JPS6332969B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロータリピストンエンジンの吸気装
置の改良に関するものである。

従来より、トロコイド状の内周面を有するロー
タハウジングとその両側に配設されたサイドハウ
ジングからなるケーシング内を多角形状のロータ
がその頂辺を上記トロコイド状の内周面に摺接せ
しめながら遊星回転運動し、吸気、圧縮、爆発、
膨張および排気の各行程を行うようにしたロータ
リピストンエンジンにおいては、排気および吸気
行程作動室のオーバーラツプにより、すなわち一
つの作動室に対して吸気ポートと排気ボートが同
時に開き、両ポートの圧力差により排気ポートに
残留する排気ガスが吸気ポートから吸気通路に吸
入され、この作動室が拡張する吸気行程で上記吸
気通路内の排気ガスが新気混合気とともに吸気行
程作動室に持ち込まれるために、新気混合気が不
活性な排気ガスで稀釈され点火プラグによる混合
気への着火ミス、いわゆる失火現象が発生し、走
行性の悪化および燃焼不良による排気ガス中の有
害成分の増加等の不具合を引き起こすことが認識
されている。

特に、新気混合気の充填効率の低いアイドルを
含む軽負荷運転域においては、上記オーバーラツ
プによる悪影響が顕著に現われるため、従来は混
合気の空燃比を小さく、すなわち混合気を濃くし
て、この運転域における着火性を維持するように
していた。

しかしながら、上記した手法では不必要な余分
な燃料を供給するものであつて、燃費性能の悪化
は避けられず、ロータリピストンエンジンにおい
て燃費低減を図り、省資源の要請に答える上で大
きな障害となつている。

そこで、本発明は、上記した如く混合気を濃く
設定することなくアイドルを含む軽負荷運転域で
の着火性を向上させるために、前記オーバーラツ
プを有しないように吸気ポートを設け、オーバー
ラツプに起因する吸気行程作動室への排気ガスの
持ち込みを抑制し、薄い混合気で良好な着火性を
維持して燃費性能を改善するものである。

すなわち、本発明では、一つの作動室が排気行
程から吸気行程に移行するときに、排気ポートが
実質的に閉じた後に吸気ポートが開くように設定
し、オーバーラツプを無くすものである。この場
合に、一般に、吸気ポート形式としては、ロータ
ハウジングの内周面に吸気ポートを開口する周辺
ポート形式と、サイドハウジング内側面に吸気ポ
ートを開口するサイドポート形式とがあるが、前
者の周辺ポート形式ではその構造上の制約から排
気ポートとのオーバーラツプが無いように設定す
ることは困難である。よつて、本発明では、後者
のサイドハウジングに設けたサイドポート形式の
吸気ポートを採用するものである。

しかるに、上記サイドポート形式の吸気ポート
においては、その開口形状は種々の要件によつて
制約され、前記のように排気ポートとのオーバー
ラツプが無いように設定すると、その開口面積が
狭くなつて高負荷時に十分な混合気が供給できず
出力性能が低下する不具合を生起するものであ
る。

すなわち、サイドハウジングに開設した吸気ポ
ートの輪郭形状は、中心側の内縁がオイルシール
の摺動軌跡より外方となるように規制され、外周
側の外縁は吸気ポートの開き始めの時期を規制
し、一方、上側縁は吸気ポートの閉じる時期を規
制するものであり、前記した如く排気ポートとの
オーバーラツプを無くすように開口時期を遅らせ
るためには外縁を内側に設定しなければならな
い。これにより、吸気ポートの開口面積は狭くな
るが、これを前記オーバーラツプを生起させずに
拡大するには、上側縁を広げて閉口時期を遅らせ
るほかない。しかるに、閉口時期を遅らせること
は、高負荷低回転時における吸入混合気の吸気通
路への吹き返し現象を生起し充填効率、圧縮圧力
の低下を招いて低回転時の運転性能が悪化するも
のである。

