JP2010156289A - Fuel injection control device of rotary piston engine - Google Patents
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Abstract
Description
ここに開示する技術は、広くはロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置に関する。 The technology disclosed herein generally relates to a fuel injection control device for a rotary piston engine.
ロータリーピストンエンジンは、概略楕円形状のトロコイド内周面を有するローターハウジングの両側にサイドハウジングを配置することによって形成したローター収容室内に、概略三角形状のローターを収容したエンジンである。ロータリーピストンエンジンは、ローターの回転につれて、ローターとハウジングとの間で区画した3つの作動室それぞれを周方向に移動させながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行わせる(例えば特許文献1参照)。 The rotary piston engine is an engine in which a substantially triangular rotor is accommodated in a rotor accommodating chamber formed by disposing side housings on both sides of a rotor housing having a substantially elliptical trochoid inner peripheral surface. As the rotor rotates, the rotary piston engine causes each of the three working chambers partitioned between the rotor and the housing to move in the circumferential direction, and sequentially performs intake, compression, expansion, and exhaust strokes (for example, Patent Documents). 1).
こうしたロータリーピストンエンジンにおける燃料供給は、吸気ポート及び/又は吸気マニホールドに取り付けた燃料噴射弁から燃料を噴射することに行われることが一般的である。 The fuel supply in such a rotary piston engine is generally performed by injecting fuel from a fuel injection valve attached to an intake port and / or an intake manifold.
また、前記特許文献1には、点火プラグ周りに成層化混合気を形成すべく、吸気行程にある作動室内に臨むように長軸付近に配置した燃料噴射弁から、その点火プラグの方向に指向するように、吸気行程の後半以降のタイミングで作動室内に燃料を直接噴射するようにしたロータリーピストンエンジンも開示されている。
ところで、ロータリーピストンエンジンの運転状態が高負荷運転領域にあるときには、高トルクが要求される一方で、ロータリーピストンエンジンの運転状態が部分負荷運転領域にあるときには、トルク要求よりも低燃費が要求される。しかしながら、前記従来のロータリーピストンエンジンは、これらの要求を共に満足させることが難しいことを、本願出願人は見出した。 By the way, when the operation state of the rotary piston engine is in the high load operation region, high torque is required. On the other hand, when the operation state of the rotary piston engine is in the partial load operation region, lower fuel consumption is required than the torque request. The However, the present applicant has found that the conventional rotary piston engine is difficult to satisfy both of these requirements.
ここに開示するロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置は、高負荷運転領域においてはトルクの向上を図る一方で、部分負荷運転領域では特に低燃費を実現することを目的とする。 The fuel injection control device for a rotary piston engine disclosed herein aims to improve the torque in the high load operation region, while achieving particularly low fuel consumption in the partial load operation region.
本願出願人は、吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第1燃料噴射弁と、吸気乃至圧縮行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第2燃料噴射弁との少なくとも2つの燃料噴射弁を備えるようにし、ロータリーピストンエンジンの運転状態に応じて、その第1及び第2燃料噴射弁による燃料噴射態様を変更することにした。 The applicant of the present application has at least two fuel injections: a first fuel injection valve that directly injects fuel into the working chamber in the intake stroke, and a second fuel injection valve that directly injects fuel into the operating chamber in the intake or compression stroke. A valve is provided, and the fuel injection mode by the first and second fuel injection valves is changed according to the operating state of the rotary piston engine.
具体的に、ロータリーピストンエンジンの運転状態が、所定の高負荷運転領域にあるときには、第1燃料噴射弁により吸気行程時の燃料噴射(以下、吸気行程噴射ともいう)を行うことによって、燃料の気化潜熱効果により吸気を冷却し、吸気充填効率を高めてトルクの向上を図る一方で、ロータリーピストンエンジンの運転状態が、部分負荷運転領域にあるときには、第1燃料噴射弁による吸気行程噴射と第2燃料噴射弁による圧縮行程時の燃料噴射(以下、圧縮行程噴射ともいう)とを行うことによって、作動室内の混合気の均質化を図り、燃焼特性の改善による燃費の向上を図るようにした。 Specifically, when the operation state of the rotary piston engine is in a predetermined high-load operation region, fuel injection during the intake stroke (hereinafter also referred to as intake stroke injection) is performed by the first fuel injection valve. While the intake air is cooled by the vaporization latent heat effect and the intake charge efficiency is increased to improve the torque, when the operation state of the rotary piston engine is in the partial load operation region, the intake stroke injection and the first injection by the first fuel injection valve are performed. (2) Fuel injection during the compression stroke by the fuel injection valve (hereinafter also referred to as compression stroke injection) is performed so as to homogenize the air-fuel mixture in the working chamber and improve fuel consumption by improving combustion characteristics. .
ロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置は、互いに直交する長軸及び短軸によって規定される概略楕円形状のトロコイド内周面を有するローターハウジングと、それを挟むように配置されるサイドハウジングとにより区画されるローター収容室内に、ローターが収容されて3つの作動室を区画すると共に、そのローターが出力軸回りに遊星回転運動することによって、前記各作動室を周方向に移動させながら、吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を順に行わせるように構成されたロータリーピストンエンジンと、前記吸気行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第1燃料噴射弁と、前記吸気乃至圧縮行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該吸気乃至圧縮行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第2燃料噴射弁と、前記作動室内の混合気が前記ロータリーピストンエンジンの運転状態に応じて設定された空燃比となるように前記第1及び第2燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する制御手段と、を備え、前記サイドハウジングの少なくとも1つには、前記吸気行程にある前記作動室に連通して当該作動室に空気を吸入させることが可能となるように吸気ポートが開口し、前記制御手段は、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が、所定の高負荷運転領域にあるときには、前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射を行い、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が、前記高負荷運転領域よりも低負荷の部分負荷運転領域にあるときには、前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射と前記第2燃料噴射弁による圧縮行程時の燃料噴射とを行うように構成されている。 A fuel injection control device for a rotary piston engine is partitioned by a rotor housing having a substantially elliptical trochoid inner peripheral surface defined by a long axis and a short axis perpendicular to each other, and a side housing arranged so as to sandwich the rotor housing. The rotor is accommodated in the rotor accommodating chamber to divide the three working chambers, and by rotating the planets around the output shaft, the rotor is moved in the circumferential direction, and the intake, compression, A rotary piston engine configured to perform each of the expansion and exhaust strokes in order, and a fuel that is attached to the rotor housing so as to face the working chamber in the intake stroke and directly into the working chamber in the intake stroke A first fuel injection valve that injects, and the rotor facing the working chamber in the intake or compression stroke A second fuel injection valve which is attached to the wing and directly injects fuel into the working chamber in the intake or compression stroke, and an air-fuel ratio in which the air-fuel mixture in the working chamber is set according to the operating state of the rotary piston engine Control means for controlling fuel injection by the first and second fuel injection valves so that at least one of the side housings communicates with the working chamber in the intake stroke and When the intake port is opened so that air can be sucked into the working chamber, and the operating means of the rotary piston engine is in a predetermined high load operating region, the first fuel injection valve The fuel is injected during the intake stroke of the rotary piston engine, and the operation state of the rotary piston engine is in a partial load operation region where the load is lower than the high load operation region. Sometimes, it is configured to perform the fuel injection during the compression stroke and fuel injection during the intake stroke by the first fuel injection valve according to the second fuel injection valve.
