特表 2024-522247 ロータリー燃焼エンジン及び関連する燃焼方法

(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】2024-06-11

(54)【発明の名称】ロータリー燃焼エンジン及び関連する燃焼方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 53/00 20060101AFI20240604BHJP

   F02B 53/02 20060101ALI20240604BHJP

   F02B 53/04 20060101ALI20240604BHJP

   F02B 53/10 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

F02B53/00 X

F02B53/02 C

F02B53/04 A

F02B53/04 E

F02B53/10 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2024519143

(86)(22)【出願日】2022-06-07

(85)【翻訳文提出日】2023-12-07

(86)【国際出願番号】 IB2022055298

(87)【国際公開番号】W WO2022259147

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】2105973

(32)【優先日】2021-06-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523460420

【氏名又は名称】ケラシュ ラセヌ

【氏名又は名称原語表記】ＫＥＲＲＡＣＨＥ，Ｌａｈｃｅｎｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100080447

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 恵一

(72)【発明者】

【氏名】ケラシュ，ラセヌ

(57)【要約】

本発明は主に、ロータリー燃焼エンジン（１）であって、燃焼室（１４、１５）を酸化剤ガス入口（１２）及び既燃ガス出口（１３）と交互に流体連通させるように構成された交番流体連通装置（１６、１７、１８）を介して、酸化剤ガス吸気区画（７）と流体連通する酸化剤ガス入口（１２）と、既燃ガス排気区画（８）と流体連通する既燃ガス出口（１３）とに流体接続された燃焼室（１４、１５）内に燃料を噴射して燃焼させるための手段（１９、２０）を含む交番燃焼装置（１１）を含む、ロータリー燃焼エンジン（１）に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータリー燃焼エンジン（１）であって、
空洞（３）が内部に形成されたステータを形成するフレーム（２）であって、前記空洞（３）は、長手方向軸線（Ｘ）に沿って延びるとともに、大きな幅（Ｌ）と呼ばれる少なくとも１つの第１の横断寸法及び小さな幅（ｌ）と呼ばれる第２の横断寸法を有し、前記長手方向軸線（Ｘ）は、前記フレーム（２）に対して不動である、フレーム（２）と、
前記空洞（３）内に長手方向に延びて前記長手方向軸線（Ｘ）を中心に前記フレーム（２）内で回転運動可能であるように取り付けられた筒状体（４２）を含むロータ（６）であって、前記筒状体（４２）は、前記空洞の前記小さな幅（ｌ）に相当する直径を有し、前記空洞（３）をシール状態で酸化剤ガス吸気区画（７）と既燃ガス排気区画（８）とに分割する隘路（４８）を形成する前記空洞（３）の表面（４４）と面一な対向する２つの領域（４８ａ、４８ｂ）を画定し、前記吸気区画（７）及び前記排気区画（８）の各々は、前記筒状体（４２）の前記外面と前記空洞（３）の前記表面（４４）とによって境界が定められ、それぞれ、前記フレーム（２）の壁に形成された酸化剤ガス吸気入口（４）及び既燃ガス排気出口（５）と流体連通する、ロータ（６）と、
前記ロータ（６）は、前記ロータ（６）の前記筒状体（４２）に形成された長手方向開口部（１０）内に取り付けられた、前記区画（７、８）内に収容された前記ガスを駆動するための少なくとも１つの部材（９ａ、９ｂ）であって、前記筒状体（４２）によって前記長手方向軸線（Ｘ）を中心に回転駆動されるように構成された少なくとも１つの部材（９ａ、９ｂ）を含み、
前記エンジン（１）は、前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の前記自由端（４５ａ、４５ｂ）が前記空洞（３）の前記小さな幅（ｌ）の箇所で前記空洞（３）の前記内面（４４）と面一である最小位置と前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の前記自由端（４５ａ、４５ｂ）が前記空洞（３）の前記大きな幅（Ｌ）の箇所で前記空洞（３）の前記内面（４４）と面一である最大位置との間での前記長手方向軸線（Ｘ）に垂直な方向への前記開口部（１０）内での前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の摺動によって前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の前記自由端（４５ａ、４５ｂ）を前記空洞（３）の前記内面（４４）と面一にする手段を含み、
燃焼室（１４、１５）を前記酸化剤ガス入口（１２）及び前記既燃ガス出口（１３）と交互に流体連通させるように構成された交番流体連通装置（１６、１７、１８）を介して、前記吸気区画（７）と流体連通する酸化剤ガス入口（１２）と、前記排気区画（８）と流体連通する既燃ガス出口（１３）とに流体接続された前記燃焼室（１４、１５）内に燃料を噴射して前記燃焼室（１４、１５）内で燃料を燃焼させるための手段（１９、２０）を含む交番燃焼装置（１１）と
を含む、ロータリー燃焼エンジン（１）。

【請求項2】

前記エンジン（１）は、前記区画（７、８）及び前記２つの燃焼室（１４、１５）内に収容された前記ガスを駆動するための直径方向に対向する第１の部材及び第２の部材（９ａ、９ｂ）を含み、前記交番連通装置は、前記２つの燃焼室（１４、１５）の一方を前記酸化剤ガス入口（１２）と交互に流体連通させるように構成された交番吸気装置（１６）と、前記２つの燃焼室（１４、１５）の一方を前記既燃ガス出口（１３）と交互に流体連通させるように構成された交番排気装置（１７、１８）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のエンジン（１）。

