JP2008138640A - ロータリピストンエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動室５内に直接、燃料を噴射するようにしたロータリピストンエンジン１において、その運転状態によって吸気の流れ場が変化しても、吸気流による燃料の気化、霧化を最大限に促進できるようにする。
【解決手段】ロータハウジング２のトロコイド内周面２ａに臨んで各々吸気ポート１１，１３に向かうように燃料を噴射するとともに、一方が、常時開放の第１吸気ポート１１寄りに、また、他方は反対寄りに燃料を噴射する第１、第２インジェクタ３０，３１を備える。低回転の第１運転域(Ｉ)において特に低負荷低回転の領域Ｒ１では第１インジェクタ３０により燃料を噴射させ、それよりも高負荷ないし高回転側の領域Ｒ２では第２インジェクタ３１により燃料を噴射させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、作動室内に燃料を直接、噴射するようにしたロータリピストンエンジンに関し、特に、吸気流動を利用して燃料噴霧の気化、霧化を促進するための対策に係る。

従来より、この種のロータリピストンエンジンとして、例えば特許文献１に開示されるように、排気行程にある作動室から吸気行程にある作動室に流入する高温のダイリューションガスを利用して、燃料噴霧の気化、霧化を促進するようにしたものが知られている。このものでは、吸気ポートがロータ外周を囲むハウジングのトロコイド内周面に開口しており（いわゆるペリフェラルポート）、この吸気ポート開口に向けて燃料を噴射するように燃料噴射弁が配設されている。

そして、前記の吸気ポート開口をロータの頂部（アペックス）が通過するときには、その吸気ポートを介して排気行程にある作動室と吸気行程にある作動室とが連通され（吸排気のオーバーラップ）、高温の既燃ガス（ダイリューションガス）が吸気行程にある作動室に流入するようになり、このタイミングで燃料を噴射することで、燃料噴霧を高温のダイリューションガスに衝突させて、その気化、霧化を十分に促進することができる。
特開平７−６３０６３号公報

ところで、現在、例えば自動車用として実用化されているロータリピストンエンジンでは、燃費やエミッションの低減のために通常、吸気ポートをロータの側面が摺接するハウジングの側面に開口させており（いわゆるサイドポート）、この開口においては前記従来例のような吸排気のオーバーラップが生じないから、ダイリューションガスを利用して燃料の気化、霧化を促進することはできない。

また、そのようにハウジングの側面に開口する吸気ポートから作動室に流入する吸気の流れは、作動室に流入した後にロータの移動方向に向きを変えることになるが（図４の矢印Ｆを参照）、このとき、吸気ポート開口からの吸気流の慣性が小さければ、その流れは作動室内に入った直後に向きを変えるようになり（同図(a)）、一方、吸気流の慣性が大きければ、流れは作動室内で大きく回り込みながら向きを変えるようになる（同図(b)）。

この結果、作動室内をロータの移動方向に向かう吸気流動の主流は、吸気流の慣性が相対的に小さな低負荷低回転側では吸気ポート開口寄りを通ることになり、一方、吸気流の慣性が相対的に大きな高負荷高回転側では吸気ポート開口とは反対寄りを通ることになるため、この主流に対し燃料噴霧を衝突させることも容易ではない。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前記の如くエンジンの運転状態によって吸気の流れ場が変化することに着目し、これに対応して燃料の噴射方向を変化させることで、吸気流による燃料の気化、霧化を最大限に促進することにある。

前記の目的を達成するために、本願の請求項１の発明では、作動室に臨んでロータの側面が摺接するハウジングの側面に、吸気ポートが開口するとともに、該作動室内に直接、燃料を噴射可能な燃料噴射手段が設けられたロータリピストンエンジンの燃料噴射装置を対象として、前記燃料噴射手段を、エンジンが低負荷低回転の所定運転領域にあるとき、ロータの幅方向について前記吸気ポート開口寄りに燃料を噴射する一方、該所定運転領域よりも高負荷ないし高回転側ではロータ幅方向について前記と反対寄りに燃料を噴射するように構成したものである。

前記の構成により、エンジンの運転中に吸気行程にある作動室に燃料噴射手段によって燃料が噴射されると、この燃料噴霧は吸気の流れに巻き込まれて拡散するとともに、燃料液滴の気化、霧化が進行し、燃料蒸気が吸気と混ぜ合わされて混合気を形成することになる。この際、低負荷低回転の所定運転領域であれば吸気流の慣性が相対的に小さいので、ハウジングの側面に開口する吸気ポートから作動室に流入した吸気は直ちにロータの移動方向に向かい、その主流がロータ幅方向について吸気ポート開口寄りを通ることになる。

また、前記所定運転領域よりも高負荷ないし高回転側では、相対的に吸気流の慣性が大きくなるので、ハウジングの側面に開口する吸気ポートから作動室内に強い噴流となって吸気流が流入し、反対側のハウジング側面近くにまで進んだ後に、大きく回り込みながらロータの移動方向に向きを変えるようになる。よって、作動室内における吸気流の主流はロータ幅方向について吸気ポート開口とは反対寄りを通ることになる。

