JP2021050720A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】回転可能な一対のピストン部材を適切に配置できる内燃機関を提供する。【解決手段】第１ピストン部材と第２ピストン部材とを収容するハウジング４は、排気行程においてハウジング４から排出される気体の出口となる排気ポート４ｐを有している。燃焼室Ａ内での燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の回転方向である一方向への移動を開始するとき、第１ピストン部材２４は、排気ポート４ｐの一部を塞ぐ。【選択図】図４

Description

本開示は、内燃機関に関する。

従来、以下のような装置が提案されている。ロータリーエンジンおよびシリンダアセンブリは、圧縮装置および膨張装置を有している。膨張装置の固定子のサイズを変えることにより膨張比を変えることもできる。チャンバ内の膨張が終了する角度位置は、回転子リング上のピストンが排気口の始まりを通る点によって制御される。排気口の角度範囲が大きくなると、膨張は回転子リングの回転の前半で終了する。他の全てのパラメータが同一の場合、これは膨張比を低減することになる（たとえば、特開２０１５−１１７７０７号公報（特許文献１）参照）。

特開２０１５−１１７７０７号公報

複数のピストン部材が独立して回転可能な回転ピストン型のエンジンにおいては、これら複数のピストン部材が燃焼室を構成する。各ピストン部材の回転方向の位置を調整することで、燃焼室の容積が変更され、燃焼室内で燃料に着火するときの圧縮比が調整される。エンジン効率を向上するため、ピストン部材を駆動するための回転駆動力を外部から受け入れることなく、ピストン部材を適切に配置できることが望まれる。

本開示では、回転可能な一対のピストン部材を適切に配置できる、内燃機関が提供される。

本開示に従うと、円筒形状のハウジングと、ハウジング内に回転中心を中心に一方向に回転可能に支持される第１ピストン部材および第２ピストン部材とを備える、内燃機関が提供される。ハウジング、第１ピストン部材および第２ピストン部材は、燃料を燃焼させるための燃焼室を形成する。ハウジングは、ハウジングから排出される気体の出口となる排気ポートを有している。燃焼室内での燃料の燃焼によって第２ピストン部材が上記一方向への移動を開始するとき、第１ピストン部材は、排気ポートの少なくとも一部を塞ぐ。

燃焼室内の燃料の燃焼によって第２ピストン部材が一方向に回転するときに排気ポートの少なくとも一部が第１ピストン部材により閉塞されることで、排気ポートから気体が排出されることが抑制される。燃焼室内で圧力が上昇した気体が第１ピストン部材に対して一方向へ向く力を作用することで、第１ピストン部材の回転が促進される。これにより、第１ピストン部材と第２ピストン部材との一方向における間隔を適正に保つことができ、第１ピストン部材および第２ピストン部材を適切に配置することができる。

上記の内燃機関において、排気ポートは、一方向における最下流側の縁である最下流縁を有している。最下流縁の一方向における位置が、第２ピストン部材が一方向への移動を開始するときの第１ピストン部材の一方向における位置と重なる。これにより、排気ポートの少なくとも一部を第１ピストン部材が塞ぐ構成を、より確実に実現することができる。

上記の内燃機関において、排気ポートは、一方向における最上流側の縁である最上流縁を有している。最上流縁の一方向における位置が、第２ピストン部材が一方向への移動を開始するときの第１ピストン部材の一方向における位置と重なる。

排気ポートの最下流縁と最上流縁との両方が第１ピストン部材と重なる位置にあることで、第１ピストン部材によって排気ポートがより確実に閉塞されるので、燃焼室内の圧力を効率よく上昇できる。第１ピストン部材に作用する気体の圧力が高められることで、第１ピストン部材をより容易に回転開始させることができる。

上記の内燃機関において、排気ポートの一方向における内径が、第１ピストン部材の一方向における幅よりも小さい。このようにすれば、第１ピストン部材によって排気ポートがより確実に閉塞されるので、燃焼室内の圧力を効率よく高めることができる。