【請求項3】

前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の前記自由端（４５ａ、４５ｂ）を前記空洞（３）の前記内面（４４）と面一にする前記手段は、前記フレーム（２）に固定されて前記空洞（３）内に形成された外周レール（２１）を含み、前記レール（２１）は、前記長手方向軸線（Ｘ）を中心とする前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の回転中に当該開口部（１０）内での前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の摺動を案内するように適合されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジン（１）。

【請求項4】

前記外周レール（２１）は、２つのレール部分（２７、２８）の２つのそれぞれの端部によって枢動するように互いに接続された前記２つのレール部分（２７、２８）を含み、前記２つのレール部分（２７、２８）の両端は、前記外周レール（２１）の連続性を確保するように互いに協働する相補的な形状のそれぞれの摺動部材（２９）を含むことを特徴とする、請求項３に記載のエンジン（１）。

【請求項5】

各駆動部材（９ａ、９ｂ）は、前記駆動部材（９ａ、９ｂ）の自由端部から突出するガイドシャフト（２２）を含み、前記シャフト（２２）は、前記外周レール（２１）に形成された溝（２３）と協働するように適合されることを特徴とする、請求項３又は４に記載のエンジン（１）。

【請求項6】

前記エンジン（１）は、ハウジング（２４）の壁が前記空洞（３）の一部の境界を定める前記ハウジング（２４）を含み、前記ハウジング（２４）は、前記長手方向軸線（Ｘ）に平行な軸線を中心に前記フレーム（２）上で枢動するように取り付けられた端部（２５）を含み、前記吸気区画（７）の容積を最小化する位置と前記吸気区画（７）の前記容積を最大化する位置との間で移動可能であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン（１）。

【請求項7】

前記エンジン（１）は、前記エンジン（１）の前記管理システムによって駆動される、前記ハウジング（２４）の前記枢動を作動させるための手段（２６）を含むことを特徴とする、請求項６に記載のエンジン（１）。

【請求項8】

前記交番燃焼装置（１１）が、各燃焼室（１４、１５）の前記容積を変化させるための手段（３０、３１）を含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のエンジン（１）。

【請求項9】

前記燃焼室（１４、１５）の前記入口及び前記出口にそれぞれ形成された前記吸気装置及び排気装置（１６、１７、１８）は、前記管理システムによって制御される弁であることを特徴とする、請求項２～８のいずれか一項に記載のエンジン（１）。

【請求項10】

各燃焼室（１４、１５）は、当該燃焼室（１４、１５）の前記入口に形成された逆止弁（４０、４１）を含むことを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のエンジン（１）。

【請求項11】

請求項２～１０のいずれか一項に記載のロータリー燃焼エンジン（１）における燃焼方法であって、前記ロータ（６）は、その長手方向軸線（Ｘ）を中心に回転し、各駆動部材（９ａ、９ｂ）は、前記交番燃焼装置（１１）の前記酸化剤ガス入口（１２）に流体接続された圧縮副区画（３４）と、前記フレーム（２）の前記酸化剤ガス吸気入口（４）に流体接続された吸気副区画（３５）とを前記吸気区画（７）内に、及び前記交番燃焼装置（１１）の前記既燃ガス排気出口（５）に流体接続された膨張副区画（３６）と、前記排気出口（５）に流体接続された排気副区画（３７）とを前記排気区画（８）内に画定し、前記方法は、以下の連続ステップ：
前記第１の燃焼室及び第２の燃焼室（１４、１５）の前記入口（３２、３３）は、それぞれ、開放しており及び閉鎖され、前記第１の室及び第２の室（１４、１５）の前記出口（３８、３９）は、それぞれ、閉鎖され及び開放しており、前記吸気区画（７）内で移動する前記第１の駆動部材（９ａ）と、前記排気区画（８）内で移動する前記第２の駆動部材（９ｂ）は、前記吸気副区画（３５）内への酸化剤ガスの吸気、前記圧縮副区画（３４）内での酸化剤ガスの圧縮、前記第１の燃焼室（１４）内への圧縮ガスの吸気、前記第２の吸気室（１５）から前記膨張副区画（３６）内への既燃ガスの排出、及び前記排気副区画（３７）内に収容された前記既燃ガスの、前記空洞（３）からの排気を駆動し、
前記２つの駆動部材（９ａ、９ｂ）の前記自由端（４５ａ、４５ｂ）が前記隘路（４８）を通過するとすぐに、エンジン管理システムは、前記第１の室（１４）の前記入口（３２）及び前記第２の室（１５）の前記出口（３９）を閉鎖し、前記第２の室（１５）の前記入口（３３）及び前記第１の室（１４）の前記出口（３８）を開放し、
前記第１の室（１４）内に燃料を噴射するように前記室（１４）の前記噴射及び燃焼手段（１９）を作動させ、続いて、前記第１の室（１４）内に存在する燃料と酸化剤ガスとの混合気を燃焼させ、
前記第１の室（１４）内での爆発によって発生した圧力により、前記排気区画（８）内の前記第１の駆動部材（９ａ）及び前記吸気区画（７）内の前記第２の駆動部材（９ｂ）を駆動し、前記第１の吸気室（１４）から前記膨張副区画（３６）内への既燃ガスの排出、前記排気副区画（３７）内に収容された前記既燃ガスの、前記フレーム（２）からの排気、前記吸気副区画（３５）内への酸化剤ガスの吸気、前記圧縮副区画（３４）内での酸化剤ガスの圧縮、及び前記第２の燃焼室（１５）内への圧縮ガスの吸気を生じさせ、
前記２つの駆動部材（９ａ、９ｂ）の前記自由端（４５ａ、４５ｂ）が前記隘路（４８）を通過するとすぐに、前記エンジン（１）の前記管理システムは、前記第２の室（１５）の前記入口（３３）及び前記第１の室（１４）の前記出口（３８）を閉鎖し、前記第１の室（１４）の前記入口（３２）及び前記第２の室（１５）の前記出口（３９）を開放し、
前記第２の室（１５）内に燃料を噴射するように前記室（１５）の前記噴射及び燃焼手段（２０）を作動させ、続いて、前記第２の室（１５）内に存在する燃料と酸化剤ガスとの混合気を燃焼させ、
前記エンジン（１）を作動させている限り、前述のステップを繰り返すこと
を含む、燃焼方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の技術分野は、燃焼エンジンである。