そのような吸気の流れ場の変化に対応して、前記燃料噴射手段は、低負荷低回転の前記所定運転領域ではロータ幅方向について吸気ポート開口寄りに燃料を噴射する一方、それよりも高負荷ないし高回転側では、ロータ幅方向について前記吸気ポート開口と反対寄りに燃料を噴射する。こうして噴射された燃料噴霧は、前記のような流れ場の変化に依らず、吸気流の主流に衝突するようになるので、燃料の微粒化及び気化、霧化が効果的に促進される。

前記の如く噴射方向を変える燃料噴射手段として、具体的には、各々ハウジングのトロコイド内周面にて作動室に臨み、ロータ幅方向について吸気ポート開口寄りに燃料を噴射する第１の燃料噴射弁と、ロータ幅方向について前記と反対寄りに燃料を噴射する第２の燃料噴射弁と、エンジンが低負荷低回転の所定運転領域にあるときには前記第１燃料噴射弁により燃料を噴射させる一方、該所定運転領域よりも高負荷ないし高回転側では前記第２燃料噴射弁により燃料を噴射させる噴射制御手段と、を備えればよい（請求項２）。

こうすれば、第１、第２の２つの燃料噴射弁を使い分けることで、エンジンの運転状態の変化に対応して燃料の噴射方向を変更することができる。また、相対的に低負荷側で使用する第１燃料噴射弁を高負荷側で使用する第２燃料噴射弁よりも小容量のものとすれば、燃料噴射量の少ないときでも噴射精度を高くし易い。

その場合に、前記のように低負荷低回転の所定運転領域にて使用する第１燃料噴射弁は、第２燃料噴射弁よりもロータの移動方向について遅れ側に配設するのが好ましい（請求項３）。すなわち、エンジンの負荷が低いときには吸気の充填効率、即ち密度が低くなり、また、エンジンの低回転域では吸気の流速が低くなるので、それらの要因により吸気流が弱くなる所定運転領域では、作動室内において吸気流が減衰しないよう、できるだけ早く燃料を噴射することが望ましい。

そこで、前記のように第１燃料噴射弁をロータの移動方向について相対的に遅れ側に、即ち、ロータの移動に伴い吸気行程になる作動室に相対的に早く臨むような位置に配設すれば、この第１燃料噴射弁によって相対的に早く燃料を噴射させることができるようになり、吸気流があまり減衰しないうちに燃料噴霧を衝突させることができる。

特に好ましいのは、前記第１燃料噴射弁による燃料噴射の時期を、吸気行程の前半においてロータの移動に伴い吸気ポートから作動室に吸入される吸気の流速が所定以上に高くなる期間内に設定することである（請求項５）。こうすれば、高速の吸気流との衝突によって燃料噴霧の気化、霧化を一層、効果的に促進できる。また、燃料液滴が小さくなってその運動量が減少することで、燃料噴霧のペネトレーションが弱くなり、壁面への付着も軽減される。尚、第１燃料噴射弁だけでなく、可能であれば第２燃料噴射弁からの燃料噴射も前記の期間内に行うことが好ましい。

また、ハウジングの一側面に開口し常時、開放される第１吸気ポートと、該ハウジングの他側面に開口し、所定運転領域よりも高回転側で開放される第２吸気ポートとが設けられている場合に、好ましいのは、第１燃料噴射弁を前記第１吸気ポート開口寄りに燃料を噴射するものとし、第２燃料噴射弁は反対寄りに（つまり、前記第２吸気ポート開口寄りに）燃料を噴射するものとした上で、第２吸気ポートの開放後は前記両方の燃料噴射弁によって燃料を噴射させるようにすることである（請求項４）。

こうすれば、低負荷低回転の所定運転領域と、それよりも高負荷ないし高回転側で且つ第２吸気ポートが開放されるまでの運転領域とにおいて、前記請求項１、２の発明の如き作用が得られる上に、第２吸気ポートが開放されるまでは吸気が第１吸気ポートのみから作動室に供給されるようになるので、低回転域であっても吸気の流速を高めることができ、吸気流による燃料の気化、霧化を促進し易い。

一方、第２吸気ポートが開放されれば、第１吸気ポートと併せて作動室に対し両側方から吸気が流入することになり、吸気流の主流の片寄りがなくなるとともに、吸気流量の増大によって流動自体が強くなるので、このときには第１、第２の両方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることで、要求される燃料噴射量の増大に対応することができるとともに、いずれか一方のみから噴射するのに比べて燃料をロータ幅方向に広く分散させることができ、良好な混合気形成に有利になる。

