特表 2022-536029 トポロジーロータリーエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-12

(54)【発明の名称】トポロジーロータリーエンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 53/00 20060101AFI20220804BHJP

   F02B 53/04 20060101ALI20220804BHJP

【ＦＩ】

F02B53/00 F

F02B53/04 F

F02B53/04 W

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021564358

(86)(22)【出願日】2020-08-05

(85)【翻訳文提出日】2021-10-28

(86)【国際出願番号】 CN2020107022

(87)【国際公開番号】W WO2022021462

(87)【国際公開日】2022-02-03

(31)【優先権主張番号】202010745290.8

(32)【優先日】2020-07-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510268554

【氏名又は名称】▲華▼中科技大学

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＺＨＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】瞿 金平

(57)【要約】

本発明は、トポロジーロータリーエンジンを開示し、エンジンの技術分野に関する。トポロジーロータリーエンジンは、エンジン内に設けられる第１伝動機構、第２伝動機構、給排気機構、ロータ及びシリンダを含み、ロータは、シリンダのチャンバに設けられ、ロータの断面は、湾曲辺トポロジーｎ角形であり、シリンダのチャンバの断面は、湾曲辺トポロジーｎ＋１角形であり、ここで、ｎは４以上の偶数であり、ロータの外トポロジー曲面は、シリンダの内トポロジー曲面に噛み合い、ロータが自転しながら、偏心量△ｅを半径としてシリンダの軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、シリンダをそれぞれ独立したｎ＋１個のチャンバに分け、シリンダには、ｎ＋１個のインジェクションノズル及びｎ＋１個の点火プラグが設けられ、インジェクションノズル、点火プラグ、ロータ及び給排気機構の協働により、燃料はチャンバ内で燃焼して仕事し、伝動機構を介して外部へ動力を出力する。本発明は、馬力対体積比が高く、圧縮比が高く、動作が安定的で、燃料適用範囲が広く、構造が簡単で、体積が小さく、重量が軽く、騒音が小さく、伝動効率が高く、耐用年数が長いなどの利点を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トポロジーロータリーエンジンであって、
前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第１伝動機構、第２伝動機構、給排気機構、ロータ（１３）及びシリンダ（９）を含み、前記ロータ（１３）は、前記シリンダ（９）のチャンバに設けられ、
前記ロータ（１３）の断面は湾曲辺トポロジーｎ角形であり、前記シリンダ（９）のチャンバの断面は湾曲辺トポロジーｎ＋１角形であり、ここで、ｎは４以上の偶数であり、
前記ロータ（１３）の外トポロジー曲面は前記シリンダ（９）の内トポロジー曲面に噛み合い、
前記ロータ（１３）は、自転しながら偏心量△ｅを半径として前記シリンダ（９）の軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、前記シリンダ（９）をそれぞれ独立したｎ＋１個のチャンバ（１２）に分け、
前記ロータ（１３）が１周自転するごとに、ｎ＋１個のチャンバ（１２）はそれぞれｎ／２回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成し、前記ロータ（１３）の公転速はその自転速度のｎ倍であり、前記ロータ（１３）の公転速度はエンジン出力の回転速度と同じであり、
前記シリンダ（９）には、ｎ＋１個のインジェクションノズル（１０）及びｎ＋１個の点火プラグ（１１）が設けられ、前記インジェクションノズル（１０）及び前記点火プラグ（１１）と、前記ロータ（１３）及び前記給排気機構との協働により、燃料は前記チャンバ（１２）内で燃焼して仕事し、前記第１伝動機構及び前記第２伝動機構により外部へ動力を出力することを特徴とする、トポロジーロータリーエンジン。

【請求項2】

前記ロータ（１３）の断面の丸面取りの半径は、前記シリンダ（９）のチャンバの断面の丸面取りの半径と同じであることを特徴とする、請求項１に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項3】

前記シリンダ（９）チャンバの外接円の半径は、前記ロータ（１３）の外接円の半径と前記偏心量△ｅとの差であることを特徴とする、請求項１に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項4】

前記ロータ（１３）には、ｎ／２対の吸排気通路が設けられ、前記吸排気通路の対の数は、前記ロータ（１３）の断面トポロジー辺の数の１／２であることを特徴とする、請求項１に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項5】

前記ロータ（１３）は、第１吸排気通路（２６）、第２吸排気通路（２７）、第３吸排気通路（２８）及び第４吸排気通路（２９）を含み、
前記第１吸排気通路（２６）、前記第２吸排気通路（２７）、前記第３吸排気通路（２８）及び前記第４吸排気通路（２９）はいずれもＬ型構造であり、それらの両端は、それぞれ前記ロータ（１３）の端面及び前記ロータ（１３）丸面取りの頂面に設けられることを特徴とする、請求項４に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項6】

