CN101413436A - 转子活塞发动机及其设计方法 - Google Patents

Abstract

转子活塞发动机，包括近似三角形的转动部，一对侧壳，与上述转动部及上述一对侧壳一起构成三个工作室的转动部机壳，在上述侧壳的至少一个上开口的吸气孔，在上述侧壳的至少一个上开口的排气孔。上述转动部的一边的长度，至少是上述转动部的厚度的2.4倍。

Description

转子活塞发动机及其设计方法

技术领域

本发明，涉及转子活塞发动机及其设计方法。

背景技术

转子活塞发动机，是在具有旋轮线(trochoid)内周面的转动部壳体两侧通过设置侧壳体形成的转动部收纳室内收纳了近似三角形状转动部的发动机。转子活塞发动机，随着转动部的旋转，转动部和壳体之间分隔成三个工作室，各自边沿着周方向移动边按顺序进行吸气、压缩、膨胀、排气及排气的各冲程(例如专利公开平5-202761号公报)。这个专利文献1所揭示的转子活塞发动机中，吸气孔开口在侧壳体上的同时，排气孔开在转动部壳体上。也就是，这个转子活塞发动机采用的是边缘排气方式(peripheral排气方式)。

然而，边缘排气方式的转子活塞发动机，吸气的开放时刻和排气的开放时刻一部分重合，由此，大量的残留废气就被带入下一个冲程。也就是，边缘排气方式的转子活塞发动机，由于内部EGR(Exhaust Gas Recirculatio n)量增大，为了确保燃烧的安定性，必须使混合气比理论空燃比更浓。

对此，专利公开平7-11969号公报的转子活塞发动机中，将排气孔开口在侧壳体上，也就是所谓的采用了侧排气方式。由此，可以消除吸气开放时刻和排气开放时刻的重叠。其结果，降低了带入下一个冲程的残留排气，实现了理论空燃比安定的燃烧。其结果，侧排气方式的转子活塞发动机，比边缘排气方式的转子活塞发动机降低了燃料消耗量。

(发明所要解决的课题)

如上所述，尽管侧排气方式的转子活塞发动机相对的改善了燃料消耗，但是，转子活塞发动机的燃料消耗更待进一步改善。

发明内容

本发明，是鉴于上述点而发明的，其目的在于，进一步降低转子活塞发动机的燃油消耗。

鉴于上述目的，本申请发明者，着眼于转子活塞发动机的，特别是转动部的尺寸关系进行了研究，发现近似三角形的转动部的一边的长度L(也就是，构成包括转动部的近似长方形的侧面(flank)中长方向的长度)、和宽度b(上述侧面中短方向的长度)的参数L/b(aspect比)对提高燃烧的安定性非常重要。

也就是，图6，表示怠速(idle)(转速：820rpm)状态下，相对上述转动部的尺寸参数L/b的旋转变动的关系。边缘式排气方式，如前所述，吸气和排气的开放时刻通过重叠(overlap)内部的EGR量增大。为此，如图6的假想曲线所示，理论空燃比(A/F＝14.7)在轻负荷时燃烧安定性变坏。因此，边缘式排气方式，如图6所示的画了叉儿的实线或画了空心圆的实线，使混合气比理论空燃比低(A/F＝14.0或13.0)而确保燃烧的安定性。这个设定中，尺寸参数L/b和旋转变动的关系不能成为线性关系。

对此，侧排气方式，如前所述，可以消除吸气的开放时刻和排气的开放时刻的重叠，由此，即便是将混合气体降低(lean)到理论空燃比，也可以确保燃烧安定性(图6的画黑点的虚线)。这样，侧排气方式且理论空燃比的设定，尺寸参数L/b和旋转变动的关系就成了线性关系。为此，将尺寸参数L/b设定的越大，燃烧安定性就越高。所以也就改善了燃油消耗。

在此，尺寸参数L/b和燃烧安定性的关系，可以说明如下。

转子活塞发动机，为了提高燃烧速度，相邻压缩至膨胀冲程的工作室，在转动部旋转方向(换句话说转动部的周方向)上相隔所规定的间隔，设置从动一侧及主动一侧两个火花塞。由从动一侧及主动一侧火花塞各自点火产生的火焰(T侧火焰及L侧火焰)，向着转动部旋转方向及旋转的宽方向分别传播。在此，转子活塞发动机的构造上，转动部旋转方向的火焰传播速度较高，而向转动部宽方向的火焰传播速度与转动部旋转方向的传播速度相比较慢。

