JP2003035160A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2003035160A
JP2003035160A JP2002153197A JP2002153197A JP2003035160A JP 2003035160 A JP2003035160 A JP 2003035160A JP 2002153197 A JP2002153197 A JP 2002153197A JP 2002153197 A JP2002153197 A JP 2002153197A JP 2003035160 A JP2003035160 A JP 2003035160A
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Japan
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rotor
region
internal combustion
air
combustion engine
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JP2002153197A
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English (en)
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Brian Sowards
ソワーズ ブライアン
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/14—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
    • F02C3/16—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant
    • F02C3/165—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant the combustion chamber contributes to the driving force by creating reactive thrust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】従来型ガスタービンエンジンに類似してはいる
が、ピストンエンジンに劣らないコストパフォーマンス
を発揮する内燃機関（エンジン）を提供する。 【解決手段】ロータ１０は少なくとも１つの流通路１１
を有し、この流通路１１はロータ１０の回転軸１２に隣
接する吸入口１５を有し、ロータ１０の周辺に向かって
放射状に延びるコンプレッション領域１４を有してい
る。空気と燃料の混合物はその吸入口１５を通過して流
通路１１に進入し、燃焼に先立ってコンプレッション領
域１４の少なくとも一部を通過して下流に送られる。燃
焼領域１８はコンプレッション領域１４と連通してお
り、ロータ１０の周辺に隣接している。空気/燃料混合
物はコンプレッション領域１４から燃焼領域１８に送ら
れ、燃焼領域１８で燃焼される。パワー領域１６は燃焼
領域１８と連通しておリ、ロータ１０の回転軸１２に隣
接する排出口１７を含んでいる。このパワー領域１６は
ロータ１０の周辺からその排出口１７へ延びている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明はロータリー式内燃
機関あるいはエンジンに関する。このエンジンはエンジ
ンハウジングと、そのハウジング内で回転する少なくと
も１体のロータとを含んでいる。ロータは軸周囲を回転
し、燃焼する空気/燃料混合体とスパークプラグと共働
する少なくとも１本の略Ｕ形状通路を含んでいる。燃焼
パワーはロータに伝達される。本エンジンロータの作動
は従来のガスタービンエンジンと較べて効率が良く、経
済性が高い。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】１０００
馬力以下の内燃機関市場では、従来のガスタービンエン
ジンはエンジン費用と燃料効率の両面でピストンエンジ
ン（ディーゼル及びオットーサイクル）に劣っていた。
ガスタービンエンジンはコンプレッサーと、複数のステ
ージを含んだパワーセクションとを有している。それぞ
