JP5619299B2 - ロータリーエンジンおよびそのローターユニット - Google Patents

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Description

本発明は、動力車および動力機械分野に幅広く応用することができるエンジンに関し、特にローターの回転運動によって作動する回転式エンジンおよびそのローターユニットに関する。
従来のエンジンは、動作ピストンがシリンダー内で直線往復運動し、クランクリンク機構を用いることによってピストンの直線運動を回転運動に変えるものである。このような従来のエンジンにおいて、４ストロークエンジンはそのバルブ機構が複雑であり、パワーウエイトレシオが小さく、リッター当たりの出力が低い。それに対し、２ストロークエンジンは構造が簡単であり、リッター当たりの出力が高いが、燃費が悪いため環境を汚染することや、自体構造の原因で、良好な潤滑を実現するのが非常に難しく、その使用範囲が狭くなる。
それに対し、回転ピストン機構の使用が可能なエンジンを提案する人もいるが、例えば、中国特許CN101403335A文献には、二重回転式ピストンエンジンが開示されている。しかし、該エンジンはパワーウエイトレシオが低く、バルブ機構が往復運動し、偏心回転による震動が発生しやすいなどの欠点がある。
ロータリーエンジンは、従来の往復式エンジンと違い、直接可燃性ガスの燃焼膨張力を駆動トルクに変えるため、無駄な直線運動が必要ない。既存の三葉型ロータリーエンジンのように、主軸は１回転するたびに1回作動するため、一般的な４ストロークエンジンの主軸が２回転するたびに１回作動することと比べ、リッター当たりの出力が高い利点があり、また、ロータリーエンジンの運転特性から、精密なクランクシャフト平衡がなくても速い運転速度に達することができ、さらに、ロータリーエンジンの全体に２つの回転部品のみ設けられているため、一般的な４ストロークエンジンに給・排気弁などの二十数個の可動部品を有するのに比べ、その構造を大幅に簡略化し、故障の可能性もそれに対応して大幅に減少されている。上記利点のほか、ロータリーエンジンの利点には、また体積が小さく、重量は軽く、重心が低く、出力が大きいなども含まれている。
しかし、既存のロータリーエンジンは依然として以下のような問題がある。
まず、ロータリーエンジンはピストン往復運動における衝撃を解消したが、ローターは偏心構造であるため、運転において余分な偏心振動を発生し、このような振動を解消するためには、またローターの振動と逆方向へ振動するバランスウエイトを追加することによってこのような偏心振動を緩和しなければならない。同時に、エンジンが作動する時、常にシリンダーブロックの一部領域が巨大な衝撃を受け、エンジン本体の一部が激しく磨耗され、エンジンをバランス悪く磨耗させ、その使用寿命を非常に低下する。
次に、ロータリーエンジンはローターが直接主軸と接触し主軸を駆動して回転するものであり、ローター自体はまたシリンダーヘッド内で偏心回転を行い、つまり、主軸外縁につけられ偏心運動を行う大型歯車に相当し、主軸ジャーナルは相対的に小さいため、大型歯車がピニオンを駆動する駆動方式を取ることになり、そのトルクを大幅に降下し、これはロータリーエンジンがまだ幅広く普及できない主要原因でもある。
さらに、ロータリーエンジンの油消費量も比較的大きい。これは主としてエンジン燃焼室の形状が完全燃焼にそれほど有利ではなく、火炎の伝播経路が長いためであり、よって、その燃料油とマシーンオイルの消耗も対応的に増加する。また、ロータリーエンジン自体の構造の原因で圧縮比が低いため、圧縮点火式は使用することができず、放電点火式に限られているので、ディーゼル油を採用することはできない。
また、三葉型ロータリーエンジンの隣接するキャビティの間は径方向の羽根によって密封されるため、運転の際、径方向の羽根とシリンダーブロックは極めて高い線速度でトロコイド運動をし、径方向羽根の快速磨耗が極めて発生しやすく、シリンダーブロックに震顫波紋を引き起こし、エンジンを一定期間使用した後密封が悪くなり、エアリークなどの問題が発生し、ひいては、燃費と汚染を大幅に増やし、同様にその使用寿命に影響を与える。
そこで、既存のロータリーエンジンは従来の直線往復運動を行うエンジンと比べ様々な利点があるが、ロータリーエンジンは上記問題があるため、その普及と応用に深刻な影響を与えている。
本発明は既存のロータリーエンジンに存在する問題を解決するためになされたものであり、作動の際にローターに印加される駆動トルク、より高いリッター当たりの出力、より穏やかに出力されるトルクなどをより効率的に利用するためにロータリーエンジンを提供することを目的とする。
本発明のもう一つの目的は、外部空気を吸入、圧縮し、圧縮された空気を排出することができる空気圧縮ローターユニットを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、圧縮空気の適応のもとで燃料との反応によって作動および排気ストロークを実現する作動ローターユニットを提供することにある。
本発明は、上記発明の目的を達成するために、本体に設けられた空気圧縮ローターユニット、該空気圧縮ローターユニットと連動する作動ローターユニットを備えるロータリーエンジンを提供する。
前記空気圧縮ローターユニットは、外部ローター、該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、外部空気を吸入するための吸気口と圧縮された空気を導出するための排気口が設けられており、前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記空気圧縮ローターユニットの吸気、圧縮行程を実現する。
そして、前記空気圧縮ローターユニットの吸気口と排気口はそれぞれ該空気圧縮ローターユニットの内部ローターの中空軸に設けられ、前記吸気口と排気口はそれぞれ該中空軸内に設けられている外部空気を導入するための吸気通路と圧縮された空気を導出するための排気通路に接続されており、前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターの各陥凹した円弧状面には開口が設けられ、前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記吸気口と排気口に連通させる。
前記作動ローターユニットは、外部ローター、該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、前記空気圧縮ローターユニットによって導出された圧縮空気を導入するための給気口と燃料を供給するための燃料供給装置および被燃焼ガスを排出するための排気口が設けられており、前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記作動ローターユニットの作動、排気行程を実現する。
そして、前記作動ローターユニットの給気口と排気口はそれぞれ該作動ローターユニットの内部ローターの中空軸に設けられ、前記給気口と排気口はそれぞれ該中空軸内に設けられている圧縮された空気を導入するための吸気通路と被燃焼ガスを排出するための排気通路に接続されており、前記作動ローターユニットの内部ローターの各陥凹した円弧状面には開口が設けられ、前記作動ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記給気口と排気口に連通させる。
要するに、本発明にかかるロータリーエンジンにおいて、吸気と予圧ストロークは空気圧縮ローターユニットによって実現され、強圧縮、作動、排気ストロークは作動ローターユニットによって完成されるものであり、且つ、各ローターユニットの各キャビティは内部ローターおよび外部ローターの回転過程に伴ってそれぞれのストロークを完成し、つまり、各ローターユニットの内部ローターは１回転するたびにそれぞれのキャビティ数に相当する複数のストロークを完成することができる。
さらに、各ローターユニットの外部ローターおよび内部ローターは自体の回転軸に対してその位置を固定するため、各ローターユニットの内部ローターと外部ローターの運転は穏やかで、本発明のロータリーエンジンの出力トルクを安定させ、大幅に振動を減少させる。
本発明にかかるロータリーエンジンにおいて、空気圧縮ローターユニットによって提供される圧縮空気を作動ローターユニットに必要な圧縮空気に適応させるために、前記空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットの間にはガス分配角度差に従って連動を実現しなければならない。
