JPWO2007080660A1 - 回転ピストン型内燃機関 - Google Patents

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Abstract

回転ピストン型内燃機関(E1)は、出力軸(1) と、ロータ(2) と、ハウジング(4) と、ロータとハウジングとで出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側に形成された環状作動室(5) であって吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室とを形成する為の環状作動室(5) と、ロータに設けられ環状作動室を仕切る1つの加圧兼受圧部材(6) と、ハウジングに設けられ環状作動室を仕切る2つの作動室仕切部材(7,8) と、これら作動室仕切部材を進出位置の方へ夫々付勢する付勢機構と、吸気ポート(11)と、排気ポート(12)と、燃料噴射器(14)とを備え、加圧兼受圧部材(6) は、第1,第2傾斜面を有する円弧形仕切部材で構成され、各作動室仕切部材(7,8) は、出力軸の軸心と平行方向へ進退移動する往復動仕切部材で構成された。

Description

本発明は、回転ピストン型内燃機関に関し、特に出力軸の軸心方向におけるロータの片側又は両側の側壁部分とハウジングとで環状作動室を形成し、ロータに環状作動室を仕切る少なくとも1つの加圧兼受圧部材を設けると共にハウジングに少なくとも1つの作動室仕切部材を設け、小型化、高出力化が可能で、燃焼性能と出力性能とシール性能と潤滑性能を向上可能な単一回転型ロータリエンジンに関する。
往復動ピストン型エンジンは、燃焼ガスをシールするシール性能と潤滑性能において優れているため、広く実用に供されている。しかし、この往復動エンジンでは、エンジンの構造が複雑且つ大型になり、製作費が高価になり、振動が発生しやすく、燃焼行程の期間をクランク角180度以上に拡大できないため、燃料を完全燃焼させることが難しい。しかも、クランク機構の特性から燃焼ガス圧を出力(トルク、馬力)に変換する変換効率を高めるのに限界があるうえ、シリンダの行程容積に応じてクランク半径が定まり、クランク半径拡大することは難しいため出力性能を高めるのが難しい。しかも、4サイクルエンジンの場合、クランク軸2回転毎に1回の燃焼行程が発生するため、エンジンを小型化するのが難しい。その対策としてエンジン回転数を高くして出力馬力の増大を図っているが、エンジン回転数を高くする程燃焼性能が低下するのであまり有利ではない。
そこで、過去約130年の間、種々のロータリエンジン(回転ピストン型内燃機関)が提案されて来たが、バンケル型ロータリエンジン以外は、未だ未完成のものばかりである。ロータリエンジンは、ロータが偏心運動しない単一回転型ロータリエンジンと、ロータが偏心運動するバンケル型ロータリエンジンとに大別される。
本願発明者は、約12年前、特許文献1に示す単一回転型の回転ピストン型ロータリエンジンを提案した。そのロータリエンジンでは、ロータの外周の外側に環状作動室が形成され、ロータに環状作動室を仕切る加圧兼受圧部が形成され、ハウジングに環状作動室を仕切る揺動式の第1,第2の仕切部材が設けられ、第1仕切部材により副燃焼室が開閉され、第1,第2の仕切部材を夫々弾性付勢する2組のスプリングアセンブリが設けられている。
このロータリエンジンでは、ロータの外周の外側に環状作動室を形成するため、また、2組のスプリングアセンブリを設けるため、エンジンが大型化する。第1,第2の仕切部材とロータとの接触部が面接触ではなく線接触になるため、ガス密にシールするシール性能と潤滑性能の面で問題がある。
他方、特許文献2〜5には、種々の形式の単一回転型の回転ピストン型ロータリエンジンが提案されている。特許文献2に記載のロータリエンジンは、ロータの側壁部に形成された約240度にわたる円弧状の吸気圧縮用溝と、スプリングで付勢された上記吸気圧縮用溝を仕切る仕切部材と、ロータの外周部に形成された膨張排気用の円弧状溝と、ハウジングの突出部に形成された圧縮爆発室などを有する。
特許文献3のロータリエンジンは、ハウジング内の円形収容穴に偏心状に装着されたロータと、ロータの中心部を貫通する出力軸と、ロータに半径方向へ進退自在に装着された8つのベーンと、円形収容穴の外周側に形成された副燃焼室などを備えたベーン式のロータリエンジンである。
特許文献4のロータリエンジンは、ハウジング内の円形収容穴に同心的に装着されたロータと、このロータの外周部分を円弧形(三日月形)に切り欠いて形成された吸気用溝と、ハウジングに装着されてロータの外周面に当接する仕切部材と、この仕切部材を半径方向へ駆動するカム機構などを有する。
特許文献5のロータリエンジンは、ハウジングと、このハウジング内の円形収容室に収容されたほぼ長円形のロータと、スプリングで付勢された2つの仕切部材と、円形収容室に中間サイドプレートを隔てて隣接する円形穴に収容されたタイミングロータと、このタイミングロータの外周部に円弧状に形成された主燃焼室と、主燃焼室の外周外に形成された副燃焼室と、この副燃焼室に臨む加熱プラグ及び2次噴射ノズルなどを有し、ロータにより吸入圧縮室で加圧された混合気を副燃焼室に導いて圧縮点火し、その燃焼ガスを主燃焼室を経て円形収容室のうちの膨張排気室に導入してロータに燃焼ガス圧を作用させる。
WO96/11334号公報 特公昭52−32406号公報 米国特許第5,979,395号公報 特開平10−61402号公報 特開2002−227655号公報
特許文献1のロータリエンジンのように、作動室を仕切る揺動式の仕切部材の先端部をロータの外周面に線接触させてガス密にシールする構造では、シール性能を確保するのが難しく、摺動部に潤滑オイルを供給して潤滑する潤滑性能や耐久性能も確保できない。 特許文献2のロータリエンジンでは、ロータの外周側に膨張排気用の溝(燃焼作動室)を形成するため、エンジンが大型化する。燃焼行程の期間が出力軸の回転角で約120度程度であるため燃料を完全燃焼させることが難しく、燃焼行程の後期にはロータに正転トルクだけでなく逆転トルクも作用するため出力性能を高めることができない。また、圧縮爆発部が上方へ大きく突出するためエンジンの全高が大きくなる。しかも、ロータの側壁部に吸気圧縮用の円弧形溝を形成するけれども、燃焼作動室を形成しないので、ロータの側壁部側の空間を十分に活用していない。
特許文献3のロータエンジンでは、ロータの外周側に作動室を形成するためエンジンが大型化する。エンジンの回転中には常時ロータを駆動する正転トルクが発生するけれども、ベーンとベーンの間のベーンセル内の燃焼ガスが正転トルクを発生するだけでなく、大きな逆転トルクも発生させるため、出力性能を高めることが難しい。
特許文献4のロータリエンジンでは、ロータの外周側に燃焼作動室を形成するためエンジンが大型化する。円柱状の仕切部材がロータの外周面に線接触する構造であるため、燃焼ガスをガス密にシール性能を確保できず、耐久性を高めることができない。
高さの大きな仕切部材と、それを駆動するカム機構とが上方へ突出するため、エンジンの全高が非常に大きくなる。燃焼行程の後期には正転トルクの他に逆転トルクも発生するため、出力性能を高めることが到底困難である。
特許文献5のロータリエンジンでは、ロータの形状が長円形で、ロータのヘッド部の曲率が大きいため、エンジンを高速回転させると、ロータの回転に仕切部材が追従できずに仕切部材がジャンピングする可能性がある。ロータの外周側に作動室が形成され、この作動室を仕切る半径方向に延びる仕切部材をロータの外周側に設けるため、エンジンが大型化する。
従来の単一回転型ロータリエンジンでは、ロータの外周側の空間に作動室を形成したロータリエンジンのみが追求されてきたが、出力軸の軸方向におけるロータの側方空間を十分に有効活用して環状の作動室を形成するという思想は存在しなかったため、エンジンを小型化することができなかった。燃焼行程の期間を出力軸の回転角180度以上に拡大することも困難であったため燃焼性能を高めるのに限界があった。しかも、ロータを複数組のエンジンに共用することも不可能であった。
本発明の目的は、小型化する上で有利な回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、摺動部を面接触にてガス密にシール可能な回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、出力軸の軸心方向におけるロータの側方空間を有効活用して環状作動室を形成できる回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、燃焼行程の期間を十分に長くすることのできる回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること、ロータを複数組のエンジンに共用可能な回転ピストン型ロータリエンジンを提供すること等である。
本発明は、出力軸と、この出力軸と相対回転不能に連結されたロータと、出力軸を回転自在に支持するハウジングと、ロータとハウジングとで形成された環状作動室と、ロータに設けられ環状作動室を仕切る少なくとも1つの加圧兼受圧部材と、ハウジングに設けられ環状作動室を仕切る少なくとも1つの作動室仕切部材と、環状作動室に吸気を導入する為の吸気ポートと、環状作動室からガスを排出する為の排気ポートと、燃料を供給する燃料供給手段とを備え、吸気と燃料を含む圧縮状態の混合気に点火プラグ又は圧縮点火により点火するように構成された回転ピストン型内燃機関において、前記環状作動室は、出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成されると共に、全部又は大部分が円筒面をなす内周壁面と全部又は大部分が円筒面をなす外周壁面とを有し、前記加圧兼受圧部材と作動室仕切部材の一方は、環状作動室を仕切る進出位置と、環状作動室から退いた退入位置とに亙って出力軸の軸心と平行方向へ往復動可能な往復動仕切部材で構成され、この復動仕切部材を進出位置の方へ付勢する付勢手段が設けられ、前記加圧兼受圧部材と作動室仕切部材の他方は、往復動仕切部材を進出位置から退入位置へ駆動可能な第1傾斜面と、この第1傾斜面に連なる先端摺動面と、この先端摺動面に連なり往復動仕切部材の退入位置から進出位置への復帰を許容する第2傾斜面とを有する円弧形仕切部材で構成されたことを特徴とするものである。