这样做，向转动部旋转方向的主动方向传播的T侧火焰、和向从动一侧传播的L侧火焰，在两个火焰中间附近冲突，并在这个冲突后T侧火焰和L侧火焰的燃烧均衰减，在转动部旋转方向及转动部的宽度方向的各自的火焰传播速度降低。

在以上这样的转子活塞发动机的燃烧形态前提下，研讨减小尺寸参数L/b的情况。排气量一定而尺寸参数L/b减小，也就是对应转动部一边的长度L缩短的同时，增宽转动部的宽度b。也就是，转动部，三角形减小，厚度变得很厚。由于伴随着长度L的缩短从动一侧及主动一侧的火花塞间距也变短，所以从T侧及L侧火焰发生到这两个火焰相撞的时间变短。还有，宽度b增宽和到上述两火焰之间冲突为止的时间变短，T侧火焰和L侧火焰各自向转动部的宽方向传播，在达到侧壳前上述两火焰冲突。火焰的冲突使火焰的传播速度降低，其结果，火焰在转动部的宽度方向没有扩展。

对此，又研讨了增大对尺寸参数L/b的情况。排气量一定而尺寸参数L/b增大，也就是对应转动部一边的长度L延长的同时，减小转动部的宽度b。也就是，转动部，三角形增大，厚度变薄。由于伴随着长度L的缩短从动一侧及主动一侧的火花塞间距也变长，所以从T侧及L侧火焰发生到这两个火焰相撞的时间变长。

组合到这个T侧火焰和L侧火焰之间冲突为止的时间变长，和宽度b变窄这两种情况，向转动部的宽方向传播的T侧火焰和L侧火焰，各自在两火焰冲突前达到侧壳。火焰到达侧壳后，由于其附近的压力增大，火焰的传播向转动部的旋转方向改变。由此促进了转动部旋转方向的火焰传播。这样以后，在转动部的旋转方向T侧火焰和L侧火焰发生冲突。

这样通过增大尺寸参数L/b，提高了燃烧的安定性，可以认为改善了工作室内的燃烧方式。

根据本发明的一个方面，转子活塞发动机，包括：绕输出轴做轨道运动的同时，且以平行于该输出轴并且偏置的偏心轴为中心旋转，从上述轴方向看近似为三角形状的转动部；分别设置在上述转动部的轴线方向两侧，且与上述转动部的侧密封接触的一对侧壳；在其内部收纳上述转动部的同时，其内周面与上述转动部的顶部(apex)密封接触，且与上述转动部及上述一对侧壳一起分隔成三个工作室的转动部壳体；连通于上述工作室之一使该工作室吸入空气，在上述侧壳的至少一个开口的吸气孔；连通于上述工作室之一从该工作室排出废气，在上述侧壳的至少一个开口的排气孔。

并且，上述转动部一边的长度(L)至少是上述转动部的厚度(b)的2.4倍。

根据这个构成，如上所述，通过增大尺寸参数L/b(L/b≥2.4)，改善了燃烧方式提高了燃烧的安定性。

还有，排气量一定而增大尺寸参数L/b，如前所述，是对应加长长度L缩小宽度b，工作室的形状变为细长。因此，从压缩冲程到燃烧冲程的工作室表面积/容积比(S/V)降低。由此改善了热效率，转子活塞发动机的燃烧效率进一步提高。

上述转动部的宽度b，最好的是设定在75mm以下。通过这样做，抑制了向转动部宽度方向的火焰传播速度的降低。还有，上述转动部的宽度b设定在70mm以下更好。这样做不仅是转动部宽度方向，还可以抑制向转动部旋转方向的火焰传播速度的降低。

上述转子活塞发动机，还包括在上述转动部壳体上的，在上述转动部的周方向上并列设置的一对火花塞，上述一对火花塞，至少相距上述转动部的厚度的0.7倍的距离。

也就是，通过使一对火花塞的间隔较宽，如上所述，两个火焰到冲突为止的时间变长。其结果，由于改善了燃烧方式，也就提高了燃烧的安定性。

上述转动部壳体的内周面，由相互垂直相交的长轴及短轴规定成近似椭圆状的旋轮线(trochoid)内周面，上述一对火花塞之一，位于上述短轴一侧，设置在从该短轴到上述转动部的一边长度的一半的区域内，另一个火花塞，位于上述短轴的另一侧，设置在从该短轴到上述转动部的一边长度的一半的区域内。通过这样做，使火花塞的设置合理。