れのステージは運動要素（ロータ、インペラー）及び静
止要素（ステータ、ノズル、ディフーザ）を有してい
る。これらステージは個別に限定された圧力性能を有し
ている。さらに、現在のステージデザインは幾種かの空
気力学損失、漏洩損失及びコンプレッサーサージ問題を
抱えている。よって、優れたエンジン効率に必要な高燃
焼チャンバー圧力は複数のステージを必要とし、エンジ
ンコスト上昇の一因となっている。レキュペレータまた
はリジェネレータを低圧ガスタービンエンジンに加えて
効率を高めることもできるがコスト高の原因となる。
【０００３】本願発明の１目的は従来型ガスタービンエ
ンジンに類似してはいるが、ピストンエンジンに劣らな
いコストパフォーマンスを発揮する内燃機関（エンジ
ン）の提供である。
【０００４】本願発明の別目的は１ステージで高燃焼チ
ャンバー圧を創出する内燃機関の提供である。
【０００５】本願発明の別目的はコンプレッサーにディ
フューザを使用せず、サージを発生させない内燃機関の
提供である。
【０００６】本願発明の別目的はほぼ１００％のコンプ
レッサー及びパワーセクションの効率を達成させる内燃
機関の提供である。
【０００７】本願発明の別目的は従来型ガスタービンエ
ンジンよりも低エンジン速度でさらに高いトルクを提供
する内燃機関の提供である。
【０００８】本願発明の別目的は全エンジン効率約３５
％を達成する内燃機関の提供である。
【０００９】
【課題を解決するための手段と発明の効果】本願発明の
エンジンは従来型ガスタービンエンジンと多くの点で共
通している。しかし、１ステージで高燃焼チャンバー圧
（例えば、１７０psig）を創出するコンプレッサーを有
している。コンプレッサーにはディフューザは存在せ
ず、サージは発生しない。コンプレッサーとパワーセク
ションの効率は１００％に近くなる。パワーセクション
はこの高圧比を少ないステージ数で処理する能力を有し
ている。本願発明のエンジンは従来のガスタービンエン
ジンよりも低エンジン速度でさらに高いトルクを提供す
る。これらの利点は本願発明のエンジンをコストパーフ
ォーマンスにおいてピストンエンジンに比肩させてい
る。
【００１０】本願発明のこれら及び他の目的はロータリ
ー式内燃機関を提供する以下の好適実施例によって達成
される。このエンジンは少なくとも１体のロータを内在
させたハウジングを含んでいる。このロータは軸周囲を
回転するように提供され、少なくとも１本の通流部を含
んでいる。この通流部はロータの回転軸に隣接した吸入
口を有し、ロータの周辺に向かって放射状に延びるコン
プレッション領域を含んでいる。空気と燃料の混合物は
その吸入口から通流部に入り、燃焼に先立ってコンプレ
ッション領域の少なくとも一部を下流側に送られる。燃
焼領域はコンプレッション領域と連通しており、ロータ
の周囲に隣接する。空気/燃料混合物はコンプレッショ
ン領域から燃焼領域に流れ、燃焼領域で燃焼される。パ
ワー領域は燃焼領域と連通しており、ロータの回転軸に
隣接した排出口を含んでいる。パワー領域はロータの周
囲から排出口にまで延びている。空気/燃料混合物は燃
焼後に排出口を通って通流部から排出される。コンプレ
ッション領域、燃焼領域及び通流部のパワー領域は実質
的にＵ形である流通路を提供する。空気/燃料混合物は
エンジン作動中にこの流通路に沿って移動する。
【００１１】本願発明の別好適実施例によれば、燃焼領
域とパワー領域の組合せ容積はコンプレッション領域の
容積よりも大きい。
【００１２】本願発明の別好適実施例によれば、ロータ
は少なくとも２体の別々の通流部を含んでいる。
【００１３】本願発明の別好適実施例によれば、ロータ
はそれぞれコンプレッション領域、燃焼領域及びパワー
領域を有した少なくとも２体の連結通流部を含んでい
る。これら通流部は、少なくとも１つのコンプレッショ
ン領域が空気/燃料混合物を少なくとも２つの燃焼領域
に搬送するように連結デザインされている。
【００１４】本願発明の別好適実施例によれば、インジ
ューサがコンプレッション領域の吸入口に提供されてい
る。
【００１５】本願発明の別好適実施例によれば、燃料イ
ンジェクターがコンプレッション領域の吸入口に隣接し
て提供されており、燃料を通流部に供給する。
【００１６】本願発明の別好適実施例によれば、スパー
クプラグがコンプレッション領域の吸入口に隣接して提
供されており、空気/燃料混合物を点火する。
