JPH10339158A - ロータリー式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のレシプロ型内燃機関は、その構造によ
る大きさと、振動の問題点と燃料消費率の軽減の課題が
あった。 【解決手段】 円（楕円を含む）形ドーナツ型燃焼室を
有するケーシング（１）とロータ（２）の中に４種のピ
ースから成る各ピストンガイドリングで連結された２個
づつのピストンが互いに動作することと、ロータ（２）
内に組込まれた各吸・排気バルブの動きと連動して、吸
気・圧縮・膨張・排気の４サイクル行程を行なうロータ
リー式４サイクル内燃機関と各吸・排気バルブの代わり
にポートを用いて各サイクルを行なう２サイクル機関を
提案する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関（オットー
サイクル、ディーゼルサイクル、サバティサイクル）の
ロータリー式内燃機関（オットーサイクル、ディーゼル
サイクル、サバティサイクル）分野に於けるその機関本
体の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】バンケル型ロータリー内燃機関を除いて
レシプロ型機関が大部分であり、２サイクル、４サイク
ルのオットーサイクル・ディーゼルサイクル・サバティ
サイクルのどの機関もレシプロ機関は振動問題があるの
と最高回転数の上限問題、大きさの問題、またロータリ
ー機関及びレシプロ機関を問わず燃料消費率の問題があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の４サイクル機関
は、２サイクル機関に比べ、比較的燃料消費率は良い
が、それでもまだ燃費が悪く、回転の滑らかさと最高回
転数の上限問題、またレシプロ機関はその構造に於いて
大きさと振動の問題点があった。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する為に、
本発明のロータリー式内燃機関は、ケーシングと回転す
るロータに互いに向かい合ったドーナツ状の円形（楕円
も含む）をした溝内に各々２個づつ合計４個のピストン
を配置させて、４個のピストンの内、２個を互いにガイ
ドリングを介して連結し、コンパクトにする為に燃焼室
を４室つくり、４サイクル機関の場合各々がメインシャ
フト４回転につき１回爆発することにより、ピストンの
動きでロータに回転力を与えて４サイクル行程を行なう
機関とした。（各図参照）尚２サイクル機関の場合は、
２回転に１回の爆発とした。

【０００５】尚、４サイクル機関の場合燃焼室は最大４
室できるが、１室だけ爆発させて単気筒型エンジンとす
るのもよく、交互に２室だけ爆発させて２気筒、バラン
スは少し悪いが３気筒、４室全部爆発させて４気筒とす
るのも自由である。本特許掲載の２サイクル機関は燃焼
室の片方を加圧室として使用しているが、吸気チャンパ
ーに加圧室を２室つくり、ベーン型の加圧ポンプで加圧
吸気を行なえば、全室燃焼室となる２サイクル機関が製
作できる可能性がある。（オットーサイクル、ディーゼ
ルサイクル、サバティサイクル共に）

【０００６】つまり、単気筒から最大４気筒まで排気量
は４倍になるが、同じ大きさのエンジンとなる訳であ
る。（８気筒としてもあまり大差はない）

【０００７】尚、本機関の４サイクル機関は同じドーナ
ツ状溝内の２つの燃焼室が、１つの点火プラグ（あるい
はグロープラグ）、３つの吸気弁、３つの排気弁を共有
する特徴をもっている。（図６参照）

【０００８】４個のピストンの動きを互いに伝える為
と、内燃機関である為の内燃室をつくる為に、インナー
ピストンガイドリング（２２）・インナーピストンガイ
ドリングピース（２２ａ）・センターピストンガイドリ
ング（２３）・アウターピストンガイドリング（２４）
を設け、センターピストンガイドリング（２３）と、イ
ンナーピストンガイドリング（２２）、及びインナーピ
ストンガイドリングにインナーピストンガイドリングピ
ース（２２ａ）とピストンピン（５０）（５１）とで固
定されたアウターピストンガイドリング（２４）は互い
に摺動面を有するようにすると良い。（図７、図８、図
１０参照）（２サイクル・４サイクル共に）

【０００９】また、インナーピストンガイドリング（２
２）とアウターピストンガイドリング（２４）も同様に
ロータ本体との間で摺動するようにする。（図７、図
８、図１０参照）