具体的には、前記空気圧縮ローターユニットおよび作動ローターユニットの外部ローターと内部ローターを歯車伝動機構を通じて、ガス分配角度差に従ってそれぞれ前記本体に設けられた動力取出軸に接続し、前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターと前記作動ローターユニットの内部ローターをガス分配角度差に従って剛性連結することができる。
本発明にかかるロータリーエンジンにおいて、前記内部ローターの外歯の歯先と前記外部ローターの内歯表面の間の密封を強化することによって各キャビティの独立運転効率を保証するために、各内部ローターの各隣接する２つの陥凹した円弧状面の間に形成された突出部位には羽根が設けられている。前記羽根は内部ローターの回転において直接外部ローターの内歯表面と接触するため、内部ローターの径方向に沿って設置しても良く、エラストマー部品を介して弾性的に設置しても良い。
そして、前記吸気口は、圧力差によって外部空気を該吸気口を介して前記キャビティに導入するように、前記キャビティの容積が小から大に変化される位置に設けられ、前記排気口は、前記キャビティ内の空気が圧縮した後該排気口を介して導出されるように、前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられている。
そして、前記給気口は、吸気通路を通った圧縮空気が前記キャビティに導入された後さらに圧縮されるように、前記キャビティの容積が最小に近付く位置に設けられ、前記排気口は、前記キャビティ内の被燃焼ガスが該排気口を介して排出されるように、前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられる。
前記キャビティ内の圧縮空気が圧力が最大になるように圧縮された時、燃料作用での被燃焼ガスが前記キャビティの容積が徐々に拡大する方向へ膨張されるように、前記燃料供給装置は中空軸の前記給気口に近付く位置に位置している。前記燃料供給装置は、燃料ノズルを備えており、さらに点火栓を備えることが可能であるため、圧縮点火も可能であり、放電点火も可能である。
なお、中空軸の前記排気口と隣接する位置には掃気口が設けられており、該掃気口は前記中空軸内に別途で設けられた掃気通路に接続され、前記内部ローターに設けられた開口が該掃気口に連通される時、完全に排出されていない燃焼ガスを該掃気通路を通じて排出し、且つ、前記掃気口には掃気時間調整板が設けられ、前記作動ローターユニットの運転速度に基づいて経時的に該掃気口のガス排出量を調整する。
本発明の他の面によれば、外部ローター、該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、外部空気を吸入するための吸気口と圧縮された空気を導出するための排気口が設けられており、前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記空気圧縮ローターユニットの吸気、圧縮および排気過程を実現する、エンジン本体に設けられた空気圧縮ローターユニットを提供する。
本発明の他の面によれば、外部ローター、該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、圧縮空気を導入するための給気口、燃料を供給するための燃料供給装置および被燃焼ガスを排出するための排気口が設けられており、前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記作動ローターユニットの作動および排気を実現する、エンジン本体に設けられた作動ローターユニットを提供する。
本発明の他の面によれば、エンジン本体に設けられた少なくとも一つの作動ローターユニットおよび該作動ローターユニットに適応され圧縮空気を供給する給気ユニットを含み、前記作動ローターユニットは、外部ローターおよび該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、圧縮空気を導入するための給気口、燃料を供給するための燃料供給装置および被燃焼ガスを排出するための排気口が設けられており、前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記作動ローターユニットの作動および排気行程を実現する、ロータリーエンジンを提供する。
本発明のロータリーエンジンは、構造が簡単であり、使用寿命が長く、振動が小さいながら、パワーウェイトレシオが大きく、リッター当たりの出力が高く、出力トルクが大きく、様々な燃料が使用可能などの利点があるため、幅広く交通運輸、動力機械などの様々な分野に応用することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明のこれらおよび/または他の面と効用は明瞭且つより理解しやすくなる。図面において、
ローターユニットの動作原理を示す概略図である。 ロータリーエンジンの動作原理を示す概略図である。 本発明の例示的実施形態のロータリーエンジンの全体的構造を示す概略的断面図である。 図３のＣ-Ｃ線に沿った概略的断面図である。 図３のＧ-Ｇ線に沿った概略的断面図である。 図３のＡ-Ａ線に沿った概略的断面図である。 掃気時間調整板とそれに装着された掃気時間調整軸の概略的断面図である。 ロータリーエンジンの空気圧縮ローターユニットと対応する作動ローターユニットの作動過程を示す概略図である。 ロータリーエンジンの空気圧縮ローターユニットと対応する作動ローターユニットの作動過程を示す概略図である。 ロータリーエンジンの空気圧縮ローターユニットと対応する作動ローターユニットの作動過程を示す概略図である。 ロータリーエンジンの空気圧縮ローターユニットと対応する作動ローターユニットの作動過程を示す概略図である。 ロータリーエンジンの空気圧縮ローターユニットと対応する作動ローターユニットの作動過程を示す概略図である。 ロータリーエンジンの空気圧縮ローターユニットと対応する作動ローターユニットの作動過程を示す概略図である。 ロータリーエンジンの空気圧縮ローターユニットと対応する作動ローターユニットの作動過程を示す概略図である。
以下、本発明による実施形態を具体的に説明し、その例は図面に示されている。以下、図面を参照しながら実施形態を説明し、本発明の全体的構想を解釈する。
図１は本発明の実施形態におけるローターユニットの動作原理を示している。
図１に示すように、本発明の例示的実施形態における空気圧縮ローターユニットの形状と作動ローターユニットの形状は大体同じく、動作原理も大体同じである。
空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットはいずれも外部ローター１と内部ローター２からなり、内部ローター２は該外部ローター１の内部に偏心配置されており、外部ローター１の内周には複数の突出した円弧状面３からなる内歯４が形成され、内部ローター２の外周には複数の陥凹した円弧状面５からなる外歯６が形成されており、前記外歯６の各隣接する２つの歯先と前記内歯４の円弧状の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティＧを形成することにより、前記内歯４と外歯６の噛合い、分離過程によって上記各キャビティＧの容積を変化させ、前記空気圧縮ローターユニットの吸気、圧縮および排気を実現し、前記作動ローターユニットの更なる圧縮は、前記空気圧縮ローターユニットにより導入された圧縮空気によって作動し排気する。
具体的に、内部ローター２が回転する時、外部ローター１も連動して回転し、内部ローター２と外部ローター１の歯形はそれらが如何なる角度に回転する時、内部ローター２の各歯は外部ローター１の歯形輪郭線上で常に線接触を形成し、よって、内部ローター２と外部ローター１の間で複数のキャビティＧを形成する。
各キャビティの容積は内・外部ローターの回転運動に伴って繰り返し変化し、各ローターユニットの対応する動作過程を完成する。
図１に示す例示的ローターユニットにおいて、吸気と排気は内部ローターに中空軸（図１に示されず）を設けることによって完成される。外部ローター１は５つの突出した円弧状面３からなる５つの内歯４を有し、内部ローター２は４つの陥凹した円弧状面５からなる４つの外歯６を有し、外部ローターと内部ローターの相互運動において、内部ローターの外歯６は常に外部ローターの内壁（即ち、突出した円弧状面）と接触し、よって、ローターユニットを４つの互いに干渉しないキャビティＧに分ける。
