JPH02252923A - ロータリピストンエンジン - 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、燃焼性を改善するようにしたロータリピスト
ンエンジンに関するものである。

（従来の技術） 従来より、例えば、特開昭６３−１４７９２４号公報に
見られるように、エンジンの燃焼性を向上することから
、圧縮燃焼室に直接燃料を供給する燃料噴射弁を配設し
、燃料の成層化を図って点火プラグ近傍に燃料を偏在さ
せて良好な着火性を得るようにしたロータリピストンエ
ンジンが公知である。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、前記のような圧縮行程作動室に直接燃料を供
給する燃料噴射弁を配設することは、高負荷状態での燃
料供給の確保などの点で吸気通路にも燃料噴射弁を配設
する必要があり、燃料供給系統およびその切換え制御な
どの設置により、構造および機構が複雑となってコスト
面で不利となるものである。

ところで、ロータリピストンエンジンの圧縮上死点付近
の燃焼過程中の圧縮行程作動室は、偏平形状で表面積と
容積の割合（Ｓ／Ｖ比）が大きく、また、その時の圧縮
行程作動室のリーディング側とトレーリング側の容積変
化によるスキッシュ流によってトレーリング側すなわち
回転後方部分への火炎伝播がほとんどないため、リーデ
ィング側への可燃混合気を層状化させることが、燃焼性
の向上による燃費性能の改善を行う点で有効である。

また、前記のようにＳ／Ｖ比が大きく、サイドハウジン
グ内面には気化しない燃料が付着しているものであり、
この付着燃料はロータの回転に伴ってサイドシールによ
って掻き寄せられ、サイドシール近傍には濃い燃料が存
在することになる。

そして、上記燃料は燃焼圧力の上昇に伴って燃焼されず
にサイドシールを越えて内方にロータ側部空間内に入り
込み、この空間が吸気ポートに連通した際に吸気ポート
に流出することになり、点火プラグ近傍に着火可能な混
合気を形成するためには多めの燃料を供給することが必
要で、燃費性の向上を図る際の障害となっている。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、簡単な構成によって
作動室のリーディング側に濃混合気を成層化して燃費性
を向上するようにしたロークリピストンエンジンを提供
することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明のロータリピストンエ
ンジンは、長軸より圧縮側で短軸より吸気側の領域にお
けるサイドハウジングの内側面に、ロータの側面に装着
したサイドシールによって開閉され、吸気行程作動室か
ら圧縮行程作動室に開口すると共に、サイドシールより
内側のロータ側部空間に開口する連通穴を形成するにつ
いて、該連通穴を、点火後の圧縮行程作動室に開口しな
い位置であって、吸気行程作動室に沿うサイドシールが
吸気ポートを閉じ始める前で、かつリーディング側の圧
縮行程作動室が圧縮上死点を過ぎた後に、上記吸気行程
作動室に沿うサイドシールが横切って該サイドシール内
外の吸気行程作動室とロータ側部空間とを連通ずる位置
に配設するように構成したものである。

（作用） 上記のようなロータリピストンエンジンでは、点火後の
圧縮行程作動室に対しては閉じ、吸気行程作動室に対し
て吸気ポートが全開中で、この吸気行程作動室のリーデ
ィング側部分とサイドシール内方のロータ側部空間とが
連通穴によって連通し、このロータ側部空間内に存在す
る濃混合気が吸気行程作動室のリーディング側部分に流
入し層状化する。上記ロータ側部空間に存在する濃混合
気は、吸気行程から圧縮行程中にサイドハウジング壁面
に付着している燃料や未燃焼混合気がサイドシールによ
って掻き上げられ、このサイドシール部分に溜った燃料
や未燃焼混合気が燃焼圧力によるガス漏れ等によってサ
イドシールを越えて内方に入り込むことなどによって形
成される。上記吸気行程作動室のリーディング側部分に
層状化された濃混合気の存在により、着火性が向上して
燃焼性が改善され、全体としての混合気の空燃比をリー
ン化して燃費性能を向上するようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は２気筒ロータリピストンエンジン
の概略構造を示す。

ロータリピストンエンジンＥのケーシング１は、内周面
２ａがトロコイド状に形成されて並列に配置されたロー
タハウジング２．２と、これらの各ロータハウジング２
，２の両側に位置するサイドハウジング３，３．３　（
中間はインタメゾイエイトハウジングとも言う）とを備
え、これらにより各気筒が形成されている。これらの各
気筒内の空間にはそれぞれほぼ三角形のロータ４．４が
収容されており、各ロータ４は偏心軸５に支承されて遊
星回転運動するようになっている。そしてこの各ロータ
４により、各気筒内の空間がそれぞれ３つの作動室６ａ
、６ｂ、６ｃに区画されるとともに、ロータ４の回転に
伴って吸気、圧縮、爆発および排気の各行程が行われる
ようになっている。

