• SARMエンジンは、直径の異なる2つの同心トロイダルリングで構成されています。エンジンシャフト（出力軸）は、2つのリングの中心に位置します。

• 内側のリングは吸気・圧縮チャンバーを形成し、外側のリングは燃焼・膨張チャンバーを形成します。
  2つのチャンバーは中間チャンバーを介して連通します。

• チャンバー間のガス交換は、スライディングポートとバルブを用いて行われます。

• 回転する可動アーム（またはディスク）がピストンとエンジンシャフトを相互に接続します。
  エンジンのすべての可動部品は回転運動を行います。

• エンジンのその他の主要構成部品として、燃料インジェクターと点火プラグがあります。

• 追加の周辺部品には、燃料供給ライン、運転・制御用の電気／電子部品、エンジンマウントなどが含まれます。
  これらの部品は運転と制御に必要ですが、エンジンの基本的な作動コンセプトには直接関係しないため、
  ここでは図示および詳細説明を行いません。

熱力学的観点から見ると、SARMエンジンの作動サイクルはアトキンソンサイクルに基づいており、理論上、オットーサイクルより最大20%高い効率を達成できます。アトキンソンサイクルで作動するエンジンの主な特徴は、膨張比が圧縮比よりも高いことです。この熱力学サイクルは、すでに往復ピストンエンジンにも適用されています。トヨタ・プリウスは、有効圧縮比（CR）8:1、膨張比（ER）約13:1を採用しています。試験の結果、トヨタはアトキンソンサイクルで作動するエンジンが、対応するオットーサイクルエンジンより12%〜14%効率が高いと結論づけています。

従来の往復エンジンでは、すべてのプロセスがエンジンシリンダー（燃焼室とも呼ばれる）内で、異なるストローク中に行われます。一方、このエンジンでは、すべてのプロセスが同時に、ただし別々のチャンバー内で発生します。このようなタイプのエンジンはスプリットエンジンと呼ばれます。一方で、すべてのチャンバー、ピストンの回転、シャフトが同一軸上に配置されているため、この観点から見るとSARMエンジンはガスタービンといくつかの類似点を持つと言えます。いずれも同心型の内燃式スプリットエンジンです。圧縮チャンバー（CPC = Compression Chamber）と燃焼チャンバー（CBC = Combustion Chamber）の間にある圧力チャンバー（PC）の存在により、吸気、圧縮、燃焼、膨張の各熱力学プロセスを個別に最適化できます。プロセスと、それらが行われる容積を分離することで、各チャンバーの形状や材料、さらには表面処理に至るまで、大きな柔軟性が得られます。

動力学的観点からも、SARMエンジンにはいくつかの特徴があります。従来の往復エンジンと比較して、SARMエンジンはあらゆる方向の往復運動を排除し、振動を抑制し、機械損失や追加の慣性力を限定します。これらは通常、エンジン部品の厚みや重量を増加させる要因となります。さらに、SARMエンジンの同心作動により、他のロータリーエンジンにおける偏心によって発生する追加の慣性力を回避できます。これにより、より高いピストン速度が可能となり、出力密度が向上します。最後に、ピストンの対称配置によりエンジンはバランスされ、遠心力や慣性力による振動が打ち消されます。従来の往復エンジンでは、クランクシャフトのバランスを取るために通常カウンターウェイトシステムが必要です。SARMエンジンの対称性は、機械的振動を排除し、騒音を低減します。

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作動段階

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1. ピストンは、トロイダル形状を持つ圧縮チャンバー（CPC）内部で、3,000〜12,000 rpmの速度で回転します。

2. ピストンとスライディングポート（SP）は、CPCを吸気チャンバーと圧縮チャンバーの2つのチャンバーに分割します。

3. 大気は吸気ポートを通って吸気チャンバーへ引き込まれ、ピストンとSPの間に閉じ込められた空気が圧縮されます。

4. SPは圧縮過程全体を通じて閉じたままであり、移動するピストンを通過させるときだけ開きます。

5. SPが開く前にバルブが開き、圧縮空気が燃焼チャンバーへ送られます。

6. 燃焼チャンバー内では、燃料噴射と空気との混合が行われます。燃焼は点火プラグによって開始されます。

7. 燃焼混合気の膨張はCBCピストンに力を加えて仕事を生み出し、回転する可動アームを通じて、回転運動と仕事がエンジンシャフトおよびCPCピストンへ伝達されます。同時に、CBCピストンの反対側は、前回の燃焼サイクルで発生した燃焼ガスを排気ポートから大気中へ押し出します。