提供给上述工作室的空气/燃料的比率，最好的是设定为理论空燃比。如上所述，尺寸参数L/b和旋转变动的关系成为线性关系，是在侧排气方式且设定为理论空燃比的转子活塞发动机中。

根据本发明的另一个方面，转子活塞发动机，包括：绕输出轴做轨道运动的同时，以平行该输出轴且偏置的偏心轴为中心旋转，并且从上述轴方向看近似成三角形状的转动部；分别设置在上述传动部的轴线方向的两侧，且与上述转动部侧密封接触的一对侧壳；在其内部收纳上述转动部的同时，其内周面与上述转动部的顶部密封接触，且与上述转动部及上述一对侧壳构成三个工作室的转动部壳体；连通于上述工作室的一个向这个工作室吸入空气，并在上述侧壳的至少一个上开口的吸气孔；连通于上述工作室的一个从该工作室排出废气，并在上述侧壳的至少一个上开口的排气孔；在上述转动部壳体上的，在上述转动部的周方向上并列设置的一对火花塞；上述一对火花塞，至少相距上述转动部的厚度的0.7倍的距离。

上述一对火花塞间的距离，可以在48mm以上。上述一对火花塞间的距离，也可以在60mm以上。

本发明的再一个方面，转子活塞发动机的设计方法，是设计包括：绕输出轴做轨道运动的同时，以平行该输出轴且偏置的偏心轴为中心旋转，而且从上述轴方向看近似成三角形状的转动部；分别设置在上述传动部的轴线方向的两侧，且与上述转动部侧密封接触的一对侧壳；在其内部收纳上述转动部的同时，其内周面与上述转动部的顶部密封接触，且与上述转动部及上述一对侧壳构成三个工作室的转动部壳体；连通于上述工作室的一个向这个工作室吸入空气，并在上述侧壳的至少一个上开口的吸气孔；连通于上述工作室的一个从该工作室排出废气，并在上述侧壳的至少一个上开口的排气孔的转子活塞发动机的设计方法。

这个设计方法，包括：设定上述转动部一边长度的步骤，以及为使上述转动部一边长度至少达到上述转动部厚度的2.4倍而设定上述转动部的厚度的步骤。

上述设计方法，还包括设定上述转动部的最大允许转速的步骤，上述转动部一边的长度，设定为最大允许转速越低而越长。

转动部的一边的长度变长，近似三角形状的转动部就会变大。为此，转动部中安装了顶部密封的各顶部的滑动速度变高。因此，由于滑动速度的制约，转动部的最大允许转速被限定，所以，转动部的边长上限，可以由其最大允许转速规定。

上述转子活塞发动机还包括在上述转动部壳体上的，实际上是在上述转动部的周方向上并列设置的一对火花塞；上述设计方法，包括将上述一对火花塞的距离，设定为至少相距上述转动部的厚度的0.7倍的设定步骤。

本发明的再一个方面，转子活塞发动机的设计方法，是设计包括：绕输出轴做轨道运动的同时，以平行该输出轴且偏置的偏心轴为中心旋转，而且从上述轴方向看近似成三角形状的转动部；分别设置在上述传动部的轴线方向的两侧，且与上述转动部侧密封接触的一对侧壳；在其内部收纳上述转动部的同时，其内周面与上述转动部的顶部密封接触，且与上述转动部及上述一对侧壳构成三个工作室的转动部壳体；连通于上述工作室的一个向这个工作室吸入空气，并在上述侧壳的至少一个上开口的吸气孔；连通于上述工作室的一个从该工作室排出废气，并在上述侧壳的至少一个上开口的排气孔；在上述转动部壳体上的，在上述转动部的周方向上并列设置的一对火花塞的转子活塞发动机的设计方法。