上記サイドハウジング３には、各気筒に対してそれぞれ
吸気通路７に連通して吸気行程が行われるべき位置で作
動室６ａに開口する吸気ボート８゜９が形成されている
。この吸気ポートは、第２図のように、各気筒に対して
低負荷用吸気ボート８と高負荷用吸気ボート９とが開口
されるもので、中間のサイドハウジング３に両低負荷用
吸気ボート８．８が配設され、反対側のサイドハウジン
グ３にそれぞれ高負荷用吸気ボート９．９が配設されて
いる。また、各ロータハウジング２には、排気通路１１
に連通して排気行程が行われるべき位置で作動室６ｃに
開口する排気ボート１２が形成されるとともに、爆発行
程が行われるべき位置に点火プラグ１３が取り付けられ
ている。上記吸気通路７には、上流側からエアクリーナ
１４、スロットル弁１５、インジェクタ１６がそれぞれ
配設され、所定の空燃比の混合気を作動室６ａに供給す
るように構成されている。

さらに、前記ロータ４には各作動室６ａ〜６ｃ間のシー
ルを行うために、各頂部にロータハウジング内周面２ａ
に当接するアペックスシール１７が、両側面の各辺に沿
って頂部と頂部を結ぶ弓形にサイドシール１８が、さら
に各頂部の両側にコーナシール１９がそれぞれ装着され
、内周側側面にはオイルシール２０が装着されている。

一方、上記ロータ４は一側面の内周に形成された内歯ギ
ヤ２１が両端サイドハウジング３に固着された外歯ギヤ
２２に噛合して所定の位相差で遊星回転運動するように
連係されている。

上記基本構造のロータリピストンエンジンＥに対して、
長軸Ｌ１より圧縮側で短軸Ｌ２より吸気側の領域におけ
るサイドハウジング３の内側面に、ロータ４の側面に装
着したサイドシール１８によって開閉され、吸気行程作
動室６ａに開口すると共に、サイドシール１８より内側
のロータ側部空間２４に開口する連通穴２５を形成する
ものである。この連通穴２５の具体的構造例としては、
第３図に示すような開口形状が長円で所定深さの凹状の
連通穴２５、または、第４図に示すような開口形状が小
円で所定深さの凹状の連通穴２５′に形成される。この
第３図および第４図にはその形成位置の具体的寸法例を
示している。なお、この例のロータリピストンエンジン
Ｅは、トロコイド内周面２ａにおける長軸距離が約２４
２ｍｍ　ｓ短軸距離が約１８２ｍｍである。

上記連通穴２５の形成位置の詳細は、第５図に斜線で示
す範囲に少なくともその一部が開口しているように設定
するものであって、上記領域の外側のラインＡは点火後
の圧縮行程作動室６ｂに開口しない範囲を示し、点火時
期が最も早いタイミングとしての上死点前ＢＴＤＣ４０
°のロータ姿勢４Ａにおける圧縮行程作動室６ｂに沿う
サイドシール１８のラインである。また、上記領域の下
側ラインＢは、吸気行程作動室６ａに沿うサイドシール
１８が吸気ポート８．９を閉じ始める前の範囲を示し、
吸気ポート８．９が閉じ始める上死点後へＴＤＣ８０°
のロータ姿勢４Ｂにおける吸気行程作動室６ａに沿うサ
イドシール１８のラインである。さらに、トレーリング
側ラインＣは、リーディング側の圧縮行程作動室６ｂが
圧縮上死点を過ぎた後の領域を示し、圧縮上死点のロー
タ姿勢４Ｃにおける吸気行程作動室６ａに沿うサイドシ
ール１８のラインである。一方、内側ラインＤはロータ
４側面のオイルシール２０軌跡より外側の範囲を示し、
このオイルシールラインＤは第６図に示すように、ロー
タ４のオイルシール２０先端が接触する部分より外側に
ある程度の余裕をもって設定している。

そして、上記のような形成領域の設定によって、吸気ポ
ート８．９が閉じ始める前の吸気行程作動室６ａに対し
、上記連通穴２５を吸気行程作動室６ａに沿うサイドシ
ール１８が横切って、第６図のように該サイドシール１
８内外の吸気行程作動室６ａとロータ側部空間２４とが
連通し、ロータ側部空間２４に存在する濃混合気が圧力
の低い吸気行程作動室６ａのリーディング側部分に吸引
供給され、成層化して着火性の向上、燃焼性の改善を行
うものである。また、上記吸気行程作動室６ａに開口し
ている連通穴２５は、吸気行程から吸気ポート８．９が
閉じて圧縮行程に移行する過程で、点火されるまでにサ
イドシール１８ｚ（通過してロータ側部空間２４に連通
する。