前記第１吸排気通路（２６）及び前記第２吸排気通路（２７）は、前記ロータ（１３）の軸方向に沿って対称的に設けられ、
前記第３吸排気通路（２８）及び前記第４吸排気通路（２９）は、前記ロータ（１３）の軸方向に沿って対称的に設けられ、
前記第１吸排気通路（２６）及び前記第４吸排気通路（２９）は、前記ロータ（１３）の両端に対称的に設けられ、
前記第２吸排気通路（２７）及び前記第３吸排気通路（２８）は、前記ロータ（１３）の両端に対称的に設けられることを特徴とする、請求項５に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項7】

前記第１伝動機構は、ロータ伝動軸（１４）、第１軸受（２４）、第２軸受（２３）、第３軸受（３１）、第４軸受（３２）、第１出力軸（２２）、第２出力軸（１）、第１カウンターウェイト（１８）、第２カウンターウェイト（５）、第１出力軸支持座（２０）及び第２出力軸支持座（３）を含み、
前記ロータ伝動軸（１４）の両端は、それぞれ前記第１軸受（２４）及び前記第３軸受（３１）に接続され、
前記第１軸受（２４）は、前記第１カウンターウェイト（１８）内に設けられ、前記第３軸受（３１）は、前記第２カウンターウェイト（５）内に設けられ、
前記第１カウンターウェイト（１８）の一端には、前記第１出力軸（２２）が設けられ、前記第１出力軸（２２）は、第１出力軸支持座（２０）内に設けられる前記第２軸受（２３）及び第１軸受位置決め蓋（２１）を通過し、
前記第２カウンターウェイト（５）の一端には、前記第２出力軸（１）が設けられ、前記第２出力軸（１）は、第２出力軸支持座（３）内に設けられる前記第４軸受（３２）及び第２軸受位置決め蓋（２）を通過し、
前記第２伝動機構は、第１内歯車（１７）、第１外歯車（１９）、第１内歯車支持座（１６）、第２内歯車（６）、第２外歯車（４）及び第２内歯車支持座（７）を含み、
前記第１外歯車（１９）及び前記第２外歯車（４）は、それぞれ前記ロータ伝動軸（１４）の両端に締結して取り付けられ、
前記第１外歯車（１９）は、前記第１内歯車（１７）に噛み合い、前記第１内歯車（１７）は、前記第１内歯車支持座（１６）に設けられ、
前記第２外歯車（４）は、前記第２内歯車（６）に噛み合い、前記第２内歯車（６）は、前記第２内歯車支持座（７）に設けられ、
前記給排気機構は、第１給排気盤（１５）、第２給排気盤（８）及び給排気室を含み、
前記第１給排気盤（１５）及び前記第２給排気盤（８）は、シリンダ（９）の両側に対称的に設けられるとともに、それぞれロータ（１３）の両端面に摺動可能に接触することを特徴とする、請求項１に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項8】

前記第１給排気盤（１５）と前記第２給排気盤（８）とは構造が同じであり、いずれかの内部にも給排気室が設けられ、
前記第２給排気盤（８）には、周方向に沿って複数の長円孔給排気溝（３３）が設けられ、前記給排気溝（３３）の数は、前記シリンダ（９）のチャンバ室（１２）の数と一致し、
前記給排気室は、前記給排気溝（３３）及び前記吸排気通路を介して前記シリンダ（９）内のチャンバ（１２）に連通することを特徴とする、請求項７に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項9】

前記第１給排気盤（１５）には、前記第１給排気盤（１５）内の給排気室と外部環境とを連通させるための第１通気孔（２５）が設けられ、
前記第２給排気盤（８）には、前記第２給排気盤（８）内の給排気室と外部環境とを連通させるための第２通気孔（３０）が設けられることを特徴とする、請求項８に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項10】

前記第１内歯車（１７）と前記第１外歯車（１９）との歯数比は（ｎ＋１）：ｎであり、
前記第２内歯車（６）と前記第２外歯車（４）との歯数比は（ｎ＋１）：ｎであることを特徴とする、請求項７に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの技術分野に属し、具体的には、トポロジーロータリーエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンは生活と経済社会全般にわたっており、国民経済において重要な位置を占めている。１９世紀６０年代に登場して以来、ピストン式エンジンは絶え間ない改善と発展を経て、現在すでに現代生活で最もよく使われるエンジンになった。しかし、クランクロッド機構を使用した動力伝達のために、いくつかの固有の欠陥が存在する。（１）主軸が２回転するごとに、１つの作業チャンバは１つの４ストローク動作サイクル及び１回の仕事のみを行う。（２）ピストンの動きにより、往復慣性力は、発生し、且つ回転速度の上昇とともに２乗的に増加する。（３）エネルギ変換効率が高くなく、最初の１／４の仕事行程内において、ピストンがガスの高圧作用下であるが、回転角が小さく、外部への仕事が少ない。（４）ピストンとシリンダ壁の間に交互に変化する側圧力が存在するため、ピストンシリンダに対する摩耗がひどく、均一ではない。（５）伝動中に上下死点位置が存在し、衝撃振動が発生しやすい。

