JP2007512476A - デュアルローター内燃エンジン - Google Patents

Abstract

エンジンは、１対の横に並んだ交差する実質的に円筒形の空洞を備えて形成されるハウジング、およびこの空洞内に回転可能に取り付けられる１対の反対に回転するパワーローターを含む。この１対のパワーローターは、各々が開放内燃チャンバーを規定する互いにかみ合うローブを含む。より詳細には、このエンジンは、１対の端部壁、および第１の相互接続シリンダー空洞および第２の相互接続シリンダー空洞を規定する内壁面を有する１対の交差する平行シリンダー壁を含むハウジング；上記端部壁で回転のために支持される、第１のシャフトおよび第２のシャフト、および上記個々の空洞における回転のために上記第１のシャフトおよび第２のシャフトに取り付けられ、複数のローブを有し、各ローブがローブの外側端部で開く燃焼チャンバーを規定する第１のローターおよび第２のローターを備える。

Description

（発明の分野）
本発明は、一般に、内燃エンジンに、そしてより詳細にはデュアルローター内燃エンジンに関する。

（発明の背景）
内燃エンジンは、多年に亘り、ほぼ、燃焼したガスのエネルギーを回転するクランクシャフトの形態の機械動作に変換している。当該技術分野で公知の内燃エンジンの１つのタイプは、往復運動ピストン内燃エンジンである。従来の往復運動ピストン内燃エンジンは、代表的には、一般にブロックと称される、インライン、Ｖ−型、またはボクサー形態のいずれかで整列された複数のシリンダーを規定するハウジングを含む。これらシリンダーの下部端部にジャーナル軸受けされてクランクシャフトがある。各シリンダーは、個々の連結ロッドを経由してクランクシャフトによって往復運動で駆動されるピストンを収容する。これらシリンダーおよびピストンは協働して、空気／燃料混合物の導入、圧縮、燃焼、および排気のための作業チャンバーを形成する。エンジンは、さらに、１対のカムシャフトを含み、これらは、チェーン駆動またはその他のトランスミッションによりクランクシャフトに作動可能に連結され、それらは、駆動されてクランクシャフトの回転と同期して回転する。

各シリンダーの上部は、吸気ポートおよび排気ポートを含む。これら吸気ポートおよび排気ポートは、個々のバルブを経由して開閉される。これらバルブは、ハウジング内に相反して取り付けられる。カムシャフトは、エンジンブロックに取り付けられたシリンダーヘッド内に回動可能に取り付けられたロッカーアームを経由して各バルブに作動可能に連結される。これらバルブは、通常、スプリングを経由して付勢され、吸気ポートおよび排気ポートを閉鎖位置に封止する。スプリングはまた、各バルブの上部と個々のロッカーアームの回動部分との間の一定の係合を維持するように作動可能である。

内燃エンジンのこの特定の形態が合理的に良好に動作し、燃焼ガスのエネルギーを回転機械動作に変換するが、それは、その固有の設計に起因する多くの欠陥を有している。第１に、これらのエンジンは、代表的には、所望の量の仕事を生成するために大きなピストンの移動量を有する必要がある。これは、代表的には、極めて大きいエンジンブロックの物理的寸法を必要とし、これは、スペースに敏感な用途で問題を引き起こす。さらに、連結ロッドのオフセット角度、およびクランクシャフト、カム、およびスプリングの形態に基づき、往復運動するピストンエンジンは、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転に変換することで効率はそんなに効率的ではない。さらに、これらのエンジンは、法外な量のパーツを必要とし、これは、コストを増加し、そして信頼性を低下する。

（発明の要旨）
本発明の局面によれば、１対の端部壁、および第１の相互接続シリンダー空洞および第２の相互接続シリンダー空洞を規定する内壁面を有する１対の交差する平行シリンダー壁を含むハウジングを備えるエンジンが提供される。上記交差するシリンダー壁は、間隔を置いて離れた平行の第１のエッジおよび第２のエッジを形成する。このエンジンはまた、上記空洞中に同軸に延び、そして上記端部壁で回転のために支持される、第１のシャフトおよび第２のシャフトを含む。このエンジンは、さらに、個々の空洞における回転のために上記第１のシャフトおよび第２のシャフトに取り付けられる第１のローターおよび第２のローターを含む。この第１のローターおよび第２のローターの各々は、外側端部をもつ半径方向に延びる複数のローブを有する。各ローブは、ローブの外側端部で開く燃焼チャンバーを規定する。

本発明の別の局面によれば、１対の並んだ交差する実質的に円筒形の空洞、および上記空洞中に回転可能に取り付けられる１対の反対に回転するパワーローターを含むエンジンが提供される。この１対のパワーローターは、各々が開放端部の燃焼チャンバーを規定する互いにかみ合うローブを含む。このエンジンはまた、上記１対の空洞と流体連通して上記ハウジング中に形成された少なくとも２つの排気ポートおよび上記空洞と連通する点火デバイスを含む。このエンジンは、さらに、上記ハウジング中に配置され、そして上記空洞と流体連通して連結される第１の燃焼吸気ポートおよび第２の燃料吸気ポート、および上記ハウジング中に配置され、そして上記空洞と流体連通して連結される、第１の空気吸気ポートおよび第２の空気吸気ポートを含む。

本発明のなお別の実施形態によれば、平行な円筒形形状の交差する空洞を規定するハウジング、およびこれらの空洞内に回転可能に取り付けられた１対の平行なシャフトを含むエンジンが提供される。この１対の平行なシャフトは、上記ハウジングの外側に延び、少なくとも１つの駆動シャフトを形成する。このエンジンは、さらに、上記ハウジング内に回転可能に取り付けられた第１および第２の互いにかみ合うローターを含む。ローターの各々は、シャフトの１つにそれとの回転のために連結される中央ハブ部分、および多数の開放端部の燃焼チャンバーを規定する半径方向の外側に延びるローブを備えた形態である。

本発明のなお別の局面によれば、１対の並んだ交差する実質的に円筒形の空洞を備えて形成されるハウジング、およびこの空洞中に回転可能に取り付けられる１対の反対に回転するパワーローターを含むエンジンが提供される。この１対のパワーローターは、各々が開放端部の燃焼チャンバーを規定する互いにかみ合うローブを含む。このエンジンはまた、上記ハウジング中に形成され、そして各燃焼チャンバーに空気を注入するために、上記空洞と空気の供給源と流体連通して連結される第１の吸気ポートおよび第２の吸気ポート、および上記ハウジング中に形成され、そして各空気が充填された燃焼チャンバーに燃料を注入し空気／燃料混合物を形成するために、上記空洞と燃料の供給源と流体連通して連結される第３の吸気ポートおよび第４の吸気ポートを含む。このエンジンは、さらに、上記ハウジングに連結され、そして上記ローターローブが完全に互いにかみ合うとき個々の燃焼チャンバーと実質的に整列される点火デバイスを含む。この点火デバイスは、この整列された燃焼チャンバー内で空気／燃料混合物を点火するように適合され、そしてそれによって、この空気／燃料混合物の点火から生じる燃焼ガスが上記ローブに対して作用し、上記ローターを回転する。上記エンジンは、さらに、上記ハウジング中に形成され、上記１対の空洞と流体連通する少なくとも２つの排気ポートを備える。燃焼ガスは、さらなるローター回転によって上記排気ポートを通って実質的に逃れる。

排他的性質または特権が請求される本発明の実施形態は、添付の請求項に規定されている。

本発明の先行する局面および多くの付随の利点は、添付の図面と組み合わせるとき、以下の詳細な説明を参照してより容易に認識されるようになる。

（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明を、ここで、添付の図面を参照して説明する。ここで、同様の番号は同様の要素に対応する。本発明は、２つの反対に回転するローターを有する内燃エンジンに関する。詳細には、本発明は、燃焼ガスによって生成されたエネルギーを２つの回転する出力シャフトに転換するデュアルローター内燃エンジンに関する。

