JPH02149730A - 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〕 本発明はエンジンの各部の運動を真円の回転のみにし、
気体燃料と空気の混合ガスの燃料ガスの膨張圧力を直接
回転力とすることにより、燃料効率を上げ、かつ小型で
大きな回転力を得ることができるエンジンに関するもの
である。

［従来の技術］ 現在自動車及び各種作業機械に使用されているエンジン
は４サイクルエンジンが主流を占めているが、その構造
原理は上部に吸気弁、排気弁及び点火プラグ等を備えた
シリンダー内にピストンを挿入し、ピストン上部とシリ
ンダー内に形成される空間で吸気、圧縮、膨張、排気の
行程を繰り返す事によりピストンを往復運動させ更にピ
ストンの下部に設けられたクランクシャフトにより往復
運動を回転運動に変換させるものである。

他に２サイクル方式もあるが、これもピストンの往復運
動を回転運動に変換するものである。

また４サイクル方式では吸気弁、排気弁をクランクで回
転運動に変換したものをカムにより再度往復運動に変え
て弁の開閉を行なっている。

ピストン式の他に三角形のおむすび型をしたロータが両
型をしたロータハウジングの中を回転するロータリーエ
ンジンがある。

これはロータがロータハウジングの中で真円運動ではな
く一定軌跡に従って移動し、偏心運動により吸気、圧縮
、膨張、排気の行程を繰り返しこの偏心運動の回転をロ
ータ内の内歯車とそれと歯合する外歯車の噛み合いによ
り回転軸に回転力を伝える構造となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した４サイクルエンジンの様にピストンの往復運動
を回転運動に変換する構造ではピストン、連接棒及びバ
ルブ等が往復運動をするために。

此等の往復運動に多くの力を消費している。

またピストンが上死点から下死点まで移動してクランク
軸を１８０度回転させるが、回転力として有効な範囲は
中央の約９０変種度しかなく、膨張圧力を有効に回転力
に変換できないので燃料効率は良くない。

それに往復運動のため振動が大きく、クランクシャフト
等により構造が複雑、大型となる。

三角ロータのロータリーエンジンはロータが偏心運動を
しているとはいえピストン式に比べると格段に往復運動
が少なく、構造も河単であり、ロータが一回転中に五目
の膨張行程があるため、小型で高出力のエンジンである
が燃料効率が悪い。

それは、三角形ロータの底辺で受けた膨張圧力が三角形
の頂点に伝わり、ロータハウジングの内壁を押し、その
反力がロータの回転力となっているが、反力と内壁がな
す平行四辺形の一辺が回転力であるので９０度の時ゼロ
、０度の時１００パーセントとなり、両型のロータハウ
ジングの一番狭い所に頂点がある時をピストン式でいえ
ば上死点、両型の一番下の時を下死点といえ、しかも反
力が内壁と０度となることはないのでピストン式よりむ
しろ悪い。

また頂点の一点で底辺の圧力を受けるため内壁との接触
面圧力は大きく、接触面の摩擦抵抗及び摩耗も大きな欠
点である。

［課題を解決するための手段］ 本発明のエンジンは前述したピストン式や三角ロータの
ロータリーエンジンと同じく密閉された空間の容積の増
減を利用するものであるが一切の往復運動をなくし、膨
張圧力を有効にかつ直接回転軸につたえるものである。

その方法として三つのローラーを使用した場合で説明す
る（五つ、七つとローラーを多くする事もできるが二つ
ではバルブ取付けや燃料効率の問題がある）。

中央のローラーには突起物を付け、中央ローラーの左右
に中央ローラーの突起物を収容できる切れ込みを設けた
ローラーを円周が接するように並べ、中央ローラーが回
転する時突起物が内接し、左右ローラーの円周が内接す
るロータリーエンジンでいうロータハウジングの中に入
れると中央ローラーの上下に密閉された空間が形成され
る。

上の空間を膨張、排気室、下の空間を吸気、圧縮室とす
る。

中央ローラーと左右ローラーの径の比が１対１の場合は
中央ローラーが右へ一回転する時に左右ローラーは左に
一回転させる（各ローラーの径の比はこれ以外にも設定
できる） このように各ローラーを回転させると、中央ローラーの
突起物が左右ローラーの切れ込みに入り込んで、ちょう
ど歯車が噛み合うようにロータハウジングの中で回転す
る。

ただし、突起物及び切れ込みはカを伝導させる通常の歯
車とは別の形態とする。

その形態とは、突起物が切れ込みに入り込んでいる間、
切れ込みの縁が常に突起物に接触するように突起物に曲
線（曲線については図で後述する）を付け、かつ接触し
たまま噛み合って回転できるように切れ込みに入り込む
突起物の部分の体積よりも切れ込みの容積を大きくする
。

