JPH07502794A - 章動型内燃機関 - 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】 本発明は、中動型内燃機関に関し、特に高能率慴動型内燃機関に関する。本発明 は、円錐状の表面と中央に配設された球体とを有して対称的な部分球形チャンバ 内に位置決めされたディスクを含む中動型内燃機関から成る。該チャンバは、デ ィスクを収容するように構成され、駆動軸を回転させるために球体を移動可能に 係合させ、ディスクをチャンバ内で常動させる軸受を中央に有する。好ましくは 、機関は、４サイクル原理で作動し、吸気チャンバと圧縮チャンバを一つのチャ ンバに、燃焼チャンバと排気チャンバを一つのチャンバに統合して１８０°毎４ 行程内燃機関は、−世紀以上に亘り使用されてきた。これよりも長（、機械学に おける部材のすりこぎ運動及び常動の概念は知られている。また、常動している 部材の回転運動から別の形の運動へのエネルギの移転も、知られている。これま で内燃機関に中動部材を使用する概念は試みられてはきたが、あまり成功してい ない。本願に開示された装置まで、内燃機関のチャンバを画定するための中動部 材の効果的な使用は、殆ど成功していなかった。

一般に、部材のすりこぎ運動は、加わったトルクが回転軸線の方向を変え、この 軸線が円錐形のパターンを描いてトルクの方向に直角に回転する時、回転体（例 えばこま）により呈される効果である。常動は、回転体（例えばこま）のすりこ ぎ回転軸線の垂線からの傾きの周期的変動を指す。

中動機関は、基本的要素として、球形部材と、該球体の軸線に沿って該球体を貫 通する軸を含む。球体と軸は、軸の運動を円錐形に従動させつつ球体と軸が移動 するように、チャンバ内に位置決めされる。常動の全体的な効果は、最終的に回 転することなく交互に傾くことにある。

中動要素は、種々の機械装置において、エネルギを移転させるために使用されて きた。例えば、早くも１９０４年に、Ｆ、　Ｅ、ホールに授与された米国特許第 ７７３２０６号は、常動しているボールと軸をピストンが駆動させて駆動軸を回 転させるガソリン機関を開示している。同様に、１９０８年に、米国特許第８７ ６２０２号は、中動要素をピストンと駆動軸との間のリンク装置とした機関用の 運動伝達装置を開示している。即ち、ピストンが中動要素のアームを駆動して、 軸を中動動作で駆動し円錐形パターンを払拭している。軸のエネルギは、歯用機 構を介して移転され、別個の駆動軸を駆動している。

他の多くの特許も、ある形態から他の形態に運動を移転するために、駆動したボ ールと軸を使用している。１９４２年の米国特許第２２７８６９６号は、ローク リエンジンに適用した中動要素を開示した。この引例では、軸に垂直なアームに 取り付けたピストンを記載している。軸は中央の旋回点を中心に回転して、二つ の円錐形の回転を生成していＩこ。軸の端部は、別個の駆動軸を回転させる手段 に取り付けられている。軸は、ボール及びディスク構造内で軸受を介して移動す る。しかしながら、上述した引例は全て、中動ボールと軸を、ある形態の運動を 他に伝動するための手段としてのみ用いている。引例のいずれも、内燃機関に使 用されるチャンバを画定するために実際の中動要素（即ち、ボール及びディスク 、及び軸等）を使用していない。

１９６３年にディに授すされた米国特許第３１０２５１７号は、中動部材の概念 で作動する常動ディスク型内燃機関を開示している。ここでは、中動ディスク構 造自体が、実際の内燃機関サイクルの一体部分を成している。即ち、ボールとデ ィスクは、吸気、圧縮、燃焼及び排気の各チャンバを画定している。ディにより 開示された機関は、ディスクを含む球面を取り囲んで支持するｔｚｆ）リンクを 備えた内燃機関である。該ディスクは、チャンバーを二つのチャンｌ〈に分離し 、単一のストップによりチャンバの二つの１４部を連通させている。球体とディ スクが体動回転すると、吸気、圧縮、燃焼及び排気用の各チャンバは、軸を駆動 するように相互作用する。ディにより開示された機関は、全体として、３６０° 毎に点火する３、 ディにより開示された機関は、駆動軸を一本だけ備えている。従って、ボールと 軸要素の質量中心は、ホールの中心にない。本願に開示された中動機関と異なり 、ボールと軸の質量中心は常に移動しており、機関に余分な応力をかけている。

ディの引例はストップを一つだけ開示しているので、ディの装置は二つ又は三つ のチャンバを有する。更に、吸気及び圧縮はディスクの一方の側で同時に行われ 、膨張及び排気行程は、ディスクの他方の側で行われる。従って、ディスクの両 側で、一つの４行程プロセスを完了する・必要がある。

本発明の目的は、機関の各側で、吸気／圧縮チャンバを一つのチャンバに結合し 、炉焼／排気チャンバを一つのチャンバに結合した、中動内燃機関を提供するこ とにある。

本発明の他の目的は、各側で３６０°毎に点火して、各側の位相が１８０°ずれ た、内燃機関を提供することにある。これにより、この内燃機関は、全体として １８０°毎に点火する。

本発明の池の目的は、吸気／圧縮と燃焼／排気用のチャンバを合併して、内燃機 関の寸法を減少することにある。

本発明の他の目的は、チャンバを分割して、下側領域の容積をディスクの両側で 吸気／圧縮に用い、上側領域の容積をディスクの両側で燃焼／排気に用いること により、内燃機関の寸法を減少させることにある。

発明の概要 本発明は、円錐状の表面と中央に配設された球体とを有するディスクを含む、中 動内燃機関から成る。対称な部分球形チャンバは、ディスクを収容するように構 成され、中央に１球体を移動可能に係合させ、ディスクをチャンバ内で常動させ る軸受を有する。クランク軸はディスクの軸線」二で球体内に回転可能に配設さ れ、駆動軸はチャンバの軸線」二でチャンバの両側面に位置決め配設されている 。

駆動軸は、ディスクの常動が駆動軸を回転させるように、クランク軸に偏心的に 固定されている。好ましい実施例において、ディスクは、１８０°離間して位置 決めされた二つの間隙を有する。チャンバは、チャンバを吸気／圧縮部と燃焼／ 排気部とに分割して機関の各側を３６０°毎に点火させ全体として機関を１８０ ゜毎に点火させるように、ディスクの間隙と整合する同数のストップを有する。

また、本発明の他の実施例は、ストップの構成を異ならせている。−構成例では 、二つ以上のストップと間隙が設けられている。別の構成では、１８０°離間し て整列させた二つのストップの配置から他の角度にストップを移動することを含 む。即ち、１８０°以外の位置へのストップの移動は、ストップの上方と下方に それぞれ大きいチャンバと小さいチャンバを形成する。この構成例では、小さい チャンバに吸気及び圧縮部を形成し、大きいチャンバに燃焼及び排気部を形成し て、アトキンソンサイクルを実用的なものにしている。また、吸気／圧縮チャン バを膨張／排気チャンバより大きくして、自己過給サイクルを効果的に生成する ことができる。更に、この構成は、ポンプ又は空気圧縮装置として使用するこ図 ＩＡは、ボール及びディスク構造の側面図である。　図ＩＢは、ボール及びディ スク構造の端面図である。　図２Ａは、図ＩＢに示したディスクの断面図である 。

図２Ｂは、図ＩＡに示したディスクの断面図である。

図３は、ディスクの封止手段を示すディスク及びチャンバの断面図である。

図４は、排気マニホールドを示す外側チャンバの平面図である。

図５は、チャンバ内のボール、軸、及びディスク構造の破断側断面図である。

図６は、図１の線６−６に沿った中動機関の断面図である。

図７は、図４の線７−７に沿った中動機関の断面図である。

図８は、図６の線８−８に沿った中動機関の断面図である。

図９は、図６の線９−９に沿った中動機関の断面図である。

図１０は、図６の線１０−１０に沿った中動機関の断面図である。

図１１は、もう一つの排気ポートを示す中動機関の断面図である。

図１２は、図６に示したような分離状態で、空気取入及び燃料噴射ストップを示 す。

図１３は、図９に示したような分離状態で、空気取入及び燃料噴射ストップを示 す。

図１４は、機関内の種々のチャンバ、チャンバ部、領域の構成を示す図である。

図１４ａ乃至図１４ｇは、二次チャンバを生成するための、ディスクの移動支点 効果を示すチャンバの断面図である。

図１５ａ乃至図１５ｃは、異なる燃焼容積を示した図、及び圧縮比を変更する電 Ｔ制御装置のブロック図である。

図１６ａ及び図＋６ｂは、単式及び二重燃料噴射システムの空気及び燃料噴射の タイミングを示す。

図１７ａ乃至図１７ｃは、機関を、定容燃焼サイクル、自己過給サイクル、及び アトキンソンサイクルで作動させるための、ストップの種々の配置を示す。

図１８は、共働するように連続して位置決めした多重中動ディスク型内燃機関本 発明は、チャンバの二つの平行で平坦な壁と物理的接触を行いつつ中動動作を呈 する二分割円錐状ディスクにより可変容積を生成することができる、という力学 原理に基づいた内燃機関から成る。この単一の二分割円錐状ディスク１１０が、 出力発生要素である。対称的な形状とチャンバの共有により、物理的空間を効果 的に使用している。この形状は、出力／重歌比並びに出力密度を実質的に増加さ せる一方で、燃料消費量を低減し得る可能性を有する。