以上、説明したように、本発明に係るロータリピストンエンジンの燃料噴射装置によると、エンジンが低負荷低回転の所定運転領域にあるときには、ロータ幅方向について吸気ポート開口寄りに燃料を噴射する一方、それよりも高負荷ないし高回転側では反対寄りに燃料を噴射することで、吸気の流れ場の変化に対応して燃料の噴射方向を変化させて、燃料噴霧を吸気流の主流に衝突させることができ、燃料の微粒化及び気化、霧化を効果的に促進できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（エンジンの全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るロータリピストンエンジン１の要部構成を示し、トロコイド内周面２ａを有する繭状のロータハウジング２とサイドハウジング３とに囲まれたロータ収容室４に概略三角形状のロータ６が収容されて、その外周側に３つの作動室５，５，５が形成されている。図２に示すように、エンジン１は、２つのロータハウジング２，２を３つのサイドハウジング３，３，３の間に挟み込むようにして一体化し、その間に形成される２つのロータ収容室４，４にそれぞれロータ６，６を収容した２ロータタイプのものである。

以下、この実施形態では、２つのロータハウジング２，２の中間に位置するサイドハウジング３（図１に示すもの）を両端側のものと区別して、インターミディエイトハウジング３と呼ぶものとする。

前記ロータ６の内側には、図示しないが内歯車が形成されていて、この内歯車とサイドハウジング３側の外歯車とが噛合するとともに、ロータ６は、インターミディエイトハウジング３及びサイドハウジング３を貫通するエキセントリックシャフト７（以下、単にシャフト７ともいう）に対して、遊星回転運動をするように支持されている。

すなわち、ロータ６の回転運動は内歯車と外歯車との噛み合いによって規定され、ロータ６は、外周の３つの頂部にそれぞれ配設されたシール部が各々ロータハウジング２のトロコイド内周面２ａに摺接しつつ、前記シャフト７の偏心輪７ａの周りを自転しながら、該シャフト７の軸心Ｘの周りに公転する。そして、ロータ６が１回転する間に、該ロータ６の各頂部間にそれぞれ形成された作動室５，５，…が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ６を介してシャフト７から出力される。

より具体的に、図１のようにシャフト７の軸心Ｘの方向に見ると、各ロータ収容室４の短軸方向の一側（図例では左側）が概ね吸気及び排気行程の領域になり、その反対側（図例では右側）が概ね圧縮及び膨張行程の領域になる。同図において第１吸気ポート１１に連通する作動室５（図の左上側の作動室）は吸気行程の後半にあり、この作動室５がロータ６の回転に連れて図の時計回りに移動して圧縮行程に移行すると、その内部にて混合気が圧縮される。その後、図の右側に示す作動室５のように圧縮行程の終盤から膨張行程にかけて所定のタイミングにて点火プラグ９，１０により点火されて、燃焼・膨張行程が行われる。

前記インターミディエイトハウジング３には、両側の２つのロータ収容室４，４においてそれぞれ吸気行程にある作動室５に連通するように一対の第１吸気ポート１１，１１（図１には１つのみ示す）が形成され、同様に、排気行程にある作動室５，５にそれぞれ連通するように一対の第１排気ポート１２，１２（図１には１つのみ示す）が形成されている。一方、前記サイドハウジング３には、吸気行程にある作動室５にそれぞれ連通するように第２及び第３の２つの吸気ポート１３，１４が形成され、また、排気行程にある作動室５に連通するように第２排気ポート１５が形成されている。

そして、前記第１、第２及び第３吸気ポート１１，１３，１４が、それぞれ、各ロータ収容室４の吸気行程にある作動室５に吸気を供給する吸気通路１６の下流端部を構成している。すなわち、図３に示すように、吸気通路１６は、各ロータ収容室４毎に３つに分岐してそれぞれ前記３つの吸気ポート１１，１３，１４に連通していて、それら３つの経路による吸気の供給状態をエンジン１の運転状態に応じて変更することで、低負荷低回転から高負荷高回転までの全運転領域に渡って吸気を効率良く充填できようになっている。

尚、図３は、２つのロータ収容室４，４のうちの一方（図２における手前側のもの）を模式的に２つに分けて吸排気系の全体的な構成を示したものであり、図の左側には、図１と同様にインターミディエイトハウジング３の側が、また、図の右側にはサイドハウジング３の側が示されている。

図３に示すように、吸気通路１６の上流にはエアクリーナ１７とエアフローセンサ１８とが配設される一方、該吸気通路１６の下流側は２つの通路１９，２０に分岐し、そのうちの一方の通路１９は下流側でさらに２つの独立吸気通路２１，２２に分かれている。第１の独立吸気通路２１の下流端は第１吸気ポート１１に連通し、第２の独立吸気通路２２の下流端は第２吸気ポート１３に連通している。また、他方の通路２０の下流端は第３吸気ポート１４に連通している。

前記のように分岐する手前の吸気通路１６には、ステッピングモータ等により駆動されて通路の断面積を調節する電気式のスロットル弁２３が配設されており、吸気の流れを絞ってその流量を調節するようになっている。また、第２独立吸気通路２２にはシャッター弁２４が配設されており、吸気通路１６の負圧を利用する電磁空圧式のアクチュエータ２５により駆動されて、第２独立吸気通路２２を全閉とするか又は全開とするかのいずれかに切換えられる。