【0003】

現在、ピストンエンジンの燃費改善、熱効率の向上、排出量の低減には大きく２つの方法がある。一つは、エンジンのエネルギ利用効率を高め、エンジンの排出特性を改善することである。もう一つは、往復ピストンがない新型エンジンの開発である。一つ目の方法では、百年以上にわたる各種補助機械の改善によって達成できる各種技術指標が限界に近づいており、性能向上の可能性は大きくない。そのため、国内外の研究者たちは第２の方法に多くの精力と資金を注ぎ込んだ。しかし、この方法はワンケルエンジンだけがマツダＲＸシリーズのスポーツカーとドローンに小規模に適用された。ワンケルエンジンの三角ロータが１周自転するごとに、主軸が３周回転し、エンジンが３回仕事し、高い馬力対体積比を有し、実践により、その馬力対体積比は往復ピストン式エンジンに比べて大幅に向上することが証明された。しかし、ワンケルエンジンは、その三角ロータの構造及び伝動特徴により、燃焼が不十分で、燃料消費量が多く、汚染がひどく、寿命が短いなどの明らかな欠陥を有する。半世紀にわたる改良にもかかわらず、製造コストが高く、気密性が悪く、潤滑性が悪く、シリンダブロックにクラックがあり、耐久性が低いなどの一連の問題があるため、実用化に至っていない。

【発明の概要】

【0004】

従来技術の上記欠陥及び改良需要に対して、本発明は、トポロジーロータリーエンジンを提供することにより、ピストンエンジン以クランクロッド及び往復ピストンを主な動力出力手段とする従来技術に存在する燃焼効率が低く、可動部材が多いという技術的問題を解決する。

【0005】

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、トポロジーロータリーエンジンであって、前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第１伝動機構、第２伝動機構、給排気機構及びロータ和シリンダを含み、前記ロータが前記シリンダのチャンバに設けられ、前記ロータの断面が湾曲辺トポロジーｎ角形であり、前記シリンダチャンバの断面が湾曲辺トポロジーｎ＋１角形であり、ｎが４以上の偶数であり、
前記ロータの外トポロジー曲面が前記シリンダの内トポロジー曲面に噛み合い、
前記ロータが自転しながら、偏心量△ｅを半径として前記シリンダの軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、前記シリンダをそれぞれ独立したｎ＋１個のチャンバに分け、
前記ロータが１周自転するごとに、ｎ＋１個のチャンバがそれぞれｎ／２回の吸気、圧縮、仕事及び排気を完成し、前記ロータの公転速度がその自転速度のｎ倍であり、前記ロータの公転速度がエンジン出力の回転速度と同じであり、
前記シリンダにはｎ＋１個のインジェクションノズル及びｎ＋１個の点火プラグが設けられ、前記インジェクションノズル及び前記点火プラグと、前記ロータ及び前記給排気機構との協働により、燃料が前記チャンバ内で燃焼して仕事し、前記第１伝動機構及び前記第２伝動機構により外部へ動力を出力するトポロジーロータリーエンジンが提供される。

【0006】

好ましくは、前記ロータの断面の丸面取りの半径が前記シリンダチャンバの断面の丸面取りの半径と同じである。

【0007】

好ましくは、前記シリンダチャンバの外接円の半径が前記ロータの外接円の半径と前記偏心量△ｅとの差である。

【0008】

好ましくは、前記ロータにはｎ／２対の吸排気通路が設けられ、前記吸排気通路の対の数が前記ロータの断面のトポロジー辺の数の１／２である。

【0009】

好ましくは、前記ロータが第１吸排気通路、第２吸排気通路、第３吸排気通路及び第４吸排気通路を含み、前記第１吸排気通路、前記第２吸排気通路、前記第３吸排気通路及び前記第４吸排気通路がいずれもＬ型構造であり、それぞれの両端がそれぞれ前記ロータの端面及び前記ロータの丸面取りの頂面に設けられる。