8. このSARMエンジンの作動に関する簡単な説明から、従来の往復ピストンエンジンと比較した際の利点の基礎となる、いくつかの特殊な特徴が明らかになります。

SARMエンジンと従来のすべてのSIエンジン（往復式またはロータリー式）の大きな違いは、ピストンの作動にあります。従来の4ストローク往復エンジンでは、同じピストンが吸気、圧縮、膨張、排気の4つの異なるストロークを周期的に行います。一方、SARMエンジンでは各ピストンが同じ2つの個別ストロークを連続的に行い、同じストロークは常に同じ側で発生します。吸気過程は圧縮（CPC）ピストンの後方側で行われ、圧縮はその前方側で行われます。同様に、膨張は燃焼（CBC）ピストンの後方側で行われ、燃焼済みガスはその前方側によって大気中へ排出されます。したがって、吸気、圧縮、膨張、排気の4つのストロークは、CPCおよびCBCピストンの1組によって同時に発生します。これは、CBCピストンが高圧・高温プロセスのみを受けて「高温」の状態を保ち、CPCピストンが低圧・低温サイクル部分で作動して「低温」の状態を保つことを意味します。この構造により、各ピストンの材料を個別に最適化できるという追加の柔軟性がSARMエンジンにもたらされます。さらに、両ピストンは大きく異なる半径で回転する点も考慮できます。

同心設計は、このロータリーエンジンのもう1つの特徴です。まず、回転作動により、ピストンの直線運動をクランクシャフトの回転運動へ変換する際に生じる機械損失が排除されます。さらに、1つの主要な可動部品がすべてのプロセスを担い、エンジンシャフトと同心に回転します。この構成により、エンジン部品数が最小化され、複雑性と重量が大幅に低減されます。加えて、SARMエンジンの設計にはもう1つの優れた特徴があります。燃焼および膨張中にピストンへ加わる圧力は、シャフトとピストンを接続するアームに対して常に垂直に作用します。これは、この力が常にエンジンシャフトの外周面に接線方向へ伝達され、力の100%が常にトルクを発生させることを意味します。これに対して、従来の往復エンジンでは、クランクシャフトにトルクを発生させる力は、クランクシャフトの瞬間的な位置に応じて、ピストンに加わる圧力の一部にすぎません。したがって、同じトルクを得るために、SARMエンジンはより低い燃焼圧で十分であり、効率を高めるとともに、より軽く薄い燃焼室壁を可能にします。高い効率は燃料消費の低減につながり、低い燃焼圧は温度の低下にもつながるため、NOx生成にも好ましい影響を与えます。

新しいエンジンの利点

1. 往復エンジンよりもシンプルな設計で、可動部品が少ない。

2. エンジン部品数が少ないため、メンテナンスの必要性も低減されます。
   4ストローク往復エンジンと比較して、最大4倍小型・軽量。

3. 往復運動を回転運動へ変換する際の機械損失や慣性力がありません。往復運動がないため、振動が排除されます。

4. ピストン運動方向の変化がないため、従来の往復エンジンで上死点（TDC）付近に発生し、ピストンスカートやボアの摩耗、騒音の原因となる特徴的なピストン「スラップ」がありません。

5. ピストンに作用する圧力は常に接線方向であり、動力生成に完全に活用されます。さらに、作用する力は流れの方向のみに限定されるため、ピストンスリーブを非常に短くできます。

6. 同心設計により、他のロータリーエンジンで偏心により発生する慣性力を排除します。

7. 圧縮チャンバーおよび燃焼チャンバー内部に潤滑油が存在しません。よく知られているように、潤滑油はエンジンの未燃HC排出に寄与することがあります。

8. クランクシャフトのバランスを取るためのカウンターウェイトが不要です。SARMエンジンはピストンの対称配置により自己バランスします。

9. 前述の高効率を活かし、最大15%の燃料消費削減が可能です。

10. 燃焼温度が低いため、NOx排出を低減できる大きな可能性があります。さらに、圧縮チャンバーは冷却水（または環境）への熱放散を高めるよう設計でき、燃焼チャンバーへ入る前の吸気温度をより低く（したがって密度を高く）保つことができます。

11. 主要なエンジンプロセスの分離。これは特定のエンジンに限らず、あらゆるスプリットエンジンに固有の特徴ですが、従来の往復ピストンエンジンと比較して大きな利点をもたらすため、ここで述べることが重要です。前述のとおり、各プロセスは個別の容積および各ピストンの特定の側で発生するため、熱力学的最適化に加えて、異なる材料の選択や個別の表面処理の適用が可能になります。