JP2017504760A - 無圧縮式内燃機関ロータモータおよび方法 - Google Patents

無圧縮式内燃機関ロータモータおよび方法 Download PDF

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Abstract

現在使用可能な内燃機関の不利点の全てを解消する無圧縮式内燃機関ロータモータおよび方法。圧縮ストロークを排除することにより、効率を上げる。クランクシャフト、バルブトレイン、および鋳鉄部品を主ロータと置き換えることによって、燃焼圧をはるかに高い回転力、トルク、および効率に変換することができる。部品数を減らし、アルミニウムから製造することによって、鋳鉄部品の全てを排除して、製造エネルギー効率を低減することができる。互いに接触せずに軸受上で回転する平衡回転部品のみを使用することによって、モータの寿命を大幅に伸ばすことができる。無圧縮式内燃機関ロータモータは、冷媒を必要としない空冷式モータであり、このことから環境に優しい。【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関に関する。
現在使用されている内燃機関には問題がある。
現在使用されている内燃機関の設計および動作方法を分析することによって、以下のことが明らかになる。
燃料効率（１馬力当たり）は２０％〜３０％であり、つまり、燃料消費量の７０％〜８０％は浪費されて大気汚染となる。
燃料効率（１馬力当たり）が低い１つ目の原因は、圧縮ストロークが効率損失の３０％〜４０％に関与することにある。
燃料効率（１馬力当たり）が低い２つ目の原因は、クランクシャフトによる回転運動に変換されるピストン上下運動が効率損失の２５％〜３０％に関与することにある。
ピストンエンジンの重量／馬力比は、３〜４ｋｇ／馬力と高い。
重量／馬力比が高い１つ目の原因は、燃料効率（１馬力当たり）が低いことにより、エンジン／馬力が大きくなるということにある。
重量／馬力比が高い２つ目の原因は、エンジン部品のほとんどが鍛鋼および鋳鉄から成るということにある。
製造エネルギー消費量が多い１つ目の原因は、燃料効率（１馬力当たり）が低いことにより、エンジン／馬力大きくなるということにある。
製造エネルギー消費量が多い２つ目の原因は、鍛鋼および鋳鉄部品を製造する際の高温である。
製造エネルギー消費量が多い３つ目の原因は、鍛鋼および鋳鉄部品全ての仕上げ加工である。
本研究により、上記問題の全てに対処できる設計および方法が得られ、高効率の無圧縮式内燃機関ロータモータを作成する唯一の方法が得られた。
高い燃料効率（１馬力当たり）を有するエンジンは、圧縮ストロークおよびピストン上下運動を排除することによって実現される。
低い重量／馬力比のエンジンは、バルブトレイン、鍛鋼製クランクシャフトおよび全ての鋳鉄製部品を除去することによって実現される。
高トルクエンジンは、ブレードの直径を大きくすることによって実現される。
少ない製造エネルギー消費量は、単純な設計にすること、部品数を減らすこと、およびアルミニウム製にすることで実現される。
本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータおよび方法は、
サイドディスク（図８）であって、主ロータ（図１５）の中心に挿入される軸受、およびサイドディスクの縁部の３つのタイミングロータに対して挿入される軸受を有するサイドディスク（図８）と、
管状主軸と、主軸と前方ディスクおよび後方ディスク（図８）の軸受に挿入される２つのブレード（図７の部品番号３５、３６）を有するドラム（図７の部品番号３８）との間に配置される複数のスペーサと、主軸の前側に配置される主タイミングギア（図１７、図１８）とを有する主ロータ（図１５および図１６）と、
前側ディスクと後側ディスクとの間に挿入される３つの「Ｃ」型タイミングロータ（図１１）であって、ブレード（図７の部品番号３５、３６）を自由に回転させるが、燃焼室カバー（図７の部品番号３０）と主軸のドラム（図７の部品番号３８）との間の空間を閉鎖して閉鎖燃焼室を形成するような位置になるように「Ｃ」型タイミングロータの回転を同期させるために前側にタイミングギアが配置される「Ｃ」型タイミングロータ（図１１）とを備える。
本発明の好適な実施形態では、無圧縮式内燃機関ロータモータは、複数の排気口（図７の部品番号３２）と、複数の燃料噴射口およびスパークプラグ孔（図７の部品番号３１）とを含む３つの燃焼室カバー（図７の部品番号３０）を有する。
燃焼室カバーは、燃焼室の一部として「Ｃ」型タイミングロータおよびサイドディスクを覆うために、２つのサイドディスクの上端に配置される（図１７および図１８）。
本発明の好適な実施形態の無圧縮式内燃機関ロータモータおよびその動作方法は、３つの「Ｃ」型タイミングロータ（図７の部品番号３３／Ａ、３３／Ｂ、３３／Ｃ）であって、回転方向が左回りである「Ｃ」型タイミングロータと、３つの燃焼室カバーと、２つのブレード（図７の部品番号３５、３６）を有する主ロータ（図１５および図１６）であって、回転方向が右回りである主ロータとを有する。