这个设计方法，包括设定上述转动部的厚度的步骤，以及，将上述一对火花塞的距离，设定为至少相距上述转动部的厚度的0.7倍的步骤。

附图说明

图1，是表示本发明的实施方式所涉及的转子活塞发动机的概要的立体图。

图2，是表示同发动机的主要部位，简化了一部分的剖面图。

图3，是表示转动部的尺寸关系的侧面概略图。

图4，是表示转动部宽度方向上向转动部宽度方向的火焰传播速度的关系的图。

图5，是表示转动部宽度方向上向转动部旋转方向的火焰传播速度的关系的图。

图6，是表示相对于尺寸参数L/b的旋转变动的关系的图。

图7，是表示相对于尺寸参数L/b的燃烧变动率的关系的图。

图8，是表示相对于S/V比的转动部的旋转方向的燃烧速度关系的图。

图9，是有关实施例、比较例以及以前的例热发生方式的比较的图。

图10，是表示相对于S/V比的油耗率的关系的图。

图11，是表示相对于设置参数d/b的旋转变动的关系的图。

图12，是表示相对于设置参数d/b的燃烧变动率的关系的图。

(符号说明)

1              转子活塞发动机

10             排气孔

11、12、13     吸气孔

2              转动部

3              转动部外罩

3a             旋轮线内周面

4              中央壳体

5              侧壳

7              转动部收纳室

8              工作室

91             被动一侧火花塞

92             主动一侧火花塞

具体实施方式

图1及图2，表示本发明的实施方式所涉及的转子活塞发动机1(以下简单的称其发动机1)。这个发动机1，是包括两个两个转动部2、2的两转动部型、两个转动部壳体3、3之间夹着中间壳体(intermediate housing)(侧壳体)4的状态下，在它们的两侧再由两个侧壳体5、5夹着整体形成的。尚，图1中，其右侧的一部分表示了剖开后的内部的同时，左侧的侧壳体5也为了表示内部而分离。还有，图中的符号X是表示偏心轴6的轴心的旋转轴(输出轴)。

并且，由各转动部壳体3、3的，平行旋轮曲线所描绘的旋轮内表面3a、3a，从两侧夹着这些转动部壳体3、3的侧壳5、5的内侧面5a、5a，中间壳体4两侧的内侧面4a、4a，分隔成如图2所示的从旋转轴X方向看的象蚕茧那样的近似椭圆形状的转动部收纳室7两个横向并列，这些转动部收纳室7中各自收纳着一个转动部2。各转动部收纳室7、7，相对于中央壳体4对称设置，除转动部2的位置和相位不同外构成是一样的，以下就一个转动部收纳室7进行说明。

转动部2，包括由从旋转轴X的方向看呈各边中央微鼓的近似三角形块体形成的，其外周面上，各顶部之间为近似长方形的侧面2a、2a、2a。各侧面2a的中央部分，形成了沿其长轴方向延伸的凹部(recess)2b。

并且，转动部2，在各顶部具有未图示的顶部密封，这些顶部密封与转动部壳体3的旋轮线内周面3a滑动接触，由转动部壳体3的旋轮线内周面3a、中央壳体4的内周面4a、侧壳5的内周面5a、和转动部2的侧面2a在转动部收纳室7内部分别分隔成三个工作室8、8、8。

还有，转动部2内侧设置了相位齿轮(未图示)。也就是，转动部2内侧的内齿轮(转动部齿轮)和侧壳5一侧的外齿轮(固定齿轮)啮合的同时，转动部2，贯通中央壳体4及侧壳5相对于偏心轴(eccentric shaft)6支撑为做行星旋转运动。

也就是，转动部2的旋转运动由内齿轮与外齿轮啮合所限定，转动部2，边在三个密封部各自与转动部壳体3的旋轮线内周面3a滑动连接，边绕着偏心轴6的偏心轮(偏心轴)6a自转的同时，绕旋转轴X与自转同方向的公转(包含这个自转、公转，从广义来讲称为转动部的旋转)。并且，转动部2旋转一周三个工作室8、8、8沿着轴方向移动，分别进行吸气、压缩、膨胀(燃烧)及排气各冲程、由此产生的旋转力通过转动部2从偏心轴6输出。

更具体的讲，图2中，转动部2如箭头所示那样，顺时针旋转，以通过旋转轴X的转动部收纳室7的长轴Y为界分成转动部收纳室7的左侧进行吸气和排气冲程的区域，右侧进行压缩及膨胀冲程的区域。