次に、本発明のエンジンの作用、効果について説明する。
環状作動室は、ロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成されており、環状作動室は、ロータに設けられた少なくとも1つの加圧兼受圧部材でガス密に仕切られ、且つ、ハウジングに設けられた少なくとも1つの作動室仕切部材でガス密に仕切られる。ロータが回転するとき、その加圧兼受圧部材は、作動室仕切部材と協働して吸気を圧縮可能であり、また、燃焼ガス圧を受圧可能である。
ロータが回転するとき、往復動仕切部材は、円弧形仕切部材の第1傾斜面、先端摺動面、第2傾斜面と順次接触して、進出位置から退入位置へ移動して円弧形仕切部材の通過後に再び進出位置へ復帰する。
例えば、加圧兼受圧部材を円弧形仕切部材で構成し、作動室仕切部材を往復動仕切部材で構成する場合には、円弧形仕切部材は、環状作動室の内周壁面に面接触する内周側摺動面と、環状作動室の外周壁面に面接触する外周側摺動面とを有し、先端摺動面は環状作動室のハウジング側環状壁面に面接触する。往復動仕切部材の先端摺動面は、ロータ側の環状壁面に面接触するが、往復動仕切部材はハウジングに対して周方向に相対移動しないため、ガス密にシールする上で有利であると共に、往復動仕切部材がハウジングに対して周方向に移動しないように係合案内する機構を設けることが可能である。
ロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで環状作動室を形成するため、ロータの外周の外側に大きく突出する部材をなくし、内燃機関の小型化を図ることができる。円弧形仕切部材も、往復動仕切部材も、環状作動室の壁面と面接触させることができるため、シール性能と潤滑性能を確保しやすい。
環状作動室を出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成するため、環状作動室の半径をロータの直径の制約内で極力大きく設定することも可能になる。その場合出力軸から燃焼ガス圧を受圧する加圧兼受圧部材までの半径(これがクランク半径に相当する)を、往復動エンジンのクランク半径よりも格段に大きくすることができるため、燃焼ガス圧を出力(トルク、馬力)に変換する変換効率を著しく高めることができ、燃料経済性に優れる内燃機関となる。
例えば、ロータに1つの円弧形仕切部材を設け、ハウジングに2つの往復動仕切部材を設ける場合、出力軸1回転に1回の燃焼行程を実現でき、排気量を4サイクルエンジンの排気量の約1/2にすることができるから、エンジンを著しく小型化することができる。しかも、その燃焼行程の期間を出力軸の回転角約180度又は180度以上もの長い期間に設定できるため、燃焼行程期間を長くし、燃焼性能を格段に高めることができる。 しかも、ロータの両側に環状作動室を形成し、1つのロータを2組の内燃機関に共用することも可能であるので、内燃機関の小型化、高出力化を図る上で非常に有利である。
他方、環状作動室の大部分がロータ内に形成される場合は、ロータに加圧兼受圧部材としての往復動仕切部材を設け、ハウジングに作動室仕切部材としての円弧形仕切部材を設けるのが望ましい。この場合、前記と同様の作用、効果を期待できる。
本発明の従属請求項の構成として、次のような種々の構成を採用してもよい。
(1)前記環状作動室は、加圧兼受圧部材と作動室仕切部材を介して、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室を形成可能に構成された。
(2)前記ロータの側壁部分は、ロータの半径をRとして、出力軸の軸心から 0.5 Rよりも大径側の側壁部分である。
(3)前記環状作動室は、ロータ側に開口するようにハウジングに凹設され且つ出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状が矩形の環状溝と、この環状溝の開口端を塞ぐロータの環状壁面とで構成されている。
(4)前記環状作動室の出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状は、角部に円弧の丸みを付けた矩形に形成され、この環状作動室は、ロータに形成された浅い環状溝とハウジングに形成された深い環状溝とで構成され、前記浅い環状溝は、出力軸の軸心と直交する平面上の第1環状壁面と、この第1環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有し、前記深い環状溝は、内周側円筒壁面と、外周側円筒壁面と、出力軸の軸心と直交する面上の第2環状壁面と、この第2環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有する。
(5)前記往復動仕切部材が周方向へ移動しないように規制し且つ出力軸の軸心と平行方向へ移動するのを許容する係合案内機構を設けた。
(6)前記付勢手段は、前記往復動仕切部材を進出位置の方へ付勢するガススプリングで構成されている。
(7)前記出力軸の軸心方向において前記ロータの両側に環状作動室を設け、これらの環状作動室に対応する加圧兼受圧部材と、作動室仕切部材とを設ける。
(8)前記環状作動室は、前記出力軸の軸心と直交する平面と平行な壁面を有し、前記往復動仕切部材の先端側部分に、円弧形仕切部材の第1傾斜面にガス密に接触可能な第1摺動面と、環状作動室のうちの前記出力軸の軸心と直交する平面と平行な壁面にガス密に接触可能な先端摺動面と、円弧形仕切部材の第2傾斜面にガス密に接触可能な第2摺動面とを形成する。
(9)前記円弧形仕切部材は前記内周壁面に接触する内周側摺動面と前記外周壁面に接触する外周側摺動面とを有し、前記円弧形仕切部材の内周側摺動面と外周側摺動面と先端摺動面には、夫々、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられた。
(10)前記(8)において、前記往復動仕切部材は内周側摺動面と外周側摺動面とを有し、前記往復動仕切部材の内周側摺動面と外周側摺動面と第1摺動面と先端摺動面と第2摺動面には、夫々、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられた。
(11)前記(8)において、前記円弧形仕切部材の第1傾斜面のロータ回転方向リーディング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第1傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成され、前記円弧形仕切部材の第2傾斜面のロータ回転方向トレーリング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第2傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成された。
(12)前記ロータに設けられた加圧兼受圧部材は円弧形仕切部材で構成され、前記ハウジングに、作動室仕切部材として、第1往復動仕切部材と、この第1往復動仕切部材からロータの回転方向に少なくとも180度離隔した第2往復動仕切部材とが設けられた。
(13)前記(12)において、前記第1往復動仕切部材より出力軸側のハウジングの壁部内に副燃焼室が形成され、前記吸気ポートは、ハウジングのうちの、第2往復動仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに形成され、前記排気ポートは、ハウジングのうちの、第2往復動仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに形成された。
(14)前記(13)において、前記加圧兼受圧部材が吸気ポートと第1往復動仕切部材の間にあるとき、環状作動室のうちの、第2往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に吸入作動室が形成されると共に加圧兼受圧部材と第1往復動仕切部材との間に圧縮作動室が形成され、前記加圧兼受圧部材が第1往復動仕切部材と排気ポートの間にあるとき、環状作動室のうちの、第1往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に燃焼作動室が形成されると共に、加圧兼受圧部材と第2往復動仕切部材との間に排気作動室が形成される。
(15)前記(14)において、前記燃料供給手段は、圧縮作動室に燃料を噴射する燃料噴射器を有する。
(16)前記(14)において、前記燃料供給手段は、前記副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有する。
(17)前記(15)において、前記燃料供給手段は、燃焼作動室に燃料を追加的に噴射する燃料噴射器を有する。
(18)前記(14)において、前記圧縮作動室から副燃焼室に連通した導入路と、この導入路を開閉可能な導入用開閉弁と、副燃焼室内の燃焼ガスを燃焼作動室に導出する導出路と、この導出路を開閉可能な導出用開閉弁とを設けた。
(19)前記(18)において、前記導入用開閉弁と導出用開閉弁とを出力軸の回転と同期させて夫々駆動する複数の動弁手段を設けた。
(20)前記作動室仕切部材が前記往復動仕切部材で構成され、この往復動仕切部材の内部に副燃焼室が形成された。
(21)前記加圧兼受圧部材は前記往復動仕切部材で構成され、前記ハウジングに、前記作動室仕切部材として、1又は複合の前記円弧形仕切部材が設けられ、少なくとも1つの円弧形仕切部材の内部に副燃焼室が形成された。