【0010】

好ましくは、前記第１吸排気通路及び前記第２吸排気通路が前記ロータの軸方向に沿って対称的に設けられ、前記第３吸排気通路及び前記第４吸排気通路が前記ロータの軸方向に沿って対称的に設けられ、前記第１吸排気通路及び前記第４吸排気通路が前記ロータの両端に対称的に設けられ、前記第２吸排気通路及び前記第３吸排気通路が前記ロータの両端に対称的に設けられる。

【0011】

好ましくは、前記第１伝動機構がロータ伝動軸、第１軸受、第２軸受、第３軸受、第４軸受、第１出力軸、第２出力軸、第１カウンターウェイト、第２カウンターウェイト、第１出力軸支持座及び第２出力軸支持座を含み、前記ロータ伝動軸の両端がそれぞれ前記第１軸受及び前記第３軸受に接続され、前記第１軸受が前記第１カウンターウェイト内に設けられ、前記第３軸受が前記第２カウンターウェイト内に設けられ、前記第１カウンターウェイトの一端に前記第１出力軸が設けられ、前記第１出力軸が第１出力軸支持座内に設けられる前記第２軸受及び第１軸受位置決め蓋を通過し、前記第２カウンターウェイトの一端に前記第２出力軸が設けられ、前記第２出力軸が第２出力軸支持座内に設けられる前記第４軸受及び第２軸受位置決め蓋を通過し、
前記第２伝動機構が第１内歯車、第１外歯車、第１内歯車支持座、第２内歯車、第２外歯車及び第２内歯車支持座を含み、前記第１外歯車及び前記第２外歯車がそれぞれ前記ロータ伝動軸の両端に締結して取り付けられ、前記第１外歯車が前記第１内歯車に噛み合い、前記第１内歯車が前記第１内歯車支持座に設けられ、前記第２外歯車が前記第２内歯車に噛み合い、前記第２内歯車が前記第２内歯車支持座に設けられ、
前記給排気機構が第１給排気盤、第２給排気盤及び給排気室を含み、前記第１給排気盤及び前記第２給排気盤がシリンダの両側に対称的に設けられ、それぞれロータの両端面に摺動可能に接触する。

【0012】

好ましくは、前記第１給排気盤と前記第２給排気盤は構造が同じであり、それぞれの内部には給排気室が設けられ、前記第２給排気盤には周方向に沿って複数の長円孔給排気溝が設けられ、前記給排気溝の数が前記シリンダチャンバ室の数と一致し、前記給排気室が前記給排気溝及び前記吸排気通路を介して前記シリンダ内のチャンバに連通する。

【0013】

好ましくは、前記第１給排気盤には第１通気孔が設けられ、前記第１通気孔が前記第１給排気盤内の給排気室と外部環境とを連通させ、前記第２給排気盤には第２通気孔が設けられ、前記第２通気孔が前記第２給排気盤内の給排気室と外部環境とを連通させる。

【0014】

好ましくは、前記第１内歯車と前記第１外歯車との歯数比が（ｎ＋１）：ｎであり、前記第２内歯車と前記第２外歯車との歯数比が（ｎ＋１）：ｎである。

【0015】

本発明は、従来技術に比べて以下の有益な効果を有する。
１、本発明では、ロータとシリンダの内壁面とは曲面で噛み合うことにより、燃焼室は良好な密封性を有し、燃料が十分で均一に燃焼することが保証され、燃焼効率が向上し、省エネと排出量削減が達成され、環境汚染が低減される。
２、本発明では、ロータに吸排気通路が設けられることにより、ロータの回転過程において、吸排気通路と、給排気盤、点火プラグ及びインジェクションノズルとの協働により各燃焼室の吸気、圧縮、仕事及び排気の４つの行程を完成することができ、また、ロータが１周自転するごとに、出力軸はｎ（ｎ≧４）周回転し、エンジンはｎ（ｎ＋１）／２回仕事するため、比較的高い馬力対体積比及び出力回転速度を有する。
３、本発明のロータエンジンはクランクロッド及びエアバルブ機構を使用しないため、エンジンの移動部材が大幅に減少され、部材の数が少なく、構造が簡単で、コンパクトで、体積が小さく、電力密度が高く、故障率も大幅に低減される。
４、本発明のロータエンジンは、仕事過程は往復ピストン式エンジンの動力伝達及び変換機構と異なり、その仕事効能はロータに直接作用して出力し、慣性運動エネルギの損失がなく、仕事の動力曲線が滑らかであるため、振動が少なく、騒音が少なく、燃費が高い。
５、本発明では、ロータエンジンのシリンダにおけるチャンバの特定な燃焼室の構造を変更することにより、必要に応じて相対的に固定された圧縮比を調整でき、燃焼効率が向上し、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、天然ガス、水素及び他の新エネルギ燃料などに適用でき、燃料へのエンジン適用範囲は広くなる。
６、本発明のトポロジーロータリーエンジンでは、それぞれのチャンバに独立したインジェクター及び点火プラグが設けられることにより、独立した燃焼仕事を行うことができ、エンジンのシリンダ壁が交互に変化する側圧力及び衝撃を受ける問題並びにシリンダの温度むらという問題が効果的に回避され、エンジンの耐用年数の延長に有利である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施例に係るトポロジーロータリーエンジンの構造の正面図である。

