用されており、エンジン振動の原因となっている。

【０００３】ガスタービン式エンジンも知られている。このようなエンジンの場合には、膨
張する燃焼ガスがロータのブレードに衝突し、ロータにトルクを与える。ガスタ
ービンの利点は、そのロータが純粋に回転運動し、振動を最小限に抑えながら高
速で作動することである。しかし、このようなエンジンは比較的に狭いエンジン
速度範囲でのみ効率良く作動することができ、高速運動が必要な自動車等のエン
ジンには不向きである。

【０００４】従って、本願発明の目的は、ほぼ純粋に回転部材のみで構成され、従来のエン
ジンの弱点を克服し、あるいは少なくとも改善させるエンジンの提供である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本願発明はロータと固定子（ステータ）とを含んだ燃焼構造体を含んでいる。
燃焼室（チャンバ）はステータ内に提供され、流体（燃料）受領室（チャンバ）
はロータ内に提供されている。燃焼ガスは燃焼チャンバ内で膨張して受領チャン
バ内に送られ、燃焼ガスからの運動モーメントがロータに伝達される。

【０００６】このようなエンジンは最低数の部材で提供が可能であり、振動運動する部材は
存在しない。

【０００７】このようなエンジンは典型的には複数のロータ膨張チャンバを備えており、燃
焼ガスが連続的に噴入されるであろう。一般的には、これらロータ膨張チャンバ
は異なる容積で提供される。特に、これらロータ膨張チャンバは典型的には徐々
に増大する容積で提供される。一方、燃焼チャンバはロータ膨張チャンバのいく
つかよりも大きな容積で提供されるのが有利である。

【０００８】好適実施態様においては、ステータは複数のステータ膨張チャンバを有してお
り、その内部にロータのチャンバからガスが膨張して噴入される。典型的には、
ロータ膨張チャンバは徐々に増加する容積で提供される。

【０００９】好適実施例においては、ロータはトランスファチャンバを有しており、ロータ
の回転中に燃焼ガスを通過させて燃焼チャンバに送る。

【００１０】本願発明の１実施態様によるエンジンには燃焼チャンバにスパーク点火装置が
提供され、受領した燃焼性流体を点火させる。典型的にはこの点火装置はスパー
クプラグを含んでいる。

【００１１】本願発明の１実施態様によるエンジンにおいては、ロータとステータの一方ま
たは両方を自己潤滑特性を備えた材料で提供することができる。例えば、それら
の一方を回転楕円形のグラファイト鉄材料で提供することができる。

【００１２】本願発明の１実施態様のエンジンはオイルミストインジェクタを備えることも
でき、ロータとステータとの間の空間にオイルミストを噴入させる。典型的には
、このようなオイルミストは燃焼チャンバの手前のポジションにて噴入される。

【００１３】本願発明の１実施態様によるエンジンは潤滑ブラシを備えており、ステータと
ロータとの間にグラファイトのごとき潤滑材料を提供する。

【００１４】本願発明のエンジンの実施態様群の一部では、ロータはディスク形状で提供さ
れ、ディスクの周囲で開いているチャンバが提供されている。このような形態の
実施態様においては、エンジンは好適にはギャップコントロールシステムを備え
ており、エンジンの作動中にロータとステータとの分離を制御する。このような
ギャップコントロールシステムはロータに対してステータを放射状に移動させる
ことができる。

【００１５】このような実施例においては、ロータはロータ注型体を含んだロータ構造体を
含むことができる。そのロータ注型体は提供されているボイド(繰抜部：void)内
に向かって開いた周辺開口部を備えたディスクとして提供が可能である。ロータ
構造体はさらにエンドプレートを含むことができる。これらエンドプレートはボ
イドを軸方向に閉鎖するようにロータ注型体に固定されている。いくつかのこの
ようなロータ注型体をエンドプレート間で組み合わせてさらに大きな燃焼能力を
備えた燃焼構造体を提供し、便利なモジュール形式の構造とすることができる。

【００１６】そのような実施例において、隣接ロータ注型体間にスペーサを配置し、燃焼構
造体、特にはロータ注型体から放熱させることができる。このスペーサは典型的
にはロータ注型体の冷却流体ダクトと整合した貫通路を含んでいる。

【００１７】ステータ構造体も同様にステータ注型体を含んだステータ構造体を含むことが
できる。ステータ注型体はロータ構造体を部分的に包囲する形状で提供すること
ができ、形成されたボイドに向かって開いた開口部を備えている。ステータ構造
体はステータ注型体に固定されたエンドプレートをさらに含んで、それらボイド
を軸方向に閉鎖することもできる。いくつかのそのようなステータ注型体をエン
ドプレート間で組み合わせ、さらに大きな容量を備えた燃焼構造体を提供するこ
とができる。

【００１８】そのような実施態様においては、隣接ステータ注型体間にスペーサを配置し、
燃焼構造体、特にはステータ注型体から放熱させることができる。そのようなス
ペーサに穴を形成し、様々なステータ注型体の燃焼チャンバを軸方向でリンクさ
せることができる。燃焼混合体をそれぞれの燃焼チャンバに導入することもでき
る。

【００１９】オプションとしてのロータ及び/又はステータスペーサに翼部を提供し、放熱
させることができる。

【００２０】別タイプのエンジン実施態様においては、ロータは周囲に向かって開いたチャ
ンバを備えた錐台形状で提供される。このような実施態様では、ステータは典型
的にはロータを部分的に包囲する。このような実施態様ではエンジン作動中のロ
ータとステータとの間の分離を制御するギャップコントロールシステムを有する
ことができる。このギャップコントロールシステムはロータに対してステータを
軸方向に移動させることができる。

【００２１】ギャップコントロールシステムを含んだ実施態様においては、ギャップコント
ロールシステムは非接触型センサーを含むことができる。このようなセンサーは
静電センサー、誘電センサーまたは両方の組み合わせで作動するものでよい。

【００２２】別実施態様においては、ステータはディスク形状であり、燃焼チャンバはロー
タとステータの平坦面間に提供されている。このような実施態様においては、ギ
ャップコントロール装置は典型的にはロータに対してステータを軸方向に移動さ
せる。

【００２３】これらの実施態様ではロータ及び/又はステータは注型体とエンドプレートを
含むことができる。

【００２４】本願発明の１実施態様によるエンジンはさらにコンプレッサを含んでおり、燃
焼空気を燃焼構造体に供給する。このコンプレッサはロータで作動させることが
できる。便利には、このコンプレッサとロータとを共通シャフトに連結させるか
、あるいは共軸シャフトに連結させる。好適には、インタークーラをコンプレッ
サと燃焼構造体との間に提供し、燃焼空気から放熱させてエンジンの効率を高め
る。

【００２５】スパーク点火式実施態様においては、コンプレッサは燃焼空気を４バールから
７バールの範囲の圧力で送風する。燃焼空気チャージ冷却が利用されている場合
には（例えばインタークーラの形態）、この圧力を６バールから１２バールに増
加させることもできる。圧縮点火式実施態様においては、この圧力は典型的には
９バールから１５バールの範囲である。燃焼空気チャージ冷却が利用されている
場合には（例えばインタークーラの形態）、この圧力を２０から３０バールにま
で高めることもできる。

【００２６】実施態様によっては、燃料は燃焼構造体の外側で燃焼空気流内に噴入される。
あるいは、燃料を燃焼構造体内のチャンバ内に噴入させることもできる。

【００２７】燃料と空気に加えて水を空気と燃料と共に燃焼チャンバに送ることもできる。
このような実施態様においては水は燃焼中に蒸気に変化して膨張して蒸発し、受
領チャンバ内に噴入され、少なくともその一部の運動モーメントをロータに伝え
る。

【００２８】別の特徴では、本願発明はロータとステータとを含んだ燃焼エンジンを提供す
る。このステータは第１セットの燃焼チャンバを備え、そのロータは第２セット
の燃焼チャンバを備えている。このアレンジは、エンジン作動中にロータがステ
ータに対して相対的に回転し、作用流体が第１セットと第２セットの燃焼チャン
バ間を連続的に移動され、ロータを回転させるように提供されている。

【００２９】この構造を利用したエンジンには特定の目的に沿って最良化された形状とサイ
ズの燃焼チャンバを提供することができる。さらに、ロータは典型的にはそのモ
ーションが純粋に回転モーションであり、振動モーション成分が介在しないよう
にアレンジされる。

【００３０】この種のエンジンの成功にとって重要なものは装置の高温部分に採用される新
規な熱力学サイクルである。このエンジンは単コンプレッサセクションあるいは
多ステージ分離型コンプレッサセクションを有し、通常は空気である作用流体の
圧縮を達成させることができる。

【００３１】本願発明の別な特徴によれば、ロータとステータとを含んだ燃焼エンジンが提
供される。このステータは第１セットの燃焼チャンバを備え、このロータは第２
セットの燃焼チャンバを備えている。この構造ではエンジン作動中にロータがス
テータに対して相対回転し、作用流体が第１セットと第２セットの燃焼チャンバ
間で連続的に移動されてロータを回転させる。

【００３２】有利には燃焼チャンバの１種または複数種は、本明細書において以降“マザー
”チャンバ、“メイド”チャンバ及び“ドータ”チャンバと呼称するタイプのも
のを含んで提供される。

【００３３】有利にはロータ及び/又はステータは容積が徐々に増加する１セットのドータ
チャンバを含んでいる。

【００３４】それらの少なくとも一部のチャンバは好適にはレトルト形状である。

【００３５】作用流体は好適には本明細書で以降“協調ガス変動”と呼称するプロセスによ
ってチャンバ間を移動される。

【００３６】有利にはこのエンジンはコンプレッサを含んでおり、燃料と空気の燃焼混合気
体を燃焼チャンバに供給する。

【００３７】本願発明のさらに別な特徴によれば、ロータとステータとを含んだ燃焼エンジ
ンが提供される。このエンジンはロータを回転させるためにカデンス反復膨張プ
ロセス(cadence-recursive expansion process)を利用する。このカデンス反復
膨張プロセスの詳細は後述する。

【００３８】本願発明の１実施態様によるエンジンは性能に対する信頼度が高くなるように
設計されており、その高速作動と特殊デザインの特徴によってシール問題を回避
することができる。このエンジンは環境汚染問題や低トルクの問題にも効率良く
対処できる。また、非常に単純構造であり、最も単純な実施態様においては（少
なくとも理論的には）１体の回転部分を有するだけである。さらに、本願発明の
１実施態様によるエンジンは軽量であるが非常に強力なパワー出力レベルを提供
する。よって、今日における最も効率が高いガスタービンエンジンと同程度の重
量-パワー比を提供する。本願発明の実施態様のエンジンの出力は典型的にはシ
ャフトパワーであり、ガスタービン装置のようなスラスト力ではない。従って、
あらゆる道路用運搬装置からあらゆる空中/海中装置、例えば、ヘリコプタやＶ
ＴＯＬ飛行機にわたる幅広い範囲で主力駆動装置としての適用に好適である。さ
らに、静的なパワー発生装置、コジェネレーション装置及び水上装置としての利
用も見込まれる。回転作用と独自の熱力学サイクルとの組み合わせによって燃料
効率が高い。また、その非常に単純な構造のおかげで製造コストが低いであろう
。

【００３９】本明細書を通じて、本願発明の説明のためにレシプロ型エンジンデザインとの
比較が提供されている。

【００４０】

【実施例】

添付の図面を用いて本願発明の１実施例を詳細に解説する。一般的形態図１には本願発明の１実施例によるエンジンが示されている。このエンジンは
図１の右から左に進行するガス流路を備えている。燃焼空気はインレットダクト
１００からエンジンに入り、コンプレッサ１１０に入る。そこから、燃焼空気は
インタークーラ１１２に進み、ダクト１１４を通って燃焼構造体１１６に入る。
排気ガスは燃焼構造体１１６（“高温部分”と呼称）を離れ、排気ガスタービン
１１８に進み、外気に排出される。冷却空気流もインタークーラ１１２と燃焼構
造体１１６を通過し、タービン１１８に入る。これらエンジン部材はシャフト１
２２の周囲に提供されている。シャフト１２２はエンジン軸Ａ周囲を回転するよ
うにベアリングに支持されている。ファン１２０はシャフトに取り付けられてい
る。この実施例においては、インタークーラ１１２と燃焼構造体１１６の間に搭
載されており、エンジン内に冷却空気を通過させる。便宜上、インレットダクト
１００をエンジンの“インレットエンド”側に提供されているものとし、タービ
ン１１８をエンジンの“アウトレットエンド”側に提供されているものとする。