并且，着眼于图2的左上方的工作室8，表示的是吸入空气和喷射的燃料形成混合气体的吸气冲程(以下也称这种状态下的工作室为吸气工作室8)，这个工作室8随着转动部2的旋转移至压缩冲程，压缩其内部的混合气体。其后，如图右侧所示的工作室8那样从压缩冲程转向膨胀冲程时在规定的时刻由火花塞91、92点火，进行燃烧·膨胀冲程(以下也称这种状态下的工作室为压缩·膨胀工作室8)。并且，最后，如图左下的工作室8那样到达排气冲程(以下也称这种状态下的工作室为排气工作室8)，燃烧气体从排气孔10排出后，再次回到吸气冲程重复各冲程。

相当于转动部壳体3的长轴Y上的，该转动部壳体3的顶部，安装了喷射器15(燃料喷射阀)。这个喷射器15，设置在近邻上述吸气工作室8处，向吸气工作室8内直接喷射燃料。

这个吸气工作室8上，还连通着多个吸气孔11、12、13。也就是，面向吸气工作室8的中央壳体4的内侧面4a上，开口了转动部收纳室7的外周一侧的靠近短轴Z的第一吸气孔11。还有，如图1所示，面向吸气工作室8的侧壳5的内侧面5上，以相对于第一吸气孔11的方式，开口靠近这个转动部收纳室7的外周一侧的短轴Z的第二吸气孔12及第三吸气孔13。

这样，例如发动机1在低旋转区域，只是第一吸气孔11吸气，若吸气量不足时从第二吸气孔12吸气(中旋转区域)，再吸气量不足时从第三吸气孔13吸气(高旋转区域)，尽管吸气量变化也维持最合适的吸气流速，从发动机1的低负荷低旋转区域到高负荷高旋转为止的全区域都可以有效的吸入空气。

在转动部壳体3的侧部，隔着短轴Z在转动部旋转方向的被动一侧(迟一侧)位置、和主动一侧(进行一侧)位置分别安装了T侧火花塞91和L侧火花塞92。这两个火花塞91、92，接近上述压缩·膨胀工作室8，同时或者是差相位的点火这个压缩·膨胀工作室8内的混合气体。这样，通过准备两个火花塞91、92，在扁平形状的压缩·膨胀工作室8内可以提高燃料的燃烧速度。在此，T侧火花塞91，相对于短轴Z设置在只离开d1的位置，L侧火花塞92，相对于短轴Z设置在只离开d2的位置。这个T侧火花塞91，如图2所示，设置在离短轴Z的转动部2的一边长度L的一半的区域内，同时，L侧火花塞92也设置在离短轴Z的转动部2的一边长的一半的区域内。通过这样，T侧火花塞91及L侧火花塞92都可以位于压缩·膨胀工作室8附近。

上述排气工作室8，连通了多个排气孔10、10。也就是，面对排气工作室8的中央壳体4的内侧面4a上，开口了靠近转动部收纳室7的外周一侧的短轴Z的排气孔10。还有，如图1所示，在面对排气工作室8的侧壳5的内侧面5a上，也开口了与上述排气孔10相对的排气孔10。这样这个发动机1中，采用了所谓的侧排气方式，这个排气孔10的开口位置及开口形状，设定成吸气开放时刻和排气开放时刻不重叠的形式。由此，就可以减少带入下一个冲程的残留气体，其结果，即便是降低混合气体也可以提高燃烧的安定性。为此，这个发动机1中，混合气体的空燃比就成为理论空燃比。

本实施方式所涉及的发动机1中成为特征的点，是近似三角形状的转动部2较大的同时其厚度较薄。也就是，如图3所示(尚，图3，是从转动部坐标系看时的转动部的侧面图)，这个转动部2的一边长度L设定的比较长，且其宽度b设定的比较窄，包含长度L和宽度b的尺寸参数L/b，比以前的转动部的尺寸参数L/b大。由此，这个发动机1中，提高了燃烧安定性的同时，也提高了热效率，改善了燃料消耗量。以下说明这个理由。

首先，图4，是表示以横轴为转动部2的宽度b(mm)，纵轴为偏心角(℃A)，改变转动部2的宽度b的情况的转动部宽度方向的火焰传播速度的变化。尚，所谓的偏心角，以压缩·膨胀工作室8的容积成为最小的状态(上死点：TDC)为基准，向偏心轴6的旋转方向的旋转角。