【0002】

本発明は、より詳細には、小型２ストローク燃焼エンジンと、そのエンジンによって使用される燃焼方法とに関する。

【背景技術】

【0003】

燃焼室とピストンとを備えた直噴式又は副室式エンジン、特に２ストローク又は４ストロークガソリンエンジンがよく知られている。これらのエンジンは、室の容積が最小である位置と室の容積が最大である位置との間でピストンが並進運動するように取り付けられた少なくとも１つの筒状燃焼室を含む。

【0004】

２ストロークエンジンでは、ピストンが最小容積位置を占めるときの室内での燃料の燃焼に続いて、最初に爆発によって、最大容積位置に向かうピストンの移動が生じる。同時に、燃料蒸気と酸化剤ガスとの混合気がエンジンの外側から室内に流入する間に、既燃ガスが排気される。次いで、クランクシャフトの動きによって、ピストンがその最小容積位置に向かって上昇し、ガスの圧縮が生じる。ピストンが最小容積位置に達するとすぐにスパークプラグがガスに点火し、２ストロークサイクルが再開する。

【0005】

２ストロークエンジンに見られる燃焼室からの既燃ガスの不完全な排気に関する問題を改善する、４ストロークエンジンでは、ピストンが最小容積位置を占めている間の室内での燃料の燃焼に続いて、最初に爆発によって、最大容積位置に向かうピストンの移動が生じる。次いで、クランクシャフトの動きによって、ピストンがその最小容積位置に向かって上昇し、燃焼室からの既燃ガスの排気が生じる。クランクシャフトの動きによって、ピストンがその最大容積位置に向かって下降し、室内への燃料蒸気と酸化剤ガスとの混合気の流入が生じる。最後に、クランクシャフトの動きによって、ピストンがその最小容積位置に向かって上昇し、ガスの圧縮が生じる。ピストンがその最小容積位置に達するとすぐにスパークプラグがガスに点火し、４ストロークサイクルが再開する。

【0006】

この４ストロークエンジンは、優れた性能を提供するが、加工されて組み立てられる多くの構成要素、特に、２ストローク又は４ストロークサイクルの使用を可能にする様々な構成要素を必要とする。更に、特に燃焼圧力がサイクルごとに全く同じではないため、燃料の燃焼が最適ではない。それゆえ、この種のエンジンは依然として、加工して組み立てるのに複雑でコストがかかり、嵩張り、且つ調整が難しい機械である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、より嵩張らず、より簡単で且つより実装コストの低い燃焼エンジンであって、燃料の最適化された燃焼をもたらす燃焼エンジンを提案することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的のために、本発明は、ロータリー燃焼エンジンであって、
・ 空洞が内部に形成されたステータを形成するフレームであって、この空洞は、長手方向軸線に沿って延びるとともに、大きな幅Ｌと呼ばれる少なくとも１つの第１の横断寸法及び小さな幅ｌと呼ばれる第２の横断寸法を有し、この長手方向軸線は、フレームに対して不動である、フレームと、
・ 空洞内に長手方向に延びて長手方向軸線を中心にフレーム内で回転運動可能であるように取り付けられた筒状体を含むロータであって、この筒状体は、空洞の小さな幅に相当する直径を有し、空洞をシール状態で酸化剤ガス吸気区画と既燃ガス排気区画とに分割する隘路を形成する空洞の表面と面一な対向する２つの領域を画定し、吸気区画及び排気区画の各々は、筒状体の前記外面と空洞の前記表面とによって境界が定められ、それぞれ、前記フレームの壁に形成された酸化剤ガス吸気入口及び既燃ガス排気出口と流体連通する、ロータと、
・ 前記ロータは、ロータの筒状体に形成された長手方向開口部内に取り付けられた、区画内に収容されたガスを駆動するための少なくとも１つの部材であって、前記筒状体によって長手方向軸線を中心に回転駆動されるように構成された少なくとも１つの部材を含み、
・ 前記エンジンは、駆動部材の自由端が空洞の小さな幅ｌの箇所で空洞の内面と面一である最小位置と駆動部材の自由端が空洞の大きな幅Ｌの箇所で空洞の内面と面一である最大位置との間での、長手方向軸線に垂直な方向への開口部内での駆動部材の摺動によって前記駆動部材の自由端を空洞の内面と面一にする手段を含み、
・ 燃焼室を酸化剤ガス入口及び既燃ガス出口と交互に流体連通させるように構成された交番流体連通装置を介して、吸気区画と流体連通する酸化剤ガス入口と、排気区画と流体連通する既燃ガス出口とに流体接続された燃焼室内に燃料を噴射して燃焼室内で燃料を燃焼させるための手段を含む交番燃焼装置と
を含む、ロータリー燃焼エンジンを対象とする。