さらに、前記他方の通路２０の下流端には、図示は省略するが、アクチュエータにより駆動されるロータリーバルブが配設されており、前記第１及び第２独立吸気通路２１，２２による吸気の供給だけでは吸気量が不足する所定の高回転状態でのみ開かれて、吸気を供給するようになる（以下、この通路２０を追加吸気通路２０と呼ぶ）。

尚、図１、３において符号２６は、ロータ６側面等から吹き抜けたブローバイガスの一部を回収するキャッチタンクを示し、ここで回収されたブローバイガスは、図３にのみ示すブローバイガス通路２７によって吸気通路１６に導入される。

上述の如き吸気系によって吸気が導入される作動室５、即ち吸気行程にある作動室５の内部に直接、燃料を噴射するように、この実施形態では、各ロータ収容室４の長軸方向の一側（図１の上側）に臨んで第１及び第２の２つのインジェクタ３０，３１（燃料噴射弁）が配設されている。２つのインジェクタ３０，３１は、各々ロータハウジング２のトロコイド内周面２ａからロータ収容室４内に臨んでおり、第１インジェクタ３０が、第２インジェクタ３１よりもロータ６移動方向について遅れ側に配置されている。

また、図１のように軸心Ｘ方向に見ると、前記２つのインジェクタ３０，３１は、各々第１、第２吸気ポート１１，１３に向かうように燃料を噴射するように配置されており、図４に示すように長軸方向の一側（図１の上側）から見ると明らかなように、第１インジェクタ３０は、ロータ６の幅方向について第１吸気ポート１１の開口寄りに燃料を噴射し、また、第２インジェクタ３１は、ロータ幅方向について前記と反対寄りに、言い換えると、第２吸気ポート１３の開口寄りに燃料を噴射するようになっている。

そのようにロータ幅方向について片寄って燃料を噴射するためには、インジェクタ３０，３１の軸心を傾けて配置するようにしてもよいが、インジェクタ先端部に形成する噴孔の向きをインジェクタ軸心から傾斜させるようにしてもよい。この実施形態では、一例として、先端部に複数の噴孔が設けられたマルチホール型のものを用いており、各噴孔の向きをインジェクタ軸心に対し傾斜させるようにしている。尚、インジェクタは、周知のスワーラ型のものであっても、またスリット型のものであってもよい。

前記のように２つのインジェクタ３０，３１からの燃料噴霧Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ異なる向きとしているのは、詳しくは後述するが、エンジン１の運転状態に応じて変化する吸気の流れ（図４(a)、(b)の矢印Ｆを参照）に対応して、より適切な混合気形成を行うためである。すなわち、このエンジン１では、２つのインジェクタ３０，３１の使い分けによって、吸気の流れ場の変化に依らずその主流に燃料噴霧が衝突するようになり、その気化、霧化が促進されて良好な均質混合気が形成され、着火、燃焼されることになる。

そうした燃焼により生じる既燃ガスは、排気行程に移行した作動室５から第１、第２排気ポート１２，１５を介して排気マニホルド３３内の通路に排出される。この排気マニホルド３３内では２つのロータ収容室４，４からの排気が集合して、下流側の排気管３４に流出する。排気マニホルド３３には、排気中の酸素濃度を検出するＯ2センサ３５が配設され、また、排気管３４には排気を浄化するための２つの触媒コンバータ３６，３７が配設されている。Ｏ2センサ３５は、インジェクタ３０，３１による燃料噴射量のフィードバック制御のために用いられる。

尚、図３にのみ示すが、符号３８は、エキセントリックシャフト７の一端側に配設されてその回転角度を検出する電磁式の回転角センサ（エキセン角センサ）である。また、符号３９は、ロータハウジング２の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）に臨んで冷却水の温度状態（エンジン水温）を検出する水温センサである。

（エンジン制御の概要）
前記点火プラグ９，１０の点火回路、スロットル弁２３のモータ、シャッター弁２４のアクチュエータ２５、インジェクタ３０，３１等は、コントロールユニット４０（以下、ＥＣＵと略称する）により制御される。このＥＣＵ４０には少なくともエアフローセンサ１８の出力信号と、Ｏ2センサ３５の出力信号と、エキセン角センサ３８の出力信号と、水温センサ３９の出力信号とが入力され、さらに、アクセル開度センサ４１からの信号が入力される。そして、ＥＣＵ４０においてエンジン１の運転状態（例えばエンジン負荷及びエンジン回転速度）が判定され、これに応じて各ロータ６の作動室５毎に燃料の噴射量及び噴射タイミング、点火時期等の制御が行われ、さらに吸気の流通する経路の切換えが行われる。

すなわち、まず、エンジン１の殆どの運転域で各ロータ収容室４の作動室５，５，…における混合気の空燃比が略理論空燃比になるように、燃料噴射量が制御される。これは、スロットル弁２３により調整される吸気の流量をエアフローセンサ１８により検出し、この検出値とエンジン回転速度とに応じてインジェクタ３０，３１による燃料の噴射量を決定するもので、一例として全負荷近傍の高負荷域においては理論空燃比よりもリッチ側に制御するようにしてもよいが、これに限らず全運転領域において理論空燃比になるように制御することもできる。

