JPH0726556B2 - ロ−タリピストンエンジンのポンプ損失低減装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロータリピストンエンジンのポンプ損失低減
装置に関するものである。

［従来の技術］ オットーサイクルエンジンでは、通常、吸入空気量を絞
って圧縮初期の圧力を大気圧より下げて運転を行なう関
係上、抵抗損失の一種である所謂ポンプ損失が生じるこ
とはよく知られている。このポンプ損失は、各種抵抗損
失の総和の約３割を占めるものと評価されており、従っ
てこのポンプ損失を低減することができれば、エンジン
の熱効率の大幅な向上を図ることができる。

上記ポンプ損失を低減する方法の一つとして、従来よ
り、ロータリピストエンジンにおいて、主吸気ポートと
は独立して、この吸気ポートよりは遅れて閉じられる連
通ポートを設けるとともに、複数気筒の連通ポート間を
連通する連通路を設け、この連通路を介して圧縮行程の
気筒の吸気の一部を吸気行程の他の気筒に流入させるこ
とによって、吸気行程の気筒内の吸気負圧を抑制し、ポ
ンプ損失を低減するようにした、所謂気筒間連通による
遅閉じ方式（例えば、特開昭58−172429号公報参照）が
知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記のような気筒間連通による遅閉じ方式を
採用した場合、吸気行程にある気筒の吸気負圧が低下さ
れる結果、吸気通路の吸気負圧も低下し、吸気通路を流
下する吸気の流速も低下する。このため、燃料噴射弁に
よって吸気通路に燃料を供給する場合には、燃料のミキ
シングが吸気流速の低下および燃料の周辺気圧の上昇に
伴って抑制され、作動室内で燃料が偏在するため、サイ
クル毎に作動室内での燃焼状態が変化してトルクの不規
則な変動の原因となり、また排気ガス浄化不良を生じる
という問題がある。

［発明の目的］ この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、ロータリピストンエンジンのポンプ損失低減装置に
おいて、気筒間連通路の閉止時期を工夫することによ
り、燃焼状態を安定させ、トルクの不規則な変動を防止
するとともに、排気ガス特性の向上をはかることを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、この発明は、２気筒ロータリピストンエンジ
ンにおいて、一方のトロコイド空間の圧縮作動室と他方
のトロコイド空間の吸気作動室との連通状態と、上記他
方のトロコイド空間の圧縮作動室と上記一方のトロコイ
ド空間の吸気作動室との連通状態とを、交互に作り出す
連通路をそれぞれの作動室内に開口する連通ポートを介
して連通させるとともに、該連通ポートの閉止時期を、
圧縮作動室の容積変化が最大となる時期から吸気作動室
の最大負圧発生時期までの間に設定するようにしたもの
である。

［発明の効果］ この発明によれば、２気筒ロータリピストンエンジンに
おいて、圧縮作動室の吸気エアの一部を連通路を通じて
吸気作動室に流入させ、上記連通路を各作動室内に開口
する連通ポートの閉止時間を、圧縮作動室の容積変化が
最大となる時期から吸気作動室の最大負圧発生時期まで
の間に設定することにより、上記両作動室間の圧力差が
十分に大きく、従って、連通路を通じて圧縮作動室から
吸気作動室に流入する吸気エアの流速が十分高い時期に
連通ポートを閉じるようにすることができる。

このことにより、吸気作動室の負圧が比較的大きい時期
に、圧縮作動室から吸気を流入させて、効率よく、一定
のポンプ損失低減効果を得るとともに、流速が十分に高
い吸気エアを吸気作動室に流入させ、吸気作動室内の燃
料のミキシングの向上をはかり、且つ、その後に続く流
速が低い吸気エアの流入を防止して、吸気作動室内の燃
料の周辺気圧の上昇をその分だけ抑制することができ
る。その結果、上記吸気作動室内での燃料の微粒化・霧
化が促進され、サイクル毎の燃焼状態が安定化してトル
クの不規則な変動が防止できるとともに、排気ガス特性
の向上をはかることができる。