ロータリーピストンエンジンの運転状態が所定の高負荷運転領域にあるときには、第1燃料噴射弁による吸気行程噴射を行う。吸気行程噴射は、燃料の気化潜熱効果により吸気を冷却して、吸気充填効率を高める。その結果、高負荷運転領域においてはトルクが向上する。一方で、ロータリーピストンエンジンの運転状態が、部分負荷運転領域にあるときには、第1燃料噴射弁による吸気行程噴射と第2燃料噴射弁による圧縮行程噴射とを行う。吸気行程時の燃料噴射は、吸気冷却による充填効率向上効果の他にも、点火タイミングに対して大幅に早いタイミングで燃料が噴射されることから、気化霧化時間を長時間確保することができる。従って、第1燃料噴射弁による吸気行程噴射は、気化霧化が良好な混合気を形成する上で有利である。 When the operation state of the rotary piston engine is in a predetermined high load operation region, intake stroke injection is performed by the first fuel injection valve. The intake stroke injection cools the intake air by the effect of latent heat of vaporization of the fuel and increases the intake charge efficiency. As a result, the torque is improved in the high load operation region. On the other hand, when the operation state of the rotary piston engine is in the partial load operation region, intake stroke injection by the first fuel injection valve and compression stroke injection by the second fuel injection valve are performed. In addition to the effect of improving the charging efficiency due to the intake air cooling, the fuel injection during the intake stroke ensures the vaporization atomization time for a long time because the fuel is injected at a much earlier timing than the ignition timing. . Therefore, the intake stroke injection by the first fuel injection valve is advantageous in forming an air-fuel mixture with good vaporization atomization.
第1燃料噴射弁を通じて燃料が供給された混合気は、ロータの回転に伴い、吸気行程から圧縮行程へと移行する。このときにローターの回転に対して混合気(燃料)の流動が相対的に遅れ、その結果、ローターの回転方向に扁平形状となる圧縮・膨張作動室内において、相対的にローター回転方向の進み側の領域がリーンになり、相対的にローター回転方向の遅れ側の領域がリッチになるような、不均質性を生じることになる。第2燃料噴射弁による燃料噴射は、圧縮行程において実行される。この燃料噴射は、作動室内における相対的にリーンの領域をリッチ化し、混合気の不均質化を解消し得る。混合気の不均質化の解消は、ロータリーピストンエンジンの燃焼特性を改善させ、燃焼特性の改善は、燃費を向上させ得る。 The air-fuel mixture supplied with fuel through the first fuel injection valve shifts from the intake stroke to the compression stroke as the rotor rotates. At this time, the flow of the air-fuel mixture (fuel) is relatively delayed with respect to the rotation of the rotor, and as a result, in the compression / expansion operation chamber having a flat shape in the rotation direction of the rotor, the advance side of the rotor rotation direction is relatively This region becomes lean, and inhomogeneity occurs such that the region on the delay side in the rotor rotation direction becomes relatively rich. Fuel injection by the second fuel injection valve is performed in the compression stroke. This fuel injection can enrich the relatively lean region in the working chamber and eliminate the heterogeneity of the air-fuel mixture. Eliminating the heterogeneity of the air-fuel mixture can improve the combustion characteristics of the rotary piston engine, and the improvement of the combustion characteristics can improve the fuel consumption.
前記ロータリーピストンエンジンは、前記圧縮乃至膨張行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられる少なくとも1の点火プラグを備え、前記第1及び第2燃料噴射弁はそれぞれ、前記ローターハウジングにおける長軸付近に配置されており、前記第1燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記吸気ポートの方向に指向して燃料を噴射し、前記第2燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記点火プラグの方向に指向して燃料を噴射する、としてもよい。 The rotary piston engine includes at least one spark plug that is attached to the rotor housing so as to face the working chamber in the compression or expansion stroke, and the first and second fuel injection valves are respectively long in the rotor housing. The first fuel injection valve is disposed in the vicinity of the shaft, and when viewed in the output shaft direction, the first fuel injection valve directs fuel in the direction of the intake port, and the second fuel injection valve The fuel may be injected in the direction of the spark plug when viewed in the axial direction.
第1燃料噴射弁は、ローターハウジングにおける長軸付近から吸気ポートの方向に指向して燃料を噴射するため、噴霧飛翔距離が比較的長くなり、燃料の壁面付着を抑制する上で有利である。 Since the first fuel injection valve injects the fuel from the vicinity of the long axis of the rotor housing toward the intake port, the spray flight distance becomes relatively long, which is advantageous in suppressing the fuel wall surface adhesion.
第2燃料噴射弁は、ローターハウジングにおける長軸付近から、点火プラグの方向に指向して燃料を噴射するため、圧縮行程にある作動室内において、ローターの回転方向の進み側の領域に燃料を供給する上で有利である。つまり、相対的にリーンな領域に燃料を供給することにより、その領域をリッチ化し得るため、作動室内の混合気の不均質性を解消する上で効果的である。 Since the second fuel injection valve injects fuel from the vicinity of the long axis of the rotor housing toward the spark plug, the fuel is supplied to the region on the advance side in the rotational direction of the rotor in the working chamber in the compression stroke. This is advantageous. That is, by supplying fuel to a relatively lean area, the area can be enriched, which is effective in eliminating the heterogeneity of the air-fuel mixture in the working chamber.
前記制御手段は、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が前記部分負荷運転領域にあるときには、前記第1燃料噴射弁による前記吸気行程時の燃料噴射と、前記第2燃料噴射弁による前記圧縮行程時の燃料噴射との間のタイミングで、前記第2燃料噴射弁による先行噴射をさらに実行するように構成されている、としてもよい。 When the operation state of the rotary piston engine is in the partial load operation region, the control means is configured to perform fuel injection during the intake stroke by the first fuel injection valve and during the compression stroke by the second fuel injection valve. It may be configured to further perform the preceding injection by the second fuel injection valve at a timing between the fuel injection.
先行噴射は、圧縮行程噴射よりも早いタイミングで燃料が作動室内に噴射されるため、気化霧化時間が確保されて、その分、燃料の気化霧化比率が高まる。これは、作動室内の混合気の均質化を図る上で有利である。また、ローターの回転に伴い、互いにタイミングを異ならせて燃料を3分割で噴射することは、ローターの回転方向に扁平形状となる作動室内の濃度分布を、よりきめ細かく制御し得る。 In the pre-injection, since fuel is injected into the working chamber at a timing earlier than the compression stroke injection, the vaporization atomization time is secured, and the vaporization atomization ratio of the fuel is increased accordingly. This is advantageous in achieving homogenization of the air-fuel mixture in the working chamber. In addition, by injecting the fuel into three parts at different timings with the rotation of the rotor, the concentration distribution in the working chamber that is flat in the rotation direction of the rotor can be controlled more finely.
前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射タイミングは、前記吸気ポートが開口している時期と重なるように設定され、前記第2燃料噴射弁による先行噴射のタイミングは、前記作動室が吸気行程後半から圧縮行程初期にかけての時期にあるときに設定されている一方、前記圧縮行程時の燃料噴射タイミングは、前記作動室が前記圧縮行程の中盤にあるときに設定されている、としてもよい。 The fuel injection timing during the intake stroke by the first fuel injection valve is set to overlap with the timing when the intake port is open, and the timing of the preceding injection by the second fuel injection valve is determined by the working chamber. The fuel injection timing during the compression stroke may be set when the working chamber is in the middle of the compression stroke, while the fuel injection timing during the compression stroke is set when the time is from the latter half of the stroke to the beginning of the compression stroke. .