【図2】本発明の実施例に係るトポロジーロータリーエンジンの構造の断面図である。

【図3】本発明の実施例に係るロータの吸排気通路の分布模式図である。

【図4】本発明の実施例に係る給排気盤の構造模式図である。

【符号の説明】

【0017】

図面において、同じ符号で同じ素子又は構造を示す。
第２出力軸１、第２軸受位置決め蓋２、第２出力軸支持座３、第２外歯車４、第２カウンターウェイト５、第２内歯車６、第２内歯車支持座７、第２給排気盤８、シリンダ９、インジェクションノズル１０、点火プラグ１１、チャンバ１２、ロータ１３、ロータ伝動軸１４、第１給排気盤１５、第１内歯車支持座１６、第１内歯車１７、第１カウンターウェイト１８、第１外歯車１９、第１出力軸支持座２０、第１軸受位置決め蓋２１、第１出力軸２２、第２軸受２３、第１軸受２４、第１通気孔２５、第１吸排気通路２６、第２吸排気通路２７、第３吸排気通路２８、第４吸排気通路２９、第２通気孔３０、第３軸受３１、第４軸受３２、給排気溝３３。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の目的、技術的手段及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本明細書に記載の具体的な実施例は、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を制限するものではない。また、以下に示される本発明の各実施形態に係る技術的特徴は、互いに矛盾しない限り、組み合わせることができる。

【0019】

図１に示すように、本発明に係るトポロジーロータリーエンジンは、前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第１伝動機構、第２伝動機構、給排気機構、ロータ１３、シリンダ９、インジェクションノズル１０及び点火プラグ１１を含む。前記ロータ１３は、前記シリンダ９のチャンバに設けられる。前記ロータ１３の断面は湾曲辺トポロジーｎ角形であり、ｎは４以上の偶数である。前記シリンダ９のチャンバの断面は湾曲辺トポロジーｎ＋１角形である。前記ロータ１３の外トポロジー曲面は、前記シリンダ９の内トポロジー曲面に噛み合う。

【0020】

さらに、動作する際に、前記ロータ１３は自転しながら偏心量△ｅを半径として前記シリンダ９の軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転する。前記ロータ１３が１周自転するごとに、ｎ＋１個のチャンバ１２はそれぞれｎ／２回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成する。前記ロータ１３の公転速度は、その自転速度のｎ倍であって、エンジン出力の回転速度と同じである。なお、偏心量△ｅは、前記ロータ１３の軸線が前記シリンダ９の軸線から平行にずれた偏心量である。前記シリンダ９の内部は、前記ロータ１３によってそれぞれ独立したｎ＋１個のチャンバ１２に分けられる。各チャンバには、１つの前記インジェクションノズル１０及び１つの点火プラグ１１が設けられる。燃料は、前記インジェクションノズル１０と、点火プラグ１１と、ロータ１３との協働により前記チャンバ１２内で燃焼して仕事する。

【0021】

さらに、前記チャンバ１２内で燃焼可能な燃料は、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、天然ガス、水素又は他の新エネルギ燃料などを含んでもよい。

【0022】

さらに、高圧縮比の設計を実現するために、燃料の燃焼特性に応じて前記チャンバ１２の圧縮比を任意に調整することができる。

【0023】

さらに、前記ロータ１３の内部には、ｎ／２対の吸排気通路が設けられる。前記吸排気通路の対の数は、前記ロータ１３の断面のトポロジー辺の数の１／２である。

【0024】

さらに、図２及び図３に示すように、本発明の一実施例で提供されるｎ＝４のトポロジーロータリーエンジンは、ロータ１３、シリンダ９、インジェクションノズル１０及び点火プラグ１１を含む。前記ロータ１３の断面は丸面取り凹円弧湾曲辺トポロジー四角形であり、前記シリンダ９のチャンバの断面は丸面取り凸円弧湾曲辺トポロジー五角形であり、前記ロータ１３の断面の丸面取りの半径は前記シリンダ９チャンバの断面の丸面取りの半径と同じである。