本発明の局面に従って構築されたデュアルローター内燃エンジン２０（「エンジン２０」）の１つの適切な実施形態は図１に示される。説明の容易さのために、図１は、断面で示されるエンジンの概略表示である。このエンジン２０は、交差する領域を有する１対の平行な円筒形空洞２４Ａおよび２４Ｂを規定するハウジング２２を含む。このエンジン２０はまた、共通の水平面と同一平面にある１対の平行なシャフト２６Ａおよび２６Ｂを含む。各シャフト２６Ａおよび２６Ｂは、空洞２４Ａおよび２４Ｂ内でこれら平行なシャフト２６Ａおよび２６Ｂの回転を許容するために、従来のベアリングを経由してハウジング２２の長軸方向軸に沿ってジャーナル軸受けされる。シャフト２６Ａおよび２６Ｂに、それとの回転のために強固に固定されて、それぞれ、第１のローター２８Ａおよび第２のローター２８Ｂがある。示される実施形態では、これらローター２８Ａおよび２８Ｂは、これらローター２８Ａおよび２８Ｂのそれぞれの周囲の周りで等距離に間隔を置かれた３つのローブ３２Ａ、３４Ａ、３６Ａおよび３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂを有する。これらのローブ３２Ａ−３２Ｂ、３４Ａ−３４Ｂ、３６Ａ−３６Ｂは、燃焼チャンバー１７２Ａ−１７２Ｂ、１７４Ａ−１７４Ｂ、１７６Ａ−１７６Ｂをそれぞれ規定する。これらローブ３２Ａ、３４Ａ、３６Ａおよび３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂは、サイクロイドとして示される；しかし、卵形のようなその他の互いにかみ合う形状が用いられ得る。第１のローター２８Ａと第２のローター２８Ｂは、シャフト２６Ａおよび２６Ｂに、それらとの回転のために、ローター２８Ａの１つのローブが、ローター２８Ｂの２つの隣接するローブの中間にかみ合うようにずらされた様式で固定して取り付けられ、その逆もまた真実である。

この第１のローターおよび第２のローターの、ほぼ摩擦のない、または接触のない内部かみ合わせを可能にするために、図３に最も良く示されるように、１対のギア３０Ａおよび３０Ｂが、ハウジング２２の端部壁４０の１つの外側でシャフト２６Ａおよび２６Ｂ上に固定して整列される。図３に描写されるエンジンは、説明の容易さのために単純化したエンジンの説明図であり；しかし、図３に示されるエンジンは、以下に詳細に記載されるように、その他の特徴および構成要素を含むことが認識される。これらギア３０Ａおよび３０Ｂは、かみ合うようなサイズおよび形態であり、それによって、反対に回転するシャフト２６Ａおよび２６Ｂの回転を同期するための連結をロックする力を形成する。これらギア３０Ａおよび３０Ｂが、示されるように、ハウジング２２の端部壁４０の１つに隣接して位置決めされ得るか、または端部壁４０の１つから間隔を置かれて離れた距離で取り付けられ、その他のエンジンアクセサリーまたは構成要素のためのスペースを提供するか、あるいはエンジン２０のハウジング２２への接近を確証することが認識される。

これらシャフト２６Ａおよび２６Ｂは、駆動シャフト５２Ａ、５４Ａおよび５２Ｂ、５４Ｂとして、それぞれ、両方の端部壁４０の外側で延び得、そして、所望であれば、同期発電機、配電器、水ポンプ、流体ポンプのような補助機構を駆動するように適合され得る。この駆動シャフト５２Ａ、５４Ａおよび５２Ｂ、５４Ｂは、２〜３を指定すれば、発電機、船舶のデュアルプロペラ、陸上乗物の車輪を駆動するためにさらに適切である。さらに、この駆動シャフトは、特定の適用に基づく別個および異なる構成要素を駆動するために利用され得ることが認識される。例えば、エンジン２０を採用する建設機械のような乗物は、この乗物の推進を提供するたに１つの駆動シャフトを利用し得、その一方、このような乗物の水力または空気力システムを駆動する動力取り出し装置（ＰＴＯ）に連結するために別の駆動シャフトを利用する。従って、任意の数の駆動シャフトがその意図された適用に依存して利用され得る。

ここで、図２を参照して、ハウジング２２がより詳細に記載される。ハウジング２２は、２〜３を指定すれば、アルミニウム、鋳鉄または鋼のような、当該技術分野で公知の任意の適切なエンジンブロック材料から構築され得、そして鋳造、ＣＮＣ機械加工などのような任意の従来の技法を用いて製作され得る。ハウジング２２は、１対の平行な円筒形壁セクション３８Ａおよび３８Ｂを含み、これらは、共通の垂直面Ｐで交差し、一般に空気プレナムアペックス４２および排気プレナムアペックス４４と称される長軸方向のエッジを形成する。交差する円筒形壁セクション３８Ａおよび３８Ｂの内壁面４８は、端部壁４０の内面に沿って（図３を参照のこと）、１対の並んだ交差する実質的に円筒形の空洞２４Ａおよび２４Ｂを規定する。上記シャフト２６Ａおよび２６Ｂは、ボアを通る従来のベアリングによって個々にジャーナル受けされ（図２ではシャフトによって隠されている）、これらは、端部壁４０を通って配置され（図３を参照のこと）、そして各空洞２４Ａおよび２４Ｂの長軸方向軸と同軸に位置決めされる。アペックス４２とアペックス４４との間の距離は、角度５０に対して規定され得、その頂点は、シャフト２６Ａおよび２６Ｂのいずれかの中心点である。示される実施形態では、角度５０は、約９５゜である。ハウジング２２は、垂直面Ｐの周りで実質的に対称であるような形態である。アペックス４２の位置に、空洞２４Ａおよび２４Ｂと流体連通して連結される圧力逃がしポート５６が形成され、これらは、使用の間にエンジン中で増加した圧力を逃がすために、選択された空洞圧力（例えば、２００ｐｓｉ）で開く従来の圧力逃がしバルブ（図示せず）によってバルブ調節され得る。

ハウジング２２は、第１および第２のシリンダー壁セクション３８Ａおよび３８Ｂ中にそれぞれ形成され、そして共通の垂直平面Ｐの周りに対称的に配置される、２つの第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂおよび２つの第２の排気ポート６４Ａおよび６４Ｂをさらに含む。あるいは、これら第１および第２の排気ポートは、任意のエンジンブロック面中に形成され得、そして複数のポートから構成され得る。示される実施形態では、第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂの先頭エッジ７０Ａおよび７０Ｂは、この実施形態では好ましくは約１１０゜である、ほぼ６８で示される、排気プレナムアペックス４４を超える回転の角度で開始する。第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂの尾部エッジ７２Ａおよび７２Ｂは、先頭エッジ７０Ａおよび７０Ｂを超えて好ましくは約１０゜である回転８０の角度で配置される。外壁セクションまたは間隔８４Ａおよび８４Ｂが、第１の排気ポートおよび第２の排気ポートとの間にそれぞれ形成される。間隔８４Ａおよび８４Ｂの長さは、第１の排気ポート尾部エッジ７２Ａおよび７２Ｂと、第２の排気ポート先頭エッジ９０Ａおよび９０Ｂとの間に形成される回転８８の角度によって規定される。回転８８の角度は、この実施形態では約１０゜であり、そして以下に説明されるように、燃焼チャンバー開口部の回転角度に対応し得る。あるいは、回転８８の角度は、所望であれば、１０゜より大きいか、または小さくあり得る。第２の排気ポート６４Ａおよび６４Ｂは、先頭エッジ９０Ａおよび９０Ｂを超えて、ほぼ９６で指定される回転の角度にある、尾部エッジ９２Ａおよび９２Ｂで終わる。示される実施形態では、回転９６の角度は、好ましくは約３５゜である。従って、第２の排気ポート６４Ａおよび６４Ｂの尾部エッジから空気プレナムアペックス４２までの回転の残りの角度は、約１００゜である。

本発明の局面によれば、第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂの先頭エッジ７０Ａおよび７０Ｂの位置（アペックス４４を超える回転６８の角度として規定される）は、それぞれ、以下の式（１）によって決定され得る。

（１）Ｌ＝（３６０／Ｎ）−Ｘ
ここで、Ｌ＝ほぼ６８で指定される、排気プレナムアペックス４４からの回転の角度として決定される第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂの先頭の位置；
Ｎ＝ローターあたりの燃焼チャンバーの数；および
Ｘ＝各燃焼チャンバーの開口部を規定する度で表した回転の角度。