【００４１】これらエンジン部材の構造と機能とを以下で詳細に説明する。空気吸入と圧縮燃焼空気は燃焼チャンバの外側で圧縮される。これは典型的なピストン式内燃
エンジンとは異なる。従来のピストン式内燃エンジンでは圧縮は燃焼チャンバ内
でピストンによって行われる。この実施例においては、多ステージ遠心式コンプ
レッサ１１０が圧縮を実行する。

【００４２】このコンプレッサは第１ロータ１２４と第２ロータ１２６を含んでいる。それ
ぞれのロータはシャフト１２２に固定されて共回転する。１つのロータは図２a
と図２bに示されている。それぞれのロータは略環状バックプレート１２８を備
えている。このバックプレートはシャフト１２２に固定されたボス１３２に搭載
されており、バックプレートはエンジン軸Ａとは垂直に延びている。

【００４３】複数の翼板１３０、１３０’がパックプレート１２８からエンジンのインレッ
トエンドに向かって延び出ている。この実施例では全部で３２枚の翼板が存在す
る。翼板として長翼板１３０と短翼板１３０’とが交互に提供されている。図２
bは複数の翼板のアレンジを示している。このアレンジはロータの周囲で等間隔
にて反復される。長翼板１３０はバックプレート１２８のボス近辺から縁部にま
で延びており、短翼板１３０’はバックプレートの半径の３/４付近からバック
プレートの縁部にまで延びている。各翼板１３０、１３０’は湾曲して提供され
ており、シャフトが通常エンジン運転の方向に回転しているときには翼板１３０
、１３０’の外端が内端の背後に位置するようにアレンジされている。

【００４４】これら翼板の正確な湾曲度及び総数は、特定のエンジンでの意図する典型的な
作動速度にて最大効率を得るように選択されるロータ１２４と１２６において最
良の効率を提供するように決定される。このような最良化を達成させる方法はコ
ンプレッサデザインの専門家であれば承知している技術である。

【００４５】コンプレッサ１１０の各ステージはハウジングをさらに含んでいる。このハウ
ジング内にはロータ１２４、１２６が収容されている。インレットエンドにてハ
ウジングは環状外壁１３４を備えている。この外壁はシャフト１２２を包囲する
中央アパーチャを有している。このアパーチャは第１ロータ１２４の翼板の内端
のほぼ直径のサイズである。このアパーチャはインレットダクト１００を構成す
る。外壁１３４はロータ１２４のバックプレート１２８と平行に提供されており
、翼板１３０、１３０’からは離れている。

【００４６】このハウジングはさらに２つのロータ１２４、１２６の間で延びる環状隔壁１
３６を含んでいる。この隔壁の中央アパーチャはシャフト１２２を包囲する。

【００４７】ハウジングの内壁１３８はハウジングのアウトレットエンドに提供されている
。内壁はシャフト１２２に密接して包囲し、液密シールが内壁１３８とシャフト
１２２との間で提供されている。

【００４８】外壁１３４と隔壁１３６は湾曲壁部分１４０によって縁部で相互接続されてい
る。湾曲壁部分の内面は凹状である。これは“渦形態”として知られている。隔
壁１３６と内壁１３８も同様に相互接続されている。

【００４９】シャフト１２２が回転すると、ロータ１２４、１２６も共に回転する。第１ロ
ータ１２４の翼板は空気を放射状外側方向に送り出し、インレットダクト１００
を介して空気を吸入する。第１ロータから駆逐された空気は湾曲壁部分に衝突し
、第１ロータのバックプレートと隔壁１３６との間で放射状内側方向に送られる
。そこから空気は中間壁のアパーチャを通って吸入され、第２ロータ１２６によ
って再び放射状外側方向に送り出される。

【００５０】このようにコンプレッサ１００はこの実施例においては２ステージ放射状コン
プレッサであり、この実施例では出力圧力は約９.２バールである。

【００５１】別実施例ではコンプレッサに別の設計要素が適用できる。周知のように、コン
プレッサ１１０が創出すべき空気流量は、燃料が燃焼構造体内で消費される速度
による。この要求を満たすため、コンプレッサハウジングは複数のモジュールで
構成させることができる。各モジュールはそれぞれロータを含んでいる。よって
、必要に応じて追加モジュールが提供でき、燃焼構造体１１６での燃料の燃焼の
ために充分な空気量を提供することができる。

【００５２】エンジンが一部パワーまたは低パワー出力状態で作動しているとき、完全燃焼
のために必要な空気量は全開パワー時よりも少ない。このことは一部パワー時の
非効率性につながる。このときにはコンプレッサ１００は充分な燃焼空気を提供
するために必要である以上にパワーを消費している。従って、望まれるコンプレ
ッサの改良点は、一部パワー状態時での（流体力学ドラッグ現象を減少させるた
め）コンプレッサに出入りする空気量を規制することである。

【００５３】例えば、図１aにおいてコンプレッサの渦体の１例が略図的に示されている。
この渦体は、いくつか（本例では４つ）の同様な区画部を有している。それら区
画部は放射壁部１７０によって相互接続されており、ロータ１２４の回転方向に
エンジン軸Ａから放射状に半径が増大している。それぞれの放射壁部にはコンプ
レッサハウジング内で圧縮された空気のアウトレットダクト１７４が提供されて
いる。この実施例では１つのダクト１７４は常に開いて圧縮空気を供給しており
、他のアウトレットダクト１７４はそれぞれ関連バルブ１７６を備えており、対
応するダクト１７４内での空気流を選択的に制御する。バルブ１７６は個々に作
動させることも、いくつかを相互接続して共同で作動させることもできる。

【００５４】図３a、図３b及び図４に関連して解説する。コンプレッサロータの翼板のいく
つかへの空気アクセス通路を妨害して空気の進入を妨げる実施例が示されている
。この実施例ではハウジング１１４０はエンジン軸Ａに対して垂直な平面に存在
する環状リング１１１２を搭載している。この環状リングはインレットダクト１
１４０を囲み、翼板１１３０の内端に近接するような直径を有している。複数の
閉鎖フラップ１１１０がリング１１１２に取り付けられている。各フラップ１１
１０は薄板状であり、エンジン軸Ａを中心とする円弧形状に沿って湾曲している
。その端部の１つに近接して、フラップ１１１０はリング１１１２に固定されて
おり、エンジン軸Ａと平行で、長翼板１１３０の端部を搭載している円形部に隣
接して提供された軸周囲を回転することができる。その回転移動の１端でフラッ
プ１１１０はその円形部からフラップ１１１０の端領域にまで延びており、隣接
フラップ１１１０間で翼板１１３０への空気通路を実質的に閉鎖する。その回転
運動の他方の端でフラップ１１１０は円形部から内側に延び出し、空気通路を開
く。１好適実施例においては、フラップはリング１１１２の周囲の約３/４を連
続的に延びる。

【００５５】フラップ１１１０の動きは図４にて明瞭に示す機構によって制御されている。
各フラップはリング１１１２を通って延びる栓体を有しており、クランクレバー
１１１４はリング１１１２の反対側に隣接して栓体に取り付けられている。ソレ
ノイドアクチュエータ１１１６はリンクロッド１１２０を介してクランクレバー
１１１４に接続されている。電力をソレノイドアクチュエータ１１１６に供給し
てリンクロッド１１２０を直線的に作動させることができる。この直線的な動き
で関連フラップ１１１０の限定された回動が提供される。リンクロッド１１２０
をフラップ１１１０が全開するポジションにまで移動するようにスプリングが提
供されている。これは安全装置であり、アクチュエータ１１１６への電力供給が
停止したときにもエンジンは作動を継続するであろう。

【００５６】多彩なアクチュエータ１１１６がコントロールユニットによって制御され、燃
焼構造体１１６の燃焼空気需要度の変化に応じて開閉する。燃焼空気の吸引を制
御する１方法を以下で解説する。

【００５７】このアレンジは第１ロータ１２４への空気流の制御にさらに適している。なぜ
なら、隔壁のアパーチャ部よりもインレットダクト１００の方にさらに大きなス
ペースが存在するからである。冷却空気流ファン１２０がシャフト１２２と共に回転するように搭載されている。ファン
１２０は空気流がエンジンを通って軸方向に流れ、エンジンの様々な部材を冷却
するように作用する。特に、冷却空気はインタークーラ１１２と燃焼構造体１１
６を通過するようにアレンジされている。

【００５８】燃焼構造体１１６を出ると冷却空気流はルーバ構造体１５０を通過する。この
ルーバ構造体１５０は複数のルーバ状通路を含んでおり、それぞれは冷却空気流
の方向でＶ形状の断面となるようにテーパ加工されている。これで冷却空気流を
、反対方向よりも空気抵抗が少なく提供される望む方向に規制することができる
。このアレンジで燃焼排気ガスからの圧力による冷却空気のバックフラッシュの
リスクが減少する。冷却燃焼チャージエンジンへの強制導入によってチャージ温度が過剰に上昇することがある。そ
の結果、容積に対する効率が低下し、スパーク点火式エンジンの異常爆発が発生
しやすくなる。この理由でインタークーラ１１２が提供されており、燃焼空気を
冷却している。

【００５９】本実施例においてはこのインタークーラ１１２は円環体ユニットであり、燃焼
空気が内部を通過する。このインタークーラは金属注型体である。内部的にイン
タークーラ１１２は複数の翼５１２を有しており、その間を燃焼空気が通過する
。翼５１２は燃焼空気から放熱させる。さらにインタークーラ１１２の外側にも
翼５１０が形成されており、その間を冷却空気流が流れる。これら外部翼５１０
はインタークーラの金属から熱を奪い去る。燃焼構造体の構造燃焼構造体１１６内で燃料は燃焼され、シャフト１２２にトルクを与える。こ
の実施例ではトルクはシャフト１２２に回転式に固定されたロータ構造体２１０
で発生する。トルクの発生プロセスには、図７にて一般的に示すロータ２１０と
複数のステータ構造体３１０との間に提供された燃焼チャンバ内での燃料の燃焼
を含んでいる。これら部材は後述する。

【００６０】図７から図９に示すロータ構造体２１０は短シリンダの周囲形状を有している
。この構造体２１０はエンジン軸Ａ周囲を中心とする筒状外面２１２を有してお
り、それぞれ円形で軸Ａに垂直な離れた平行面を有している。このロータはシャ
フト１２２に本実施例においてはスプラインで固定され、エンジン軸Ａの周囲を
シャフトと共に回転する。図７に示すように、このような動き（エンジン作動中
）は時計回りである。ロータ構造体２１０は軸Ａに対して回転対称である。本実
施例では、ロータ２１０は軸周囲を１８０°回転すると実質的な変化は見られな
い。

【００６１】ロータ構造体２１０は一体型金属ロータ注型体２２０（図８）を含んでいる。
このロータ注型体は図９に示すように２体の略ディスク形状エンドプレート２２
２の間で挟持されており、ロータ構造体を完成させている。（図９は線Ｃ-Ｃの
左側のエンドプレート２２２の片方のみを示している。このエンドプレートは軸
Ａに対して回転対称である）。この実施例ではロータ注型体とエンドプレートは
ステンレス鋼で提供されている。ステンレス鋼の使用は腐蝕に対して抵抗性と引
っ張り強度とに優れた材料であり、特に硫黄と硫黄化合物に対して防腐蝕作用に
優れている。このような腐蝕抵抗性はエンジンにとって重要である。

【００６２】ロータ注型体２２０には多数のボイドが形成されている。各ボイドはロータ注
型体２２０の軸方向に延びている。ボイドのいくつかはロータ内に延びており、
ロータ２１０の筒状外面にそれぞれのアパーチャ２１６を介して開いている。各
アパーチャ２１６は軸に平行に延びており、平行面２１４に接近してはいるが到
達していない。よって、その２つの軸方向エンドに隣接してロータ注型体の周囲
を囲む金属バンド２６０を残している。周囲的には、各アパーチャ２１６は内部
のボイドと同程度に延びている。エンドプレート２２２はボイドのいくつかの軸
方向エンドを閉鎖し、それらの外側開口部はロータ注型体２２０の筒状外面２１
２を通るものだけとなる。他のボイドの軸方向エンドに隣接してエンドプレート
が切り開かれ、ボイドの軸方向エンドを開いた状態にする。多彩なボイドの形態
と機能とは詳細に後述する。