【００１０】機関の爆発圧力に耐えるには燃焼室の形状
にもよるが、インナーピストンガイドリング（２２）・
センターピストンガイドリング（２３）、アウターピス
トンガイドリング（２４）とピストンをソケットするピ
ストンピン（５０）（５１）の数を複数にするとよい。
（図７、図８、図１０参照）

【００１１】上記ピストンピンは片持ちばりの構造であ
る。（図７、図８、図１０参照）

【００１２】この機関での最大の問題点はインナーピス
トンガイドリングピース（２２ａ）の円柱上のピンの径
であり、センターピストンガイドリング（２３）の孔の
径である。このピンと孔のはめ合いでこの機関のトルク
を伝達している為、大きくする程材料力学的には良い。
（図８、図１０参照）

【００１３】この機関のトルクを上げるには、従来のレ
シプロ機関のストロークにあたるケーシング側・ロータ
側２つの燃焼室の（５）と（９）の最も長い距離を大き
くすることであり、それを可能にすれば、ピストン長さ
が小さくなり、圧縮比も大きくすることができる。

【００１４】また、特に４サイクル機関の場合、機関の
大きさをコンパクトにするには各々の吸気、排気バルブ
の長さをできるだけ小さくすると、ロータ径・ケーシン
グ径を小さくすることが可能となる。

【００１５】４サイクル機関の場合ケーシング（１）内
の各吸・排気バルブの作動はメインシャフト（３）に取
付けられたメインシャフト歯車（３３）によって、カム
歯車（３０）を回し、カムシャフト（３２）上に取付け
たカム（３１）によって、吸気第１バルブ揺れ腕（３
４）、吸気第２バルブ揺れ腕（３５）、吸気第３バルブ
揺れ腕（３６）、排気第１バルブ揺れ腕（３７）、排気
第２バルブ揺れ腕（３８）、排気第３バルブ揺れ腕（３
９）や、吸気第３バルブ押し棒（４０）、排気第１バル
ブ押し棒（４１）を動かし、吸気第１バルブ（１２）・
吸気第２バルブ（１３）・吸気第３バルブ（１４）・排
気第１バルブ（１５）・排気第２バルブ（１６）・排気
第３バルブ（１７）を開閉するものとする。ロータ
（２）内の各吸・排気バルブの作動は、ケーシング
（１）内のメインシャフト歯車（３３）が固定歯車（６
８）に代わる。尚、２サイクル機関の場合は、加圧室側
インナーピストンガイドリング送出ポート（７９）・燃
焼室側インナーピストンガイドリング吸気ポート（８
０）・アウターピストンガイドリング吸気ポート（８
２）・アウターピストンガイドリング排気ポート（８
４）、及びロータ吸気通路（８３）・ロータ排気通路
（８５）・内側ロータ加圧吸気通路の位置関係で各サイ
クルを行なう。（図１１、図１２参照）

【００１６】４サイクル機関の場合のメインシャフト歯
車とカム歯車の速度比は４である。（メインシャフト４
回転に１回爆発する４サイクル機関だから）

【００１７】図５は４サイクル機関の最大８気筒の機関
の簡素化断面図である為、両端ケーシング内カムシャフ
トには無いが、ロータ（２）内のカムシャフト（３２）
には燃焼室が背中合わせに有り、しかも１８０゜ずれて
いる為、同一カムシャフト上にカム歯車をはさんで、吸
気バルブ用のカムと、背中合わせの排気バルブカムがあ
る。（図５、図６参照）

【００１８】吸気バルブ、排気バルブは、寸法上（作
図）的理由により各々、３本づつとした、尚カムシャフ
トは４本である。（図５、図６参照）

【００１９】また、吸気を良くする理由から各ロータ吸
気マニホールドはロータ回転方向に傾けてある。（図６
参照）（２サイクル機関ではロータ吸気通路（８３）の
こと）

【００２０】もう２点、吸気をよくする理由から吸気チ
ャンバー（２５）を設け、各吸気マニホールドの入口に
ロータ吸気案内羽根（４５）を設ける。（図６参照）
（２サイクル機関では、ロータ吸気通路（８３）入口）