【0009】

エンジンはまた、以下の任意選択の特徴を個別に又は技術的に可能な全ての組み合わせで有してもよい：
－ エンジンは、区画及び２つの燃焼室内に収容されたガスを駆動するための直径方向に対向する第１の部材及び第２の部材を含み、交番連通装置は、２つの燃焼室の一方を酸化剤ガス入口と交互に流体連通させるように構成された交番吸気装置と、２つの燃焼室の一方を既燃ガス出口と交互に流体連通させるように構成された交番排気装置とを含む。
－ 駆動部材の自由端を空洞の内面と面一にする手段は、フレームに固定されて空洞内に形成された外周レールを含み、このレールは、長手方向軸線を中心とする駆動部材の回転中に当該開口部内での駆動部材の摺動を案内するように適合される。
－ 外周レールは、２つのレール部分の２つのそれぞれの端部によって枢動するように互いに接続された前記２つのレール部分を含み、２つのレール部分の両端は、外周レールの連続性を確保するように互いに協働する相補的な形状のそれぞれの摺動部材を含む。
－ 各駆動部材は、前記駆動部材の自由端部から突出するガイドシャフトを含み、このシャフトは、外周レールに形成された溝と協働するように適合される。
－ エンジンは、ハウジングの壁が空洞の一部の境界を定めるハウジングを含み、ハウジングは、長手方向軸線に平行な軸線を中心にフレーム上で枢動するように取り付けられた端部を含み、吸気区画の容積を最小化する位置と前記吸気区画の容積を最大化する位置との間で移動可能である。
－ エンジンは、エンジンの管理システムによって駆動される、ハウジングの枢動を作動させるための手段を含む。
－ 交番燃焼装置は、各燃焼室の容積を変化させるための手段を含む。
－ 燃焼室の入口及び出口にそれぞれ形成された吸気装置及び排気装置は、エンジンの管理システムによって制御される弁である。
－ 各燃焼室は、当該燃焼室の入口に形成された逆止弁を含む。
－ 吸気区画及び排気区画は、隘路のそれぞれの対向する側に配置されたそれぞれの三日月形の形態をとる。

【0010】

本発明はまた、上で説明したようなロータリー燃焼エンジンにおける燃焼方法であって、ロータは、その長手方向軸線を中心に回転し、各駆動部材は、交番燃焼装置の酸化剤ガス入口に流体接続された圧縮副区画と、フレームの酸化剤ガス吸気入口に流体接続された吸気副区画とを吸気区画内に、及び交番燃焼装置の既燃ガス排気出口に流体接続された膨張副区画と、排気出口に流体接続された排気副区画とを排気区画内に画定し、この方法は、以下の連続ステップ：
・ 第１の燃焼室及び第２の燃焼室の入口は、それぞれ、開放しており及び閉鎖され、前記第１の室及び第２の室の出口は、それぞれ、閉鎖され及び開放しており、吸気区画内で移動する第１の駆動部材と、排気区画内で移動する第２の駆動部材は、吸気副区画内への酸化剤ガスの吸気、圧縮副区画内での酸化剤ガスの圧縮、第１の燃焼室内への圧縮ガスの吸気、第２の吸気室から膨張副区画内への既燃ガスの排出、及び排気副区画内に収容された既燃ガスの、空洞からの排気を駆動し、
・ ２つの駆動部材の自由端が隘路を通過するとすぐに、エンジンの管理システムは、第１の室の入口及び第２の室の出口を閉鎖し、第２の室の入口及び第１の室の出口を開放し、
・ 第１の室内に燃料を噴射するように前記室の噴射及び燃焼手段を作動させ、続いて、第１の室内に存在する燃料と酸化剤ガスとの混合気を燃焼させ、
・ 第１の室内での爆発によって発生した圧力により、排気区画内の第１の駆動部材及び吸気区画内の第２の駆動部材を駆動し、第１の吸気室から膨張副区画内への既燃ガスの排出、排気副区画内に収容された既燃ガスの、フレームからの排気、吸気副区画内への酸化剤ガスの吸気、圧縮副区画内での酸化剤ガスの圧縮、及び第２の燃焼室内への圧縮ガスの吸気を生じさせ、
・ ２つの駆動部材の自由端が隘路を通過するとすぐに、エンジンの管理システムは、第２の室の入口及び第１の室の出口を閉鎖し、第１の室の入口及び第２の室の出口を開放し、
・ 第２の室内に燃料を噴射するように前記室の噴射及び燃焼手段を作動させ、続いて、第２の室内に存在する燃料と酸化剤ガスとの混合気を燃焼させ、
・ エンジンを作動させている限り、前述のステップを繰り返すこと
を含む、燃焼方法を対象とする。

【0011】

本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例として添付図面を参照して以下で行う本発明の説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の平面における本発明のエンジンの横断面図を示す。

【図2】図３の第２の平面ＩＩ－ＩＩにおける本発明のエンジンの横断面図を示す。

【図3】図２の平面ＩＩＩ－ＩＩＩにおける本発明のエンジンの縦断面図を示す。

【図4】図５の平面ＩＶ－ＩＶにおける本発明のエンジンの横断面図を示す。

【図5】図４の平面Ｖ－Ｖにおける本発明のエンジンの縦断面図を示す。

【図6】図１の平面ＶＩ－ＶＩにおける交番燃焼装置の縦断面図を示す。

【図7a】第１の平面における本発明のエンジンの横断面図を用いてエンジンの動作の運動学を示す。

【図7b】第１の平面における本発明のエンジンの横断面図を用いてエンジンの動作の運動学を示す。

【図7c】第１の平面における本発明のエンジンの横断面図を用いてエンジンの動作の運動学を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