従って、図１〜４の実施形態では、上記で説明されたように、Ｎは３に等しく、そしてＸは１０゜に等しく、Ｌ、または、回転の角度６８は、１１０゜に等しい。

図１を戻って参照して、第１の排気ポート６０Ａ−６０Ｂは、空洞２４Ａ−２４Ｂ中の空気／燃料混合物の燃焼から生成された排気ガスを、従来のターボチャージャー１１０Ａおよび１１０Ｂに輸送し得る。これらターボチャージャー１１０Ａおよび１１０Ｂは、排気ガスを受容するために第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂと流体連通するタービン１１４Ａおよび１１４Ｂを含む。排気ガスに駆動されるこれらタービン１１４Ａおよび１１４Ｂは、次に、コンプレッサー１１８Ａおよび１１８Ｂを駆動する。新鮮空気が、空気ライン１２２Ａおよび１２２Ｂを経由し、ターボチャージャー１１０Ａおよび１１０Ｂのコンプレッサー１１８Ａおよび１１８Ｂを経由して採取され、そしてコンプレッサー１１８Ａおよび１１８Ｂによって、通路１２６Ａおよび１２６Ｂを経由して空気吸気ポート１３２Ａおよび１３２Ｂに供給される。空気吸気ポート１３２Ａおよび１３２Ｂは、ハウジング２２中（端部壁４０の１つ中）に配置され、そして空洞２４Ａ−２４Ｂと流体連通して連結される。吸気ポート１３２Ａおよび１３２Ｂは、それぞれ、アペックス４４からほぼ１３０−１６０゜、そして示される実施形態では、好ましくは、１４５−１５０゜の回転で時計方向および反時計方向に配置される。吸気ポート１３２Ａおよび１３２Ｂは、好ましくは、空気を、ターボチャージャー１１０Ａおよび１１０Ｂから空洞２４Ａおよび２４Ｂ中に矢印によって示されるように半径方向の外側に導入するような形態である。ハウジング２２は、必要に応じて、吸気ポート１３２Ａおよび１３２Ｂに隣接して位置決めされ、そして通路１２６Ａおよび１２６Ｂと流体連通して連結される補助吸気ポート１３６Ａおよび１３６Ｂをそれぞれ備えた形態であり得る。これら補助ポート１３６Ａおよび１３６Ｂは、好ましくは、矢印によって示されるように、空気を、空洞２４Ａおよび２４Ｂ中にローター回転の方向に導入するような形態であり、その利点は以下に詳細に説明される。

１つの実施形態（図示せず）では、その他のポートが、吸気ポート１３２Ａおよび１３２Ｂならびに随意の吸気ポート１３６Ａおよび１３６Ｂと対向する端部壁中に配置され得る。本発明者らは、上記のさらなるポートが導入された空気が上記チャンバーを吹き抜けることを可能にし、さらなる乱流、および付加された冷却能力および排気能力を生成すると考える。

第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂが上記で説明され、そして本明細書中では、２つのターボチャージャー１１０Ａおよび１１０Ｂに連結されて示されているけれども、当業者には、この第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂが単一のターボチャージャーに連結され得ることは明らかである。さらに、これらターボチャージャーは、多量の新鮮空気を、吸気ポート１３２Ａおよび１３２Ｂならびに随意の１３６Ａおよび１３６Ｂを経由して空洞中に導入するために示されているが、新鮮空気のこのような導入のためにその他のデバイスが用いられ得る。例えば、これら吸気ポートは、２〜３を指定すれば、すべてが当該技術分野で公知の、ブロワ、ファン、スーパーチャージャーに流体連通して連結され得る。

第２の排気ポート６４Ａおよび６４Ｂは、燃焼ガスを、排気通路を通って大気に輸送する。当業者にとって、これら排気通路が、触媒コンバーター、マフラー、排気パイプ、またはそれらの任意の組み合わせなどに従来様式で連結され得ることは明らかである。あるいは、これら燃焼ガスのエネルギーを利用するために、これら第２の排気ポート６４Ａおよび６４Ｂは、第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂに連結された第１のタービンと組み合わせて、改変された２つのタービンターボチャージャーのコンプレッサーを駆動するために第２のタービンを備えた形態のターボチャージャーに流体連通して連結され得る。

図２を参照して、スパークプラグ１４２Ａおよび１４２Ｂのような２つの点火デバイスが、任意の従来様式で、アパーチャ１４４Ａおよび１４４Ｂを通じてハウジング２２にそれぞれ連結される。これらスパークプラグ１４２Ａおよび１４２Ｂは、ローター回転を妨害しないように、アパーチャ１４４Ａおよび１４４Ｂ内に凹部として取り付けられるか、または平らに取り付けられるかのいずれかである。スパークプラグアパーチャ１４４Ａおよび１４４Ｂは、上記ハウジングの１つまたは両方の端部壁４０中に形成され得る（図３を参照のこと）。スパークプラグ１４２Ａおよび１４２Ｂは、このような目的のために当該分野で公知の任意の電源に連結されるよう適合され、燃料／空気混合物の燃焼を開始するために、電荷を空洞２４Ａおよび２４Ｂに送達する。スパークプラグ１４２Ａおよび１４２Ｂは間隔を置いて離れ、そして示されるように、シャフト２６Ａおよび２６Ｂと同一平面上にあり得るか、またはそれに代わって、垂直平面Ｐと同じ面にあり得る。２つだけのスパークプラグアパーチャが示されるが、所望であれば、複数セットのスパークプラグアパーチャ、そしてそれ故、複数セットのスパークプラグが本発明とともに用いられ得、空気−燃料混合物のより完全な燃焼を提供することが認識される。さらに、スパークプラグアパーチャ、そしてそれ故、スパークプラグは、ローターが図１に示される位置にあるとき、燃焼チャンバー１７２Ａと連通する任意の場所に位置決めされ得ることが認識される。

１つまたは両方の端部壁４０でハウジング２２中にさらに形成されるのは（図３を参照のこと）、燃料の供給源に連結されるように適合され、空洞に燃料を供給するために空洞２４Ａおよび２４Ｂと流体連通する燃料インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂである。本発明の実施形態は、当該分野で公知のように、燃料インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂを通じて上記空洞中に燃料を注入するために、スロットル本体または複数ポート（連続的）電子的燃料注入を利用し得る。しかし、燃料または燃料／空気混合物が、この電子的燃料注入とともに、または別個に、以下により詳細に説明されるように、従来のキャブレターまたはその他の機械的手段を用いてチャンバー中に注入され得ることが認識され得る。本発明で用いられる燃料は、任意の燃焼可能な流体、例えば、２〜３を指定すれば、ガソリン、アルコール、または水素であり得る。

燃料インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂは、ハウジング２２の端部壁４０（図８を参照のこと）中に、各インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂを二分する線が、回転の角度１６０（図２を参照のこと）、好ましくは約３０゜で、空気プレナムアペックス４２からそれぞれ反時計方向および時計方向に位置決めされるように配置される。回転の角度１６０は３０゜未満であり得、そして第２の排気ポートの排気サイクルを延長するためにアペックス４２から約３０゜以上（例えば４５゜）〜約マイナス１５゜の範囲であり得ることが認識される。燃料インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂは、好ましくは、燃料をローター回転によって燃焼チャンバーから遠心分離されることから燃料（燃料／空気混合物）を維持するのを補助するため、そして燃料および空気の乱流および循環を生成し、それによって、燃焼チャンバー内に存在する注入された燃料と空気との間の混合プロセスを改善するために下部燃焼チャンバー壁の方向に導入するような形態である。燃料インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂは、燃料が、インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂがローターローブと整列するとき、それらの燃焼チャンバー中に注入され得るように、シャフト２６Ａおよび２６Ｂの半径方向の外側に十分な距離間隔を置かれることが認識される。

ここで、図４を参照して、ここで、第１および第２のローターが詳細に説明される。この第１および第２のローターは、構成が実質的に同一であるので、第１のローター２８Ａのみが詳細に説明される。上記で簡単に論議されたように、この第１のローター２８Ａは、３つの半径方向に延びる、燃焼チャンバー１７２Ａ、１７４Ａ、および１７６Ａをそれぞれ規定するサイクロイドローブ３２Ａ、３４Ａおよび３６Ａを備えて形成される。これらサイクロイドローブ３２Ａ、３４Ａおよび３６Ａは、隣接するローブを二分する長軸方向軸間に形成される１６８で指定される角度が１２０゜であるように、等距離に離れて開示されている。このローターの中心点とこれらローブの自由端部と間の長さは、これらローターが上記空洞内を自由に回転し得るが、これらローブとシリンダーセクションの内壁面との間の十分なシーリングを提供するように（例えば、数百分の１インチ、または数千分の１インチでさえある、ローブの自由端とシリンダー壁セクションの内面との間の許容誤差が企図される）、上記空洞の半径より僅かに小さい。