(22)前記ロータに加圧兼受圧部材として1つの前記円弧形仕切部材が設けられ、前記ハウジングに作動室仕切部材として1つの往復動仕切部材が設けられ、前記ハウジングのうちの、往復動仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに吸気ポートを設けると共に、往復動仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに排気ポートを設け、前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁を設けた。
(23)前記(11)において、前記ロータに加圧兼受圧部材として2つの前記円弧形仕切部材がロータ回転方向に約180度離隔して設けた。
(24)前記(12)において、前記ロータに加圧兼受圧部材として3つの前記円弧形仕切部材が円周3等分位置に設けられた。
(25)前記ロータに加圧兼受圧部材として4つの前記円弧形仕切部材が円周4等分位置に設けられ、前記ハウジングに作動室仕切部材として4つの往復動仕切部材が円周4等分位置に設けられ、前記ハウジングのうち、周方向に180度離隔した2つの往復動仕切部材の各々に対して、ロータ回転方向リーディング側の近くに前記吸気ポートが形成されると共にロータ回転方向トレーリング側の近くに前記排気ポートが形成された。
(26)前記ロータの少なくとも片側にサイズの異なる複数の環状作動室がロータの半径方向に離隔させて同心状に設けられ、前記ロータには各環状作動室を仕切る少なくとも1つの加圧兼受圧部材が設けられ、ハウジングには各環状作動室を仕切る少なくとも1つの作動室仕切部材が設けられた。
(27)前記燃料供給手段は、副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有し、前記副燃焼室内の混合気に圧縮点火により点火するように構成した。
尚、本発明の上記の構成、その他の基本的構成、変更形態、それらの作用効果については、後述の実施例に詳細に説明する。
本発明の実施例のロータリエンジンの右側面図である。 ロータリエンジンの縦断側面図である。 ロータの概略斜視図である。 ハウジングの概略斜視図である。 ロータリエンジンの縦断正面図である。 図1のVI−VI線断面図である。 図1のVII −VII 線断面図である。
円弧形仕切部材と第1往復動仕切部材の動作説明図である。 円弧形仕切部材と第1往復動仕切部材の動作説明図である。 円弧形仕切部材を含むロータの要部側面図である。 第1往復動仕切部材と第1ガススプリングの案内ケース部の斜視図である。 第1往復動仕切部材の先端側部分の斜視図である。 第1往復動仕切部材の外周側摺動面を示す断面図である。
副燃焼室と導入路と導出路と第1,第2開閉弁などを示す要部の周方向断面図である。 導入路と第1開閉弁の要部断面図である。 導出路と第2開閉弁の要部断面図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。 ロータリエンジンの作動説明図である。
実施例2の第1往復動仕切部材を示す図6相当部分図である。 実施例2の第1往復動仕切部材とその周辺構造の断面図である。 実施例2の別の第1往復動仕切部材を示す図28相当図である。
実施例3の環状作動室を示す要部縦断正面図である。 実施例3の第1往復動仕切部材とその周辺構造の半径方向断面図である。 実施例3の第1往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。 実施例4の第1往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。 実施例5の第1往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。
実施例6の第1往復動仕切部材とその周辺構造の周方向断面図である。 実施例6の第1往復動仕切部材とその周辺構造の軸心直交方向断面図である。 実施例6の第1往復動仕切部材の作動説明図である。 実施例6の第1往復動仕切部材の作動説明図である。 実施例6の第1往復動仕切部材の作動説明図である。 実施例6の第1往復動仕切部材の作動説明図である。 実施例6の第1往復動仕切部材の作動説明図である。
実施例7のロータリエンジンの概略断面図である。 実施例8のロータリエンジンの概略断面図である。 実施例9のロータリエンジンの概略断面図である。 実施例10のロータリエンジンの概略断面図である。 実施例11のロータリエンジンの概略断面図である。
符号の説明
1 出力軸
2 ロータ
4 ハウジング
5 環状作動室
6 円弧形仕切部材
7,8 第1,第2往復動仕切部材
9,10 ガススプリング
11 吸気ポート
12 排気ポート
13 副燃焼室
15,16 第1,第2開閉弁
18,19 動弁機構
25 環状溝
25a,25b 内周壁面,外周壁面
26 ロータの環状壁面
41、43 第1,第2傾斜面
42 先端摺動面
58,59 第1,第2摺動面
本発明は、出力軸と、この出力軸と相対回転不能に連結されたロータと、出力軸を回転自在に支持するハウジングと、ロータとハウジングとで形成された環状作動室と、ロータに設けられ環状作動室を仕切る少なくとも1つの加圧兼受圧部材と、ハウジングに設けられ環状作動室を仕切る少なくとも1つの作動室仕切部材と、環状作動室に吸気を導入する為の吸気ポートと、環状作動室からガスを排出する為の排気ポートと、燃料を供給する燃料供給手段とを備え、吸気と燃料を含む圧縮状態の混合気に点火プラグ又は圧縮点火により点火するように構成された回転ピストン型内燃機関(以下、ロータリエンジンという)に関するものである。
特に、本発明の特徴的構成は次のとおりである。
前記環状作動室は、出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成されると共に、全部又は大部分が円筒面をなす内周壁面と全部又は大部分が円筒面をなす外周壁面とを有する。
前記加圧兼受圧部材と作動室仕切部材の一方は、環状作動室を仕切る進出位置と、環状作動室から退いた退入位置とに亙って出力軸の軸心と平行方向へ往復動可能な往復動仕切部材で構成され、この復動仕切部材を進出位置の方へ付勢する付勢手段が設けられた。
前記加圧兼受圧部材と作動室仕切部材の他方は、往復動仕切部材を進出位置から退入位置へ駆動可能な第1傾斜面と、この第1傾斜面に連なる先端摺動面と、この先端摺動面に連なり往復動仕切部材の退入位置から進出位置への復帰を許容する第2傾斜面とを有する円弧形仕切部材で構成されている。
実施例1のロータリエンジンについて、図1〜図28に基づいて説明する。
図1、図2、図5に示すように、このロータリエンジンEは、出力軸1とロータ2とロータハウジング3を共用する2組のロータリエンジン(図5における右側のロータリエンジンE1と左側のロータリエンジンE2)を有し、これら2組のロータリエンジンE1,E2は、出力軸1の軸心を通り且つロータ2の左右方向の中心を通る図5に示す鉛直中心線CLの回りに回転対称の関係にある。そこで、主に、右側の1組のロータエンジンE1について説明する。
図1〜図7に示すように、ロータリエンジンE1は、出力軸1、回転ピストンに相当するロータ2、このロータ2の片側(図5における右側)に設けたハウジング4、ロータハウジング3、ロータ2とハウジング4とで形成された環状作動室5、ロータ2に設けられた加圧兼受圧部材としての円弧形仕切部材6、ハウジング4に設けられた作動室仕切部材としての第1,第2往復動仕切部材7,8、第1,第2ガススプリング9,10、吸気ポート11、排気ポート12、副燃焼室13、燃料噴射器14、導入用開閉弁15及び導出用開閉弁16、点火プラグ17、動弁機構18,19(図17、図18参照)、ベースフレーム20などを備えている。
図1〜図7に示すように、出力軸1はロータ2と2つのハウジング4,4の中心部を貫通している。ロータ2は内部に冷却水通路2aを有する所定の厚さの円形板で構成され、このロータ2は出力軸1にキーを介して相対回転不能に連結されている。ロータ2は出力軸1に直交するように配置されている。ロータ2とハウジング4などは球状黒鉛鋳鉄などの固体潤滑性に優れる金属材料で構成するのが望ましいが、その他鋳鋼など種々の金属材料又はセラミックスなど非金属材料で構成してもよい。
尚、図1〜図3においてロータ2の回転方向は時計回り方向(矢印Aの方向)であり、「リーディング側」とはロータ2の回転方向を意味し、「トレーリング側」とはロータ の回転方向と逆方向を意味する。特に限定のない限り、「軸心」という語は、出力軸1の軸心Cを意味する。
図2、図3に示すように、出力軸1の軸心の方向におけるロータ2の片面(右側面)には、環状作動室5をガス密に仕切る円弧形仕切部材6が一体的に形成されている。この円弧形仕切部材6は、ロータ2の右側の側壁部分のうちの大径側側壁部分に、環状作動室5に対応する半径方向位置に形成されている。
図2、図4、図5に示すように、環状作動室5は、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室とを形成する為のものである。この環状作動室5は、ハウジング4とロータ2とで出力軸1の軸心を中心とする円環状に形成されている。その環状作動室5は、出力軸1の軸心方向におけるロータ2の少なくとも片側(右側)の側壁部分のうちの大径側部分とハウジング4とで形成されている。換言すれば、環状作動室5は、ロータ2の少なくとも片側(右側)の側壁部分のうちの大径側部分に臨むように、その大径側部分で環状作動室5の壁面のうちのロータ2側の壁面を構成するように形成されている。
環状作動室5は、ロータ2の側壁部分のうちの、ロータ2の半径をRとして、出力軸1の軸心から0.5Rよりも大径側の側壁部分と、ハウジング4とで形成されている。それは、出力軸1の軸心から燃焼ガス圧を受圧する円弧形仕切部材6までの半径(クランク半径に相当する)を極力大きくして極力大きな出力(トルク、馬力)を発生させるためである。
