JPH01232120A - ロータリエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジン特にロークリエンジンに関するもの
である。

［従来の技術］ エンジンとしてはピストンの往復運動をクランクにより
回転運動に変換するレシプロエンジンが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ このレシプロエンジンは、ピストンの往復運動をクラン
クにより回転運動に変換するので、機械効率が悪いとい
う欠点がある。又エンジン出力の特性として特にディー
ゼルエンジンでは出力トルクについては大幅な増減はな
く、エンジン出力は回転数の増大とともに増大してゆく
。

従って、低回転時でのエンジン出力は低く、急坂登板時
、坂道発進等では出力不足の傾向がある。

本発明は、エンジンの機械効率が高く、更に出力トルク
値の調整をも可能なロークリエンジンを提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、円盤状の空間を形成したハウジングに凸部と
凹部を等ピッチで形成し、凸部と凹部とを滑かな曲面で
接続したウェーブピストンを回転自在且気密に嵌装し、
前記ハウジングに凸部の数の２倍の数のベーンを中心に
向って出入自在に設けると共に該ベーンをスプリングに
よりウェーブピストンに押圧せしめ、ハウジングとウェ
ーブピストンとベーンによって囲まれた気密な空間を燃
焼室とすると共に該燃焼室に排気孔と給気孔を連通させ
、排気孔と給気孔をウェーブピストンの動きに同期させ
て開閉可能とし、且給気・孔開日時には燃焼用空気を加
圧給気させることを特徴とするものである。

［作　　　用］ ベーンはウェーブピストンの回転動にともない、ウェー
ブピストンの曲面に沿って中心方向へ出入する。又凸部
の移動に伴い燃焼室の容積の増減があり、ベーンと凸部
とで囲む空間が小の時給気孔を開は燃料と空気を供給し
、給気口を閉じて燃焼させて、燃焼ガスの圧力をウェー
ブピストンに作用させて回転力を発生させ、燃焼容積が
最大となったところで排気孔を開は次に来る凸部の動き
で燃焼ガスを排気する。

［実　施　例］ 以下図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。

先ず第１図〜第４図に於いて該実施例の基本構造を説明
する。

円形のハウジングｌの内部に円盤状の空間を形成し、該
空間の中心に回転軸２を回転自在に支承せしめ、該回転
軸２にウェーブピストン３をスプライン結合する。ウェ
ーブピストン３は前記空間の厚みと同じ厚みを有し、頂
部が空間内面４に摺接するピストン部５と、ハウジング
内面との間で燃焼室６を形成する凹部７とが滑かな曲面
Ｃ°こよって接続されたものである。尚、該実施例では
ピストン部５、凹部７の数はそれぞれ４である。前記ハ
ウジングｌの両側面に側板３５．３１ｆを固着し、ハウ
ジング１の内部を気密とする。前記ウェーブピストン３
は該側板３５゜３Ｂに気密に摺動する。又、ハウジング
ｌには冷却室３７が設けられ、該冷却室３７には冷却水
が流通されている。

前記ハウジングｌの円周８等分した位置で放射状に収納
孔８を形成し、該収納孔８にベーン９を摺動自在に嵌合
せしめ、該収納孔８内にスプリングｌＯを設け、ベーン
９をウェーブピストン３へ押圧せしめる。ベーン９の先
端はウェーブピストン３に円滑に且気密に摺接し得る様
な曲面に仕上げてあり、又ベーン９にはウェーブピスト
ン３の回転軸心に直交する両穴１１．１２を外側から中
心に向ってベーン９の摺動方向と平行に先端を閉塞せし
めて穿設する。

両穴１１．．１２に連通する排気孔１３、給気孔１４を
ベーン９の収納孔８との摺接面側より穿設し、該排気孔
１３はウェーブピストン３の回転方向に対して上流側に
位置させ、給気孔１４は下流側に位置させている。

前記収納孔８の底部を形成する袋部１５に前記両穴１１
．１２の軸心延長上に該両穴１１．１２と同内径のブツ
シュ１６．１７を嵌装する。両ブツシュ１Ｂ。

１７を回転自在に貫通させ、前記両穴１１．１２に摺動
自在且回転自在に中空の弁棒１８．１９を嵌合せしめる
。両弁棒１８．１９にはそれぞれ前記ベーン９の摺動ス
トローク以上の長さを有する長孔２０゜２１を穿設し、
該長孔２０．２１は前記排気孔１３、給気孔１４と連通
可能とする。両弁棒１８．１９にはそれぞれ干渉しない
様にタイミングギア２２．２３を嵌着し、該タイミング
ギア２２．２３に掛回したタイミングベルト２４．２５
を介して図示しない駆動源で弁棒１８．１９を回転させ
得る様になっている。