本開示に係る内燃機関に従えば、第１ピストン部材および第２ピストン部材を適切に配置することができる。

実施形態の内燃機関の構成を示す斜視図である。 エンジン内部に設けられるピストン部材の構成の一例を示す図である。 燃焼室を説明するための模式図である。 エンジンの動作を説明するための模式図である。 エンジンの動作を説明するための模式図である。 エンジンの動作を説明するための模式図である。 エンジンの動作を説明するための模式図である。 実施形態および比較例のピストン部材の動作を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜エンジン２の概略構成＞
図１は、実施形態の内燃機関の構成を示す斜視図である。実施形態の内燃機関は、回転ピストン型のエンジン２である。エンジン２の燃料には、たとえば、ガスやガソリンや軽油等が用いられる。エンジン２は、ハウジング４と、吸気管６と、排気管８と、インジェクタ１０と、スロットルモータ１４と、第１出力軸１６と、第２出力軸１８とを含む。

吸気管６の一方端は、ハウジング４の吸気ポートに接続される。吸気管６の他方端には、たとえば、エアクリーナ（図示せず）が接続される。エアクリーナは、エンジン２の外部から吸入される空気から異物を除去する。エンジン２の作動中において、吸気管６には、エアクリーナから吸入された空気が流通する。吸気管６を流通する空気は、ハウジング４の吸気ポートに流通する。

吸気管６には、吸気管６を流通する空気の流量を制限するスロットルバルブが設けられている。スロットルモータ１４は、スロットルバルブの開度を調整する。

インジェクタ１０は、吸気管６のスロットルバルブよりも上流側に設けられ、燃料（たとえば、ガス）を吸気管６内に噴射する。噴射された燃料は、吸気管６内で空気と混合されてハウジング４の吸気ポートに流通する。

ハウジング４の外周部分は、図１に示すように円筒形状によって形成されており、その内周部分も円筒形状に形成されている。ハウジング４は、その内部に、第１出力軸１６に接続される第１ピストン部材と、第２出力軸１８に接続される第２ピストン部材とを収納する。

排気管８の一方端は、ハウジング４の排気ポートに接続される。排気管８の他方端には、たとえば、排気処理装置（図示せず）が接続される。エンジン２の作動中において、ハウジング４内での燃焼により生じた排気は、ハウジング４の排気ポートから排気管８に流通する。排気管に流通する排気は、排気処理装置によって浄化されて、エンジン２の外部に排出される。

第１出力軸１６および第２出力軸１８は、いずれもハウジング４内での燃料の燃焼によって回転する。第１出力軸１６および第２出力軸１８は、たとえば、モータジェネレータ（図示せず）の回転軸に接続される。このモータジェネレータは、たとえば、三相交流回転電機である。

＜エンジン２の内部構造＞
図２は、エンジン２内部に設けられるピストン部材の構成の一例を示す図である。図２を参照して、エンジン２の内部構造の一例について説明する。

図２に示すように、ハウジング４内には、第１ピストン部材２４と、第２ピストン部材２８とが組み合わされて収納される。第１ピストン部材２４は、第１回転体２４ａと、第１壁面部材２４ｂとを含む。第２ピストン部材２８は、第２回転体２８ａと、第２壁面部材２８ｂとを含む。

第１ピストン部材２４と、第２ピストン部材２８とは、ハウジング４によって回転可能に支持されている。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、図２中に一点鎖線で図示される回転中心ＡＸが一致している。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、回転中心ＡＸを中心に回転可能である。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、第１回転体２４ａの一方の端面と第２回転体２８ａの一方の端面とが軸方向に対向するように設けられる。

なお本明細書中の説明では、回転中心ＡＸと平行な方向を軸方向と称し、回転中心ＡＸを中心とする円周に沿う方向を周方向と称し、回転中心ＡＸと直交する方向を径方向と称する。径方向において、回転中心ＡＸに近い側を内側と称し、回転中心ＡＸから離れる側を外側と称する。

第１回転体２４ａは、その回転中心ＡＸを含む断面に斜面部分２４ｃを有するように形成される。第２回転体２８ａは、その回転中心ＡＸを含む断面に斜面部分２８ｃを有するように形成される。これにより、第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとが組み合わされた状態において、第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとの間には、Ｖ字形状の断面を有する凹部が周方向に形成される。