図2、図4、図5に示すように、環状作動室5は、ハウジング4に凹設され且つ出力軸1の軸心を含む平面における半断面の形状が矩形の環状溝25と、この環状溝25の開口端を塞ぐロータ2の環状壁面26(これは、後述の第1,第2傾斜面41,43を含む)とで形成されている。環状溝25は、全部が前記軸心を中心とする円筒面をなす内周壁面25aと、全部が前記軸心を中心とする円筒面をなす外周壁面25bと、前記軸心と直交する環状壁面25cとを有する。環状溝25の断面形状である矩形は、長方形でもよく、正方形でもよい。後述の燃焼作動室における燃焼性能を高める為に壁面面積を小さくする為には正方形が望ましいが、第1,第2往復動仕切部材7,8の進退移動量を小さくする為には図示のような長方形が望ましい。ロータ2は冷却水通路を形成する為に複数の部材を組み合わせて構成してもよい。
ハウジング4は、ロータ2の厚さの約2倍の厚さでロータ2よりも大径の円形部材で構成され、出力軸1はハウジング4の中心部を貫通し、出力軸1とハウジング4の間にはベアリング27が装着され、ベアリング27にはハウジング4の壁部内に形成されたオイル通路から潤滑オイルが供給される。ハウジング4はストップリング28で出力軸1に位置規制されている。
ハウジング4には吸気ポート11と排気ポート12が形成され、ハウジング4の内部には冷却水通路29が形成され、ハウジング4には冷却水入口ポート30と冷却水出口ポート31も形成されている。ロータ2にはベアリング32とシール部材33を介在させてロータハウジング3が外嵌装着され、ハウジング4はロータ2とロータハウジング3の側面に面接触する状態に装着され、ロータハウジング3と2つのハウジング4,4は、それらの外周近傍部分に貫通させた例えば11本のボルト34(図2参照)により連結されている。
図5に示すように、ハウジング4には外部から加圧された潤滑オイルが供給されるオイル通路35と図示外の複数のオイル通路が形成され、ロータ2にはオイル通路35に連なる環状オイル通路36とこの環状オイル通路36に連なる複数のオイル通路37が形成されている。ベアリング32にはオイル通路37から潤滑オイルが供給される。
ロータ2とハウジング4との間をシールする環状のシール部材38,39,40は潤滑オイルが供給されるシール装着溝に装着されている。これらのシール部材38〜40は、耐摩耗性と固体潤滑性に優れる金属材料で構成するのが望ましい。
図2、図3、図8、図9に示すように、ロータ2に一体的に形成された円弧形仕切部材6は、第1,第2往復動仕切部材7,8を進出位置から退入位置へ駆動可能な第1傾斜面41と、この第1傾斜面41に連なる先端摺動面42と、この先端摺動面42に連なり第1,第2往復動仕切部材7,8の退入位置から進出位置への復帰を許容する第2傾斜面43とを有する。第1,第2傾斜面41,43は周方向にリニアに傾斜している。第1傾斜面41と先端摺動面42の接続部は滑らかに連なる曲面に形成され、この接続部は出力軸1の軸心と直交する線上にある。先端摺動面42と第2傾斜面43の接続部は滑らかに連なる曲面に形成され、この接続部は出力軸1の軸心と直交する線上にある。先端摺動面42は環状壁面25cにガス密に面接触する。
図3、図10に示すように、第1傾斜面41のリーディング側端部41aは出力軸1の軸心と直交する線上にあるが、この端部41aは折れ面ではなく曲面に形成され、第1傾斜面41は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する形状に形成され、第2傾斜面43のトレーリング側端部43aは出力軸1の軸心と直交する線上にあるが、この端部43aは折れ面ではなく曲面に形成され、第2傾斜面43は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する形状に形成されている。第1傾斜面41の平均的な周方向傾斜勾配は、例えば1/5〜1/3程度、第2傾斜面43の平均的な周方向傾斜勾配は、例えば1/4〜1/2程度とすることが望ましい。尚、図10に図示の例では、α>βであり、(α+β)は約90〜100度である。但し、α=βでもよい。
但し、大型のロータリエンジン等においては、必要に応じて、第1傾斜面41の周方向傾斜勾配を1/5より小さく形成し、第2傾斜面43の周方向傾斜勾配を1/4よりも小さく形成してもよい。
図8〜図10に示すように、円弧形仕切部材6は、内周側摺動面6aと外周側摺動面6bとを有し、内周側摺動面6aと外周側摺動面6bと先端摺動面42には、夫々、環状オイル通路36とオイル通路37から潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材44〜46とが設けられている。シール部材44,45は、第1,第2傾斜面41,43側の稜線の近くに装着され、先端摺動面42には2つのシール部材46が装着され、これらシール部材44〜46は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。尚、これらシール44〜46がシール装着溝から脱出しないように規制する構造、シール部材44〜46をシール装着溝内に装着した板バネで付勢する構造などを適宜採用してもよい。
図2、図4、図6に示すように、ハウジング4に、第1往復動仕切部材7と、この第1往復動仕切部材7からリーディング方向に約200度離隔した第2往復動仕切部材8が設けられている。第1,第2往復動仕切部材7,8は夫々環状作動室5を仕切る進出位置と、環状作動室5から退いた退入位置とに亙って、出力軸1の軸心と平行方向へ往復動可能に構成され、第1,第2往復動仕切部材7,8は夫々に作用するガス圧に耐える剛性、強度を有する。第1往復動仕切部材7を進出位置の方へ付勢する付勢手段として、第1ガススプリング9が設けられ、第2往復動仕切部材8を進出位置の方へ付勢する付勢手段として、第2ガススプリング10が設けられている。
図2、図4、図6、図11〜図13に示すように、第1往復動仕切部材7は、ハウジング4に形成された案内孔47にガス密に摺動自在に装着されている。第1往復動仕切部材7は、環状作動室5の内周壁面25aにガス密に面接触する内周側摺動面50と、環状作動室5の外周壁面25bにガス密に面接触する外周側摺動面51と、出力軸1の軸心を含む平面上に位置する2つの側面52とを有する。第1往復動仕切部材7の先端部には、環状作動室5のロータ2側の環状壁面26にガス密に面接触する先端摺動面53と、円弧形仕切部材6の第1傾斜面41にガス密に接触可能な第1摺動面58と、円弧形仕切部材6の第2傾斜面43にガス密に接触可能な第2摺動面59とが形成されている。第1往復動仕切部材7は、球状黒鉛鋳鉄などの固体潤滑性に優れる金属材料で構成されるが、その他の金属材料で構成してもよい。
第1摺動面58は、第1傾斜面41と同じ周方向傾斜角(但し、半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する)に形成されている。第2摺動面59は、第2傾斜面43と同じ周方向傾斜角(但し、半径拡大方向に向かって周方向傾斜角がリニアに漸減する)に形成されている。
内周側摺動面50と外周側摺動面51の両端近傍部には、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に装着されたシール部材60,61とが設けられ、シール部材60,61は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。先端摺動面53のリーディング側端部とトレーリング側端部は、出力軸1の軸心と直交する線上にあり、先端摺動面53の両端近傍部には、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材62が設けられ、シール部材62は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。第1,第2摺動面58,59に形成された潤滑オイルが供給されるシール装着溝にはシール部材63,64が装着され、シール部材63,64は潤滑オイルの圧力で進出側へ付勢されている。
第1往復動仕切部材7の壁部内にはオイル通路(図示略)が形成され、そのオイル通路にはハウジング4の壁部内のオイル通路(図示略)から潤滑オイルが供給され、その潤滑オイルがシール装着溝に供給される。尚、必要に応じて、シール部材60〜64がシール装着溝から脱出しないように規制する構造、シール部材60〜64をシール溝内に装着した板バネで付勢する構造などを適宜採用してもよい。
図2、図4、図5、図7に示すように、第2往復動仕切部材8は、第1往復動仕切部材7よりも小形に形成されているが、基本的に第1往復動仕切部材7と同様の構造のものであるので、その詳細な説明は省略する。第2往復動仕切部材8は、ハウジング4の案内孔48にガス密に摺動自在に装着され、第2往復動仕切部材8は、第1往復動仕切部材7と同様に、内周側摺動面、外周側摺動面、2つの側面、先端摺動面、第1摺動面、第2摺動面、シール部材などを有する。
次に、第1往復動仕切部材7を進出位置の方へ付勢する第1ガススプリング9について説明する。図6に示すように、第1往復動仕切部材7を案内する案内孔47の内壁部に潤滑オイルが供給されるシール装着溝が形成され、そのシール装着溝に例えば4本のシール部材65が可動に装着されている。
第1往復動仕切部材7を極力軽量化する為、第1往復動仕切部材7にはロータ2と反対側端部から矩形穴66が形成されている。第1ガススプリング9は、ハウジング4に固定されたケース67と、このケース67の内部のガス充填室68と、ケース67に一体的に形成されて矩形穴66に相対摺動自在に部分的に挿入された案内ケース部69と、この案内ケース部69の2つのロッド孔70にガス密に摺動自在に装着された2つのロッド71とを有する。