まず、要素がどの図面に現れるか及びそれらの要素を示す方法に関係なく、図面では同じ参照番号が同じ要素を示すことが指摘される。同様に、図面の１つで、要素に特に参照番号が付されていない場合、別の図面を参照することによって参照番号を容易に見出すことができる。

【0014】

また、図面は本質的に本発明の目的の一実施形態を示すが、本発明の定義と一致する他の実施形態も存在し得ることも指摘される。

【0015】

次に、図１～図６を参照して、本発明による燃焼エンジンを説明する。

【0016】

図１を参照すると、エンジン１は、好ましくは金属で作られたフレーム２を含む。このフレーム２は、エンジン１のステータを形成し、長手方向軸線Ｘに沿って延びる長手方向空洞３を含み、この長手方向軸線Ｘはフレーム２に対して不動である。フレーム２は全体的に筒状の外面を有するが、空洞３の境界を定めるフレーム２の表面は、２つの横断寸法ｌ、Ｌ、それぞれ最小寸法ｌ及び最大寸法Ｌを有する全体的に楕円形の形状を有する。最大横断寸法Ｌは、本説明の残りの部分では大きな幅Ｌと称され、その一方で、最小横断寸法ｌは小さな幅と称される。また、空洞３の境界を定める表面は、可撓性シール材料（図示せず）によって覆われ、可撓性シール材料の機能については以下で説明する。

【0017】

空洞３は、有利には、同軸ではなく同じ直径を有する２つの長手方向筒状開口部によって形成され、筒状開口部の２つのそれぞれの軸線間の距離は、各筒状開口部の直径よりも短い。

【0018】

エンジン１はまた、空洞３内に配置されて空洞３内に長手方向に延びるロータ６を含む。ロータ６は、長手方向軸線Ｘを中心にフレーム２内で回転するように取り付けられた中心シャフト４６と、中心シャフト４６に固定された周壁４７とを含む筒状体４２を含み、筒状体４２の直径は、その外面の箇所において、筒状体４２が空洞３の小さな幅の箇所でフレーム２内に密着することを確実にする。それゆえ、空洞３内へのロータ６の密着によって、前記空洞３の表面４４（すなわち、フレーム２の内面４４）とロータ６の筒状体４２の周壁４７の外面との間の空洞３の小さな幅ｌの箇所に隘路４８を画定する、直径方向に対向する２つの面一領域４８ａ、４８ｂが形成される。これらの面一領域４８ａ、４８ｂもまた、可撓性シール材料（図示せず）で覆われる。それゆえ、２つの面一領域４８ａ、４８ｂと長手方向軸線Ｘを通る筒状体４２の中心とが位置合わせされ、その結果、筒状体４２が空洞３の小さな幅ｌの箇所でフレーム２内に密着する。

【0019】

したがって、筒状体４２は、軸線Ｘを中心に依然として自由に回転できる状態のままで、空洞３を、隘路４８のそれぞれの対向する側に配置された２つの区画７、８、以下に説明するように、それぞれ酸化剤ガス吸気区画７と既燃ガス排気区画８とに分割する。これらの２つの区画７、８は、筒状体４２の外面とフレーム２の内面４４の一部とによって境界が定められ、各区画は三日月形である。更に、これらの２つの区画７、８は、可撓性シール材料で覆われた面一領域４８ａ、４８ｂによってシール状態で隔離される。換言すれば、吸気区画７と排気区画８とは互いに流体連通せず、そのため、酸化剤ガスと既燃ガスとは空洞３内で決して混合されない。

【0020】

エンジン１は、酸化剤ガス用の、典型的にはフレーム２の外部の周囲空気用の入口４と、フレーム２の外部の、排ガスと呼ばれる既燃ガス用の出口５とを更に含む。酸化剤ガス入口４及び既燃ガス出口５は、フレーム２の壁に形成され、それぞれ吸気区画７及び排気区画８と流体連通する。したがって、入口４及び出口５は、隘路４８のそれぞれの対向する側に配置され、それゆえ独立している。

【0021】

ロータ６は、吸気区画７及び排気区画８内に収容されたガスを駆動するための少なくとも１つの駆動部材、好ましくは直径方向に対向する２つの駆動部材９ａ、９ｂを更に含む。それゆえ、これらの駆動部材９ａ、９ｂは、ロータ６の筒状体４２と同時に軸線Ｘを中心に回転駆動される。本説明の残りの部分では、各駆動部材９ａ、９ｂはベーンと称される。ベーン９ａ、９ｂは、長手方向軸線Ｘのそれぞれの対向する側でロータ６の筒状体４２の周壁４７における２つの開口部１０内に収容される。

【0022】

図３を参照すると、各ベーン９ａ、９ｂは、長手方向軸線Ｘに沿って延びる矩形ブロックの形態をとり、筒状体４２のシャフト４６に面する端部と、フレーム２の内面４４に面する反対側の自由端４５ａ、４５ｂとを有する。更に、各ベーン９ａ、９ｂは、自由端４５ａ、４５ｂの箇所に開口する２つの横断溝４９を含み、各溝４９は、ロータ６の筒状体４２に固定されて当該溝４９内に横断方向に延びるほぞ５０と協働し、したがって、各ベーン９ａ、９ｂは、当該開口部１０内で横断方向に（長手方向軸線Ｘに対して垂直に）摺動するように取り付けられる。更に、溝４９の表面及びほぞ５０の表面もまた、各ほぞ５０と当該ベーン９ａ、９ｂとのシール接触を確実にするために、上で説明したように、シール材料（図示せず）で覆われる。