また、主にエンジン回転速度に対応して、第２独立吸気通路２２のシャッター弁２４や追加吸気通路２０のロータリーバルブの開閉状態が切換えられて、吸気の流通経路が３通りに切換わる。すなわち、図５に制御マップの一例を示すようにシャッター弁２４は、エンジン回転速度neが第１設定回転速度ne1（例えば３０００ｒｐｍ）以下の低回転域（図示の第１運転域(Ｉ)）では全閉とされ、このときにはロータリバルブも閉じているので、吸気は第１独立吸気通路２１から第１吸気ポート１１を流通して、作動室５に流入するようになる。

エンジン回転速度neが第１設定回転速度ne1を越えるとシャッター弁２４は全開とされ、吸気は第１及び第２独立吸気通路２１，２２から第１及び第２吸気ポート１１，１３を流通して、作動室５にその両側方から流入するようになる（図示の第２運転域(II)）。そして、エンジン回転速度neが第２設定回転速度ne2（例えば６５００ｒｐｍ）を越えた高回転域（図示の第３運転域(III)）ではロータリーバルブも開かれて、作動室５には追加吸気通路２０及び第３吸気ポート１４からも吸気が流入するようになる。

さらに、本発明の特徴としてこの実施形態では、前記の如くシャッター弁２４が閉じられて、吸気が第１吸気ポート１１のみから作動室５に供給される低回転側の第１運転域(Ｉ)において、その吸気の流れ場がエンジン１の運転状態によって変化することに着目し、これに対応して第１、第２インジェクタ３０，３１を使い分け、燃料の噴射方向を変化させることで、吸気流による燃料の気化、霧化を最大限に促進できるようにしている。

まず、エンジン１が低回転側の第１運転域(Ｉ)においても特に低回転で且つ低負荷の所定運転領域Ｒ１（図にクロスハッチを入れて示す）にあるとき、即ち吸気の密度が低く、その流速も低いため、吸気流の慣性が小さくなるときには、図４(a)に模式的に示すように、インターミディエイトハウジング３の側面に開口する第１吸気ポート１１から作動室５に流入する吸気の流れＦは直ちにロータ６の移動方向に向かい、その主流がロータ幅方向について第１吸気ポート１１の開口寄りを通ることになる。

一方、前記領域Ｒ１よりも高負荷ないし高回転側の領域Ｒ２（図にハッチングを入れて示す）では相対的に吸気流の慣性が大きくなるため、同図(b)に模式的に示すように、第１吸気ポート１１の開口から作動室５内に強い噴流となって吸気流Ｆが流入し、反対側のハウジング側面近くまで進んだ後に、大きく回り込みながらロータ６の移動方向に向きを変えるようになる。よって、作動室５内における吸気流Ｆの主流はロータ幅方向について第１吸気ポート１１の開口とは反対寄り（第２吸気ポート１３の開口寄り）を通ることになる。

そのような吸気の流れ場の変化に対して２つのインジェクタ３０，３１を使い分け、領域Ｒ１においては第１インジェクタ３０によって第１吸気ポート１１の開口寄りに燃料を噴射する一方、領域Ｒ２においては第２インジェクタ３１によって前記とは反対寄りに燃料を噴射することで、それぞれの燃料噴霧Ｓ１，Ｓ２がいずれも吸気流Ｆの主流に衝突するようになり、燃料の微粒化及び気化、霧化が効果的に促進される。

尚、前記２つの領域Ｒ１，Ｒ２を除いた第１運転域(Ｉ)の相対的に高負荷側の運転域から中・高回転の第２、第３運転域(II)、(III)にかけては、第１、第２の両方のインジェクタ３０，３１により燃料を噴射させる。これは、要求される燃料の噴射量が増大することに対応するとともに、燃料をロータ幅方向に広く分散させるためであり、こうして噴射された燃料は、エンジン回転速度の上昇に伴い強くなる吸気流に巻き込まれて、十分に混合されるようになる。

（燃料噴射制御）
以下に、前記のように２つのインジェクタ３０，３１を使い分ける制御の具体的な手順を図６のフローチャートに基づいて説明する。尚、この制御は、各ロータ収容室４の作動室５，５，…毎にその点火時期に同期した所定のタイミングで実行される。

まず、スタート後のステップＳＡ１では、エアフローセンサ１８、Ｏ2センサ３５、エキセン角センサ３８、アクセル開度センサ４１等からの各種信号を読み込み、続くステップＳＡ２においてエンジン１が第１運転域(Ｉ)にあるかどうか判定する。この判定は、エキセン角センサ３８からの信号に基づいて計算されるエンジン回転速度に基づき図５の制御マップを参照して行われ、第１運転域(Ｉ)にないＮＯと判定すれば、後述のステップＳＡ１０に進む一方、第１運転域(Ｉ)にあるＹＥＳと判定すればステップＳＡ３に進む。