もう一つの実施形態において、外部ローターは、より多い内歯を有することができ、内部ローターもさらに多い外歯を有することができる。その他の実施形態において、外部ローターは、より少ない内歯を有することができ、内部ローターもさらに少ない外歯を有することができる。
図２は本発明の実施形態におけるローターユニットの動作原理を示している。
図２に示すように、本発明のロータリーエンジンは直列配置された複数のローターユニットを含み、具体的に、ロータリーエンジンの本体１００には１つの空気圧縮ローターユニット２００と１つの作動ローターユニット３００が含まれ、前記空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットは図１に示すローターユニットの構造と動作原理を有し、本発明の実施形態のロータリーエンジンにおいて、吸入された空気はまず空気圧縮ローターユニット２００に入って初歩的に圧縮され、初歩的に圧縮された空気は再び空気圧縮ローターユニットの排気口４５０を通じ、作動ローターユニットの給気口４８０を介して作動ローターユニット３００に入り、空気圧縮ローターユニットで初歩的に圧縮された空気はさらに圧縮され、最小容積に近付くように圧縮された時、点火栓によって点火され作動、または圧縮点火によって作動され、動力を発生し、発生された動力は同期歯車５２０を通じて空気圧縮ローターユニット２００および作動ローターユニット３００と連動する動力出力装置５００によって伝達される。
もう一つの実施形態において、ロータリーエンジンは複数の並列方式により構成されたローターユニット組を含むことができ、各ローターユニット組は前記空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットによって構成される。或いは、もう一つの実施形態において、ロータリーエンジンは、１つの空気圧縮ローターユニットと複数の作動ローターユニットを含むことができ、空気圧縮ローターユニットは初歩的に圧縮された空気を並列の複数の作動ローターユニットに輸送し、さらに大きい動力出力を実現する。
或いは、その他の実施形態において、ロータリーエンジンは1つまたは複数の作動ローターユニットのみを含むことができ、空気圧縮機または圧縮空気を提供することができる適切な装置によって作動ローターユニットに初歩的に圧縮された空気を提供する。
要するに、本発明のロータリーエンジンが複数の作動ローターユニットを有する場合、該ロータリーエンジンは複数のキャビティを有し、前記キャビティにおいて互いに干渉せず吸気、圧縮、作動および排気の過程を行う。従って、パワーウエイトレシオ、リッター当たりの出力および出力トルクを向上することができる。
以下、図３〜図８Ｇを参照しながら本発明の一例示的実施形態を具体的に説明する。
図３〜図６に示すように、本実施形態におけるロータリーエンジンは、空気圧縮ローターユニット２００、作動ローターユニット３００、それぞれ空気圧縮ローターユニット２００と作動ローターユニット３００内に設けられている空気輸送用の給気装置４００と動力出力装置５００を囲み、ロータリーエンジンの外形を形成し、且つ空気圧縮機本体カバー１１０、作動機本体カバー１２０および空気圧縮機本体カバー１１０と作動機本体カバー１２０に接続された本体を含むエンジン本体１００と、外部から空気を吸入しその空気を初歩的に圧縮するための空気圧縮ローターユニット２００と、空気圧縮ローターユニット２００から初歩的に圧縮された空気を吸入し、該空気をさらに圧縮し作動する作動ローターユニット３００と、空気を外部から空気圧縮ローターユニット２００に導入し、空気圧縮ローターユニット２００において初歩的に圧縮された空気を作動ローターユニット３００内に導入し、最後に作動ローターユニット３００における排ガスをロータリーエンジンの外部へ排出する給気装置４００、およびロータリーエンジンから発生される動力を出力し、動力取出軸５１０と同期歯車５２０、５３０、５４０を含む動力出力装置５００とを備える。
図３と図４に示すように、空気圧縮ローターユニット２００は、空気圧縮外部ローター２２０に剛性連結され、空気圧縮外部ローター２２０の回転に伴って回転し、その外部の作動ローターユニットに近付く側に、同期歯車５２０との噛合いによって２つのローターユニットを同じ速度、ある角度差で共に回転させるためのギアリング２９０が設けられている空気圧縮外部ローターカバー２１０と、外部は円筒形を呈し、断面から見た内部は五角形に類似するキャビティを有し、各辺は内側へ突出する円弧形であり、好ましくは、各突出された円弧状面と空気圧縮外部ローター２２０の外壁の間には紡錘状キャビティがあり、該キャビティには冷却潤滑液が充填されており、即ち、冷却潤滑液通路Ｒ１を形成する空気圧縮外部ローター２２０と、空気圧縮内部ローター２４０に剛性連結され、作動内部ローターカバー３３０とスプライン２８０を通じて剛性連結される空気圧縮内部ローターカバー２３０、およびその軸線は空気圧縮外部ローター２２０の軸線と異なり、即ち、空気圧縮外部ローター２２０と同軸ではなく、全体的形状は各側が内側へ窪んだ四辺体であり、前記四辺体の各辺の曲率は空気圧縮外部ローターの各辺より内側へ突出した円弧状辺の曲率より小さい空気圧縮内部ローター２４０とを備える。
該空気圧縮内部ローター２４０の４つのコーナーには凹溝２６０が設けられており、凹溝２６０内には径方向の羽根２７０が設けられ、空気圧縮内部ローター２４０と空気圧縮外部ローター２２０の間にあるキャビティＧを密封するのに用いられ、径方向の羽根は弾性部材（例えば、スプリング）によって支持され、径方向の羽根２７０が空気圧縮内部ローター２４０において回転する時、径方向への伸縮をしやすくすることができる。
該実施形態において、空気圧縮内部ローター２４０と空気圧縮外部ローター２２０の間には４つの空気圧縮ローターユニットキャビティがあり、前記キャビティの容積は空気圧縮内部ローター２４０と空気圧縮外部ローター２２０の回転に伴って変化し、空気の吸入または空気の圧縮に用いられる。
もう一つの実施形態において、本発明の空気圧縮外部ローター２２０と空気圧縮内部ローター２４０の形状はこれに限定されず、その断面は様々な多角形を呈してもよく、空気圧縮外部ローター２２０と空気圧縮内部ローター２４０の間にはさらに多いキャビティがあってもよい。好ましくは、該実施形態において、空気圧縮内部ローター２４０の凹溝よりさらに中心に近付く位置に、４つまたはさらに多い内部ローターの冷却潤滑液通路Ｒ２を設けることができる。
該空気圧縮ローターユニット２００は、また、開口２５０（該実施形態では内部ローター吸気通路とも言う）を有し、該実施形態において、内部ローター吸気通路２５０はそれぞれ空気圧縮内部ローター２４０の４つの陥凹した円弧状面の中央に設置され、更に多いキャビティがある時、各キャビティは対応する内部ローター吸気通路を有し、吸気口４４０（該実施形態では吸気配気吸気通路とも言う）に連通される時、中空軸４２０（該実施形態では吸気配気管とも言う）における空気をキャビティＧに導入することができ、排気口４５０（該実施形態では圧縮空気排気孔とも言う）と重なり合う時は、初歩的に圧縮された空気を圧縮空気排気孔４５０に導入することにより、作動ローターユニットに導入される。
また、空気圧縮ローターユニット２００は単独のローターユニットとして使用することができ、具体的に、空気圧縮ローターユニット２００は圧縮空気のポンプとして単独使用することができる。
図３と図５に示すように、作動ローターユニット３００は、作動外部ローター３２０に剛性連結され、作動外部ローター３２０の回転に伴って回転し、その外部の空気圧縮外部ローターカバー２１０に近付く側に、同期歯車５２０との噛合いによって２つのローターユニットを同じ速度で回転させるためのギアリング２９０が設けられている作動外部ローターカバー３１０と、形状は空気圧縮外部ローター２２０に類似し、外部から見て円筒形を呈し、断面から見た内部は五角形に類似するキャビティを有し、各辺は内側へ突出した円弧形であり、好ましくは、各突出された円弧状面と作動外部ローター３２０の外壁の間には紡錘状キャビティがあり、該キャビティには冷却潤滑液が充填され、即ち、冷却潤滑液通路R1を形成する作動外部ローター３２０と、作動内部ローター３４０に剛性連結される作動内部ローターカバー３３０、およびその軸線は作動外部ローター３２０の軸線と異なり、即ち、作動外部ローター３２０と同軸ではなく、全体的形状は空気圧縮内部ローター２４０の全体的形状と大体同じく、各側が内側へ窪んだ四辺体であり、前記四辺体の各辺の曲率は作動外部ローターの各辺が内側へ突出した円弧状辺の曲率より小さい作動内部ローター３４０とを備える。
