JPH0220426Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はトロコイド形状の内周面を有するロー
タハウジングの該内周面に排気ポートを開口した
ロータリピストンエンジンの排気ポート構造に関
するものである。

（従来の技術） ロータリピストンエンジンは、一般に内部にロ
ータを回転し得るように収容したトロコイド内周
面を有するロータハウジングと、該ロータハウジ
ングの両側に取付けられたサイドハウジングを備
え、これによつてロータ室を形成している。この
ロータ室は、正多角形のロータの角頂点におい
て、ロータハウジング内周面との間にアペツクス
シール部分を有しており、これによつて複数の作
動室が画設される。そして、このハウジングに
は、１つ又はそれ以上の吸気ポートと１つの排気
ポートが作動室に開口するように形成される。従
来のロータリピストンエンジンの排気ポートは、
ロータハウジングのトロコイド内周面上に、ロー
タ回転軸方向に長軸を有する略楕円形穴を１個だ
け形成したものであり、このポートは、ロータの
アペツクスシール部分が通過したとき、開かれる
ようになつている。この排気ポートは、ロータの
回転軸方向に長軸を有する形状であるため、アペ
ツクスシール部分が該排気ポートを通過する際に
は排気ポートの開口部面積が急激に増大する。こ
のため、多量の排気が排気ポートに集中し、乱流
となるとともに急激に膨張して高い排気騒音を発
生するという問題があつた。この問題を解決する
ために、排気ポートをリーデイング側に２つ、ト
レーリング側に１つの合計３個の円形ポートの集
合により構成した、いわゆるハニカム構造のもの
が提案されている（特開昭56−148621号公報参
照）。この構造は、排気騒音を低減するという点
においては、ある程度の効果を奏するものではあ
るが排気通路抵抗が増大するという欠点を有する
ものである。

排気騒音及び排気抵抗の問題に対処するため、
排気ポートをロータハウジングの周方向すなわ
ち、上記排気ポートの長軸方向に区画する水平仕
切板を包摂する筒状外筒とを備えたポートインサ
ートをロータハウジングの排気通路部分に挿入す
ることが提案されており、この提案によれば、上
記水平仕切板によつて区画された排気分岐通路の
うち、トレーリング側分岐通路を垂直仕切板によ
つてさらに小区画に分割し、排気ポート開口直後
の排気エネルギーの分散化及び、排気の乱流化の
防止を図ることにより、騒音の低減化を図るとと
もに、仕切板の配設をポートのトレーリング側だ
けにとどめて、通路抵抗の増大をできるだけ抑え
つつ、排気騒音低減効果を得るようにしている。
しかし、ポートインサートが挿入されるロータハ
ウジングの排気通路部分は、ロータ室に隣接して
いるため、ポートインサートはかなりの高温にさ
れされることになる。この場合、ポートインサー
トの筒状外筒は周囲がロータハウジングに覆われ
ているので、それ程高温とはならず約500℃程度
であるが、一方、内部に設けられた仕切板は、常
に高温の排気ガスと接触させられるので、約900
℃〜1000℃程度の温度にまで達する。ポートイン
サートの筒状外筒と仕切板とは、使用状態におい
てこのように大きな温度差を生じるものであるた
め、両者の拘束力が強いと、大きな熱応力が発生
して、変形したり、クラツクが生じる恐れがあ
る。

（本考案の目的） 従つて、本考案の目的は、大きな温度差が生じ
ても、支障なく十分にその機能を発揮して排気騒
音の低減を有効に図ることができるロータリピス
トンエンジンの排気ポート構造を提供することで
ある。

（本考案の構成） 本考案は上記目的を達成するため以下のように
構成される。すなわち、本考案は、ロータハウジ
ングの内周面に開口した排気ポートをロータハウ
ジングの周方向に区画するとともに排気の流れ方
向に延びる水平仕切板と該水平仕切板を包摂する
筒状外筒とを有し、ロータハウジングに形成され
た排気通路部分に前記排気流れ方向に挿入された
ポートインサートを備えたロータリピストンエン
ジンの排気ポート構造において、一端が前記水平
仕切板に接続され、該水平仕切板に対して直交す
る方向でかつロータ回転方向トレーリング側に延
び、他端が前記筒状外筒に固定された垂直仕切板
が設けられ、前記水平仕切板は、前記筒状外筒と
の接合部を有しないことを特徴とする。