【0025】

具体的には、前記シリンダ９のチャンバの外接円の半径は、前記ロータ１３の外接円の半径と前記偏心量△ｅとの差である。

【0026】

具体的には、前記ロータ１３のロータ端面からロータの丸面取りの頂面まで２対のＬ型吸排気通路が設けられる。前記シリンダ９は、前記ロータ１３によってそれぞれ独立した５つのチャンバ１２に分けられる。前記ロータ１３が１周自転するごとに、５つのチャンバ１２はそれぞれ２回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成する。さらに、前記ロータ１３の公転速度は自転速度の４倍であり、エンジン出力の回転速度は前記ロータの公転速度と同じである。

【0027】

具体的には、図３に示すように、２対のＬ型吸排気通路は、それぞれ第１吸排気通路２６、第２吸排気通路２７、第３吸排気通路２８及び第４吸排気通路２９である。前記第１吸排気通路２６及び前記第４吸排気通路２９は１対となり、前記ロータ１３の両端に沿って対称的に設けられる。前記第２吸排気通路２７及び前記第３吸排気通路２８は１対となり、前記ロータ１３の両端に沿って対称的に設けられる。

【0028】

具体的には、前記インジェクションノズル１０及び前記点火プラグ１１はそれぞれ５つ設けられる。前記インジェクションノズル１０及び前記点火プラグ１１は、前記チャンバ１２の頂部に設けられる。

【0029】

さらに、図１－４に示すように、本発明で提供されるトポロジーロータリーエンジンは、前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第１伝動機構、第２伝動機構及び給排気機構をさらに含む。前記第１伝動機構は、ロータ伝動軸１４、第１軸受２４、第２軸受２３、第３軸受３１、第４軸受３２、第１出力軸２２、第２出力軸１、第１カウンターウェイト１８、第２カウンターウェイト５、第１出力軸支持座２０及び第２出力軸支持座３を含む。前記ロータ伝動軸１４の両端は、それぞれ前記第１軸受２４及び前記第３軸受３１に接続される。前記第１軸受２４は、前記第１カウンターウェイト１８内に設けられ、前記第３軸受３１は、前記第２カウンターウェイト５内に設けられる。前記第１カウンターウェイト１８の一端には、前記第１出力軸２２が設けられる。前記第１出力軸２２は、第１出力軸支持座２０内に設けられる前記第２軸受２３及び第１軸受位置決め蓋２１を通過する。前記第２カウンターウェイト５の一端には、前記第２出力軸１が設けられる。前記第２出力軸１は、第２出力軸支持座３内に設けられる前記第４軸受３２及び第２軸受位置決め蓋２を通過する。前記第２伝動機構は、第１内歯車１７、第１外歯車１９、第１内歯車支持座１６、第２内歯車６、第２外歯車４及び第２内歯車支持座７を含む。前記第１外歯車１９及び前記第２外歯車４は、それぞれ前記ロータ伝動軸１４の両端に締結して取り付けられる。前記第１外歯車１９は、前記第１内歯車１７に噛み合い、前記第１内歯車１７は、前記第１内歯車支持座１６に設けられる。前記第２外歯車４は、前記第２内歯車６に噛み合い、前記第２内歯車６は、前記第２内歯車支持座７に設けられる。前記給排気機構は、第１給排気盤１５、第２給排気盤８及び給排気室を含む。前記第１給排気盤１５及び前記第２給排気盤８は、シリンダ９の両側に対称的に設けられ、それぞれロータ１３の両端面に摺動可能に接触する。さらに、前記ロータ伝動軸は、その両末端に取り付けられる径方向軸受を介してシリンダと同軸線の出力軸ダイナミックバランスカウンターウェイト内に偏心して取り付けられ、偏心量は前記ロータ軸線がシリンダ軸線から平行にずれた偏心量△ｅである。

【0030】

具体的には、前記第１給排気盤１５と前記第２給排気盤８は、構造が同じであり、いずれかの内部にも給排気室が設けられる。前記第２給排気盤８には、周方向に沿って複数の長円孔給排気溝３３が設けられる。前記給排気溝３３の数は燃焼室の数と一致する。前記給排気室は、前記給排気溝３３及び前記吸排気通路を介して前記シリンダ９内のチャンバ１２に連通する。
具体的には、前記第１給排気盤１５には、第１通気孔２５が設けられ、前記第１通気孔２５は、前記第１給排気盤１５内の給排気室と外部環境とを連通させる。前記第２給排気盤８には第２通気孔３０が設けられ、前記第２通気孔３０は、前記第２給排気盤８内の給排気室と外部環境とを連通させる。
具体的には、前記第１内歯車１７と前記第１外歯車１９との歯数比は５：４である。前記第２内歯車６と前記第２外歯車４との歯数比は５：４である。