吸気ポートの開口時期には、作動室内には激しい吸気流の流動が形成されている。このタイミングで燃料を噴射する、つまり吸気行程噴射を実行することは、燃料を効率よく拡散させ、混合気の均質化に有利である。一方、圧縮行程噴射を圧縮行程の中盤で実行することによって、ローターの回転角度との関係上、圧縮作動室内における相対的にリーンの領域に、燃料を効率的に供給し得る。 At the opening timing of the intake port, intense intake flow is formed in the working chamber. Injecting the fuel at this timing, that is, performing the intake stroke injection is advantageous for efficiently diffusing the fuel and homogenizing the air-fuel mixture. On the other hand, by executing the compression stroke injection in the middle of the compression stroke, the fuel can be efficiently supplied to a relatively lean region in the compression working chamber in relation to the rotation angle of the rotor.
前記燃料噴射制御手段は、前記制御手段によって制御されると共に、前記吸気ポート内に燃料を噴射する第3燃料噴射弁をさらに備え、前記制御手段は、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が所定の高回転運転領域にあるときには、前記第3燃料噴射弁による前記吸気ポート内への燃料噴射と前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射との双方を少なくとも実行する、としてもよい。 The fuel injection control means is further controlled by the control means and further includes a third fuel injection valve for injecting fuel into the intake port, and the control means has a predetermined high operating state of the rotary piston engine. When in the rotational operation region, at least both fuel injection into the intake port by the third fuel injection valve and fuel injection during the intake stroke by the first fuel injection valve may be executed.
ロータリーピストンエンジンは最高回転数が比較的高く、運転領域が比較的広いという特徴を有している。このため、前記第1及び第2燃料噴射弁による作動室内への燃料噴射にポート噴射を組み合わせることは、広い運転領域を有するロータリーピストンエンジンにおいて有効である。 The rotary piston engine has a feature that the maximum rotational speed is relatively high and the operation range is relatively wide. For this reason, combining the fuel injection into the working chamber by the first and second fuel injection valves with the port injection is effective in a rotary piston engine having a wide operating range.
前記ロータリーピストンエンジンは、前記高負荷運転領域において設定される空燃比と、前記部分負荷運転領域において設定される空燃比とが互いに異なるように構成されている、としてもよい。 The rotary piston engine may be configured such that an air-fuel ratio set in the high load operation region and an air-fuel ratio set in the partial load operation region are different from each other.
空燃比が相対的に低く、供給する燃料の量が相対的に多いときには、吸気行程噴射を行うことによって長い気化霧化時間を確保する。また、供給する燃料の量が相対的に多いことで、前述した作動室内の相対的にリーンの領域においても燃料の濃度は比較的高く、吸気行程噴射のみであっても、燃焼特性は悪化しない。一方、空燃比が相対的に高く、供給する燃料の量が相対的に少ないときには、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とに分割して燃料を噴射することによって、前述したように作動室内の混合気を均質化して、燃焼特性が改善する。 When the air-fuel ratio is relatively low and the amount of fuel to be supplied is relatively large, a long vaporization atomization time is ensured by performing the intake stroke injection. Further, since the amount of fuel to be supplied is relatively large, the fuel concentration is relatively high even in the relatively lean region in the working chamber described above, and the combustion characteristics are not deteriorated even with only the intake stroke injection. . On the other hand, when the air-fuel ratio is relatively high and the amount of fuel to be supplied is relatively small, the fuel mixture is divided into intake stroke injection and compression stroke injection to inject the fuel in the working chamber as described above. To improve combustion characteristics.
以上説明したように、ロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置は、運転状態が所定の高負荷運転領域にあるときには、第1燃料噴射弁による吸気行程噴射を行うことによって、吸気冷却により吸気充填効率が向上する結果、トルクが向上する一方、運転状態が部分負荷運転領域にあるときには、第1燃料噴射弁による吸気行程噴射と第2燃料噴射弁による圧縮行程噴射とを行うことによって、作動室内の混合気の不均質化を解消して、燃焼特性の改善により燃費を向上させることができる。 As described above, the fuel injection control device of the rotary piston engine performs the intake stroke injection by the first fuel injection valve when the operation state is in the predetermined high load operation region, thereby improving the intake charging efficiency by the intake air cooling. As a result of the improvement, while the torque is improved, when the operation state is in the partial load operation region, the intake stroke injection by the first fuel injection valve and the compression stroke injection by the second fuel injection valve are performed, thereby mixing in the working chamber. It is possible to eliminate the inhomogeneity of the gas and improve the fuel consumption by improving the combustion characteristics.