【００６３】周囲金属バンドの存在はロータ注型体の最も高温な箇所から熱を奪い、物理的
振動からロータチャンバ壁を保護し、さらに振動を減衰させる。高融点ワックス
等の適当な減衰物質を利用してさらに振動を減衰させることもできる。この提供
は、例えば、ロータ周辺の精工仕上げ作業中に行うことができる。

【００６４】意図する機能により決定される種々な形状とサイズにてボイドは提供される。
ロータの回転対称形状であるそれぞれの半体で、複数の膨張チャンバ２３２と主
チャンバ２３４は全てが筒状外面２１２のみに開口部を有している。さらに、冷
却流体ダクト２３６が提供されている。それらは軸方向エンドの両方に開口して
いるが、筒状外面２１２に対しては開口していない。冷却流体ダクト２３６のそ
れぞれに隣接してエンドプレート２２２は冷却流体アパーチャ２３８を有してい
る。（本実施例においては、そのような冷却流体アパーチャ２３８の１つは複数
の流体ダクト２３６を包囲することができる）。排気チャンバ２４０も存在する
。その近辺でエンドプレート２２２は排気アパーチャ２４２を有している。

【００６５】インレットトランスファチャンバ２３０も周囲で延びる長形トラフペアとして
形成されている。それぞれはロータ注型体２２０の筒状外面２１２と軸方向で対
面する平行面との交部にて形成されている。それぞれのトラフに隣接してエンド
プレート２２２はインレット凹部２４４を有している。インレット凹部２４４は
トラフと同程度延びているが、エンドプレート２２２を通っては部分的にのみ軸
方向に延びている。

【００６６】各主チャンバ２３４、各膨張チャンバ２３２及び排気チャンバ２４０は“レト
ルト形状”を有している。すなわち、ロータ注型体２２０の外面２１２には比較
的に狭い開口部を有しており、細いネック部分を通過して球根状の内部に至る。
そのネック部分は湾曲しており、外面２１２の接線から鋭角でロータ注型体２２
０の回転方向に延びている。この形状の目的はその球根断面部分の値によって熱
損失を制限するためである。その口を通じて現存ガスを加速し、調和変動するガ
スの推力の影響を改善する。この形状はさらにスムーズなガス流とガス回転を提
供する。

【００６７】ロータが回転すると、遭遇する最初のチャンバはトランスファチャンバ２３０
である。ある間隔（タイミングギャップと呼称）後に遭遇する次のチャンバは主
チャンバ２３４（メイドチャンバとも呼称）である。次には膨張チャンバ２３２
（本実施例では１２体）である。連続する各膨張チャンバ２３２は徐々に大きく
なっている。主チャンバ２３４は最初のいくつかの膨張チャンバ２３２よりも大
きい。

【００６８】スパーク点火式エンジンでは、燃焼チャンバ３１６は増強ガス変動を提供する
ために主チャンバよりも大きいであろう。主チャンバは燃焼チャンバの容積の１
５％から３５％の容積を有するであろう（例えば３０％）。ディーゼル式サイク
ルの場合には、このチャンバは、燃料噴入燃焼プロセスでガスを未燃焼状態で取
り除くほどには拡大されていない。

【００６９】図１と図７に示すように、ステータは２体の実質的に同一であるステータ構造
体３１０を、エンジンシャシー（図示せず）に搭載されたギャップコントロール
システムに取り付けている。ステータ構造体はエンジン軸Ａの周囲に回転対称的
に提供されており、一方のステータ構造体が他方のステータ構造体に対して軸周
囲で１８０°回転した状態となっている。シャシーへのステータの搭載とギャッ
プコントロールシステムの詳細は後述する。

【００７０】ステータ構造体３１０は、本願発明の１実施例によるエンジンに設置されたと
き、エンジン軸Ａを囲むように湾曲して延びる。ステータ注型体３２０の１内面
３１２はロータ軸を中心とする円周の一部である箇所に提供される。このステー
タ注型体３２０はロータ軸に対して直角に提供された対面する平行側面をも有し
ている。エンドプート３２２はそこに提供されている。複数のボイドがステータ
注型体３２０内に形成されている。それぞれのボイドは一方の側面から他方の側
面にまで注型体内を延びている。それらボイドの両端はエンドプレート３２２で
シールされている。ボイドは内面３１２を通過する開口部にまで延びており、レ
トルト形状である。ステータ内ではボイドのネック部は湾曲しており、内面の接
線から鋭角でロータ２１０の回転方向とは逆の方向に延びている。ステータ注型
体３２０にはさらに複数の翼３３４が提供されている。これら翼は注型体を冷却
させる役割を果たす。

【００７１】ロータ２１０の回転方向で、ステータ３１０の最初のチャンバはクーラント噴
射チャンバ３１４と呼称される。このレトルト形状チャンバは燃焼プロセスとは
直接的な結びつきはない。オプションでオイルミスト及び/又は水滴と混合され
た冷却空気がクーラント噴射チャンバ３１４に噴入され、空気とオイルの混合物
がロータ注型体３２０に衝突する。これでロータは直後の燃焼過程の準備を整え
る。

【００７２】ロータの回転方向でクーラント噴射チャンバの後には燃焼チャンバ３１６が続
く。この実施例では燃焼チャンバ３１６はレトルト形状である。タップ付穴３１
８が燃焼チャンバ内にステータ注型体を貫通して形成されている。スパークプラ
グ（図示せず）がタップ付穴３１８に挿入され、その電極は燃焼チャンバ３１６
内に延び出る。

【００７３】燃焼チャンバ３１６に続いてインレット通路３２４がステータ注型体３２０に
形成される。このインレット通路３２４は筒状ボイドであり、ステータ注型体３
２０を通って軸方向に延びている。インレット通路の両端部は各エンドプレート
３２２でトランスファ凹部３２６と連通している。燃焼混合物は一方または両方
のエンドプレート３２２の通路を通ってトランスファ凹部３２６に入ることがで
きる。前者のアレンジではインレット通路は一方のエンドプレート３２２から他
方のエンドプレートのトランスファ凹部３２６にまで燃焼手段を連通させている
。

【００７４】燃焼チャンバ３１６の次には複数（この実施例では１２）のレトルト形状膨張
チャンバ３３２が存在する。これら膨張チャンバ３３２の容積はロータ２１０の
回転方向に徐々に増加する。燃焼構造体の操作図１２aから図１２eと図１３には図１のエンジンの燃焼プロセスが図示されて
いる。（このプロセスはロータの対極に提供されている両方のステータ構造体で
同時的に実行されている。）まず、インレット通路３２４は燃焼空気と燃料の圧縮混合物で満たされる。こ
のチャンバは実質的にシールされる。なぜなら、エンドプレート３２２のトラン
スファ凹部３２６はロータ構造体２１０のエンドプレート２２２に接するからで
ある。

【００７５】ロータ構造体２１０はインレット凹部２４４がトランスファ凹部３２６（図１
２a）の放射状内側方向のポジションに到達するまで回転する。燃焼混合物はイ
ンレット凹部２４４を通過して燃焼チャンバ３１６に入る（図１３参照）。

【００７６】スパークプラグにエネルギーを与え、燃焼チャンバ３１６（図１２b）内で燃
焼を引き起こさせることができる。

【００７７】次に主チャンバ３２４は燃焼チャンバ３１６と整合状態となり、ガスを急速に
膨張させて燃焼チャンバ３１６から主チャンバ２３４へと噴入させる。膨張ガス
は主チャンバ２３４の壁に衝突すると減速し、そのモーメントの一部はロータへ
と伝達される。この伝達時に、力がロータに適用され、エンジン軸Ａの周囲にカ
ップリングされる。従って、トルクはシャフト１２２に伝達される。燃焼チャン
バからのガスの膨張は後続の膨張チャンバ２３２が燃焼チャンバ３１６を通過す
るときに繰り返され、燃焼チャンバ内の圧力は連続的に減少される。

【００７８】同時的に、主チャンバ２３４は第１ステータ膨張チャンバ３３２を通過し、一
定量のガスが主チャンバ２３４からその中に噴入される。これでロータには小さ
な衝突エネルギーがさらに付与される。このプロセスは後続の膨張チャンバに対
して反復され、主チャンバ２３４の圧力は連続的に減少する。

【００７９】ガスは２形態で排気される。ロータ内のガスはチャンバがステータを越えて移
動すると自由に逃避でき、ガスはステータチャンバからロータ排気チャンバ２４
０へと抜けることができる。

【００８０】別形態では比較的に多量の水がクーラント噴射チャンバ３１４内に噴入される
。この水はロータチャンバ２３２、２３４内で蒸気に変換され、ロータ構造体２
１０を蒸気発生器としている。この蒸気は燃焼を湿潤させることなく燃焼ガスと
共にロータチャンバ２３２、２３４からステータチャンバ３３２へと膨張して進
入し、ロータ２１０への偶力の適用の助けをする。この形態でエンジンは内蒸気
タービンとして効果的に作動する。これは他とは異なるエンジンの形態である。

【００８１】もしロータ内にトランスファチャンバ以外に、例えば１０体のチャンバが存在
すれば、１０回の推力がガス伝達機構によってロータに付与される。もしステー
タチャンバの数がロータと同じであれば、チャンバの数は２倍であっても別々の
起動力の数は調和する。ロータと１０体のステータチャンバはロータに１００回
の分離した起動力を提供する。ガスは種々なチャンバ間で前後に変動する。これ
らはカデンス反復プロセスの調和ガス変動であると考えられる。機械的リンクシ
ステムを介するのではなくロータ構造体に作用する直接的偶力と組み合わされて
、その回転速度と共にエンジンにそのパワーと高効率を与える。

【００８２】エンジンの働きに重要な要素は、ロータにチャンバが存在する事実だけではな
く、ステータにも同様なチャンバが存在する事実である。それぞれの膨張チャン
バはロータに対して追加的な起動力を与え、この実施例では１６９（１３の２乗
）の別々の起動力がロータに提供される。この膨張プロセスはカデンス反復プロ
セスでの調和ガス変動と呼称することができる。機械的リンクシステムを介する
のではなくロータ構造体に作用する直接的偶力と組み合わされて、その回転速度
と共にエンジンにそのパワーと高効率を与える。燃料噴入/気化燃料噴入または気化はいくつかの箇所で可能である。例えば、コンプレッサ１
１０への入力部１００、コンプレッサ１１０内、トランスファパイプまたはチャ
ンバ１１４内のコンプレッサ出力部、燃焼チャンバ３１６内への直接的噴入また
は気化、または前述のようにトランスファチャンバを介した燃料噴入または気化
を行うことができる。燃料噴入または燃料気化はこれらの１箇所以上で行うこと
ができる。多数のコンプレッサ及び燃焼構造体形態が可能であるが、噴入または
気化の形態は前述した基本的な選択肢に従う。排気燃焼構造体１１６からの排気ガスはテーパ加工した環状ベンチュリ管１４４を
介して排出される。ベンチュリ管１４４のアウトレットで排気ガスは冷却空気流
と組み合わされる。組み合わされたガス流は排気ガスタービン１１８内に導入さ
れる。高パワー作動時に排気ガス流は充分な容積と速度となり、タービン１１８
を作動させ、エンジンの出力パワーへの貢献を行う。タービン１１８も燃焼構造
体１１６からの排気ガスを排気させ、冷却空気流を維持するように貢献する。

【００８３】ベンチュリ管の出口の１５２には排気ガス流に向かってテーパしている複数の
通路が存在する。それぞれの通路は排気ガス流の方向にＶ形状断面でテーパして
いる。これで排気ガスを望む方向に通流させ、反対方向の流れを妨害している。
このアレンジで冷却空気からの圧力を原因とする排気ガスの燃焼構造体内へのバ
ックフラッシュのリスクが減少する。

【００８４】エンジンからの排気ガスの頻度は通常エンジンの場合よりも高い。最大毎秒Ｎ
回転であって、各ロータとステータ内にｎ体のチャンバを水平対向状態で２体の
同形シリンダを配置したエンジンでは、基礎周波数（頻度）は２ＮＨｚであり
、主要調和成分は２ｎＮＨｚである。音圧波は図１４aに示すように排気パイプ
内に一連のヘルムホルツ共振器を配置することで減少させることができる。最も
単純な形態ではヘルムホルツ共振器はサイドチャンバ１３１０（例えば略球状体
）であり、その中に排気ガスを排気パイプ１３１２から送り込むことができる。