本明細書の全体を通じて、中動機関は、図５に示した向きで言及されている。

即ち、排気弁は機関頂部に位置決めされ、駆動軸は機関の両側から横方向外側に 延びている。しかしながら、この向きは、機関の説明の一貫性を維持する場合に 限り、任意に選定した。機関が作動する向きはこの配置に限定されるものではな く、どんな向きでも本発明の範囲内にある。

先ず、図ＩＡを参照すると、この図は、側面から見たボール１００とディスク＋ １０の配置を示す。ディスクの表面は、平行ではなく、ディスク＋１０を図ＩＢ のように見たとき明らかなように、円錐状になっている。間隙＋９０及び１９２ は、ディスクをディスク部１２０及び＋３０に分割している。これらの間隙１９ ０及び１９２は、分離した状態で図１２及び図１３に示した後述の対応するスト ップ３９０及び４８０を収容するように位置決めされている。好ましい実施例に おける間隙＋９０及び＋９２は、１８０°離間させているが、図１７を参照して 説明するように、他の角に位置決めしてもよい。中動機関のボールとディスクは 対称であるので、ボールとディスクの質量中心は、常に一定である。また、中動 ディスク型内燃機関は、質量中心が一定でクランク軸にかかる応力が最小になる ので、高毎分回転数（ＲＰＭ）で作動することができる。ストップを１８０゜離 間させて位置決めしない場合は、質量中心が一定になるようにディスク部の重量 分布を調整することができる。更に、別のチャンバを構成するように、任意の数 の間隙を使用してもよい。

次に、図ＩＢを参照すると、ボールとディスクの配置の端面図が示されている。

ボール１００は、該ボールを取り囲むディスク１２０及び１３０と共に示されて いる。クランク軸２００（図５に示す）は、開口部１０２を貫通してボールの両 面から外に延出している。クランク軸２００は、ディスクを含む面に垂直である 。

更に、第一の側面１２２と第二の側面１２４とを有する」二側ディスク部１２０ と、側面１３２及び１３４を有する下側ディスク部１３０とか示されている。デ ィスク部の識別可能な縫部１４０は、後に図３を参照してより詳細に説明する。

最後に、上側布のストップ封止部１６０と下側布のストップ封止部＋６２が、ボ ール１００からディスクの縁部１４０まで延びるディスクの内側縁部に沿って図 示されている。

次に、図２乃至図１３を参照すると、これらの図はチャンバ内に位置決めされた ボール、軸、及びディスクの種々の断面図を示す。図５は、チャンバ内における 図１のボールとディスクの配置に対応した側面図を示す。　図２乃至図４に示し た冷却及び潤滑装置並びに機関の外側チャンバを、図５を参照して詳細に説明す る。

図５に示した中動機関の一般構造について先ず説明すると、中動機関は、チャン バ３００内に収容されたディスク部＋２０及び１３０により外周を取り囲まれた 、ボール１００を含んでいる。ディスク部は、ディスクの側面がチャンバの壁と 接触したときにチャンバの壁と接触線を形成するような円錐形状を有する。チャ ンバ３００は、内燃機関の応力に耐え得る適当な材料から形成される。ボール１ ００は、二つのチャンバポール封止部３０８により、チャンバ３００内で封止さ れている。チャンバ（図５の部分３２２及び３５２）からのガスの漏出を防ぐた めに設けた封止部３０８は、ボールとディスクを除去したチャンバの断面図を示 す図１１に、より明瞭に示されている。封止部３０８は、円形であり、チャンＩ 〈３００の外側に延出したボール１００の部分を封止する。

ボールとディスクの他に、チャンバ３００は、ディスクの間隙１９０及び！９２ に嵌合される二つのストップ３９０及び４８ｏ（図９に示し、更に図１２及び図 １３には分離した状態で示す）を含む。ストップ３９０及び４８０は又、機関内 での燃焼に必要な空気及び燃料も供給する。

中動機関の構造と作用についての以下の説明を−・貫して且つ明確に行うために 、機関内の種々のチャンバ、部分、部を示すチャートである図１４に示すように 、チャンバを、ボール及び該ボールに当接する二つのストップによって構成され る上側チャンバ部分３１２と下側チャンバ部分３４２に関して説明する。上側チ ャンバ部分は、下方をボールとストップで囲まれた領域であり、両側を壁３２０ 及び３３０（図５）により、ストップの上方で部分球形チャンバ３１０（図５） により画定される。下側チャンバ部分は、上方をボールとストップで囲まれた領 域であり、両側を壁３５０及び３６０（図５）により、ストップの下方で部分球 形チャンバ３４０により画定される。

各チャンバ部分は、更に、図１４に概略を示したように、左チャンバ部と右チャ ンバ部とに分割される。即ち、上側チャンバ部分３１２は、ディスク部１２０に より右チャンバ部３２２と左チャンバ部３３２とに画成される。同様に、下側チ ャンバ部分３４２は、ディスク部１３０により右チャンバ部３６２と左チャンバ 部３５２とに画成される。最後に、各チャンバ部は、吸気、圧縮、燃焼及び排気 の各領域を含む、連続的に変化する種々の領域に分割されるが、これについては 、図１４ａ並びに１４ｇを参照して詳細に説明する。

図８に示した排気ボート３６８乃至３８２は、二つの燃焼／排気部用に、上側チ ャンバ部分３１２の側壁３２０及び３３０に沿って配設されている。同様に図８ に示した排気弁４２２乃至４３８は、排気ポート内に位置決めされている。４個 の排気弁を上側各部の側壁にそれぞれ設けているが、任意の数の排気ポートを使 用してもよい。好ましい実施例において、排気弁は、従来技術で公知のように、 カムを介して作動する。しかしながら、排気弁を開閉するための他の適当な手段 を使用してもよい。

クランク軸２００は、ボールの両端に向けて延出する駆動軸２！０及び２２０に 、偏心的に取り付けられているち好ましい実施例においては、ディスクの両側で 位相が１８０°ずれたサイクルを維持するために、スプライン２３０を設けて、 クランク軸２００を駆動軸２１０及び２２０に固定している。クランク軸を駆動 軸に取り付けることにより、本発明の構成は、歯車リンク機構を設ける必要性も 除去する。軸受２０２は、ボール内に位置決めされて駆動軸まで延びている。ク ランク軸２００は、軸受２０２内に回動可能に位置決めされる。好ましい実施例 において、軸受はボール＋００に固定された単一の円筒軸受である。図２Ａ及び ２Ｂに示したように、軸受２０２は、オイルをディスクからクランク軸まで通過 させ得るように、ディスクオイル出口１８０と整合した開口部２０３を有する。

軸受は、従来技術で公知のイを意の適当な材料から形成される。

ボール及び軸受２０２内に配設されたクランク軸２００は、駆動軸の中心線に対 して一定角度を成して位置決めされる。出力及びトルク要求量に応じて、機関内 では１０乃至７０°の範囲の角度を使用し得るが、最適なりランク軸角度は、１ ０°乃至３０°の間である。好ましい実施例において、クランク軸は、２０’の 角度に位置決めされている。ディスク部分の壁部に作用する膨張ガスにより得ら れるボールとディスクの中動運動は、軸受２０２を介してクランク軸を駆動する 。クランク軸２００の動作は、クランク軸２００の中点から外側端部まで延びる 線を考えると、よく分かる。クランク軸が中点を中心に回転すると、仮想線は二 つの円錐を生成し、この二つの円錐の頂点はクランク軸の中点で交わる。クラン ク軸２００が回転すると、二本の駆動軸２１０及び２２０を回転駆動させる。

駆動軸の回転軸線は、駆動軸の中心を通る線である。しかしながら、単一の駆動 軸を設けることも可能である。駆動軸に取り付けられないクランク軸の端部は、 軸受を介して機関内で回転する。ボールと円錐状のディスクが中動すると、ディ スクとチャンバの壁部とにより構成される内燃機関の各チャンバは、図１４ａ乃 至１４ｇに詳細に示したように、連続的に変化する。