ステップＳＡ３では、今度は第１運転域(Ｉ)の中でも特に低回転低負荷の領域Ｒ１にあるかどうか判定し、判定がＮＯで領域Ｒ１でなければ、後述のステップＳＡ７に進む一方、領域Ｒ１にあるＹＥＳであればステップＳＡ４に進んで、使用するインジェクタとして第１インジェクタ３０を設定する。また、この第１インジェクタ３０の流量特性を考慮して、目標とする燃料噴射量が得られる噴射パルス巾を決定する。尚、目標とする燃料噴射量は、エアフローセンサ１８の出力（吸気流量）とエンジン回転速度とに基づいて計算される吸気充填効率ceに対して、目標とする空燃比になるように計算される。

続いてステップＳＡ５では、図７に一例を示すような噴射時期マップに基づいて第１インジェクタ３０による燃料の噴射時期を設定する。噴射時期マップは、第１及び第２インジェクタ３０，３１のそれぞれについてエンジン負荷（例えば吸気充填効率ce）及びエンジン回転速度、即ちエンジン１の運転状態に対応する最適な噴射タイミングを予め実験的に求めて設定し、図に模式的に示すように、吸気の流速が所定以上に高くなる期間内に噴射パルスが含まれるようにしたものである。

図８を参照して説明すると、この実施形態のロータリピストンエンジン１では、いずれかの作動室５がエキセン角で下死点前２７０°（ＢＢＤＣ２７０°Ｅｃｃ．Ａ）にあるとき（同図の(ア)）から吸気行程が始まり、その後、図の(イ)のように第１吸気ポート１１が開き始めると、狭い隙間から作動室５に流入する吸気の流速が第１のピークｐ１を示す。そして吸気ポート開口が大きくなって一旦、流速が低下した後に、ロータ６の移動速度が高くなることによって概ねＢＢＤＣ１８０〜１４０°Ｅｃｃ．Ａの範囲内にて吸気流速が第２のピークｐ２を迎える。

ここで、この実施形態のエンジン１においては大体ＢＢＤＣ１９０°Ｅｃｃ．Ａまでは第１、第２インジェクタ３０，３１が吸気行程にある作動室５に臨んでおらず、図の(ウ)のようにＢＢＤＣ１９０°Ｅｃｃ．Ａ以降で初めて第１インジェクタ３０が作動室５内に燃料を噴射可能な状態になる。よって、第１インジェクタ３０からの燃料噴霧を吸気流に衝突させて、その気化、霧化を促進する上で望ましい噴射タイミングは、吸気流速の前記第２のピークを含む期間内（吸気行程の前半においてロータ６の移動に伴い吸気の流速が所定以上に高くなる期間内）にある。

そこで、この実施形態では、作動室５内にて第１インジェクタ３０からの燃料噴霧Ｓ１が形成される部位における吸気流速の変化を予め実験等により調べて、前記第２のピークが生じるタイミングを噴射期間に含むように、且つ、その噴射期間、即ち噴射開始から噴射終了までの間、常に吸気流速が前記第２のピーク値の７０％以上になるようにして、前記図７のような噴射時期マップ（第１インジェクタ３０についてのマップ）を作成したものである。

以上のように適切な噴射タイミングが設定されている噴射時期マップに基づいて、前記ステップＳＡ５にて第１インジェクタ３０の燃料噴射時期を設定した後、ステップＳＡ６に進んでエキセン角センサ３８からの信号により吸気行程にある作動室５の位置（エキセン角による位置）を検出し、前記の設定した噴射時期になれば第１インジェクタ３０を作動させて燃料を噴射させ、しかる後にリターンする。

つまり、第１運転域(Ｉ)の中でも特に低回転低負荷の領域Ｒ１においては、第１インジェクタ３０のみから燃料を噴射させ、図４(a)のように、相対的に吸気ポート１１寄りに向かう燃料噴霧Ｓ１を形成する。この燃料噴霧Ｓ１は、相対的に第１吸気ポート１１寄りを通る吸気流Ｆの主流に衝突して、その微粒化及び気化、霧化が効果的に促進される。

一方、前記ステップＳＡ３にて領域Ｒ１にない（ＮＯ）と判定して進んだステップＳＡ７では、今度は、より高負荷ないし高回転側の領域Ｒ２にあるかどうか判定し、この判定がＮＯであれば、後述のステップＳＡ１０に進む一方、領域Ｒ２であれば（ＹＥＳ）ステップＳＡ８に進んで、使用するインジェクタとして第２インジェクタ３１を設定するとともに、その流量特性を考慮して噴射パルス巾を決定する。

続いてステップＳＡ９では、前記ステップＳＡ５と同じく噴射時期マップに基づいて第２インジェクタ３１による燃料の噴射時期を設定する。この噴射時期マップは、前記第１インジェクタ３０についてのものと同様に、作動室５内にて第２インジェクタ３１からの燃料噴霧Ｓ２が形成される部位における吸気流速の変化を予め実験等により調べて設定したものであり、作動室５内で大きく回り込む吸気流Ｆに合わせて、第１インジェクタ３０よりもやや遅めに噴射時期が設定されている。