燃焼チャンバー１７２Ａ、１７４Ａ、１７６Ａは、ローブ３２Ａ、３４Ａ、および３６Ａの自由端でそれぞれ開いている。これらの開口は、ローター２８Ａの回転中心点（ＲＣＰ）から延び、そして外側ローブ先導エッジ１８４Ａおよび後続エッジ１８８Ａをそれぞれ通って延びる仮想線によって形成される角度１８０（回転の角度とも称され、そして上記に記載の式（１）中「Ｘ」によって表される）によって規定される幅を有する。１つの実施形態では、この角度１８０は、好ましくは、約１０゜であり、そして好ましくは、間隔８４Ａおよび８４Ｂならびに第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂの幅に対応する。しかし、１０゜よりも大きいか、または小さいその他の角度もまた、ならびに、これら間隔および／または第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂの幅とは異なる値を有する角度１８０が本発明の範囲内であることが企図される。

この燃焼チャンバーの特定の形状は本発明の一部ではなく、そしてそれ故、これ以上詳細には説明しない。しかし、ローターロープ側壁が、所望されないローター屈曲なくして燃焼された空気／燃料混合物の膨張を含むために十分剛直性のままである限り、任意の形状およびサイズが本発明とともに実施され得ることが認識される。１つの実施形態では、このローターローブは、図１５に示されるように、必要に応じて、補強バー１７８で筋かい、または補強され得、ローブ側壁の屈曲に耐える。この補強バー１７８の直径は、燃焼ガスが燃焼チャンバーを出ることが可能なように、チャンバー開口部の縦の寸法より小さいことが認識される。この補強バー１７８は、ローブ側壁中に穴を穿孔すること、およびこれらの穴をバー１７８を受容するように口をあけること（すなわち、貫くこと）によって固定され得るが、溶接などのようなその他の技法が用いられ得る。さらに、上記燃焼チャンバーは、この燃焼チャンバーの開口部に隣接する突出部１８２を備えて形成され得る。これら突出部１８２は、形態がカップ様または中空であり、回転の間に燃焼チャンバー内の燃料の保持を支援するためにローブの先導エッジおよび追従エッジに沿って延びる。これら突出部１８２は、ローターの側面から燃焼チャンバー中に挿入可能なステンレス鋼ライナーとして構築され得る。

本発明によるエンジン２０の動作を、図５〜１２を特に参照してここで説明する。以下の記載における説明の容易さおよび明瞭さのために、ターボチャージャーは示されていない；しかし、これらターボチャージャーは、本発明の１つの実施形態の一部であり得、そして図１に示されるような形態であり得ることが認識される。図５〜１２において、ローター２８Ａおよび２８Ｂは、８つの連続して生じる位置で説明される。これらの位置は、シャフト２６Ａおよび２６Ｂの１つの完全な回転を通じて、１つのローターローブ３２Ａ（図５〜１２全体で断面で示される）のサイクルを追従する。一般的に説明すれば、ローター２８Ａおよび２８Ｂの各ローブ、そしてそれ故、各燃焼チャンバーは、６つのサイクルを通って作動し、これらは、以下により詳細に説明されるように、重複し得る。これらサイクルは：１）換気；２）燃料注入；３）置換え混合圧縮；４）燃焼；５）膨張；および６）排気である。

この詳細な説明において、エンジン２０のこれらのサイクルは、図５で始まる。図５に最も良く示されるように、ローター２８Ａは、ローブ３２Ａの長軸方向軸がハウジング２２の第２の排気ポート６４Ａの二分軸とほぼ同一平面にあり、ローブ３４Ａの追従エッジ１８８Ａがアペックス４２の近傍にあり、そしてローブ３４Ｂがローブ３４Ａと３６Ａとの間で互いにかみ合うように位置決めされる。この位置では、先の排気サイクルからの排気ガスによって駆動される、これらターボチャージャー（図１を参照のこと）は、以下により詳細に説明されるように、空洞２４Ａ中、そしてより詳細には、吸気ポート１３２Ａ、そして随意の吸気ポート１３６Ａを通って、燃焼チャンバー１７２Ａ中に新鮮空気を注入する。あるいは、従来のスーパーチャージャー、ブロワ、ファン、または空気の加圧リザーバーのようなその他の手段による空気注入が、これらターボチャージャーの代わりに、または組み合わせて利用され得る。ポート１３２Ａの好ましい形態に起因して、空気は、第２の排気ポート６４Ａに向かって半径方向の外側に導入される。これは、導入された空気が、燃焼チャンバー１７２Ａ中になお存在する排気ガス（点で示される）を第２の排気ポート６４Ａ中に排出することを可能にし、その一方、チャンバー１７２Ａを新鮮空気で充填する。新鮮空気がチャンバー１７２Ａを排出するのみならず、ハウジング２２およびローターを冷却するようさらに機能する。従って、吸気ポートに経路をとった新鮮空気は、まず、空洞中への導入の前に従来の中間冷却器に導入され、エンジンをさらに冷却し得る。

これは、換気サイクルを終了させ、ここで、新鮮空気が燃焼チャンバー１７２Ａ中に注入され、そして燃焼チャンバーからの残存燃焼ガスが除去される。この場合、ターボチャージャーは、空気ポンプとして作用し、大容量の空気を燃焼チャンバー１７２Ａ中に、そしてそれを通じてポンプ輸送し、新鮮空気をチャンバーに供給しながら、チャンバーから燃焼ガスを排出する。従って、これらターボチャージャーは、一般に、ターボ−換気装置と称され得る。換気サイクルは、吸気ポート１３２Ａおよび／または１３６Ａがチャンバー１７２Ａと流体連通しているとき開始し、そして吸気ポート１３２Ａおよび／または１３６Ａがチャンバー１７２Ａと流体的に連通することを止めるときほぼ終了することが認識される。以下に詳細に記載されるように、先のローブの排気サイクルが、この換気サイクルと同時に生じ得ることもまた認識される。

図５から、ローター２８Ａおよび２８Ｂは、別の燃焼チャンバーの燃焼ガスの膨張力に起因して図６に示される位置に矢印の方向に回転する。図６は、燃料インジェクターポート１５４Ａがチャンバー１７２Ａと流体連通し、そしてローブ３４Ａの先導エッジ１８４Ａがアペックス４４に緊密に近接するような位置にあるローター２８Ａを示す。この位置では、燃料インジェクターポート１５４Ａは、燃料を、新たに空気が充填されたチャンバー１７２Ａ中に注入し、これは、瞬時に蒸発し、空気／燃料混合物を形成する。これは、一般に、燃料注入サイクルと称される。本発明の実施形態は、当該技術分野で公知のように、燃料を燃焼チャンバーに注入するために電子燃料注入を利用し得る。しかし、燃料または燃料／空気混合物は、以下により詳細に説明されるように、この電子燃料注入とともに、または別個に、従来のキャブレターまたはその他の機械的手段を用いてチャンバー中に注入され得ることが認識される。

エンジンの動作間に，ローター２８Ａおよび２８Ｂは、図６に示される位置から、図７に示される位置まで回転し続ける。ローターが図６から図７に回転するとき、チャンバー２００中にある空気（これはまた、先のサイクルからの所定量の燃焼ガスを含み得る）は、チャンバー１７２Ａに向かって反時計方向に回転するローブ３２Ｂの外壁のポンプ輸送作用によってチャンバー１７２Ａ中に押され得る。このポンプ輸送作用は、空気／燃料混合物を圧縮し得、そして／またはチャンバー１７２Ａ中に存在する空気の容量を増加することが認識される。これは、一般に、変位配合圧縮サイクルと称される。さらに、この変位配合圧縮サイクルの間に、アペックス４２に隣接し、そしてポート５６と流体連通するローブ３２Ｂおよび３２Ａを互いにかみ合うことにより形成されるチャンバー内の圧力が、ポート５６を通じて排出するために十分増加し得ることが認識される。ポートが圧力逃がしバルブで調整される実施形態では、生成されたチャンバー内の圧力増加は、この圧力が予め選択された閾値（例えば、２００ｐｓｉ）を超える場合に排出される。