【0023】

図２及び図３を参照すると、エンジン１はまた、ベーン９ａ、９ｂが当該開口部１０内で摺動することによって前記ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂを空洞３の表面４４と面一にする手段を含む。これらの手段は、フレーム２に固定されて空洞３内に配置された２つの外周レール２１を含む。これらの２つのレール２１は、長手方向軸線Ｘに垂直な２つの平行平面内に延び、ベーン９ａ、９ｂのそれぞれの反対側に配置される。更に、各レール２１は、中央外周溝２３を含み、それぞれのレール２１の前記溝２３は対向して配置される。

【0024】

ベーンの自由端を空洞の表面と面一にする手段はまた、長手方向軸線Ｘに沿ってベーン９ａ、９ｂの壁から突出するガイドシャフト２２を含む。各ベーン９ａ、９ｂは、各々が当該溝２３内に収容されるように当該レール２１の方向に延びる、対向する２つのガイドシャフト２２を含む。各ベーン９ａ、９ｂのガイドシャフト２２は、２つのレール２１の対向する２つの溝２３と協働し、ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂは、フレーム２の内面４４と面一にフレーム２内に密着する。特に、ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂは、面一領域４８ａ、４８ｂの箇所で含む、フレーム２の内面を覆うシール材料にシール接触する可撓性材料で作られたシールセグメント（図示せず）を含む。

【0025】

その結果、ロータ６が軸線Ｘを中心に回転すると、ベーン９ａ、９ｂのガイドシャフト２２が当該レール２１の溝２３に沿って移動し、２つのベーン９ａ、９ｂのそれぞれの自由端４５ａ、４５ｂが空洞３の小さな幅ｌの箇所で、すなわち、２つの面一領域４８ａ、４８ｂの箇所でフレーム２の内面４４と面一である最小位置と、２つのベーン９ａ、９ｂのそれぞれの自由端４５ａ、４５ｂが空洞３の大きな幅Ｌの箇所でフレーム２の内面４４と面一である最大位置との間で、各ベーン９ａ、９ｂを開口部１０内での摺動によって移動させる。当然ながら、ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂは、依然としてフレーム２内に密着しており、すなわち、ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂの箇所に形成されたシールセグメントは、空洞３内におけるロータ６の位置及びベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂの位置にかかわらず、依然としてフレーム２の内面に接触している。

【0026】

また、更に図３を参照すると、ロータ６の筒状体４２は、中空であり、その軸方向断面がＨ形状である。それゆえ、ベーン９ａ、９ｂが筒状体４２の対応する開口部１０内で移動するときの前記ベーン９ａ、９ｂと筒状体４２の壁との間の摩擦を低減することに寄与する、小さな接触領域がベーン９ａ、９ｂの壁と筒状体４２の壁との間に存在する。

【0027】

ベーン９ａ、９ｂが最大位置と最小位置との間の中間摺動位置にあるときに、ベーン９ａ、９ｂはそれぞれ、導入区画７を吸気副区画３５と圧縮副区画３４とに分割し、排気区画８を膨張副区画３６と排気副区画３７とに分割する。一方で吸気副区画３５と圧縮副区画３４と、他方で膨張副区画３６と排気副区画３７とは、ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂに形成されたシールセグメントによって、空洞３の境界を定めるフレーム２の内面においてシール状態で隔離される。これらの副区画３４～３７の機能については、本発明のエンジン１における燃焼方法に関連して以下で説明する。

【0028】

フレーム２は、可動ハウジング２４を更に含み、可動ハウジング２４の壁は、空洞３の一部の境界を定め、特に吸気区画７の一部の境界を定める。このハウジング２４は、長手方向軸線Ｘに垂直な断面が円弧形状であり、ハウジング２４の端部２５の一方が、長手方向軸線Ｘに平行な軸線を中心にフレーム２上で枢動するように取り付けられる。ハウジング２４の軸線を中心とするハウジング２４の枢動移動は、駆動装置２６、特にエンジンの管理システムによって制御されるアクチュエータによって、吸気区画７の容積を最小化する最小位置と、吸気区画７の容積を最大化する最大位置との間で駆動される。それゆえ、ハウジング２４の従動移動は、吸気室７内に導入できる酸化剤ガスの体積を変化させることによってエンジン１の容積を変化させることを可能にする。

【0029】

また、図２を参照すると、各レール２１は、長手方向軸線Ｘに平行な軸線を中心に枢動するように２つのレール部分２７、２８のそれぞれの端部によって互いに接続された前記レール部分２７、２８を含む。各レール２１について、一方の部分２８は、隣接する他方の部分２７が移動可能である一方で不動であり、当該レール２１の外周を最小化する最小位置と当該レール２１の外周を最大化する最大位置との間で、軸線を中心に枢動する。また、レール２１のそれぞれの枢動部分２７は、対向して配置される。更に、対向する２つのレール部分２７は、同じ制御式アクチュエータ２６によって駆動され、ハウジング２４と同時に枢動する。

【0030】

図２、図４及び図５を参照すると、レール部分２７、２８の対向する端部は、枢動レール部分２７の位置に関係なく、各レール２１の連続性を確保するように互いに協働し且つ互いに連結された摺動部材２９を含む。

【0031】

図１及び図３を参照すると、制御式アクチュエータ２６は、ピストンロッド５２を備えたピストン５１を含み、ピストンロッド５２の端部は、フォーク５３の基部に固定され、フォーク５３は、３つのアーム５３ａ、５３ｂ、５３ｃを含み、フォーク５３の自由端は、それぞれ、２つの枢動レール部分２７及びハウジング２４の外面に固定される。

【0032】

それゆえ、ピストン５１のピストンロッド５２の並進運動によって、ハウジング２４が枢動し、吸気区画７の容積の変化と、レール２１の外周の変化が生じる。このように、ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂは、可動ハウジング２４の位置に関係なく、依然としてフレーム２の内面４４に密着したままである。