【００８５】別実施例においては、図１４bで示すように、異なるサイズの１以上の調整可
能な共振器が利用可能である。各共振器１４１０はシリンダ１４１２を含んでお
り、その中に排気ガスが排気パイプ１４１４から膨張して進入する。これらシリ
ンダはそれぞれピストンで閉じられている。それらピストンは共振器１４１０の
容積（及び音響共振周波数）を変更するように移動する。これら調整可能共振器
１４１０は大きいものが基礎周波数を吸収し、小さいものが主要高調波を吸収す
るようにデザインされている。エンジンが稼動中に各共振器の調整ピストン１４
１６は移動する。共振器のそれぞれのポジションはサーボ機構１４２０によって
エンジン速度とカップリングされている。共振器１４１０の容積はエンジン速度
の増加に伴って減少する。スパーク点火式エンジンの不点火検出図１５（１実施例）に示すように、小型センサーコイル１５１０と１５１２は
、例えば前述のように、エンジンのスパークプラグ１５１８にエネルギー供給す
る点火リード１５１４、１５１６の周囲に巻き付けられている。これらコイル１
５１０、１５１２は抵抗Ｒで定義されるゲイン（利得）をアンプ１５２０の両側
入力部に供給する。基準電圧Ｖは他方の入力部にエネルギーを供給し、トリガー
しきい値をセットする。プラグ１５１８が通常に作動しているとき、両コイル１
５１０と１５１２には同じ誘導電流が流れ、アンプ１５２０の出力の電圧はほぼ
ゼロとなる。プラグ１５１８が不点火であると、アンプ１５２０の出力は正また
は負のパルスを発生させる。そのようなパルスは警報の発生に利用できる。もし
ダイオードＤがフィードバック通路に使用されていれば、アンプ１５２０は自動
ラッチし、不点火の発生を継続的に知らせるであろう。潤滑ロータ-ステータの潤滑はオイルの噴入、空気-オイルミストスプレーあるいは
固体グラファイトの噴射で行うことができる。あるいは、図１６で示すように潤
滑ブラシ１６１０を使用することができる。潤滑ブラシ１６１０はグラファイト
バー１６１２のごとき潤滑材料を含んでいる。スプリング１６１４がこのブラシ
をロータ２１０の表面に押し付けて保持する。ブラシは燃焼チャンバ３１６の直
前にてステータに取り付けられる。その箇所は最大効率ポジションである。ロータ/ステータギャップコントロール本願発明の１実施例によるエンジンは通常のピストンエンジンよりもずっと速
い最大３００００rpm程度の速度で作動する。このことに起因する１つの問題は
、ロータ速度が増加するとロータ径が熱膨張し、求心弾性変形することである。
しかし、ロータ/ステータギャップの単純な増加では充分に対処できない。なぜ
なら、単純な増大では種々なチャンバからのガス漏れが発生するからである。

【００８６】従って、ロータとステータとのギャップ分離を正確に制御するために本願発明
の実施例にはコントロールシステムが利用できよう。このプロセスを力学ギャッ
プコントロールと呼称する。これらアレンジの目的はチップとリングの不確実な
シール処理の必要性を（利用も可能ではあるが）排除することである。このよう
なシールは提供される場合には典型的にはロータ又はステータチャンバの頬部と
ロータの肩部周囲に設置される。軸形態では寸法変更の必要はなく、ギャップコ
ントロールのみが必要である。しかし、そのようなステータチャンバとロータチ
ャンバは製造が困難であり、スラストベアリングあるいは何らかのスラストバラ
ンス手段が必要である。どちらのデザインにおいても、ロータの高速とギャップ
微調整との組み合わせにより理想的にはシール処理が不要となる。まず、ガスの
逃避時間は回転速度の上昇で減少し、次にギャップは狭くて漏洩量が減少するか
らである。

【００８７】主要な目的はロータ/ステータギャップを全てのエンジン速度で一定に保つこ
とである。これはコントロールシステムで達成される。このコントロールシステ
ムは、a)ギャップの寸法を接触手段によって直接的に測定するか、または近接検
出またはレーザビーム等の他のセンサー技術で間接的に測定し、b)ロータ速度と
共に部材温度（ロータおよびステータ）からギャップの測定値を推定し、あるい
は、c)それら両方の組み合わせによってギャップの大きさを知らせる。

【００８８】この実施例においては、ギャップはステータ構造体をエンジン軸方向に移動さ
せるか、あるいはそこから離れる方向に移動させることで制御される。この移動
はコントロールシステムによって制御される。このことを達成させるため、それ
ぞれのステータは対応するカムシャフトによりその前端と後端で運搬される。こ
のカムシャフトの回転によってエンジン軸Ａの方向と、そこから離れる方向にス
テータ構造体を動かす。カムシャフトは二重反転するようにアレンジされており
、ステータ構造体３１０に加える力を可能な限りバランスさせる。

【００８９】この実施例（一般的に“膨張顎”形態）では、ステータ内面３１２の半径は、
冷えて静止しているロータ２１０の外面２１２よりも大きい。このことは図１７
に図示されている。図１８に図示するように、これら半径はエンジンが最大速度
及び最大温度近辺で回転しているときには等しくなるように設計されている。ロ
ータ３１０の速度が増加し、その温度が上昇するとステータポジションは制御さ
れたサーボモータと機械式駆動システム（図示せず）によって外側方向に移動す
るように調整されており、燃焼部３１６の開口部で一定のギャップ距離を保たせ
る。ギャップ距離のいくらかの妥協が最後のステータ膨張チャンバ３３２で発生
する。そこではギャップは最高速度及び最高温度近辺に到達するまで広すぎるこ
とになる。（別実施例においては、この影響はさらに多くの顎部を提供し、及び
/又はステータをさらに多くの部分に分割することで減少される。）あるいは、
追加シールストリップ体１７１０を最後のチャンバ３３２のステータ頬部に追加
してもよい。この力学顎システムの利点はチャンバデザインや製造が複雑にはな
らず、ロータがトランスポート領域を拡大せずにガストランスファの目的に使用
できることである。よって、最良のギャップ寸法は最大エンジン速度近辺で発生
するが、エンジンデザインはコンパクトでシンプルなままである。この顎駆動機
構は、顎部の動きが２つの燃焼チャンバと整合するようにオフセットされている
（図１７と図１８のＸ-Ｙ線）。 “テーパ”実施例の詳細別実施例においては、ロータ/ステータギャップはロータを図１９と図２０に
示すように錐台形状とすることで制御される。

【００９０】テーパ実施例においては、ロータとステータは両方とも同程度にテーパされて
いる。ロータが求心力によて膨張し、ロータとステータが熱によって膨張すると
、ロータポジションはステータポジションとの関係で調整される。図１９は膨張
前のこの実施例の形態であり、図２０は膨張後のこの実施例の形態である。図示
のように、ロータ１９１０のシャフト１２２に沿った動きはロータ１９１０とス
テータ１９１２との間の空隙を変更させる。ロータ１９１０の動きはシャフト１
２２の溝付き部分に搭載されることで提供される。ロータ構造体１９１０の１軸
端部はスラストベアリング１９１４と接触しており、それは、自身がシャフト１
２２と共心的に設置されているカラー体１９１８に搭載されている。カラー体１
９１８の外面１９１６には外側ネジ溝が提供されている。それは、ステータ１９
１２に対して固定状態にある支持部材１９２６に形成された内側ネジ付きアパー
チャと螺合している。カラー部１９１８はロータ１９１０と共に軸方向に動くよ
うにアレンジされているが、ロータ１９１０とは相対的に回転することができる
。カラー部１９１８はさらに放射状に突き出たギア部１９２０を有している。サ
ーボモータ１９２２はギアトレイン１９２４を介して作用し、カラー部を回転移
動させる。それは、ネジ付き外面１９１６の作用を介してカラー部１９１８の軸
方向移動を引き起こす。これで、ロータとステータとの間のギャップの大きさが
変わる。図１の実施例と較べると、別のポート値が採用されない限り、大きな寸
法のトランスファチャンバとポート領域が必要となろう。しかし、最良のギャッ
プコントロールは速度範囲にわたって提供が可能である。 “軸”実施例の詳細図２１には別実施例の燃焼及び膨張チャンバ２１１０が示されている。これら
は環状ロータ２１１２とステータ２１１４の対面部に定義されている。シャフト
１２２のロータの軸方向移動は上述のものに類似した構造体２１１６の手段によ
って達成が可能である。

【００９１】膨張顎デザインはテーパデザインのものよりもさらに妥協の産物ではあるが、
単純構造のトランスファチャンバと主チャンバチャージデザインは好都合であり
、ロータをこの目的に使用することができる。この顎デザインの詳細は後述する
。ギャップコントロールシステム第１ギャップコントロールシステムは図２２に示されている。このシステムで
はセンサーＳがギャップ寸法を検出し、そのギャップに見合う出力信号を発生さ
せる。これは必要なギャップ寸法に対してセットされたポイントの電圧基準値Ｒ
を有したアンプＡに送られる。このアンプは、サーボモータＭを駆動させるセッ
トポイントと実際のギャップとの間に相違が存在するときに出力を発生させ、そ
のギャップ寸法が必要レベルに復帰するまで機械的リンクＬを駆動する。これは
閉鎖ループ系である。もし２つの検出器がロータに採用されていれば、出力電圧
はマイクロプロセッサ等の適当な電子回路に供給され、偏心及び揺動を検出する
。

【００９２】図２３に示すシステムにおいてはギャップ寸法の直接的な測定は行われない。
その代わりに、ギャップの値は、ロータ速度、ロータ及びステータ温度が関与す
る電子索引表Ｔから得られる。サーボモータＭはリンクＬを介して正しいギャッ
プセッティングを提供するように駆動される。これは開いたループ系である。

【００９３】図２４に示されるシステムにおいては、センサーが張力計であることによりル
ープは閉じている。この張力計はステータのトルクを測定するものである。この
ロータ-ステータデザインは、ロータとステータの肩部での表面のように非重要
表面を相互作用させ、ドラッグ力が発生する。これで有限量のロータスローダウ
ンによる追加偶力が検出される。これはロータの出力シャフトに設置された張力
計からトルク出力を引き出すことで見つけられる。ドラッグ力スローダウン現象
がロータとステータとの間に発生しなければ、２つの負荷セル(load cell)の出
力は等しいであろう。ギャップが狭まるとドラッグ力が増加し、ステータの負荷
セルの出力が増加するであろう。これは図２２に関して説明したようにアンプと
その関連システム要素によって作動され、ドラッグ力をセットポイントレベルに
まで戻す。これでギャップはコントロールされる。ベアリングモニターもし複数のセンサーＳ１とＳ２が図２５に示すようにロータに採用されたなら
、ベアリング揺動と偏心度は検出できる。これは追加アンプＡ１によってそれあ
２つのセンサーＳ１とＳ２の出力差を検出することで実行される。アンプＡ１か
らの出力はさらに別なアンプＡ２に供給される。これは、偏差がセットポイント
レベルを越えると出力を提供するセットポイント基準値を備えたものである。こ
れは許容範囲を超えるベアリングの磨耗状態を表示するのに使用される。ベアリングと不点火モニター及び噴入並びに点火タイミング図２６には、例えば図１の実施例での使用に適した非接触式ギャップコントロ
ールシステムが示されている。これには特殊タイプのセンサーが使用されている
。これはステータ３１０に搭載され、高周波オシレータＯに接続された絶縁プレ
ート２６１０を含んでいる。このギャップはこのプレートとロータとの間の静電
容量変化を決定することで測定できる。このような静電容量変化はオシレータＯ
の周波数を変更させる。これは本願発明の実施例での使用に適した近似検出器の
基本である。オシレータＯの出力は、ダイオードポンプのごとき適当な周波数-
電圧（Ｆ-Ｖ）変換器に供給される。続いてこの出力電圧はアンプステージＡに
供給される。操作には、ギャップが閉鎖され、プレートと地表との間の静電容量
が増加すると、オシレータ周波数は降下し、Ｆ-Ｖ変換器の出力は低下する。こ
の出力は以下のステージに利用される。