中動型内燃機関の各チャンバを一般的に説明すると、吸気及び圧縮サイクルは、 機関の下側チャンバ部分３４２内の機関の両側の部内でそれぞれ生じる。一方、 燃焼及び排気サイクルは、機関の」二側チャンバ部分３１２内の機関の両側の部 内でそれぞれ生じる。上側右部３２２と上側左部３３２（図８に示す）のそれぞ れの燃焼領域は、３６０°毎に点火して、内燃機関を１８０°毎に点火している 。

後に詳述する図１４ａ乃至１４ｇに示したように、ディスクの位置に応じて、上 側チャンバ３１２内には２つ又は３つの領域が存在し、下側チャンバ３４２内に は２つ又は３つの領域が存在する。これらの領域は、内燃機関の各側で、機関の ４つのサイクルに使用される。

更に図５のチャンバを参照すると、ディスク部１２０の表面１２２に隣接したチ ャンバ部は、燃焼／排気用のチャンバ部３２２を形成する。図示された排気ポー ト３７４は、上側布チャンバ部３２２内の排気サイクルを通じて排気用の出口を 構成する、ボートの一つである。慴動体がその全移動範囲に亘り回転すると、上 側チャンバ部３１２内には第二の上側チャンバ部が生じる。即ち、ディスク部１ ２０の壁＋２４と、排気ポート３８２を含む壁３３０との間には、第二の上側燃 焼領域が形成される。この左側の上側チャンバ部は、右側の上側チャンバ部と同 一であり、右側から１８０°位相がずれて点火する。

図５に示した下側左チャンバ部３５２は、ディスク１３０の壁部１３４と下側チ ャンバ部分の外側壁部３５０とにより画定されている。下側左チャンバ部３５２ は、吸気／圧縮部である。慴動体がその全移動範囲に亘り回転すると、下側チャ ンバ部分３４２内には、第二の下側布チャンバ部３６２（図１０に示す）が生じ る。上側チャンバ部分３１２又は下側チャンバ部分３４２内に２つ又は３つの領 域が存在すること、並びにこれらの領域が連続的に変化することについては、図 １４ａ乃至図１４ｇの説明を通して詳細に述べる。

以下、図示した冷却装置を説明すると、図２と共に図５は、機関内に一連の流体 通路を示す。即ち、図２Ａは、図ＩＢの線Ｂ−Ｂに沿ったディスクの断面を示す 。ボール部の右側には、ディスク流体人口１７０か図示されている。好ましい実 施例において、流体は、ディスク部間の間隙１９０内に位置決めされた燃料噴射 ストップ４８０（図１３に示す）を介して、ボール及びディスク内に導入される 。しかしながら、燃料を噴射するための他の適当な位置又は手段を、採用しても よい。ディスクの冷却及び潤滑用に任意の適当な流体を使用し得るが、オイルの 使用が好ましい。入口１７０は、流路アイランド＋７４の周りを縫うように延び る一連の冷却流路１７２に連通ずる。一連の冷却流路は、ボールの左側付近でデ ィスク流体出口１８０に収束する。図２Ｂは、図ＩＡの線Ａ−Ａに沿ったボール とディスクの断面を示す。冷却流路＋７２とアイランド１７４とが図示されてい る。ディスク流体出口＋８０は、流体溜め１７９と直接連通しており、図５のク ランク軸内に位置決めされた流体通路１８１を介して、流体を流体出口通路＋８ ２まで通している。流体出口通路＋８２は、流体を駆動軸内の流体出口１８４ま で通している。次に、流体は冷却され、従来技術で使用される適当なオイルポン プにより、燃料噴射ストップのオイル入口部に再循環される。

次にチャンバ内のボールとディスクの封正について説明すると、中動ディスク内 燃機関は、４つの主な封止部を有する。先ず、封止部３０８により、ボールをチ ャンバ内に封止する。封１１一部３０８は、チャンバから延出するボールの部分 でチャンバを封止するようにチャンバ内に位置決めされた、二つのリングシール から成る。これらの封止部は、ボールとディスクを除去した図１１にも見ること ができる。機関は、ボールに当接するストップ３９０及び４８０の端部上に位置 決めされた、別の封止要素４００を有する。図１１には、空気吸入ストップ３９ ０の封止部が示されている。燃料吸入ストップの封止部は、空気吸入ストップの 封止部と同一である。

残りの封１１―要素は、ディスク部＋２０及び１３０の周りに位置決めされてい る。

これらの封止部は、上側及び下側チャンバ部分内のいずれのチャンバ部からもガ スを流出させないように、使用されている。図２Ａには、ディスクの縁部に沿っ て位置決めされてストップと接触する、ストップ封止部＋６０乃至＋６６が示さ れているが、これについては後述する。また、図３は、ディスクの縁部とチャン バの球面の一部との間に位置決めされた一対の封止部１４８と１５８を含む円錐 状ディスクの断面を示す。これらの封止部は、ディスクの外縁部の封止要素とチ ャンバの球状壁部との間に流体を維持するように封止要素に圧力を加える、二つ のＣリング＋５２及び＋６２を含む。ディスクからの流体は、ディスク内の冷却 流路＋７２から通路１４３を介して流体溜め１４４に移動し、通路＋４５を介し て復帰する。この流体は、封止部の潤滑と冷却を行う。

封止部１４８及び１５８を含む封止装置は、ディスク部＋２０が壁部３１０に沿 って右方向に移動すると、壁部１２４上の高圧領域は封止部＋５８にも作用して 封止部＋５８を右方向に付勢し壁部１４２に当接させる、という原理で作用する 。同様に、比較的高圧の領域は、壁部１２２に沿った右方向へのディスクの移動 と共に、封＋ｈ部１４８を左方向に付勢する。その結果、この独特な封＋ｌ装置 は、流体を流体溜め１４４内に維持して１・分な封１１−と潤滑を達成する。

次に図４を参照すると、この図は、中動型内燃機関の外側チャンバを示す。機関 の頂部には、排気マニホール＋；３Ｏ２及び３０４が示されている。空気軸３９ ８に連通ずる空気取入口３９６も図示されている。燃料噴射部は、機関の反対側 に全体か図示されている。即ち、後に詳述する燃料噴射装置は、機関の両側に連 通ずるアキュムレータ通路５０２を有するアキュムレータ５００を含む。アキュ ムレータ通路５０２は、アキュムレータからの圧縮空気をプレチャンバ４８４及 び４９４　（図９に示す）内に噴射する、右側の空気噴射器５３２と左側の空気 噴射器５５２とに連通している。更に、中動型機関は、右側の燃料噴射器５３６ と、左側の燃料噴射器５５６とを含む。駆動軸２１０及び２２０は、機関の両側 から延びている。

次に図６を参照すると、図６は線６−６に沿った図４の断面である。空気通路３ ９８を有する空気取入口３９６は、図の頂部に全体が示されている。空気は、空 気取入口から入り、機関内のチャンバを通って反時３１方向に流動する。機関内 の空気の流れは、図１４ａ乃至１４ｇを参照して、後に詳述する。圧縮空気は、 アキュムレータ供給通路５０１　（図７に示す）を介してアキュムレータ５００ に供給され、圧力弁５０４を経てアキュムレータ通路５０２を流動する。後述す るように、燃料は、燃料噴射器５５６から噴射され、プレチャンバ内で、アキュ ムレータから充填された空気と混合される。充填された空気と燃料は、プレチャ ンバ内でスパークプラグ５５４により点火される。燃焼と排気は、一般に、弁４ ３２乃至４３８の全体を図示した、チャンバの右半部内で行われる。

次に、線７−７に沿った図４の断面図である図７を参照すると、図７は、機関の 頂部の略近くに空気通路３９８を有する空気取入口３９６を示す。空気は、取入 口及び圧縮部を通って、アキュムレータ供給通路５０１まで時計方向に流動する 。アキュムレータ供給通路５０１は、取入口及び圧縮部からの空気をアキュムレ ータ５００に供給する。一般に、アキュムレータからの圧縮空気は、プレチャン バ内で燃料と混合される。燃料噴射装置は、図示したように機関の左側に全体が 位置する惚焼部に、燃料を供給する。排気弁３６８乃至３７４及び排気出口３０ ２も、この断面図に示されている。