【００２１】反対に排気ガスは燃焼室から流れ出す構造
とし、各ロータ排気マニホールドは、ロータ回転方向と
反対方向に傾けてある。（図６参照）（２サイクル機関
ではロータ排気通路（８５）のことである。）

【００２２】燃焼室のガス漏れ防止の為に各ガス漏れリ
ング（５２）（５３）（５４）（５５）（５６）（５
７）（５８）（５９）を各ガイドリング間及びガイドリ
ングとケーシング（１）・ロータ（２）間に設けた。
（図７、図８参照）

【００２３】逆回転防止とオイル潤滑の為、ロータ
（２）内に空洞（６０）をあける。図４参照

【００２４】潤滑オイル飛散・浸透防止上ケーシング側
壁と円筒間、ケーシング・ロータ間にオイルリングパッ
キン（６１）を置いた（図５参照）

【００２５】点火プラグあるいはグロープラグへの電気
送電配線の接続はケーシング内側に絶縁体により、しゃ
断された電極に、点火プラグ側からの高圧コードよりの
端子との回転摺動接触とする。（図９参照）

【００２６】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図５においてロータ（２）内のバルブ系統
の吸気第１バルブ（１２）・吸気第２バルブ（１３）・
吸気第３バルブ（１４）・排気第１バルブ（１５）・排
気第２バルブ（１５）・排気第３バルブ（１７）及びカ
ム歯車（３０）・カム（３１）・カムシャフト（３２）
・吸気第１バルブ揺れ腕（３４）・吸気第２バルブ揺れ
腕（３５）・吸気第３バルブ揺れ腕（３６）・排気第１
バルブ揺れ腕（３７）・排気第２バルブ揺れ腕（３８）
・排気第３バルブ揺れ腕（３９）・吸気第３バルブ押し
棒（４０）・排気第１バルブ押し棒（４１）を図６に基
づいて組立てる。ロータ吸気案内羽根（４５）をロータ
吸気第１マニホールド（４２）・ロータ吸気第２マニホ
ールド（４３）・ロータ吸気第３マニホールド（４４）
入口に取付ける。（図６参照）（２サイクル機関も同
様）

【００２７】図７、図８、図１０に基づいて、インナー
ピストンガイドリング（２２）・インナーピストンガイ
ドリングピース（２２ａ）・センターピストンガイドリ
ング（２３）・アウターピストンガイドリング（２４）
及び、ガス洩れ防止リング（５２）（５３）（５４）
（５５）（５６）（５７）（５８）（５９）を一体化
し、上記００２６記載のロータ（２）に組込み、ロータ
をメインシャフト（３）に固定する。（２サイクル機関
も同様）

【００２８】４サイクル機関の場合、上記００２６・０
０２７の手順に従がって、ケーシング（１）の側壁部の
斜線のマニホールドのある部分を先に組立てる。この時
固定歯車（６８）をロータ（２）内に差し込み、機関全
体とロータ（２）内のバルブタイミングを考えて、ロー
タ（２）内のカム歯車（３０）と噛み合わせる。同時に
オイルリングパッキン（６１）を組付ける。

【００２９】次にメインシャフト（３）にメインシャフ
ト歯車（３３）を取付ける。

【００３０】ケーシング（１）の側壁部の上記００２８
でない斜線部を図７、図８に基づいて組立てる。

【００３１】最後にケーシング（１）の斜線の異なる円
筒部をＸ形パッキン（６２）を組込み、側壁ケーシング
とネジで固定する。尚、円筒部のケーシング内には図９
の点火プラグ送電用ケーシング側高圧コード導電体（６
３）・点火プラグ送電用ケーシング側高圧コード絶縁体
（６４）を組み込んでおく。