【００９４】ロータ表面の設計変形部が検出されるように配置されると、この特殊タイプの
センサーは有効である。そのような変形部とはトランスファチャンバであること
もあるが、特別に構成されたロータの凹部またはチャンバ開口部である場合もあ
る。このタイプのセンサーを使用すると、追加回路がロータの回転ポジションを
検出することもできる。すなわち、力学的ギャップコントロール、ベアリングに
よる点火と燃料噴射のタイミング及び不点火モニターを全て１つのセンサーで提
供することができることになる。

【００９５】このことを達成するのに必要な追加回路は図２７に示されている。Ｆ-Ｖ変換
器はオシレータから出力された周波数調整波によって作動し、回路ポイントaに
て電圧出力を提供する。それは回路ポイントbでスパイク現象を発生させる。こ
れらスパイクはロータの周期的な凹部に対応する。これらスパイクは回路ポイン
トcでギャップコントロールアンプＡ１に適用される前に抵抗器Ｒ1/キャパシタ
Ｃ1ネットワークによって一体化される。これらスパイクの間隔はロータ回転の
周期時間tである。これらスパイクは回路ポイントdで抵抗器Ｒ2/インダクタＬ1
ネットワークによってさらに区別され、回路ポイントeにてダイオードＤ1によっ
て整流される。回路ポイントeでの出力は点火コントロール回路Ｉと燃料噴射コ
ントロール回路Ｊの起動に利用される。ポイントb、d及びeでのおよその電圧波
は図２７の３つの挿入図の上方トレースとして示されている。

【００９６】例えばベアリング磨耗によってロータが揺動するようなら、オシレータでの周
波数調整はさらなる要素を有している。これでポイントbにて導入される追加的
電圧変動要因を提供する。それぞれの回路ポイントb、d及びeで現われる電圧へ
の影響は、図２７の３つの挿入図のそれぞれの下方トレースとして示されている
。

【００９７】ギャップコントロールシステムによって、揺動を吸収するようにギャップが拡
張される。トレースポイントb１で示されるランプ(ramp)電圧ｄＶは、アンプＡ
１の供給に使用されるものよりも小さな時間定数の集積(integration)の追加ス
テージで導かれる。これは回路ポイントf（トレースf１として表示）にて、スパ
イクが大きく低減された状態の鋸歯状出力を有している。揺動が存在しない状態
によってこの回路からの出力は小さくなる。ランプ電圧dＶはラッチフィードバ
ックダイオードＤ2の基準アンプＡ２によって検出が可能ある。ランプ電圧dＶの
レベルが基準電圧Ｒよりも大きいときには高いラッチとなる。このアンプ出力は
過剰なベアリング磨耗を表示する。この低基準ポイントを有した追加ラッチアン
プＡ３がオプションで提供され、同様に不点火振動を検出する。

【００９８】このギャップセンサーは、レスポンスを線状化し、センサーの感度を高めるよ
うにインダクタピット内にインダクタを含ませることで性能改善が可能である。
（インダクタまたはキャパシタのみの使用では逆平方根法に従ったレスポンスが
発生する。）コンプレッサ形態多ステージコンプレッサ２８１０が図２８に図示されている。このようなコン
プレッサを図１の実施例に利用することができる。コンプレッサ２８１０との使
用に適したインペラ２９１０が図２９と図３０に図示されている。このインペラ
２９１０は同一インペラ注型体がコンプレッサの全ステージで使用できるように
デザインされている。最大サイズのものが全インペラのベースであり、図３０の
破線で示すように必要な形状に機械加工される。同様に、コンプレッサ２８１０
は図３１に示すような、必要な深さに加工された同形ユニット３１１０（破線）
から構成され、ボルトで固定されてインペラ２９１０を収容する多様な渦状チャ
ンバを形成しているハウジングを含むことができる。コンプレッサ２８１０のデ
ィフューザバッフル３１１０が図３２に示されている。これも最大ユニットをベ
ースとしており、適当な渦状体にフィットするように加工される（図３２aの破
線）。この構成法の利点はそれが非常にフレキシブルでコストパーフォンスに優
れていることである。このコンプレッサ２８１０は３つの注型体のみからモジュ
ール式に構築されており、異なるステージ圧縮比や必要とされる数のステージ用
にデザインできる。

【００９９】もしインペラと渦状注型体がステンレス鋼やニッケル鋼（インペラ）のような
温度抵抗性材料で製造されていれば、そのコンプレッサーデザインはプレ式ター
ボチャージャまたはポスト式ターボチャージャあるいはターボアシスタントユニ
ット用にも使用が可能である。これでデザインの適用範囲が広がる。

【０１００】このエンジンのロータとステータのデザインは、ロータが駆動されれば非効率
的なコンプレッサとしても使用できる。冷却ロータ及びステータ温度は図３３に示すセンサーｓ１とｓ２で測定される。こ
れらセンサーからの信号は差動アンプＡ１に供給される。その出力はサーボモー
タｍ１を駆動し、第１スリット（入り）ディスクd１を動かす。この第１スリッ
トディスクd１は第２スリットディスクd２に重ねて提供されている。これでステ
ータとロータ間の空気流が方向変化され、それらの温度差は最小限となる。別の
アンプＡ２はセンサーの一方ｓ１及び基準電圧Ｒとに接続することもできる。第
２アンプＡ２は第２サーボモータｍ２を駆動し、ディスd１とd２とに重なる第３
スリットディスクd３を動かす。これで全体的な空気流が制御され、ロータとス
テータの温度が制御される。シールバーシールバーが、例えば膨張顎形態で提供されている場合には、バーはロータチ
ャンバを越える部分に合うように下方部を切取り加工することができる。これら
バーはロータ肩部に載置され、ロータの中央チャンバセクションのようには高温
に曝されない。これらバーを自己潤滑特性を備えた鋳鉄で製造することもできる
。エンドシールリングを設置することができるが、デザインの複雑性を増加させ
る。可能なガス逃避の大部分はチャンバーの長手方向で発生する。エンジン形態ロータ構造体とステータ構造体の多数の組み合わせと形態が可能である。以下
においてそれら一部を対応する図面の番号と共に掲載する。内燃エンジン形態：１．同心ステータとロータ。図３４aと図３４b。２．軸ステータとロータ。図３５aと図３５b。３．ステータ内のマザー（燃焼）チャンバ。図３６aと図３６b。４．ロータ内のマザーチャンバ。図３７aと図３７b。５．ロータ及びステータ内の非オポーズ型(unopposed)チャンバ。図３８aと図３
８b。６．ロータ及びステータ内のオポーズ型チャンバ。図３９。７．同心フォーマット用の膨張顎分割型ステータ。図３９。８．同心フォーマット用のテーパステータとロータ。図４０。９．軸フォーマット用のスライド式ロータまたはステータ。図４１。１０．同心フォーマット用の補正ロータボブ(bob)ウェイト。図４２。１１．ロータのみ、またはロータとステータの排気形態。図４３aと図４３b。１２．ガス冷却または流体冷却ロータ及びステータ、またはそれらの組み合わせ
。図４４aと図４４b。

【０１０１】外部エンジン形態多数の可能なエンジンの外部形態が存在する。最も単純なものと、いくつかのバ
リエーションは前述した。さらに重要な外部形態を以下で説明する。これらの形
態を解説するために特別な用語が開発された。コンプレッションステージ間での
内部ステージ冷却は、例示数を制限するために除外した。しかし、それは複数の
コンプレッサ間の接続部分で、あるいは多ステージコンプレッサセット内のステ
ージ間で自由に適用できる。必要な圧縮比を達成するため、コンプレッサは通常
は多ステージ型である。求心式と軸式コンプレッサの両方が使用できる。

【０１０２】文法 i) 作用流体は左から右の流れる。タービン膨張によりそのセクエンス(seq
uence)が決定される。

【０１０３】 ii) コンプレッサはＣで表され、タービンはＴで表されている。

【０１０４】 iii) コンプレッサとタービンのセクエンスは別記されている。

【０１０５】 iv) コンプレッサ-タービンセットには同一別記が付されている。

【０１０６】 v) カスケード式コンプレッサはタービンと同様に同一ドットプロダクト(d
ot product)が付されている。

【０１０７】 vi) パワー出力タービンは太字である。（以下、太字部分は▲▼で囲む。
）

【０１０８】 vii) 隔離タービンには＋サインが付され、二重フィードタービン(dual fee
d turbine)で括弧されている。

【０１０９】 viii) 同一シャフトの補助タービンはイタリック体である。（以下、イタリ
ック体部分は△▽で囲む。）

【０１１０】 ix) スイッチはＩで表示されている。

【０１１１】外部形態：１．｛Ｃ，▲Ｔ▼｝シングルスプールコンプレッサタービンセット。タービンか
ら出力。図４５。２．｛Ｃ１.Ｃ２，▲Ｔ１▼.Ｔ２｝シングルスプールコンプレッサタービンセッ
ト。ポスト型圧縮ターボチャージ。図４６。３．｛Ｃ２.Ｃ１，▲Ｔ１▼.Ｔ２｝シングルスプールコンプレッサタービンセッ
ト。プレ型圧縮ターボチャージ。図４７。４．｛Ｃ３.Ｃ１.Ｃ２，▲Ｔ１▼.Ｔ２.Ｔ３｝シングルスプールコンプレッサタ
ービンセット。プレ型及びポスト型圧縮ターボチャージ。図４８。５．｛Ｃ１，（Ｔ１+▲Ｔ２▼）｝コンプレッサタービンセット。隔離された主
出力タービン。図４９。６．｛Ｃ１.Ｃ３，（Ｔ１+▲Ｔ２▼）.Ｔ３｝コンプレッサタービンセットと隔
離された主出力タービン。ポスト型圧縮ターボチャージ。図５０。７．｛Ｃ３.Ｃ１，（Ｔ１+▲Ｔ２▼）.Ｔ３｝コンプレッサタービンセットと隔
離された主出力タービン。プレ型圧縮ターボチャージ。図５１。８．｛Ｃ４.Ｃ１.Ｃ３，（Ｔ１+▲Ｔ２▼）.Ｔ３.Ｔ４｝コンプレッサタービン
セットと隔離された主出力タービン。プレ型及びポスト型圧縮ターボチャージ。
図５２。９．｛Ｃ１，▲Ｔ１▼.△Ｔ２▽｝シングルスプールコンプレッサタービンセッ
ト。ポスト型膨張タービン補助。図５３．１０．｛Ｃ１，▲Ｔ１▼.△Ｔ２▽｜Ｃ２，（Ｔ２+▲Ｔ１▼）｝シングルスプー
ルコンプレッサタービンセット。ポスト型膨張タービン補助。隔離された主出力
タービンへの切り換え。図５４。１１．｛Ｃ１，▲Ｔ１▼.Ｔ３｜Ｃ１.Ｃ２，▲Ｔ１▼，Ｔ２，Ｔ３｝コンプレッ
サタービンセット。切り換えられたポスト型圧縮ターボチャージにより供給され
たポスト型膨張タービン補助。図５５。１２．｛Ｃ３.Ｃ１.Ｃ２，▲Ｔ１▼.Ｔ２.Ｔ３.△Ｔ４▽｝コンプレッサタービ
ンセット。ポスト型膨張タービン補助及びプレ型並びにポスト型ターボチャージ
。図５６。外燃エンジン本願発明のさらなる実施例において、燃料の燃焼はユニットの外部で行われる
。本願発明は、蒸気機関または予備加熱高温ガスエンジンのごとき外燃ユニット
に適用できる。図５７に示すように、このエンジンデザインはコンプレッサステ
ージが採用されていないことを除いて基本的には同じである。蒸気または高温ガ
スはボイラーＢ（または生産者ユニットＰ）で熱せられる。さらに、作用温度は
低いので、デザインに対する規制は多くの場合にさほど厳しいものではない。特
に、シール問題と熱膨張対処に関して緩やかである。作用流体としての蒸気の場
合には、水は濃縮器Ｃの使用で回収される。エンジンデザイン変更内部形態（１２の基本的フォーマット）、ギャップコントロール方式（３の基
本的フォーマット）及び外部形態（１２の基本的フォーマット）間には４００以
上の単純な基本的デザイン変更が可能である。ディーゼル型バージョンエンジンのディーゼル型サイクルバージョンは、高い圧力比が採用され、メイ
ドチャンバが存在しない、あるいはせいぜい小型のメイドチャンバが採用されて
いるだけである理由により異なるものである。もしメイドチャンバが存在したり
大き過ぎると、作用流体（燃焼ガス）の一部は無駄になる。ディーゼルサイクル
はパワーストロークを通じて燃料の供給を必要とする。よって、燃焼プロセスの
初期段階でガスを燃焼チャンバから早く取り除き過ぎないことが重要である。燃
料噴射は燃焼チャンバに直接的に行うことも、軽パワーディーゼルのように予備
燃焼チャンバ内に噴射することもできる。しかし全ての場合に、本願発明のエン
ジンと均等なディーゼルエンジンサイクルは高速、高パワー及び高効率サイクル
に変換される。特に、もし水平に対面した形態が採用された場合に実用性が高い
。これは、通常のレシプロ式ディーゼルエンジンで発生するノッキングの大部分
を排除することができる。全体的なエンジン外観と補助冷却図７に示すものと類似したエンジンデザインは図５８aから図５８fにかけて示
されている。ロータ構造体ｒとステータ構造体ｓを横断するエンジンの断面は１
４個のロータチャンバと１４個のステータチャンバを示している。これはロータ
及びステータパワー排気ポートを含んでいる。それぞれはこの水平対面形態のシ
リンダのそれぞれに対応している。それぞれのシリンダは１９６の別々のパワー
衝撃をパワーストローク中に提供する。カーボンブラシによる潤滑はｃｂにて提
供される。シールバーはｓｂにてステータの最後のチャンバに提供されている。
ステータ構造体は膨張顎デザインに対応した形状の２つの半体で提供されている
。図１において、４ステージの求心コンプレッサユニット１１０を備えた完成エ
ンジンの断面が示されている。このエンジンは空冷オットー型ユニットである。
空気はロータ冷却流体ダクト２３６を通過し、ステータ構造体３１０に取り付け
られたステータ冷却翼３３４を通過する。最大エンジン出力時等の必要なときに
、例えば空気取り入れ口１００またはその下流で空気流内に細かい水スプレーを
噴射して追加冷却が提供される。