図７は又、中動機関の空気搬送装置も示している。下側右チャンバ部のいずれか の部分の圧縮チャンバからの圧縮空気は、ディスクの各側の下側右チャンバ部か ら、アキュムレータ供給通路５０１を介して、アキュムレータ５００まで搬送さ れる。ディスクの各側は、クランク軸が３６０°回転する毎に、一定容量の圧縮 空気をアキュムレータ内に供給する。各側は、位相が１８０°ずれているので、 アキュムレータはクランク軸が１８０°回転する毎に１回の充填を受ける。一定 容量の圧縮空気は、機関の所望の圧縮比に基づいた所定の圧力で、アキュムレー タ５００内に蓄積される。アキュムレータは機関からの任意の回数の充填を収容 し得る寸法を有することができるが、充填空気が圧力領域からアキュムレータへ 更にはアキュムレータから燃焼領域へと搬送されるので、アキュムレータ内の圧 力変動を最小限にするために、アキュムレータは十分な回数の充填を収容し得る ことが望ましい。

最初の始動時には、アキュムレータ５００と空気噴射弁５３２との間に、可変圧 力弁５０４を設定している。圧力弁は、アキ、ムレータがその作動圧力を達成す るまで閉じたままである。作動圧力が達成されると、可変圧力弁５０４は開いて 圧縮空気を空気噴射弁まで流動させる。空気噴射弁は、カム又は他の適当な機構 を介して、作動させることができる。好ましくは、電子制御装置により作動する ソレノイド弁を使用する。空気噴射弁が開くと、空気はストップのプレチャンバ 内に充填される。図１４ａ乃至図１４ｇ及び図１５により詳細に示したように、 燃焼チャンバが膨張し始めると、圧縮空気は、プレチャンバ内に更には膨張して いる燃焼チャンバ内に流入する。このインタバル中、要求量の燃料も供給される 。

プレチャンバ内の容量と燃焼チャンバ内の容量とを合わせたものが噴射空気充填 量に等しくなると、空気噴射弁は閉まる。燃焼を開始させるために点火を行う。

次に図８を参照すると、中動機関の平面図が示されている。この視点からは、デ ィスク部分１２０のみが見える。この図のディスク部分＋２０の位置は、ディス ク部分＋２０か上側チャンバを３つの領域に分割している、ことを示している。

即ち、領域３３４と領域３３６とに分割された左側チャンバ部３３２が構成され ている。同様に、右側チャンバ部３２２は、領域３２６として示されている。上 側表面１２２の接触線３１６は、排気ポート３８０と一致している。

ボール１００及びディスク部分１２０が中動すると、接触線３１６はその位置を 変えて種々の領域に対するチャンバ容量を画定する。接触線３１６がストップの いずれかの縁部に達する特定の位置では、」二側チャンバには二つの領域だけが 構成される（図１４ａに示す）。即ち、上側チャンバ３１２の右側には領域３２ ２を画成し、上側チャンバ３１２の左側には領域３３２を画成しており、ディス ク部１２０は、上側チャンバ３１２を横切る対角面を構成する。ボールとディス クが中動しながら移動し続けると、接触線３１６は壁３３０に沿って移動し、接 触線を有する側には二つの領域を形成し、接触線を有しない側には一つの領域を 形成する。

機関の一方の側で、吸気及び圧縮領域が単一のチャンバ部に結合され、燃焼及び 排気領域が単一のチャンバ部に結合されるので、好ましい実施例においては、一 つの慴動向学機関は、二つの燃焼領域を有する。図８に示した燃焼領域がそれぞ れ３６０°毎に点火することにより、中動内燃機関は全体として１８０°毎に点 火することができる。

更に、本発明は、二つの側の位相を１８０°ずらして作動させることにより、中 動機関の左チャンバ部と右チャンバ部との間で容積を共有している。即ち、下側 左領域３３２は領域３３６内の燃焼段階と領域３３４内の最終排気モードとを含 み、両者は上側チャンバ部分３１２内で小さな容積を占めている。同時に上側布 部分３２２は最初の排気モートにあり、上側チャンバ部分３１２の大きな容積を 占めている。チャンバを分割して二つの側の位相を１８０°ずらすことにより、 効率を大幅に高めつつ、中動内燃機関の７１法と重量を大幅に減少することがで きる。

図８には、上側チャンバ用の排気ポート、も示されている。即ち、右側チャンバ は、壁部３２０に沿って位置決めされた排気ポートを示す。これらの排気ポート は、開放位置にある。左側壁部３３０に沿って位置決めされた排気ポートは、全 て閉鎖されている。排気に際して弁は全て同時に開くが、接触線の直前で順々に 閉じる。好ましい実施例において、弁は、駆動軸に取り付けたカム２４０を介し て、作動する。本慴動機関の特有の構成により、排気弁に利用可能な壁部３２０ 及び３３０の面積を実質的に大きくしている。即ち、中動内燃機関においては、 ボール及びディスクの中動につれてチャンバの大きさが変化するので、排気ポー トに対し大きな表面積を確保することができる。この特徴により、平均的な容積 式機関と比べてポンプ損失が減少する。

更に、中動機関は、ワンケルロータリエンジンの長くて狭いチャンバと比較して 火炎先端に拘束されることがない、球状三角形の開いた燃焼チャンバを構成する ことにより、燃焼チャンバ特性を改善している。また、円錐状ディスクが平坦な チャンバブレートと物理的に接触して画定される線は、相対的に滑っていく。

この動作は、拭き取りを行い得るので、有益である。即ち、この動作により、燃 焼及び排気中に表面に堆積した材料の拭き取り動作を構成する。

次に図９を参照すると、図９は、特有の燃料噴射装置を有する中動機関の断面図 を示す。燃料噴射装置は、燃料噴射ストップ４８０、アキュムレータ５００、ア キュムレータ供給通路５０１　（図７に示す）、アキュムレータ出口通路５０２ 、圧力弁５０４、燃料噴射器５３６及び５５６（図８に示す）、空気噴射弁５３ ２及び５５２、及びスパークプラグ５３４及び５５４を含む。即ち、燃料噴射装 置は、機関からの圧縮空気を蓄積するアキュムレータ５００を有する。好ましい 実施例における燃料噴射装置の右側を説明すると、空気は、カム作動空気噴射弁 ５３２を介して、プレチャンバ４８４内に供給される。しかしながら、油圧弁を 含め、プレチャンバに空気を供給し得る任意の手段を使用できる。右側燃焼チャ ンバに言及すると、燃料は、図８に示した燃料噴射器５３６を介して、プレチャ ンバに供給される。同時に、空気噴射弁が開いて、混合気をプレチャンバに導入 する。次に、スパークプラグ５３４により、この充填物を点火する。空気及び燃 料の噴射のタイミングは、図１６Ａを参照して後に詳述する。

次に図１０を参照すると、図１０は、下側右チャン）＜部３６２と下側左チャン バ部３５２とを含む、中動機関の底面図を示す。中動ディスク内燃機関は、好ま しくは二つのストップを有するが、別のストップを追加してもよい。図１０には 、ストップ３９０内の、吸気部ボート３９４と空気通路３９６とから成る空気取 入［−］が示されている。空気取入ロストツブ３９０は、中動しつつ空気取入口 を横切るディスクの位置に応じて、空気を機関の両側に選択的に供給する。中動 内燃機関は、吸気サイクル用の機械的弁要素を含まない。ディスク部１３０の下 側縁部と接触するチャンバストップの側面は、特に、該チャンバストップの側面 が平面である場合には相当大きくなるストップ封止部の角移動を、最小限にする ように形成してもよい。

即ち、図１Ｏに示したディスク部＋３０とボール＋００の場合、接触線３４６は 、壁部３６０に沿ったチャンバの略中夫に位置決めされている。ディスク部１３ ０は、下側チャンバ内に、吸気及び圧縮領域であるチャンバ部を画成する。

即ち、チャンバの左側に示された下側左チャンバ部は、圧縮空気をアキュムレー タ５００（図４）に供給する吸気領域を構成する。右側に図示された下側右チャ ンバ部３６２は、壁表面３６０上の接触線３４６により、吸気領域３６４及び圧 縮領域３６６として構成される。圧縮サイクルで空気を圧縮した後、この圧縮空 気は、アキュムレータ゛に搬送され更にはプレチャンバに供給されるが、これに ついては図１４を参照して後に詳述する。