【００３２】点火プラグ及び点火プラグ送電用ロータ側
高圧コード（６６）は図９のケーシング側点火プラグ取
出孔（６９）より出入れする。（グロープラグも同様）

【００３３】

【発明の効果】本発明は単気筒の場合、従来の４サイク
ル機関がクランク軸２回転に１回爆発するのに対してメ
インシャフト４回転につき１回爆発であり、その点から
も燃費が良い事が考えられ、また同じ燃費なら従来のレ
シプロ機関のおおよそ２倍の回転数が得られる。尚、同
排気量なら上記理由により、コンパクトになり、ロータ
リー機関である為振動が少なくなる。また、２サイクル
機関は、２回転に１回の爆発である。

【００３４】ガソリン機関（オットーサイクル）よりデ
ィーゼル機関（ディーゼルサイクル・サバティサイク
ル）に向いていると思われるが、燃料噴油プランジャを
ロータ内に設ける場合はメインシャフト内を燃料が流れ
るようにするのも一考である。

【００３５】ディーゼル機関とする場合は、点火プラグ
位置付近に燃料噴油プランジャ及びグロープラグを取け
るとよい。

【００３６】全ての燃焼室を使用して多気筒とする場
合、副燃焼室は考えない方が良いと思われる。できる限
り隙間容積を小さくしないと、爆発が起こる燃焼位置は
同じであり、次の燃焼室もその位置を使用する為、正常
な燃焼が困難になる可能性がある。

【００３７】また、単気筒あるいは少ない燃焼室で使用
する場合、他の燃焼室を過給用コンプレッサーとして使
用することもできる。本特許許願掲載の２サイクル機関
は、燃焼室の片方を２サイクルレシプロ機関のクランク
室に相当する加圧室とすることによって可能となってい
る。

【００３８】尚、オットーサイクル、ディーゼルサイク
ル、サバティサイクルのどのサイクルに於いても、燃料
噴射、あるいは空気噴射も考えられる。ガソリン機関・
ディーゼル機関に於いても同じであるが、ケーシング及
びロータ内の１つのドーナツ形状内の２つの燃焼室圧
で、１つの圧縮比をつくり出すこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本機関の簡単な機関原理図である。（２サイク
ル・４サイクル共）

【図２】本機関の４サイクル機関の４サイクル工程説明
図である。

【図３】本機関のピストン及びロータの動作図である。
（２サイクル・４サイクル共）

【図４】本機関のロータ側燃焼室からケーシング側を見
たバルブ機構を除いた概略断面図である。（２サイクル
・４サイクル共）

【図５】本機関の４サイクル機関のメインシャフト上下
の概略断面図である。図は最大８気筒の図である。

【図６】本機関の４サイクル機関のバルブ機構を描いた
断面図である。

【図７】図５のＧ部の詳細図である。（１）（４サイク
ル）

【図８】図５のＧ部の詳細図である。（２）（４サイク
ル用で、各ピストンガイドリングの結合断面図であ
る。）

【図９】ケーシング内壁とロータ内の点火プラグの高圧
コードとの電気配線接続図である。（２サイクル・４サ
イクル共）

【図１０】インナーピストンガイドリング（２２）、・
インナーピストンガイドリングピース（２２ａ）・セン
ターピストンガイドリング（２３）・アウターピストン
ガイドリング（２４）の組立図である。

【図１１】２サイクル機関の２サイクル用インナーピス
トンガイドリング（７５）・２サイクル用インナーピス
トンガイドリングピース（７６）２サイクル用アウター
ピストンガイドリング（７７）・２サイクルセンターピ
ストンガイドリング（７８）の組立断面図である。（基
本的に４サイクルと同じ）