【0033】

図１及び図６を参照すると、エンジン１は、ハウジング２４に形成されて吸気区画７と流体連通する酸化剤ガス入口１２と、フレームに形成されて排気区画８と流体連通する既燃ガス出口１３とを含む交番燃焼装置１１を含む。

【0034】

交番燃焼装置１１は、以下、第１の室１４及び第２の室１５と称される、２つの燃焼室１４、１５を更に含む。

【0035】

各室１４、１５は、交番燃焼装置１１の酸化剤ガス入口１２に流体接続された酸化剤ガス入口３２、３３を含む。室１４、１５の入口３２、３３は、当該室１４、１５内に収容されたガスが吸気区画７に漏れることを防止する逆止弁を更に含む。各室１４、１５は、交番燃焼装置１１の既燃ガス出口１３と流体連通する既燃ガス出口３８、３９を更に含む。

【0036】

本説明の残りの部分では、第１の室１４の入口３２及び出口３８は、第１の入口３２及び第１の出口３８と称され、第２の室１５の入口３３及び出口３９は、第２の入口３３及び第２の出口３９と称される。

【0037】

交番燃焼装置１１はまた、エンジンの管理システムによって駆動される、燃焼室１４、１５内への酸化剤ガスの交番吸気のための装置を含む。この装置は、弁１６が、第２の室１５の第２の入口３３を遮断し、次いで吸気区画７と流体連通する第１の室１４の第１の入口３２を解放する第１の位置と、弁１６が、第１の室１４の第１の入口３２を遮断し、次いで吸気区画７と流体連通する第２の室１５の第２の入口３３を解放する第２の位置（図６に示す）との間で移動可能な弁１６を含む。

【0038】

交番燃焼装置１１は、エンジン１の管理システムによって駆動される、燃焼室１４、１５からの既燃ガスの交番排気のための装置を更に含む。この装置は、燃焼室１４、１５の第１及び第２の既燃ガス出口３８、３９の箇所にそれぞれ設置された、管理システムによって駆動される２つのギロチン弁１７、１８を含む。本説明の残りの部分では、第１の室１４の出口に設置されたギロチン弁１７は、第１の弁１７と呼ばれ、第２の室１５の出口に設置されたギロチン弁１８は、第２の弁１８と呼ばれる。

【0039】

この交番排気装置は、第１の弁１７が閉鎖されて第１の室１４の第１の出口３８を遮断し、第２の弁１８が開放しており第２の室１５と排気区画８との流体連通を可能にする第１の位置と、第２の弁１８が閉鎖されて第２の室１５の第２の出口３９を遮断し、第１の弁１７が開放しており第１の室１４と排気区画８との流体連通を可能にする第２の位置（図６に示す）との間で作動させることができる。

【0040】

交番吸気装置及び交番排気装置は、交番吸気装置及び交番排気装置が第１の位置にある第１の位置と、交番吸気装置及び交番排気装置が第２の位置にある第２の位置との間で管理システムによって駆動される交番流体連通装置１６、１７、１８を形成する。

【0041】

交番燃焼装置１６、１７、１８はまた、第１の燃焼室１４内に燃料を噴射して第１の燃焼室１４内で燃料を燃焼させるための第１の手段１９と、第２の燃焼室１５内に燃料を噴射して第２の燃焼室１５内で燃料を燃焼させるための第２の手段２０とを含む。

【0042】

より正確に言えば、第１の噴射及び燃焼手段１９は、燃料タンク（図示せず）に流体接続されて第１の燃焼室１４内に開口する第１の燃料噴射ノズル５４と、第１の燃焼室１４内の燃料に点火するための第１の燃料点火部材５５、例えばスパークプラグとを含む。第２の噴射及び燃焼手段２０は、燃料タンクに流体接続されて第２の燃焼室１５内に開口する第２の燃料噴射ノズル５６と、第２の燃焼室１５内の燃料に点火するための第２の燃料点火部材５７、例えばスパークプラグとを含む。ノズル５４、５６は、燃料を噴霧状に噴射するように構成される。

【0043】

最後に、交番燃焼装置１６～１８は、各燃焼室１４、１５の容積を変化させるための手段３０、３１を含む。

【0044】

これらの可変手段は、管理システムによって制御される第１及び第２のアクチュエータ３０、３１を含み、これらのアクチュエータ３０、３１は、それぞれ、第１の室１４内に密着する第１のピストン５８と、第２の室１５内に密着する第２のピストン５９とを含む。これらのピストン５８、５９は、当該室１４、１５内で並進運動可能であるので、各室１４、１５の固有容積を変化させることを可能にする。したがって、容積可変手段３０、３１は、交番燃焼装置１１の容積を必要に応じて変化させることを可能にする。

【0045】

次に、図１及び図７ａ～図７ｃを参照して、本発明のエンジン１の燃焼工程を説明する。

【0046】

第１及び第２のベーン９ａ、９ｂが図１に示すようであり、流体連通装置１６～１８が第１の位置にある、すなわち、
・ 第１の室１４の第１の入口３２が開放しており、
・ 第２の室１５の第２の入口３３が閉鎖され、
・ 第１の室１４の第１の出口３８が閉鎖され、
・ 第２の室１５の第２の出口３９が開放している、
初期状況が考慮される。