次に図１１を参照すると、図１１は、排気装置の別の実施例を示す。即ち、図１ １に示したような僅かな変形を通して、排気弁の幾つかの代わりに、チャンバの 球面上に単一のボート４０２又は多数のボートを設けることができる。ボート４ ０２の位置は、ストップのハウジングとの接触面に隣接している。特に、図１１ では、ボールとディスクの構成が省略されて示されている。ストップの位置の上 に、単一の排気ポートが図示されている。従って、単一のボートが二つの排気チ ャンバに共用されることになる。好ましい実施例においては、単一の排気ポート ３６８及び３７６が側壁に沿って残されており、ディスクが排気ポートを横切っ た後、排気チャンバ内に残っている残留ガスを排気している。一般的なボートの 形状は、球状ハウジングを横切るディスクの中動動作により形成される形状を利 用するために、球面に含まれる球面三角形である。大きさは、燃焼サイクルを最 大化すると共に排気サイクルの効率を妨げない程度のものとする。図ＩＩにおい て、ボールとチャンバを封止する封止部３０８と、ボールに対して空気ストップ を封止する空気ストップ封止部４００が明示されている。ボールに対して燃料噴 射ストップを封＋ｈするために、燃料噴射ストップ」二に、同様の封止手段を設 けてもよい。

次に図１２及び図１３を参照すると、これらの図は、異なる断面図から分離した 二つのストップを示す。図１２は、空気を空気通路３９８に導入する空気取入ロ ストツブ３９０の空気取入口３９６の全体を示す。空気軸内の空気は、前進して 機関内の空気取入ボートを通って空気チャンバに入る。図１２には、図９で既に 説明した燃料噴射ストップ４８０も示されている。図１２のストップは、ボール とディスクの間隙内に位置決めされている。図９で説明した燃料噴射装置の断面 図を示す図１３にも、燃料噴射部が示されている。

様々な断面図から中動機関を見てきたが、各チャンバの向きと相互作用は、図１ ４ａＪｆＥびに図１４ｇの説明から明らかである。種々のチャンバ、チャンバ部 、及び領域を説明する図１４のチャートを参照すると、下側左チャンバ部３５２ と」−側左チャンバ部３３２とは、４つのサイクルがそれぞれ生じる機関の一方 の半部を形成する。更に、下側右チャンバ部３６２と上側右チャンバ部３２２と は、同様に４つのサイクルがそれぞれ生じる機関他方の半部を形成する。従って 、本願のＩｔＬ−の中動ディスク型内燃機関の動作は、点火回数の観点から、２ ０一タ式ワンケルロータリエンノン又は４サイクル４気筒容積式機関と同等であ る。しかしながら、中動ディスク型内燃機関は、大きさと重置が大幅に減少され 、比肩し得る４気筒容積式機関の４本のＩ′＜火プラグに対して、２本の点火プ ラグのみを必要とする。

次に、図１４における種々のチャンバ、チャンバ部及び領域を示すチャートと共 に説明した図１４ａ乃至図１４ｇを参照すると、図１４ａ乃至図１４ｇは、中動 機関の一連の動作を示す。図１４ａ乃至図１４ｇは、クランク軸が種々のクラン ク軸角を経て回転するとき、同時刻における上側チャンバ部分３１２及び下側チ ャンバ部分３４２内のディスクの位置を示す。即ち、クランク軸が９０°の間隔 で合計５４０°回転するとき、図１４ａ乃至図１４ｇの上半部は上側チャンバ部 分３１２に対応し、下半部は下側チャンバ部分３４２に対応する。各サイクル（ 即ち、吸気、圧縮、燃料及び排気）は、２７０°継続する。また、この配列によ り、機関は１８０°毎に点火される。」二側右チャンバ部３２２及び上側左チャ ンバ部３３２における燃料及び排気サイクルの全体を見ることができ、且つ、下 側右チャンバ部３６２及び下側左チャンバ部３５２における吸気及び圧縮サイク ルの全体を見ることができるように、５４０°全体に亘る回転が図示されている 。

しかしながら、中動ディスクのサイクルが３６０°毎に反復されるのは明らかで あり、５４０°の回転は単に便宜」二図示されたに過ぎない。図１４ａ乃至図１ ４ｇの下方の説明表は、各領域の状態を示す。

上側チャンバの動作も下側チャンバと共働して行われるので、一方の下側チャン バの吸気及び圧縮により、圧縮空気が１−側チャンバの出力及び排気行程に供給 される。即ち、図１４ａは、」二側チャンバ部分３１２の対角面上に位置決めさ れた上側ディスク部１２０を示し、クランク軸の位置は、任意に００に位置決め されて、１〕側右チャンバ部３２２と」二側左チャンバ部３３２とを構成してい る。クランク軸位置が００のとき、上側右チャンバ部３２２は、上側布排気領域 ３２６を構成し、上側左チャンバ部３３２は下側左出力領域３３４を構成する。

図１４ａは、更に、下側チャンバ部分３４２の対角面上に位置決めされた下側デ ィスク部１３０を示し、クランク軸の位置は０°であり、下側右チャンバ部３６ ２と下側左チャンバ部３５２とを構成している。クランク軸位置が０°のとき、 下側右チャンバ部３６２は下側布吸気領域３６４を構成し、下側チャンバ部３５ ２は下側左圧縮領域３５６を構成する。

クランク軸が９０°回転すると、上側ディスク部１２０は図＋４ｂに示した位置 に移動する。このとき、ディスクの縁部１２２は、上側チャンバ右側壁３２０に 対して接触線３１６を形成する。接触線３１６は、」二側右出力領域３２４と上 側布排気領域３２６とを形成する。接触３１６の移動に伴い、ディスクは容積が 連続的に変化するチャンバ部を構成する。上側左チャンバ部３３２では、下側左 出力領域３３４のみが存在している。出力行程は出力領域３３４がその最大容積 に達すると終了し、排気位相が開始される。

同時に、下側ディスク部１３０は図＋４ｂに示した位置に移動する。ディスク１ ３０の縁部は、下側チャンバ左側壁３５０に対して接触線３４６を形成する。

接触線３４６は、下側左半部吸気領域３５４と下側左半部圧縮領域３５６とを形 成する。接触線３４６が移動すると、下側ディスク部＋３０は、連続的に変化す るチャンバを画定する。圧縮空気は、アキ、ムレータに供給されつつあり、点火 前の燃焼位相（図１４（Ｃ））の間に上側チャンバ内に導入されることになる。

燃焼チャンバにおける点火のタイミングは、図１５を参照して後に詳述する。下 側イｊチャンバ部３６２においては、ただ一つの下側布吸気領域３６４だけが存 在する。吸気行程は下側右領域３６４がその最大容積に達すると終了し、圧縮位 相が開始される。

図１４ｃに示すように、クランク軸が更に９０°　（合語１８０°）回転すると 、ディスク部１２０は、再び上側チャンバ部の対角面上に位置決めされ、二つの チャンバだけを構成する。即ち、右側の出力サイクルが続くとき、上側右側排気 領域３２６は消失し、上側布出力領域３２４がより大きくなる。」二側左チャン バ部では、Ｉ−側左排気領域３３６のみが存在する。排気領域３３６は、左チャ ンバ部が排気し続けると、小さくなる。なお、上側チャンバ左側壁３３０上に位 置決めされた弁は、ディスク部１２０が中動し続けると、接触線３１６の前方で 順次閉じ始める。

この時点て、ド側ディスクは再び下側チャンバの対角面」二に位置決めされ、二 つのチャンバだけを構成する。即ち、右側の１１縮サイクルが続くと、ド側右吸 気領域３６４が消失し、Ｆ側石圧縮領域３６６が小さくなる。ド側左チャンバ部 では、下側左吸気領域３５４のみが存在する。この領域は、下側ディスクが吸気 ボー　ト３９．１を通過して左チャンバ部が吸気を続けると、大きくなる。　図 １４ｄに示したようにクランク軸が２７０°の回転を達成すると、上側右チャン バ部３２２は、出力行程の終了時にあるが、まだ、単一の」二側右出力領域３２ ４のままである、この時点で、弁はちょうど開き、」二側右チャンバ部の排気行 程が開始される。１ユ側左チャンバ部では、接触線３１６は」こ側左側壁３３０ に沿って形成されている。３接触線３１６は、−１−側左チャンバ部３３２にお ける出力行程中に形成され始める、下側左出力領域３３４を画定する。出力行程 が始まり」−側左出力領域３３４が膨張し始めると、」−側左排気領域３３６は 、排気位相が終了に向かうにつれて小さくなる。弁は、排気位相か終了に向かう とき、順次閉じ始める。

２７０°の回転で、下側左チャンバ部３５２は、吸気行程の終了時にあるが、ま だ、単一の下側左吸気領域３５４のままである。この時点で、下側左チャンバ部 の圧縮行程が始まる。次に、下側右チャンバ部においては、接触線３４６は、下 側右側壁３６０に沿って形成される。接触線３４６は、下側布チャンノ・部３６ ２における吸気行程中に形成され始める、下側布吸気領域３６４を画定する。