【０１１２】タービン補助ユニット１１８が同じシャフトに提供されている。それはロータ
排気ポートを介してステータ排気によりパワーを供給されている。これは排気ガ
スの速度を増加させてインペラ速度とマッチさせるベンチュリ管１４４で供給さ
れる。もし燃料バーナがこの形態に含まれると、燃料ガスタービン効果が提供さ
れることになる。ターボ補助インペラはコンプレッサのものと同じ鋳型から鋳造
されるので、コンプレッサを通る空気通路セクエンスはもっと論理的であると考
えられるかも知れないものとは逆になる。しかし、プレ型及びポスト型ターボチ
ャージャを含んでいれば予備パイプがこれらユニットへの供給用に提供されてい
るので問題とならない。

【０１１３】追加的なプレ型及びポスト型ターボチャージャをこの形態にフィットさせるこ
とができる。このユニットは｛Ｃ１.▲Ｔ１▼.△Ｔ２▽｝ターボ補助タイプであ
る。もしプレ型及びポスト型ターボチャージが加えられれば、それは“主”から
“ポスト”、“ポスト”から“プレ”、“プレ”から“補助”へのタービン膨張
セクエンスである｛Ｃ３.Ｃ１.Ｃ２，▲Ｔ１▼.Ｔ２.Ｔ３.△Ｔ４▽｝形態とな
る。ステータには２つの排気が存在し、もしロータがステータの排気を行うように
デザインされていればロータには２つの排気が存在する可能性がある。後者の場
合には、排気はターボチャージャに対して独立的に作動する。新排気形態、例え
ば｛Ｃ３.Ｃ１.Ｃ２，▲Ｔ１▼.ｔ２.Ｔ２.Ｔ３｝または｛Ｃ３.Ｃ１.Ｃ２，▲
Ｔ１▼.ｔ２.ｔ３.Ｔ２｝のごとき形態が可能である。小文字はロータ排気を意
味する。前者の例の場合、補助タービンのみがロータ排気で駆動される。後者の
例の場合、ポスト型とプレ型チャージはロータ排気で駆動され、補助タービンの
みはステータ排気で駆動される。｛Ｃ1２.Ｃ１.i.Ｃ2２，▲Ｔ１▼.ｔ２.Ｔ1２.
Ｔ2２｝は最初の形態と同じであるが、各ステータ排気が別々にターボチャージ
ャを駆動し、共通ロータ排気が補助タービンを駆動させることを定義している。
この特定方法は必要なかぎりの排気に対して有効である。

【０１１４】ターボ補助は追加的な“自由”排気パワーを提供し、多ステージコンプレッサ
を駆動することは重要である。ターボプレ型チャージは、排気とは無関係に空気
-エンジン用として追加的な機能を発揮させる。ターボポスト型チャージは追加
レベルの圧縮を、これも排気とは無関係に提供する。これは特に有効である。な
ぜなら、コンプレッサを小型化することができ、主エンジンよりも高速で回転さ
せることができるからである。後者の２つはエンジン速度範囲でさらに均等な圧
縮特性を提供する。内部冷却も様々な圧縮ステージでエンジンに追加することが
でき、対容積効率を高める。図７に図示するユニットの定義は２つのインタース
テージクーラに対して｛Ｃ1２.i.Ｃ2２，▲Ｔ１▼．△ｔ２▽.Ｔ1２.Ｔ2２｝と
なる。膨張チャンバのデザインに関する考察チャンバ形状、“キュプレット形状”、キュプレットチューニング“、アパー
チャチューニング”、“パッキング”及び“ベントリクル” 図５９にはロータ膨張チャンバの断面形状が図示されている。これらは旧式レ
トルト形状であり、細いネック部分５９１０が球根体５９１２に取り付けられて
いる。ネック部５９１０の目的はガス流出速度を加速させ、ロータ２１０に最大
衝撃レベルを付与することである。球根体５９１０の形状は対象の表面積に対し
て最大容積を提供することで熱の損失を最少に抑えるためである。

【０１１５】このエネルギートランスファ機構は、ガス/流体がステータチャンバからロー
タチャンバに移動しているときに“ガスを方向付け”するものである。これはロ
ータからステータへのガス/流体移動時のニュートン反応を利用するものである
。

【０１１６】図５９には、流体を受領するチャンバに入るガスが球根状キャビティ５９１２
内で旋回することを示している。すなわち、ガスエネルギーの一部がガス旋回中
に残留することを意味している。キュープレットとして知られる形状部６０１０
をチャンバのガスに面したエッジ部に含ませることでこの残留エネルギーを追加
衝撃力として移動させることが可能である。図６０参照。キュープレット６０１
０はこのガス流を分断し、衝突するガスの速度エネルギーのほとんどを引き出し
て利用させる。それらのデザインは矢尻の半分と類似している。それぞれのキュ
ープレットは進入ガスの進行を妨害するカップ部分と、退出ガスをさほどの抵抗
なく逃避させるランプ部分とを含んでいる。

【０１１７】この速度エネルギーの引き出しの結果、次のチャンバがドナーチャンバである
とき、その排出速度は減少する。それで、引き続く運動エネルギーは衝撃パワー
と同様に減少し、ガスは長時間にわたって搬送される。よって、キュープレット
６０１０はカデンス反復膨張の初期段階で特に利用性が高く、進入及び退出ガス
速度を遅くして、早い段階のチャンバが利用される“露出時間”に合わせる。こ
の技術はキュープレットチューニングと呼ばれる。

【０１１８】膨張セクエンスにおいて最初の方のチャンバに対して異なるアパーチャ幅（特
に、幅を減らす方向）を使用し、後の方のチャンバに広い幅のアパーチャを使用
することで、アパーチャ時間をガス速度とマッチさせることができる。ガスはチ
ャンバを充填し、または“露出”期間を通してチャンバを空にする。この目的は
最大エンジン速度にまで、確実にチャンバ完全充填及び完全排出を実施させるこ
とである。

【０１１９】キュープレットとアパーチャチューニングとの間の一般的な効果はエンジンパ
ワーバンドの拡張である。低エンジン速度と低パワーレベルで、ガス速度は遅い
傾向にある。このアパーチャチューニング効果はキュープレットの役割がさほど
ではないときに支配的となる。高エンジン速度と高パワーレベルで、ガスエネル
ギーとガス速度は高くなる。これらの条件下でキュープレット６０１０はガス流
に対してさらに妨害的になり、速度を減少させる。これらの部材は図７に図示さ
れている。

【０１２０】レトルト形状であることにより、及びチャンバ２３２は特にロータ内で密に提
供されなければならないという事実により、ネック５９１０は通常はチャンバ本
体の片側に提供されている。ロータ２１０において、ロータ湾曲との兼合いでの
チャンバ配列は、理想的なＳ断面形状フォーマットから逸脱した中間数のチャン
バの提供となる。さらに、ロータ２１０は空冷チャンバ２３６またはベントリク
ルを含む。これらベントリクルはロータチャンバの下側周囲に提供されている。
図７参照。チャンバ寸法チャンバアパーチャ幅は最初のいくつかのチャンバでは小さい。これはマザー
（燃焼）及び主チャンバを除外する。なぜなら、それらは相対的に大きいからで
ある。ガスの一定速度を得るにはアパーチャ幅はチャンバ容積と釣り合っていな
ければならない。しかし、実際のデザインの限定要因によってこの理想を実現す
ることは困難である。

【０１２１】膨張プロセスのコンピュータモデルでは、主チャンバ２３４がオットー型サイ
クルのマザー燃焼チャンバ３１６の約３０％であるだけではなく、その後のステ
ータとロータチャンバが指数的に増加する容積を有しなければならないことを示
している。主チャンバに続く最初の膨張チャンバ２３２は燃焼チャンバ３１６の
２％から５％でなければならない。さらに、パワー出力を最大とするためには、
チャンバ長は、通常は長さと容積との固定比に従うべきである。

【０１２２】チャンバの形状には関係なく、チャンバの長さはチャンバ内でどれだけの熱エ
ネルギーが消失するかを決定する。チャンバ容積（すなわち直径）に対する長さ
の比は一定であるべきである。すなわち、チャンバ長は容積と共に増加すべきで
ある。このことを“チャンバ長適応”と呼称する。これでロータ/ステータデザ
インには別の複雑性が加わり、製造を複雑にする。さらに、小型チャンバはロー
タ/ステータ周囲長のさら多くの部分を必要とする。なぜなら、チャンバ直径は
、燃焼チャンバ３１６によってセットされる一定長が使用されている場合よりも
大きくなるからである。“チャンバ長適応”の採用はそれほど簡単なことではな
い。これらの理由で図７に示すデザインには含まれていない。

【０１２３】さらに詳細な図５８aから図５８fが提供されている。これは共心水平対面フォ
ーマットであり、２セットのステータとロータチャンバ及びステータ内のマザー
チャンバが含まれている。このステータは膨張顎形態である。ロータとステータ
構造体の両方が排気する。このタイプのデザインはマザーチャンバあたり、１回
転につき２回のパワーストロークを提供する。これは単筒４ストロークレシプロ
式エンジンの２回転１パワーストロークとは好対照である。このことは、このデ
ザインが理論的にはパワー出力レベル４ｎを有することを意味する。ｎはロータ
リデザインとレシプロデザインとの間の最大回転での速度である。

【０１２４】この膨張顎形態はトランスファチャンバアレンジを単純化する。図５８aから
図５８fにかけて、パワーストロークは作動中であることが示されている。図５
８aでは燃料ガス混合物はマザーチャンバ内に移動されている。図５８bでは点火
されている。図５８cでは最初のいくつかのチャンバは係合状態であり、パワー
ストロークが開始する。図５８dで最初のロータチャンバが排気している。これ
はパワー排気である。図５８eでは最初のステータチャンバが排気している。こ
れもパワー排気である。図５８fでロータ排気とステータ排気の両方はカップリ
ングされており、サイクルは反復可能状態である。燃焼チャンバチョーキング本願発明の１実施例のエンジンが燃焼構造体から理論的に得られる最大パワー
の発生を必要としないなら、その効率はいわゆる燃焼チャンバチョーキングによ
って改善が可能である。このことはスリーブをステータ注鋳体３２０内の燃焼チ
ャンバ３１６内に挿入することで達成される。スリーブは一般的にＣ形状であり
、一般的に燃焼チャンバ３１６のものと同じ断面の外面を有している。複数個の
穴が必要に応じてスリーブに形成されており、スパークプラグ及び/又はインジ
ェクターあるいは他の装置をチャンバ内に挿入させる。

