JPH03182632A - ロータリーピストンエンジンの吸気装置 - 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、ターボチャージャを備えたロータリーピスト
ンエンジンの吸気タイミングを可変とする、ロータリー
ピストンエンジンの吸気装置に関する。

［従来技術及びその課題］ 従来より７オツトーサイクルのガソリンエンジンに於て
、吸気弁の閉時期を遅くすることによりボンピンクロス
を低減し、これによって燃費を向上させようとすること
か提案されている。

しかし乍ら、単に吸気弁の閉時期を遅くした場合、有効
圧縮比の低下によって燃焼速度か低下して特に軽負荷域
に於ては燃焼性か悪化すると共に、高負荷域では充填不
足によって出力か低下するといった問題かあり、利用領
域か狭く有効に作用するものとなし得ないものであった
。

これらの問題は、エンジンの幾何学的圧縮比を高く設定
すると共に過給機を備えて構成することによって改善す
ることかできる。即ち、高い圧縮比とすることによって
軽負荷域に於る有効圧縮比の低下を抑え、過給によって
高負荷域ての充填量の不足を補うものである。尚、高圧
縮比化と過給に起因する圧縮温度上昇によるノッキング
の発生は、インタクーラによって吸気を冷却することに
より回避できる。（Ｌｌｎｉｔｅｄ　５ｔａｔｅｓＰａ
ｔｅｎｔ　：ｌ、０１５．９３４号等参照） ここで１過給機としてターボチャージャーを用いた場合
には、高負荷低回転域では過給不足によって充填量か不
足し、又、極軽負荷域に於る燃焼性の悪化も改善されな
い。しかし、通常の４サイクルエンジンでは、吸気弁の
閉タイミンクを可変として高負荷低回転域及び極軽負荷
域に於て吸気弁の閉タイミングを緊めることによってこ
れらの問題は解決てきる。

ところか、ロータリーピストンエンジンは、ロータのシ
ールによって吸気ボートか開閉されるものである為、吸
気タイミンクは吸気ボートの開口形状によって決定され
るものであり、従って、吸気の閉タイミングを可変とす
る構成か困難であり、上記の如き構成は適用できないも
のであった。

［発明の目的］ 本発明は、上記の如き事情に鑑み、ロータリーピストン
エンジンに於ても吸気の閉タイミングを可変とし、ター
ボチャージャーを備えた場合でも、高負荷時に於ては充
分な混合気充埴によって高出力か得られると共に極軽負
荷域に於ては安定した燃焼か行なえ、更に、吸気遅閉じ
による燃費低減効果を得られるよう、運転状態に即した
吸気の閉タイミングとすることを可能とするロータリー
ピストンエンジンの吸気装置の提供、を目的とする。

［発明の構成］ このため、本発明に係るロータリーピストンエンジンの
吸気装置は、、プライマリーポートと、該プライマリ−
ポートより閉タイミングを遅く設定されたセカンダリー
ポートと、該セカンダリーボートへの吸気通路に該吸気
通路を開閉可能として備えられたセカンダリー開閉手段
と、セカンダリ−ポートより閉タイミンクを遅く設定さ
れた遅閉じポートと、少なくとも二つの作動室の遅閉し
ポート間を連通ずる連通路と、該連通路を開閉する連通
路開閉手段とを備え、セカンダリー開閉手段と連通路開
閉手段を夫々所定運転域に於て開閉操作するよう構成し
たものである。

そして、低負荷域てはセカンダリー開閉手段及び連通路
開閉手段を閉しると共に、高負荷低回転域では連通路開
閉手段を閉しることにより、吸気遅閉しによる燃費低減
効果か得られると共に、極軽負荷城に於ては安定した燃
焼か行なえ、高負荷低回転域に於ては混合気充填量の確
保と耐ノツク性の両立によって高出力か得られるもので
ある。

［発明の実施例］ 以下１本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は１本発明に係るロータリーピストンエンジンの
吸気装置を適用したロータリーピストンエンジンの縦断
面図相当の概念構成図である。

図示ロータリーピストンエンジンｌＯは、第１図の横断
面図相当の第２図に示される如く、ターボチャージャー
２０ｆｉ−備えた２０−ターのロータリーピストンエン
ジンであって、ロータ２．２を内設した二つのロータハ
ウジング３゜３をインタミディエートハウジングｌを挟
んで配設し、その両端側からサイドハウジング４，４で
挟み込むように固定して構成されている。