吸気及び圧縮行程が続くと、下側布吸気領域３６４は下側右領域における吸気が 続（中で太き（なり、下側布圧縮領域３６６は圧縮位相が終了に向かうにつれて 小さくなる。圧縮ガスは、アキュムレータ内に供給され、更に点火前の燃焼位相 の間に」二側チャンバに導入される。

図１４ｅに示したように、クランク軸の回転が３６０１０°の位置に達すると、 上側ディスク部１２０は対角面」−に位置決めされるが、これは０°と同じ位置 である。この時点で、右側の全出力サイクルが完了する。同様に、下側ディスク 部１３０は、対角面一にに位置し、０°と同じ位置にくる。この時点で、左側の 全吸気サイクルが完了する。図１４ｆ及び図１４ｇは、クランク軸角がそれぞれ ４５０°と５４０°の中動機関を示す。これらの図は、上側の各チャンバ部にお ける全出力サイクルと全排気サイクルを、下側の各チャンバ部における全吸気サ イクルと全圧縮サイクルを示すために、便宜上表したものである。

中動機関の重要な利点の一つは、出力行程の部分的重複にある。出力行程の部分 的重複は、図１４ｃと図１４ｄに見ることができる。図１４ｃにおいて、下側左 出力領域３３４は生じ始めており、上側布出力領域３２４は既に存在している。

図１４６において、チャンバ全体が下側左排気領域３３６になろうとしていると き、」二側左出力領域３３４は既に存在し、−Ｌ側石出力領域３２４はちょうど 終結しようとしている。この出力の重複の度合いは、後述するように、ストップ の位置に応じて変化させ得る。

図１５Ａ乃至図１５Ｃは、機関のハードウェアを著しく変更することなく、いか に圧縮比を変えることができるかを示す。より重要なことは、機関の作動中に圧 縮比の変更を行い得ることである。圧縮比の変更は、（１）アキュムレータ内の 空気の圧力を変え、（２）燃焼チャンバの容積を画定するディスクの接触線の位 置を変え、（３）空気噴射弁の噴射動作、燃料噴射及び燃焼段階での点火のタイ ミングを変える、ことにより行われる。これらの変更は、電子制御装置により制 御される。

即ち、アキュムレータ内の圧力の変更は、電子制御装置により制御可能な可変圧 力弁を用いて行われる。更に、電子制御装置は、点火のタイミングと共に、燃焼 チャンバとプレチャンバの合訂容積を制御することができる。図１５（Ａ）及び 図１５（Ｂ）は、異なる大きさの燃焼チャンバ領域を画定する、それぞれ異なっ た接触線の位置（斜線部）を示す。圧縮比が可変であることは、混焼性を考える と重要である。このような混焼性は、軍用を含め、多（の分野で有用である。

図１５（Ｃ）のブロック図を参照すると、電子制御装置は、特定の圧縮比に対し てアキュムレータ内で必要とされる圧力を決定する。その圧力が達成されていな い場合は、可変圧力弁が閉じる。該圧力が達成されると、可変圧力弁は開（。

電子制御装置は又、クランク軸角に基づいて、接触線の位置も決定する。接触線 が所要のクランク軸角に達すると、空気噴射器は閉じ、スパークプラグが発火し て燃焼を開始する。

図１６（Ａ）は、図９に示したような、中動機関の単一の噴射器の実施例に空気 と燃料を供給するタイミングを示す。即ち、図１６（Ａ）は、クランク軸角の関 数としての燃料及び空気の給気を示す。例えば、右側部分を説明すると、燃料は 、一定のクランク軸角の回転により表される所与の時間、噴射器５３６を介して 給気される。一方、空気は、空気噴射弁５３２を開（ことにより、給気される。

クランク軸が特定の圧縮比に対して必要な角を達成すると、空気噴射弁は閉じて 機関が慨火する。　図！６（Ｂ）は、右側部分に層状給気を形成するために使用 する、別の希薄溶料噴射器５４０を有する図１６（Ａ）の実施例を示す。噴射器 ５４０からの燃料は、空気噴射器内の空気流に添加され、一方、空気はプレチャ ンバに噴射されて一定のクランク軸角の間、希薄混合気を形成する。点火に先立 ち、更に一定量の燃料をａ燃料噴射器５３６を用いて添加し、プレチャンバ内に 濃混合気を形成する。この添加された燃料は、プレチャンバ内に濃混合気を形成 する。この方法により、燃焼チャンバ内に層状給気が形成される。次に、層状給 気は、スパークプラグ５３４により点火される。層状給気は、より効果的な燃焼 を考慮しているために有益である。

図１７は、ストップ３９０及び４８０を位置決めする種々の実施例を示す。即ち 、ストップの位置に応じて重複の程度は変化する。これらの場合を説明する。

ストップがチャンバの周囲に対称的に位置決めされて上側と下側のチャンバの容 積を等しくしている第一の場合は、この状況下の重複は、９０°からストップの 弧の厚さのｌ／２を引いた値により決定される。例えば、ストップの弧の厚さを ２０°とすると、重複は、等式９０−１／２　（２０）＝８０°により表される 。

アトキンソンサイクルが使用される図１７ｂに示した第二の場合、重複の程度は 、９０°より大きい。即ち、アトキンソンサイクルにおいて、吸気及び圧縮には 小さい方のチャンバが使用され、燃焼及び排気には大きい方のチャンバが使用さ れる。出力及び効率における正味の増加は、所与の給気量の混合気が点火されて ストップの対称配置（等容積）で達成される以上に膨張することにより、得られ る。

最後に、図１７ｃに示した第三の場合は、自己過給構成と呼ばれ、燃焼及び排気 には小さい方のチャンバが使用され、吸気及び圧縮には大きい方のチャンバが使 用される。この場合、燃焼／排気行程の重複は、ａをストップの弧の厚さとする と、最大９０−ｌ／２（ａ）である。出力の正味の増加は、ストップの対称配置 （等容積）で通常得られる以上に混合気の給気量が大きい結果であり、給気量が 大きいことに起因する高圧により達成されるものである。

これまで開示した機関の他に、中動構造をポンプとして使用することも考えられ るが、これは、本発明の当然の拡張である。このポンプの重要な特徴の一つは、 ポンプを作動させる手段が二つ設けられていることにある。即ち、第一の手段は 機械的ポンプであり、これにより駆動軸を、中動ディスクを駆動するために使用 している。そのとき、チャンバはポンプとして機能する。ポンプを作動させる第 二の手段は、チャンバの一つを駆動チャンバとして使用することであり、これに より他のチャンバを被動チャンバとして機能させている。駆動チャンバとして上 側チャンバを使用し、ポンプチャンバとして下側チャンバを使用することも可能 であり、また、駆動チャンバとしてポンプの左側（上側及び下側の左チャンバ） を使用し、ポンプチャンバとしてポンプの右側（上側及び下側の右チャンバ）を 使用することも可能である。また、ポンプに関しては、容積を変えつつ多重出力 を達成するために、対称配置のストップや多重配置のストップを使用することも できる。従って、いろいろな大きさの容積や種々の流体を汲み上げたり混合した りするために多重チャンバを使用することができる。

更に、この構造を圧縮装置として使用してもよい。ストップを対称配置した場合 は、単段圧縮装置が得られる。ストップを非対称配置で使用した場合は、太きい 方の容積を給気及び圧縮に使用し、小さい方の容積を第二段圧縮装置として使用 する。即ち、第二のチャンバの容積がアキュムレータの容積と同じである多段圧 縮装置として使用することができる。アキュムレータからの圧縮された空気を第 二のチャンバで再び圧縮することにより、多段圧縮装置を形成する。

以１ニ、慴動機の好ましい構造を説明してきたが、本発明から逸脱することなく 種々の変更が可能である。例えば、機関ユニットを結合させて大きな出力を得る ように、多重機関ユニットを設けてもよい。これらの理由により、添付図面を参 照して説明してきた中動機関の特徴は、例示を目的としたものであり、限定的な ものではない。従って、本発明の範囲を確定するにあたり、添付請求の範囲を参 照する必要がある。

ＦＩＧ、２Ａ ＦＩＧ、２Ｂ ＦＩＧ、３ ０」 ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、９ ｒ） ＦＩＧ、Ｉ２ ＦＩＧ、ｌ３ ＦＩＧ、Ｉ４Ａ　ＦＩＧ、１４Ｂ ＦＩＧ、１４ＣＦＩＧ、１４Ｄ ＦＩＧ、１４Ｅ　ＦＩＧ、１４Ｆ　ＦＩＧ、１４ＧＦＩＧ、１６Ａ ６゛、。

ＦＩＧ、１６８ ＦＩＧ、１６Ｂ−１

Claims (54)