第１壁面部材２４ｂは、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃから、径方向外側に向けて延在し、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃに向けて軸方向に延在するように、設けられている。第１壁面部材２４ｂは、２つの三角形の板状部材によって構成される。第１壁面部材２４ｂの２つの三角形の板状部材は、回転中心ＡＸについて互いに対称となる位置に配置されている。図２には、第１壁面部材２４ｂの２つの板状部材のうちの一方のみが図示されている。

第２壁面部材２８ｂは、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃから、径方向外側に向けて延在し、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃに向けて軸方向に延在するように、設けられている。第２壁面部材２８ｂは、上述の第１壁面部材２４ｂを構成する板状部材と同形状となる、２つの三角形の板状部材によって構成される。第２壁面部材２８ｂの２つの三角形の板状部材は、回転中心ＡＸについて互いに対称となる位置に配置されている。

第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂの三角形の板状部材は、いずれも、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８がハウジング４に収納されている状態において第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとの間のＶ字形状の凹部とハウジング４の内周面とによって形成される三角形の断面形状に合致するように、形成される。

第１壁面部材２４ｂは、三角形の一辺において、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃに固定されている。第１壁面部材２４ｂの三角形の一辺は、ハウジング４の内周面に対向している。第１壁面部材２４ｂの三角形の一辺は、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃに対向している。

第２壁面部材２８ｂは、三角形の一辺において、第２回転体２８ａの斜面部分２８ｃに固定されている。第２壁面部材２８ｂの三角形の一辺は、ハウジング４の内周面に対向している。第２壁面部材２８ｂの三角形の一辺は、第１回転体２４ａの斜面部分２４ｃに対向している。

第１回転体２４ａには、回転中心ＡＸが一致するように第１出力軸１６が接続される。第１回転体２４ａとハウジング４との間には、ワンウェイクラッチ２２が設けられる。ワンウェイクラッチ２２は、第１回転体２４ａのハウジング４内における予め定められた回転方向へのみ回転を許容し、予め定められた回転方向とは逆方向への回転を抑制する。

第２回転体２８ａには、回転中心ＡＸが一致するように第２出力軸１８が接続される。第２回転体２８ａとハウジング４との間には、ワンウェイクラッチ２６が設けられる。ワンウェイクラッチ２６は、第２回転体２８ａのハウジング４内における予め定められた回転方向へのみ回転を許容し、予め定められた回転方向とは逆方向への回転を抑制する。

第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂは、三角形の板状形状に限られず、たとえば円板形状など、任意の形状を有してもよい。

＜燃焼室＞
図３は、燃焼室Ａ〜Ｄを説明するための模式図である。図３には、ハウジング４の中央部分（たとえば、第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとの当接部分）における、回転中心ＡＸに直交する断面が示される。

図３に示すように、ハウジング４内には、ハウジング４の内周面４ｍと、第１ピストン部材２４と、第２ピストン部材２８とによって、燃料を燃焼させるための４つの燃焼室Ａ〜Ｄが形成される。第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂは、燃焼室Ａ〜Ｄの周方向の壁面を構成している。周方向に隣り合う２つの燃焼室は、第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂによって仕切られている。

第１ピストン部材２４の第１壁面部材２４ｂは、２つの板状部材２４ｂ１，２４ｂ２を有している。板状部材２４ｂ１，２４ｂ２は、回転中心ＡＸを中心に、一体に回転可能である。板状部材２４ｂ１は、第１ピストン部材２４の回転方向の前方面２４ｍ１と、回転方向の後方面２４ｎ１とを有している。板状部材２４ｂ２は、第１ピストン部材２４の回転方向の前方面２４ｍ２と、回転方向の後方面２４ｎ２とを有している。