従つて、本考案においては、ポートインサート
内に設けられる水平仕切板は、筒状外筒に接続さ
れていないので、水平仕切板と筒状外筒との間に
使用状態において温度差が生じたとしても、両者
の間に熱応力は作用しない。なお、使用状態にお
いては、水平仕切板の方が高温になるので、熱膨
張量は、仕切板の方が大きい。従つて、仕切板の
熱膨張量を見込んで、水平仕切板と、筒状外筒と
の間には、予め、所定のすき間を設けておくこと
が必要である。しかし、このすき間は、大きすぎ
ると、排気騒音低減効果に対して悪影響を及ぼす
ので、1.5mm以下が望ましい。

（本考案の効果） 本考案においては、水平仕切板は、垂直仕切板
を介して、筒状外筒に接続されており、筒状外筒
との間に大きな温度差が生じこれによつて、熱膨
張量に差が生じた場合において、この膨張量を吸
収できるようなクリアランスを筒状外筒との間に
有しているので、熱応力は作用しない。したがつ
て、本考案により熱変形あるいはクラツク等の発
生を防止することができ、耐久性の向上した排気
ポート構造を得ることができる。なお、上記クリ
アランスは、仕切板と筒状外筒との温度差に基づ
く熱膨張差を吸収できる範囲においてできる限り
小さく設定されており、排気騒音低減効果を弱め
ることはない。

（実施例） 第１図には本考案実施例に係る排気ポート構造
を有するサイドポート吸気方式のロータリピスト
ンエンジンＺが示されている。このロータリピス
トンエンジンＺは、トロコイド内周面４を有する
ロータハウジング１とその両側部を密封する一対
のサイドハウジングを備えており、これによつて
内部にロータ室１０を形成している。ロータ室１
０の内部には、ほぼ３角形形状のロータ３が配設
されており、該ロータ３にはロータハウジング１
の内周面４と摺接するアペツクスシールを有する
アペツクス部分３０を備えている。これによつ
て、ロータハウジング１とロータ３の側面とによ
つて作動室２７ａ，２７ｂ，２７ｃがそれぞれ形
成される。ロータ３は、偏心軸５によつて支持さ
れており第１図の矢印で示す方向に回転する。ロ
ータ３の回転に応じて、作動室２７ａ，２７ｂ及
び２７ｃの容積は周期的に変化し、これによつ
て、吸気、圧縮、爆発、排気の行程を構成する。
第１図においては、作動室２７ａに示される状態
は爆発行程の終期で、排気行程の始まりにある。
作動室２７ｂは吸気行程にあり、作動室２７ｃは
圧縮行程にある。サイドハウジング２には、吸気
行程において作動室２７ｂに開口する吸気ポート
６を備えており、該作動室２７ｂに混合気を導入
するようになつている。ロータハウジング１には
排気ポート７が設けられており、該排気ポート７
からは排気行程において作動室２７ａから燃焼ガ
スが排出される。