ガス充填室68には例えば4.0〜7.0MPaに圧縮された窒素ガスが充填されている。2つのロッド71はガス充填室68の窒素ガスのガス圧を受圧し、それらの先端が矩形穴66の奥端壁に当接して第1往復動仕切部材7を進出位置の方へ強力に付勢している。第1ガススプリング9は、混合気のガス圧や燃焼ガス圧により第1往復動仕切部材7に作用する押力(出力軸1の軸心と平行方向の力)に抗して第1往復動仕切部材7を進出位置の方へ付勢する為のものである。それ故、上記の窒素ガスのガス圧は、上記の押力と、ロッド71の直径、ロッド71の数などに基づいて適宜設定する。
ガス充填室68の構造と形状は、図示のものに限定される訳ではないが、2つのロッド71が進退移動する際の窒素ガスの圧力変動が極力小さくなるように、ガス充填室68の容積を極力大きく設定するのが望ましい。ケース67は、第1往復動仕切部材7が図6に鎖線で図示の退入位置に後退するのを許容するように構成され、案内ケース部69の角部は面取りされ、矩形穴66の内面と案内ケース部69の間に4つの呼吸孔72(図11参照)が形成されている。ロッド71には金属製又は非金属製の複数のシール部材73が装着されている。
尚、前記の矩形穴66は図示のものよりも浅く形成してもよく、矩形穴66を省略して1又は複数のロッド71を第1往復動仕切部材7の端部に当接させてもよい。また、第1往復動仕切部材7にガススプリングのガス圧を直接作用させる構成にしてもよい。また、第1ガススプリング9の代わりに、圧縮スプリング、又はアキュムレータに接続された油圧シリンダにより、第1往復動仕切部材7を進出位置の方へ付勢してもよい。或いは、出力軸1と同期したカム機構により第1往復動仕切部材7を進退駆動してもよい。
図7に示すように、第2往復動仕切部材8を進出位置の方へ付勢する第2ガススプリング10は、第1ガススプリング9よりも幾分小形ものであるが、第1ガススプリング9と同様のものであるので、その詳細な説明は省略する。第2ガススプリング10は、第1ガススプリング9と同様に、ケース74、その内部のガス充填室75、第2往復動仕切部材8の矩形穴に部分的に挿入された案内ケース部76、2つのロッド77などを備えている。
次に、吸気ポート11、排気ポート12、吸入作動室、圧縮作動室、燃焼作動室、排気作動室について説明する。図2に示すように、吸気ポート11は、ハウジング4の周壁部のうちの、第2往復動仕切部材8に対してリーディング側の近くに形成され、排気ポート12は、ハウジング4の周壁部のうちの、第2往復動仕切部材8に対してトレーリング側の近くに形成されている。尚、上記のポート11,12はハウジング4の側壁部に形成してもよい。
図17〜図26に示すように、円弧形仕切部材6が吸気ポート11と第1往復動仕切部材7の間にあるとき、環状作動室5のうちの、第2往復動仕切部材8と円弧形仕切部材6との間に吸入作動室80(int )形成され、円弧形仕切部材6と第1往復動仕切部材7との間に圧縮作動室81(cmp )が形成され、第1往復動仕切部材7と第2往復動仕切部材8との間に排気作動室83(exh )が形成される。円弧形仕切部材6が第1往復動仕切部材7と排気ポート12の間にあるとき、環状作動室5のうちの、第1往復動仕切部材7と円弧形仕切部材6との間に燃焼作動室82(com )が形成されると共に、円弧形仕切部材6と第2往復動仕切部材8との間に排気作動室83(exh )が形成される。
図2に示すように、ハウジング4には、圧縮作動室81内の圧縮吸気に向けて燃焼を噴射する燃焼供給手段としての燃料噴射器14が設けられている。但し、この燃料噴射器14の代わりに、副燃焼室13に燃料を噴射する燃料噴射器をハウジング4に装着してもよい。尚、前記燃料噴射器14又は副燃焼室13に燃料を噴射する燃料噴射器に加えて燃焼作動室82に追加的に燃焼を噴射する燃料噴射器14Aを設けてもよい。
次に、副燃焼室13とその周辺の構造について説明する。
図2、図6、図14〜図16に示すように、副燃焼室13は、第1往復動仕切部材7に対応する周方向位置において内周壁面25aより出力軸1側のハウジング4の壁部内に形成され、本実施例では球形の副燃焼室13が例示されている。圧縮作動室81内の圧縮空気と燃料の混合気を副燃焼室13に導入するため、圧縮作動室81から副燃焼室13に連通した導入路91がハウジング4に形成されている。副燃焼室13内の燃焼ガスを燃焼作動室82に導出する為の導出路92がハウジング4に形成されている。上記の副燃焼室13の容積は、所定の圧縮比(本実施例のように点火エンジンの場合、例えば14〜16)の混合気を充填できるように、吸入作動室80の容積と関連付けて設定されている。尚、吸入作動室80の容積は、導入路91残留する圧縮混合気量も加味して設定される。尚、副燃焼室13は、外周壁面25bよりも外周側に形成することも可能である。
上記の導入路91の下流端を開閉可能な導入用の第1開閉弁15と、導出路92の上流端を開閉可能な導出用の第2開閉弁16とが設けられている。導入路91は極力小さな容積となるように形成され、導入路91の上流端の吸入口91aは第1往復動仕切部材7のトレーリング側の近くにおいて環状作動室5の内周壁面25aに開口し、その吸入口91aから壁部内へ湾曲して延びて、その下流端が副燃焼室13に開口し、その下流端開口が第1開閉弁15で開閉される。本実施例の第1開閉弁15は、副燃焼室90の方へ開弁するポペット弁である。
導出路92の上流端は副燃焼室13に開口し、その上流端開口が第2開閉弁16で開閉され、導出路92は上流端開口から湾曲して延び、その吹出口92aが第1往復動仕切部材7のリーディング側の近くにおいて環状作動室5の内周壁面25aに開口している。本実施例の第2開閉弁16は、副燃焼室13の外側へ開くポペット弁であるが、第1開閉弁15と同様に副燃焼室13の方へ開弁するポペット弁に構成してもよい。尚、第1,第2開閉弁15,16は一例に過ぎず、種々の構造の弁を採用可能である。
次に、第1,第2開閉弁15,16を駆動する動弁機構18,19について説明する。 図14に示すように、第1開閉弁15の弁軸15aは、ハウジング4の壁部を貫通して斜めに上方へ延びている。第2開閉弁16の弁軸16aは、ハウジング4の壁部を貫通して斜めに下方へ延びている。尚、第1,第2開閉弁15,16の組み込みを可能とする為に、必要に応じて、副燃焼室13の一部とその周辺のハウジング4の壁部を分割体で構成し、その分割体がボルトやピンでハウジング4に固定するものとする。
弁軸15aを駆動するアクチュエータとして、例えば高速作動可能なシャフトモータ105が設けられ、そのシャヤトモータ105の出力部材105aに弁軸15aが連結され、出力軸1の回転に同期してシャヤトモータ105により第1開閉弁15が開閉駆動される。同様に、弁軸16aを駆動するアクチュエータとして、例えば高速作動可能なシャフトモータ106が設けられ、そのシャヤトモータ106の出力部材106aに弁軸16aが連結され、出力軸1の回転に同期してシャヤトモータ106により第2開閉弁16が開閉駆動される。尚、上記の2つのシャフトモータ105,106はエンジンを制御する制御ユニット(図示略)により制御される。
前記の動弁機構18,19は一例に過ぎず、種々の動弁機構を採用可能である。
副燃焼室13の形状から許容される場合には、弁軸15a,16aを出力軸1の軸心と平行に配置してもよく、その場合は弁軸15a,16aを出力軸1に設けたカム部材で直接駆動することが可能になる。或いは、出力軸1に連動連結した2つのカム軸を設け、そのカム軸で駆動される第1,第2カム部材により第1,第2開閉弁15a,16aを駆動してもよい。或いは、出力軸1と同期回転する2つの電動モータで回転駆動される第1,第2カム部材により第1,第2開閉弁15,16を駆動してもよい。或いは、2つのソレノイドアクチュエータにより第1,第2開閉弁15,16を夫々直接駆動してもよい。
次に、以上説明したロータリエンジンEの作動について説明する。
図17〜図26は、このロータリエンジンE1の吸入、圧縮、燃焼、排気の行程を示す説明図であり、環状作動室5を半径方向外側から視た状態を示す1周分の展開図である。 これらの図は、右側の1組のロータリエンジンE1の4行程を示しているが、左側の1組のロータリエンジンE2の4行程は、右側のエンジンE1の4行程に対して出力軸1の回転角にて180度遅れている
これらの図には、ロータ2に形成された円弧形仕切部材6、第1,第2往復動仕切部材7,8、吸入口91a、吹出口92a、吸気ポート11、排気ポート12などが図示され、図23に示す圧縮行程終了時点が「圧縮上死点」に相当する。図中、「int 」は吸気行程、「cmp 」は圧縮行程、「com 」は燃焼行程、「exh 」は排気行程を示す。エンジンの作動状態は、図17から図26へ順次移行し、図26から図17へ戻る。燃焼噴射器14からの燃焼噴射は図20から図22の間の適当なタイミングで実行される。
第1開閉弁15は、図23に示す圧縮上死点のタイミングで閉弁され、図20の近傍の適当なタイミングで開弁される。第2開閉弁16は、図25と図26の間の適当なタイミングで開弁され、第1開閉弁15の開弁とほぼ同時に閉弁される。副燃焼室13の混合気への点火プラグ17による点火は、例えば圧縮上死点と殆ど同時に行われる。
図17〜図26に示す作動状態から理解できるように、ロータ2の回転により吸気ポート11から空気が吸入され、その吸気がロータ2と共に回転する円弧形仕切部材6により圧縮され、その圧縮作動室81内の圧縮空気に燃焼噴射器14から燃焼が噴射され、その混合気が副燃焼室13へ充填され、第1,第2開閉弁15,16を閉じた状態で点火プラグ17により点火され、第2開閉弁16の開弁を介してその燃焼ガスが吹出口92aから燃焼作動室82へ噴出し、燃焼行程において燃焼ガスのガス圧が円弧形仕切部材6に作用し、出力軸1を回転駆動するトルクが発生する。排気ガスは排気行程において排気ポート12から排出される。尚、図3に示す領域Sが円弧形仕切部材6が燃焼ガス圧を受圧する受圧面積に相当する。
次に、上記ロータリエンジンEの作用、効果について説明する。