そうして噴射時期を設定すれば前記ステップＳＡ６に進んで、エキセン角センサ３８からの信号に基づき、前記の設定した噴射時期になったと判定すれば、第２インジェクタ３１を作動させて燃料を噴射させ、しかる後にリターンする。

つまり、領域Ｒ１よりも高負荷ないし高回転側の領域Ｒ２においては、作動室５内で吸気流Ｆが大きく回り込み第２吸気ポート１３寄りを通ることに対応して、第２インジェクタ３１のみに燃料を噴射させ、図４(b)のように第２吸気ポート１３寄りに向かう燃料噴霧Ｓ２を形成する。これにより、前記領域Ｒ１のときと同様に燃料噴霧Ｓ２を吸気流Ｆの主流に衝突させて、その微粒化及び気化、霧化を効果的に促進できる。

さらに、前記ステップＳＡ２，ＳＡ７にてそれぞれＮＯと判定して進んだステップＳＡ１０では、第１、第２の両方のインジェクタ３０，３１を設定するとともに、それら各々の流量特性を考慮して噴射パルス巾を決定する。続くステップＳＡ１１では前記ステップＳＡ５，ＳＡ９と同様に第１、第２インジェクタ３０，３１の各噴射時期を各々噴射時期マップから設定して前記ステップＳＡ６に進み、それら両方のインジェクタ３０，３１により燃料を噴射させて、しかる後にリターンする。

こうして２つのインジェクタ３０，３１の両方を作動させることで、相対的に負荷の高い運転状態で要求される燃料を相対的に短い期間で噴射することが可能になり、燃料噴霧Ｓ１，Ｓ２を比較的吸気流速の高いときに形成できるので、その気化、霧化を促進する上で有利になる。特に第２運転域(II)以上の中高回転域においては、第１及び第２吸気ポート１１，１３を介して作動室５にその両側方から吸気が流入し、両方のインジェクタ３０，３１の作動によってロータ幅方向に広く分散された燃料噴霧が吸気流に巻き込まれて、十分に混合されるようになる。

前記図６のフローが全体として、エンジン１が低負荷低回転の所定運転領域（領域Ｒ１）にあるときに、第１インジェクタ３０により燃料を噴射させる一方、それよりも高負荷ないし高回転側の領域Ｒ２では第２インジェクタ３１により燃料を噴射させる噴射制御手段４０ａに対応している。

噴射制御手段４０ａは、前記領域Ｒ１における第１インジェクタ３０の燃料噴射を、吸気行程の前半においてロータ６の移動に伴い第１吸気ポート１１から作動室５に吸入される吸気の流速が所定以上に高くなる期間内で行うように構成されている。このような噴射制御手段４０ａの機能は、ＥＣＵ４０のメモリに格納されているプログラムがＣＰＵによって実行されることで、実現する。

（作用効果）
したがって、この実施形態に係るロータリピストンエンジン１では、まず、低回転側の第１運転域(Ｉ)において第２独立吸気通路２２のシャッター弁２４が閉じられて、吸気が第１独立吸気通路２１のみを流通するようになり、吸気の流量が少ないときでもその流速を高めて、作動室５における吸気流動を強化することができる。よって、吸気流動により燃料噴霧の気化、霧化を促進する上で有利になる。

また、特に低負荷低回転の領域Ｒ１においては、ロータ６の移動に伴い吸気流速が所定以上に高くなる期間内で第１インジェクタ３０により燃料を噴射させ、ロータ幅方向について第１吸気ポート１１寄りに向かう燃料噴霧Ｓ１を形成する一方、それよりも高負荷ないし高回転側の領域Ｒ２では、第２インジェクタ３１により燃料を噴射させて、ロータ幅方向について前記とは反対向きの燃料噴霧Ｓ２を形成することで、エンジン１の運転状態の変化に依らず、作動室５内の吸気流の主流に燃料噴霧Ｓ１，Ｓ２を衝突させて、その微粒化及び気化、霧化を効果的に促進することができる。

さらに、前記第１運転域(Ｉ)の高負荷側（領域Ｒ１，Ｒ２以外）から第２、第３運転域(II)(III)にかけての中高回転域においては、２つのインジェクタ３０，３１の両方から燃料を噴射させることで、燃料噴射量の増大に対応するとともに、燃料を相対的に吸気流速の高い期間に噴射することが可能になり、吸気流によって気化、霧化を促進する上で有利になる。

特に、シャッター弁２４が開かれて吸気が第１及び第２の両方の独立吸気通路２１，２２を流通し、作動室５に両側方から流入するようになれば、両方のインジェクタ３０，３１からロータ幅方向に広く分散するように噴射した燃料を吸気流に巻き込んで、十分に混合することができ、このことも燃料の気化、霧化を促進する上で有利になる。