上記連通穴２５の作用は、該連通穴２５が上記のように
ロータ側部空間２４内に開口している状態からロータ４
の回転に対応してサイドシール１８が横切って吸気行程
作動室６ａのリーディング側部分に開口し、ロータ側部
空間２４内の濃混合気が圧力の低い吸気行程作動室６ａ
に吸入されて成層化するものであるが、この連通穴２５
は燃焼ガスを上記ロータ側部空間２４内に流入させない
ために圧縮行程作動室６ｂの点火前にサイドシール１８
が通過してこの作動室６ｂからロータ側部内に位置する
ものである。

また、上記吸気行程から圧縮行程中にサイドシール１８
によって掻き取った燃料や未燃混合気が燃焼圧力による
ガス漏れによってサイドシール１８内の空間２４に入り
込み、この燃料、未燃混合気は高温状態のロータ４やサ
イドハウジング３によって気化され濃混合気となるもの
であり、この濃混合気がロータ側部空間２４内部に入っ
てから、吸気ボート８，９に開口する前に連通穴２５が
吸気行程作動室６ａに連通するものであり、前記濃混合
気が吸気ボート８，９に逃げることがなく有効に吸気行
程作動室６ａのリーディング部分に供給するようにして
いる。

なお、サイドハウジング３に付着する燃料量は、低負荷
用吸気ポート８に対向するサイドハウジング３壁面でこ
の吸気ポート８から流入した燃料がそのまま付着するこ
とから多くなり、この低負荷用吸気ポート８に対向する
サイドハウジング３壁面に設けた連通穴２５によって上
記付着燃料が掻き取るようにすることが有効であり、ま
た、この面にはダイリューションガスも多いことがら、
各気筒の一側面にのみ連通穴２５を形成する場合には上
記低負荷用吸気ポート８に対向するサイドハウジング３
壁面に設けるようにする。

さらに、上記のようなサイドシールハウジング３壁面に
付着した燃料の利用による成層化に加えて、ロータ側部
空間２４に濃混合気を形成する例としては、サイドシー
ル１８が吸気ポート８，９を通過するとき、すなわち、
吸気ポート８，９の上にロータ側部空間２４が連通して
いるとき、インジェクタ１６から吸気ポート８．９に燃
料を噴射し、このロータ側部空間２４に濃混合気を生成
するようにしてもよい。

また、吸気行程作動室６ａが圧縮行程に移行した際に、
サイドシール１８によって掻き取られた燃料を、この時
期に連通穴２５をサイドシール１８が横切って、この連
通穴２５が圧縮行程作動室６ｂからロータ側部空間２４
に連通が変化するときに、圧縮行程作動室６ｂの圧縮圧
力によってサイドシール１８が掻き集めた燃料成分を連
通穴２５を通してロータ側部空間２４内に押し込んで濃
混合気を生成するようにしてもよい。

特に、上記のように圧縮行程の終期で連通穴２５が閉じ
てロータ側部空間２４内に位置するように設定したとき
に、このロータ側部空間２４内は圧縮ガスの封入によっ
て圧力が上昇し、作動室６ｂが燃焼圧力によって高くな
った際の燃焼ガスのロータ側部空間２４内への洩れを少
なくして排気ガスを吸気行程に持ち込むダイリューショ
ンガスの低減を図ることができ、軽負荷域の燃焼の安定
性が改善される。上記連通穴２５が設置されていない場
合には、ロータ側部空間２４内に侵入した燃焼ガスが吸
気ボート８．９との連通によって吸気ボート８，９内に
流入し、吸気行程作動室６ａに持ち込まれるダイリュー
ションガスを増大することになる。

さらに、上記実施例の構造において、第２図に示すよう
に、連通穴２５を各気筒の両側のサイドハウジング３に
それぞれ形成するについて、各ロータ４の内歯ギヤ２１
の配設されている側のサイドハウジング３には大きな連
通穴２５ａを形成し、反対側のサイドハウジング３には
小さい連通穴２５ｂを形成するようにしている。