さらに、エンジンの部分負荷域において、直接吸気作動
室または気筒間連通路に燃料を供給するための燃料噴射
弁を設け、該噴射弁の噴射時期を、連通ポートが閉止さ
れる直前に設定することにより、連通路を流れる吸気の
十分に高い流速を利用することができるので、より一
層、燃料の微粒化，霧化を促進して、上記効果を高める
ことができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は、本発明に係る２気筒ロータリピストンエンジ
ン（以下、単にエンジンと称す）を、図式的に表わした
ものであり、２つの気筒ともサイドハウジングを外した
状態で示している。この図に示したように、エンジンＥ
は、トロコイド空間1f,1r内において、ロータ2f,2rが偏
心軸３のまわりで遊星回転運動をして、吸入、圧縮、爆
発、膨張、排気を連続的に繰り返すフロント、リヤの両
気筒F,Rで構成されており、上記フロント，リヤの両気
筒F,Rの隔壁をなす中間ハウジング４のフロント，リヤ
側の各側面には、それぞれフロント，リヤの作動室5f,5
rに吸気を供給するためのフロント，リヤの吸気ポート6
f,6rが開口している。

そして、上記フロント，リヤの作動室5f,5rに吸気を供
給するために共通吸気通路７が設けられ、この共通吸気
通路７には上流から順に、エアクリーナ８、時々刻々の
吸気量を検出するエアフローメータ９、及び図示してい
ないアクセルペダルの踏み込みに応じて開閉されるスロ
ットル弁11が介設されている。

上記共通吸気通路７は、スロットル弁11のやや下流の分
岐部12で、フロント側吸気ポート6fに連通するフロント
側分岐吸気通路13fと、リヤ側吸気ポート6rに連通する
リヤ側分岐吸気通路13rとに分岐されており、これらの
フロント，リヤの分岐吸気通路13f,13rには、それぞれ
フロント，リヤの吸気ポート6f,6r近傍において、吸気
中に燃料噴射を行なうためのフロント，リヤのインジェ
クタ14f,14rが噴射口を下流方向にやや傾斜させられて
介設されている。

ところで、気筒間連通による遅閉じ方式によりポンピン
グ損失の低減を図るために、中間ハウジング４のフロン
ト，リヤ側の各側面の、それぞれ、フロント，リヤの吸
気ポート6f,6rより、ロータ2f,2rの回転方向にみてやや
リーディング側の位置には、フロント，リヤの連通ポー
ト15f,15rが開口されるとともに、これらのフロント，
リヤの両連通ポート15f,15rは連通路16によって連通さ
れている。この連通路16の中間位置には、スロットル弁
11と連動して開閉制御される制御弁17が介設され、高負
荷運転時には、上記制御弁17が連通路16を閉鎖するよう
になっている。

また、フロント，リヤ側のロータハウジング10f,10rに
は、それぞれ、吸気ポート6f,6rと連通ポート15f,15rの
間で、連通ポート15f,15rの近傍において、作動室5f,5r
に直接燃料を噴射する直接噴射用インジェクタ14′f,1
4′ｒが取付けられている。この直接噴射用インジェク
タ14′f,14′ｒは、連通路16の制御弁17が開かれている
低負荷時に、各作動室5f,5rに燃料を直接噴射供給す
る。つまり、この間は各吸気ポート6f,6rに介設された
インジェクタ14f,14rに代って、上記直接噴射用インジ
ェクタ14′f,14′ｒから燃料を供給するようになってい
る。これは、作動室5f,5r内の混合気が全体としてはリ
ーンであっても、点火プラグ18f,18rのまわりにリッチ
な混合気が形成される、いわゆる層状給気を効果的に行
ない、低負荷に応じたリーンな混合気による運転を可能
にするためである。

第２図にリヤ側気筒Ｒについて示すように、上記連通路
16は、リヤ側作動室5rに開口する連通ポート15rの位置
が、吸気ポート6rよりもロート2rの回転方向に見てリー
ディング側に設定され、仮想線Ｏで示すロータ位相で開
かれ始め、仮想線Ｃで示すロータ位相で最終的に閉じら
れるように、その開口縁が設定されている。

以下、上記連通ポート15f,15rの閉止時期の設定をより
具体的に、第３図に示すグラフを用いて説明する。この
図において、横軸は、フロント側ロータ2fの位相及び該
フロント該ロータ2fよりも180゜位相の進んだリヤ側ロ
ータ2rの位相を表わしており、縦軸は、作動室内圧力及
び作動室容積を表わしている。また図中、実線はフロン
ト側ロータ2f、破線はリヤ側ロータ2rの特性を示してい
る。