尚、本発明の構成は、前記実施形態のものに限定されることはなく、その他の種々の構成を包含する。すなわち、前記実施形態では、第１、第２の２つのインジェクタ３０，３１を使い分けて、作動室５への燃料噴射の向きを変更するようにしているが、これに限るものではなく、例えばエアアシスト・タイプのインジェクタにおいてアシストエアの供給方向を可変とすることにより、燃料の噴射方向を変更するもののように、１つのインジェクタで作動室５への燃料噴射の向きを変更することもできる。

但し、前記実施形態のように２つのインジェクタ３０，３１を使い分けるようにすれば、相対的に低負荷側で使用する第１インジェクタ３０を高負荷側で使用する第２インジェクタ３１よりも小容量のものとすることで、燃料噴射量の少ない領域Ｒ１における噴射制御の精度を高めることができ、好ましい。

また、前記実施形態では、第１、第２の２つのインジェクタ３０，３１を互いにやや間隔を空けて配置しているが、両者を近接させて配置してもよい。但し、低負荷側で使用する第１インジェクタ３０は、前記実施形態のようにロータ６の移動方向について相対的に遅れ側に配置するのが好ましい。これは、吸気流が減衰しないよう、できるだけ早く燃料を噴射するためであり、また、相対的に吸気ポート１１の開口に近づけて配置するためでもある。

さらに、前記実施形態においてエンジン１は、追加吸気通路２０を有し、吸気量の多い高回転域においては第１及び第２独立吸気通路２１，２２に加えて追加吸気通路２０からも吸気を供給するようにしたものであるが、この追加吸気通路２０はなくてもよい。

以上、説明したように、本発明に係るロータリピストンエンジンは、作動室に直接、噴射する燃料の気化、霧化を促進し、混合気の燃焼性を高めることができるものであるから、自動車用エンジン等に好適である。

本発明の実施形態に係るロータリピストンエンジンの要部構成を示す断面図である。 同エンジンの要部の斜視図である。 同エンジンの制御システムを含めた全体構成図である。 ２つのインジェクタから各々ロータ幅方向に片寄って噴射される燃料噴霧を模式的に示す説明図である。 エンジンの制御マップの一例を示す説明図である。 インジェクタを使い分ける制御のフローチャート図である。 噴射時期マップの一例を示す説明図である。 エキセン角の変化に伴う吸気流速の変化を示す説明図である。

符号の説明

１ ロータリピストンエンジン
２ ロータハウジング
２ａ トロコイド内周面
３ サイドハウジング、インターミディエイトハウジング
５ 作動室
６ ロータ
１１ 第１吸気ポート
１３ 第２吸気ポート
３０ 第１インジェクタ（第１燃料噴射弁）
３１ 第２インジェクタ（第２燃料噴射弁）
４０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
４０ａ 噴射制御手段
Ｓ１，Ｓ２ 燃料噴霧

Claims (5)

1. 作動室に臨むハウジングの側面に吸気ポートが開口するとともに、該作動室内に直接、燃料を噴射可能な燃料噴射手段が設けられたロータリピストンエンジンの燃料噴射装置であって、
   前記燃料噴射手段は、エンジンが低負荷低回転の所定運転領域にあるとき、ロータの幅方向について前記吸気ポート開口寄りに燃料を噴射する一方、該所定運転領域よりも高負荷ないし高回転側ではロータ幅方向について前記と反対寄りに燃料を噴射するように構成されている
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの燃料噴射装置。
2. 請求項１の燃料噴射装置において、
   燃料噴射手段は、
   各々ハウジングのトロコイド内周面にて作動室に臨み、ロータ幅方向について吸気ポート開口寄りに燃料を噴射する第１の燃料噴射弁、及び、ロータ幅方向について前記と反対寄りに燃料を噴射する第２の燃料噴射弁と、
   エンジンが低負荷低回転の所定運転領域にあるとき、前記第１燃料噴射弁により燃料を噴射させる一方、該所定運転領域よりも高負荷ないし高回転側では前記第２燃料噴射弁により燃料を噴射させる噴射制御手段と、を備える
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの燃料噴射装置。
3. 請求項２の燃料噴射装置において、
   第１燃料噴射弁が、第２燃料噴射弁よりもロータの移動方向について遅れ側に配設されていることを特徴とするロータリピストンエンジンの燃料噴射装置。
4. 請求項２の燃料噴射装置において、
   ハウジングの一側面に開口し常時、開放される第１吸気ポートと、該ハウジングの他側面に開口し、所定運転領域よりも高回転側で開放される第２吸気ポートと、が設けられ、
   噴射制御手段は、前記第２吸気ポートの開放後は第１及び第２燃料噴射弁の両方により燃料を噴射させるように構成されている
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの燃料噴射装置。
5. 請求項１の燃料噴射装置において、
   燃料噴射手段がロータ幅方向について吸気ポート開口寄りに噴射する燃料の噴射時期は、吸気行程の前半においてロータの移動に伴い吸気ポートから作動室に吸入される吸気の流速が所定以上に高くなる期間内に設定されている
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの燃料噴射装置。

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