【図１２】２サイクル機関の各吸気・排気通路の位置関
係、及びサイクル図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ ロータ ３ メインシャフト ４ ケーシング側第１燃焼室 ５ 〃 第２ 〃 ６ 〃 第１ピストン ７ 〃 第２ 〃 ８ ロータ側第１燃焼室 ９ ロータ側第２燃焼室 １０ 〃 第１ピストン １１ 〃 第２ 〃 １２ 吸気第１バルブ １３ 吸気第２バルブ １４ 吸気第３バルブ １５ 排気第１バルブ １６ 排気第２バルブ １７ 排気第３バルブ １８ 点火プラグ孔 １９ ロータ点火プラグ取出孔 ２０ 排気チャンバー ２１ 排気マニホールド ２２ インナーピストンガイドリング ２２ａ 〃 ピース ２３ センターピストンガイドリング ２４ アウター 〃 ２５ 吸気チャンバー ２６ 吸気マニホールド ２７ 〃 ２８ 排気マニホールド ２９ 〃 ３０ カム歯車 ３１ カム ３２ カムシャフト ３３ メインシャフト歯車 ３４ 吸気第１バルブ揺れ腕 ３５ 〃 第２ 〃 ３６ 〃 第３ 〃 ３７ 排気第１バルブ揺れ腕 ３８ 〃 第２ 〃 ３９ 〃 第３ 〃 ４０ 吸気第３バルブ押し棒 ４１ 排気第１バルブ 〃 ４２ ロータ吸気第１マニホールド ４３ 〃 第２ 〃 ４４ 〃 第３ 〃 ４５ ロータ吸気案内羽根 ４６ 吸気マニホールド ４７ ロータ排気第１マニホールド ４８ 〃 第２ 〃 ４９ 〃 第３ 〃 ５０ ピストンピン ５１ 〃 ５２ ガス漏れ防止リング ５３ 〃 ５４ 〃 ５５ 〃 ５６ 〃 ５７ 〃 ５８ 〃 ５９ 〃 ６０ 逆回転防止用空洞 ６１ オイルリングパッキン ６２ Ｘ形パッキン ６３ 点火プラグ送電用ケーシング側高圧コード導電体 ６４ 点火プラグ送電用ケーシング側高圧コード絶縁体 ６５ 点火プラグ送電用ロータ側高圧コード固定具 ６６ 点火プラグ送電用ロータ側高圧コード ６７ 点火プラグ ６８ 固定歯車 ６９ ケーシング側点火プラグ取出孔 ７０ ２サイクル用ケーシング ７１ 〃 ロータ ７２ 〃 燃焼室 ７３ 〃 加圧室 ７４ 〃 メインシャフト ７５ 〃 インナーピストンガイドリング ７６ 〃 インナーピストンガイドリングピー
ス ７７ 〃 アウターピストンガイドリング ７８ 〃 センターピストンガイドリング ７９ 加圧室側インナーピストンガイドリング送出ポー
ト ８０ 燃焼室側 〃 吸気ポー
ト ８１ 内側ロータ加圧吸気通路 ８２ アウターピストンガイドリング吸気ポート ８３ ロータ吸気通路 ８４ アウターピストンガイドリング排気ポート ８５ ロータ排気通路