本実施形態において、該作動内部ローター３４０の４つのコーナーには凹溝が設けられており、該凹溝内には径方向の羽根２７０が設けられ、作動内部ローター３４０と作動外部ローター３２０の間にあるキャビティＧを密封するのに用いられ、径方向の羽根は弾性部材（例えば、スプリング）によって支持され、作動内部ローター３４０が回転する時、径方向の羽根の径方向への伸縮をしやすくすることができる。該実施形態において、作動外部ローター３２０と作動内部ローター３４０の間には４つの作動キャビティが存在し、前記キャビティの容積は作動内部ローター３４０と作動外部ローター３２０の回転に伴って変化し、圧縮空気に用いられ、または圧縮空気を点火して作動させる。
もう一つの実施形態において、本発明の作動外部ローター３２０と作動内部ローター３４０の形状はこれに限定されず、その断面は様々な多角形を呈してもよく、作動外部ローター３２０と作動内部ローター３４０の間にはさらに多いキャビティがあってもよい。好ましくは、該実施形態において、作動外部ローター３２０の凹溝よりさらに中心に近い位置に、４つまたはさらに多い内部ローターの冷却潤滑液通路Ｒ２を設けることができる。
該作動ローターユニット３００は、さらに、それぞれ作動内部ローター３４０の４つの陥凹した円弧状面の中央に設けられ、更に多いキャビティが存在する時、各キャビティＧは対応するローター給・排気孔３６０を有し、給気口４８０（該実施形態では圧縮空気給気孔とも言う）と連通される時、空気圧縮ローターユニットにおいて初歩的に圧縮された空気を作動ローターユニットのキャビティＧに導入し、排気口（該実施形態では主排気孔４６１とも言い、掃気孔４６２と隣接する）と連通される時、燃焼後の排ガスを中空軸４６０（該実施形態では作動配気管とも言う）における対応の排気通路内に排出し、作動内部ローターの円弧状面と作動外部ローターの円弧状面が接着する時、即ち、キャビティ内の空気が最小容積に圧縮される時、該ローター給・排気孔３６０が燃焼室である開口３６０（該実施形態ではローター給・排気孔とも言う）と、軸方向に沿って作動配気管４６０に挿入され、断面から見て、側面に２つのあり溝構造を有し、作動配気管４６０の強度を引き上げ、点火栓３７１を装着することができるため、点火栓３７１に対する取り外しと交換が便利である点火栓装着モジュール３７０と、軸方向に沿って作動配気管４６０に挿入され、該実施形態において、図７に示すように、その本体はＬ形に類似し、Ｌ形の短辺の端部においてＬ形の長手方向と逆の方向に沿ってＡ部分伸び、伸ばされた部分からＬ形の短辺と逆の方向に沿ってさらに一円弧形Ｂ部分伸び、前記円弧形Ｂ部分における内側にラックが設けられており、即ち、前記円弧形Ｂ部分における掃気時間調整板３８０に面する一側にラックが設けられており、前記円弧形Ｂ部分の曲率は作動配気管４６０の曲率と同じく、掃気時間調整板３８０と作動配気管４６０を緊密に配合させ、該掃気時間調整板３８０は作動配気管４６０の軸心を中心に回転することができ、よって掃気孔４６２の大きさを調整し、最大限で混合気がキャビティＧに入った時掃気短絡による損失を減少することができる掃気時間調整板３８０と、軸方向に沿って作動配気管４６０内に挿入され、掃気時間調整軸３９０の外周には歯があり、掃気時間調整板３８０におけるラックとの配合により、掃気時間調整板３８０を円周に沿って運動させ、掃気孔４６２の大きさに対する調整を実現し、掃気時間調整軸３９０の回転はモーターを駆動することにより実現できるが、もう一つの実施形態において、掃気時間調整軸３９０を省略することができ、油圧によって掃気時間調整板３８０を駆動する掃気時間調整軸３９０、および作動配気管４６０内に設けられ、作動配気管４６０を、図５に示すように、排ガスを排出するための排気口４６１と掃気口（即ち、掃気孔（４６２））に分け、隣接するキャビティが作動して排気時の干渉を防止し、作動配気管４６０と一体的に形成されることも可能な排気仕切り板３５０とを備える。
また、作動ローターユニット３００は単独のローターユニットとして使用してもよく、具体的に、その他の圧縮装置によって圧縮された圧縮空気を作動ローターユニット３００における圧縮空気吸気孔４８０を介して作動ローターユニット３００におけるキャビティ内に導入し、再び作動ローターユニット３００を利用して作動し、１つのローターユニットを利用して圧縮作動を実現することができる。
図３〜図５に示すように、該実施形態において、給気装置４００は単独の部材ではなく、空気圧縮ローターユニット２００と作動ローターユニット３００に分布されており、全体的に、給気装置４００は、外部空気を導入し、吸気配気管４２０と接続される吸気口４１０と、空気圧縮内部ローター２４０に設けられ、吸気通路４２１を介して吸気口４１０と連通され、本体１００に対して動かず、空気圧縮内部ローター２４０と同軸であり、凹入部分が設けられている吸気配気管４２０と、吸気配気管４２０の外側に覆われ、例えばスプラインを介して吸気配気管４２０と剛性連結し、内部ローターの給気道２５０の断面積を減少し、より多くの空気を作動ローターユニットに排出し、切り欠きが設けられ、吸気配気管４２０における凹入部分とともに吸気配気管給気道４４０を構成し、吸気配気管給気道４４０の幅は最も多くて同時に２つの内部ローター給気道２５０と連通されることが可能であり、吸気配気管給気道４４０は、通常前記キャビティの容積が小から大に変化される位置に設置され、圧力差によって外部空気を、該吸気配気管を介して前記キャビティに導入する吸気配気管ケーシング４３０、および吸気配気管４２０における凹入部分と吸気配気管ケーシング４３０における切り欠きによって構成される排気通路であり、空気圧縮ローターユニットにおいて初歩的に圧縮された空気を作動ローターユニットに輸送するのに用いられ、通常前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられ、前記キャビティ内の空気を圧縮した後該圧縮空気排気孔４５０から導出するための圧縮空気排気孔４５０とを備える。
該給気装置４００は、さらに、作動内部ローター３４０内に設けられ、その一端は作動機本体カバー１２０に固定され、もう一端は給気配気管４２０と剛性連結されると共に、作動内部ローター３４０と同軸であり、その端部には排気管４７０が設けられ、その内部には複数の冷却潤滑液通路Ｒ３を設けることができ、その上部は空気を輸送するための中空であり、また、キャビティ内の排ガスを作動配気管４６０に排出するための主排気孔４６１と掃気孔４６２が設置され、その下部には軸方向に沿って点火栓装着モジュール３７０、燃料ノズル４６３、掃気時間調整板３８０および掃気時間調整軸３９０が設けられている作動配気管４６０と、作動配気管４６０に接続され、作動配気管４６０における排ガスをロータリーエンジンの外部へ排出するための排気管４７０、および軸方向に沿って作動配気管４６０に設けられており、具体的に、作動配気管４６０から凹入された溝であり、燃料ノズル４６３と隣接し、給気配気管４２０および給気配気管ケーシング４３０における圧縮空気排気孔４５０と常に連通され、空気圧縮ローターユニットにおいて初歩的に圧縮された空気を作動内部ローター３４０のキャビティ内に誘導するのに用いられ、通常は、前記キャビティの容積が最小に近付く位置に設けられ、吸気通路を通った圧縮空気を前記キャビティに導入した後さらに圧縮させ、排気口４６１は前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられ、前記キャビティ内の被燃焼ガスを排気口４６１から排出させる圧縮空気給気孔４８０とを備える。
図３〜図５に示すように、動力出力装置５００は、空気圧縮ローターユニット２００と作動ローターユニット３００の下側に設けられ、ロータリーエンジンにより発生された動力を出力するのに用いられる動力取出軸５１０と、作動ローターユニットにより発生された動力を動力取出軸５１０に伝達する同期歯車５２０、５３０、５４０とを含み、空気圧縮外部ローターカバー２１０におけるギアリング２９０と作動外部ローターカバー３１０におけるギアリング２９０は一定のギア比でそれぞれ動力取出軸５１０に設けられた同期歯車５２０と噛合い、作動内部ローターカバー３３０における同期歯車５４０も動力取出軸５１０における同期歯車５３０と噛合い、よって、空気圧縮内部ローター２４０と空気圧縮外部ローター２２０の間および作動内部ローター３４０と作動外部ローター３２０の間の磨耗を減少することができる。
以下、図３〜図８Ｇを参照しながらロータリーエンジンの動作原理と動作過程を具体的に説明する。
ロータリーエンジンが動作し始めた時、外部の空気は吸気口４１０から給気配気管４２０を介して空気圧縮ローターユニット２００内に吸入される。