同图中画了圆圈的虚线，是由L侧火花塞92的点火生成的火焰(L侧火焰)向转动部宽方向传播到达侧壳5(或者是中央壳体4)，也就是工作室8中转动部宽方向的端部时的偏心角。还有，同图中画了黑点的实线，是由T侧火花塞91点火产生的火焰(T侧火焰)向转动部宽度方向传播到达其端部时的偏心角。再有，同图中的画了叉儿的虚线，是L侧火焰向转动部旋转方向的被动一侧传播(LT方向，参照图3)的同时，T侧火焰向转动部旋转方向的主动一侧传播(TL方向)两者冲突时的偏心角。

根据同图，转动部2的宽度b在75mm以下时，T侧火焰到达侧壳5时的偏心角及L侧火焰到达侧壳5时的偏心角，各自与L侧火焰和T侧火焰冲突时的偏心角相同、或者是比它小，对此，转动部2的宽度b大于75mm时，与T侧火焰及L侧火焰到达侧壳5时的偏心角相比，L侧火焰和T侧火焰冲突时的偏心角小。这是因为，转动部2的宽度变大，T侧火焰及L侧火焰向转动部宽度方向传播，到达侧壳5的时间，相应的加长，L侧火焰和T侧火焰先发生了冲突，燃烧衰减，可以认为火焰到达侧壳5变得困难。因此，从抑制向转动部宽度方向的火焰的传播速度降低的观点，转动部2的宽度b最好的是在75mm以下。

接下来，图5，表示横轴为转动部2的宽度b(mm)，纵轴为偏心角(℃A)，改变转动部2的宽度时的转动部旋转方向的火焰传播速度的变化。同图中画了黑点的实线，是T侧火焰向转动部旋转方向的被动一侧传播(TT方向，参照图3)，到达其端部时的偏心角。还有，同图中画了黑点的虚线，是L侧火焰向转动部旋转方向的主动一侧传播(LL方向)，到达其端部时的偏心角。再有，同图中画了叉儿的虚线，是L侧火焰和T侧火焰在转动部旋转方向冲突时的偏心角。

根据同图，转动部2的宽度b在70mm以下时，T侧火焰到达被动一侧端部时的偏心角及L侧火焰到达主动一侧时的偏心角基本一定，对此，转动部2的宽度b大于70mm时，特别是T侧火焰到达主动一侧端部时的偏心角大。这是因为，T侧火焰及L侧火焰冲突前，当T侧火焰及L侧火焰到达侧壳5时，由于其附近的压力增大，火焰传播方向转向转动部旋转方向促进了转动部旋转方向的火焰传播，因此，T侧火焰及L侧火焰冲突，燃烧衰减，可以认为如前所述的向转动部旋转方向的火焰传播促进不再存在，特别是T侧火焰向被动一侧的火焰传播变迟。因此，从抑制向转动部旋转方向的火焰的传播速度降低的观点，转动部2的宽度b最好的是在70mm以下。

接下来，研究表-1所示的实施例1~5、以前例、以及比较例1、2各自的转子活塞发动机。实施例1~5，尺寸参数L/b设定为2.4以上。还有，以前例，是相对于实施例1扩大了转动部的宽度b且缩短了长度L的例，尺寸参数L/b设定的小于2.4。再有，比较例1、2，都是相对于以前例增大宽度b的例，设定尺寸参数L/b小于2.4。

还有，表-1中，实施例1~5、以前例、以及比较例1、2，都规定了设置参数d/b。这个设置参数d/b，是一对火花塞91、92的间距d(d＝d1+d2)和转动部宽度b，换句话说转动部壳体3的宽度组合的参数。实施例1~4，设置参数d/b在0.7以上，以前例及比较例1、2，各自设定的火花塞91、92的间距比实施例1的短，设置参数d/b也就设定的比0.7小(表见下页)。

图6，表示上述尺寸参数L/b时怠速运转状态(转速820rpm)的旋转变动(σ—ne)。

首先，以前的边缘排气方式的发动机，如上所述，吸气的开放时刻和排气开放时刻产生重合，空燃比设定的比理论空燃比低，由此确保燃烧的安定性(图6中，参照画叉儿的实线和画圈的实线)。这个设定中，尺寸参数L/b和旋转变动的关系不成线性关系。

表-1

 