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側壁を有する円筒形ケーシング（１）内
   の、円（楕円も含む）形ドーナツ状溝（種々の断面形状
   を含む）内のケーシング側第１燃焼室（４）・ケーシン
   グ側第２燃焼室（５）両側のケーシング側第１ピストン
   （６）・ケーシング側第２ピストン（７）と、ロータ側
   第１燃焼室（８）及びロータ側第２燃焼室（９）両側の
   ロータ側第１ピストン（１０）・ロータ側第２ピストン
   （１１）の互いに連結された動きによって、吸気・圧縮
   ・膨張・排気の各サイクルをケーシングとロータに各々
   組み込まれた各ピストン（６）（７）（１０）（１１）
   カム歯車（３０）、カム（３１）と、吸気第１バルブ
   （１２）・吸気第２バルブ（１３）吸気第３バルブ（１
   ４）及び排気第１バルブ（１５）・排気第２バルブ（１
   ６）排気第３バルブ（１７）の動きと、ロータ（２）自
   身の動きとによって、ロータ（２）とメインシャフト
   （３）を回転させるロータリー式内燃機関の４サイクル
   機関の構造、及び２サイクルインナーピストンガイドリ
   ング（７５）と２サイクルアウターピストンガイドリン
   グ（７７）に加圧室側インナーピストンガイドリング送
   出ポート（７９）・燃焼室側インナーピストンガイドリ
   ング吸気ポート（８０）アウターピストンガイドリング
   吸気ポート（８２）、アウターピストンガイドリング排
   気ポート（８４）をそれぞれもち、それらの位置関係に
   よって、各サイクルを行なう２サイクル機関の構造。
2. 【請求項２】ケーシング側第１ピストン（６）、ケーシ
   ング側第２ピストン（７）と、ロータ側第１ピストン
   （１０）、ロータ側第２ピストン（１１）の間にありト
   ルクを伝達するインナーピストンガイドリング（２
   ２）、インナーピストンガイドリングピース（２２
   ａ）、センターピストンガイドリング（２３）、アウタ
   ーピストンガイドリング（２４）の構造及び締結方法
   （２サイクル機関の各ガイドリングも同様）。
3. 【請求項３】上記請求項２のインナーピストンガイドリ
   ング（２２）、インナーピストンガイドリングピース
   （２２ａ）、センターピストンガイドリング（２３）ア
   ウターピストンガイドリング（２４）間、及びそれらと
   ケーシング（１）、ロータ（２）との間の各ガス漏れ防
   止リング（５２）（５３）（５４）（５５）（５６）
   （５７）（５８）（５９）の位置関係とその存在。
4. 【請求項４】ケーシング側第１ピストン（６）、ケーシ
   ング側第２ピストン（７）、ロータ側第１ピストン（１
   ０）、ロータ側第２ピストン（１１）とインナーピスト
   ンガイドリング（２２）、センターピストンガイドリン
   グ（２３）アウターピストンガイドリング（２４）を固
   定するピストンピン（５０）（５１）の構造（２サイク
   ル・４サイクル共）。
5. 【請求項５】上記請求項４の場合に、１つのピストンに
   対して連結するピストンピンの数（複数）（２サイクル
   ・４サイクル共）。
6. 【請求項６】４サイクル機関のメインシャフト歯車（３
   ３）はケーシング（１）内だけ、固定歯車（６８）はロ
   ータ（２）内だけであるがその他、ケーシング（１）
   内、ロータ（２）内に、カム歯車（３０）、吸気第１バ
   ルブ（１２）吸気第２バルブ（１３）吸気第３バルブ
   （１４）及び排気第１バルブ（１５）、排気第２バルブ
   （１６）、排気第３バルブ（１７）を有する構造
7. 【請求項７】４サイクル機関のロータ（２）内のロータ
   吸気第１マニホールド（４２）、ロータ吸気第２マニホ
   ールド（４３）、ロータ吸気第３マニホールド（４４）
   がロータ回転方向に傾斜している構造、及び２サイクル
   機関のロータ吸気通路（８３）、がロータ回転方向に傾
   斜している構造。
8. 【請求項８】上記請求項７の各マニホールドの入口にロ
   ータ吸気案内羽根（４５）を設ける構造
9. 【請求項９】４サイクル機関・２サイクル機関共に吸気
   チャンバー（２５）を有する構造。
10. 【請求項１０】４サイクル機関・２サイクル機関共に排
    気チャンバー（２０）を有する構造
11. 【請求項１１】４サイクル機関のロータ（２）内のロー
    タ排気第１マニホールド（４７）、ロータ排気第２マニ
    ホールド（４８）ロータ排気第３マニホールド（４９）
    が、ロータ回転方向に対して反傾斜している構造、及び
    ２サイクル機関のロータ排気通路（８５）がロータ回転
    方向に対して反傾斜している構造。
12. 【請求項１２】２サイクル・４サイクル機関共にケーシ
    ング（１）に排気マニホールド（２１）をあける構造
13. 【請求項１３】ケーシング（１）に吸気マニホールド
    （４６）をあける構造
14. 【請求項１４】ガソリン・混合油・灯油燃焼機関の場合
    は、ロータ内の点火プラグと、またディーゼル機関の場
    合はグロープラグとケーシングとの電気配線接続構造。
15. 【請求項１５】逆回転防止とオイル潤滑の為の空洞（６
    ０）をロータ内に設ける事。
16. 【請求項１６】オイルリングパッキン（６１）をオイル
    飛散・浸透防止の為にケーシング（１）とロータ（２）
    間に取付ける事と位置関係
17. 【請求項１７】オイル飛散・浸透防止の為に断面がＸ字
    形のパッキン（６２）をケーシング側壁とケーシング円
    筒間、及びケーシング（１）とロータ（２）間に取付け
    る事と、その位置関係。