円弧形仕切部材6の内周側摺動面6aは環状作動室5の内周壁面25aにガス密に面接触し、外周側摺動面6bは環状作動室5の外周壁面25bにガス密に面接触し、先端摺動面42は環状作動室5のハウジング側環状壁面25cにガス密に面接触する。そのため、円弧形仕切部材6により環状作動室5がガス密に横断的に仕切られる。
第1,第2往復動仕切部材7,8は、進出位置にあるとき環状作動室5をガス密に仕切る。ロータ2と共に円弧形仕切部材6が回転するとき、第1,第2往復動仕切部材7,8は、円弧形仕切部材6の第1傾斜面41、先端摺動面42、第2傾斜面43と順次ガス密に接触して、進出位置から退入位置へ移動して円弧形仕切部材6の通過後に再び進出位置へ復帰する。
第1,第2往復動仕切部材7,8の先端摺動面53は、ロータ2の環状壁面26のうち軸心と直交する平面上の部分にガス密に面接触し、第1,第2往復動仕切部材7,8の内周側摺動面50は環状作動室5の内周壁面25aにガス密に面接触し、外周側摺動面51は外周壁面25bにガス密に面接触し、第1,第2往復動仕切部材7,8により環状作動室5がガス密に横断的に仕切られる。第1,第2往復動仕切部材7,8はハウジング4に対して回転方向に相対移動しないため、ガス密にシールする上で有利であると共に、第1,第2往復動仕切部材7,8がハウジング4に対して回転方向に移動しないように規制する機構(後述の係合案内機構110,110Aを参照)を設けることが可能である。
ロータリエンジンE1,E2においては、ロータ2の少なくとも片側の側壁部分のうちの出力軸1から0.5R(Rはロータ2の半径)よりも大径側の側壁部分とハウジング4とで環状作動室5を形成するため、軸心方向におけるロータ3の側方空間を有効活用して環状作動室5を形成し、ロータ2の外周の外側に大きく突出する部材をなくし、エンジンの全高や全幅の小型化を図ることができる。円弧形仕切部材6も、第1,第2往復動仕切部材7,8も、環状作動室5の壁面とガス密に面接触させることができるため、シール性能と潤滑性能と耐久性能を確保する上で有利である。
環状作動室5をロータ2の側壁部分のうち大径側部分に臨むように形成するため、出力軸1の軸心から燃焼ガス圧を受圧する加圧兼受圧部材6までの回転半径(これがクランク半径に相当する)を、同排気量のレシプロ型エンジンのクランク半径よりも格段に大きくすることができる。しかも、常に、上記の大きな回転半径を介して燃焼ガス圧を出力トルクに変換できるため、燃焼ガス圧を出力(トルク、馬力)に変換する変換効率を大幅に高めることができ、燃料経済性に優れる内燃機関となる。
ロータリエンジンE1においては、ロータ2の片側に1つの円弧形仕切部材6を設け、ハウジング4に第1,第2往復動仕切部材7,8を設けるため、出力軸1回転に1回の燃焼行程を実現できるため、排気量を同出力の4サイクルエンジンの排気量の約半分にすることができ、エンジンを小型化することができる。例えば、環状作動室5について、内側半径17cm、外側半径23cm、出力軸1の軸心方向の厚さを4cm、吸入作動室80の周方向長さを105度の円弧長とすると、吸入作動室80の容積は約750ccとなり、排気量1500ccの4サイクルエンジンに相当する。しかも、ロータ2の両側に2組の環状作動室5があるため、排気量3000ccの4サイクルエンジンに相当する。但し、導入路91に圧縮混合気が残留するため、実際には内側半径18cm、外側半径24cm程度になる可能性がある。
しかも、燃焼行程の期間を出力軸の180〜200度、或いは200度以上もの長い期間にすることができるため、燃焼行程を4サイクルエンジンの燃焼行程の期間よりも長くし、燃焼性能を高めることができる。しかも、ロータ2の両側に環状作動室5を形成し、1つのロータ2を2組のエンジンE1,E2に共用するので、エンジンの小型化、高出力化を図る上で非常に有利であり、エンジンの低回転速度化を図る上でも有利である。
次に、前記のロータリエンジンEの構造を部分的に変更した例について説明する。
図27、図28に示すように、第1往復動仕切部材7Aには、圧縮作動室の圧縮混合気のガス圧が周方向に作用し、燃焼作動室の燃焼ガスのガス圧が周方向に作用する。そこで、第1往復動仕切部材7Aが周方向へ移動しないように規制し且つ出力軸1の軸心と平行方向へ移動するのを許容する係合案内機構110が設けられている。この係合案内機構110は、係合凸部111,112と、これら係合凸部111,112が夫々周方向にガタ付きなく且つ軸心方向へ摺動自在に係合する係合溝111a,112aとから構成されている。
係合凸部111,112は、第1往復動仕切部材7の内周側摺動面50と外周側摺動面51の幅方向中央部に出力軸1の軸心と平行に夫々突設され、係合溝111a,112aは、環状作動室5の内周壁面25aと外周壁面25bに夫々凹設されている。第1往復動仕切部材7Aに周方向から作用するガス圧を、上記の係合案内機構110で支持できるため、第1往復動仕切部材7Aの荷重条件が緩和して周方向への弾性変形を防止でき、第1往復動仕切部材7Aの往復運動が円滑になり、且つ第1往復動仕切部材7Aの小型化が可能になる。尚、片側(内周側又は外周側)の係合凸部と係合溝は省略可能であり、係合凸部111,112の代わりにキー部材を採用してもよい。
図20に示す係合案内機構110Aは、上記の係合案内機構110と同目的のものである。この係合案内機構110Aにおいては、第1往復動仕切部材7Bの内周側部分と外周側部分に周方向全幅に亙る係合凸部113,114が形成され、環状作動室5の内周壁部25aと外周壁部25bに、係合凸部113,114が夫々周方向にガタ付きなく且つ軸心方向へ摺動自在に係合する係合溝113a,114aが形成されている。尚、片側(内周側又は外周側)の係合凸部と係合溝は省略可能である。尚、この構造の場合、環状作動室5の内周壁面25aと外周壁面25bは大部分が円筒面からなる壁面となる。第2往復同仕切部材8の為に前記の係合案内機構110,110Aと同様の係合案内機構を設けてもよい。
前記実施例のように、環状作動室5Aの半断面の断面形状が矩形である場合、環状作動室5Aのうちの燃焼作動室の角部における混合気の燃焼性が低下するおそれがある。そこで、図30〜図32に示すように、環状作動室5Aの出力軸1の軸心を含む平面における半断面の形状は、角部に円弧の丸みを付けた矩形に形成され、この環状作動室5Aは、ロータ2Aに形成された浅い環状溝115とハウジング4Aに形成された深い環状溝120とで構成されている。
浅い環状溝115は、出力軸1の軸心と直交する平面上の第1環状壁面116と、この第1環状壁面116の内周側の角部壁面117と外周側の角部壁面118とを有する。深い環状溝120は、内周側円筒壁面121と、外周側円筒壁面122と、出力軸1の軸心と直交する平面上の第2環状壁面123と、この第2環状壁面123の内周側の角部壁面124と外周側の角部壁面125とを有する。
図31、図32に示すように、第1往復同仕切部材7Cの周方向の幅が拡大され、この第1往復同仕切部材7Cの為に、前記の係合案内機構110Aと同様の係合案内機構が設けられている。第1往復同仕切部材7Cの先端部分は、浅い環状溝115を仕切る断面形状に形成されている。第1,第2接触面58A,59Aの幅が拡大され、第1,第2接触面58A,59Aには、深い環状溝120の内周側円筒壁面121から外周側円筒壁面122まで延びるシール装着溝とシール部材63A,64Aとが設けられている。
尚、実線126は、ロータ2Aとハウジング4Aとの境界線、鎖線127は丸みのついた角部壁面124,125の端を示す線である。尚、この環状作動室5Aの場合、環状作動室5Aの内周壁面の大部分が円筒面になり、外周壁面の大部分が円筒面になる。尚、第1,第2接触面58A,59Aの幅を拡大する代わりに、第1,第2傾斜面41,43に第1往復動仕切部材7Cの先端部分とガス密に接触する浅い凹部を形成してもよい。
図33に示すように、第1往復動仕切部材7Dがハウジング4に進退自在に装着され、この第1往復動仕切部材7Dの内部に副燃焼室13Aが形成され、第1往復動仕切部材7Dのトレーリング側壁部には圧縮作動室81を副燃焼室13Aに連通させる偏平な導入路130が形成され、第1往復動仕切部材7Dのリーディング側壁部には副燃焼室13Aを燃焼作動室に連通させる偏平な導出路131が形成されている。
第1往復動仕切部材7Dには、偏平な導入路130を開閉するロータリ弁132と、偏平な導出路131を開閉するロータリ弁133とが回転可能に装着され、ロータリ弁132,133は、夫々、アクチュエータ(図示略)により90度回転駆動されて、出力軸1の回転と同期して導入路130と導出路131を開閉する。尚、副燃焼室13Aの圧縮混合気に点火する点火プラグ17も設けられている。この導入路130は偏平で長さも小さいので、導入路130の容積を小さく形成できるため、小型のロータリエンジンに好適である。尚、ロータリ弁132,133を軸方向へ移動させることで、導入路130と導出路131を開閉する構成にしてもよい。
環状作動室5を形成する前記の環状溝25と同様の環状溝140であって、ハウジング4B側に解放状の環状溝140がロータ2Bに形成され、ロータ2Bには加圧兼受圧部材として往復動仕切部材7Rが設けられ、図34に示すように、ハウジング4Bに、作動室仕切部材として1又は複数の円弧形仕切部材6Aが一体的に形成され、少なくとも1つの円弧形仕切部材6Aの内部に副燃焼室13Bが形成された。円弧形仕切部材6Aのトレーリング側壁部には圧縮作動室を副燃焼室13Bに連通させる偏平な導入路141が形成され、円弧形仕切部材6Aのリーディング側壁部には副燃焼室13Bを燃焼作動室に連通させる偏平な導出路142が形成されている。
円弧形仕切部材6Aには、導入路141を開閉するロータリ弁143と、導出路142を開閉するロータリ弁144とが回転可能に装着され、ロータリ弁143,144は、夫々、アクチュエータ(図示略)により90度回転駆動されて、出力軸1の回転と同期して導入路141と導出路142を開閉する。尚、副燃焼室13Bの圧縮混合気に点火する点火プラグ17も設けられている。この導入路141は偏平で長さも小さいので、導入路141の容積を小さくすることができるため、小型のロータリエンジンに好適である。尚、ロータリ弁143,144を軸方向へ移動させることで、導入路141と導出路142を開閉する構成にしてもよい。尚、必要に応じて、ロータ2Bの外側を覆うケース部材又はハウジング部材を設けてもよい。