【0047】

また、例えばエンジン１の点火がオンにされた後の第２の室１５内に予め噴射された燃料の初期燃焼のため、ロータ６が移動していることも考慮される。

【0048】

第２の室１５内での燃料の燃焼によって発生した圧力により、この第２の室１５の出口３９を通して既燃ガスが膨張副区画３６内に排出される。膨張副区画３６内のガス圧の上昇によって、第２のベーン９ｂが反時計方向に駆動される。次いで、第２のベーン９ｂの移動によって、膨張副区画３６の容積の増大と、排気副区画３７の容積の減少が生じ、これは、エンジン１の排気出口５を通しての既燃ガスの漸進的な排気に反映される。

【0049】

次いで、第１のベーン９ａの回転によって、吸気副区画３５の容積の増大と、圧縮副区画３４の容積の減少が生じ、これは、エンジン１の吸気入口４を通しての酸化剤ガスの漸進的な吸気と、第１の室１４内への酸化剤ガスの吸気とに反映される。その後、ベーン９ａ、９ｂは、図７ａに示す位置にある。

【0050】

ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂが隘路４８を通過するとすぐに、管理システムは、交番流体連通装置１６～１８を第１の位置から第２の位置に駆動し、すなわち、
・ 第１の室１４の第１の入口３２が閉鎖され、
・ 第２の室１５の第２の入口３３が開放しており、
・ 第１の室１４の第１の出口３８が開放しており、
・ 第２の室１５の第２の出口３９が閉鎖される。

【0051】

第１のベーン９ａが、図７ｂに示すように、交番燃焼装置１１の排気出口を通過するとすぐに、管理システムは、第１の室１４内への燃料の噴射を駆動し、続いて、前記室１４内での燃料の燃焼を起こすために燃料と酸化剤ガスとの混合気の点火が行われる。

【0052】

第１の室１４内での燃料の燃焼によって発生した圧力により、この第１の室１４の出口３８を通して既燃ガスが膨張副区画３６内に排出される。膨張副区画３６内のガス圧の上昇によって、第１のベーン９ａが反時計方向に駆動される。次いで、第１のベーン９ａの移動によって、膨張副区画３６の容積の増大と、排気副区画３７の容積の減少が生じ、これは、エンジン１の排気出口５を通しての既燃ガスの漸進的な排気に反映される。

【0053】

次いで、第２のベーン９ｂの回転によって、吸気副区画３５の容積の増大と、圧縮副区画３４の容積の減少が生じ、これは、エンジン１の吸気入口４を通しての酸化剤ガスの漸進的な吸気と、第２の室１５内への酸化剤ガスの吸気とに反映される。その後、ベーン９ａ、９ｂは、図７ｃに示す位置にある。

【0054】

ベーン９ａ、９ｂの自由端４５ａ、４５ｂが隘路４８を通過するとすぐに、管理システムが、交番流体連通装置１６～１８を第２の位置から第１の位置に駆動し、燃焼サイクルが再開する。

【0055】

本発明のエンジン１は、ガス圧縮副区画３４及びガス膨張副区画３６からの燃焼室１４、１５の隔離を可能にする。これによって、燃料が既燃ガスのない雰囲気で燃焼するので、一定のガス圧縮と最適な燃料燃焼とが可能となる。一方、このエンジン１は、ガスの膨張及び圧縮が、ロータ６によって、より正確には筒状体４２によって回転駆動されるベーン９ａ、９ｂによって行われるので、ハウジング又は連接棒を必要としない。それゆえ、エンジン１の構造が簡素化され、エンジン１は、同じ容積の従来の４ストロークエンジンと同等の送出される出力に対して比較的小型であり、ハイブリッド車両にとって理想的なエンジン１となる。最後に、このエンジン１は、その容積を変化させる可能性を提供し、これによって、ユーザは、遭遇する状況に応じて出力需要を変化させることができる。

【0056】

本発明は、この構成に決して限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく構造的変更を組み込むことができる。例えば、ロータ６は、ベーンを１つだけ含んでもよく、交番燃焼装置は、燃焼室を１つだけ含んでもよい。この場合、交番流体連通装置は、燃焼室の入口及び出口がそれぞれ開放している及び閉鎖されている第１の位置と、燃焼室の入口及び出口がそれぞれ閉鎖されている及び開放している第２の位置との間で、管理システムによって作動させることができる。

【0057】

この場合、燃焼工程が簡略化される。

【0058】

流体連通装置は第１の位置にあり、ベーンは、一方では酸化剤ガスの吸気を可能にし、他方では室内への酸化剤ガスの流入及び室内でのガスの圧縮を可能にするために、吸気区画７内に移動している。ベーンが面一領域４８ａを通過すると、流体連通装置は、燃焼室の入口を閉鎖して燃焼室の出口を開放する、第２の位置に進む。ベーンが室の出口を通過すると、燃焼室内への燃料の噴射及び燃焼室内での燃料の圧縮が指令され、これによって、ベーンが排気区画８内に移動し、一方では既燃ガスの膨張、他方ではフレーム２からの既燃ガスの排気が生じる。ベーンが半回転し、反対側の面一領域４８ｂを通過するとすぐに、流体連通装置が第１の位置に進み、サイクルが再開する。

【符号の説明】

【0059】

１ ロータリー燃焼エンジン
２ フレーム
３ 空洞
４ 酸化剤ガス吸気入口
５ 既燃ガス排気出口
６ ロータ
７ 酸化剤ガス吸気区画
８ 既燃ガス排気区画
１０ 長手方向開口部
１１ 交番燃焼装置
１２ 酸化剤ガス入口
１３ 既燃ガス出口
１４、１５ 燃焼室
１６、１７、１８ 交番流体連通装置
４２ 筒状体
４８ 隘路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【国際調査報告】