第２図を参照すれば、該排気ポート７は、ロー
タハウジング１内に設けられた１つの貫通穴９を
備えており、該貫通穴９は口縁部７ａを介してロ
ータ室１０に開口するようになつているととも
に、ロータハウジング１を厚さ方向に貫通してい
る。貫通穴９は、ロータハウジングの外面１ｂか
ら内方に向つて延びる座穴部分９ａと、該座穴部
分９ａからさらに内方に向つて延びる傾斜穴部分
９ｂと、内周面４に最も近接した平行穴部分９ｃ
とから構成されている。第４図を参照すれば、口
縁部７ａは角部が湾曲した矩形形状を成してい
る。貫通穴９の平行穴部分９ｃは口縁部７ａとほ
ぼ同様な形状を成している。傾斜穴部分９ｂは、
その内端、すなわち、ロータ室１０側では、ロー
タ３の回転軸方向の巾は口縁部７ａより僅かに大
きくなつており、またそれと直角方向の長さは、
口縁部７ａより大きくなつており、これによつ
て、このトレーリング側に段部Ｓ１がリーデイン
グ側に段部Ｓ２がそれぞれ形成されている。傾斜
穴部分９ｂは、そのリーデイング側が外方に向つ
て拡がつており、これによつて外方に向つて、そ
の断面積が増大するようになつている。座穴部分
９ａは上記傾斜穴部分９ｂの外端よりも巾、長さ
共に大きくなつており、これによつて、周囲に段
部Ｓ３が形成されている。第２図に示されるよう
に、ポートインサート８が貫通穴９に挿入される
ようになつている。第３図を参照すれば、ポート
インサート８は、座穴部分９ａと傾斜穴部分９ｂ
との間に形成された段部Ｓ３に着座できるように
なつた鍔部１１を備えている。このポートインサ
ート８は、鍔部１１から延びる傾斜筒部１２が形
成されている。この傾斜筒部１２は、貫通穴９の
傾斜穴部分９ｂに対応した形状を成している。こ
の場合、傾斜筒部１２は、傾斜穴部分９ｂとの間
にクリアランスＧが存在するように構成されてい
る。ポートインサート８の内部には、インサート
の巾方向、すなわち、水平方向に延びる水平仕切
板１６が設けられており、これによつてインサー
ト８の内部すなわち、排気通路をリーデイング側
排気通路２０（第１排気通路）とトレーリング側
排気通路２１に分割している。ポートインサート
８はさらに、１端が水平仕切板に接続され、トレ
ーリング側排気通路２１を分割する上下方向、す
なわち、水平仕切板１６の延びる方向とは直角方
向に延び、かつ、他端が傾斜筒部１２のトレーリ
ング側に接続された一対の垂直仕切板１７を備え
ている。これによつて、トレーリング側排気通路
２１は３つの小区画すなわち、第２排気分通路２
２、第３排気分通路２３及び第４排気分通路２４
に分割されている。第４排気分通路２４は、２つ
の垂直仕切板１７との間に形成され、第２及び第
３排気分通路２２，２３は、該第４排気分通路２
４の両側に互に対向位置に形成される。水平仕切
板１６及び垂直仕切板１７は鍔部１１の内端部か
ら外方、すなわち、排気の流出方向に延びるとと
もに、傾斜筒部１２に沿つて内方に延びさらに、
傾斜筒部１２の内端から突出して貫通穴９の口縁
部７ａに達している。そして、その先端１６ａ，
１７ａは、ロータハウジング１の内周面４に極め
て近接した位置にまで達している。また、水平仕
切板１６及び垂直仕切板１７の後端１６ｂ，１７
ｂは、ポートインサート８の後端よりは、内方す
なわち内周面４側に入り込んだ位置にあり、従つ
て、水平仕切板１６及び垂直仕切板１７は排気ガ
ス流出方向の下流側が切欠かれた形状になつてい
る。

傾斜筒部１２のトレーリング側は先端１２ａか
ら内方すなわち、内周面４側に延びその先端でリ
ーデイング側に折り曲げられるような形状を成
し、一対の垂直仕切板１７の間の一部を覆う衝立
板１５が形成されている。これによつて、上記第
４排気分通路２４の入口面積を制限している。従
つて、第４排気分通路２４のトレーリング側開口
端２４ａは第２、第３排気分通路２２，２３のト
レーリング側開口端２２ａ，２３ａより衝立板１
５のロータハウジング周方向の長さ分だけリーデ
イング側に位置することになる。

なお、水平仕切板１６との端部と、傾斜筒部１
２の内面との間には、巾方向に一定のクリアラン
スＧ１が設けられており、使用状態における傾斜
筒部と水平仕切板１６との温度差により、水平仕
切板１６が膨張しても、その膨張量を吸収できる
ようになつている。

続いて、図示実施例のロータリピストンエンジ
ンＺの作用を説明すると、エンジンＺが運転され
るとロータ３がその三つの稜線部に取付けたアペ
ツクス部分３０をトロコイド内周面４に夫々摺接
させながら偏心軸５の回りで遊星回転をし、該ロ
ータ３が１回転する間に吸気ポート６から作動室
内に吸気を吸入して加圧し、さらに燃焼爆発させ
てその燃焼ガス（排気）を排気ポート７から排出
する。

ところで、アペツクス部分３０が、ロータ３の
回転に伴つて排気ポート７をトレーリング側から
リーデイング側に通過し、該排気ポート７がアペ
ツクス部分３０のトレーリング側作動室（第１図
第２図において符号２７ａ）に開口せしめられる
と該トレーリング側作動室２７ａ内の高圧高温の
排気ガスが開口した排気ポート７から排気通路を
通つて外部に排出される。

この場合、本実施例においては、排気ポート７
をリーデイング側排気通路（第１排気分通路）２
０とトレーリング側排気通路２１の２つに区画形
成し、さらにこのトレーリング側排気通路２１を
ロータハウジング１の幅方向に３分割して第２、
第３、第４排気分通路２２，２３，２４としてい
るので、特に排気ガス圧が高い（排気エネルギー
が大きい）開口直後であつても、該排気ガスが小
容積の第２、第３、第４排気分通路２２，２３，
２４にそれぞれ分流排出されるため、排気ガスの
急激な膨張が防止され排気ガスの排気エネルギー
が分散せしめられるとともに、水平仕切板１６と
垂直仕切板１７が一種の整流板として作用し、排
気ガス流が整流化せしめられる。従つて、振動騒
音が少なくエンジンＺの排気騒音が低減せしめら
れることになる。