空気圧縮内部ローター２４０と空気圧縮外部ローター２２０に伴って、例えば、時計回りで回転し、給気配気管４２０における空気は給気配気管給気道４４０と内部ローター給気道２５０を通じて空気圧縮ローターユニットのキャビティＧ（図４に示す左側のキャビティを例とする）に入る。
つまり、空気圧縮内部ローター２４０の回転に伴って、給気配気管給気道４４０と内部ローター給気道２５０が連通される時、空気圧縮ローターユニットの左側のキャビティＧは吸気通路４２１と連通し、空気はそれと連通される空気圧縮ローターユニットの左側のキャビティＧ内に入る。既存のロータリーエンジンの動作原理によれば、空気圧縮ローターユニットにおける左側のキャビティＧの容積は継続して増加し、その対応する内部ローター給気道２５０は継続して給気配気管給気道４４０と連通され、該キャビティＧは継続して吸気状態を維持する。
この時、図４に示すように、上側のキャビティＧの容積は最大に達し、その対応する内部ローター給気道２５０は給気配気管給気道４４０と連通されず、右側のキャビティＧはこの時圧縮状態となり、その対応する内部ローター給気道２５０も給気配気管給気道４４０と連通されないが、下側のキャビティＧの容積は最小に達し、空気圧縮内部ローターと空気圧縮外部ローターの最も下側の円弧状面が接着され、つまり、該キャビティにおける空気は初歩的に最小容積に圧縮され、その対応する内部ローター給気道２５０も給気配気管給気道４４０と連通されない。
空気圧縮内部ローター２４０と空気圧縮外部ローター２２０の継続的な回転に伴って、左側のキャビティＧ内の空気は圧縮され、この時、上側のキャビティＧは右側へ回転し、該キャビティＧの内部ローター給気道２５０が圧縮空気排気孔４５０と連通される時、空気圧縮ローターユニットにて初歩的に圧縮された空気は圧縮空気排気孔４５０を通じて空気圧縮ローターユニットから排出される。
空気圧縮内部ローターと空気圧縮外部ローターの継続的な回転に伴って、右側のキャビティＧは下側へ回転し、該キャビティＧ内の空気は大部分が排出され、この時、該キャビティＧの内部ローター給気道２５０と圧縮空気排気孔４５０も連通されず、即ち、キャビティＧの内部ローター給気道２５０は空気圧縮内部ローターによって密閉される。
図８Ａ〜８Ｇに示すように、図４における最も下側のキャビティＧを例として空気圧縮ローターユニットのうちの１つのキャビティの動作過程を説明する。この時、図８Ａに示すように、該キャビティＧの内部ローター給気道２５０は給気配気管給気道４４０と連通されないばかりか、圧縮空気排気孔４５０とも連通されず、この時のキャビティＧの容積が最小の場合、該キャビティＧにおける空気はほとんど作動ローターユニットに排出される。
空気圧縮内部ローターと空気圧縮外部ローターが回転する時、該キャビティＧの内部ローター給気道２５０は給気配気管給気道４４０と連通し、外部空気は給気配気管４２０を通じ給気配気管給気道４４０と内部ローター給気道２５０を介して前記キャビティＧに入る。空気圧縮内部ローターと空気圧縮外部ローターの更なる回転に伴って、該キャビティＧの容積は更に大きくなり、さらに多くの外部空気が該キャビティＧに入り、この時、該キャビティＧの内部ローター給気道２５０は、図８Ｂに示すように、常に給気配気管給気道４４０と連通される。図８Ｃに示すように、該キャビティＧが最上部に達した時、該キャビティＧの容積は最大に達し、内部ローター給気道２５０は給気配気管給気道４４０と連通されない。
空気圧縮内部ローターと空気圧縮外部ローターが更に回転する時、図８Ｄと図８Ｅに示すように、該キャビティＧの容積は減少し始め、キャビティＧ内の空気は圧縮し始める。該キャビティＧの内部ローター給気道２５０と圧縮空気排気孔４５０が連通される時、圧縮空気排気孔４５０を通じて排気し始め、即ち、図８Ｆと８Ｇに示すように、キャビティＧ内で初歩的に圧縮された空気は圧縮空気排気孔４５０を通じて作動ローターユニットに排出される。該キャビティＧにおける空気圧縮内部ローターの円弧状面と空気圧縮外部ローターの円弧状面の接着を限定する時、該キャビティＧの内部ローター給気道２５０は圧縮空気排気孔４５０と連通されず、該キャビティＧ内の空気はほぼ完全に排出され、キャビティＧは、この時、また、図８Ａに示すような容積が最小の状態となり、該キャビティＧも一回の給気、初歩的圧縮と排気の過程を完成している。同様に、ほかの３つのキャビティも同じ過程を実行する。
上記説明から分かるように、該実施形態の空気圧縮ローターユニットにおいて、４つのキャビティはそれぞれ吸気、圧縮と排気の過程を実行し、４つのキャビティの間は互いに干渉しない。
空気圧縮ローターユニット２００が動作するとともに、作動ローターユニット３００も動作する。
空気圧縮外部ローターカバー２１０に設置されたギアリング２９０と作動外部ローターカバー３１０に設置されたギアリング２９０がそれぞれ同期歯車５２０と噛合うため、空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットは同時に回転される。
空気圧縮内部ローター２４０と作動内部ローター３４０の位置は異なり、具体的に、空気圧縮ローターユニットにおける空気圧縮内部ローターと空気圧縮外部ローターの円弧状面が接着する時、作動ローターユニットにおける作動内部ローターと作動外部ローターの間にはまた一定な角度を維持し、即ち、作動内部ローターと作動外部ローターの円弧状面は噛合わされていない（図８Ａにおける下側の作動ローターユニットに示す通り）。
圧縮空気排気孔４５０が空気圧縮内部ローター２４０によって密閉される時、圧縮空気給気孔４８０は作動内部ローター３４０によって完全に密閉されていない。つまり、前記空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットはガス分配角度差に従って連動を実現する。
図５と図８Ａ〜８Ｇに示すように、圧縮空気給気孔４８０とローター給・排気孔３６０が連通される時、初歩的に圧縮された空気は圧縮空気給気孔４８０とローター給・排気孔３６０を通じて燃料ノズル４６３から噴射された燃料油と共に作動ローターユニットのキャビティＧ内に導入され、可燃性ガスに混合される。
作動内部ローターと作動外部ローターの回転に伴って、作動ローターユニットのキャビティはさらに小さくなり、混合ガスは圧縮される。キャビティＧの作動内部ローターと作動外部ローターの円弧状面の接着を限定する時、ローター給・排気孔３６０の容積はキャビティＧの容積となり、この時、点火栓点火（または圧縮点火）され、混合ガスは膨張して作動し始め、この時、ローター給・排気孔３６０を燃焼室と使用し、膨張された空気は作動内部ローターと作動外部ローターを回転させ、作動内部ローターと作動外部ローターの間のキャビティＧの容積は徐々に大きくなるとともに、キャビティＧのローター給・排気孔３６０は作動配気管４６０と連通されない。
キャビティＧの容積が最大に近付く場合、主排気孔４６１はローター給・排気孔３６０と連通し始まり、キャビティＧにおける排ガスはローター給・排気孔３６０と主排気孔４６１を通じて作動配気管４６０内に排出される。この時、最大容積に近付いたキャビティＧの右側のキャビティにおいて掃気過程を実行し、該キャビティ内のローター給・排気孔３６０は掃気孔４６２および圧縮空気給気孔４８０と同時に連通され、初歩的に圧縮された空気は圧縮空気給気孔４８０とローター給・排気孔３６０を通じて該キャビティに入ると共に、該キャビティＧ内の完全に排出されていない排ガスは掃気孔４６２を通じて作動配気管４６０に排出される。
また、掃気孔４６２の大きさは、ロータリーエンジンの必要に応じ掃気時間調整板３８０と掃気時間調整軸３９０によって調整することができ、よって、最大限に混合ガスがキャビティＧに入って掃気する時の掃気短絡を減少させる。作動内部ローターが掃気孔４６２とローター給・排気孔３６０と連通されないところまで回転した時、混合ガスはローター給・排気孔３６０と連通される圧縮空気給気孔４８０を通じて依然として該キャビティＧ内に導入され、キャビティＧの作動内部ローターと作動外部ローターの円弧状面の接着を限定するまで、さらに圧縮される。
具体的に、図８Ａ〜８Ｇに示すように、図５における最下部のキャビティＧを例として作動ローターユニットのうちの１つのキャビティＧの作動過程を説明する。この時、図８Ａに示すように、圧縮空気吸気孔４８０は該キャビティＧのローター給・排気孔３６０と連通されているため、初歩的に圧縮された空気は燃料ノズル４６３から噴射された燃料油と共に該キャビティＧに導入され、可燃性ガスに混合される。作動内部ローターと作動外部ローターの回転に伴って、該キャビティＧにおける混合ガスはさらに圧縮される。