本発明はかかる点に鑑み、吸気ポートをアイド
ルを含む軽負荷用吸気ポート、中負荷用吸気ポー
トおよび高負荷用吸気ポートとに分離形成し、軽
負荷用吸気ポートと中負荷用吸気ポートは排気ポ
ートが実質的に閉じた後開き同時に閉じるように
設定して排気ポートとのオーバーラツプを無く
し、排気ガスの持ち込みを抑制するとともに吸気
流速を向上して燃料の霧化を促進し、アイドル運
転時においても薄い混合気で着火を可能として燃
費性能を改善するものである。また、高負荷用吸
気ポートにはその作動室側開口部に近接して高負
荷時に開く筒状の制御弁を設け、アイドルを含む
軽負荷時には軽負荷用吸気ポートのみから混合気
を供給し、中負荷時には中負荷用吸気ポートから
も混合気を供給し、さらに高負荷時には軽負荷用
吸気ポートより設定値遅れて閉じる高負荷用吸気
ポートからも混合気を供給するようにし、負荷に
応じて３段階に順次混合気量を増大して中負荷域
および高負荷域の出力性能の低下を解消し、しか
も、軽・中負荷時には前記制御弁を閉じて軽・中
負荷時に高負荷用吸気ポートおよび高負荷用吸気
通路内に排気ガスが持込まれるのを排除するよう
にして、軽負荷域における燃費性および中・高負
荷域における出力性能を同時に満足するロータリ
ピストンエンジンの吸気装置を提供するものであ
る。

以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。第１図ないし第５図において、１はトロコイ
ド状の内周面１ａを有するロータハウジング、２
ａ，２ｂはロータハウジング１の両側に配設され
たサイドハウジングであつて、ロータハウジング
１とサイドハウジング２ａ，２ｂによつて構成さ
れるケーシング内を多角形状のロータ３がその頂
辺をトロコイド状の内周面１ａに摺接せしめなが
ら遊星回転運動し作動室４を形成するようにして
いる。該ロータ３は偏心軸５（第４，５図参照）
に支承されるとともに、上記ロータ３には各作動
室４間のガスシール性を保つためにアペツクスシ
ール６、コーナシール７およびサイドシール８が
装着され、中心側にはオイルシール９が装着され
ている。

また、１０は一方のサイドハウジング２ａにそ
の内側面に開口した開口部１０ａを有するアイド
ルを含む軽負荷用吸気ポート、１１は他方のサイ
ドハウジング２ｂにその内側面に開口した開口部
１１ａを有する中負荷用吸気ポート、１２は中負
荷用吸気ポート１１とともに他方のサイドハウジ
ング２ｂにその内側面に開口した作動室開口部１
２ａを有する高負荷用吸気ポートであり、１３は
上記各ポート１０，１１，１２に吸気マニホール
ド１４を介して混合気を供給する複式の気化器で
ある。

上記各ポートの作動室側開口部１０ａ，１１
ａ，１２ａはロータ３の回転によつて開閉され、
第４図に示すように、軽負荷用吸気ポート１０
は、ロータハウジング１に開設された排気ポート
１５が実質的に閉じた後に開くとともに高負荷低
回転時において吹き返しが生じないように早い時
期に閉じるように設定されている。また、中負荷
用吸気ポート１１は上記軽負荷用吸気ポート１０
と同一形状であつて、軽負荷用吸気ポート１０の
開閉時期と同一時期に開閉するように設定されて
いる。一方、高負荷用吸気ポート１２は軽負荷用
吸気ポート１０が閉じた後設定値遅れて閉じるよ
うに設定されている。尚、第４図で１６は点火プ
ラグである。

次に、１７は上記高負荷用吸気ポート１２にそ
の作動室側開口部１２ａに近接して設けられ高負
荷時に開く制御弁であり、該制御弁１７は、円孔
状の高負荷用吸気ポート１２に回転自在に挿入さ
れ先端部に前記開口部１２ａと連通する連通孔１
８ａを有する円筒状弁体１８と、該弁体１８を開
閉回動するアクチユエータ１９とからなり、アク
チユエータ１９は排気圧力で作動するように構成
されている。

上記アクチユエータ１９において、１９ａはケ
ース１９ｂ内を圧力室１９ｃと大気室１９ｄとに
区画するダイヤフラム、１９ｅは該ダイヤフラム
１９ａに連結されたシヤフト、１９ｆは大気室１
９ｄに縮装されたスプリング、１９ｇは調整ね
じ、１９ｈは圧力室１９ｃへの排気圧力導入管、
１９ｉは内外周に交互にスリツトが形成されたソ
リツド型のベローズである。また、上記アクチユ
エータ１９のシヤフト１９ｅの先端はリンク２
０、レバー２１を介してロツド２２に連結され、
該ロツド２２は吸気マニホールド１４を貫通して
高負荷用吸気ポート１２内に挿入され、先端が前
記円筒状弁体１８の基部にピン２３を介して連結
されている。さらに、２４はロツド２２と吸気マ
ニホールド１４間に介装されたラバーシールで、
２次吸気通路２６に発生する吸気負圧で外方の粉
塵が吸入されるのを阻止する。