図７は、ローブ３２Ａが、このローブ３２Ａの長軸方向軸がシャフト２６Ａおよび２６Ｂを相互連結する水平線と実質的に同軸にあり、燃焼チャンバー１７２Ａがローブ３２Ｂと３６Ｂとの間でローター２８Ｂの外面と並列されたローブ３２Ａの自由端によって実質的に閉鎖され、スパークプラグがスパークプラグアパーチャ１４４Ａおよび１４４Ｂを通じてチャンバー１７２Ａと連通し、そしてチャンバー１７２Ａが次の燃焼のための空気／燃料混合物を含むように配向される位置にある、ローター２８Ａおよび２８Ｂを示す。この時点では、スパークプラグは、配電器または従来様式のその他の公知のデバイスから電荷を受け、そして発火し、それによって、燃焼チャンバー１７２Ａ内に含まれる空気／燃料混合物を点火する。燃焼ガス（図面全体で点として示される）は、一般に、軸方向力と称され、二重ヘッド矢印Ｆ１によって指定される膨張力を生成する。燃焼ガスが、軸方向力Ｆ１、そして引き続くガスの膨張から対向するローター２８Ｂの凹状部分に圧力を付与し続けるとき、ローター２８Ａは反時計方向に回転し、これは、次に、図８に示される位置にギアを同期することに起因してローター２８Ａを回転する。スパークプラグは、ローブ３２Ａの長軸方向軸が、シャフト２６Ａおよび２６Ｂが燃焼に際し膨張力を支援して含み得るようにこれらシャフトと同軸にある瞬間に発火するよう制御され得るが、このスパークプラグは、共通のシャフト軸の前または後に数度の回転（例えば、；約１０゜まで）で発火するよう制御され得ることが認識され得る。

ローブ３２Ａの先導エッジ１８４Ａは、ローター２８Ａおよび２８Ｂが図７に示される位置から図８に示される位置に回転するとき、対向するローター２８Ｂの凹状部分から分離され、燃焼ガスは燃焼チャンバー１７２Ａから逃れ、そして燃焼チャンバー１７２Ａによって生成されたチャンバー２０４、ローブ３２Ａおよび３４Ａの外壁と、ローブ３４Ａの追従エッジ１８８Ａで始まり、そしてアペックス４４で終わる、シリンダーセクション３８Ａの内壁面４８との間で区切られたスペース、ならびに（ローブ３２Ａに面する）ローブ３２Ｂおよび３６Ｂの外壁と、ローブ３６Ｂの追従エッジ１８８Ｂで始まり、そしてアペックス４４で終わる円筒形セクション３８Ｂとの間で区切られたスペース中に膨張する。燃焼ガスが燃焼チャンバー１７２Ａから新たに形成されたチャンバー２０４中に逃れるとき、燃焼ガスは容積が膨張し、これは、次いで、その時点で別のサイクルからのチャンバー中に存在する（そして既に高められた圧力にある）燃焼ガスを混合して圧縮、それによって、図８に示される第２の力Ｆ２を生成する。従って、チャンバー２０４を占領するときガスの第２の膨張、および現存するガスの同時の混合圧縮は、ローターローブ３６Ｂの側面に対して力Ｆ２を付与し、これは、次いで、ローター２８Ｂを反時計方向に回転させる。これは、一般に、膨張サイクルと称され、それによって、上記燃焼サイクルからのエネルギーは、ローター２８Ａおよび２８Ｂを回転するためにさらに利用される。続いて説明されるように、この膨張サイクルは、ローターが回転し続けるとき、動作し続け得る。この膨張サイクルの長さは、燃焼サイクルに存在する空気／燃料混合物の量のようないくつかの変数に依存し得る。

ローター２８Ａおよび２８Ｂは、膨張サイクルに起因して図９の位置まで回転し続ける。ローブ３２Ａの先導エッジ１８４Ａが、図９に最も良く示されるように排気プレナムアペックス４４に緊密に近接するとき、ロープ３４Ａの追従エッジ１８８Ａは、第１の排気ポート先頭エッジ７０Ａに緊密に近接し、そしてチャンバー２０４（図８）は、分割されてチャンバー２０６および２０８を形成する。チャンバー２０６は、ローター２８Ａの隣接ローブ３２Ａおよび３４Ａの外面、およびアペックス４４と第１の排気ポート６０Ａの先頭エッジ７０Ａとの間のシリンダー壁の隣接する内面４８によって区切られる。チャンバー２０８は、ローター２８Ｂの燃焼チャンバー１７２Ａおよび隣接するローブ３２Ａと３６Ｂ、ならびにローブ３６Ｂの追従エッジ１８８Ｂからアペックス４４まで延びるシリンダー壁セクション３８Ｂの隣接する内面４８によって区切られる。この時点で、チャンバー２０８内に含まれる燃焼ガスは、高圧下にあり、そして混合圧縮された燃焼ガスからの残りの力Ｆ２は、ローター２８Ｂのローブ３６Ｂに対して衝撃を与え、これは、次に、ローター２８Ｂを反時計方向に回転する。

ローターが図９に示される位置から図１０に示される位置に回転するとき、ローブ３４Ａの追従エッジ１８８Ａは、第１の排気ポート６０Ａの先頭エッジ７０Ａを尾部エッジ７２Ａまで通過し、そしてローブ３２Ａの追従エッジ１８８Ａはアペックス４４に隣接し、以下を生じさせる。第１に、これは、チャンバー２０６と第１の排気ポート６０Ａとの間の流体連通を確立し、これは、次に、第１の排気ポート６０Ａを横切るチャンバー２０６の排気サイクルの第１の排気部分を開始する。排気ポート６０Ａは、燃焼ガスのチャンバー２０６より低い圧力にあるので、燃焼ガスは、チャンバー２０６を出て、第１の排気ポート６０Ａに入る。燃焼ガスは、ポート６０Ａを通って排気され、そして、上記に記載のように、ターボチャージャーのタービンに経路をとるか、またはそれに代わって大気中に経路をとる。

第２に、その中に排気ガスを含むチャンバー１７２Ａは、チャンバー２０８から分離される。最後に、チャンバー２０８中の混合圧縮ガスは、ローブ３６Ｂの外壁に対して力Ｆ２を奏し続け得、そしてそれ故、上記の膨張サイクルを延長する。今や、チャンバー２０８の容量は、隣接ローブ３２Ｂおよび３６Ｂの外面、ローブ３６Ｂの追従エッジ１８８Ｂとアペックス４４との間のシリンダー壁の隣接する内面４８、およびローブ３２Ａの追従エッジ１８８Ａから、ローブ３２Ａとローブ３２Ｂとの間の界面までのローブ３２Ａの隣接する外壁部分によって区切られ、ローター２８Ｂが回転するとき、拡大し続け、それ故、その中の圧力を減少することが認識される。

図１０に示される位置から、ローターは、他のローブの燃焼チャンバーにおける次の燃焼サイクルによって一部起因し、図１１に示される位置まで回転する。図１１では、ローブ３４Ａの追従エッジ１８８Ａは、第２の排気ポート６４Ａの尾部エッジ９２Ａを超える。ローブ３４Ａの追従エッジ１８８Ａが、第１の排気ポート６０Ａの尾部エッジ７２Ａにある図１０中のその位置から、第２の排気ポート６４Ａの尾部エッジ９２Ａを超える位置まで回転するとき、チャンバー２０６は、第２の排気ポート６４Ａとの流体連通を確立し、これは、次に、第２の排気ポート６４Ａを横切るチャンバー２０６の排気サイクルの第２の排気部分を開始する。外部ポート６４Ａは、燃焼ガスのチャンバー２０６より低い圧力であるので、燃焼ガスは、第２の排気ポート６４Ａ中へとチャンバー２０６を出る。燃焼ガスは、このポート６４Ａを通って排気され、そして大気に、またはそれ代わり、ターボチャージャーのタービンに経路をとる。従って、この時点で、チャンバー２０６中に先に含まれた排気ガスは、第１および第２のポート６０Ａおよび６４Ａを通じてそれぞれ廃棄されている。