図35〜図36に示すように、このロータリエンジンの場合、第1往復動仕切部材150が第1,第2仕切部材151,152で構成されている。第1,第2仕切部材151,152の為の係合案内機構156,157が設けられ、第1仕切部材151の内部に球形を部分的に除去した副燃焼室13Cが形成され、この副燃焼室13Cは第1仕切部材151のリーディング側面に解放され、第2仕切部材152が第1仕切部材151のリーディング側面に密着状に配設されて副燃焼室13Cの開口を開閉可能に構成されている。
圧縮作動室81から圧縮状態の混合気を副燃焼室13Cに導入する偏平な導入路153が形成され、この導入路153を開閉するロータリ弁154が第1仕切部材151に設けられ、このロータリ弁154が第1仕切部材151に取り付けられたアクチュエータ(図示略)により90度回動されて、導入路153が開閉される。第1仕切部材151には、副燃焼室13C内の混合気に点火する点火プラグ17と、副燃焼室13Cの開口の外周側をシールする環状のシール部材155が設けられている。
第1仕切部材151はガススプリング又は金属製のスプリング(図示略)により進出位置の方へ付勢され、第2仕切部材152は、出力軸1に連動されたカム機構(図示略)により出力軸1の回転に同期させて進退駆動される。図37〜図41に第1,第2仕切部材151,152の作動状態が図示され、図37の状態を経て圧縮作動室から副燃焼室13Cに混合気が充填され、図38の状態で圧縮上死点位置となり、図39の状態のとき点火プラグ17により点火され、図40、図41の状態において、副燃焼室13Cから燃焼ガスが燃焼作動室に噴出する。
この第1往復動仕切部材150によれば、導入路153の容積を非常に小さくすることができ、副燃焼室13Cから燃焼作動室に燃焼ガスを噴出させることができるため、小型のエンジンに好適である。
尚、前記ロータリ弁を省略し、第1仕切部材151のトレーリング側にも第2仕切部材152と同様の第3仕切部材を設け、カム機構により進退駆動される第3仕切部材によって導入路153を開閉するように構成してもよい。
図42に示すロータリエンジンEAにおいては、ロータ2に加圧兼受圧部材として、環状作動室5を仕切る円弧形仕切部材6が設けられ、ハウジング4Cには作動室仕切部材として1つの往復動仕切部材7Eとこれに対応する副燃焼室が設けられ、前記第2往復動仕切部材8が省略されている。ハウジング4Cのうちの、往復動仕切部材7Eに対してリーディング側の近くに吸気ポート11が形成されると共に、往復動仕切部材7Eに対してトレーリング側の近くに排気ポート12が形成される。吸気ポート11を開閉する吸気弁(図示略)と、排気ポート12を開閉する排気弁(図示略)も設けられている。
このロータリエンジンEAでは、吸気弁と排気弁を出力軸1の回転に同期させて適当に開閉制御することにより、出力軸1が4回転する毎に2回の燃焼行程を発生可能であり、ロータの両側に2組のエンジンを装備する場合には、出力軸1が4回転する毎に4回の燃焼行程を発生可能である。燃焼行程の期間が出力軸1の360度回転角になるので、十分な燃焼期間でもって燃焼性能を格段に高めることができる。
図43に示すロータリエンジンEBにおいては、図42のエンジンにおいて、さらに、往復動仕切部材7Eと吸気ボート11と排気ポート12に対して軸心を中心として回転対称の関係となるように、環状作動室5を仕切る往復動仕切部材7Fとこれに対応する副燃焼室と吸気ポート11Aと排気ポート12Aをハウジング4Dに設け、その吸気ポート11Aを開閉する吸気弁と排気ポート12Aを開閉する排気弁も設けられている。
このエンジンEBにおいては、2組の吸気弁と排気弁を出力軸1の回転に同期させて適当に開閉制御することにより、出力軸1が2回転する毎に4回の燃焼行程を発生可能であり、ロータの両側に2組のエンジンを装備する場合には、出力軸1が2回転する毎に8回の燃焼行程を発生可能である。
図44に示すロータリエンジンECは、前記ロータリエンジンEと同様に、ハウジング4Eに装着されて環状作動室5を仕切る第1,第2往復動仕切部材7,8を有し、ロータには加圧兼受圧部材として2つの円弧形仕切部材6,6がロータ回転方向に約180度離隔して設けられている。このエンジンECでは、出力軸1が1回転する間に2回点火され、出力軸1が180度回転する毎に燃焼行程が発生する。そのため、エンジンの小型化を図ることができ、排気量に余裕を持たせ、エンジンを低回転速度で運転できるため、燃焼性能を向上させることも可能である。
図45に示すロータリエンジンEDは、中型又は大型の舶用エンジンなど低回転速度で運転する中型又は大型のエンジンに適する。このエンジンEDは、前記ロータリエンジンEと同様に、ハウジング4Fに装着されて環状作動室5を仕切る第1,第2往復動仕切部材7,8を有し、ハウジング4Fには第1往復動仕切部材7のリーディング側約120度の位置に追加的な排気ポート160も形成されている。第1往復動仕切部材7の近傍位置には副燃焼室も形成されている。
ロータには加圧兼受圧部材として3つの円弧形仕切部材6,6,6が円周3等分位置に設けられている。このエンジンEDでは、ロータが1回転する間に3回点火され、出力軸1が120度回転する毎に燃焼行程が発生する。ロータの両側に2組のエンジンを設ける場合には、出力軸1が60度回転する毎に燃焼行程が発生する。そのため、エンジンの小型化を図ることができる。排気量に余裕を持たせ、エンジンを低回転速度で運転できるため、燃焼性能を向上させることも可能である。
図46に示すロータリエンジンEEは、舶用エンジンなど低回転速度で運転する中型又は大型のエンジンに適するエンジンである。ハウジング4Gに環状作動室5を仕切る作動室仕切部材として4つの往復動仕切部材7,8が円周4等分位置に設けられ、ロータに加圧兼受圧部材として4つの円弧形仕切部材6が円周4等分位置に設けられている。
ハウジング4Gのうち、周方向に180度離隔した2つの往復動仕切部材8の各々に対して、ロータ回転方向リーディング側の近くに吸気ポート11が形成されると共にロータ回転方向トレーリング側の近くに排気ポート12が形成されている。2つの往復動仕切部材7の各々の近傍部に副燃焼室が形成されている。
このエンジンEEにおいては、出力軸1が90度回転する毎に、2つの副燃焼室で点火がなされて2つの燃焼行程が発生するため、出力軸1が1回転する間に、8つの燃焼行程が発生する。それ故、ロータリエンジンEEを著しく小型にすることができる。
尚、鎖線で図示のように、環状作動室5の内周側に環状作動室5Aを形成して、外側の環状作動室5と同様に、複数の往復動仕切部材と、複数の円弧形仕切部材と、複数の副燃焼室と、2組の吸気ポート及び排気ポートなどを設けることで、ロータとハウジングのスペースを有効活用してもう1組のエンジンを追加的に構成することも可能である。尚、この環状作動室5Aの為の2組の吸気ポート及び排気ポートはハウジング4Gの右側壁に形成することができる。このように、ロータの片側に2組のエンジンを構成することで、エンジンを一層小型化できる。しかも、ロータの両側に4組のエンジンを構成することも可能である。それ故、このエンジンEEは、大型の舶用エンジン等に好適である。
以上説明したロータエンジンは、点火プラグで混合気に点火する点火エンジンを例にして説明したが、本発明のロータリエンジンは、副燃焼室に閉じ込めた圧縮空気に燃料を噴射し、圧縮点火により点火する形式のディーゼルエンジンにも適用可能である。但し、このディーゼルエンジンの場合は、圧縮比を約22程度まで大きくするものとする。
本発明のロータリエンジンは、重油、軽油、ガソリン、エタノール、LPG、天然ガス、水素ガスなど種々の燃料を燃料とするエンジン;車両用エンジン、建設機械用エンジン、農業機械用エンジン、種々の産業用エンジン、種々の排気量の舶用エンジンなど種々の用途のエンジン;小排気量〜大排気量のエンジンに適用することができる。

Claims (28)

  1. 出力軸と、この出力軸と相対回転不能に連結されたロータと、出力軸を回転自在に支持するハウジングと、ロータとハウジングとで形成された環状作動室と、ロータに設けられ環状作動室を仕切る少なくとも1つの加圧兼受圧部材と、ハウジングに設けられ環状作動室を仕切る少なくとも1つの作動室仕切部材と、環状作動室に吸気を導入する為の吸気ポートと、環状作動室からガスを排出する為の排気ポートと、燃料を供給する燃料供給手段とを備え、圧縮状態の混合気に点火プラグ又は圧縮点火により点火するように構成された回転ピストン型内燃機関において、
    前記環状作動室は、出力軸の軸心方向におけるロータの少なくとも片側の側壁部分とハウジングとで形成されると共に、全部又は大部分が円筒面をなす内周壁面と全部又は大部分が円筒面をなす外周壁面とを有し、
    前記加圧兼受圧部材と作動室仕切部材の一方は、環状作動室を仕切る進出位置と、環状作動室から退いた退入位置とに亙って出力軸の軸心と平行方向へ往復動可能な往復動仕切部材で構成され、
    この復動仕切部材を進出位置の方へ付勢する付勢手段が設けられ、
    前記加圧兼受圧部材と作動室仕切部材の他方は、往復動仕切部材を進出位置から退入位置へ駆動可能な第1傾斜面と、この第1傾斜面に連なる先端摺動面と、この先端摺動面に連なり往復動仕切部材の退入位置から進出位置への復帰を許容する第2傾斜面とを有する円弧形仕切部材で構成された、
    ことを特徴とする回転ピストン型内燃機関。