【００１７】本願発明の別好適実施例によれば、パワー
領域の排出口は排出ノズルを含んでおり、燃焼後の空気
/燃料混合物を通流部から排出させる。
【００１８】本願発明の別好適実施例によれば、排出ノ
ズルは燃焼空気/燃料混合物が排気ジェット流として通
流部から排出されるようにアレンジされている。この排
気ジェット流はロータの回転軸に対して直角方向のベク
トル成分を含んだ速度ベクトルを有している。
【００１９】本願発明の別好適実施例によれば、タービ
ンは排出ノズルの下流にアレンジされており、通流部か
ら排出される燃焼空気/燃料混合物によって駆動され
る。
【００２０】本願発明の別好適実施例によれば、タービ
ンはロータの回転軸でロータシャフトに作動可能に連結
されている。
【００２１】本願発明の別好適実施例によれば、タービ
ンは第１ポーションと第２ポーションとを含んでいる。
第１ポーションはパワーを直接的にロータシャフトに送
り、第２ポーションはパワーを第２シャフトに送る。
【００２２】本願発明の別好適実施例によれば、真空ポ
ンプがエンジンハウジング内部に連結されており、エン
ジン作動時にロータ周囲の空気を外気圧以下に維持す
る。
【００２３】本願発明の別好適実施例によれば、ロータ
の外部表面形状は空気力学ドラッグ力を最小とするよう
にデザインされている。
【００２４】本願発明の別好適実施例によれば、ロータ
の外部表面に隣接するハウジングの内壁形状は空気力学
ドラッグ力を最小とするようにデザインされている。
【００２５】本願発明の別好適実施例によれば、ロータ
の外部表面とハウジングの内部表面との距離は、ロータ
とハウジングの間の空気の境界層厚の少なくとも２倍で
ある。
【００２６】本願発明の別好適実施例によれば、通流部
のコンプレッション領域は燃料を空気中に拡散させ、空
気/燃料混合物の燃焼を補助する手段を含んでいる。
【００２７】本願発明の別好適実施例によれば、エンジ
ンハウジングは吸引空気をコンプレッション領域の吸入
口に導く入口ポートを提供する。
【００２８】本願発明の別好適実施例によれば、コンプ
レッション領域は吸入口と燃焼領域との間に燃料供給開
口部を提供する。
【００２９】別実施例によれば、本願発明はロータリー
式内燃機関のハウジング内で回転するように搭載された
ロータを提供する。このロータは軸周囲を回転するよう
にデザインされており、少なくとも１つの通流部を含ん
でいる。その通流部はロータの回転軸に隣接した吸入口
を有し、ロータの周囲に向かって放射状に延びるコンプ
レッション領域を含んでいる。空気と燃料の混合物はそ
の吸入口から通流部に入り、燃焼前にコンプレッション
領域の少なくとも一部を通過して下流側に進行する。燃
焼領域はコンプレッション領域と連通しておリ、ロータ
の周辺と隣接する。空気/燃料混合物はコンプレッショ
ン領域から燃焼領域に流れ、燃焼領域で燃焼される。パ
ワー領域は燃焼領域と連通しており、ロータの回転軸に
隣接した給出口を含んでいる。パワー領域はロータの周
囲から排出口にまで延びている。空気/燃料混合物は燃
焼後に排出口を通って通流部から排出される。通流部の
コンプレッション領域、燃焼領域及びパワー領域は実質
的にＵ形状の流通路を提供し、エンジン駆動中に空気/
燃料混合物を通過させる。
【００３０】
【発明の実施の形態】好適実施例と最良態様の説明本願
発明の内燃機関のロータ１０は図１に図示されている。
ロータ１０は１体または複数体の略Ｕ形状放射管（流通
路）１１を自転車スポーク形態で回転中央軸１２周囲に
有している。ロータ１０は好適には円滑回転するように
バランス良く提供されている。図１には代表的Ｕ形状管
１１が図示されている。
【００３１】Ｕ形状管１１は吸入口１５を具えた空気圧
縮（コンプレッション）領域を提供する比較的に長い管
体部分を含んでいる。吸入口１５は回転軸１２に隣接し
ており、比較的に短い管体部分は吸入口１５に隣接する
排出ノズル１７を有したパワー運搬領域１６を提供して
いる。これら管体部分はロータ１０の外側周囲に隣接し
た湾曲部を介して一体に形成されている。湾曲部は燃焼
領域１８を形成する。図示のＵ形状管１１は均等な断面
を有しているが、管形状または断面積はエンジンの全体
的効率向上の観点から変更することができる。空気はロ
ータ軸１２付近のコンプレッション領域１４の吸入口１
５を介してＵ形状管に入る。ロータ１０の回転はコンプ
レッション領域１４とパワー領域１６の両方で空気柱に
対して遠心力を作用させ、Ｕ形状管１１の湾曲部で燃焼