第３図に示したように、フロント側ロータ2fが吸気上死
点TDCを通過すると、僅かのタイミング遅れでフロント
側吸気ポート6fが開かれ始め、該フロント側吸気ポート
6fの開きのタイミングから僅かに遅れてフロント側連通
ポート15fが開かれ始める。この時、既に吸気行程中で
あるリヤ側作動室5rでは、リヤ側吸気ポート6r及びリヤ
側連通ポート15rが依然として開かれた状態であり、上
記リヤ側吸気ポート6rは、フロント側連通ポート15fが
開かれた後、しばらくして閉じられ、また上記リヤ側連
通ポート15rは、後で詳しく述べるように、上記リヤ側
吸気ポート6rの閉タイミングから所定のタイミングだけ
遅れて閉じられる。従って、フロント側連通ポート15f
が開かれてから、上記リヤ側連通ポート15rが閉じるま
での期間T₁は、フロント側、リヤ側の両作動室5f,5r
は、連通路16によって連通されている。上記連通期間T₁
では、リヤ側作動室5rは、吸気行程終期から圧縮行程に
あり、吸気行程の中期にあるフロント側作動室5fよりも
圧力が高くなっており、吸気は連通路16を通じて、リヤ
側作動室5rからフロント側作動室5fに流入する。

そして、リヤ側吸気ポート6rは、リヤ側連通ポート15r
が閉じられるタイミングに前後して再び開かれ始め、次
いでリヤ側連通ポート15rが開かれる。この時、既に吸
気行程中であるフロント側作動室5fでは、フロント側吸
気ポート6f及びフロント側連通ポート15fが依然として
開かれた状態である。従って、リヤ側連通ポート15rが
開かれた後しばらくしてフロント側吸気ポート6fが閉じ
られ、その後、所定のタイミングだけ遅れてフロント側
連通ポート15fが閉じるまでの期間T₂は、フロント側、
リヤ側の両作動室5f,5rは、連通路16によって連通され
る。上記連通期間T₂（＝T₁）では、連通期間T₁とは逆
に、フロント側作動室5fの圧力がリヤ側作動室5rの圧力
よりも高くなるので、吸気は連通路16を通じて、フロン
ト側作動室5fからリヤ側作動室5rに流入する。

以上のようにして、圧縮行程にあるリヤ側作動室5rと吸
気行程にあるフロント側作動室5fとの連通状態と、圧縮
行程にあるフロント側作動室5fと吸気行程にあるリヤ側
作動室5rとの連通状態とが交互に作り出され、圧縮行程
にある作動室（圧縮作動室）5r,5fの吸気エアの一部
が、吸気行程にある作動室（吸気作動室）5f,5rに流入
するようになっている。

リヤ側圧縮作動室5rとフロント側吸気作動室5fとの連通
期間T₁の終了時期を定めるリヤ側連通ポート15rの閉止
時期は、第３図に示したように、リヤ側圧縮作動室5rの
容積変化率が最大となる時期（クランク角でABDC135
゜）と、フロント側吸気作動室5fの内部の負圧が最大と
なる時期（クランク角でATDC135゜、リヤ側で言えばABD
C45゜）、即ち、フロント側吸気作動室5fの容積増加率
が最大となる時期との間にあるように設定されている。
このため、リヤ側連通ポート15rは、第２図の仮想線Ｃ
で示されたリヤ側連通ポート15rを閉止させるリヤ側ロ
ータ2rの位相が、クランク角でABDC45゜からABDC135゜
の間になるように、その開口縁が設定されている。ま
た、フロント側連通ポート15fについても、リヤ側と同
様に、フロント側連通ポート15fを閉止させるフロント
側ロータ2fの位相が、クランク角でABDC45゜からABDC13
5゜の間になるように、その開口縁が設定されている。
従って、連通期間T₁,T₂の終了直前において、圧縮作動
室5r,5fと吸気作動室5f,5rの圧力差が十分大きくなり、
連通路16を流れるエアの流速が高まる。

そして、連通路16の制御弁17が開かれている低負荷時に
用いられる直接噴射用インジェクタ14′f,14′ｒは、そ
れぞれ、上記連通路16を流れるエアの高い流速が利用で
きる連通期間T₁,T₂の終了直前に、吸気作動室5f,5r内に
燃料を直接噴射するように、その噴射時期が設定されて
いる。

以上説明したように、この発明によれば、２気筒ロータ
リピストンエンジンにおいて、圧縮作動室5r,5fの吸気
エアの一部を、連通路16を通じて吸気作動室5f,5rに流
入させ、上記連通路16を各作動室5r,5f内に開口する連
通ポート15r,15fの閉止時期を、圧縮作動室5r,5fの容積
変化が最大となる時期から吸気作動室5f,5rの最大負圧
発生時期までの間に設定することにより、上記両作動室
間の圧力差が十分に大きく、従って、連通路16を通じて
圧縮作動室5r,5fから吸気作動室5f,5rに流入する吸気エ
アの流速が十分高い時期に連通ポートを閉じるようにす
ることができる。