以下、図面に基づいてロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置を説明する。尚、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、適用物或いは用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, a fuel injection device for a rotary piston engine will be described with reference to the drawings. In addition, the following description is only an illustration essentially and does not intend restrict | limiting an application thing or a use.
図1及び図2は、ロータリーピストンエンジン1(以下、単にエンジン1ともいう)の例を示している。このエンジン1は、2つのローター2,2を備えた2ロータータイプであり、フロント側及びリヤ側の2つのローターハウジング3,3が、インターミディエイトハウジング(サイドハウジング)4をその間に挟んだ状態で、これらの両側からさらに2つのサイドハウジング5,5で挟み込むようにして一体化されることによって構成されている。尚、図1では、その右側(フロント側)の一部は切り欠いて内部を示すとともに、左側(リヤ側)のサイドハウジング5も内部を示すために分離してある。また、図中の符号Xはエキセントリックシャフト6の軸心となる回転軸(出力軸)である。
1 and 2 show an example of a rotary piston engine 1 (hereinafter also simply referred to as engine 1). The
そして、各ローターハウジング3,3の、平行トロコイド曲線で描かれるトロコイド内周面3a,3aと、これらローターハウジング3,3を両側から挟むサイドハウジング5,5の内側面5a,5aと、インターミディエイトハウジング4の両側の内側面4a,4aとによって、図2に示すように回転軸Xの方向から見て繭のような略楕円形状をした、ローター収容室31が、フロント側及びリヤ側の2つ横並びに区画されており、これらローター収容室31にそれぞれローター2が1つずつ収容されている。各ローター収容室31は、インターミディエイトハウジング4に対して対称に配置されており、ローター2の位置及び位相が異なっている点を除けば構成は同じであるため、以下、1つのローター収容室31について説明する。
And the trochoid inner
ローター2は、回転軸Xの方向から見て各辺の中央部が膨出する略三角形状をしたブロック体からなり、その外周に、各頂部間に3つの略長方形をしたフランク面2a,2a,2aを備えている。各フランク面2aの中央部分には、長軸方向に延びるリセス2bが形成されている。
The
ローター2は、各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがローターハウジング3のトロコイド内周面3aに摺接しており、このローターハウジング3のトロコイド内周面3aと、インターミディエイトハウジング4の内側面4aと、サイドハウジング5の内側面5aと、ローター2のフランク面2aとで、ローター収容室31の内部に、3つの作動室8,8,8がそれぞれ区画形成されている。従ってこのエンジン1は、フロント側に第1〜第3の3つの作動室8と、リヤ側に第4〜第6の3つの作動室8の、合計6個の作動室を有している(図7参照)。
The
ローター2の内側には位相ギアが設けられている(図示せず)。すなわち、ローター2の内側の内歯車(ローターギア)とサイドハウジング5側の外歯車(固定ギア)とが噛合するとともに、ローター2は、インターミディエイトハウジング4及びサイドハウジング5を貫通するエキセントリックシャフト6に対して、遊星回転運動をするように支持されている。
A phase gear is provided inside the rotor 2 (not shown). That is, the internal gear (rotor gear) inside the
すなわち、ローター2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、ローター2は、3つのシール部が各々ローターハウジング3のトロコイド内周面3aに摺接しつつ、エキセントリックシャフト6の偏心輪(偏心軸)6aの周りを自転しながら、回転軸Xの周りに自転と同方向に公転する(この自転、公転を含め、広い意味で単にローターの回転という)。そして、ローター2が1回転する間に3つの作動室8,8,8が周方向に移動し、それぞれで吸気、圧縮、膨張(燃焼)及び排気の各行程が行われて、これにより発生する回転力がローター2を介してエキセントリックシャフト6から出力される。
That is, the rotational motion of the
より具体的に、図2において、ローター2は矢印で示すように、時計回りに回転しており、回転軸Xを通るローター収容室31の長軸Yを境に分けられるローター収容室31の左側が概ね吸気及び排気行程の領域となり、右側が概ね圧縮及び膨張行程の領域となっている。
More specifically, in FIG. 2, the
そして、図2における左上の作動室8に着目すると、これは吸気と噴射された燃料とによって混合気を形成する吸気行程を示しており(以下、この状態にある作動室を吸気作動室8ともいう)、この作動室8がローター2の回転につれ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(図示は省略するが、以下、この状態にある作動室を圧縮作動室8ともいう)。その後、図2の右側に示す作動室8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91,92により点火されて、燃焼・膨張行程が行われる(以下、この状態にある作動室を圧縮・膨張作動室8ともいう)。そして、最後に図2の左下の作動室8のような排気行程に至ると(以下、この状態にある作動室を排気作動室8ともいう)、燃焼ガスが排気ポート10から排気された後、再び吸気行程に戻って各行程が繰り返されるようになっている。
When attention is paid to the upper
吸気作動室8には、複数の吸気ポート11,12,13が連通している。すなわち、吸気作動室8に面するインターミディエイトハウジング4の内側面4aには、ローター収容室31の外周側の短軸Z寄りに第1吸気ポート11が開口している。また、図1に示すように、吸気作動室8に面するサイドハウジング5の内側面5aには、第1吸気ポート11に対向するように、そのローター収容室31の外周側の短軸Z寄りに第2吸気ポート12及び第3吸気ポート13が開口している。例えば、エンジン1の低回転域では、第1吸気ポート11のみから吸気され、吸気量が不足するようになると第2吸気ポート12からも吸気され(中回転域)、さらに吸気量が不足するようになると第3吸気ポート13からも吸気されて(高回転域)、吸気量が変化しても最適な吸気流速を維持して、エンジン1の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効率よく吸気できるようになっている。
A plurality of
排気作動室8には、複数の排気ポート10,10が連通している。すなわち、排気作動室8に面するインターミディエイトハウジング4の内側面4aには、ローター収容室31の外周側の短軸Z寄りに排気ポート10が開口している。また、図1に示すように、排気作動室8に面するサイドハウジング5の内側面5aにも、前記排気ポート10に対向して排気ポート10が開口している。このようにこのエンジン1では、いわゆるサイド排気方式が採用されており、この排気ポート10の開口位置及び開口形状は、吸気のオープンタイミングと排気のオープンタイミングとがオーバーラップしないように設定されている。これによって、次行程に持ち込まれる残留排ガスを低減するようにしており、その結果、混合気がリーンであっても燃焼安定性が向上するようになる。
A plurality of
ローターハウジング3の長軸Y上に相当する、該ローターハウジング3の頂部付近には、第1インジェクタ(燃料噴射弁)15及び第2インジェクタ16がそれぞれ取り付けられている。第1インジェクタ15は、吸気作動室8に臨んで配設され、第2インジェクタ16は、圧縮作動室8に臨んで配設されている。
A first injector (fuel injection valve) 15 and a