領域１８に圧力を付与する。燃焼領域１８の加圧は、空
気が管体内を流れていても静止していても発生する。燃
焼領域１８の内圧は主としてロータ速度によって決定さ
れる。一定のロータ速度の場合には、燃焼領域圧力は燃
料流速に関係なくほぼ一定であろう。従来のガスタービ
ンは燃料が前進する際に燃焼領域内で圧力を損失する
が、本願発明エンジンは改善された効率とトルクを低燃
料流速で得られるであろう。
【００３２】ロータ１０の回転で、コンプレッション領
域１４とパワー領域１６内の空気柱の重量差の結果とし
て空気はＵ形状管１１を通過する。この重量差は管体部
分の異なる長さによって引き起こされ、パワー領域１６
の排出ノズル１７で空気圧力を発生させる。燃焼がなけ
れば、空気はロータ１０の中心に最も近い吸入口１５か
ら入り、中心から遠い排出ノズル１７から排出される。
燃焼なくしてエンジンパワーは発生しない。燃焼領域１
８で燃焼が発生すると、パワー領域１６の加熱された空
気はコンプレッション領域１４の低温空気よりも密度が
低くなる。よって、パワー領域１６の空気重量はコンプ
レッション領域１４の空気重量よりも大幅に軽くなり、
エンジンパワー発生のために排出ノズル１７で充分な圧
力を発生させる。ロータ周辺速度２６００ft/秒、ノズ
ル接線速度４５０ft/秒で、燃焼領域の典型的な圧力は
１７０psigとなり、排出ノズル圧力は３８pisgとなる。
ディフューザは存在しないのでコンプレッサーにはサー
ジが発生しない。本願発明エンジンの高圧力比は向上し
たエンジン効率を提供する。好適には本願発明のエンジ
ンは全エンジン効率で約３５％を達成する。これは多く
のピストンエンジンと同程度である。
【００３３】大径の排出口ノズル１７はＵ形状管１１に
さらに多量の空気流を発生させ、エンジンパワーも大き
くする。Ｕ形状管１１内の空気流損失が大き過ぎるな
ら、排出ノズル１７を小径化すれば通流速度を低減させ
ることができる。排出ノズル１７から排出される排気ガ
スジェット流の方向は、ロータ１０を回転させるトルク
を発生させるためにロータ回転軸１２に垂直に流れる部
分を有することができる。
【００３４】本願発明のエンジンパワーサイクルは従来
式ガスタービンエンジンと類似している。Ｕ形状管１１
のコンプレッション領域１４は圧縮プロセス中にロータ
１０からパワーを受け取る。熱風が排出ノズル１７に進
行するときにパワー領域１６はロータ１０にパワーを戻
す。コンプレッション領域１４またはパワー領域１６の
パワー流は空気塊流速度、放射開始ポジション及び終了
ポジション、並びに空気流方向（ロータ周囲に向かうか
ロータ周囲から離れる方向）により定まる。空気がロー
タ周囲に向かってコンプレッション領域１４を移動する
と、ロータ１０の周囲速度にまで加速され（ロータから
のパワー入力を必要とする）、ロータ軸１２方向に移動
してパワー領域１６を通過し、排出ノズル１７に戻ると
きに減速される（ロータにパワーを戻す）。空気塊流が
等しければ、コンプレッション領域１４とパワー領域１
６のパワー需要は相互に打ち消し合うであろう。小さな
差異は排出ノズル１７を通過して流れる排気ガスジェッ
ト流により発生されるパワーによって埋め合わされる。
排出ノズル１７で発生するほとんどのエネルギーはエン
ジンが提供する利用可能なものである。Ｕ形状管１１を
通過する音速以下の空気流は漏洩損失も空気力学損失も
ほとんど発生させないため、コンプレッション領域１４
とパワー領域１６の効率はほぼ１００％となろう。
【００３５】燃焼はコンプレッション領域１４の吸入口
１５に隣接する燃料インジェクターとスパークプラグ
（例えば、図４に図示するもの）を利用して通常の方式
で行われる。ロータ１０の作動中に、空気/燃料混合物
はコンプレッション領域１４を通過して燃焼領域１８に
入る。燃料運搬開口部２１は好適にはコンプレッション
領域１４に形成され、矢印のように空気/燃料混合物を
燃焼領域１８に送る。開口部２１の位置は開口部２１を
通過して進行する空気/燃料混合物が、コンプレッショ
ン領域１５を通過して燃焼領域１８に送られる大部分の
空気/燃料混合物とは異なる混合比の空気と燃料を含む
ように配置される。燃料を空気中に拡散させる手段（図
示せず）をコンプレッション領域１４内に提供すること
ができ、燃焼を向上させるために燃焼領域１８へと通過
する際に燃料と空気をさらに混合する。
【００３６】図２と図３は本願発明エンジンのさらに別