こうすれば、噛み合っている間も中央ローラーの上下の
室を完全に隔離できるし、突起物と切れ込みとの間に密
閉された空間が形成される。

ただ、回転のみに必要な噛み合いの空間の容積は少ない
ので必要に応じて大きくし、圧縮室で突起物に押され圧
縮してきた混合ガスを突起物と切れ込みの空間に押し込
み、密閉してから点火爆発させ、その膨張圧力を押し込
んできた突起物で受は直接回転軸に伝える。

よって左のローラーは中央ローラーの上下室の隔離と点
火爆発室となるが、右のローラーは上下室の隔離専用と
なるので切れ込みは最小限とする。

吸気口は右ローラー近くの吸気、圧縮室内に設け、排気
口も同じく右ローラー近くの膨張、排気室に設ける。

排気口に関しては点火爆発室内にも排気ガスがあるので
ロータハウジングの左側壁に設ける。

点火プラグは点火爆発室と突起物が噛み合う位置のロー
タハウジングの壁に設けるが燃料噴射弁をつければディ
ーゼルエンジンとなる。

［実施例及び作用コ 以下本発明のエンジンをその実施例を示す図面を説明し
ながら構造及び作用を述べる。

１の中央ローラーを右回りとしているので８の吸気、排
気室は４の突起物前方が圧縮室、後方が吸気室となり、
９の膨張、吸気室は４の前方が排気室、後方が膨張室と
なる。

２のローラーは８と９を隔離するためと５の点火爆発室
のためであり、５の容積は圧縮室の容積との関係により
最適の圧縮比が得られる大きさとするけど、３のローラ
ーは隔離専用であるから切れ込み６は４を通過させるた
めの最小限とする。

なお５の容積の関係で２の強度に問題がある場合は１や
３より２を厚くし、ローラーの両端で補強ができる。

１と２又は３との接触は構造体の温度膨張や回転の伝達
の関係上田の部分は歯車とじ歯合により８と９を隔離す
る方法もある。

１３と１４は送気のバイパスであるが本実施例では１と
２の径の比を１対１としているためであり、１対２の時
は不要となる。

これについては各行程で述べるが１と２の径の比は此等
以外にも設定可能であるし、４についても１と２の径の
比や４の大きさを変えることにより取り付ける個数を変
えられるけど、それぞれ長所、短所があるので使用目的
により決定すればよい。

長所、短所については記述が長くなるのでここでは省略
する。

ではこれより各行程を行程を示す図面を参考にしながら
説明する。

第９図 ４の前方が１０を通過し、圧縮室は４と及び４′と５の
縁の接触により密閉される。

第１０図 圧縮圧の封鎖は４と及び１と２の円の接触により行なわ
れる。

第１１図 圧縮室の容積が減少し圧縮が進行するが５はまだ圧縮室
に面しないため無駄な力を圧縮のため使うことになるの
で、１３により５へ送り込む。

ただ１と２の径の比を変えれば、もっと早い時期より５
が圧縮室に面するので、直接５へ圧縮気体を送り込むこ
とができるので１３は不要となる。

しかし４の個数の制約とか短所もでてくる。

５にも当然排気ガスがあるので１２の排気口を設けてい
るが、１３による送気と１２による排気を同時にしてい
るのは、排気ガスを掃気するためである。

この掃気は、排ガス規制等を考え調整すれば良いと考え
る。

なお４の後方が１０を通過しており、これより４の回転
に伴い吸気室に混合ガスが吸い込まれる。

第１２図 ５が圧縮室に面し、圧縮も進行中である。

第１３図 これより４の前方と５の前方の縁により５の封鎖が始ま
る。

圧縮された混合ガスの５への送り込みはすでに終了して
いる。

第１４図 ５の封鎖は４と５の縁の接触により行なわれているが、
混合ガスの圧縮はまだ進行中である。

第１５図 ４が５に最大に入り込み、最高の圧縮となるので、この
時又は直前１こ点火、爆発させる。

この瞬間、膨張圧力（±４と５には均等にかかるので回
転力は生じなくピストン式でいうと上死点であるが慣性
でなお回転する。

第１６図 膨張圧力を受ける４の前方と後方の面積に差が生じてお
り、その差の分だけ回転力が発生している。

２については５の内壁の圧力は均等であるため回転力は
生じない。

２は全行程なんの回転力も生じない。

第１７図 ４の前方には圧力がかからないので後方の圧力が全部回
転力となる。

第１８図 １４により５の膨張ガスを膨張室へ送り込んでいるが、
これは圧縮行程と同じ理由で、２の円周部分が５と膨張
室を早い時期に隔離するため５にある膨張ガスがもった
いないためである。

４の後方で圧力を受けどんどん回転して行き、４の前方
では、　！１１’気ガスを１１の排気口より押し出して
行く。

第１９図 ４の前方が３のローラーの６の緑にかかるけど６の切れ
込み部分まで排気口を開けているので、この部分の排気
ガスは密閉されず、１と３の回転の障害は生じない。