第２ピストン部材２８の第２壁面部材２８ｂは、２つの板状部材２８ｂ１，２８ｂ２を有している。板状部材２８ｂ１，２８ｂ２は、回転中心ＡＸを中心に、一体に回転可能である。板状部材２８ｂ１は、第２ピストン部材２８の回転方向の前方面２８ｍ１と、回転方向の後方面２８ｎ１とを有している。板状部材２８ｂ２は、第２ピストン部材２８の回転方向の前方面２８ｍ２と、回転方向の後方面２８ｎ２とを有している。

燃焼室Ａは、ハウジング４の内周面４ｍ、板状部材２４ｂ１の前方面２４ｍ１、および板状部材２８ｂ１の後方面２８ｎ１によって、規定されている。燃焼室Ｂは、ハウジング４の内周面４ｍ、板状部材２８ｂ１の前方面２８ｍ１、および板状部材２４ｂ２の後方面２４ｎ２によって、規定されている。燃焼室Ｃは、ハウジング４の内周面４ｍ、板状部材２４ｂ２の前方面２４ｍ２、および板状部材２８ｂ２の後方面２８ｎ２によって、規定されている。燃焼室Ｄは、ハウジング４の内周面４ｍ、板状部材２８ｂ２の前方面２８ｍ２、および板状部材２４ｂ１の後方面２４ｎ１によって、規定されている。

図２に示されるワンウェイクラッチ２２，２６は、図３および後述する図４〜７においては、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８の反時計回りの回転を抑制し、時計回りの回転を許容する。図３および図４〜７中の時計回り方向は、実施形態における一方向に相当する。燃焼室Ａ、燃焼室Ｂ、燃焼室Ｃおよび燃焼室Ｄは、この一方向においてこの順に並んでいる。

図３に示されるように、ハウジング４は、排気ポート４ｐを有している。排気ポート４ｐは、ハウジングに形成された開口である。排気管８は、排気ポート４ｐを介して、ハウジング４内の燃焼室Ａ〜Ｄと連通可能である。排気ポート４ｐは、一方向における最上流側の縁である最上流縁４ｐ１と、一方向における最下流側の縁である最下流縁４ｐ２とを有している。

図３では、燃焼室Ａ内で燃料に着火する直前の第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８の配置が示されている。図３に示される第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とは、燃焼室Ａ内の混合気の圧縮比が、燃料性状、空燃比、周囲環境状況（外気温、酸素濃度など）などの各種条件に基づいた最適な値となるように、位置決めされている。

このとき、第１ピストン部材２４の第１壁面部材２４ｂの板状部材２４ｂ２は、その一方向における位置が、排気ポート４ｐと重なっている。排気ポート４ｐの最上流縁４ｐ１の一方向における位置が、板状部材２４ｂ２の一方向における位置と重なっている。排気ポート４ｐの最下流縁４ｐ２の一方向における位置が、板状部材２４ｂ２の一方向における位置と重なっている。最上流縁４ｐ１と最下流縁４ｐ２との一方向における位置は、板状部材２４ｂ２の前方面２４ｍ２よりも上流側かつ後方面２４ｎ２よりも下流側の位置である。

図３に示される排気管８は、径方向に延びている。排気管８は、一方向における最上流側の内壁である最上流内壁８ｗ１と、一方向における最下流側の内壁である最下流内壁８ｗ２とを有している。最上流内壁８ｗ１と最下流内壁８ｗ２とは、径方向に延びている。

排気管８は、その一方向における位置が、板状部材２４ｂ２と重なっている。最上流内壁８ｗ１の一方向における位置が、板状部材２４ｂ２の一方向における位置と重なっている。最下流内壁８ｗ２の一方向における位置が、板状部材２４ｂ２の一方向における位置と重なっている。最上流内壁８ｗ１と最下流内壁８ｗ２との一方向における位置は、板状部材２４ｂ２の前方面２４ｍ２よりも上流側かつ後方面２４ｎ２よりも下流側の位置である。