	转动部一边的长度L(mm)	转动部的宽度b(mm)	L/b	被动火花塞和短轴间的距离d1(mm)	主动火花塞和短轴间的距离d2(mm)	火花塞间距离d(＝d1+d2)(mm)	d/b
								实施例3	208	60	3.47	31	29	60	1.00
实施例2	182	60	3.03	30	18	48	0.80
								实施例1	208	76	2.74	34	26	60	0.79
实施例4	222	85	2.61	40	33	73	0.86
								实施例5	182	70	2.60	30	18	48	0.69
以前例	182	80	2.28	30	23	53	0.66
								比较例2	182	90	2.02	30	23	53	0.59
比较例1	182	100	1.82	30	23	53	0.53

对此，侧排气方式的发动机，吸气开放时刻和排气开放时刻设定为不重合，本实施方式的发动机，通过设定为理论空燃比即便使混合气比以前降低，也可以确保燃烧的安定性(图6中，参照画黑点的虚线)。这个设定中，尺寸参数L/b和旋转变动的关系成为线性关系，将尺寸参数L/b增大可以远离安定性界限。也就是，将尺寸参数L/b增大，燃烧会更安定。根据同图，从充分确保燃烧安定性的观点，尺寸参数L/b最好的是2.4以上。

接下来，图7，表示对于尺寸参数L/b的燃烧变动(σ—Pmax)。发动机1的运转状况，转速：2000rpm，BMEP(Brake Mean Effective Pressure，实质平均有效压)：294kPa的，较低转速且低负荷的条件下进行了比较。这时也和前面所述的一样，设定为侧排气方式和理论空燃比，本实施方式的发动机中，尺寸参数L/b和燃烧变动率的关系成为线性关系(图7中参照画黑点的虚线)，增大尺寸参数L/b燃烧会更安定。

图8，是表示对于TDC的表面积/容积比(S/V比)转动部旋转方向的燃烧速度的变化。同图中，黑点，表示T侧火焰的被动一侧方向(TT方向，参照图3)的燃烧速度，三角形，表示T侧火焰的主动一侧方向(TL方向)的燃烧速度，黑方块，表示L侧火焰的被动一侧方向(LT方向)的燃烧速度，叉儿，表示L侧火焰的主动一侧方向(LL方向)的燃烧速度。

增大尺寸参数L/b，从几何学上，对应于S/V比减小。根据图8，随着S/V比的减小，特别是使TT方向的火焰传播速度增大。这是因为，S/V比小提高了热效率。

接下来，图9，表示实施例1、比较例1及以前例发热形式的比较。横轴为偏心角(℃A)，纵轴为发热率(dQ/dθ)(J/deg)。

根据图9，虚线表示的以前例，发热率的峰值低的同时，在这个峰值后，发热率急减。还有，点划线所表示的比较例1，从燃烧安定性的观点使点火时刻比以前例更进角，但是，发热率的峰值和以前例的一样低。另一方面，这个峰值后，发热率比以前例生成多少高一些的部分(偏心角60℃A附近)，持续缓慢的燃烧。

对此，实线所表示的实施例1，发热率的峰值，与以前例及比较例1相比提高很多，再有其峰值后，维持较高的发热率(参照同图的空心箭头)。这可以考虑转动部宽度方向火焰充分传播。因此，由实施例1的曲线围绕的面积，与以前例及比较例1相比充分大，发热高。

图10，横轴为S/V比，纵轴为燃料消耗率，表示实施例1、比较例1及以前例各自的燃料消耗率。在此，是在低转速低负荷的条件(转速：1500rpm，BMEP：294kPa)下比较的。由此，上述实施例1，与比较例1及以前例相比，燃料消耗率改善了5％(同图的空心箭头)。

接下来，图11，表示对于设置参数d/b，怠速运转状态(转速：820rpm)的旋转变动(σ—ne)。还有，图12，表示转速：2000rpm，BMEP：294kPa条件下，对于设置参数d/b的燃烧变动率(σ—Pmax)。由这些图，设置参数d/b和尺寸参数L/b一样，增大设置参数d/b燃烧更安定。根据同图，从充分确保燃烧安定性的观点，设置参数d/b，最好的是为0.7以上。还有，根据表-1，火花塞91、92间距离，最好在48mm以上，更好的是在60mm以上。