の好適実施例を図示している。この実施例ではロータ３
０は、ロータ３０の中央軸位置に提供された共通吸入口
３４から放射状に延び出るコンプレッション領域３１、
３２、３３を提供する３本の給入管体を含んでいる。隣
接管体間のスペースはパワー領域３６、３７、３８を提
供し、それぞれ排出口を４１、４２、４３を有してい
る。燃焼領域４５、４６、４７はロータ３０の周辺に沿
って形成される。好適にはそれぞれの燃焼領域４５、４
６、４７はロータ周囲のほぼ１/３である。燃焼のこの
特徴は燃焼領域とパワー領域との間の区別を困難にして
いるので、これら領域の一部重合がロータ３０作動中に
起きるかも知れない。パワー領域３６、３７、３８はパ
ワー発生機能を提供するが、それらは燃焼プロセスの最
終段階位置ともなる。パワー領域と燃焼領域のそれぞれ
の組み合わせはコンプレッション領域よりも大幅に大き
い。燃焼は領域３６、３７、３８及び４５、４６、４７
で発生するので、エンジンに大きな全体的燃焼チャンバ
ーが提供される。これは望ましいことである。それぞれ
のコンプレッション領域３１、３２、３３の圧縮空気は
ロータ周囲でコンプレッション領域から排出され、隣接
燃焼領域４５、４６及び４７のいずれか、あるいは両方
に選択的に進入する。領域壁はロータ周囲に開口部５
１、５２を有しており、コンプレッサーの空気流の必要
部分を燃焼領域４５、４６、４７に進入させる。
【００３７】図３はエンジンハウジング６１内のロータ
３０の位置を示す。ロータ３０はロータ３０の一部とし
て形成されたシャフト６２が提供する軸周囲を回転す
る。シャフト６２はハウジング６１内に提供されたベア
リング６４、６５内で軸首が支持されている。図示のご
とく、ロータ３０のコンプレッション領域３１、３３は
吸入口３４から空気を受け取る。インジューサー６９が
提供され、従来式放射流力学コンプレッサーのごとくに
空気流をコンプレッション領域３３にスムーズに送り込
む。給入ダクト６６がハウジング６１内に形成され、進
入してくる空気流をコンプレッション領域３１、３２，
３３の吸入口３４内に導く。燃焼領域４６はパワー領域
３７に通じている。熱ガスは給出口４２を通過してノズ
ル６８に到達する。排出口４１、４２、４３はそれぞれ
ノズル６８への開口部であっても、図３に図示するよう
に筒状体であってもよい。これでアール形状部７１の提
供が可能になり、空気流をノズル６８に非乱流状態で送
る。
【００３８】燃焼領域内で高圧力を達成するために、ロ
ータ３０の外部表面７２の周囲速度は好適には超音速で
ある。空気ドラッグ現象を低減するため、外部表面７２
は滑らかな形状（ドラッグ現象を引き起こす隆起等が存
在しない）であり、空気力学的に適性な表面を有してい
る。このことはハウジング内部表面にも当てはまる。損
失は図３に示すデザインでさらに減少する。ハウジング
内部表面７３とロータ表面７２の間のキャビティは臨界
的スペース寸法７６を有している。この寸法は好適には
キャビティ７５内の空気の境界層厚の２倍以上である。
ハーマン・シュリクティング著の「境界層理論」の“回
転ディスク流”参照（マクグロー-ヒル社、１９７９
年）。
【００３９】キャビティ７５内が大気圧の状態で、表面
７２の粘性空気ドラッグ力は高いであろう。しかし、粘
性空気ドラッグはキャビティ７５の圧力が大気圧よりも
低ければ問題ないであろう（例えば２psia）。図３に示
す従来型真空ポンプ８０はこの圧力を容易に達成させ
る。どのような方法でも真空ポンプ８０の駆動に利用で
きる。真空パイプ８１はキャビティ７５と真空ポンプ８
０との間の空気用導管である。ジャーナル部分８２、８
３はハウジング６１とロータ３０との間に狭い間隙を提
供し、空気流がキャビティ７５内に戻ることを防止す
る。ターボ機械に普通に利用される従来の非接触型シー
ル体８６、８７をロータ３０とハウジング８７の間でジ
ャーナル領域に使用してキャビティ７５への空気の通過
をさらに規制することができる。
【００４０】図４は燃料をエンジンの燃焼領域に送る１
方法を図示している。燃料インジェクター９０とスパー
クプラグ９１はエンジンハウジング６１の給入ダクト６
６に隣接して提供されている。燃料インジェクター９０
は燃料をロータ３０の軸近辺の空気吸入口内に吹き付け
る。スパークプラグ９１は燃料スプレー通路に近接して
おり、エンジンスタート時に燃料に点火する。スパーク
プラグ９１は燃焼燃料がコンプレッサー領域３１、３