排気ポート４ｐの一方向における内径、すなわち、図３に示される回転中心ＡＸまわりの周方向における最上流縁４ｐ１と最下流縁４ｐ２との間隔が、第１ピストン部材２４の第１壁面部材２４ｂの板状部材２４ｂ１，２４ｂ２の一方向における幅よりも、小さくなっている。排気ポート４ｐが第１ピストン部材２４の幅よりも小径に形成され、排気ポート４ｐの最上流縁４ｐ１と最下流縁４ｐ２との両方が一方向において第１ピストン部材２４と重なる位置にあることで、排気ポート４ｐは第１ピストン部材２４によって閉塞されている。排気ポート４ｐは、各燃焼室Ａ〜Ｄから排出される気体の出口であり、各燃焼室Ａ〜Ｄ内のガスが排気管８に流入する流入口である。図３に示される排気管８は、排気ポート４ｐが塞がれていることで、燃焼室Ａ〜Ｄのいずれとも非連通とされている。

図３に示される配置では、第１ピストン部材２４の板状部材２４ｂ２が、燃焼室Ｂ内のガスが排気ポート４ｐを経由して排気管８へ排出されることを、妨げている。

＜エンジン２の動作＞
エンジン２の動作について以下に説明する。図４〜７は、エンジン２の動作を説明するための模式図である。図４〜７には、図３と同様に、ハウジング４の中央部分における回転中心ＡＸに直交する断面が示される。

図４において、燃焼室Ａでは、圧縮された空気と燃料との混合気が自着火によって着火する。燃焼室Ａで燃料が燃焼すると、第１ピストン部材２４の反時計回りの移動がワンウェイクラッチ２２によって抑制されるため、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されつつ、第２ピストン部材２８のみが矢印方向に図中の時計回り方向に回転する。燃焼室Ａでは、燃焼室Ａ内の気体が膨張するともに燃焼室Ａの容積が増加する、膨張行程となる。

図４に示される第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とは、図３と同じ配置とされている。図４には、燃焼室Ａ内での燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が矢印方向への移動を開始するときの、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の配置が示されている。

図５に示されるように、燃焼室Ａでの燃料の燃焼によって、第２ピストン部材２８が矢印方向に図中の時計回り方向に回転すると、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されるため、燃焼室Ｂの容積が減少する。このとき、燃焼室Ｂは、排気管８および吸気管６のいずれとも連通していないため、燃焼室Ｂの容積の減少によって燃焼室Ｂ内の気体が圧縮されて、燃焼室Ｂ内の圧力が高められる。

一方、図４に示される燃焼室Ｄは、吸気管６と連通している。そのため、吸気管６から空気と燃料との混合気が燃焼室Ｄ内に吸入される。燃焼室Ｄでは、吸気管６から混合気が吸入される吸気行程となる。

燃焼室Ａでの燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が矢印方向に図中の時計回り方向に回転する途中で、燃焼室Ｄは吸気管６と非連通になる。第２ピストン部材２８がさらに回転すると、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されるため、燃焼室Ｄの容積が減少する。このとき、図５に示されるように、燃焼室Ｄは、吸気管６および排気管８のいずれにも連通していないため、燃焼室Ｄの容積の減少によって燃焼室Ｄ内の混合気が圧縮される。燃焼室Ｄでは、吸気管６から吸入された混合気が圧縮される圧縮行程となる。

図５に示される燃焼室Ｃでは、燃焼室Ａでの燃料の燃焼によって、第２ピストン部材２８が矢印方向に図中の時計回り方向に回転すると、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されるため、容積が増加する。燃焼室Ｃは、第２ピストン部材２８が回転する途中で、吸気管６と連通する。このとき、図５に示されるように、燃焼室Ｃの容積の増加とともに、吸気管６から混合気が燃焼室Ｃ内に吸入される。燃焼室Ｃでは、吸気管６から混合気が吸入される吸気行程となる。

図６に示されるように、第２ピストン部材２８がさらに回転すると、燃焼室Ｄ内の混合気がさらに圧縮されて燃焼室Ｄ内の圧力が上昇し、燃焼室Ｂ内の圧力もまた上昇する。燃焼室Ｂおよび燃焼室Ｄ内の圧力の高められた気体が第１ピストン部材２４に時計回りの力を作用することによって、第１ピストン部材２４が回転する。