ロータハウジング３は、内周面がトロコイド曲線状に形
成されており、このトロコイド面と内設されたロータ２
の三つの頂点が接触してインタミディエートハウジング
ｌ、ロータ２．ロータハウジング３及びサイトハウジン
グ４で囲まれた三つの作動室２１．２２．２３か形成さ
れ、ロータ２の回転によってこの作動室２１，２２．２
３の容積か変化してオツトーサイクルの各行程が行なわ
れるようになっているものである。

インタミディエートハウジングｌの両ロータハウジング
３．３個所定位置には、夫々独立した吸気通路１２．１
２によって一側面側に連通する、プライマリーポート１
１，１１．及び当該インタくデイエートハウシンクｌを
貫通する連通路１４によって連通された遅閉じポート１
３．１３か開口形成されており、又１両サイトハウジン
グ４゜４のロータハウシンク３．３側所定位置に、夫々
吸気通路４２によって一側面側に連通ずるセカンダリー
ボート４１．４１か開口形成されている。

つまり、本エンジンｌＯでは、一つの気筒に対して３つ
の吸気ポート（、プライマリーポート１１、遅閉じボー
ト１３及びセカンダリーポート４１）か開口形成されて
おり、各吸気ボート１１．１３．４１はローター２の図
示しないサイドシールによって作動室に対して開閉され
るようになっているものである。

ここで、各吸気ボート１１，１３．４１の開口形状は、
第３図の吸気ポート開閉タイミングのタイヤグラムに示
す如く、ローター２の回転角度に対して、プライマリー
ポート１１．セカンダリーポート４１．遅閉じボート１
３の順て所定量遅く閉しるように（即ちローター２の回
転方向側に〉設定されている。即ち、、プライマリーポ
ート１１の閉タイミング（５０′″ＡＢＤＣ）に対して
セカンダリーボ−１−４１は１０＠遅いタイミング（６
０”ＡＢＤＣ）で閉じ、遅閉じボート１３は更に５０°
遅いタイくング（１１０°八ＢＤＣ）で閉じるように設
定されているものである。

本実施例の如く２０−タの場合、ロータ２は互いに１８
０”ずれた位相で作動されるよう構成され１両遅閉じポ
ート１３．１３は、夫々一方のロータハウジング３側の
圧縮行程作動室と他方のロータハウジング３側の吸気行
程作動室に対応することとなり、両遅閉じボート１３．
１３を連通ずる連通路１４は、インタくデイエートハウ
ジングｌの所定位置に直線的に開孔することで形成でき
る。そして、連通路１４によって、一方のロータハウジ
ンク３側の圧縮行程作動室と他方のロータハウジング３
側の吸気行程作動室とが連通されるようになり、ロータ
２．２か回転して作動室が次の行程に移行すると、今度
は一方の吸気行程作動室と他方の圧縮行程作動室が連通
ずるというように交互に連通状態となるものである。

この連通路１４には、当該連通路１４を開閉可能とする
連通路開閉手段としてのロータリーハルツ１５か備えら
れて８’）、該ロータリーハルツ１５は図示しないアク
チュエータによって回転駆動されることによって連通路
１４を開閉操作するようになっている。

各ハウジング１，３．４の各吸気通ｊ１８１２゜４２開
口部には、その上流で合流−本化される吸気マニホール
ド５の各分岐ｗ５１〜５４が夫々接続されている。

吸気マニホールド５は、、プライマリーポート１１．１
１及びセカンダリーポート４１．４１に接続された各々
二本の分岐管５１．５２及び５３．５４が上流側で合流
して二本の支ｖ５Ｐ。

５Ｓとなり、この二本の支管５Ｐ、５Ｓが更に上流側で
合流して一本となるように形成されており、、プライマ
リーポート１１．１１毎及びセカンダリーポート４１．
４１毎の支管５Ｐ、５５部位Ｃ１夫々スロットルバルブ
６（プライマリ−スロットルハルツ６Ｐ及びセカンダリ
−スロットルハルツ６Ｓ）か当該支管５Ｐ、５Ｓを開閉
可能として備えられている。本実施例では、このセカン
ダリ−スロットルハルツ６Ｓかセカンダリ−開閉手段を
構成している。

プライマリ−スロットルハルツ６Ｐ及びセカンダリース
ロットルハルブ６Ｓは、図示しないアクセルによって開
閉操作されるものであるが、そのアクセル開度に対する
各バルブ６Ｐ、６Ｓの操作角度（スロットル特性）は、
第４図に示す如く。