エンジンの動作は、ローター２８Ａおよび２８Ｂを、図１２に示される位置まで回転し続ける。図１２に最も良く示されるように、ローブ３６Ｂの追従エッジ１８８Ｂは、第２の排気ポート６４Ｂの先頭エッジ９０Ｂを超えて回転し、そしてそれ故、チャンバー２０８と、第１の排気ポート６０Ｂおよび第２の排気ポート６４Ｂとの間の流体連通を確立する。これは、第１および第２の排気ポート６０Ｂおよび６４Ｂを横切るチャンバー２０８の排気サイクルの第１および第２の排気部分を開始する。排気ポート６０Ｂおよび６４Ｂは、燃焼ガスのチャンバー２０８より低い圧力にあるので、燃焼ガスは、チャンバー２０８を出て、第１および第２の排気ポート６０Ｂおよび６４Ｂ中に入る。燃焼ガスは、ポート６０Ｂおよび６４Ｂを通って排気され、そして、上記に記載のように、大気またはターボチャージャーのタービンのいずれかに経路をとる。チャンバー２０８からの燃焼ガスの排出と同時に、チャンバー２０６の燃焼ガスは、第１および第２の排気ポート６０Ａおよび６４Ａを横切る排気サイクルのそれらの第１および第２の部分を継続する。排気サイクルが生じるとき、新鮮空気は、吸気ポート１３２Ａおよび随意の吸気ポート１３６Ａを通ってハウジング中に注入される。上記で記載されたように、随意の吸気ポートは、好ましくは、ハウジング中でローター回転の方向に導入されるような形態である。このローター回転の方向に導入された空気は、ローターローブ３４Ａの外壁に対して、Ｆ３でほぼ指定される力を与える。従って、注入された空気は、燃焼チャンバーの排気サイクルを支援しながら、ローターの回転を支援する。

図１２に示されるローター位置から、図５の開始ローター位置まで、チャンバー２０６および２０８は、第１および第２排気ポート６０Ａ、６４Ａおよび６０Ｂ、６４Ｂをそれぞれ通じて燃焼ガスを排出し続ける。さらに、ローブ３２Ａの燃焼チャンバー１７２Ａが、第２の排気ポート６４Ａまで第１の排気ポート６０Ａを通過するとき、それらの間に流体連通が確立され、そしてそれ故、燃焼チャンバー１７２Ａは、その排気サイクルの第１および第２の部分を開始する。従って、この排気サイクルは、チャンバー２０６および２０８が第１の排気ポート６０Ａおよび６０Ｂとの流体連通を確立するとき開始し、そしてローブ３２Ａの追従エッジ１８８Ａが第２の排気ポート６４Ａの尾部エッジ９２Ａを通過し、そしてローブ３６Ｂの追従エッジ１８８Ｂが第２の排気ポート６４Ｂの尾部エッジ９２Ｂを通過するときに終わる。

エンジン２０の動作においてローブ３２Ａのサイクルのみを詳細に説明したが、その他のローブがそれらの個々のサイクルを通じてローブ３２Ａと同時に作動していたことが認識される。

本発明の別の実施形態では、エンジン２０は、図１３に最も良く示されるように、必要に応じて、供給導管から燃焼チャンバーまで空気または燃焼可能なガスを注入するために、インジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂ、ならびにスパークプラグアパーチャ１４４Ａおよび１４４Ｂのそれぞれ中間に位置する吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂを含み得る。注入された空気は、空気／燃料混合物の圧縮比を増加するよう、そして／または燃焼チャンバー内に含まれる空気の総容積を増加するように操作され得、それによってエンジン出力を増加する。供給導管から吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂまでの空気の供給は、ソレノイドバルブのようなバルブ機構と連絡するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）のような従来のコントローラーによって電子的に制御され得る。吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂに供給される空気の供給源は、駆動シャフトの１つに機械的に連結された、従来のエアポンプ、ブロワまたはコンプレッサーの適正な使用によって注入され得る。

作動において、ローター２８Ａおよび２８Ｂの各燃焼チャンバーが回転して、個々の吸気ポート２４０Ａまたは２４０Ｂと整列するとき、空気が、ＥＣＵからの制御信号を受容するバルブ機構（図示せず）の作動によって個々の燃焼チャンバー中に注入される。

あるいは、まさに説明された随意の吸気ポートから燃焼チャンバー中に注入された空気の供給源は、ここでより詳細に説明されるように、機械的に制御され得る。ここで図１４を参照して、このエンジンは、図１３に示される実施形態から半径方向の内側に位置決めされる吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂを含む。詳細には、これら吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂは、端部壁４０の１つに配置され（図３）、そしてシャフト２６Ａおよび２６Ｂと同軸に半径Ｒの仮想の円（ＩＣ）上で中心にある。仮想の円ＩＣの半径Ｒは、ポート２４０Ａおよび２４０Ｂが、燃焼チャンバーの内方端部とシャフトの外側面と間に横たわるように選択される。吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂの配置と組み合わせて、ローター２８Ａおよび２８Ｂは、これらのローター２８Ａおよび２８Ｂの中央ハブセクション中に形成され、そして各燃焼チャンバーと関連する溝２６２Ａ−２６２Ｂ、２６４Ａ−２６４Ｂおよび２６６Ａ−２６６Ｂをさらに含む。各溝は、ハブセクション全体を通じて縦に延び、そしてその個々の燃焼チャンバーと流体により連通するような形態であり、かつ整列される。

作動において、ローター２８Ａおよび２８Ｂの各溝が回転して、個々の吸気ポート２４０Ａまたは２４０Ｂと整列されるとき、空気が、その関連する溝を通じて個々の燃焼チャンバー中に自動的に注入される。個々の燃焼チャンバーと関連する溝が、個々の吸気ポートを超えて回転するとき、空気の供給は、個々のローターの中央ハブ部分の端面によって切断される。注入される空気の量は、供給導管中のレール圧力、ならびに吸気ポートおよび／または溝のサイズおよび形状の任意の組み合わせによって計測され得ることが認識される。さらに、この空気供給はまた、所望であれば、バルブ制御され得る。

この実施例では、空気がエンジン出力を潜在的に増加すると説明してきたが、空気は、このような結果を潜在的に達成するために利用可能な唯一の構成要素ではない。例えば、水、または酸化窒素もしくはその他の揮発性ガス状または液体成分が、エンジン仕事出力を潜在的に増加するために吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂ中に注入され得る。

本発明の別の実施形態によれば、エンジン２０は、燃焼チャンバー中に燃料および／または空気／燃料混合物を注入するためにまさに説明した、空気の機械的に制御された供給に類似の機械的技法を用い得る。この目的のために、エンジン２０は、吸気ポート１５４Ａおよび１５４Ｂから半径方向の内方に位置決めされ、そして半径Ｒの仮想円ＩＣ上でほぼ中心にある吸気ポート２８０Ａおよび２８０Ｂをさらに含み得る。吸気ポート２８０Ａおよび２８０Ｂは、燃料または空気／燃料混合物の供給源に連結されるよう適合される。この実施形態では、吸気ポート２８０Ａおよび２８０Ｂおよび吸気ポート１５４Ａおよび１５４Ｂは、所望であれば、省略され得ることに注目すべきである。吸気ポート２４０Ａおよび２４０Ｂが、図１４に示されるようなエンジンの実施形態によって利用される場合、これらのポート２８０Ａおよび２８０Ｂは、ポート２４０Ａおよび２４０Ｂから、回転の度で、所定距離間隔を置かれることが認識される。あるいは、本発明の別の実施形態によれば、その他のポートが省略されて、１つのセットのポート、ポート２４０Ａおよび２４０Ｂまたはポート２８０Ａおよび２８０Ｂのいずれかが、燃料／空気混合物、および空気または上記に記載のその他のエンジン出力増加成分の両方を注入するために用いられ得る。この特定の実施形態では、これらポートは、燃料および空気（または上記に記載のその他のエンジン出力増加成分）の別個の供給源に連結され得、そしてバルブ機構によって制御され得る。このような配列は、当該分野で周知の構成要素とともに当業者によって構築され得る。