図８Ｄに示すように、該キャビティＧの作動内部ローターと作動外部ローターの円弧状面の接着を限定する場合、ローター給・排気孔３６０の容積は該キャビティＧの容積となり、ローター給・排気孔３６０は燃焼室として使用され、この時、点火栓３７１によって点火され、点火栓３７１は該キャビティＧの中央に位置するため、該キャビティ内の混合ガスを十分に点火させることができる。
その後、混合ガスは膨張して作動し、該キャビティＧの容積は大きくなるばかりか、図８Ｃに示すように、該キャビティＧのローター給・排気孔３６０は作動配気管４６０と連通されない。図８Ｄに示すように、該キャビティＧの容積が作動内部ローターと作動外部ローターの回転に伴って最大に達するようになった時、主排気孔４６１は該キャビティのローター給・排気孔３６０と連通し、該キャビティＧにおける排ガスは作動配気管４６０内に排出されると共に、排気管４７０を通じてロータリーエンジンの外部へ排出される。
図８Ｅに示すように、作動内部ローターと作動外部ローターの回転に伴って、掃気孔４６２は該キャビティＧのローター給・排気孔３６０と連通し、該キャビティＧにおける排ガスは主排気孔４６１と掃気孔４６２を通じて同時に作動配気管４６０内に排出される。
図８Ｆに示すように、主排気孔４６１が該キャビティＧのローター給・排気孔３６０と連通されない場合、圧縮空気給気孔４８０は該キャビティＧのローター給・排気孔３６０と連通し、空気圧縮ローターユニットにおいて初歩的に圧縮された空気は圧縮空気給気孔４８０を通じて該キャビティＧに導入されると共に、燃料ノズル４６３は燃料油を噴射し始め、燃料油と初歩的に圧縮された空気を共に該キャビティＧに吸入させ、混合ガスを形成する。この時、混合ガスは該キャビティＧを掃気し始め、さらに該キャビティＧ内の完全に排出されていない排ガスを排出する。
掃気短絡を避けるために、掃気孔４６２の大きさは、ロータリーエンジンの必要に応じて掃気時間調整板３８０と掃気時間調整軸３９０によって調整することができ、よって、最大限に混合ガスがキャビティＧに入って掃気する時の掃気短絡を減少させる。
作動内部ローターと作動外部ローターの回転に伴って、図８Ｇに示すように、掃気孔４６２はローター給・排気孔３６０と連通されないが、圧縮空気給気孔４８０はローター給・排気孔３６０と依然として連通し、初歩的に圧縮された空気は継続して該キャビティＧに導入されると共に、該キャビティＧの容積は小さくなり、図８Ａに示すように、キャビティＧ内の混合ガスはさらに圧縮される。よって、作動ローターユニットにおける該キャビティは一回の作動を完成する。
該実施形態の作動ローターユニットには、４つのキャビティが存在し、1つのキャビティ内で吸気、圧縮、作動を行う同時に、ほかの３つのキャビティもそれぞれ上記過程を実行し、且つ、４つのキャビティの間は互いに干渉せず、ぞれぞれ独立して混合ガスの吸入、圧縮、点火、作動と排気の過程を実行する。作動ローターユニットの動力は、動力取出軸を通じて外部へ伝達される。
要するに、上記説明から分かるように、空気圧縮ローターユニットは外部から空気を吸入し、その後、内部ローターと外部ローターの間の相互運動によって空気を圧縮し、吸気と圧縮過程を実現することができる。空気圧縮ローターユニットのこのような機能に鑑みて、前記空気圧縮ローターユニットは、単独で空気の圧縮ポンプとして使用されることができ、この時、前記空気圧縮ローターユニットの外部ローターと内部ローターは、歯車伝動機構を通じて一軸に接続されることができる。
ロータリーエンジンにおいて、作動ローターユニットが導入するものは既に初歩的に圧縮された空気であるため、空気圧縮ローターユニットを接続するほか、作動ローターユニットは、また空気を圧縮することができる一切の可能な機構を接続することができる。つまり、ロータリーエンジンにおいて、上記作動ローターユニットのみを備えることができるが、空気圧縮ローターユニットはその他の空気圧縮機構を用いて代替することができる。
また、作動ローターユニットは１つに限定されず、同時に複数の作動ローターユニットを有することができ、よって、更に高い動力出力を実現する。複数の作動ローターユニットを備えるロータリーエンジンにおいて、上記実施形態における給気装置によって同時に複数の作動ローターユニットへ圧縮ガスを供給することができる。
従って、本発明のロータリーエンジンは既存の２ストロークエンジンまたは４ストロークエンジンと異なり、空気圧縮ローターユニットにおける４つのキャビティと作動ローターユニットにおける４つのキャビティは互いに干渉しないように吸気、圧縮、点火、作動と排気の過程を実行する。
しかし、本発明の空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットでは、４つのキャビティに限定されず、本発明の構想は更に多いまたは更に少ないキャビティに応用することができる。
本発明のロータリーエンジンは、２組の一定角度差に基づいて剛性連結された同方向回転ポンプによって複合動作ストロークを形成し、つまり、２組のポンプが１回転する時、それぞれ異なる動作ストロークを行い、既存の４ストロークエンジンと類似する給・排気効率、低燃費・低汚染および既存の2ストロークエンジンの高出力を有し、２ストロークエンジンの混合ガス掃気短絡現象を解消し、大幅に混合ガスの無駄な消費を減少し、さらに環境汚染を軽減する。
本発明の特別な構造設計のため、その作動ローターユニット内のローター給・排気孔３６０は、可燃性ガスの圧縮終了、点火栓点火作動時、作動ローターユニットの内部・外部ローターと従来の三葉型ロータリーエンジンと比べ表面積対体積率がさらに小さく、混合ガスの燃焼にさらに有利である密閉燃焼室を形成し、燃焼効率を向上したと同時に、より高い圧縮比は該ロータリーエンジンをディーゼル油、アルコールなどのより多い燃料を使用できるようにし、改造が必要なのは、点火栓を高圧オイルポンプに変えるだけである。
本発明のあらゆる運動部材はいずれも無偏心回転運動を行うため、大幅に震動を減少し、パワーウエイトレシオ、リッター当たりの出力と出力トルクを向上することができる。本発明の実施形態にかかる内部ローターが1回転するたびに4回作動し、既存の8シリンダー4ストロークエンジンに相当し、体積が小さく、重量が軽いながら、出力が大きいため、エンジンの応用範囲を極大に広げている。
既に本発明の特定の好適な実施形態により本発明を開示し説明したが、当該技術を熟知する者なら誰でも、請求項により限定される本発明の精神および範囲を逸脱しない限りにおいて、その形式および細部におけるいくらかの変更を加えることができる。

Claims (40)

  1. ロータリーエンジンであって、
    エンジン本体に設置された空気圧縮ローターユニットと、該空気圧縮ローターユニットと連動する作動ローターユニットを備え、
    前記空気圧縮ローターユニットは、外部ローターと、該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、且つ外部空気を吸入するための吸気口と圧縮された空気を排出するための排気口が設けられており、前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成されており、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成され、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記空気圧縮ローターユニットの吸気、圧縮行程を実現し、
    前記作動ローターユニットは、外部ローターと、該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、且つ前記空気圧縮ローターユニットから導出された圧縮空気を導入するための給気口、燃料を供給するための燃料供給装置および被燃焼ガスを排出するための排気口が設けられており、前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成されており、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記作動ローターユニットの作動、排気行程を実現し、
    前記空気圧縮ローターユニットの吸気口と排気口はそれぞれ前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターの中空軸に設置されており、前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターの各陥凹円弧状面には開口が設けられ、前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する際に、該開口をそれぞれ前記吸気口と排気口に連通させ、