２、３３に送られ、燃焼領域４５、４６、４７に進入す
るのに必要な時間だけ作動する。その時点でスパークプ
ラグの作用は不要となり、火炎はコンプレッション領域
３１、３２、３３から噴出する。なぜなら、燃料と空気
は燃料炎速度よりも速い速度でコンプレッション領域を
通過するからである。しかし、火炎は燃焼領域４５、４
６、４７に提供されることとなる。そこで空気と燃料の
速度は充分に遅くなり、通常の連続燃焼が維持される。
【００４１】交互燃料運搬ルートは図２のコンプレッシ
ョン領域３１、３２、３３の１つに図示されている。燃
料がロータ周囲に向かってコンプレッション領域３１を
通過するときコンプレッション領域３１の壁３１Ａに集
中するであろう。この現象はロータ３０の回転によって
引き起こされるコリオリス加速効果のためである。燃料
は吸入空気と同じ開口部５１から燃焼領域４７に入るで
あろう。しかし、コンプレッション領域３１の壁３１Ａ
の一部に少なくとも１つの燃料運搬開口部９５が提供さ
れており、燃料をパワー領域３８と燃焼領域４７に進入
させる。燃料はコンプレッション領域３１を通過する際
に高速となり、開口部９５と５１は燃料の燃焼のために
燃料をスプレー状にして空気と混合させる。開口部９５
の位置、形状またはサイズは、コンプレッション領域３
１を通過する全平均燃料/空気比とは異なる混合比の燃
料/空気混合物を通過させる。
【００４２】図３と図５は、高速排気ガスが排出ノズル
６８から排出された後に、通常のタービン段階１０１で
方向付けされる。この高速ガスのエネルギーは有効利用
される。ステータ部分１０２はハウジング６１に固定さ
れており、ロータシャフト６２に固定されたタービン部
分１０５が続く。このタービン段階は複数であってもよ
い。ノズル排出口は下流のタービン段階１０１側に向け
られていてもよい。排気ガスジェットがタービン段階１
０１を通過した後に排気ガスはハウジング６１のダクト
１０６を通過してエンジンから排出される。タービン段
階の一部または全部を主ロータシャフト６２とは独立し
た他のシャフトに取り付けることができる。
【００４３】図６の実施例においては、エンジンハウジ
ング１１０はロータシャフト１１２に固定されたロータ
１１１を含んでいる。ロータシャフト１１２はベアリン
グ１１３、１１４で軸受されている。高速排気ガスジェ
ット流はハウジングダクト１１５を通過してステータ１
１６とタービン１１７に進む。タービン１１７はベアリ
ング１２１、１２２で軸受されたシャフト１２０に連結
されている。ハウジング１１０はシャフト１２０を具
え、エンジン排気ダクト１２５を通過させ、パワーを必
要な外部装置に送る。
【００４４】これら図面には図示していない要素も本願
発明のエンジンには提供されている。それらは通常エン
ジンに必要なものである。それら要素には望むエンジン
出力速度に対するロータ速度の適当な比を提供するギヤ
と、ベアリング潤滑冷却システムと、空気フィルター
と、燃料ポンプと、制御部と、点火回路と、他の通常の
エンジン部材とが含まれる。エンジンの効率とパワー出
力を高めるため、通常のコンプレッサーを使用して吸入
空気を圧縮したり、インタークーラーを利用してこの圧
縮空気をロータ吸入口に運搬する前に冷却することがで
きる。
【００４５】以上、内燃機関を解説した。本願発明の種
々な細部は本願発明のスコープ内で変更が可能であろ
う。さらに、本願発明の好適実施例は本願発明の解説の
みを目的としており、発明の限定は意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本願発明の１好適実施例による主ロー
タを通る断面であり、ロータのコンプレッション領域、
燃焼領域及びパワー領域を提供する内部Ｕ管の１つを図
示している。
【図２】 図２は別実施例の主ロータを通る断面であ
り、いくつかの連通内部領域を図示している。
【図３】 図３はエンジン全体の軸方向断面であり、主
要な構成要素が図示されており、タービン部分は主ロー
タシャフトに連結されている。
【図４】 図４は図３のエンジンの吸入口を矢印の方向
に見下ろした一部切り欠き断面であり、スパークプラグ
と燃料インジェクターが図示されている。
【図５】 図５は図２と図３のエンジンのノズルを通過
する広げられた円形断面とタービン断面であり、ノズ
ル、ステータ及びタービンの関係を図示している。
【図６】 図６は本願発明の別実施例のエンジン全体の
長軸断面であり、主ロータシャフトから分離してシャフ