第1インジェクタ15は、図2,3に示すように、長軸Yに対してローター回転方向の遅れ側、つまり、図3における左側に配設されている。第1インジェクタ15は、吸気作動室8内に燃料を直接噴射するように構成されており、第1インジェクタ15は特に、図3に示す回転軸X方向に見たときに、前記ローターハウジング3の頂部付近から、吸気ポート11,12,13の方向に指向して、燃料を噴射する。第1インジェクタ15は、その先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有するマルチホール型である。ここでは、第1インジェクタ15は、図4に示すように、ローター回転方向に4方向と、ローター幅方向に2方向との、合計8方向(D1−1,D1−2,D2−1,D2−2,D3−1,D3−2,D4−1,D4−2)に燃料を噴射するように、8個の噴孔が形成されている。第1インジェクタ15の噴孔の数は、これに限るものではない。尚、図4は、第1及び第2インジェクタ15,16の先端位置から所定距離だけ離れた仮想平面上において、各インジェクタ15,16から噴射された燃料の噴霧位置を示しており、同図における二重丸はそれぞれ、当該仮想平面に投影した第1及び第2インジェクタ15,16の軸心位置を示している。尚、図3,4に示す第1インジェクタ15の噴射方向は例示であり、これに限定されない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第2インジェクタ16は、図2,3に示すように、長軸Yに対して、ローター回転方向の進み側、つまり、図3における右側に配設されている。第2インジェクタ16は、吸気乃至圧縮作動室8内に燃料を直接噴射するように構成されており、第2インジェクタ16は特に、図3に示す回転軸X方向に見たときに、前記ローターハウジング3の頂部付近から、後述する点火プラグ91の方向に指向して、燃料を噴射する。第2インジェクタ16はまた、第1インジェクタ15と同様に、その先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有するマルチホール型であり、ここにおいて第2インジェクタ16は、図4に示すように、ローター回転方向に対しては1方向でかつ、ローターの幅方向に対して2方向に燃料を噴射するように、2個の噴孔が形成されている。ローターの幅方向に対し2方向に燃料を噴射することによって、点火プラグ91のプラグホールに噴霧が直接当たることを避けることが可能となる。尚、図3,4に示す第2インジェクタ16の噴射方向は例示であり、これに限定されない。ここで、第1及び第2インジェクタ15,16は、その本体部は互いに同じインジェクタを採用する一方、その先端に取り付けられる噴孔が形成されたプレートのみを互いに異ならせるようにしてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1及び第2インジェクタ15,16は、図3に示すように、その軸心方向が互いに平行となるように、ローターハウジング3に対してそれぞれ取り付けられている。ここで、図3においては、第1及び第2インジェクタ15,16の軸心を、長軸Yに対して所定の角度を有するように傾斜して配置しているが、第1及び第2インジェクタ15,16を配設する角度は、特に限定されるものではない。第1及び第2インジェクタ15,16の配設角度は、その先端から噴射する燃料の方向と軸心との成す角度が最適となるように、適宜設定すればよい。また、図示は省略するが、フロント側及びリヤ側の2つのローター収容室31それぞれに対して、第1及び第2インジェクタ15,16が配設されており、その各ローター収容室31において、第1及び第2インジェクタ15,16は、互いに平行となるように配設されている。従ってこのエンジン1では、図5に示すように、合計4個のインジェクタ15,16が互いに平行となるように配設されている。尚、図5では、エンジン1において両サイドハウジング5,5の図示を省略している。
As shown in FIG. 3, the first and
図3,5に示すように、前記各インジェクタ15,16は、蓄圧器7に対して接続されており、蓄圧器7は、図示は省略する高圧燃料ポンプに接続されている。蓄圧器7は、高圧燃料ポンプから供給された燃料を、各インジェクタ15,16に任意のタイミングで供給することができるように高圧の状態で蓄える。蓄圧器7は、第1燃料供給管71と第2燃料供給管72とを含んで構成されている。第1燃料供給管71は、フロント側のローターハウジング3(図5における右側のローターハウジング3)に取り付けられた第1インジェクタ15と、リヤ側のローターハウジング3(図5における左側のローターハウジング3)に取り付けられた第2インジェクタ16とを互いに連通するようにフロント側及びリヤ側のローターハウジング3に亘って、回転軸X方向(正確には、回転軸Xに対して所定角度だけ傾斜した方向)に延びるように配設されている。第2燃料供給管72は、フロント側のローターハウジング3に取り付けられた第2インジェクタ16と、リヤ側のローターハウジング3に取り付けられた第1インジェクタ15とを互いに連通するように、フロント側及びリヤ側のローターハウジング3に亘って、回転軸X方向(正確には、回転軸Xに対して、第1燃料供給管71とは逆側に所定角度だけ傾斜した方向)に延びるように配設されている。第1及び第2燃料供給管71,72は、その長さ方向の略中央位置において交差しており、その交差位置で互いに連通している。こうして、蓄圧器7は、平面視で見たときに、X字状を有するように構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
この構成では、燃料供給管71,72を経路とした4つのインジェクタ15,16相互間の距離を、互いにほぼ等しくすることができる。このことは、各インジェクタ15,16における燃料噴射量の誤差のばらつきを抑制する上で有効である。つまり、あるインジェクタ15,16から燃料を噴射したときには、その燃料噴射に伴う脈動が燃料供給管71,72内を伝播して他のインジェクタ15,16まで到達することになる。脈動の伝達は、インジェクタ15,16の燃料噴射に影響を及ぼす場合がある。例えばインジェクタ15,16相互間の距離が異なる場合には、距離が相対的に短いインジェクタ15,16間では、脈動の影響が相対的に大きくなり、距離が相対的に長いインジェクタ15,16間では、脈動の影響が相対的に小さくなってしまう。このような脈動の影響の大小は、各インジェクタ15,16における燃料噴射量の誤差の大小を招く。これに対し、インジェクタ15,16相互間の距離を等しくした場合には、脈動の影響が互いに等しくなるため、各インジェクタ15,16における燃料噴射量の誤差も等しくなる。つまり、各インジェクタ15,16における燃料噴射量の誤差のばらつきが抑制される。
In this configuration, the distances between the four
図3に示すように、第1及び第2燃料供給管71,72はそれぞれ、その両端部それぞれにおいて下向きに突出して、第1又は第2インジェクタ15,16の上端部に外嵌される接続部73を有している。前述したように、4つのインジェクタ15,16は、互いに平行に配置されているため、各接続部73と各インジェクタ15,16との位置合わせをして、各接続部73が各インジェクタ15,16の上端部に外嵌するようにこの蓄圧器7を押し込めば、全てのインジェクタ15,16を、一度に蓄圧器7に接続させることができる。尚、蓄圧器7は、ローターハウジング3に対して別途固定される。このように第1及び第2燃料供給管71,72を一体化した構成は、蓄圧器7の構成を簡略化してコンパクトにすると共に、その組み付けを容易化する上で有効である。
As shown in FIG. 3, each of the first and second
第1燃料供給管71の一端(図5における右端)は閉塞している一方、他端(図5における左端)は、蓄圧器7の製造に際し穴開け加工を施すために開口している。この開口には盲栓74が取り付けられて気密・液密性を確保している。第2燃料供給管72の一端(図5における右端)もまた閉塞している一方、他端(図5における左端)は穴開け加工のために開口しており、この開口には、高圧燃料ポンプに接続される接続管の端部75が取り付けられている。
One end (the right end in FIG. 5) of the first
蓄圧器7において、第1及び第2燃料供給管72の交差する位置には、燃圧センサ76が取り付けられている。燃圧センサ76は、蓄圧器7内の燃料圧力を計測し、その計測信号を後述するコントロールユニット100(以下、ECUと略称する)に出力する(図6参照)。ECU100は、燃圧信号を、各インジェクタ15,16に供給するパルス幅(燃料噴射信号)を設定する際に利用する。この構成においては、燃圧センサ76と各インジェクタ15,16との距離は、互いにほぼ等しくなる。このことは、燃圧センサ76の計測値に対する各インジェクタ15,16のばらつきを抑制する。
In the
尚、図示は省略するが、前記構成の蓄圧器7において、第1及び第2燃料供給管71、72の交差部分に燃圧センサ76を取り付けるのではなく、第1燃料供給管71の他端に燃圧センサ76を取り付けてもよい。この構成は、蓄圧器7におけるシール部分を最小化するという利点を有する。
Although not shown in the drawings, in the
図2に示すように、第1吸気ポート11付近には、この第1吸気ポート11に臨んで、吸気ポート11内に燃料を噴射する第3インジェクタ17が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, a
また、ローターハウジング3の側部における、短軸Zを挟んだローター回転方向のトレーリング側(遅れ側)位置と、リーディング側(進み側)位置とにはそれぞれ、T側点火プラグ91とL側点火プラグ92とが取り付けられている。これら2つの点火プラグ91,92は、前記圧縮・膨張作動室8に臨んでおり、この圧縮・膨張作動室8内の混合気に、同時に又は位相差を持って順に点火をする。このように2つの点火プラグ91,92を備えることによって、扁平形状となる圧縮・膨張作動室8において、その燃焼速度を高めるようにしている。