排気孔１３と連通可能な弁棒１８は図示しない排気マニ
ホールドに接続し、給気孔１４に連通可能な弁棒１９は
電磁弁２Ｂを介し空気タンク２７へ接続し、該空気タン
ク２７には電磁弁２８を介しエンジンによって駆動され
るコンプレッサ２９を接続しである。

前記した収納孔８の対峙する二の内壁３０．３０には前
記排気孔１３、給気孔１４とそれぞれ連通可能な連絡溝
３１．３１を刻設する。又、ハウジングｌの内面、ベー
ン９の中心より所要角度（例えば１５”　）回転方向に
ずれた位置に燃料噴射ノズル３２を設ける。なお燃料噴
射ノズル３２について図では内面４より突出させている
が実際にはウェーブピストン３と干渉しないようにハウ
ジング１の内面４のくぼみ（図示せず）に設けである。

上記構成によればベーン９、ハウジング１、ウェーブピ
ストン３によって燃焼室８が形成され、この燃焼室６内
をピストン部５が移動することにより燃焼室Ｂの体積変
化が起きる。

次に第５図（ホ）〜第５図（Ｊ）、第６図（ホ）〜第６
図ＣＤ）を併用して、該実施例の作動を説明する。

第５図（ホ）ご第５図（Ｊ）に於いて燃焼室６、ピスト
ン部５にそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄの添字を付しである。

先ずエンジンが駆動される時には、電磁弁２６゜２８が
いずれも通であり、又空気タンク２７が所定の圧力に保
持される様コンプレッサ２９は駆動される。前記連絡溝
３１．３１と排気孔１３、給気孔１４とは常時連通して
おり、従って排気孔１３と長孔２０、給気孔１４と長孔
２１とが連通すると燃焼室６と排気マニホールド（図示
せず）とが連絡溝３１、排気孔１３、長孔２０、弁棒１
８を介して連通され、燃焼室６と空気タンク２７とが連
絡溝３１．給気孔１４、長孔２１．弁棒１９を介して連
通される。

而して、排気孔１３と長孔２０との連通、不通、即ち、
排気孔１３の開閉は弁棒１８の回転によって行われ、給
気孔１４と長孔２１との連通、不通、即ち給気孔１４の
開閉は弁棒１９の回転によって行われる。

第６図（ホ）、第６図（８）はピストン部５ａが第５図
への状態にある時を０６としウェーブピストン３を矢印
方向（時計方向）に回転させた場合のベーン９ａについ
ての給気孔１３ａ　、ベーン９ｂについての排気孔１４
ｂの開閉タイミングを示すものである。

更にピストン部５ａの動きに着目して、燃焼室６ａ内の
作動について説明する。

第５図囚の状態からピストン部５ａが矢印の方向に回転
すると燃焼室６ａ内の燃焼ガス（前工程で生じた燃焼ガ
ス）を排気孔１３ｂより排出すると共にピストン部５ａ
の左側で給気が始まる。この給気は加圧給気であり、空
気タンク２７に貯えた圧縮空気をその圧力によって強制
的に給気孔１４ａより燃焼室Ｂａ内に給気するものであ
る。

ウェーブピストン３が１５＠回転した時に給気孔１４が
閉となると共に燃料噴射ノズル３２から燃料が噴射され
て、爆発工程が始まる。この爆発工程は略６２．５°迄
（第５図（Ｂ）〜第５図（ε））継続される。又、前記
燃焼ガスの排気は４５°迄（〜第５図り））行われる。

６２．５°　（第５図（ε））が燃焼室６ａの容積最大
であり、その後ピストン部５ｄが燃焼室６ａに侵入して
くることにより排気が行われる（第５図（ε）〜第５図
（Ｊ））。

更に排気工程と重複して給気（第５図（Ｇ）〜第５図（
Ｈ））、爆発（第５（り〜）が行なわれる。

燃焼室６ａの作動の様子を線図に表わせば第６゜図（Ｃ
）となり、排気工程の一部と吸入工程及び爆発工程の一
部が重複しているのが解る。又、給気は加圧給気であり
、上記作動に圧縮工程はない。