また２のローラーの５の中の膨張ガスはすでに膨張室へ
の送り込みを止めて、１２より排気ガスとして排気され
始める８ 第２０図 ４の後方が１１にかかり膨張行程を終了する。

これよりしばら＜４′による回転力を生じるまで慣性に
よる回転となる。

第２１図 ４と６との間に空間が生じるけれど、排気口より排気ガ
スを導入し、負圧を発生させないので。

全行程３の回転障害は無視してよい。

第２２図 ４の後方で吸気が始まるが、第１４図で導入された排気
ガスは６の中にあり、吸気室へはほとんど入ってこない
。

以上の行程を繰り返す。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明のエンジンは、すべて完全なる円
運動のみで作動するのでエネルギーのロスがなく、また
このために振動もない。

突起物を複数以上付ければ、圧縮行程中に膨張行程があ
るので回転が滑らかであるし、一回転中に複数以上の膨
蛍行程を作ることができる。

またバルブ等も不要であるので、構造も簡単となる。

それに点火爆発から排気口までの回転中膨張圧力の方向
が回転軸に対し常に９０度であり、クランクのように作
用点が短くなることもないので、膨張圧力を有効に回転
力に変換できる。

このような効果のため、燃料効率が良く、小型でかつ高
出力のエンジンとなる。

【図面の簡単な説明】

突起物に付ける曲線の図である。 Ａの円（中央ローラー）の円周を８の円（点火爆発室用
、隔離用ローラー）が円周を接したままＡの円をＢの固
自体も回転しながら一周する時、最初の接点Ｐが描く軌
跡の曲線を利用するものである。 この曲線の方程式は ｘ”＋　ｙ”＝（ａ　＋　ｂ）”＋　ｂ”　−２（ａ　
＋　ｂ）ｂ　ｃ　ｏ　ｓ　　θよって第１図の場合ａと
ｂが１対１であり、ａを１とした場合 ｘ＝２　ｃ　ｏ　ｓθ−ｃｏｓ２θと ｙ＝２ｓｉｎθ−５ｉｎ２θの交点の軌跡である。 なお図中の鎖線で表わしであるのが突起物である。 第２図 ａｏとｂを１対２とした時の２点の軌跡図である。 この場合は ｘ：３ｃｏｓ２θ−２ｃｏｓ３θと ｙ　＝　３　ｓ　ｉ　ｎ　２θ−２ｓｉｎ３θの交点の
軌跡。 第３図 ａとｂを１対３とした時の２点の軌跡図である。 この場合は ｘ＝４ｃｏｓ３θ−３ｃｏｓ４θと ｙ＝４ｓｉｎ３θ−３ｇ１ｎ４θの交点の軌跡。 第４図は本発明によるエンジンの透視図である。 第５図は気体燃料と空気の混合ガスを表わす。 第６図は燃焼膨張ガスを表わす。 第７図は排気ガスを表わす。 第８図１士内部機構を示す説明図であり第９図より第２
２図までは各行程説明図である。 １・・・回転力を発生させる中央ローラー２・・・隔離
、点火爆発用ローラー ３・・・隔離用ローラー ４・・・圧縮を行ない、膨張圧力を受ける突起物４・・
・同上 ５・・・点火爆発室 ６・・・４，４′通過用切れ込み ７・・・ロータリーエンジンでいうロータハウジング ８゛・・・吸気、圧縮室　９・・・膨張、排気室１０・
・・吸気口　１１・・・排気口　１２・・・排気口１３
・・・圧縮混合ガスの送気用バイパス１４・・・燃焼膨
張ガスの送気用バイパス１５・・・点火プラグ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二つのローラーの互いの円周部分が接するように並
   べ、片方のローラーの円周の部分に突起物を付け、もう
   片方のローラーに相手側のローラーの突起物を収容でき
   る切れ込みを設ける。 二つのローラーを同時に右回りと左回りに回転させると
   、突起物と切れ込みが歯車が噛み合うような状態となり
   、円周部分が接したまま回転できる。 この突起物と切れ込みが噛み合っている間、突起物が切
   れ込みの縁に常に接触するように突起物に曲線を付ける
   。 曲線については図で後述する。 突起物と切れ込みの縁が接触したまま回転するためには
   切れ込みに入り込む突起物の体積より切れ込みの容積を
   大きくしなければならないが、このために噛み合ってい
   る間、突起物と切れ込みの間に密閉された空間が形成さ
   れる。 この密閉される空間に気体燃料と空気の混合ガスを閉じ
   込めて点火爆発させ、燃焼ガスの膨張圧力を突起物で受
   け、回転軸に直接回転力を与えることを特徴とするエン
   ジン。