プライマリ−スロットルバルブ６Ｐはアクセル開度に対
応して始めから比例的に開き、これに対してセカンダリ
−スロットルバルブ６Ｓは所定量遅れて開き始めると共
にプライマリ−スロットルバルブ６Ｐより比例係数が高
くなっており、アクセル開度か最大の時には両バルブ６
Ｐ、６Ｓとも全開となるように設定されているものであ
る。即ち、アクセル開度か小さい低負荷域では、プライ
マリーポートｌｌのみから吸気が行なわれ、アクセル開
度か所定以上となるとセカンダリーボート４１からも吸
気が行なわれるようになるものである。

両ロータハウジング３，３の排気ボート３１゜３１に接
続された排気通路４０はターボチャージャー２０のター
ビン側に接続されており、このターボチャージャー２０
の圧縮空気通路５０はインタークーラ６０を介して吸気
マニホールド５の上流に接続され、加圧空気を冷却して
高効率で過給するように構成されている。

而して、上記の如く構成されたロータリーピストンエン
ジン１０では、連通路１４のロータリーハルツ１５を開
くことにより、該連通路１４を介して一方のロータハウ
ジング側の吸気行程から圧縮行程に至った作動室と他方
のロータハウジング側の吸気行程中の作動室とが連通ず
る状態となり、従って、圧縮行程中の作動室側から吸気
行程中の作動室側に混合気が流入することとなって、圧
縮行程中の作動室から見れば、吸気ボートか所定角度遅
く閉じるように（ＷＩ謂吸気遅閉しとなるように）なっ
ていることとなる。

そこで、連通路１４のロータリーバルブ１５を運転状態
に応じて表１に示す如く開閉操作することにより、前述
のプライマリ−スロットルバルブ６Ｐ及びセカンダリー
スロットルバルブ６ｓのスロットル特性と相俟って第５
図示の如き運転域に対応した吸気を行なうことができる
。

表１ 即ち、これによれば、極低負荷低回転領域（１域■）で
は、プライマリーポート１１のみから、極低負荷高回転
領域（領域■）及び高負荷低回転領域（領域■）ではプ
ライマリ−ボー）−１１とセカンダリーポート４１とか
ら、低負荷低回転領域（領域■）ではプラーｆマリーボ
ート１１と遅閉じボート１３とから、上記領域■〜■及
び■を除く領域■では全てのボー）−１１，１３，４１
から、夫々吸気か行なわれるものである。

その結果、、プライマリーポート１１のみから吸気か行
なわれる領域ωては最も早いタイミングで吸気ボートか
閉まり、セカンダリーポート４１からも吸気か行なわれ
る領域■、■では吸気ボートの閉タイミングか領域■よ
り遅くなり、更に２Ｍ通路１４のロータリーハルツ１５
か開放される領域■、■では吸気ボートの閉タイミング
は最も遅くなる。即ち、吸気ボート１１．１３．４１の
閉タイミンクは三段階に変化する。（第３図参照）これ
により、領域■、■では吸気遅閉じによる燃費低減効果
か得られると共に、過度の吸気遅閉しか望ましくない他
の領域■、■、■については吸気遅閉しの程度を緩和し
たり、吸気遅閉じを行なわないことによって下記の如く
安定した運転乃至出力を維持することができる。

つまり、領域■の低負荷極低回転領域では吸気遅閉じを
行なわずに有効圧縮比を高めて（幾何学圧縮比に準じた
圧縮比を維持して）安定した回転を得、領域■の低負荷
高回転域ではセカンダリーポート４１による遅閉じによ
って回転の安定と燃費低減を両立させ、領域■の低回転
高負荷域に於ては混合気充填量の確保と耐ノツク性を両
立させて高出力を得ることができるものである。又、幾
何学的圧縮比を高く設定することにより、膨張比が向上
することとなって燃焼ガス温度か低下し。