これは、ギヤ荷重の要因分析を行うと、燃焼、共振、偏
心軸５の振れ、ギヤの取り付は剛性、ロータ４の倒れ、
熱応力等が要因であり、特に、燃焼に伴うロータ４の倒
れによってギヤ荷重が増大することに対処して、ギヤ設
置側の連通穴２５ａを大きくし、反対側の連通穴２５ｂ
を小さくして圧縮圧力を制御し、高回転域でのギヤ荷重
を低減するようにしている。

また、上記のように各気筒の両側サイドハウジング３の
壁面に連通穴２５を形成するようにすると、一方にのみ
設けた時にはこの連通穴２５によって圧縮ガスがロータ
側部空間２４に導入されたときに、この圧力によってロ
ータ４が反対側に押されてロータ４側面がサイドハウジ
ング３面に接触してエンジンの信頼性が低下する恐れが
あるが、両側の略同−位置への連通穴２５の設置によっ
てそれぞれの連通穴２５を通って均等な圧力がロータ側
部空間２４に導入されて、両側の圧力がバランスされて
ロータ４の移動が阻止され、ロータ４側面とサイドハウ
ジング３面との接触が回避される点で好ましい。

上記実施例による燃費性のテスト結果を第７図ないし第
９図に示し、エミッション性のテスト結果を第１０図に
示す。各図において実線Ｉで示すデータは連通穴を形成
していない標準ロータリピストンエンジンによるもので
、破線■で示すデータが前記第４図の形状の連通穴２５
′を形成した実施例によるものを示し、特に第７図でΔ
で示すデータは第３図の楕円形状の連通穴２５のもので
ある。なお、第７図および第８図は空燃比が１４．７の
場合のデータで、第７図が１．５０Ｏｒｐｍ、　＊８図
が２．５００ｒｐ＋＊の条件での値であり、その燃費低
減率を示すと下記の通りである。また、第９図および第
１０図は平均有効圧力Ｐｅが１ｋｇ／ｃｍ２、エンジン
回転数が１．５００ｒｐｍ＋の条件でのデータである。

第７図 Ｐｅ　　　　　１　　　　２　　　３ １−　ｂ　ｅ　　　　５００　　　３４９　　　２９８
ＩＩ　−ｂ　ｅ　　　　４８０　　　３３４　　　２９
０燃費低減率　　　４．０％　　４．３０％　　２．６
８％第８図 Ｐｅ　　　　　　１　　　　２　　　　３１−　ｂ　ｅ
　　　　　５２１　　　３５８　　　３０１１Ｉ　−ｂ
　ｅ　　　　　４９４　　　３４４　　　２９０燃費低
減率　　５．１８％　　３６９１％　　３．６５％上記
のように小径連通穴２５′の設置によって各条件での燃
費率ｂｅが５．１８％〜２．８８％と低減し、さらに、
楕円によるものｍ−ｂｅがより大きな燃費率低下が期待
でき、燃費性能が改善されている。

また、第９図において、本発明によるものは成層化によ
って失火限界が高く、同一空燃比を得るための燃費率ｂ
ｅが小さい値となり、燃料が有効利用されている。さら
に、第１０図のエミッション性については、特にＨＣの
低減効果が大きく、壁面付着の未燃焼燃料の再燃焼によ
る排出防止による低減効果が得られていることが分かる
。

第１１図および第１２図は連通式構造の変形例を示すも
のであり、連通大容積を可変としている。

先ず、第１１図の例では、連通穴２５の底部に内部空間
３１との連通を開閉する弁体３２を配設し、該弁体３２
はダイヤフラム式のアクチュエータ３３によってエンジ
ン負荷（吸気負圧）に応じて開閉作動されるものであり
、軽負荷時には開いて連通穴２５の容積を拡大し、高負
荷時には閉じて連通穴２５の容積を縮小するように作動
する。

一方、第１２図の例では、連通穴２５の奥部に回転筒体
３６を設置し、この筒体３６の開口３６ａが連通穴２５
と一致する際に、筒体３６の内部空間３６ｂによって連
通穴２５の容積を拡大するものであり、筒体３６を回転
して開口３６ａを閉じたときには連通穴２５の容積を低
減するようにし、この筒体３６の回転を例えば、アクセ
ル操作に連動して行ってエンジン負荷に対応し、軽負荷
状態で容積を拡大し、高負荷状態で縮小するようにして
いる。

上記第１１図および第１２図の例では、圧縮行程作動室
６ｂの圧縮ガスをサイドシール１８内のロータ側部空間
２４に導入して内圧を高め、このロータ側部空間２４へ
の燃焼ガスの洩れを少なくしてダイリューションガスの
低減を図る際に、連通穴２５の容積を所定値に固定して
いると、高負荷時に圧縮ガスの洩れ量が多く出力低下を
生起する一方、アイドル状態のような極軽負荷時にはダ
。