【特許請求の範囲】
1. １．円錐状の表面を有して中央に球体を配設した章動ディスクと、前記ディスク を収容するように構成された対称的な部分球形のチャンバであって、前記球体を 移動可能に係合させ、チャンバ内でディスクを章動させる軸受を中央に有するチ ャンバと、 前記ディスクの軸線上で前記球体内に回転可能に配設されたクランク軸と、前記 チャンバの軸線上で前記チャンバの両側面に位置決め配設された駆動軸であって 、前記ディスクの章動が前記駆動軸を回転させるように、前記クランク軸に偏心 的に取り付けられた駆動軸と、を備えた章動ディスク型内燃機関であって、前記 ディスクが複数の間隙を有し、 前記チャンバが、該チャンバを吸気／圧縮部と燃焼／排気部とに分割するために 前記間隙と整合した複数のストップを有し、前記ディスクが、前記吸気／圧縮部 を二つの領域に分割する第一の部分を有すると共に、前記燃焼／排気部を二つの 領域に分割する第二の部分を有する内燃機関において、 前記ストップのうち少なくとも一つが、少なくとも一つのチャンバ部に燃料を供 給するための少なくとも一つのポートを有する、ことを特徴とする章動ディスク 型内燃機関。
2. ２．前記ディスクが二つの間隙を有する、ことを特徴とする請求の範囲第１項記 載の章動ディスク型内燃機関。
3. ３．前記二つの間隙が、１８０°離間して位置決めされている、ことを特徴とす る請求の範囲第２項記載の章動ディスク型内燃機関。
4. ４．前記クランク軸が、前記駆動軸に対して、１０°乃至７０°の間隔で位置決 めされている、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
5. ５．少なくとも一つのストップが、機関内の少なくとも一つのチャンバ部に燃料 を噴射するように構成されたポートを有する、ことを特徴とする請求の範囲第１ 項記載の章動ディスク型内燃機関。
6. ６．前記ストップのうち少なくとも一つが、前記チャンバの少なくとも一つのチ ャンバ部に空気を供給するための空気取入手段を有する、ことを特徴とする請求 の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
7. ７．前記ストップの一つが、前記ディスクを潤滑して冷却するために前記球体及 びディスクに流体を搬送するための通路を有する、ことを特徴とする請求の範囲 第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
8. ８．更に、前記機関を潤滑して冷却するために、前記クランク軸及び駆動軸内に 、前記ディスクからの前記流体を受容するための通路を設けた、ことを特徴とす る請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
9. ９．吸気／圧縮部からの圧縮空気を蓄積するように構成されたアキュムレータと 、プレチャンバと、蓄積された圧縮空気を前記プレチャンバに噴射する手段と、 燃料を前記プレチャンバに噴射する第一の手段と、混合気を点火する手段と、を 含む燃料噴射装置を更に備えた、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
10. １０．燃料を前記燃料噴射装置に供給する第二の燃料供給手段を更に備えた、こ とを特徴とする請求の範囲第９項記載の章動ディスク型内燃機関。
11. １１．点火の効率を高めるために、前記第二の燃料供給手段が、追加の燃料を噴 射して前記プレチャンバ内に層状給気を形成する、ことを特徴とする請求の範囲 第１０項記載の章動ディスク型内燃機関。
12. １２．更に、前記アキュムレータ内の空気の圧力と、前記燃焼／排気部内の燃焼 領域の容積と、前記混合気を点火する前記手段の点火のタイミングと、を監視す るための制御手段を備えた、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
13. １３．前記制御手段が、電子制御装置である、ことを特徴とする請求の範囲第１ ２項記載の章動ディスク型内燃機関。
14. １４．前記対称的な部分球形のチャンバが、前記駆動軸に垂直に配設された平坦 な表面を含む、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
15. １５．前記燃焼／排気部の前記平坦な表面が、排気ポートを含む、ことを特徴と する請求の範囲第１４項記載の章動ディスク型内燃機関。
16. １６．前記排気ポート内に、カムにより作動する弁が位置決めされている、こと を特徴とする請求の範囲第１５項記載の章動ディスク型内燃機関。
17. １７．前記排気ポートからガスを排出するために、前記排気ポート上に位置決め された排気マニホールドを更に有する、 ことを特徴とする請求の範囲第１６項記載の章動ディスク型内燃機関。
18. １８．前記章動ディスクが、該ディスクの外縁部に位置決めされた第一の封止手 段を有し、該第一の封止手段が前記チャンバと接触する前記ディスクの湾曲縁部 に沿った二つの封止部から成る、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
19. １９．前記第一の封止手段が、前記ディスクの外縁部に沿った二つのＣリングを 含み、それにより、前記Ｃリングが前記封止部を付勢して、前記ディスクとチャ ンバ壁部との間の流体密を維持している、ことを特徴とする請求の範囲第１８項 記載の章動ディスク型内燃機関。
20. ２０．前記ディスクが、前記ストップに隣接した前記ディスクの部分に位置決め された第二の封止手段を有し、前記第二の封止手段が、前記ディスクと前記スト ップとの間に封止部を構成する、 ことを特徴とする請求の範囲第１９項記載の章動ディスク型内燃機関。
21. ２１．更に、チャンバ内の球体を封止するようにチャンバ内に位置決めされた二 つの円形リングを含む第三の封止手段を有する、ことを特徴とする請求の範囲第 ２０項記載の章動ディスク型内燃機関。
22. ２２．更に、チャンバ内の球体を封止するように各ストップ内に位置決めされた 四つの封止部を含む第四の封止手段を有する、ことを特徴とする請求の範囲第２ １項記載の章動ディスク型内燃機関。
23. ２３．前記ディスクが、該ディスクを潤滑して冷却するための循環流体用のキャ ビティを含む第一の冷却手段を有する、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
24. ２４．前記第一の冷却手段の前記キャビティが、冷却媒体をディスクに流すため の一連の通路を含む、 ことを特徴とする請求の範囲第２３項記載の章動ディスク型内燃機関。
25. ２５．前記チャンバ部の少なくとも一方を排気するために、燃焼／排気部の球形 の壁郡上に、前記ストップの少なくとも一つに隣接して、単一の排気ポートが位 置決めされている、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
26. ２６．前記吸気／圧縮部を前記燃焼／排気部より低温で作動させるために、前記 吸気／圧縮部を冷却するための第二の冷却手段を有する、ことを特徴とする請求 の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
27. ２７．前記中心に配設した球体とディスクの質量中心が常に静止している、こと を特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
28. ２８．吸気／圧縮部の容積が前記燃焼／排気部の容積より小さくなるように、前 記間隙が、６０°乃至１８０°の角度で離間して位置決めされている、ことを特 徴とする請求の範囲第２項記載の章動ディスク型内燃機関。
29. ２９．吸気／圧縮部の容積が前記燃焼／排気部の容積より大きくなるように、前 記間隙が、６０°乃至１８０°の角度で離間して位置決めされている、ことを特 徴とする請求の範囲第２項記載の章動ディスク型内燃機関。
30. ３０．前記球体とディスクが章動するとき、静止した質量中心を維持するために 、前記ディスクが非対称である、 ことを特徴とする請求の範囲第２８項記載の章動ディスク型内燃機関。
31. ３１．前記球体とディスクが章動するとき、静止した質量中心を維持するために 、前記ディスクか非対称である、 ことを特徴とする請求の範囲第２９項記載の章動ディスク型内燃機関。
32. ３２．出力を増大するために、多重章動ディスク型内燃機関を連続して位置決め して共働させた、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の章動ディスク型内燃機関。