作動において、ローター２８Ａおよび２８Ｂの溝が回転して、燃焼インジェクターポート２８０Ａおよび２８０Ｂと整列するとき、燃料または空気／燃料混合物が個々の燃焼チャンバー中に自動的に注入され、そして溝が回転して個々の燃料インジェクターポートを通過するとき、燃料または空気／燃料混合物の供給は、個々のローターの端面によって切断される。エンジンが遮断されるときのような場合には、制御バルブが用いられ得ることが認識される。本発明の別の実施形態によれば、インジェクターポート２８０Ａ−２８０Ｂは、図１４に示されるようなインジェクターポート１５４Ａおよび１５４Ｂと組み合わせて用いられ得、変化するエンジン作動条件の間に燃焼チャンバーに燃料を供給する際に柔軟性を提供する。例えば、第１のセットの燃料インジェクターポート２８０Ａおよび２８０Ｂが燃料の供給源
連結され得、そして通常の作動条件の間に作動する。第２のセットの燃料吸気ポート１５４Ａおよび１５４Ｂが、従来の電子燃料インジェクターと連結され得、そしてピークエンジン条件の間に作動し得る。エンジンが、通常の作動条件下で作動しているとき、吸気ポート２８０Ａおよび２８０Ｂを用いて、燃料を燃焼チャンバー中に注入する。より大きいエンジン出力の要求が必要であるとき、これらの燃料吸気ポート１５４Ａおよび１５４Ｂは、吸気ポート２８０Ａおよび２８０Ｂと組み合わせて用いられ得、燃焼チャンバーにより多くの燃料を供給する。

上記に記載され、そして図１〜１４に示されるエンジン２０の実施形態では、ローターには、各々が燃焼チャンバーを規定する３つのローブが含められる。しかし、本発明のその他の実施形態は、任意の数の同様の番号付けされたローブを有するローターを利用し得る。図１６〜１８をここで参照して、デュアルローターエンジン３２０の別の実施形態が、本発明の局面に従って示される。図１６〜１８中のエンジン３２０は、ここで説明される差異を除いて、図１に示されるエンジン２０と構築および操作において実質的に同一である。説明を確実にする際の明瞭さのために、同様または類似の要素は、接頭語３００または４００のいずれかで始まる同じ参照番号を有する。例えば、この実施形態におけるハウジングは、ここで参照番号３２２である。

図１６および１７に最も良く示されるように、ローター３２８Ａおよび３２８Ｂは、ローター３２８Ａおび３２８Ｂの周囲の周りで等距離だけ間隔を置かれた、それぞれ、４つのサイクロイドローブ３３２Ａ、３３４Ａ、３３６Ａ、３３７Ａ、および３３２Ｂ、３３４Ｂ、３３６Ｂ、３３７Ｂを有する。サイクロイドローブ３３２Ａ、３３４Ａ、３３６Ａ、および３３７Ａは、隣接するローブを二分する長軸方向軸間で形成される４６８で指定される角度（図１８を参照のこと）が、９０゜であるように等距離で配置される。ローター３２８Ａの各ローブ３３２Ａ、３３４Ａ、３３６Ａ、および３３７Ａは、燃焼チャンバー４７２Ａ、４７４Ａ、および４７６Ａ、および４７７Ａとともにそれぞれ形成され、その一方、ローター３２８Ｂの各ローブ３３２Ｂ、３３４Ｂ、３３６Ｂ、３７７Ｂは、燃焼チャンバー４７２Ｂ、４７４Ｂ、および４７６Ｂ、および４７７Ｂとともにそれぞれ形成される。

ここで図１７を参照して、ハウジング３２２は、アペックス３４２とアペックス３４４との間の角度３５０が約８８゜であるような形態である。このハウジング３２２はまた、第１および第２のシリンダー壁セクション３３８Ａおよび３３８Ｂ中にそれぞれ形成され、そして共通垂直面Ｐの周りで対称的に配置される、２つの第１の排気ポート３６０Ａおよび３６０Ｂおよび２つの第２の排気ポート３６４Ａおよび３６４Ｂを含む。第１の排気ポート３６０Ａおよび３６０Ｂの先頭エッジ３７０Ａおよび３７０Ｂは、アペックス４４を超えて３６８で指定される回転の角度で始まる。第１の排気ポートの先頭エッジ３７０Ａおよび３７０Ｂの回転の角度３６８は、上記の式（１）によって決定され得る。従って、好ましくは１０゜であるＸで、回転の角度３６８は８０゜に等しい（（３６０゜／４）−１０゜＝８０゜）。

この第１の排気ポート３６０Ａおよび３６０Ｂの尾部エッジ３７２Ａおよび３７２Ｂは、先頭エッジ３７０Ａ−３７０Ｂを超えて、それぞれ、好ましくは約１０゜である回転の角度３８０にある。外壁セクションまたは間隔３８４は、第１の吸気ポートと第２の吸気ポートとの間にそれぞれ配置される。この間隔３８４の長さは、第１の排気ポート尾部エッジ３７２Ａおよび３７２Ｂと、第２の排気ポート先頭エッジ３９０Ａおよび３９０Ｂとの間にそれぞれ形成される回転の角度３８８によって規定される。回転の角度３８８は、この実施形態では約１０゜であるが、所望であれば、１０゜より大きく、または１０゜より小さくあり得る。第２の排気ポート３６４Ａおよび３６４Ｂは、尾部エッジ３９２Ａおよび３９２Ｂで終わり、これらは、先頭エッジ３９０Ａおよび３９０Ｂを超えて、３９６で指定される回転の角度にある。示される実施形態では、この角度３９６は好ましくは３５゜であり；しかし、約７０゜までの角度が用いられ得る。

本発明の代表的な実施形態が示され、そして説明されているが、請求項に記載のように、本発明の思想および範囲から逸脱することなくその中で種々の変更がなされ得ることが認識される。例えば、燃料インジェクターは、所望であれば、その他の領域に位置決めされ得る。さらに、いくつかの実施形態では、第１および第２のポートがサイズが異なり得る１つの大きなポートになるように上記の間隔は省略され得る。

図１は、本発明に従って構築されたデュアルローターエンジンの概略表示断面図である。 図２は、図１のデュアルローターエンジンのハウジングの概略表示断面図である。 図３は、図１のエンジンの単純化斜視図である。 図４は、図１のデュアルローターエンジンのローターの側面図である。 図５は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図６は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図７は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図８は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図９は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図１０は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図１１は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図１２は、本発明のエンジンの１つの燃焼チャンバーがその６つのサイクルを通じて作動するときの図１のエンジンのローターの連続的な位置を描写する。 図１３は、本発明に従って構築されたエンジンの別の実施形態の概略表示断面図であり、ここで、このエンジンは、さらなる吸気ポートをさらに含む。 図１４は、本発明に従って構築されたエンジンの別の実施形態の概略表示断面図であり、ここで、このエンジンは、さらなる燃料吸気ポート、および／または水または酸化窒素のような、空気またはその他のエンジン出力増加成分の導入のための吸気ポートをさらに含む。 図１５は、本発明に従って構築されたエンジンにおける使用に適切なローターの代替の実施形態の側面図である。 図１６は、本発明に従って構築されたエンジンの別の実施形態の概略表示断面図であり、ここで、ローターの各々は、燃焼チャンバーを規定する４つのローブを含む。 図１７は、図１６のエンジンのハウジングの概略表示断面図である。 図１８は、図１６のデュアルローターエンジンの側面図である。

Claims (37)