    前記作動ローターユニットの給気口と排気口はそれぞれ前記作動ローターユニットの内部ローターの中空軸に設けられており、前記作動ローターユニットの内部ローターの各陥凹円弧状面には開口が設けられ、前記作動ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記給気口と排気口に連通させることを特徴とするロータリーエンジン。
  2. 前記空気圧縮ローターユニットと前記作動ローターユニットは、ガス分配角度差に従って連動を実現することを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンジン。
  3. 前記空気圧縮ローターユニットおよび前記作動ローターユニットの外部ローターと内部ローターは、歯車伝動機構を通じてそれぞれ機体に設置された動力取出軸に接続されることを特徴とする請求項２に記載のロータリーエンジン。
  4. 前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターと前記作動ローターユニットの内部ローターは剛性連結されていることを特徴とする請求項２に記載のロータリーエンジン。
  5. 前記空気圧縮ローターユニットおよび作動ローターユニットにおける各内部ローターの各隣接する２つの陥凹した円弧状面の間に形成された突出部位には羽根が設けられており、前記内部ローターの外歯の歯先と前記外部ローターの内歯表面の間の密封を強化するのに用いられることを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンジン。
  6. 前記羽根は内部ローターの径方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項５に記載のロータリーエンジン。
  7. 前記羽根は弾力的に設置されていることを特徴とする請求項５に記載のロータリーエンジン。
  8. 前記空気圧縮ローターユニットの前記吸気口と排気口はそれぞれ該中空軸内に設けられている外部空気を導入するための吸気通路と圧縮された空気を導出するための排気通路に接続されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンジン。
  9. 前記吸気口は、圧力差によって外部空気を該吸気口を通じて前記キャビティに導入するように、前記キャビティの容積が小から大に変化される位置に設けられ、前記排気口は、前記キャビティ内の空気が圧縮された後該排気口から導出されるように、前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のロータリーエンジン。
  10. 前記作動ローターユニットの前記給気口と排気口はそれぞれ該中空軸内に設けられた圧縮された空気を導入するための吸気通路と被燃焼ガスを排出するための排出通路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーエンジン。
  11. 吸気通路を通った圧縮空気が前記キャビティに導入された後更に圧縮されるように、前記給気口は前記キャビティの容積が最小に近づく位置に設けられ、前記キャビティ内の被燃焼ガスが該排気口を介して排出されるように、前記排気口は前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のロータリーエンジン。
  12. 前記キャビティ内の圧縮空気が圧力が最大になるように圧縮された時、燃料作用での被燃焼ガスが前記キャビティの容積が徐々に拡大する方向へ膨張されるように、中空軸の前記給気口に近付く位置には、また前記燃料供給装置が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のロータリーエンジン。
  13. 前記燃料供給装置は、燃料ノズルを含むことを特徴とする請求項１２に記載のロータリーエンジン。
  14. 前記燃料供給装置は、さらに点火栓を含むことを特徴とする請求項１３に記載のロータリーエンジン。
  15. 中空軸の前記排気口と隣接する位置には掃気口が設けられており、該掃気口は前記中空軸内に別途設けられた掃気通路と接続され、前記内部ローターに設けられた開口が該掃気口に連通される時、完全に排出されていない燃焼ガスを該掃気通路から排出させることを特徴とする請求項１１に記載のロータリーエンジン。
  16. 前記掃気口には掃気時間調整板が設けられ、前記作動ローターユニットの運転速度によって経時的に該掃気口のガス排出量を調整することを特徴とする請求項１５に記載のロータリーエンジン。
  17. 前記空気圧縮ローターユニットおよび作動ローターユニットの各外部ローターの内周にはそれぞれ５つの突出した円弧状面からなる内歯が形成され、それぞれ前記外部ローター内に偏心配置された各内部ローターの外周にはそれぞれ４つの陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のロータリーエンジン。
  18. 前記空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットは、直列モードで、空気圧縮機本体のカバー、作動機本体のカバーおよび空気圧縮機本体のカバーと作動機本体のカバーに接続される本体を備える前記エンジン本体内に設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のロータリーエンジン。
  19. 前記本体は、さらに、それぞれ前記空気圧縮ローターユニットの外部ローターと内部ローターに剛性連結される外部ローターカバーと内部ローターカバー、および前記作動ローターユニットの外部ローターと内部ローターに剛性連結される外部ローターカバーと内部ローターカバーを含むことを特徴とする請求項１８に記載のロータリーエンジン。
  20. 前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターと前記作動ローターユニットの内部ローターは、それぞれ前記エンジン本体に設けられた中空軸を中心に回転し、前記空気圧縮ローターユニットの中空軸と前記作動ローターユニットの中空軸は接続されていることを特徴とする請求項１９に記載のロータリーエンジン。
  21. それぞれ前記空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットの動力取出軸に接続され、前記エンジン本体の下側に設けられていることを特徴とする請求項２０に記載のロータリーエンジン。
  22. 前記空気圧縮ローターユニット、作動ローターユニットの各内部ローターと外部ローターの内部には冷却潤滑剤通路が設けられ、各外部カローターのカバー、内部ローターのカバーにおける冷却潤滑剤通路とマッチングすることを特徴とする請求項１９に記載のロータリーエンジン。
  23. 前記エンジン本体内には複数の並列モードで構成されているローターユニット組が設けられており、各ローターユニット組は前記空気圧縮ローターユニットと作動ローターユニットにより構成されることを特徴とする請求項１７に記載のロータリーエンジン。
  24. エンジン本体に設けられている空気圧縮ローターユニットであって、
    外部ローターおよび該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、
    外部空気を吸入するための吸気口と圧縮された空気を導出するための排気口が設けられており、
    前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成されており、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成され、前記外歯の各隣接する２つの歯先と内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記空気圧縮ローターユニットの吸気、圧縮および排気を実現し、
    前記空気圧縮ローターユニットの吸気口と排気口はそれぞれ前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターの中空軸に設置されており、前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターの各陥凹円弧状面には開口が設けられ、前記空気圧縮ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する際に、該開口をそれぞれ前記吸気口と排気口に連通させることを特徴とする空気圧縮ローターユニット。