第１ピストン部材２４の回転によって、排気ポート４ｐが第１ピストン部材２４（板状部材２４ｂ２）によって閉塞されなくなり、燃焼室Ｂが排気管８と連通する。これにより、燃焼室Ｂ内の排気が、排気管８に排出される。燃焼室Ｂでは、排気が排気管８から排出される排気行程となる。

第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との両方がさらに回転することにより、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とは、図７に示す配置となる。

図７では、燃焼室Ｄ内で燃料に着火する直前の第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８の配置が示されている。図７に示される第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とは、燃焼室Ｄ内の混合気の圧縮比が、燃料性状、空燃比、周囲環境状況（外気温、酸素濃度など）などの各種条件に基づいた最適な値となるように、位置決めされている。

このとき、第２ピストン部材２８の第２壁面部材２８ｂの板状部材２８ｂ１は、その一方向における位置が、排気ポート４ｐと重なっている。排気ポート４ｐの最上流縁４ｐ１の一方向における位置が、板状部材２８ｂ１の一方向における位置と重なっている。排気ポート４ｐの最下流縁４ｐ２の一方向における位置が、板状部材２８ｂ１の一方向における位置と重なっている。

排気ポート４ｐの一方向における内径が、第２ピストン部材２８の第２壁面部材２８ｂの板状部材２８ｂ１，２８ｂ２の一方向における幅よりも、小さくなっている。排気ポート４ｐが第２ピストン部材２８の幅よりも小径に形成され、排気ポート４ｐの最上流縁４ｐ１と最下流縁４ｐ２との両方が一方向において第２ピストン部材２８と重なる位置にあることで、排気ポート４ｐは第２ピストン部材２８によって閉塞されている。図７に示される配置では、第２ピストン部材２８の板状部材２８ｂ１が、燃焼室Ａ内のガスの排気管８への排出を妨げている。

図７において燃焼室Ｄ内で混合気が着火することで、第１ピストン部材２４が回転すると、燃焼室Ａ内の容積が減少して、燃焼室Ａ内の圧力が高められる。燃焼室Ｃ内では混合気が圧縮される。燃焼室Ａおよび燃焼室Ｃ内の気体が、第２ピストン部材２８に時計回りの力を作用する。第２ピストン部材２８が回転すると、排気ポート４ｐが第２ピストン部材２８（板状部材２８ｂ１）によって閉塞されなくなり、燃焼室Ａが排気管８と連通する。これにより、燃焼室Ａ内の排気が、排気管８に排出される。

このようにして、燃焼室Ａ〜Ｄのうちのいずれかで燃焼する毎に、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とが交互に回転することによって、エンジン２が動作する。燃焼室Ａ、燃焼室Ｂ、燃焼室Ｃおよび燃焼室Ｄ内において、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返される。

＜作用および効果＞
実施形態の内燃機関の特徴的な構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下の通りである。なお、実施形態の構成に参照符号を付すが、これは一例である。

実施形態のエンジン２では、図３に示されるように、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８とを収容するハウジング４は、排気行程においてハウジング４から排出される気体の出口となる排気ポート４ｐを有している。図４に示されるように、燃焼室Ａ内での燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の回転方向である一方向への移動を開始するとき、第１ピストン部材２４の板状部材２４ｂ２は、排気ポート４ｐを閉いでいる。

燃焼室Ａ内の燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が一方向に回転するときに、排気ポート４ｐの少なくとも一部が第１ピストン部材２４の板状部材２４ｂ２により閉塞されているので、燃焼室Ｂ内の気体が排気ポート４ｐを通過して排気管８へ排出されることを抑制する機能が発揮される。これにより、燃焼室Ｂ内の圧力を上昇させる作用が奏される。燃焼室Ｂ内の高められた気体の圧力が、第１ピストン部材２４に対して一方向へ向く力を作用することで、第１ピストン部材２４の回転が促進される。

図８は、実施形態および比較例のピストン部材の動作を示すグラフである。図８に示されるグラフの横軸は時間を示す。図８のグラフの縦軸は、ピストン部材であって、その板状部材の前方面が燃料が着火する燃焼室を構成するピストン部材（図４に示される例では、前方面２４ｍ１が燃焼室Ａを構成する、第１ピストン部材２４）の、回転方向の位相を示す。