1. エンジンであって：
   １対の端部壁、および第１の相互接続シリンダー空洞および第２の相互接続シリンダー空洞を規定する内壁面を有する１対の交差する平行シリンダー壁を含むハウジングであって、該交差するシリンダー壁が、間隔を置いて離れた平行の第１のエッジおよび第２のエッジを形成するハウジング；
   該空洞中で同軸に延び、そして該端部壁で回転のために支持される、第１のシャフトおよび第２のシャフト；および
   該個々の空洞における回転のために該第１のシャフトおよび第２のシャフトに取り付けられる第１のローターおよび第２のローターであって、各々が外側端部をもつ半径方向に延びる複数のローブを有し、各ローブが該ローブの外側端部で開く燃焼チャンバーを規定する第１のローターおよび第２のローター、を備える、エンジン。
2. 前記第１のシャフトおよび第２のシャフトが、同期する様式にある反対の方向の回転のために一緒に連結される、請求項１に記載のエンジン。
3. 前記ローブが、サイクロイドである、請求項１に記載のエンジン。
4. 前記第１の空洞および第２の空洞とそれぞれ流体連通する第１の吸気ポートおよび第２の吸気ポートをさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
5. 前記吸気ポートが、流体の供給源に連結される、請求項４に記載のエンジン。
6. 前記流体の供給源が、ターボチャージャー、ブロワ、スーパーチャージャー、およびファンからなる群から選択されるデバイスによって供給される、請求項５に記載のエンジン。
7. 前記流体が、空気および可燃性流体からなる群から選択される、請求項５に記載のエンジン。
8. 前記吸気ポートの中央線が、前記第１のエッジから約４５゜と約マイナス１５゜の間の範囲にある回転の角度で位置決めされる、請求項４に記載のエンジン。
9. 前記第１の空洞および第２の空洞と流体連通するハウジング中に形成された少なくとも２つの排気ポートをさらに含む、請求項１に記載のエンジン。
10. 前記排気ポートが、前記第１のエッジおよび第２のエッジと同一平面にある二分面の反対側に対称的に整列される、請求項９に記載のエンジン。
11. 前記排気ポートが先頭エッジおよび尾部エッジを含み、該排気ポートが、該先頭エッジが前記第２のエッジから時計方向および半時計方向にそれぞれ回転の選択された角度で位置決めされるように位置決めされる、請求項９に記載のエンジン。
12. 前記回転の選択された角度が、約１１０゜である、請求項１１に記載のエンジン。
13. 前記回転の選択された角度が、約８０゜である、請求項１１に記載のエンジン。
14. 前記１対の空洞と流体連通する前記ハウジング中に形成された第３の排気ポートおよび第４の排気ポートをさらに備え、該第３の排気ポートおよび第４の排気ポートが、前記第１のエッジおよび第２のエッジと同一平面にある二分面の反対側に対称的に整列され、そして前記第１の排気ポートおよび第２の排気ポートとそれぞれ選択された回転の距離だけ間隔を置かれた、請求項９に記載のエンジン。
15. 前記選択された回転の距離が、ほぼ１０゜に等しいか、またはそれより大きい、請求項１４に記載のエンジン。
16. 前記ハウジングに付随する少なくとも１つの点火デバイスをさらに備える、請求項１に記載のエンジン。
17. 前記点火デバイスが、スパークプラグである、請求項１６に記載のエンジン。
18. 前記ハウジング中に形成され、そして前記空洞と流体連通する第１の空気吸気ポートおよび第２の空気吸気ポートをさらに備え、該第１の空気吸気ポートおよび第２の空気吸気ポートが空気を前記空洞に注入するために空気の供給源と流体連通している、請求項１に記載のエンジン。
19. 前記第１の空気吸気ポートおよび第２の空気吸気ポートが、ターボチャージャーから前記空気を受ける、請求項１８に記載のエンジン。
20. 前記第１の空洞および第２の空洞と流体連通する、前記ハウジング中に形成された少なくとも２つの排気ポートをさらに備え、該排気ポートが前記ターボチャージャーとさらに流体連通する、請求項１９に記載のエンジン。
21. 前記第１の空気吸気ポートおよび第２の空気吸気ポートが、前記第１のシャフトおよび第２のシャフトの１つによって駆動されるポンプから前記空気を受ける、請求項１９に記載のエンジン。
22. 前記ハウジング中に形成され、そして前記空洞と流体連通する第１の燃料吸気ポートおよび第２の燃料吸気ポートをさらに含む、請求項１８に記載のエンジン。
23. 前記第１の燃料吸気ポートおよび第２の燃料吸気ポートが、燃料の供給源と流体連通している、請求項２２に記載のエンジン。
24. 前記燃料の供給源が、選択的に制御された燃料インジェクターノズルである、請求項２３に記載のエンジン。
25. 前記空洞に送達可能な前記燃料の供給源が、前記ローターの回転によって制御される、請求項２３に記載のエンジン。
26. １対の平行な交差シリンダーを規定するハウジング、および該シリンダー中で同軸に延びる平行なシャフトに固定された１対のローターを含むタイプのエンジンにおいて、各ローターが複数のローブを有し、該ローターがそれらのローブが互いにかみ合うように位置決めされ；改良が：各ローターの各ローブが開放端部の燃焼チャンバーを規定することを含む、エンジン。
27. エンジンであって：
    １対の並んだ交差する実質的に円筒形の空洞を備えて形成されるハウジング；
    該空洞中に取り付けられる１対の反対に回転するパワーローターであって、各々が開放端部の燃焼チャンバーを規定する互いにかみ合うローブを含む１対のパワーローター；
    該１対の空洞と流体連通して該ハウジング中に形成された少なくとも２つの排気ポート；
    該空洞と連通する点火デバイス；
    該ハウジング中に配置され、そして該空洞と流体連通して連結される第１の燃焼吸気ポートおよび該第２の燃料吸気ポート；および
    該ハウジング中に配置され、そして該空洞と流体連通して連結される、第１の空気吸気ポートおよび第２の空気吸気ポート、を備える、エンジン。
28. 前記ハウジング中に配置され、そして前記空洞と流体連通して連結される、第３の燃料吸気ポートおよび第４の燃料吸気ポートをさらに備える、請求項２７に記載のエンジン。
29. 前記第３の燃料吸気ポートおよび第４の燃料吸気ポートが、選択されたエンジン動作条件の間に前記空洞中に燃料を注入するように作動可能である、請求項２８に記載のエンジン。
30. 前記ハウジング中に配置され、そして前記空洞と流体連通して連結される、第３の空気吸気ポートおよび第４の空気吸気ポートをさらに備える、請求項２７に記載のエンジン。
31. エンジンであって：
    平行な円筒形形状の交差する空洞を規定するハウジング；
    該空洞内に回転可能に取り付けられた１対の平行なシャフトであって、該ハウジングの外側に延び、少なくとも１つの駆動シャフトを形成する１対の平行なシャフト；および
    該ハウジング内に回転可能に取り付けられた第１および第２の互いにかみ合うローターであって、ローターの各々が、シャフトの１つにそれとの回転のために連結される中央ハブ部分、および多数の開放端部の燃焼チャンバーを規定する半径方向の外側に延びるローブを備えた形態のローター、を備える、エンジン。
32. ローターの各々が、各燃焼チャンバーのための前記中央ハブ部分中に形成された流体供給チャネルをさらに含み、該流体供給チャネルが該個々の燃焼チャンバーと流体連通して連結され、そして流体の供給源と流体連通して選択的に連結される、請求項３１に記載のエンジン。
33. 前記流体が空気または燃料である、請求項３２に記載のエンジン。
34. エンジンであって：
    １対の並んだ交差する実質的に円筒形の空洞を備えて形成されるハウジング；
    該空洞中に取り付けられる１対の反対に回転するパワーローターであって、各々が開放端部の燃焼チャンバーを規定する互いにかみ合うローブを含む１対のパワーローター；
    該ハウジング中に形成され、そして各燃焼チャンバーに空気を注入するために、該空洞と空気の供給源と流体連通して連結される第１の吸気ポートおよび第２の吸気ポート；
    該ハウジング中に形成され、そして各空気が充填された燃焼チャンバーに燃料を注入し空気／燃料混合物を形成するために、該空洞と燃料の供給源と流体連通して連結される第３の吸気ポートおよび第４の吸気ポート；
    該ハウジングに連結され、そして該ローターローブが完全に互いにかみ合うとき個々の燃焼チャンバーと実質的に整列される点火デバイスであって、該整列された燃焼チャンバー内で空気／燃料混合物を点火するように適合され、そしてそれによって、該空気／燃料混合物の点火から生じる燃焼ガスが該ローブに対して作用し、該ローターを回転する点火デバイス；および
    該ハウジング中に形成され、該１対の空洞と流体連通する少なくとも２つの排気ポートを備え、ここで、該燃焼ガスが、さらなるローター回転によって該排気ポートを通って実質的に逃れる、エンジン。
35. 前記排気ポートが、前記ハウジングを前記空洞の交差点で二分する該ハウジングの二分面の反対側で対称的に整列される、請求項３４に記載のエンジン。
36. 前記第１の吸気ポートおよび第２の吸気ポートが、空気を、半径方向の外に向かう様式で前記排気ポートに向かって前記空洞中に注入するような形態である、請求項３５に記載のエンジン。
37. 前記第３の吸気ポートおよび第４の吸気ポートが前記空洞のチャンバー壁に向かって前記空洞中に燃料を注入するような形態である、請求項３４に記載のエンジン。

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