ブレード３６が燃焼室（図１の「Ａ」）の点火位置にある（タイミングロータ３３／Ａが燃焼室カバー３０と主ドラム３８との間の空間を閉鎖する）時に、燃料が噴射され点火される。
ブレード３６が燃焼室（図２の「Ａ」）の後方排気口に到達する（排気させると同時に、タイミングロータ３３／Ａが燃焼室（図１の「Ａ」）の後端の前方排気口を開放する位置になる）前は、ブレード３５は点火のために燃焼室（図２の「Ｃ」）の位置になる。
ブレード３５が燃焼室（図３の「Ｃ」）の後方排気口に到達する前は、ブレード３６は点火のために燃焼室（図３の「Ｂ」）の位置になる。
ブレード３６が燃焼室（図４の「Ｂ」）の後方排気口に到達する前は、ブレード３５は点火のために燃焼室（図４の「Ａ」）の位置になる。
ブレード３５が燃焼室（図５の「Ａ」）の後方排気口に到達する前は、ブレード３６は点火のために燃焼室（図５の「Ｃ」）の位置になる。
ブレード３６が燃焼室（図６の「Ｃ」）の後方排気口に到達する前は、ブレード３５は点火のために燃焼室（図１の「Ａ」）の位置になる。
サイクルは、１回転ごとに６回の燃焼を発生させながら継続され、燃焼圧を純粋な高トルクの回転力に変換する。
モータの直径は、任意のサイズとすることができ、タイミングロータ直径対主ロータ直径の比率は、１：１、１：２、１：３、１：４、もしくはそれ以上とすることができる。
本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータの動作方法を示した断面図である。 本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータの動作方法を示した断面図である。 本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータの動作方法を示した断面図である。 本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータの動作方法を示した断面図である。 本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータの動作方法を示した断面図である。 本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータの動作方法を示した断面図である。 本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータのロータの部品３０〜３９およびロータの向きを示した図である。 本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータのサイドディスクの正面図である。 本発明の「Ｃ」型タイミングロータの上面図である。 本発明の「Ｃ」型タイミングロータの断面図である。 本発明の「Ｃ」型タイミングロータの側面図である。 本発明の「Ｃ」型タイミングロータの３次元図である。 本発明の主ロータの長手方向断面図である。 本発明の主ロータの断面図である。 本発明のタイミングギアを有するモータの側面図である。 本発明のタイミングギアを有するモータの正面図である。
図面のページ番号１／３は、本発明の無圧縮式内燃機関ロータモータの部品全ての垂直断面図を示している。
米国特許第３９９６９０３号明細書 米国特許第８２０２０６６号明細書 米国特許第１８２９３９１号明細書 米国特許第１９０４８９２号明細書 米国特許第２１８２２６９号明細書 米国特許第２９８８０６５号明細書 米国特許第３３５９９５４号明細書 米国特許第１５６８０５１号明細書 米国特許第３６８８７４９号明細書 米国特許第３９９０４０５号明細書 米国特許第３９３７１８７号明細書

Claims (2)

  1. 主軸用の軸受および「Ｃ」型タイミングロータ用の軸受を有する２つのサイドディスクと、
    主軸、複数のブレードを有する中心ドラム、複数のスペーサ、通気用の複数の穴、および主タイミングギアを有する主ロータと、
    タイミングギアを有する複数の「Ｃ」型タイミングロータと、
    燃料注入口、スパークプラグ孔、および排気口を有する複数の燃焼室カバーと
    を備える、無圧縮式内燃機関ロータモータ。
  2. 無圧縮式内燃機関ロータモータの動作方法であって、
    前記「Ｃ」型タイミングロータの回転は、ブレードを自由に回転させるが前記ブレードが通過した後の空間を閉鎖して、圧縮せずに新鮮な空気で満たされた閉鎖燃焼室を形成する位置になるようにタイミングギアによって同期され、それと同時に、燃料が噴射され、スパークによって点火され、燃焼部の端部付近では、排気のために、ブレード縁部は後方排気口を通過し、前記「Ｃ」型タイミングロータ縁部は前方排気口を通過する、動作方法。
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