図８に実線で示される実施形態は、図３を参照して説明した構成を備え、図４〜７に示される動作をするエンジン２における、時間に対する第１ピストン部材２４の位相の変化を示すものである。図８に破線で示される比較例は、図４に示される燃焼室Ａで燃料に着火するときに燃焼室Ｂが排気管８に連通しているエンジンにおける、時間に対する第１ピストン部材の位相の変化を示すものである。時刻０は、燃焼室Ａ内で燃料に着火した時刻である。

比較例では、燃焼室Ａ内で燃料に着火して第２ピストン部材が回転すると、燃焼室Ｂ内のガスは排気管８に排出されるので、燃焼室Ｂ内の圧力が大きく上昇することはない。比較例では、燃焼室Ｄ内の圧縮された混合気の圧力が、第１ピストン部材を回転させる力を作用する。比較例では、図８に示されるように、第１ピストン部材が回転を開始するまでに経過する時間が比較的長い。そのため、第２ピストン部材が第１ピストン部材に接近しすぎて燃焼室Ｄ内で混合気の過圧縮が発生する可能性がある。この過圧縮を防止するために第１ピストン部材を駆動するための回転駆動力を外部から供給する場合、エンジンの効率が低下する。

これに対し、実施形態では、燃焼室Ｄ内の混合気の圧力に加えて、燃焼室Ｂ内のガスの圧力が、第１ピストン部材２４を回転させる力を作用する。燃焼室Ａ内で燃料に着火してから第１ピストン部材２４が回転を開始するまでに経過する時間が、より短くなっている。第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との一方向における距離が適正に保たれ、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８が適切に配置されているので、燃焼室Ｄ内で混合気の過圧縮が発生することがない。第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８を適切に配置するために、第１ピストン部材２４を駆動する回転駆動力を外部から供給する必要がないので、エンジン２の効率を向上することができる。

図４に示されるように、排気ポート４ｐは、一方向における最下流側の縁である、最下流縁４ｐ２を有している。最下流縁４ｐ２の一方向における位置が、燃焼室Ａ内での燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が一方向への移動を開始するときの第１ピストン部材２４の板状部材２４ｂ２の一方向における位置と、重なっている。これにより、排気ポート４ｐの少なくとも一部を第１ピストン部材２４が塞ぐ構成を、より確実に実現することができる。

また図４に示されるように、排気ポート４ｐは、一方向における最上流側の縁である最上流縁４ｐ１を有している。最上流縁４ｐ１の一方向における位置が、燃焼室Ａ内での燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が一方向への移動を開始するの第１ピストン部材２４の板状部材２４ｂ２の一方向における位置と重なっている。

排気ポート４ｐの最下流縁４ｐ２と最上流縁４ｐ１との両方が第１ピストン部材２４と重なる位置にあることで、第１ピストン部材２４によって排気ポート４ｐの全部が確実に閉塞されることになる。燃焼室Ｂ内の圧力を効率よく上昇させて、第１ピストン部材２４に作用する燃焼室Ｂ内の気体の圧力を高めることができる。したがって、第１ピストン部材２４をより容易に回転開始させることができる。

また図３に示されるように、排気ポート４ｐの一方向における内径が、第１ピストン部材２４の一方向における幅よりも小さい。このようにすれば、第１ピストン部材２４によって排気ポート４ｐがより確実に閉塞されることになる。燃焼室Ｂ内の圧力を効率よく上昇させて、第１ピストン部材２４に作用する燃焼室Ｂ内の気体の圧力を高めることができる。したがって、第１ピストン部材２４をより容易に回転開始させることができる。

なお、これまでの実施形態の説明においては、燃焼室Ａ内での燃料の燃焼によって第２ピストン部材２８が矢印方向への移動を開始するとき、排気ポート４ｐは第１ピストン部材２４によって閉塞され、排気管８は燃焼室Ａ〜Ｄのいずれとも非連通とされる例について説明した。排気ポート４ｐの全部が第１ピストン部材２４によって閉塞されず、第１ピストン部材２４は排気ポート４ｐの一部のみを塞ぐ構成としてもよい。