高負荷高回転域に於て燃焼ガス温度を低下させる為に燃
料をリッチセットする必要がなく、リーンセットが可能
となって高速燃費を改善できるものである。

次に、第６図に示す本発明の第二実施例を説明する。

図示ロータリーピストエンジンｌＯ′は、一つのスロッ
トルバルブ６′を、吸気マニホールド５′の各吸気ボー
ト１１，１１，４１．４１に至る分岐管３１〜３４が上
流で合流−本化した位置に備えると共に、セカンダリー
ポート４１゜４１に至る分岐管５３．５４のサイドハウ
ジング４．４と隣接した位置に、夫々シャッターハルツ
７．７を設けてｍ成したものである０本Ｍ４戊では、こ
のシャッターバルブ７．７かセヵンタリー開閉手段に相
当する。尚、その他の構成及び符号は前述の第一実施例
と全く同様であり、説明を省略する。

スロットルバルブ６′の開度特性は、第７図に示す如く
、第一実施例に於るプライマリ−スロットルバルブ６Ｐ
と同様にアクセル開度に対応して始めから比例的に開く
ように設定されているものである。

未構成に於ても、表２に示す如く連通路１４のロータリ
ーハルツ１５とシャッターバルブ７゜７を運転状態に応
し開閉操作することにより、第一実施例と同様に運転域
に対応した吸気を行なうことかできる。

以下余白 表２ 即ち、極低負荷低回転領域（領域■）では、プライマリ
ーポート１１のみから、極低負荷高回転領域（領域■）
及び高負荷低回転領域（領域■）では、プライマリーポ
ート１１とセヵンタリーボート４１とから、低負荷低回
転領域（領域■）ては、プライマリーポート１１と遅閉
じボート１３とから、上記領域■〜■及び■を除く領域
■では全てのボート１１，１３．４１から、夫々吸気が
行なわれるものであり、第一実施例と全く同様の効果か
得られるものである。

又、木構成によれば、セカンダリーポート４１に至る分
岐管５３．５４のサイドハウジング４．４と隣接した位
置にシャッターハルツ７゜７を設けて構成したことによ
り、、プライマリーポート１１のみからの吸気時に於る
セヵンタソーボート４１側のプツトボリュームを最小限
と威し得、圧縮ロスの低減と、オーバーラツプ時にセヵ
ンタリーボート４１を介して吹き返す燃焼ガスをシャッ
ターバルブ７．７て堰止めることによりダイリューショ
ンガスを低減することかできるという効果かある。

［発明の効果］ 上記の如き、本発明に係るロータリーピストンエンジン
の吸気装置によれば、ロータリーピストンエンジンに於
ても吸気の閉タイミングを可変と威し得、ターボチャー
ジャーを備えた場合ても、運転状態に即した吸気の閉タ
イミングとすることかできる。即ち、吸気遅閉しによる
燃費低減か可能となると共に、高負荷低回転域に於ては
充分な混合気充埴によって高出力を得られ、又、極軽負
荷域に於ても燃焼を安定させて安定した回転を得られる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロータリーピストンエンジンの吸
気装置を適用したロータリーピストンエンジンの縦断面
図に相当する概念構成図、第２図はそのａ＃Ｒ面図、第
３図は各吸気ボートの開閉時期のダイアグラム、第４図
はスロットル特性を示すグラフ、第５図は運転領域を示
すグラフ、第６図は本発明に係るロータリーピストンエ
ンジンの吸気装置の第２実施例を適用したロータリーピ
ストンエンジンの縦断面図に相当する概念構成図、第７
図はそのスロットル特性を示すグラフである。 ６Ｓ・・・セカンダリ−スロットルバルブ（セカンダリ
ー開閉手段） ７・・・シャッターハルツ （セカンダリー開閉手段） Ｏ・・・ロータリーストンエンジン ト・・、プライマリーポート ３・・・遅閉じポート ４・・・連通路 ｌ５・・・ロータリーバルツ（連通路開閉手段）２０・
・・ターボチャージャー ４１・・・セカンダリーポート 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 ６ 図 第 図 アクセル角度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ターボチャージャーを備えたロータリーピストンエンジ
   ンに於て、 プライマリーポートと、 該プライマリーポートより閉タイミングを遅く設定され
   たセカンダリーポートと、 該セカンダリーポートへの吸気通路に該吸気通路を開閉
   可能として備えられたセカンダリー開閉手段と、 前記セカンダリーポートより閉タイミングを遅く設定さ
   れた遅閉じポートと、 少なくとも二つの作動室の遅閉じポート間を連通する連
   通路と、 該連通路を開閉する連通路開閉手段とを備え、前記セカ
   ンダリー開閉手段と前記連通路開閉手段を夫々所定運転
   域に於て開閉操作するよう構成したこと、を特徴とする
   ロータリーピストンエンジンの吸気装置。