本例のポートインサート８の仕切板１６，１７
は、ロータ室３から排出される高温の排気ガスに
ロータ室３に近接した位置において、直接接触さ
せられるので、約900℃〜1000℃まで上昇する。
一方、ポートインサート８の鍔部１１と、傾斜筒
部１２も排気ガスと接触するが、周囲にロータハ
ウジング１が配置されており、このロータハウジ
ング１に排気ガスからの熱エネルギーが奪われる
ため、それ程高温とはならず約500℃程度にとど
まる。従つて、水平仕切板１６と、傾斜筒部１２
の間には、温度差が生じ、水平仕切板が相対的に
大きく伸びることとなるが、本例においては、ク
リアランスＧ１が設けられているので、水平仕切
板１６と傾斜筒部１２との間には熱応力は発生し
ない。従つて、熱変形、クラツチ等の問題は生じ
ない。

なお、水平仕切板１６の構造は、必ずしも巾方
向に連続して延びている必要はなく、第５図に示
すように、巾方向両側部にのみ設けることができ
る。この場合においても、巾方向にクリアランス
Ｇ１が設けることにより第１図から第４図に関連
して説明したポートインサート８と同様の効果を
得ることができる。

尚、この排気ポート７は、薄板状の水平仕切板
１６と垂直仕切板１７によつて排気通路を仕切る
ようにしているとともに特にトレーリング側に、
特有の構造を有するものであるため従来のハニカ
ムポート方式の排気ポート構造の場合に比して通
路面積の減少分が少なく、従つて、排気ポート７
の全開時には十分な通路面積を確保することがで
き、排気抵抗の増大によるエンジン出力の低下等
の不具合の発生を未然に防止することができる。

次に、騒音の低減効果とクリアランスＧ１との
関係について述べる。

この場合において、第２Ａ図に示すように、衝
立板１５の作動室２７ａ側の面と上記直線l₁との
成す角すなわち衝立板傾斜角度θ、また、衝立板
１５の作動室２７ａ側の面と作動室２７ａを形成
する面との距離Ａ、排気ポート７のトレーリング
側から衝立板１５の頂部までの距離Ｂをそれぞれ
定義する。クリアランスＧ１を適宜、変化させ、
騒音レベルの変化との関係についてテストを行つ
た。

テスト条件 エンジン回転数3000rpm エンジン負荷状態 全負荷（スロツトル弁全開
状態でエンジン回転数が3000rpmとなるよ
うな負荷状態） ポートタイミング 吸気ポート開 偏心軸角度位置BDC前75゜ 吸気ポート閉 偏心軸角度位置TDC後48゜ なお本例においてＢ＝５mm、Ａ＝2.5mmとし、
従つてＢ／Ａ＝２である。また、衝立板傾斜角度
θは59゜である。第６図にこの結果を示す。この
結果によれば、クリアランスＧ１が1.5mm以下に
おいて、高い騒音低減効果があらわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係るロータリピストンエン
ジンの断面図、第２図は、第１図のロータリピス
トンエンジンの排気ポート付近の部分拡大断面
図、第２Ａ図は衝立板の構造を示すための説明
図、第３図は、本発明に従う、ポートインサート
の斜視図、第４図は、第２図における−矢視
図、第５図はポートインサートの他の構造を示す
断面図、第６図は、騒音レベルとクリアランスＧ
１との関係を示すグラフである。 １……ロータハウジング、２……サイドハウジ
ング、３……ロータ、４……トロコイド内周面、
６……吸気ポート、７……排気ポート、８……ポ
ートインサート、９……貫通穴、１０……ロータ
室、１６……水平仕切板、１７……垂直仕切板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロータハウジングの内周面に開口した排気ポー
   トをロータハウジングの周方向に区画するととも
   に排気の流れ方向に延びる水平仕切板と該水平仕
   切板を包摂する筒状外筒とを有し、ロータハウジ
   ングに形成された排気通路部分に前記排気流れ方
   向に挿入されたポートインサートを備えたロータ
   リピストンエンジンの排気ポート構造において、
   一端が前記水平仕切板に接続され、該水平仕切板
   に対して直交する方向でかつロータ回転方向トレ
   ーリング側に延び、他端が前記筒状外筒に固定さ
   れた垂直仕切板が設けられ、前記水平仕切板は、
   前記筒状外筒との接合部を有しないことを特徴と
   するロータリピストンエンジンの排気ポート構
   造。