In addition, at the side of the
図6は、このロータリーピストンエンジン1の制御に係る構成を示している。第1〜第3インジェクタ15,16,17、T側及びL側点火プラグ91,92の点火回路、スロットル弁107のモータ等は、ECU100により作動制御される。このECU100に対しては、少なくとも、吸気通路内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ105、排気中の酸素濃度を検出するリニアO2センサ106、エキセントリックシャフト6の回転角度を検出するエキセン角センサ103、冷却水の温度状態(エンジン水温)を検出する水温センサ104、アクセル開度センサ101、エンジン回転数センサ102、及び、燃圧センサ76がそれぞれ信号を出力する。ECU100は、エンジン1の運転状態を判定するとともに、その運転状態に応じて、上記スロットル弁107の開度、各作動室8における、T側及びL側点火プラグ91,92による点火時期、第1〜第3インジェクタ15,16,17による燃料噴射量及び燃料噴射タイミングの制御を行う。また、エンジン1の始動時には、ECU100は、スターターモータ108を駆動する。
FIG. 6 shows a configuration related to the control of the
ここで、このエンジン1は、図10に示すように、その運転領域を、低回転低負荷領域(図10の左下の領域)、低回転高負荷領域(図10の左上の領域)、高回転低負荷領域(図10の右下の領域)及び高回転高負荷領域(図10の右上の領域)の4つの領域に区分しており、各領域において、第1〜第3インジェクタ15,16,17による燃料噴射態様を互いに異ならせている。この運転領域の区分に関し、相対的に低負荷の領域(低回転低負荷領域及び高回転低負荷領域)と相対的に高負荷の領域(低回転高負荷領域及び高回転高負荷領域)とでは、空燃比が互いに異なるように設定される。つまり、相対的に低負荷の領域と相対的に高負荷の領域との境界線は、空燃比によって決定される。
Here, as shown in FIG. 10, the
そうして、低回転低負荷領域では、ECU100は、第1インジェクタ15によって吸気行程にある作動室8内に燃料を噴射する吸気行程時噴射と、第2インジェクタ16によって圧縮行程にある作動室8内に燃料を噴射する圧縮行程時噴射との双方を実行し、低回転高負荷領域では、ECU100は、第1インジェクタ15による吸気行程時噴射のみを実行し、高回転低負荷領域では、ECU100は、第1インジェクタ15による吸気行程時噴射と、第2インジェクタ16による圧縮行程時噴射と、さらに第3インジェクタ17によるポート噴射との3つの燃料噴射を実行し、高回転高負荷領域では、ECU100は、第1インジェクタ15による吸気行程時噴射と、第3インジェクタ17によるポート噴射との2つの燃料噴射を実行する。
Thus, in the low rotation and low load region, the
ここで、第1〜第3インジェクタ15,16,17から噴射する燃料量について説明すると、これら第1〜第3インジェクタ15,16は、エンジン1の運転状態に応じた空燃比となるように作動室8内に供給する燃料を、分割して噴射するように構成されている。つまり、第1インジェクタ15が噴射する燃料量と、第2インジェクタ16が噴射する燃料量と、第3インジェクタ17が噴射する燃料量との総量が、当該作動室8内に供給すべき燃料量に等しい。
Here, the fuel amount injected from the first to
相対的に低負荷の領域(低回転低負荷領域及び高回転低負荷領域)で、第1及び第2インジェクタ15,16による燃料噴射量を比較したときに、第1インジェクタ15の燃料噴射量は相対的に多く、第2インジェクタ16の燃料噴射量は相対的に少なく設定される。また、相対的に高回転の領域(高回転低負荷領域及び高回転高負荷領域)で実行される第3インジェクタ17の燃料噴射量は、第1インジェクタ15、又は、第1及び第2インジェクタ15,16による燃料噴射によっては不足する量を補うように設定される。従って、第3インジェクタ17の燃料噴射量は相対的に少ない。ロータリーピストンエンジン1は、レシプロエンジンと比較してより高回転まで運転が可能であり、その運転領域は比較的広い。このため、第1及び第2インジェクタ15,16だけでなく、第3インジェクタ17を備えることは、ロータリーピストンエンジン1の広い運転領域に対応する上で有利である。
When comparing the fuel injection amounts by the first and
次に、前記の構成のロータリーピストンエンジン1における燃料噴射制御について、図7のタイミングチャートを参照しながら説明する。図3に示すように、第1インジェクタ15は、ローターハウジング3の頂部付近から、吸気作動室8内の吸気ポート11,12,13の方向に指向して燃料を噴射する。このため、第1インジェクタ15による燃料噴射を、吸気対向噴射と呼ぶ場合がある。また、第1インジェクタ15の燃料噴射タイミングは、ローター2が図1に示す状態となって圧縮・膨張作動室8の容積が最小となる状態(圧縮上死点:TDC)を基準(0°)としたときに、エキセントリックシャフト6の回転方向側の回転角(エキセン角)が−450°〜−330°ATDCの範囲内で設定される。このときのローター2の回転角度は、図3における二点鎖線で示される。この燃料噴射タイミングは、吸気作動室8内での吸気の運動エネルギが大きくかつ、吸気流速も大きいタイミングであって、吸気作動室8内に激しい吸気流の流動が形成されている。このため、このタイミングで吸気ポート11,12,13に指向して燃料を噴射することによって、燃料を効率よく拡散させ得ることになる。また、このタイミングは、TDCに対して大幅に早いタイミングであるため、長い気化霧化時間を確保することが可能である。こうして、第1インジェクタ15による吸気対向噴射によって比較的多量の燃料を効率よく拡散させると共に、長い気化霧化時間を確保することによって気化霧化が良好な混合気を形成する。また、吸気対向噴射は、燃料の気化潜熱により吸気を冷却し、充填効率を向上させることが可能である。その後、その作動室8は圧縮行程へと移行する。
Next, fuel injection control in the
第2インジェクタ16は、ローターハウジング3の頂部位置から、圧縮作動室8内の点火プラグ91の方向に指向して燃料を噴射する。第2インジェクタ16が燃料噴射を行う場合には、図7において仮想的に示すように、圧縮噴射と、圧縮噴射よりも前のタイミングの先行噴射との双方を実行する。
The
圧縮噴射のタイミングは、−180°〜−150°ATDCの範囲内に設定される。このときのローター2の回転角度は、図3における実線で示され、これは圧縮行程の中盤に相当する。前述したように、作動室8が吸気行程から圧縮行程へと移行するに伴い、ローター2の回転に対して混合気(燃料)の流動が相対的に遅れる結果、圧縮・膨張作動室8内においては、ローター回転方向の進み側の領域がリーンになり、ローター回転方向の遅れ側の領域がリッチになるような不均質性を生じる。これに対し、図3に太実線で示すように、第2インジェクタ16によって点火プラグ91の方向に指向して燃料を噴射することによって、ローター2の回転角度との関係上、圧縮作動室8内における相対的にリーンの領域に燃料を供給し得る。このことにより、圧縮作動室8、及びその後の圧縮・膨張作動室8内におけるリーンの領域がリッチ化し、ローター回転方向に対する混合気の不均質性が解消され得る。
The timing of compression injection is set within a range of −180 ° to −150 ° ATDC. The rotation angle of the
先行噴射のタイミングは、吸気行程後半から圧縮行程初期に設定され、これは−270°ATDCの前後の範囲内に相当する。先行噴射は、圧縮噴射よりも早いタイミングで、当該圧縮噴射よりも燃料を少量噴射することにより、気化霧化時間を可及的に長く確保して燃料の気化霧化を良好にすると共に、ローター回転方向に扁平形状となる圧縮乃至膨張作動室内における混合気の均質化を、さらに高めるようにする。 The timing of the preceding injection is set from the latter half of the intake stroke to the beginning of the compression stroke, which corresponds to a range before and after −270 ° ATDC. In the preceding injection, a small amount of fuel is injected at a timing earlier than that of the compression injection, so that the vaporization atomization time is as long as possible to improve the vaporization of the fuel, and the rotor The homogenization of the air-fuel mixture in the compression or expansion working chamber that is flat in the rotation direction is further enhanced.