【0031】

さらに、本発明の一実施例では、ｎ＝４の４円弧トポロジーロータリーエンジンが提供される。その動作過程は以下の通りである。前記ロータ１３は、前記シリンダ９内で自転しながら、偏心量△ｅを半径として前記シリンダ９の軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、前記ロータ１３に設けられる２対の吸排気通路（第１吸排気通路２６、第４吸排気通路２９及び第２吸排気通路２７、第３吸排気通路２８）をそれぞれ両側の給排気盤（第１給排気盤１５及び第２給排気盤８）上の前記給排気溝３３に連通させ、前記インジェクションノズル１０及び前記点火プラグ１１の動作と協働してそれぞれ各チャンバ１２の吸気、圧縮、仕事及び排気の４つの行程を完成する。両側の給排気盤（第１給排気盤１５及び第２給排気盤８）における給排気室の一方側は吸気口であり、他方側は排気口であり、ロータが反対方向に回転すると、２つの給排気盤（第１給排気盤１５及び第２給排気盤８）における給排気室の吸排気方向は逆になる。ロータ伝動軸と出力軸を偏心して取り付けることにより、ロータの公転運動を出力軸の自転運動に変換することができる。ロータが１周自転するごとに５つのチャンバはそれぞれ２回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成し、且つロータの公転速度は自転速度の４倍である。従って、４円弧トポロジーロータリーエンジンロータが１周自転するごとに、その出力軸は４周回転し、エンジンは１０回仕事することができる。異なる燃料の燃焼特性に応じて燃焼室の構造寸法又はロータ軸線がシリンダ軸線から平行にずれた偏心量△ｅを調整することにより、燃焼室の圧縮比を変更することができる。これによって、４円弧トポロジーロータリーエンジンは異なる種類の燃料、例えば、ガソリン、ケロシン、ディーゼル油、天然ガス、水素及び他の新エネルギ燃料などに適用することができる。

【0032】

上記の説明は本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び原則の範囲内で行われるいかなる修正、同等の置換及び改良等も、本発明の保護範囲内に含まれるべきであることは当業者には容易に理解され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トポロジーロータリーエンジンであって、
前記トポロジーロータリーエンジン内に設けられる第１伝動機構、第２伝動機構、給排気機構、ロータ（１３）及びシリンダ（９）を含み、前記ロータ（１３）は、前記シリンダ（９）のチャンバに設けられ、
前記ロータ（１３）の断面は湾曲辺トポロジーｎ角形であり、前記シリンダ（９）のチャンバの断面は湾曲辺トポロジーｎ＋１角形であり、前記ロータ（１３）の断面の丸面取りの半径は、前記シリンダ（９）のチャンバの断面の丸面取りの半径と同じであり、ここで、ｎは４以上の偶数であり、
前記ロータ（１３）の外トポロジー曲面は前記シリンダ（９）の内トポロジー曲面に噛み合い、
前記ロータ（１３）は、自転しながら偏心量△ｅを半径として前記シリンダ（９）の軸線の周りに前記自転と反対の方向に公転し、前記シリンダ（９）をそれぞれ独立したｎ＋１個のチャンバ（１２）に分け、
前記ロータ（１３）が１周自転するごとに、ｎ＋１個のチャンバ（１２）はそれぞれｎ／２回の吸気、圧縮、仕事及び排気を順に完成し、前記ロータ（１３）の公転速はその自転速度のｎ倍であり、前記ロータ（１３）の公転速度はエンジン出力の回転速度と同じであり、
前記シリンダ（９）には、ｎ＋１個のインジェクションノズル（１０）及びｎ＋１個の点火プラグ（１１）が設けられ、前記インジェクションノズル（１０）及び前記点火プラグ（１１）と、前記ロータ（１３）及び前記給排気機構との協働により、燃料は前記チャンバ（１２）内で燃焼して仕事し、前記第１伝動機構及び前記第２伝動機構により外部へ動力を出力することを特徴とする、トポロジーロータリーエンジン。

【請求項2】

前記シリンダ（９）チャンバの外接円の半径は、前記ロータ（１３）の外接円の半径と前記偏心量△ｅとの差であることを特徴とする、請求項１に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項3】

前記ロータ（１３）には、ｎ／２対の吸排気通路が設けられ、前記吸排気通路の対の数は、前記ロータ（１３）の断面トポロジー辺の数の１／２であることを特徴とする、請求項１に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項4】