33. ３３．円錐状の表面を有して中央に球体を配設し、二つの間隙と、潤滑及び冷却 用のオイルを含むための一対の封止部を含む縁部とを有する章動ディスク、を備 えた章動ディスク内燃機関であって、前記球体が、前記ディスクの軸線上に回転 可能に配設されたクランク軸を有すると共に、該クランク軸用の軸受を有し、前 記章動ディスク型内燃機関が更に、 前記球体と前記ディスクを収容するように構成された、対称的な部分球形のチャ ンバであって、前記球体を移動可能に係合させ、前記チャンバ内でディスクを章 動させる軸受を中央に有するチャンバと、前記チャンバの軸線上で、該チャンバ の両側面上に位置決め配設された駆動軸であって、クランク軸を駆動軸に対して 一定の角度をもって位置決めして前記ディスクの章動動作により前記駆動軸を回 転させるように前記クランク軸に偏心的に固定された駆動軸と、 を備え、 前記チャンバが、前記ディスク内の前記間隙と整合した二つのストップを有し、 前記中央に配設した球体に沿った前記ストップが、前記チャンバを吸気／圧縮部 と燃焼／排気部とに分割し、 前記ストップの一つが、燃焼供給手段と、機関を潤滑して冷却するために前記球 体とディスクにオイルを搬送するための通路と、空気取入手段とを有し、前記チ ャンバが、前記駆動軸に垂直に配設された二つの平坦な表面を有して、該表面が 、前記燃焼／排気部からのガスを排出するための複数の排気ポートを含み、 前記ディスクが第一の部分と第二の部分とを有して、前記第一の部分が、前記吸 気／圧縮部を少なくとも二つの領域に分割すると共に、前記第二の部分が、前記 燃焼／排気部分を少なくとも二つの領域に分割し、前記章動ディスク型内燃機関 が更に、 吸気／圧縮部からの圧縮空気を蓄積するように構成されたアキュムレータと、プ レチャンバと、蓄積された圧縮空気を前記プレチャンバに噴射する手段と、燃料 を前記プレチャンバに噴射する第一の手段と、混合気を点火する手段とを含む燃 料噴射装置、 を備えたことを特徴とする章動ディスク型内燃機関。
34. ３４．燃料を前記燃料噴射装置に供給する第二の燃料供給手段を更に備えた、こ とを特徴とする請求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
35. ３５．点火の効率を高めるために、前記第二の燃料供給手段が、追加の燃料を噴 射して前記プレチャンバ内に層状給気を形成する、ことを特徴とする請求の範囲 第３４項記載の章動ディスク型内燃機関。
36. ３６．前記章動機関が、 前記吸気／圧縮部を前記燃焼／排気部より低温で作動させるために、前記吸気／ 圧縮部を冷却するための第一の冷却手段を有する、ことを特徴とする請求の範囲 第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
37. ３７．前記ディスクが、該ディスクを冷却するために前記ディスク内にキャビテ ィを含む第二の冷却手段を有する、 ことを特徴とする請求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
38. ３８．前記第二の冷却手段の前記キャビティが、冷却媒体をディスクに流すため の一連の通路を含む、 ことを特徴とする請求の範囲第３７項記載の章動ディスク型内燃機関。
39. ３９．少なくとも一つの前記チャンバ部を排気するために、前記単一の排気ポー トが、燃焼／排気部の球形の壁部しに、前記ストップの一つに隣接して位置決め されている、 ことを特徴とする請求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
40. ４０．燃料を前記燃料噴射装置に供給する燃料供給手段を更に備えた、ことを特 徴とする請求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
41. ４１．更に、前記アキュムレータ内の空気の圧力と、前記燃焼／排気部内の燃焼 領域の容積と、前記混合気を点火する前記手段の点火のタイミングと、を監視す るための制御手段を備えた、 ことを特徴とする請求の範囲第４０項記載の章動ディスク型内燃機関。
42. ４２．前記制御手段が、電子制御装置である、ことを特徴とする請求の範囲第４ １項記載の章動ディスク型内燃機関。
43. ４３．前記間隙が、１８０°離間して位置決めされている、ことを特徴とする請 求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
44. ４４．前記中心に配設した球体とディスクの質量中心が常に静止している、こと を特徴とする請求の範囲第４３項記載の章動ディスク型内燃機関。
45. ４５．吸気／圧縮部の容積が前記燃焼／排気部の容積より大きくなるように、前 記間隙が、６０°乃至１８０°の角度で離間して位置決めされている、ことを特 徴とする請求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
46. ４６．吸気／圧縮部の容積が前記燃焼／排気部の容積より小さくなるように、前 記間隙が、６０°乃至１８０°の角度で離間して位置決めされている、ことを特 徴とする請求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
47. ４７．前記球体とディスクが章動するとき、静止した質量中心を維持するために 、前記ディスクが非対称である、 ことを特徴とする請求の範囲第４１項記載の章動ディスク型内燃機関。
48. ４８．前記球体とディスクが章動するとき、静止した質量中心を維持するために 、前記ディスクが非対称である、 ことを特徴とする請求の範囲第４７項記載の章動ディスク型内燃機関。
49. ４９．出力を増大するために、多重章動ディスク型内燃機関を連続して位置決め して共働させた、 ことを特徴とする請求の範囲第３３項記載の章動ディスク型内燃機関。
50. ５０．円錐状の表面を有して中央に球体を配設し、１８０°離間した二つの間隙 を有する章動ディスク、 を備えた章動ディスク内燃機関であって、前記中央に配設された球体は、前記デ ィスクの軸線上に回転可能に配設されたクランク軸を含んで前記中央に配設され た球体とディスクの前記質量中心が常に静止しているように位置決めされた軸を 有し、前記章動ディスク型内燃機関が更に、 前記球体と前記ディスクを収容するように構成された、対称的な部分球形の千ヤ ンバであって、前記球体を移動可能に係合させ、前記チャンバ内でディスクを章 動させるように位置決めされた軸受を中央に有するチャンバと、前記チャンバの 軸線上で、該チャンバの両側面上に位置決め配設された駆動軸であって、クラン ク軸を駆動軸に対して一定の角度をもって位置決めして前記ディスクの章動動作 により前記駆動軸を回転させるように前記クランク軸に偏心的に固定された駆動 軸と、 を備え、 前記チャンバが、前記ディスク内の前記間隙と整合した二つのストップを有し、 前記中央に配設した球体に沿った前記ストップが、前記チャンバを吸気／圧縮部 と燃焼／排気部とに分割し、 前記第一のストップは燃料を少なくとも一つのチャンバ部に噴射すると共にオイ ルを前記球体及びディスク内に噴射して冷却するために配設され、前記第二のス トップは空気を前記チャンバに噴射するために配設され、前記チャンバが、前記 駆動軸に垂直に配設されて前記燃焼／排気部からのガスを排出するための複数の 排気ポートを含む二つの平坦な表面を有し、前記章動ディスク型内燃機関が更に 、 前記排気ポートからの出口を構成するために前記排気ポートに連結された排気マ ニホールド、 を備え、 前記ディスクが第一の部分と第二の部分とを有して、前記第一の部分が、前記吸 気／圧縮部を少なくとも二つの領域に分割すると共に、前記第二の部分が、前記 燃焼／排気部分を少なくとも二つの領域に分割し、前記ディスクが、該ディスク とチャンバの前記部分球形壁部との間に封止部を構成し且つ潤滑と冷却用のオイ ルを含むための一対のＣリングを含む第一の封止手段と、前記ディスクとストッ プとの間の第二の封止手段と、前記チャンバ内の球体を封止するためにチャンバ 内に位置決めされた第三の封止手段と、前記チャンバ内の球体を封止するために 各ストップ内に位置決めされた第四の封止部を構成する第四の封止手段とを有す る縁部を備え、前記章動ディスク型内燃機関が更に、 吸気／圧縮部を燃焼／排気部より低い温度で作動させるように、吸気／圧縮部を 冷却するための第一の冷却手段と、前記機関を潤滑し冷却するために、前記球体 とディスク内の一連の通路に冷却媒体を搬送するための通路を前記ストップが含 む、第二の冷却手段と、前記内燃機関に空気を供給するための空気取入手段と、 燃料噴射装置であって、燃料を該燃料噴射装置に供給する燃料供給部と、プレチ ャンバと、吸気／圧縮部からの圧縮空気を蓄積するように構成されたアキュムレ ータと、蓄積された圧縮空気を燃料と混合して希薄混合気を形成し該混合した希 薄混合気を前記プレチャンバに噴射する第一の噴射手段と、追加の燃料を前記プ レチャンバ内の前記混合気に噴射して層状給気を形成し効率的な点火を図る第二 の噴射手段と、該層状給気を点火するためのスパークプラグと、を有する燃料噴 射装置と、 前記アキュムレータ内の空気の圧力、前記燃焼／排気部内の燃焼領域の容積、及 び前記層状給気の点火のタイミングを監視するための電子制御手段と、を備えた ことを特徴とする章動ディスク型内燃機関。
51. ５１．出力を増大するために、多重章動ディスク型内燃機関を連続して位置決め して共働させた、 ことを特徴とする請求の範囲第５０項記載の章動ディスク型内燃機関。
52. ５２．前記Ｃリングがそれぞれ、前記ディスクの軸線に平行な表面に、開口側を 有する、 ことを特徴とする請求の範囲第１９項記載の章動ディスク型内燃機関。
53. ５３．前記Ｃリングがそれぞれ、前記ディスクの中央面から離間した表面に、開 口側を有する、 ことを特徴とする請求の範囲第１９項記載の章動ディスク型内燃機関。
54. ５４．前記チャンバ部のうちの少なくとも一つを排気するために、単一の排気ポ ートが、前記燃焼／排気部の球形壁部上に、前記ストップの一つに隣接して位置 決めされている、 ことを特徴とする請求の範囲第１５項記載の章動ディスク型内燃機関。