正如以上说明的那样，根据本实施方式所涉及的转子活塞发动机，通过增大尺寸参数L/b，T侧火焰及L侧火焰在转动部旋转方向冲突前，能够使这个T侧火焰及L侧火焰在转动部旋转方向充分传播，改善了燃烧方式提高了燃烧的安定性。

还有，通过增大尺寸参数L/b，降低了S/V比得到热效率的改善。为此，与上述的燃烧安定性的提高组合，可以大幅度的减少转子活塞发动机1的燃料消耗量。再有，做为转子活塞发动机1的燃烧安定性相关的另外一个指标，存在着设置参数d/b，通过增大这个设置参数d/b还可以提高燃烧的安定性。

Claims (11)

1.一种转子活塞发动机，包括：

转动部，绕输出轴做轨道运动的同时，以平行于该输出轴且偏置的偏心轴为中心旋转，并且从上述轴方向看近似呈三角形状，

侧壳，是一对，分别设置在上述传动部的轴线方向的两侧，且与上述转动部侧密封接触，

转动部壳体，在其内部收纳上述转动部的同时，它的内周面与上述转动部的顶部密封接触，且与上述转动部及上述一对侧壳构成三个工作室，

吸气孔，连通于上述工作室的一个向这个工作室吸入空气，并在上述侧壳的至少一个上开口，以及

排气孔，连通于上述工作室的一个从这个工作室排出废气，并在上述侧壳的至少一个上开口，其特征在于：

上述转动部的一边的长度，至少是上述转动部的厚度的2.4倍。

2.根据权利要求1所述的转子活塞发动机，其特征在于：

上述转动部的厚度，在76mm以下。

3.根据权利要求2所述的转子活塞发动机，其特征在于：

上述转动部的厚度，在70mm以下。

4.根据权利要求1~3的任何一项所述的转子活塞发动机，其特征在于：

还包括在上述转动部壳体上的，在上述转动部的周方向上并列设置的一对火花塞，

上述一对火花塞，至少相距上述转动部的厚度的0.7倍的距离。

5.根据权利要求4所述的转子活塞发动机，其特征在于：

上述转动部壳体的内周面，由相互垂直相交的长轴及短轴规定成近似椭圆状的旋轮线内周面，

上述一对火花塞的一个，位于上述短轴的一侧，设置在从该短轴到上述转动部的一边长度的一半的区域内，

上述一对火花塞的另一个，位于上述短轴的另一侧，设置在从该短轴到上述转动部的一边长度的一半的区域内。

6.根据权利要求4所述的转子活塞发动机，其特征在于：

上述一对火花塞间的距离，在48mm以上。

7.根据权利要求6所述的转子活塞发动机，其特征在于：

上述一对火花塞间的距离，在60mm以上。

8.根据权利要求1所述的转子活塞发动机，其特征在于：

提供给上述工作室的空气和燃料的比率，设定为理论空燃比。

9.一种转子活塞发动机的设计方法，

上述转子活塞发动机包括：

转动部，绕输出轴做轨道运动的同时，以平行该输出轴且偏置的偏心轴为中心旋转，并且从上述轴方向看近似成三角形状，

侧壳，是一对，分别设置在上述传动部的轴线方向的两侧，且与上述转动部侧密封接触，

转动部壳体，在其内部收纳上述转动部的同时，其内周面与上述转动部的顶点密封接触，且与上述转动部及上述一对侧壳构成三个工作室，

吸气孔，连通于上述工作室的一个向这个工作室吸入空气，并在上述侧壳的至少一个上开口，以及

排气孔，连通于上述工作室的一个从这个工作室排出废气，并在上述侧壳的至少一个上开口，其特征在于：

上述转子活塞发动机的设计方法，包括：

设定上述转动部一边长度的步骤，以及

为使上述转动部一边长度至少达到上述转动部厚度的2.4倍而设定上述转动部的厚度的步骤。

10.根据权利要求9所述的转子活塞发动机的设计方法，其特征在于：

上述转子活塞发动机还包括在上述转动部壳体上的，在上述转动部的周方向上并列设置的一对火花塞，

上述转子活塞发动机的设计方法，还包括设定上述一对火花塞的间距，至少使它们相距上述转动部的厚度的0.7倍的距离的步骤。

11.根据权利要求9或10所述的转子活塞发动机的设计方法，其特征在于：

还包括设定上述转动部的最大允许转速的步骤，

上述转动部一边的长度，设定为上述最大允许转速越低而越长。

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