トに搭載されたタービン断面を図示している。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータリ式内燃エンジンであって、少な
    くとも１体のロータを内部に搭載したハウジングを含ん
    でおり、該ロータは軸周囲を回転し、少なくとも１つの
    流通路を含んでおり、該流通路は、 (a)前記ロータの回転軸に隣接し、該ロータの周囲に向
    かって放射状に延びる吸入口を含んだコンプレッション
    領域であって、空気と燃料との混合物は該吸入口を通過
    して前記流通路に進入し、燃焼に先立って本コンプレッ
    ション領域の少なくとも一部を通過して下流側に前進す
    ることを特徴とするコンプレッション領域と、 (b)前記コンプレッション領域と連通し、前記ロータに
    隣接する燃焼領域であって、前記空気/燃料混合物は該
    コンプレッション領域から本燃焼領域まで運搬されて本
    燃焼領域で燃焼されることを特徴とする燃焼領域と、 (c)前記燃焼領域と連通し、前記ロータの回転軸に隣接
    した排出口を含んだパワー領域であって、本パワー領域
    は該ロータの周辺から該排出口まで延びており、前記空
    気/燃料混合物は燃焼後に該排出口を通過して前記通流
    路から排出されることを特徴とするパワー領域と、を含
    んで構成され、 (d)本流通路の前記コンプレッション領域、燃焼領域及
    びパワー領域はＵ形状通路を構成しており、前記空気/
    燃料混合物はエンジン作動中に該Ｕ形状通路を通過す
    る、ことを特徴とするロータリ式内燃エンジン。
  2. 【請求項２】 燃焼領域とパワー領域の組合せ容積はコ
    ンプレッション領域よりも大きいことを特徴とする請求
    項１記載のロータリ式内燃エンジン。
  3. 【請求項３】 ロータは少なくとも２つの分離した流通
    路を含んでいることを特徴とする請求項１記載のロータ
    リ式内燃エンジン。
  4. 【請求項４】 ロータはそれぞれコンプレッション領
    域、燃焼領域及びパワー領域を有した少なくとも２つの
    相互連結流通路を含んでおり、該流通路は該コンプレッ
    ション領域の少なくとも１つが空気/燃料混合物を少な
    くとも２つの燃焼領域に同時的に運搬させる形態で相互
    連結されていることを特徴とする請求項１記載のロータ
    リ式内燃エンジン。
  5. 【請求項５】 コンプレッション領域の吸入口に位置す
    るインジューサをさらに含んでいることを特徴とする請
    求項１記載のロータリ式内燃エンジン。
  6. 【請求項６】 燃料を流通路内に導入させるためにコン
    プレッション領域の吸入口に隣接する燃料インジェクタ
    ーをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の
    ロータリ式内燃エンジン。
  7. 【請求項７】 空気/燃料混合物に点火させるためにコ
    ンプレッション領域の吸入口に隣接するスパークプラグ
    をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載のロ
    ータリ式内燃エンジン。
  8. 【請求項８】 パワー領域の排出口は排出ノズルを含ん
    でおり、空気/燃料混合物は燃焼後に該排出ノズルを通
    過して流通路から排出されることを特徴とする請求項１
    記載のロータリ式内燃エンジン。
  9. 【請求項９】 排出ノズルは燃焼空気/燃料混合物を排
    気ジェット流として流通路から排出させる構造を有して
    おり、該ジェット流はロータの回転軸に垂直なベクトル
    成分を含んだ速度ベクトルを有していることを特徴とす
    る請求項８記載のロータリ式内燃エンジン。
  10. 【請求項１０】 流通路から排出される燃焼空気/燃料
    混合物によって駆動されるように排出ノズルの下流側に
    アレンジされたタービンをさらに含んでいることを特徴
    とする請求項９記載のロータリ式内燃エンジン。
  11. 【請求項１１】 排出ノズルからタービンまで延びる空
    気ダクトをさらに含んでいることを特徴とする請求項１
    ０記載のロータリ式内燃エンジン。
  12. 【請求項１２】 タービンはロータの回転軸でロータシ