このことにより、吸気作動室5f,5rの負圧が比較的大き
い時期に、圧縮作動室5r,5fから吸気を流入させて、効
率よく、一定のポンプ損失低減効果を得るとともに流速
が十分に高い吸気エアを吸気作動室5f,5rに流入させ、
吸気作動室5f,5r内の燃料のミキシングの向上をはか
り、且つ、その後に続く流速が低い吸気エアの流入を防
止して、吸気作動室5f,5r内の燃料の周辺気圧の上昇を
その分だけ抑制することができる。

その結果、吸気作動室内での燃料の微粒化、霧化が促進
され、燃焼状態の安定化と排気ガス特性の向上をはかる
ことができるのである。

さらに、エンジンＥの部分負荷域において、吸気作動室
5f,5rに燃料を直接供給するためのインジェクタ14′f,1
4′ｒの噴射時期を、連通ポート15r,15fが閉止される直
前に設定することにより、連通路16を流れる吸気の十分
に高い流速を利用することができるので、より一層、燃
料の微粒化，霧化が促進して、上記効果を高めることが
できる。

尚、上記実施例では、連通路16の制御弁17が開かれてい
る低負荷時には直接噴射用インジェクタ14′f,14′ｒを
用いて作動室5f,5rに燃料を供給していたが、第４図に
示したように、上記直接噴射用インジェクタ14′f,14′
ｒの代りに、連通路16のほぼ中央にインジェクタ21を共
通に設け、低負荷時には、上記連通路16に燃料を噴射供
給するようにしてもよい。連通路16の制御弁17が開かれ
ているエンジンＥの低負荷運転時にあっては、上記連通
路16を流れる混合気の流速が、各吸気ポート6f,6rにお
ける流速よりも高くなるので、上記連通路16が連通され
ている間に、該連通路16に燃料を噴射することによっ
て、燃料の微粒化、霧化を良好なものとすることができ
る。

さらに、第１図で示した実施例と同様に、フロント側、
リヤ側の作動室5f,5r間の連通期間T₁,T₂の終了時を、圧
縮作動室5r,5fの容積変化率が最大となる時期から吸気
作動室5f,5rの内部の負圧が最大となる時期との間に設
定し、上記連通期間T₁,T₂の終了直前に、連通路16に燃
料が噴射されるように共通インジェクタ21の噴射時期を
設定することにより、十分に高い両作動室5f,5r間の圧
力差を利用して連通路16内の流速を高めることができる
ので、燃料の微粒化、霧化がより一層促進される。

なお、第４図において、第１図と同じものについては、
同一番号を付してこれ以上の説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るロータリピストンエンジ
ンの展開説明図、第２図は連通ポートの開口位置を示す
ロータリピストンエンジンの側面説明図、第３図は、フ
ロント側作動室とリヤ側作動室の、各ロータ位相の変化
による容積変化及び圧力変化を示すグラフ、第４図は本
発明の他の実施例に係るロータリピストンエンジンの展
開説明図である。 Ｅ……ロータリピストンエンジン Ｆ……フロント側気筒、Ｒ……リヤ側気筒、 1f,1r……トロコイド空間、2f,2r……ロータ、 ３……偏心軸、４……中間ハウジング、 5f,5r……作動室、 10f,10r……ロータハウジング、 15f,15r……連通ポート、16……連通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中間ハウジングと、該中間ハウジングの両
   側に配設した２つのロータハウジングと、該２つのロー
   タハウジングの各々の片側に配設したサイドハウジング
   とにより形成される２つのトロコイド空間を、偏心軸に
   軸支した２つのロータが遊星回転運動する２気筒ロータ
   リピストンエンジンにおいて、 一方のトロコイド空間の圧縮作動室と他方のトロコイド
   空間の吸気作動室との連通状態と、上記他方のトロコイ
   ド空間の圧縮作動室と上記一方のトロコイド空間の吸気
   作動室との連通状態とを、交互に作り出す連通路をそれ
   ぞれの作動室内に開口する連通ポートを介して連通させ
   るとともに、該連通ポートの閉止時期を、圧縮作動室の
   容積変化が最大となる時期から吸気作動室の最大負圧発
   生時期までの間に設定したことを特徴とするロータリピ
   ストンエンジンのポンプ損失低減装置。