また、第3インジェクタ17による燃料噴射が行われる場合は、吸気ポート11,12,13の開口タイミングにおいて実行される。
Further, when fuel injection is performed by the
そうして、第1、第2及び/又は第3インジェクタ15,16,17による燃料噴射が行われた後、T側及びL側の2つの点火プラグ91,92が、所定のタイミングで、同時又はリーディング側及びトレーリング側の順番で点火を行う。
Then, after the fuel injection by the first, second and / or
尚、第2インジェクタ16の燃料噴射タイミング、特に圧縮噴射は遅いタイミングであるため、気化霧化時間を十分に確保することが難しい。しかしながら、第2インジェクタ16が噴射する燃料量は、第1インジェクタ15が噴射する燃料量と比較して少ないため、気化霧化時間が短いという不利益を極小化して、エミッション性の低下を抑制することが可能である。また、先行噴射を省略して、第2インジェクタ16が、圧縮噴射の1回のみを行うようにしてもよい。
In addition, since the fuel injection timing of the
ここで、図8を参照しながら、前記第1及び第2インジェクタ15,16を備えた構成のロータリーピストンエンジン1において吸気対向噴射及び圧縮噴射を行ったときの熱発生パターン(実施例、実線参照)と、吸気ポート噴射を行う従来構成のロータリーピストンエンジンの熱発生パターン(比較例、破線参照)とを比較する。従来構成のエンジンの熱発生パターンは、最初の山である主燃焼の後に後期燃焼が生じるような、2つの山が並ぶパターンとなっており、主燃焼による熱発生率(山の高さ)も比較的低くなる。これは、前述したように、圧縮・膨張作動室内における混合気の不均質性に起因している。これに対し第1及び第2インジェクタ15,16を備えた構成のエンジン1においては、吸気対向噴射及び圧縮噴射を含む分割噴射によって、圧縮・膨張作動室8内における混合気の均質化が図られているため、後期燃焼が抑制され、その分、主燃焼による熱発生率が高くなっている。また、圧縮・膨張作動室8内において、ローター回転方向の進み側領域がリッチ化されていることにより燃焼速度も速まり、主燃焼による熱発生のピークが、従来構成のエンジンと比較して早いタイミングで発生している。こうした熱発生パターン(燃焼パターン)の改善は、燃費の向上及びトルクの向上に寄与する。従って、前記構成のエンジン1は、相対的に低負荷の運転領域では低燃費を実現し得る。
Here, referring to FIG. 8, a heat generation pattern (see Example, solid line) when intake counter-injection and compression injection are performed in the
次に、図9に示すフローチャートを参照しながら、前記ECU100による第1〜第3インジェクタ15,16,17の燃料噴射制御を説明する。
Next, fuel injection control of the first to
先ずステップS1では、前述した各種センサ76,101〜106等の計測値を読み込んで、エンジン1の運転状態を判断する。続くステップS2では、エンジン1の停止条件が成立したか否かを判定し、エンジン停止条件が成立したのYESのときには、ステップS3に移行してエンジンを停止させる。
First, in step S1, the measured values of the above-described
一方、ステップS2において、エンジン1の停止条件が成立していないのNOのときには、ステップS4において、エンジン1の始動条件が成立したか否かを判定する。始動条件が成立したのYESのときにはステップS7に移行する一方、始動条件が成立していない、換言すればエンジン1が運転中であるのNOのときにはステップS5に移行する。
On the other hand, when the stop condition of the
ステップS5では、エンジン1の運転状態が、図10においてどの運転領域に相当するかを判断し、続くステップS6において、エンジン1の運転領域毎に予め設定されかつ記憶されている複数のマップの中から、対応するマップを読み出す。ECU100はまた、読み出したマップに基づき、該当するインジェクタ15,16、17によって、マップによる設定される量の燃料を、所定のタイミングで噴射する。
In step S5, it is determined which operating region the operating state of the
一方、エンジン1を始動するステップS7では、エンジン水温が所定温度(例えば60℃)以上であるか否かを判定し、所定温度以上の温間時にはステップS8に移行する一方、そうではないのNOのときにはステップS9に移行する。ステップS9では、エンジン1が冷間であるか(例えば0℃以下であるか)否かを判定し、冷間でないのNOのときにはステップS8に移行する一方、冷間であるのYESのときにはステップS10に移行する。
On the other hand, in step S7 for starting the
エンジン1の温度が比較的高いステップS8では、その始動に際し、スターターモータ108を駆動すると共に、第1インジェクタ15による吸気対向噴射を実行する。蓄圧器7内の燃料圧力が低く第1インジェクタ15から多量の燃料を噴射することができない一方で、温間時の始動は、供給する燃料量が相対的に少ないことから、第1インジェクタ15による吸気対向噴射を実行して、エンジン1を始動させる。
In step S8, where the temperature of the
これに対しエンジン1の温度が極めて低いステップS10では、その始動に際し、スターターモータ108を駆動すると共に、第3インジェクタ17によるポート噴射を実行する。前述したように、蓄圧器7内の燃料圧力が低く第1インジェクタ15から多量の燃料を噴射することができない一方で、冷間時の始動は、供給する燃料量が相対的に多いことから、第1インジェクタ15による吸気対向噴射は困難である。そこで、燃料圧力が比較的低くても燃料噴射が可能な、第3インジェクタ17によるポート噴射を行う。そうして、燃料圧力が高まった後は、第1インジェクタ15による吸気対向噴射に切り替える。
On the other hand, in step S10 where the temperature of the
このようにこのエンジン1では、相対的に高負荷の運転領域では、第1インジェクタ15による吸気対向噴射を実行することにより、吸気冷却による充填効率向上効果を得ることができる。このことは、トルクを向上させる上で有効である。また、吸気対向噴射は、ポート噴射と比較して、噴射した燃料の壁面付着が抑制されるから、燃費の向上及びエミッション性の向上の点でも有利になる。尚、相対的に高負荷の運転領域では、圧縮行程時噴射を行わないものの、この運転領域は、設定される空燃比が低くて供給する燃料量が多いため、作動室内において相対的にリーンの領域も、燃料の濃度は比較的高い。従って、圧縮行程時噴射を行わなくても、燃焼特性の悪化は抑制される。
As described above, in the
これに対し、相対的に低負荷の運転領域では、第1インジェクタ15による吸気対向噴射と第2インジェクタ16による先行噴射及び圧縮噴射とを行う。吸気対向噴射は、点火タイミングに対して大幅に早いタイミングで燃料が噴射されることから、気化霧化時間を長時間確保することができる。従って、第1インジェクタ15による吸気対向噴射は、気化霧化が良好な混合気を形成する上で有利である。第2インジェクタ16による圧縮噴射は、作動室8内の相対的にリーンの領域をリッチ化し、混合気の不均質化を解消し得る。混合気の不均質化の解消は、ロータリーピストンエンジン1の燃焼特性を改善させ、燃焼特性の改善は、燃費を向上させ得る。さらに、第2インジェクタ16による先行噴射は、気化霧化時間をその分長くして、燃料の気化霧化を良好にすると共に、その先行噴射を吸気行程において行ったときには、吸気充填効率のさらなる向上が期待できる。
On the other hand, in the operation region where the load is relatively low, intake counter-injection by the
図11は、第1及び第2インジェクタ15,16の配置に係る変形例を示している。このエンジン1では、第1インジェクタ15を長軸Yを挟んだ圧縮行程側に(ローター2の回転方向の進み側に)、第2インジェクタ16を長軸Yを挟んだ吸気行程側に(ローター2の回転方向の遅れ側に)それぞれ配置している。
FIG. 11 shows a modification related to the arrangement of the first and
第1インジェクタ15は、吸気ポート11,12,13の方向に指向して、吸気作動室8内に燃料を直接噴射し、第2インジェクタ16は、点火プラグ91の方向に指向して、圧縮作動室8内に燃料を直接噴射する。この配置は、第1インジェクタ15及び第2インジェクタ16それぞれの噴霧飛翔距離を長くすることになるため、燃料の壁面付着を抑制する上で有利な配置である。尚、図11においては、第1及び第2インジェクタ15,16をそれぞれ、その軸心が長軸Yに対して平行となるように配置しているが、前述したように、第1及び第2インジェクタ15,16を配設する角度は、特に限定されるものではない。但し、蓄圧器7の取り付けを簡易にする観点からは、第1及び第2インジェクタ15,16を互いに平行に配置することが望ましい。
The
図12は、蓄圧器7に係る変形例を示している。この蓄圧器7は、第1燃料供給管71が、フロント側及びリヤ側のローターハウジング3における第1インジェクタ15同士を互いに連結する一方、第2燃料供給管72が、フロント側及びリヤ側のローターハウジング3における第2インジェクタ16同士を互いに連結する。このため、第1及び第2燃料供給管71,72はそれぞれ回転軸X方向に、互いに平行に延びて配設されている。第1及び第2燃料供給管71,72の長さ方向の中央位置には、これら第1及び第2燃料供給管71,72を互いに連通させる連通管77が配設されており、これによって、この蓄圧器7は、全体として、横向きに倒伏させたH字状を有するように構成されている。この蓄圧器7においても、第1及び第2燃料供給管71,72並びに連通管77を経路とした、インジェクタ15,16相互間の距離が等しくなるため、各インジェクタ15,16における燃料噴射量の誤差が等しくなる。
FIG. 12 shows a modification related to the
この蓄圧器7においては、第1燃料供給管71の他端(図12における左端)に、高圧燃料ポンプに接続される接続管の端部75が取り付けられ、第2燃料供給管72の他端(図12における左端)に、燃圧センサ76が取り付けられている。この蓄圧器7はまた、前記連通管77の穴開け加工を施すために、第1燃料供給管71の長さ方向の中央に第3の開口を有しており、この開口には盲栓74が取り付けられている。尚、燃圧センサ76と盲栓74とを入れ替えて、燃圧センサ76を前記盲栓74の位置に取り付け、前記燃圧センサ76の位置に盲栓を74取り付けるようにしてもよい。
In this
尚、ここではローター2を2個有する2ロータータイプのエンジンを例示したが、ローター2の個数はこれに限定されるものではない。
Here, a two-rotor type engine having two
以上説明したように、この技術は、ロータリーピストンエンジンにおいて運転領域毎の要求を満足させる上で有用である。 As described above, this technique is useful in satisfying the requirements for each operation region in a rotary piston engine.