前記ロータ（１３）は、第１吸排気通路（２６）、第２吸排気通路（２７）、第３吸排気通路（２８）及び第４吸排気通路（２９）を含み、
前記第１吸排気通路（２６）、前記第２吸排気通路（２７）、前記第３吸排気通路（２８）及び前記第４吸排気通路（２９）はいずれもＬ型構造であり、それらの両端は、それぞれ前記ロータ（１３）の端面及び前記ロータ（１３）丸面取りの頂面に設けられることを特徴とする、請求項３に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項5】

前記第１吸排気通路（２６）及び前記第２吸排気通路（２７）は、前記ロータ（１３）の軸方向に沿って対称的に設けられ、
前記第３吸排気通路（２８）及び前記第４吸排気通路（２９）は、前記ロータ（１３）の軸方向に沿って対称的に設けられ、
前記第１吸排気通路（２６）及び前記第４吸排気通路（２９）は、前記ロータ（１３）の両端に対称的に設けられ、
前記第２吸排気通路（２７）及び前記第３吸排気通路（２８）は、前記ロータ（１３）の両端に対称的に設けられることを特徴とする、請求項４に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項6】

前記第１伝動機構は、ロータ伝動軸（１４）、第１軸受（２４）、第２軸受（２３）、第３軸受（３１）、第４軸受（３２）、第１出力軸（２２）、第２出力軸（１）、第１カウンターウェイト（１８）、第２カウンターウェイト（５）、第１出力軸支持座（２０）及び第２出力軸支持座（３）を含み、
前記ロータ伝動軸（１４）の両端は、それぞれ前記第１軸受（２４）及び前記第３軸受（３１）に接続され、
前記第１軸受（２４）は、前記第１カウンターウェイト（１８）内に設けられ、前記第３軸受（３１）は、前記第２カウンターウェイト（５）内に設けられ、
前記第１カウンターウェイト（１８）の一端には、前記第１出力軸（２２）が設けられ、前記第１出力軸（２２）は、第１出力軸支持座（２０）内に設けられる前記第２軸受（２３）及び第１軸受位置決め蓋（２１）を通過し、
前記第２カウンターウェイト（５）の一端には、前記第２出力軸（１）が設けられ、前記第２出力軸（１）は、第２出力軸支持座（３）内に設けられる前記第４軸受（３２）及び第２軸受位置決め蓋（２）を通過し、
前記第２伝動機構は、第１内歯車（１７）、第１外歯車（１９）、第１内歯車支持座（１６）、第２内歯車（６）、第２外歯車（４）及び第２内歯車支持座（７）を含み、
前記第１外歯車（１９）及び前記第２外歯車（４）は、それぞれ前記ロータ伝動軸（１４）の両端に締結して取り付けられ、
前記第１外歯車（１９）は、前記第１内歯車（１７）に噛み合い、前記第１内歯車（１７）は、前記第１内歯車支持座（１６）に設けられ、
前記第２外歯車（４）は、前記第２内歯車（６）に噛み合い、前記第２内歯車（６）は、前記第２内歯車支持座（７）に設けられ、
前記給排気機構は、第１給排気盤（１５）、第２給排気盤（８）及び給排気室を含み、
前記第１給排気盤（１５）及び前記第２給排気盤（８）は、シリンダ（９）の両側に対称的に設けられるとともに、それぞれロータ（１３）の両端面に摺動可能に接触することを特徴とする、請求項１に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項7】

前記第１給排気盤（１５）と前記第２給排気盤（８）とは構造が同じであり、いずれかの内部にも給排気室が設けられ、
前記第２給排気盤（８）には、周方向に沿って複数の長円孔給排気溝（３３）が設けられ、前記給排気溝（３３）の数は、前記シリンダ（９）のチャンバ室（１２）の数と一致し、
前記給排気室は、前記給排気溝（３３）及び前記吸排気通路を介して前記シリンダ（９）内のチャンバ（１２）に連通することを特徴とする、請求項６に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項8】

前記第１給排気盤（１５）には、前記第１給排気盤（１５）内の給排気室と外部環境とを連通させるための第１通気孔（２５）が設けられ、
前記第２給排気盤（８）には、前記第２給排気盤（８）内の給排気室と外部環境とを連通させるための第２通気孔（３０）が設けられることを特徴とする、請求項７に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【請求項9】

前記第１内歯車（１７）と前記第１外歯車（１９）との歯数比は（ｎ＋１）：ｎであり、
前記第２内歯車（６）と前記第２外歯車（４）との歯数比は（ｎ＋１）：ｎであることを特徴とする、請求項６に記載のトポロジーロータリーエンジン。

【国際調査報告】