イリューションの低減効果が少なく、不安定な燃焼とな
る問題を解消するものである。

また、上記容積をエンジン回転数に応じて、低回転領域
で容積を大きくし、高回転域で縮小するようにしてもよ
い。

一方、第１３図は連通穴の形状の変形例を示し、前記の
ような連通穴２５の形成において、その開口面積が大き
くなって容積が増大すると、高負荷領域での機械抵抗に
よる損失が増大する傾向があり、全開出力でのトルク低
下が生じることを抑制することから、連通穴２５′を圧
縮行程作動室６ｂに開口している状態からロータ４のサ
イドシール１８が横切って閉じる際に、このサイドシー
ル１８に沿って細長く形成して、高負荷領域での抵抗低
減を図るようにしたものである。

すなわち、この連通穴２５′形状は、サイドシール１８
が通過する期間を短くして高負荷状態における圧縮行程
作動室６ｂからの圧縮ガスの流入を抑制するようにした
ものである。そして、この例においても、その連通穴２
５′の形成位置は、サイドシール１８が連通穴２５′を
通過してロータ側部空間２４に連通する状態となってか
ら吸気ボート８，９がこのロータ側部空間２４内に連通
しないように通過時期を設定して、このロータ側部空間
２４内の圧力を維持して燃焼ガスの漏れ量を低減すると
共に、このロータ側部空間２４内に存在する濃混合気を
吸気行程作動室６ａに供給して成層化させるものである
。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、サイドハウジングの内側
面に、点火後の圧縮行程作動室に開口しない位置であっ
て、吸気行程作動室に沿うサイドシールが吸気ボートを
閉じ始める前で、かつリーディング側の圧縮行程作動室
が圧縮上死点を過ぎた後に、上記吸気行程作動室に沿う
サイドシールが横切って該サイドシール内外の吸気行程
作動室とロータ側部空間とを連通ずる位置に連通穴を配
設したことにより、上記ロータ側部空間内に存在するサ
イドシールによって掻き取られた燃料等によって生成さ
れる濃混合気が吸気行程作動室のリーディング側部分に
流入し層状化するものであって、この濃混合気の存在で
着火性が向上して燃焼性が改善され、全体としての混合
気の空燃比をリーン化して燃費性能を向上することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるロータリピストンエ
ンジンの概略構成図、 第２図は同概略縦断面図、 第３図は連通穴の設置位置および形状例を示す配置図、 第４図は他の連通穴の設置位置および形状例を示す配置
図、 第５図は連通穴の設置領域を説明するためのロータ姿勢
を示す概略正面図、 第６図はオイルシール部分の断面図、 第７図ないし第９図は連通穴の形成に伴う燃費率の改善
効果のテスト結果を比較例と共に示すグラフ、 第１０図はエミッション性の改善効果のテスト結果を比
較例と共に示すグラフ、 第１１図は連通穴の容積可変構造例を示す要部断面図、 第１２図はその変形例を示す要部断面図、第１３図は他
の連通穴の形状例を示す概略正面図である。 Ｅ・・・・・・ロータリピストンエンジン、１・・・・
・・ケーシング、３・・・・・・サイドハウジング、４
・・・・・・ロータ、６ａ〜６Ｃ・・・・・・作動室、
８，９・・・・・・吸気ボート、１８・・・・・・サイ
ドシール、２０・・・・・・オイルシール、Ｌｌ・・・
・・・長軸、Ｌ２・・・・・・短軸、２４・・・・・・
ロータ側部空間、２５．２５’　、２５’・・・・・・
連通穴。 第 図 第 図 第 図 □−−−−も 第 図 ■ ト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータハウジングとサイドハウジングとによって
   形成されるケーシング内をロータが遊星回転運動するロ
   ータリピストンエンジンにおいて、長軸より圧縮側で短
   軸より吸気側の領域におけるサイドハウジングの内側面
   に、ロータの側面に装着したサイドシールによって開閉
   され、吸気行程作動室から圧縮行程作動室に開口すると
   共に、サイドシールより内側のロータ側部空間に開口す
   る連通穴を形成するについて、該連通穴を、点火後の圧
   縮行程作動室に開口しない位置であって、吸気行程作動
   室に沿うサイドシールが吸気ポートを閉じ始める前で、
   かつリーディング側の圧縮行程作動室が圧縮上死点を過
   ぎた後に、上記吸気行程作動室に沿うサイドシールが横
   切って該サイドシール内外の吸気行程作動室とロータ側
   部空間とを連通する位置に配設することを特徴とするロ
   ータリピストンエンジン。