【０１２５】スリーブの効果は燃焼チャンバの容積を減少させることであるが、その構成と
機能には変更を加えない。これで最大パワーの損失と燃費における利得との間に
実質的で直接的な相殺関係が誕生する。コンプレッサ内の流規制実施例によってはコンプレッサの一部を選択的に閉鎖することができる。そう
することの１つの利点はコンプレッサ内の空気流のサージングを防止することで
ある。

【０１２６】遠心型コンプレッサは典型的に、ロータ速度が増加すると最大圧力値にまで上
昇し、その後に、ロータ速度が上昇し続けると降下する圧力出力を提供すること
が知られている。さらに、低速にて、コンプレッサは入力シャフトに対して周期
的に変動する負荷を提供し、入力シャフトの速度に周期的変動を引き起こすこと
がある。これは“サージング”として知られる。圧力の変動とサージングの発生
は、もし空気が様々なコンプレッサステージで提供されるならば制御することに
よって最低化できることが発見されている。一般的に、このような空気の制御は
、多ステージコンプレッサのそれぞれのステージまたはいくつかの部分のそれぞ
れが可能な限り安定した出力を搬送し、可能な限り効率的に作動させるためであ
る。

【０１２７】図６１には図１a、図３a、図３b及び図４に示す改良を採用した実施例を表す
略図が提供されている。インレットダクト１００には図３a、図３b及び図４に示
す空気コントロールフラップ１１１０が提供されている。これらは最初のコンプ
レッサロータ１２４に対するインレットバルブＩＶ１とＩＶ２として作動すると
考えられる。低速にて全てのフラップ１１１０は閉鎖され、空気はフラップを持
たないリング１１１２を通じてロ０タ１２４に流入する。よって、少量の空気は
ロータ１２４の小部分によって効率的に取扱われる。速度が増加するとさらなる
フラップ１１１０が、全部のロータ１２４が作動状態となるまで開く（さらなる
バルブを効果的に開く）。同様に、低速での第２ロータからの出力は、出力バル
ブＯＣ１、ＯＶ２とＯＶ３が閉鎖した状態で渦体の一部から取り出される。速度
が増加するに連れて、これらバルブは徐々に開き、第２ロータ１２６が使用され
る程度を増加させる。

【０１２８】別実施例が図６２に掲載されている。このアレンジでは３体の類似した単ステ
ージまたは多ステージコンプレッサＣ１.１、Ｃ１.２、Ｃ３が並列に接続されて
いる。これらコンプレッサの２つの出力は、空気を選択的にコンプレッサから流
れさせ、妨害させるバルブＶ１、Ｖ２によって制御される。低速と小空気量で両
バルブＶ１とＶ２は閉鎖され、空気流は１つのコンプレッサＣ１のみで扱われる
。空気流が増加すると、バルブＶ１とＶ２は交互に開き、コンプレッサＣ１、Ｃ
２、Ｃ３間で空気流を共有する。

【０１２９】これら両アレンジは他の可能性の中で、それぞれのコンプレッサにほぼ理想的
に空気流を通過させ、あるいは各ロータセクションに空気流を通過させるように
セットできる。数学的デザイン式カデンス反復膨張は段階的な断熱ディフェレンシャルプロセスに従う。これは
次の式で定義される。

【０１３０】Ｖ……ステータ容積Ｒ……ロータ容積 γ……比熱率ｍ……ステップカウントＰn……ステータチャンバ数熱力学サイクル：熱力学サイクルは、オットー型サイクルにはグラフ１のＰＶ図で、ディーゼル
型サイクルにはグラフ２で表されている。この新サイクルの相違はホットエンド
カデンス復帰膨張プロセスに存在する。カデンス復帰膨張圧力プロフィール：表１において、典型的な膨張圧力プロフィールが示されている。またロータと
ステータ部分に対する関連グラフが図３aと図３bに示されている。

【０１３１】チャンバ最良化式： “レトルト”形状チャンバにおける出力パワーは次の式で定義される。

【０１３２】Ｋ……比例定数Ｌ……チャンバ長Ａ⁽γ^/γ^-1)……チャンバの断熱面積これでグラフ４の曲線が得られる。

【０１３３】レトルトノズルデザイン式：

【０１３４】Ｖ……ガスまたは流体速度Ｐ……差圧作用Ａ１……ノズル入口での面積Ａ２……ノズル出口での面積 ρ……ガスまたは流体の密度エンジンパワー式：

【０１３５】Ｉ……単チャンバに作用する衝撃（推力）＝作用ガスまたは流体の入角Ｖ……移動したガスまたは流体の体積（チャンバ容積）Ｐ……ガス/流体の移動開始時の差圧Ｋ……ノルズ入口面積とノズル出口面積との比Ｄ……ガスまたは流体の密度ｄ……ガスまたは流体が移動する減速距離Ａ……ノズル入口面積

【０１３６】Ｉｔ……全衝撃度/秒Ｓ……パワーストローク数/回転 rpm……回転数/秒ｎ……チャンバ相互作用数（通常はn１.n２、n１はロータチャンバ数であり
n２はステータチャンバ数）不等な圧縮率及び膨張率：通常のレシプロ式エンジンとは異なり、このエンジンの圧縮率と膨張率は異な
る。なぜなら圧縮と膨張は独立的に、レシプロエンジンの場合と同様に異なるシ
リンダ内で行われるからである。すなわち、さらに高い圧縮率がエンジンのさら
に高い効率を意味するだけでなく、高い膨張率の場合も同様である。もし圧縮率
と膨張率とがマッチすれば、エンジンは“単位率(unit ratio)”と呼ばれる。も
し膨張率が圧縮率よりも大きければ、エンジンは“オーバ率”と呼ばれ、少なけ
れば“アンダー率”と呼ばれる。

【０１３７】予備点火の通常規制が圧縮率に適用される。現実的なエンジンサイズに関与す
るものと、（ターボチャージが望まれる場合に）排気ガスが多様なプレ型、ポス
ト型または補助ターボチャージのために使用されるか否かによるものとの場合を
除き、膨張率には理論的な制限がない。その場合にはエンジンは単位率または少
々オーバ率となる（例えば、１.２から２.０）。

【０１３８】ＷＲ＝ＥＲ/ＣＲＷＲ……作用率ＥＲ……膨張率ＣＲ……圧縮率効率エンジンのデザイン法則：１．圧縮率は可能な限り高いこと。限界はオットー式サイクルの予備点火開始
前である。（オットー式は典型的には９：１から１２：１、ディーゼル式は２２
：１から３５：１）２．膨張率はエンジンサイズとターボチャージＩ補助の排気負荷に即して可能
な限り高くあるべきである。これは圧縮率に対して表され、作用率と呼ばれる（
典型的には１.２から２.０）３．エンジン作動温度は材料強度で可能な最高温度とする（典型的には２００
℃から４００℃）。

【０１３９】４．点火あるいはマザーチャンバ及び他のチャンバはレトルト形状とし、ガス
速度をエンジン回転速度とマッチさせて高いノズル率とする（典型的には２.０
：１から４.０：１）。

【０１４０】５．点火（マザー）チャンバと他のチャンバは熱のロスを考慮して可能な限り
長いものとする（典型的にはチャンバ容積１００ｍｌに対して１０ｃｍ）。

【０１４１】６．第１ロータチャンバ（メイド）は直後のチャンバよりも大きいこと（典型
的には、オットー型サイクルの場合にはマザーチャンバ容積の１５％から３５％
であり、ディーゼル型サイクルの場合には５％から１０％）。

【０１４２】７．チャンバ総数は、エンジンサイズと熱損失量を最少とすることを考え、“
n２”効果を最大とするように可能な限り大きくする（典型的には２０から４０
）。

【０１４３】８．ロータとステータの最初のチャンバのフレーム長は可能な限り短くする（
典型的には、メイド深度はオットー型サイクルの場合にはマザーチャンバの４０
％であり、ディーゼル型サイクルの場合には２０％）。

【０１４４】９．メイドチャンバを除いてロータチャンバとステータチャンバは指数的に容
積を増加させる（開始容積は典型的にはマザーチャンバ容積の２％から５％）。１０．チャンバのアパーチャ幅はチャンバ容積と共に増大させる（一定ガス速度
条件）。１１．膨張チャンバにはガス面でキューピュレットを提供する。特に始めの方の
膨張チャンバとロータチャンバ。１２．エンジン回転数をロータ材料の張力が許す範囲で炎速度にマッチするよう
に可能な限り大きくする（最大rpmは典型的には２０，０００から５０，０００
）。１３．チャンバノズルの入角を可能な限り０に近づける（典型的には１０°から
２０°）。１４．ステータとロータとのギャップ寸法をエンジン潤滑と安定性とを考慮しつ
つ可能な限り小さくする（典型的には、０.００５ｍｍから０.０３ｍｍ）。性能表：典型的なデザイン性能表は表２に提供されている。この表は本願の図１と図７
のオットー型エンジン形態に関係する。このエンジン出力タービンはシングルモ
ジュールコアに対して１.２リットル容量のものである。前述のデザインのほぼ
全ての規則はこのエンジンに適用されている。

【０１４５】特に重要なポイントは次のようなものである。

【０１４６】１．エンジンの高回転数３０，０００rpm（規則１２）２．高最大固有シャフト出力１.０メガワット（１３４０ＢＨＰ）２.４リットル容量のダブルコアモジュールではこの倍３．ターボが利用されているときの最大可能エンジン出力１.４メガワット
２.４リットル容量のダブルコアモジュールではこの倍４．設計機械効率改善率約３４％（規則１３）５．圧縮率（非ターボ型）９.１２：１（規則１）６．膨張率１２：１、オーバ率１.３２（規則２）７．高パワー-重量比４７.８ＫＷ/Ｋｇ（２９ＢＨＰ/ポンド）８．作用温度２００℃（規則３）９．テークアップ率とティックオーバー率それぞれ２，０００rpmと５，００
０rpm １０．チャンバ数（パワー排気含む）２８（規則６）

【０１４７】

【表１】

【０１４８】

【表２】

【０１４９】

【表３】グラフ１

【０１５０】

【表４】グラフ２

【０１５１】

【表５】グラフ３ａ

【０１５２】

【表６】グラフ３ｂ

【０１５３】

【表７】グラフ４

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本願発明の１実施例による一般的なスパーク点火式エンジンの断
面図である。

【図１ａ】図１aは図１のエンジンのコンプレッサの概略的な軸方向断面図であ
る。

【図２ａ】図２aは図１の実施例のコンプレッサロータの側断面図である。

【図２ｂ】図２bは図１の実施例のコンプレッサロータの横断面図である。

【図３ａ】図３aは改良式コンプレッサロータケーシング構造体の前面図である
。

【図３ｂ】図３bは改良式コンプレッサロータケーシング構造体の一部断面側面
図である。

【図４】図４は図３aと図３bのロータケーシング構造体の１部品の斜視図である
。

【図５】図５は図１のエンジンの一部であるインタークーラの軸方向断面図であ
る。

【図６】図６は図１のエンジンの一部であるインタークーラの横断面図である。

【図７】図７は図１のエンジンの燃焼構造体のロータとステータの一部断面図で
あり、それらの関係を示している。

【図８】図８は図１のロータ構造体のロータ注型体の斜視図である。

【図８ａ】図８aは図１のロータ構造体のロータ注型体の軸面図である。

【図９】図９は図８のロータ注型体のエンドプレートを示している。

【図１０】図１０は図１のエンジンのステータ注型体の斜視図である。

【図１０ａ】図１０aは図１のエンジンのステータ注型体の軸面図である。

【図１１】図１１は図１０のステータ注型体のエンドプレートである。

【図１２ａ】図１２aは燃焼サイクル中の図２のロータとステータの概略断面図
であり、図７のＡ-Ａ’線に沿った断面図である。

【図１２ｂ】図１２ｂは燃焼サイクル中の図２のロータとステータの概略断面図
である。

【図１２ｃ】図１２ｃは燃焼サイクル中の図２のロータとステータの概略断面図
である。

【図１２ｄ】図１２ｄは燃焼サイクル中の図２のロータとステータの概略断面図
である。

【図１２ｅ】図１２eは燃焼サイクル中の図２のロータとステータの概略断面図
である。

【図１３】図１３は図１２aのＡ-Ａ線に沿った断面図である。

【図１４ａ】図１４aは図１のエンジンでの使用に適した第１排気形態である。

【図１４ｂ】図１４bは図１のエンジンでの使用に適した別例の排気形態である
。

【図１５】図１５は図１のエンジンでの使用に適したエンジン不点火検出システ
ムの概略回路図である。

【図１６】図１６は図１のエンジンでの使用に適した潤滑ブラシを示している。

【図１７】図１７は図１のエンジンのステータとロータの相対的な動きを概略的
に示している。

【図１８】図１８は図１のエンジンのステータとロータの相対的な動きを概略的
に示している。

【図１９】図１９は本願発明の別実施例の断面図である。

【図２０】図２０は本願発明の別実施例の断面図である。

【図２１】図２１は本願発明のさらに別な実施例の断面図である。

【図２２】図２２は制御状態でロータ/ステータギャップを維持するための別ア
レンジである。

【図２３】図２３は制御状態でロータ/ステータギャップを維持するための別ア
レンジである。

【図２４】図２４は制御状態でロータ/ステータギャップを維持するための別ア
レンジである。

【図２５】図２５は制御状態でロータ/ステータギャップを維持し、ベアリング
状態をモニターするためのアレンジを示している。

【図２６】図２６はセンサーとして静電プレートを利用した非接触型ギャップコ
ントロールシステムを示している。

【図２７】図２７は噴入と点火のタイミング調整装置を備え、組み合わされたギ
ャップコントロール、ベアリング及び不点火モニターシステムにて使用する追加
回路の概略図である。