上記アクチユエータ１９の圧力室１９ｃに導入
される排気圧力は、エンジンへの混合気の吸入量
に対応して変化するものであつて、圧力室１９ｃ
に導入された圧力が設定値を越えて上昇した高負
荷時には、ダイヤフラム１９ａはスプリング１９
ｆの付勢力に抗して下方へ偏倚し、シヤフト１９
ｅの没入作動によりロツド２２を介して弁体１８
を回動し、連通孔１８ａと開口部１２ａとを連通
して高負荷用吸気ポート１２を開くものであり、
排気圧力が設定値より低い軽負荷時には、スプリ
ング１９ｆの付勢力によつてシヤフト１９ｅが突
出し、ロツド２２を介して弁体１８を閉回動する
ものである。

さらに、２５は気化器１３の１次絞り弁２７を
有する１次気化器１３Ａと吸気マニホールド１４
内に独立形成された通路とにより構成された１次
吸気通路、２６は気化器１３の２次絞り弁２８を
有する２次気化器１３Ｂと吸気マニホールド１４
内に独立形成された通路とにより構成された２次
吸気通路であつて、１次吸気通路２５は前記軽負
荷用吸気ポート１０に接続され、２次吸気通路２
６の下流側は２つに分岐して前記中負荷用吸気通
路１１および高負荷用吸気通路１２にそれぞれ接
続されている。

尚、気化器１３において、２９は１次側ベンチ
ユリ部、３０は２次側ベンチユリ部、３１は１次
側メインノズル（２次側は図示せず）、３２はフ
ロート室、３３はメインジエツト、３４はエアー
ブリードであり、２次絞り弁２８は１次気化器１
３Ａのベンチユリー負圧が設定値以上になつたと
きに開くようにダイヤフラム式のアクチユエータ
に連係される。

また、吸気マニホールド１４において、３５は
１次吸気通路２５の外周に設けられた吸気加熱用
通路であつて、エンジン冷却水が流入口３５ａか
ら流出口３５ｂ（ロータハウジング１に連通して
いる）に循環して１次吸気通路２５内の混合気を
加熱する。

以下、上記実施例の作動について説明する。ま
ず、アイドルを含む軽負荷域においては、気化器
１３の２次絞り弁２８は閉じているとともに、ア
クチユエータ１９に作用する排気圧力も小さく制
御弁１７は高負荷用吸気ポート１２を閉じてい
る。よつて、作動室４には１次吸気通路２５から
の混合気が軽負荷用吸気ポート１０によつてのみ
供給される。

上記軽負荷用吸気ポート１０は、排気ポート１
５が実質的に閉じた後に開くように設定され、排
気ポート１５とのオーバーラツプが無いことによ
り、このオーバーラツプに起因する排気ガスの持
ち込みが低減すると同時に、該軽負荷用吸気ポー
ト１０の開口面積は小さくしかも独立形成された
１次吸気通路２５から混合気が供給されることに
より、混合気の流速は速くて燃料の気化、霧化が
良好であり、よつて、前記排気ガスの持ち込みの
低減と相俟つて、薄い混合気でも良好な着火性が
得られる結果、このアイドルを含む軽負荷時にお
ける燃費性能が著しく改善される。その際、中負
荷用吸気ポート１１は軽負荷用吸気ポート１０と
同様に排気ポート１５が閉じた後に開くようにな
されているため、排気ガスの持ち込みが増大する
ことはない。

また、上記軽負荷時には高負荷用吸気ポート１
２は制御弁１７により開口部１２ａの近傍で閉じ
られ、ポート内のデツドボリユームがきわめて小
さくなつているので排気ガスの持ち込み量が増大
することなく、しかも混合気の高負荷用吸気ポー
トへの吹き返しもなく良好なアイドルおよび軽負
荷運転が得られる。

次に、中負荷域においては、気化器１３の２次
絞り弁２８が開作動するが、アクチユエータ１９
に作用する排気圧力は設定値より低く制御弁１７
は依然として高負荷用吸気ポート１２を閉じてい
る。よつて、中負荷用吸気ポート１１からも２次
吸気通路２６による混合気が速い流速で供給さ
れ、負荷の上昇に応じた十分な混合気により中負
荷域の出力性能を良好に保証する。この中負荷域
においても軽負荷域と同様制御弁１７が閉じてい
るため、混合気の高負荷用吸気ポートへの吹き返
しを防止することができる。