この場合においても、排気ポート４ｐの開口面積が減少することで、燃焼室内のガスが排気ポート４ｐから排出されるガス流れに対する抵抗が増大する。これにより、燃焼室からのガスの排出が抑制され、燃焼室内の圧力が上昇し、燃焼室内の圧力上昇が第１ピストン部材２４の回転を促進する作用が奏される。したがって、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８を適切に配置することが可能になる。

これまでの実施形態の説明においては、回転ピストン型のエンジン２が２つのピストン部材を含む例について説明した。エンジン２は、３つ以上のピストン部材を含んでもよい。この場合でも、第２ピストン部材２８の板状部材２８ｂ１と第１ピストン部材２４の板状部材２４ｂ２とが回転方向に隣り合い、板状部材２４ｂ２は板状部材２８ｂ１に対して回転方向の下流側に配置される構成とすることができる。係る構成において、板状部材２８ｂ１の回転方向の後方面２８ｎ１によって規定される燃焼室内での燃料の燃焼によって板状部材２８ｂ１が回転方向への移動を開始するときに、板状部材２４ｂ２が排気ポート４ｐの少なくとも一部を塞ぐような配置にすることができる。

このようにすれば、板状部材２８ｂ１の回転方向の前方面２８ｍ１と板状部材２４ｂ２の回転方向の後方面２４ｎ２とによって規定される燃焼室内の圧力上昇によって、第１ピストン部材２４の回転を促進する機能が奏される。したがって、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８を適切に配置できる効果を、同様に得ることができる。

以上のように実施形態について説明を行なったが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ エンジン、４ ハウジング、４ｍ 内周面、４ｐ 排気ポート、４ｐ１ 最上流縁、４ｐ２ 最下流縁、６ 吸気管、８ 排気管、８ｗ１ 最上流内壁、８ｗ２ 最下流内壁、１０ インジェクタ、１４ スロットルモータ、１６ 第１出力軸、１８ 第２出力軸、２２，２６ ワンウェイクラッチ、２４ 第１ピストン部材、２４ａ 第１回転体、２４ｂ 第１壁面部材、２４ｂ２，２４ｂ１，２８ｂ２，２８ｂ１ 板状部材、２４ｃ，２８ｃ 斜面部分、２４ｍ１，２４ｍ２，２８ｍ１，２８ｍ２ 前方面、２４ｎ１，２４ｎ２，２８ｎ１，２８ｎ２ 後方面、２８ 第２ピストン部材、２８ａ 第２回転体、２８ｂ 第２壁面部材、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 燃焼室、ＡＸ 回転中心。

Claims (4)

1. 円筒形状のハウジングと、
   前記ハウジング内に回転中心を中心に一方向に回転可能に支持される第１ピストン部材と、
   前記ハウジング内に前記回転中心を中心に前記一方向に回転可能に支持される第２ピストン部材とを備え、
   前記ハウジング、前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材は燃料を燃焼させるための燃焼室を形成し、
   前記ハウジングは、前記ハウジングから排出される気体の出口となる排気ポートを有し、
   前記燃焼室内での燃料の燃焼によって前記第２ピストン部材が前記一方向への移動を開始するとき、前記第１ピストン部材は、前記排気ポートの少なくとも一部を塞ぐ、内燃機関。
2. 前記排気ポートは、前記一方向における最下流側の縁である最下流縁を有し、
   前記最下流縁の前記一方向における位置が、前記第２ピストン部材が前記一方向への移動を開始するときの前記第１ピストン部材の前記一方向における位置と重なる、請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記排気ポートは、前記一方向における最上流側の縁である最上流縁を有し、
   前記最上流縁の前記一方向における位置が、前記第２ピストン部材が前記一方向への移動を開始するときの前記第１ピストン部材の前記一方向における位置と重なる、請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記排気ポートの前記一方向における内径が、前記第１ピストン部材の前記一方向における幅よりも小さい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。

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