【図２８】図２８は、例えば図１のエンジンでの使用に適したコンプレッサの詳
細を断面図で示している。

【図２９】図２９は図２８のコンプレッサでの使用に適したインペラーを示して
いる。

【図３０】図３０は図２９のＡ-Ａ’線に沿った断面図である。

【図３１】図３１は図２８のコンプレッサの一部であるハウジングを示している
。

【図３２】図３２は図２８のコンプレッサのデフューザリングの側面図を示して
いる。

【図３２ａ】図３２aは図２８のコンプレッサのデフューザリングの断面図を示
している。

【図３３】図３３は本願発明の１実施例によるエンジンの部品の温度の測定及び
制御のためのシステムの概略図である。

【図３４ａ】図３４ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図３４ｂ】図３４ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図３５ａ】図３５ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図３５ｂ】図３５ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図３６ａ】図３６ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図３６ｂ】図３６ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図３７ａ】図３７ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図３７ｂ】図３７ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横面図である。

【図３８ａ】図３８ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図３８ｂ】図３８ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図３９ａ】図３９ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図３９ｂ】図３９ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図４０ａ】図４０ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図４０ｂ】図４０ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図４１ａ】図４１ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図４１ｂ】図４１ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図４２ａ】図４２ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図４２ｂ】図４２ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図４３ａ】図４３ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図４３ｂ】図４３ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横面図である。

【図４４ａ】図４４ａは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
軸方向断面図である。

【図４４ｂ】図４４ｂは本願発明の実施例による様々なエンジンの多様な形態の
横断面図である。

【図４５】図４５は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図４６】図４６は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図４７】図４７は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図４８】図４８は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図４９】図４９は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５０】図５０は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５１】図５１は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５２】図５２は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５３】図５３は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５４】図５４は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５５】図５５は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５６】図５６は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５７】図５７は本願発明の別実施例による様々なエンジンの多様な外部形態
の概略図である。

【図５８ａ】図５８aは本願発明の１実施例によるエンジンの一部の概略断面図
である。

【図５８ｂ】図５８ｂは本願発明の１実施例によるエンジンの一部の概略断面図
である。

【図５８ｃ】図５８ｃは本願発明の１実施例によるエンジンの一部の概略断面図
である。

【図５８ｄ】図５８ｄは本願発明の１実施例によるエンジンの一部の概略断面図
である。

【図５８ｅ】図５８ｅは本願発明の１実施例によるエンジンの一部の概略断面図
である。

【図５８ｆ】図５８fは本願発明の１実施例によるエンジンの一部の概略断面図
である。

【図５９】図５９は本願発明の１実施例によるエンジンの膨張チャンバの詳細な
デザインを示している。

【図６０】図６０は本願発明の１実施例によるエンジンの膨張チャンバの詳細な
デザインを示している。

【図６１】図６１はインレットコントロルバルブとアウトレットコントローるバ
ルブとを備えたコンプレッサの概略図である。

【図６２】図６２はアウトレットコントロールバルブを備えた複数の（オプショ
ンとしてモジュール式）装置を含んだコンプレッサの概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｃ 7/28 Ｆ０２Ｃ 7/28 Ｃ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼構造体を含んだエンジンであって、ロータとステータとが含
まれており、燃焼チャンバは該ステータ内に提供されており、流体受領チャンバ
は該ロータ内に提供されており、燃焼ガスは該燃焼チャンバから該流体受領チャ
ンバ内に膨張して噴入することができ、その際に該燃焼ガスから運動モーメント
が該ロータに付与される構造であり、該ロータは容積が徐々に増加する一連のロ
ータ膨張チャンバを有しており、それら膨張チャンバ内へ燃焼ガスが順番に膨張
して噴入し、前記ステータは容積が徐々に増加する一連のステータ膨張チャンバ
を有しており、それらステータチャンバ内へ前記ロータの前記膨張チャンバから
ガスが順番に膨張して噴入することを特徴とするエンジン。
【請求項２】流体受領チャンバはロータ膨張チャンバのいくつかよりも大きな
容積を有していることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項３】ロータはトランスファチャンバを有しており、ロータの回転途中
に燃焼ガスが該トランスファチャンバを通過して燃焼チャンバ内に進入すること
を特徴とする請求項１または２に記載のエンジン。
【請求項４】燃焼チャンバと連関してスパーク点火装置が提供されており、該
燃焼チャンバが受領した燃焼流体に点火させることを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載のエンジン。
【請求項５】点火装置はスパークプラグを含んでいることを特徴とする請求項
４記載のエンジン。
【請求項６】ロータとステータの一方または両方は自己潤滑特性を備えた材料
で提供されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のエンジン
。
【請求項７】ロータまたはステータはグラファイト鉄製の回転楕円体または略
球体で提供されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のエン
ジン。
【請求項８】ロータとステータとの間の空隙内にオイルミストを噴入させるオ
イルミストインジェクタを有していることを特徴とする請求項６記載のエンジン
。
【請求項９】オイルミストは燃焼チャンバの手前で噴入されることを特徴とす
る請求項８記載のエンジン。
【請求項１０】潤滑ブラシを有しており、ステータとロータとの間に潤滑物質を
提供することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のエンジン。
【請求項１１】潤滑物質はグラファイトであることを特徴とする請求項１０記載
のエンジン。
【請求項１２】ロータはディスク形状であり、該ディスクはその周縁部で開いて
いる複数のチャンバを有していることを特徴とする請求項１から１１のいずれか
に記載のエンジン。
【請求項１３】ロータはロータ注型体を含んだロータ構造体を含んでいることを
特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のエンジン。
【請求項１４】ロータ注型体はディスク形状であり、該ディスク内に形成された
複数のボイドに対して開いている周縁開口部を有していることを特徴とする請求
項１２記載のエンジン。
【請求項１５】ロータ構造体はロータ注型体に固定された複数のエンドプレート
をさらに含んでおり、それらボイドを軸方向で閉鎖していることを特徴とする請
求高１４記載のエンジン。
【請求項１６】エンドプレート間で組み合わされた複数のロータ注型体を含んで
おり、増大した燃焼能力の燃焼構造体を提供していることを特徴とする請求項１
３から１５のいずれかに記載のエンジン。
【請求項１７】互に隣接するロータ注型体間にスペーサを配置して燃焼構造体、
特に該ロータ注型体から放熱させていることを特徴とする請求項１６記載のエン
ジン。
【請求項１８】スペーサはロータ注型体の冷却流体ダクトと整合する貫通通路を
含んでいることを特徴とする請求項１７記載のエンジン。
【請求項１９】ステータはステータ注型体を含んだステータ構造体を含んでいる
ことを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載のエンジン。
【請求項２０】ステータ注型体はロータ構造体を部分的に包囲するように形状化
されており、該ステータ注型体内に形成されているボイドに対する開口部を有し
ていることを特長とする請求項１９記載のエンジン。
【請求項２１】ステータ構造体はステータ注型体に固定された複数のエンドプレ
ートをさらに含んでおり、それらボイドを軸方向で閉鎖していることを特徴とす
る請求項２０記載のエンジン。
【請求項２２】複数のステータ注型体をエンドプレート間で組み合わせ、増大し
た燃焼能力を提供することができることを特徴とする請求項２１記載のエンジン
。
【請求項２３】互いに隣接するステータ注型体間にスペーサが配置され、燃焼構
造体、特に該ステータ注型体から放熱させていることを特徴とする請求項２２記
載のエンジン。
【請求項２４】スペーサには複数の穴部が設けられており、種々なステータ注型
体の燃焼チャンバを軸方向にリンクしていることを特徴とする請求項２３記載の
エンジン。
【請求項２５】ギャップコントロールシステムを有しており、エンジンの作動中
にロータとステータとの間の分離状態を制御することを特徴とする請求項１から
２４のいずれかに記載のエンジン。
【請求項２６】ギャップコントロールシステムはステータをロータから放射状に
移動させることを特徴とする請求項２５記載のエンジン。
【請求項２７】ロータは略錐台体の形状であり、該略錐台体はその周縁で開いて
いる複数のチャンバを有していることを特徴とする請求項１から１１のいずれか
に記載のエンジン。
【請求項２８】ステータはロータを部分的に包囲していることを特徴とする請求
項２７記載のエンジン。
【請求項２９】ギャップコントロールシステムを有しており、エンジンの作動中
にロータとステータとの間の分離状態を制御することを特徴とする請求項２７ま
たは２８に記載のエンジン。
【請求項３０】ギャップコントロールシステムはステータをロータから放射状に
移動させることを特徴とする請求項２９記載のエンジン。
【請求項３１】ギャップコントロールシステムは非接触型センサーを含んでいる
ことを特徴とする請求項２５、２６、２９または３０に記載のエンジン。
【請求項３２】センサーは静電容量センサー、誘導センサーまたはそれらの組み
合わせによるセンサーであることを特徴とする請求項３１記載のエンジン。
【請求項３３】ロータとステータは両方ともディスク形状であり、燃焼チャンバ
は該ロータと該ステータの平坦面間に提供されていることを特徴とする請求項１
から１１のいずれかに記載のエンジン。
【請求項３４】コンプレッサをさらに含んでおり、燃焼構造体に燃焼空気を供給
することを特徴とする請求項１から３３のいずれかに記載のエンジン。
【請求項３５】コンプレッサはロータで駆動されることを特徴とする請求項３４
記載のエンジン。
【請求項３６】コンプレッサとロータとは共通シャフトまたは相互接続された共
軸シャフトに搭載されていることを特徴とする請求項３５記載のエンジン。
【請求項３７】スパーク点火型エンジンにおいてはコンプレッサは４バールから
７バールの範囲の圧力で燃焼空気を搬送し、圧縮点火型エンジンにおいてはコン
プレッサは９バールから１５バールの範囲の圧力で燃焼空気を搬送することを特
徴とする請求項３４から３６のいずれかに記載のエンジン。
【請求項３８】コンプレッサと燃焼構造体との間にはインタークーラが提供され
ており、燃焼空気から放熱させることを特徴とする請求項３４から３７のいずれ
かに記載のエンジン。
【請求項３９】スパーク点火型エンジンにおいてはコンプレッサは６バールから
１２バールの範囲の圧力で燃焼空気を搬送し、圧縮点火型エンジンにおいてはコ
ンプレッサは２０バールから３０バールの範囲の圧力で燃焼空気を搬送すること
を特徴とする請求項３３記載のエンジン。
【請求項４０】燃料は燃焼構造体の外部で燃焼空気流内に噴入されることを特徴
とする請求項１から３９のいずれかに記載のエンジン。
【請求項４１】燃料は燃焼構造体内部でチャンバに噴入されることを特徴とする
請求項１から４０のいずれかに記載のエンジン。
【請求項４２】燃焼チャンバ内に水が空気と燃料と共に導入されることを特徴と
する請求項１から４１のいずれかに記載のエンジン。
【請求項４３】燃焼中に水は気化して流体受領チャンバ内に噴入し、少なくとも
その一部の運動モーメントをロータに提供することを特徴とする請求項４２記載
のエンジン。
【請求項４４】ステータ及び/又はロータはエンドプレート間に注型体を含んで
いることを特徴とする請求項１から４３のいずれかに記載のエンジン。