一方、高負荷域においては、気化器１３の２次
絞り弁２８がさらに開作動するとともに、アクチ
ユエータ１９の圧力室１９ａに作用する排気圧力
が上昇し、設定負荷状態を越えるとアクチユエー
タ１９が作動し、制御弁１７の円筒状弁体１８を
回動させることにより、弁体１８の連通孔１８ａ
と高負荷用吸気ポート１２の開口部１２ａとが連
通して開き、この高負荷用吸気ポート１２からも
２次吸気通路２６の混合気が供給される。

その際、上記高負荷用吸気ポート１２の開口部
１２ａは、第２図に示す如く制御弁１７によつて
その上部（リーデイング側）から開き、円筒状弁
体１８内を通つて連通孔１８ａを介して開口部１
２ａから供給される混合気は、リーデイング方向
すなわち点火プラグ１６近傍に向けて噴出するよ
うに構成され、より良好な燃焼性能が得られる。

上記高負荷時には、軽負荷用、中負荷用および
高負荷用吸気ポート１０，１１，１２の全部から
多量の新気混合気が供給されることにより高い出
力性能が得られ、良好な高負荷、高回転運転が得
られる。特に、上記高負荷用吸気ポート１２は軽
負荷用吸気ポート１０および中負荷用吸気ポート
１１に比べて閉じる時期が遅く、すなわち吸気行
程の終期が遅いために、より多くの混合気が供給
されて充填効率が向上するものである。この高負
荷時には吸気慣性が大きいため、制御弁１７が開
いても混合気が高負荷用吸気ポート１２に吹き返
し充填効率を低下させることはない。尚、高負荷
用吸気ポート１２の閉口時期は、高負荷低回転時
における吸気の吹き返し等との関係より制限され
るが、本実施例においては、制御弁１７を負荷と
回転数に対応する排圧で開閉制御しているので高
負荷高回転時における出力性能向上の面から最適
値に設定される。

また、軽負荷用吸気ポートおよび中負荷用吸気
ポートの閉じる時期を同一に設定した理由は、こ
れら各吸気ポートを軽負荷時に混合気が、両吸気
ポートに吹き返さないような最大の開口面積に形
成して、軽負荷時および中負荷時の出力の向上を
図るためである。すなわち、軽負荷用吸気ポート
を軽負荷時に該吸気ポートに混合気が吹き返さな
いような最大開口面積に設定し、中負荷用吸気ポ
ートをこれより遅く閉じるように設定すると、軽
負荷時には中負荷用吸気ポートからは吸気が供給
されていなく、しかも該中負荷用吸気ポートには
作動室側開口部に近傍して開閉弁を設けていない
ため、軽負荷時に混合気が中負荷用吸気ポートに
吹き返され充填効率が低下し出力不足を招来する
ようになる。また、これとは逆に、中負荷用吸気
ポートを上記設定の軽負荷用吸気ポートより早く
閉じるように設定すると、この早く閉じる分だけ
中負荷用吸気ポートの開口面積が小さくなり中負
荷時の吸気量が不足し、中負荷時の出力が低下す
るようになる。したがつて、両吸気ポートを同時
に閉じるようにすることにより上記欠点を解消す
ることができるのである。

尚、上記実施例において、制御弁１７の円筒状
弁体１８の外周面には、該弁体１８の回転作動を
不良潤滑状態においても確実とするためにフツ素
樹脂被膜をコーテイングしておくのが好ましい。
また、制御弁１７の連通孔１８ａは高負荷用吸気
ポート１２の開口部１２ａより大きく形成してお
く。さらに、上記制御弁１７の形態および作動方
式並びにアクチユエータ１９は種々設計変更可能
であり、高負荷時に開作動させるための信号とし
ても、上記排気圧力の他にエンジンの負荷状態に
対応して変化する吸気負圧、絞り弁開度等もしく
はこれと回転数等とを組合せて使用してもよい。
しかし、上記排気圧力を利用して制御弁１７の開
閉を行うと、高負荷時であつて且つ高回転時にの
る高負荷用吸気ポート１２を開くことになり、軽
負荷用吸気ポート１０もしくは中負荷用吸気ポー
ト１１にて十分な混合気量が確保できる高負荷低
回転時には却つて問題となる吸気の吹き返し現象
が改善できる効果を有し好ましいものである。

また、上記実施例では、高負荷用吸気ポート１
２を中負荷用吸気ポート１１と同じサイドハウジ
ング２ｂに設けるようにしているが、この高負荷
用吸気ポート１２を軽負荷用吸気ポート１０と同
じサイドハウジング２ａに設けてもよく、その場
合、２次吸気通路２６の構成も変更する必要があ
る。上記高負荷用吸気ポート１２の開口時期は、
上記例では第４図に示す如く排気ポート１５が閉
じた後に開くようにしているが、高負荷用吸気ポ
ートは排気ガスの持ち込みが問題となる軽負荷域
においてはその開口部付近において制御弁１７に
より閉じられ開口部付近のデツドボリユームがき
わめて小さくなつており、このデツドボリユーム
からの排気ガスの持ち込み量はわずかであるの
で、若干排気ポート１５とのオーバーラツプがあ
るように設定してもよい。