    ャフトに作動式に連結されていることを特徴とする請求
    項１０記載のロータリ式内燃エンジン。
  13. 【請求項１３】 タービンは第１部分と第２部分とを含
    んでおり、該第１部分はロータシャフトに対してパワー
    を直接的に提供し、該第２部分は第２シャフトに対して
    パワーを提供することを特徴とする請求項１０記載のロ
    ータリ式内燃エンジン。
  14. 【請求項１４】 エンジン作動中に大気圧以下でロータ
    を囲む空気を維持するためにエンジンハウジングの内部
    に連結された真空ポンプをさらに含んでいることを特徴
    とする請求項１記載のロータリ式内燃エンジン。
  15. 【請求項１５】 ロータの外面は空気力学ドラッグ力を
    最低とするように形状化されていることを特徴とする請
    求項１記載のロータリ式内燃エンジン。
  16. 【請求項１６】 ロータの外面に隣接するハウジングの
    内壁は空気力学ドラッグ力を最低とするように形状化さ
    れていることを特徴とする請求項１５記載のロータリ式
    内燃エンジン。
  17. 【請求項１７】 ロータの外面とハウジングの内面との
    間の間隔は該ロータと該ハウジングとの間の空気の境界
    層厚の少なくとも２倍であることを特徴とする請求項１
    ６記載のロータリ式内燃エンジン。
  18. 【請求項１８】 流通路のコンプレッション領域は燃焼
    を補助するために空気中に燃料を拡散させる手段を含ん
    でいることを特徴とする請求項１記載のロータリ式内燃
    エンジン。
  19. 【請求項１９】 エンジンハウジングは進入空気をコン
    プレッション領域の吸入口に導くための吸入ポートを具
    えていることを特徴とする請求項１記載のロータリ式内
    燃エンジン。
  20. 【請求項２０】 コンプレッション領域は吸入口と燃焼
    領域との間に燃料運搬開口部を具えていることを特徴と
    する請求項１記載のロータリ式内燃エンジン。
  21. 【請求項２１】 ハウジングによって提供された内部キ
    ャビティ内に戻る空気漏れを最低とするために該エンジ
    ンハウジングとロータとの間に位置する少なくとも１つ
    のシール体を含んでいることを特徴とする請求項１記載
    のロータリ式内燃エンジン。
  22. 【請求項２２】 エンジンハウジングとロータとの間で
    シール体に隣接する少なくとも１つの軸受手段を含んで
    いることを特徴とする請求項２１記載のロータリ式内燃
    エンジン。
  23. 【請求項２３】 エンジンハウジングは該ハウジングか
    ら排気ガスを排出させる排気ダクトを具えていることを
    特徴とする請求項１記載のロータリ式内燃エンジン。
  24. 【請求項２４】 ロータリ式内燃エンジンのハウジング
    内に搭載されるロータであって、回転軸周囲で回転し、
    少なくとも１つの流通路を含むようにアレンジされてお
    り、該流通路は (a)前記ロータの回転軸に隣接し、該ロータの周囲に向
    かって放射状に延びる吸入口を含んだコンプレッション
    領域であって、空気と燃料との混合物は該吸入口を通過
    して前記流通路に進入し、燃焼に先立って本コンプレッ
    ション領域の少なくとも一部を通過して下流側に前進す
    ることを特徴とするコンプレッション領域と、 (b)前記コンプレッション領域と連通し、前記ロータに
    隣接する燃焼領域であって、前記空気/燃料混合物は該
    コンプレッション領域から本燃焼領域まで運搬されて本
    燃焼領域で燃焼されることを特徴とする燃焼領域と、 (c)前記燃焼領域と連通し、前記ロータの回転軸に隣接
    した排出口を含んだパワー領域であって、本パワー領域
    は該ロータの周辺から該排出口まで延びており、前記空
    気/燃料混合物は燃焼後に該排出口を通過して前記通流
    路から排出されることを特徴とするパワー領域と、を含
    んで構成され、 (d)本流通路の前記コンプレッション領域、燃焼領域及
    びパワー領域はＵ形状通路を構成しており、前記空気/
    燃料混合物はエンジン作動中に該Ｕ形状通路を通過す
    る、ことを特徴とするロータ。
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