  25. 前記外部ローターと内部ローターは歯車伝動機構を介して一軸に接続されることを特徴とする請求項２４に記載の空気圧縮ローターユニット。
  26. 前記内部ローターの各隣接する２つの陥凹した円弧状面の間に形成された突出部位には羽根が設けられ、前記内部ローターの外歯の歯先と前記外部ローターの内歯表面の間の密封を強化することを特徴とする請求項２４に記載の空気圧縮ローターユニット。
  27. 前記吸気口と排気口はそれぞれ前記内部ローターの中空軸に設置され、前記吸気口と排気口はそれぞれ該中空軸内に設けられている外部空気を導入するための吸気通路と圧縮された空気を導出するための排気通路に接続されており、前記内部ローターの各陥凹した円弧状面には開口が設けられ、前記内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記吸気口と排気口に連通させることを特徴とする請求項２４に記載の空気圧縮ローターユニット。
  28. 前記吸気口は前記キャビティの容積が小から大に変化される位置に設けられ、圧力差によって外部空気を該吸気口を介して前記キャビティに導入し、前記排気口は前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられ、前記キャビティ内の空気を圧縮した後該排気口を介して導出することを特徴とする請求項２７に記載の空気圧縮ローターユニット。
  29. 前記外部ローターの内周には５つの突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記外部ローター内に偏心配置された内部ローターの外周には４つの陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されていることを特徴とする請求項２４〜２８のいずれかに記載の空気圧縮ローターユニット。
  30. エンジン本体に設けられた作動ローターユニットであって、
    外部ローターおよび該外部ローター内に偏心配置された内部ローターを含み、
    圧縮空気を導入するための給気口、燃料を供給するための燃料供給装置および被燃焼ガスを排出するための排気口が設けられており、
    前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成されており、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成され、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記作動ローターユニットの作動および排気を実現し、
    前記作動ローターユニットの給気口と排気口はそれぞれ前記作動ローターユニットの内部ローターの中空軸に設けられており、前記作動ローターユニットの内部ローターの各陥凹円弧状面には開口が設けられ、前記作動ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記給気口と排気口に連通させることを特徴とする作動ローターユニット。
  31. 前記外部ローターと内部ローターは歯車伝動機構を介して動力取出軸に接続されることを特徴とする請求項３０に記載の作動ローターユニット。
  32. 前記内部ローターの各隣接する２つの陥凹した円弧状面の間に形成された突出部位には羽根が設けられ、前記内部ローターの外歯の歯先と前記外部ローターの内歯表面の間の密封を強化することを特徴とする請求項３０に記載の作動ローターユニット。
  33. 前記給気口と排気口はそれぞれ前記内部ローターの中空軸に設置され、該給気口と排気口はそれぞれ前記中空軸内に設けられている圧縮された空気を導入するための吸気通路と被燃焼ガスを排出するための排気通路に接続されており、該内部ローターの各陥凹した円弧状面には開口が設けられ、前記内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記給気口と排気口に連通させることを特徴とする請求項３０に記載の作動ローターユニット。
  34. 吸気通路を通った圧縮空気が前記キャビティに導入された後更に圧縮されるように、前記給気口は前記キャビティの容積が最小に近付く位置に設けられ、前記キャビティ内の被燃焼ガスが該排気口を介して排出されるように、前記排気口は前記キャビティの容積が大から小に変化される位置に設けられていることを特徴とする請求項３３に記載の作動ローターユニット。
  35. 前記キャビティ内の圧縮空気が圧力最大になるように圧縮された時、燃料作用での被燃焼ガスが前記キャビティの容積が徐々に拡大する方向へ膨張されるように、中空軸の前記給気口に近付く位置には、ほかに前記燃料供給装置が設けられていることを特徴とする請求項３４に記載の作動ローターユニット。
  36. 中空軸の前記排気口と隣接する位置には掃気口が設けられており、該掃気口は前記中空軸内に別途で設けられた掃気通路と接続され、前記内部ローターに設けられた開口が該掃気口に連通される時、完全に排出されていない燃焼ガスを該掃気通路を介して排出することを特徴とする請求項３４に記載の作動ローターユニット。
  37. 前記掃気口に掃気時間調整板が設けられ、前記作動ローターユニットの運転速度によって経時的に該排気口のガス排出量を調整することを特徴とする請求項３６に記載の作動ローターユニット。
  38. 前記外部ローターの内周には５つの突出した円弧状面からなる内歯が形成され、該外部ローター内に偏心配置された内部ローターユニットの外周には４つの陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されていることを特徴とする請求項３０〜３７のいずれかに記載の作動ローターユニット。
  39. エンジン本体に設けられた少なくとも一つの作動ローターユニットおよび該作動ローターユニットに適応され圧縮空気を供給する給気ユニットを備えるロータリーエンジンであって、
    前記作動ローターユニットは、外部ローターおよび該外部ローターに偏心配置された内部ローターを含み、
    圧縮空気を導入するための給気口、燃料を供給するための燃料供給装置および被燃焼ガスを排出するための排気口が設けられており、
    前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記作動ローターユニットの作動、排気行程を実現し、
    前記作動ローターユニットの給気口と排気口はそれぞれ前記作動ローターユニットの内部ローターの中空軸に設けられており、前記作動ローターユニットの内部ローターの各陥凹円弧状面には開口が設けられ、前記作動ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記給気口と排気口に連通させることを特徴とするロータリーエンジン。
  40. エンジン本体に設けられた少なくとも一つの作動ローターユニットおよび該作動ローターユニットに適応され圧縮空気を供給する給気ユニットを備えるロータリーエンジンであって、
    前記作動ローターユニットは、外部ローターおよび該外部ローターに偏心配置された内部ローターを含み、
    圧縮空気を導入するための給気口、燃料を供給するための燃料供給装置および被燃焼ガスを排出するための排気口が設けられており、
    前記外部ローターの内周には複数の突出した円弧状面からなる内歯が形成され、前記内部ローターの外周には複数の陥凹した円弧状面からなる外歯が形成されており、前記外歯の各隣接する２つの歯先と前記内歯の表面が接触して複数の相対的に独立したキャビティを形成することにより、前記内歯と外歯の噛合い、分離過程における上記各キャビティの容積変化によって前記作動ローターユニットの作動、排気行程を実現し、
    前記作動ローターユニットの給気口と排気口はそれぞれ前記作動ローターユニットの内部ローターの中空軸に設けられており、前記作動ローターユニットの内部ローターの各陥凹円弧状面には開口が設けられ、前記作動ローターユニットの内部ローターが該中空軸を中心に回転する時、該開口をそれぞれ前記給気口と排気口に連通させ、
    前記給気ユニットは少なくとも請求項２４〜２８のいずれかに記載の空気圧縮ローターユニットであることを特徴とするロータリーエンジン。
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