さらにまた、燃料供給方式としては、上記実施
例の如き気化器１３によるもののほか、燃料噴射
方式を採用してもよく、吸気通路についても各吸
気ポート１０，１１，１２に対しそれぞれ独立し
た吸気通路を設けるようにしてもよい。

従つて、以上のような本発明吸気装置によれば
ロータリピストンエンジンのサイドハウジングに
アイドルを含む軽負荷用吸気ポートと中負荷用吸
気ポートおよび高負荷用吸気ポートとを設け、軽
負荷用および中負荷用吸気ポートを排気ポートが
実質的に閉じた後開くように設定し、高負荷用吸
気ポートを軽負荷用吸気ポートより設定値遅れて
閉じるように設定するとともに、高負荷用吸気ポ
ートに作動室開口部に近接して軽負荷時および中
負荷時に閉じかつ高負荷時に開く筒状の制御弁を
設けたことにより、アイドルを含む軽負荷時には
排気ポートとのオーバーラツプによる排気ガスの
持ち込みの低減、高負荷用吸気ポートへの混合気
の吹き返し防止および吸気流速の上昇を図つて着
火性を向上し、薄い混合気による良好な運転を可
能として燃費性を著しく向上し、さらに、軽負荷
域から中負荷域、高負荷域へと移行するに従つて
３段階に各吸気ポートから負荷に応じた混合気を
供給するようにして出力性能を順次向上すること
ができ、特に、吸気慣性の大きい高負荷時には筒
状の制御弁を開いて多量の混合気を供給して出力
性能を大きく向上することができるものであり、
全運転領域において実用上最も好ましい燃費性能
と出力性能が得られる。

また、軽負荷用吸気ポートおよび中負荷用吸気
ポートの閉じる時期を同一にしたので、これら両
吸気ポートを、軽負荷時に混合気が両吸気ポート
に吹き返さないような最大の開口面積に形成する
ことができ、これにより軽負荷時、中負荷時にお
ける出力の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すロータリピス
トンエンジンの要部断面側面図、第２図はサイド
ハウジングの要部斜視図、第３図は吸気マニホー
ルド部の正面図、第４図は吸気ポートと排気ポー
トの開閉時期を示す説明図、第５図は要部縦断面
図である。 １……ロータハウジング、１ａ……内周面、２
ａ，２ｂ……サイドハウジング、３……ロータ、
４……作動室、５……偏心軸、１０……軽負荷用
吸気ポート、１１……中負荷用吸気ポート、１２
……高負荷用吸気ポート、１０ａ，１１ａ，１２
ａ……開口部、１３……気化器、１３Ａ……１次
気化器、１３Ｂ……２次気化器、１４……吸気マ
ニホールド、１５……排気ポート、１７……制御
弁、１８……弁体、１８ａ……連通孔、１９……
アクチユエータ、２０……リンク、２１……レバ
ー、２２……ロツド、２３……ピン、２４……ラ
バーシール、２５……１次吸気通路、２６……２
次吸気通路、２７……１次絞り弁、２８……２次
絞り弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トロコイド状の内周面を有するロータハウジ
   ングとその両側に位置するサイドハウジングとで
   構成するケーシング中を多角形状のロータが遊星
   回転運動するロータリピストンエンジンにおい
   て、アイドルを含む軽負荷用吸気ポートを一方の
   サイドハウジングに開口させるとともに中負荷用
   吸気ポートを他方のサイドハウジングに開口させ
   る一方、高負荷用吸気ポートをいずれか一方のサ
   イドハウジングに開口させ、該軽負荷用吸気ポー
   トおよび中負荷用吸気ポートの開閉時期を、排気
   ポートが実質的に閉じた後開きかつ両者が同一時
   期に閉じるような時期に設定し、該高負荷用吸気
   ポートの閉じる時期を軽負荷用吸気ポートより設
   定値遅れて閉じるように設定し、さらに該高負荷
   用吸気ポートに作動室側開口部に近接して軽負荷
   および中負荷状態で閉じかつ高負荷状態で開く筒
   状の制御弁を設けたことを特徴とするロータリピ
   ストンエンジンの吸気装置。