  2. 前記環状作動室は、加圧兼受圧部材と作動室仕切部材を介して、吸入作動室と圧縮作動室と燃焼作動室と排気作動室を形成可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  3. 前記ロータの側壁部分は、ロータの半径をRとして、出力軸の軸心から 0.5 Rよりも大径側の側壁部分であることを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  4. 前記環状作動室は、ロータ側に開口するようにハウジングに凹設され且つ出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状が矩形の環状溝と、この環状溝の開口端を塞ぐロータの環状壁面とで構成されたことを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  5. 前記環状作動室の出力軸の軸心を含む平面における半断面の形状は、角部に円弧の丸みを付けた矩形に形成され、この環状作動室は、ロータに形成された浅い環状溝とハウジングに形成された深い環状溝とで構成され、
    前記浅い環状溝は、出力軸の軸心と直交する平面上の第1環状壁面と、この第1環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有し、
    前記深い環状溝は、内周側円筒壁面と、外周側円筒壁面と、出力軸の軸心と直交する平面上の第2環状壁面と、この第2環状壁面の内周側角部壁面及び外周側角部壁面とを有することを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  6. 前記往復動仕切部材が周方向へ移動しないように規制し且つ出力軸の軸心と平行方向へ移動するのを許容する係合案内機構を設けたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の回転ピストン型内燃機関。
  7. 前記付勢手段は、前記往復動仕切部材を進出位置の方へ付勢するガススプリングで構成されたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の回転ピストン型内燃機関。
  8. 前記出力軸の軸心方向における前記ロータの両側に環状作動室を設け、これらの環状作動室に対応する加圧兼受圧部材と、作動室仕切部材とを設けたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の回転ピストン型内燃機関。
  9. 前記環状作動室は、前記出力軸の軸心と直交する平面と平行な壁面を有し、
    前記往復動仕切部材の先端側部分に、円弧形仕切部材の第1傾斜面にガス密に接触可能な第1摺動面と、環状作動室のうちの前記出力軸の軸心と直交する平面と平行な壁面にガス密に接触可能な先端摺動面と、円弧形仕切部材の第2傾斜面にガス密に接触可能な第2摺動面とを形成したことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の回転ピストン型内燃機関。
  10. 前記円弧形仕切部材は、前記内周壁面に接触する内周側摺動面と前記外周壁面に接触する外周側摺動面とを有し、前記円弧形仕切部材の内周側摺動面と外周側摺動面と先端摺動面には、夫々、潤滑油が供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の回転ピストン型内燃機関。
  11. 前記往復動仕切部材は内周側摺動面と外周摺動面とを有し、前記往復動仕切部材の内周側摺動面と外周側摺動面と第1摺動面と先端摺動面と第2摺動面には、夫々、潤滑オイルが供給されるシール装着溝と、そのシール装着溝に可動に装着されたシール部材とが設けられたことを特徴とする請求項9に記載の回転ピストン型内燃機関。
  12. 前記円弧形仕切部材の第1傾斜面のロータ回転方向リーディング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第1傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成され、前記円弧形仕切部材の第2傾斜面のロータ回転方向トレーリング側端部は出力軸の軸心と直交する線上にあり、第2傾斜面は半径拡大方向に向かって周方向傾斜角が漸減する形状に形成されたことを特徴とする請求項9に記載の回転ピストン型内燃機関。
  13. 前記ロータに設けられた加圧兼受圧部材は前記円弧形仕切部材で構成され、前記ハウジングに、作動室仕切部材として、第1往復動仕切部材と、この第1往復動仕切部材からロータの回転方向に少なくとも180度離隔した第2往復動仕切部材とが設けられたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の回転ピストン型内燃機関。
  14. 前記第1往復動仕切部材より出力軸側のハウジングの壁部内に副燃焼室が形成され、前記吸気ポートは、ハウジングのうちの、第2往復動仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに形成され、前記排気ポートは、ハウジングのうちの、第2往復動仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに形成されたことを特徴とする請求項13に記載の回転ピストン型内燃機関。
  15. 前記加圧兼受圧部材が吸気ポートと第1往復動仕切部材の間にあるとき、環状作動室のうちの、第2往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に吸入作動室が形成されると共に加圧兼受圧部材と第1往復動仕切部材との間に圧縮作動室が形成され、
    前記加圧兼受圧部材が第1往復動仕切部材と排気ポートの間にあるとき、環状作動室のうちの、第1往復動仕切部材と加圧兼受圧部材との間に燃焼作動室が形成されると共に、加圧兼受圧部材と第2往復動仕切部材との間に排気作動室が形成されることを特徴とする請求項14に記載の回転ピストン型内燃機関。
  16. 前記燃料供給手段は圧縮作動室に燃料を噴射する燃料噴射器を有し、前記副燃焼室内の混合気に点火する点火プラグを設けたことを特徴とする請求項15に記載の回転ピストン型内燃機関。
  17. 前記燃料供給手段は、前記副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有することを特徴とする請求項15に記載の回転ピストン型内燃機関。
  18. 前記燃料供給手段は、燃焼作動室に燃料を追加的に噴射する燃料噴射器を有することを特徴とする請求項16に記載の回転ピストン型内燃機関。
  19. 前記圧縮作動室から副燃焼室に連通した導入路と、この導入路を開閉可能な導入用開閉弁と、副燃焼室内の燃焼ガスを燃焼作動室に導出する導出路と、この導出路を開閉可能な導出用開閉弁とを設けたことを特徴とする請求項15に記載の回転ピストン型内燃機関。
  20. 前記導入用開閉弁と導出用開閉弁とを出力軸の回転と同期させて夫々駆動する複数の動弁手段を設けたことを特徴とする制御9に記載の回転ピストン型内燃機関。
  21. 前記作動室仕切部材が前記往復動仕切部材で構成され、この往復動仕切部材の内部に副燃焼室が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  22. 前記加圧兼受圧部材は前記往復動仕切部材で構成され、前記ハウジングに、前記作動室仕切部材として、1又は複合の前記円弧形仕切部材が設けられ、少なくとも1つの円弧形仕切部材の内部に副燃焼室が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  23. 前記ロータに加圧兼受圧部材として1つの前記円弧形仕切部材が設けられ、
    前記ハウジングに作動室仕切部材として1つの往復動仕切部材が設けられ、
    前記ハウジングのうちの、往復動仕切部材に対してロータ回転方向リーディング側の近くに吸気ポートを設けると共に、往復動仕切部材に対してロータ回転方向トレーリング側の近くに排気ポートを設け、
    前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁を設けたことを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  24. 前記ロータに加圧兼受圧部材として2つの前記円弧形仕切部材がロータ回転方向に約180度離隔して設けられたことを特徴とする請求項12に記載の回転ピストン型内燃機関。
  25. 前記ロータに加圧兼受圧部材として3つの前記円弧形仕切部材が円周3等分位置に設けられたことを特徴とする請求項13に記載の回転ピストン型内燃機関。
  26. 前記ロータに加圧兼受圧部材として4つの前記円弧形仕切部材が円周4等分位置に設けられ、前記ハウジングに作動室仕切部材として4つの往復動仕切部材が円周4等分位置に設けられ、
    前記ハウジングのうち、周方向に180度離隔した2つの往復動仕切部材の各々に対して、ロータ回転方向リーディング側の近くに前記吸気ポートが形成されると共にロータ回転方向トレーリング側の近くに前記排気ポートが形成されたことを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  27. 前記ロータの少なくとも片側にサイズの異なる複数の環状作動室がロータの半径方向に離隔させて同心状に設けられ、前記ロータには各環状作動室を仕切る少なくとも1つの加圧兼受圧部材が設けられ、ハウジングには各環状作動室を仕切る少なくとも1つの作動室仕切部材が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の回転ピストン型内燃機関。
  28. 前記燃料供給手段は副燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射器を有し、前記副燃料室内の混合気に圧縮点火により点火するように構成したことを特徴とする請求項15に記載の回転ピストン型内燃機関。
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