同様に燃焼室６ｂの作動は第６図の）の様になり、燃焼
室６ａと４５°遅れた作動となっている。更に、燃焼室
ｅｃ、ｅｅ、ｅｏは燃焼室６ａと作動タイミングが同じ
、燃焼室ｅｄ、ｅｒ、ｅｈは燃焼室６ｂと作動タイミン
グが同じである。

従って、各燃焼室は９０＠に１回、隣り合う燃焼室は４
５＠位相がずれて爆発するので、４５＠毎に４燃焼室が
爆発することになりウェーブピストン１回転では４Ｘ、
８−３２回の爆発がある。

尚、これは最大出力時の状態であって、作動させる燃焼
室の数を適宜選択することができる。

燃焼室の作動を休止させるには電磁弁２６を非励磁とし
、弁棒１９と空気タンク２７との連通を断ち、弁棒１９
を介して燃焼室６を大気と連通し、燃料の噴射を停止さ
せればよい。

斯くの如くすると燃焼室６には単に空気が出入するだけ
となり、而も圧縮工程がないので休止させたことによる
ロスは極めて少ない。

作動させる燃焼室の数はウェーブピストン１回転につい
て、１〜３２回の範囲で任意に選択できると共に休止さ
せる燃焼室を移動させ、特定の燃焼室に熱負荷が集中す
るのを避けることも可能である。

又、爆発時に発生する出力トルクを第８図、第９図に於
いてレシプロエンジンとの比較に於いて説明する。

第９図はレシプロエンジンでピスント３３の受圧面積を
Ａとし爆発時の圧力をｐとし、モーメント半径をｒとす
ると、発生トルクＨはｐＡｒであり、この１時のモーメ
ント半径は略最小である。これに対し第８図に示す本実
施例では有効受圧面積をＡ′とすると、発生トルクＭ′
はｐＡ’　　ｒであり、この時のモーメント半径は略最
大である。従って、該実施例で爆発時に強いトルクが発
生する。

尚、上記実施例は本発明の一例を示すものであり、種々
変更が可能で例えば、給気、排気を弁棒を設けて行った
が、第７図に示す如く側板３５又は３６に給気口３４、
排気口（図示せず）を設け、この給気口、排気口をバル
ブにより開閉する様にしてもよいことは勿論であり、ピ
ストン部の数は適宜、選択することも可能である。更に
、燃焼回数の選択と併せて給気圧力の調整を行い、出力
の調整を行ってもよい。

［発明の効果コ 以上述べた如く本発明によれば、往復運動を回転運動に
変換する必要がないので機械効率が高く、出力トルク自
体の調整を行えるので、発進トルクの増大と共に高速運
転時の燃費の向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の側断面図、第２図は該
実施例の平面図、第３図は該実施例のベーン蔀斜視図、
第４図は同前分解斜視図、第５図へ〜第５図（Ｊ）はエ
ンジンの作動説明図、第６図Δ〜第６図の）はエンジン
作動に於いて１室についての作動の様子を示す線図で第
６図人は給気孔の開閉を示す線図、第６図（Ｂ１は排気
孔の開閉を示す線図、第６図（Ｃ）は燃焼室６ａについ
ての作動状態を示す線図、第６図（Ｄ）は燃焼室６ｂに
ついての作動状態を示す線図、第７図は他の実施例の部
分斜視図、第８図は本発明に於けるウェーブピストンに
作用する力の状態を示す説明図、第９図は従来例に於け
る力の作用状態を示す説明図である。 ｌはハウジング、３はウェーブピストン、５はピストン
部、６は燃焼室、９はベーン、１３は排気孔、１４は給
気孔を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）円盤状の空間を形成したハウジングに凸部と凹部を
   等ピッチで形成し、凸部と凹部とを滑かな曲面で接続し
   たウェーブピストンを回転自在且気密に嵌装し、前記ハ
   ウジングに凸部の数の２倍の数のベーンを中心に向って
   出入自在に設けると共に該ベーンをスプリングによりウ
   ェーブピストンに押圧せしめ、ハウジングとウェーブピ
   ストンとベーンによって囲まれた気密な空間を燃焼室と
   すると共に該燃焼室に排気孔と給気孔を連通させ、排気
   孔と給気孔をウェーブピストンの動きに同期させて開閉
   可能とし、且給気孔開口時には燃焼用空気を加圧給気さ
   せることを特徴とするロータリエンジン