1 ロータリーピストンエンジン
11 吸気ポート
15 第1インジェクタ(第1燃料噴射弁)
16 第2インジェクタ(第2燃料噴射弁)
17 第3インジェクタ(第3燃料噴射弁)
2 ローター
3 ローターハウジング
31 ローター収容室
3a トロコイド内周面
4 インターミディエイトハウジング(サイドハウジング)
5 サイドハウジング
8 作動室
92 リーディング側点火プラグ
91 トレーリング側点火プラグ
100 ECU(制御手段)
X 出力軸
Y 長軸
Z 短軸
1
16 Second injector (second fuel injection valve)
17 Third injector (third fuel injection valve)
2
5
X Output shaft Y Long shaft Z Short shaft
Claims (6)
前記吸気行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第1燃料噴射弁と、
前記吸気乃至圧縮行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該吸気乃至圧縮行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第2燃料噴射弁と、
前記作動室内の混合気が前記ロータリーピストンエンジンの運転状態に応じて設定された空燃比となるように前記第1及び第2燃料噴射弁による燃料の噴射を制御する制御手段と、を備え、
前記サイドハウジングの少なくとも1つには、前記吸気行程にある前記作動室に連通して当該作動室に空気を吸入させることが可能となるように吸気ポートが開口し、
前記制御手段は、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が、所定の高負荷運転領域にあるときには、前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射を行い、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が、前記高負荷運転領域よりも低負荷の部分負荷運転領域にあるときには、前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射と前記第2燃料噴射弁による圧縮行程時の燃料噴射とを行うように構成されているロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置。 The rotor is housed in a rotor housing chamber defined by a rotor housing having a substantially elliptical trochoid inner circumferential surface defined by a major axis and a minor axis orthogonal to each other and a side housing arranged so as to sandwich the rotor housing. The three working chambers are partitioned, and the rotor makes a planetary rotational movement around the output shaft, so that the respective strokes of intake, compression, expansion and exhaust are performed in order while moving the working chambers in the circumferential direction. A rotary piston engine configured as follows:
A first fuel injection valve attached to the rotor housing so as to face the working chamber in the intake stroke and directly injecting fuel into the working chamber in the intake stroke;
A second fuel injection valve attached to the rotor housing so as to face the working chamber in the intake or compression stroke and directly injecting fuel into the working chamber in the intake or compression stroke;
Control means for controlling fuel injection by the first and second fuel injection valves such that the air-fuel mixture in the working chamber has an air-fuel ratio set according to the operating state of the rotary piston engine,
At least one of the side housings has an intake port that communicates with the working chamber in the intake stroke so that air can be sucked into the working chamber.
The control means performs fuel injection during the intake stroke by the first fuel injection valve when the operating state of the rotary piston engine is in a predetermined high load operating region, and the operating state of the rotary piston engine is When in the partial load operation region of lower load than the high load operation region, the fuel injection during the intake stroke by the first fuel injection valve and the fuel injection during the compression stroke by the second fuel injection valve are performed. A fuel injection control device for a rotary piston engine.
前記ロータリーピストンエンジンは、前記圧縮乃至膨張行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられる少なくとも1の点火プラグを備え、
前記第1及び第2燃料噴射弁はそれぞれ、前記ローターハウジングにおける長軸付近に配置されており、
前記第1燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記吸気ポートの方向に指向して燃料を噴射し、
前記第2燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記点火プラグの方向に指向して燃料を噴射するロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a rotary piston engine according to claim 1,
The rotary piston engine includes at least one spark plug attached to the rotor housing so as to face a working chamber in the compression or expansion stroke,
Each of the first and second fuel injection valves is disposed near a long axis of the rotor housing;
The first fuel injection valve injects fuel in the direction of the intake port when viewed in the output shaft direction;
The second fuel injection valve is a fuel injection control device for a rotary piston engine that injects fuel in the direction of the spark plug when viewed in the output shaft direction.
前記制御手段は、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が前記部分負荷運転領域にあるときには、前記第1燃料噴射弁による前記吸気行程時の燃料噴射と、前記第2燃料噴射弁による前記圧縮行程時の燃料噴射との間のタイミングで、前記第2燃料噴射弁による先行噴射をさらに実行するように構成されているロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a rotary piston engine according to claim 1 or 2,
When the operation state of the rotary piston engine is in the partial load operation region, the control means is configured to perform fuel injection during the intake stroke by the first fuel injection valve and during the compression stroke by the second fuel injection valve. A fuel injection control device for a rotary piston engine configured to further execute a pre-injection by the second fuel injection valve at a timing between fuel injection.
前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射タイミングは、前記吸気ポートが開口している時期と重なるように設定され、
前記第2燃料噴射弁による先行噴射のタイミングは、前記作動室が吸気行程後半から圧縮行程初期にかけての時期にあるときに設定されている一方、前記圧縮行程時の燃料噴射タイミングは、前記作動室が前記圧縮行程の中盤にあるときに設定されているロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection device for a direct injection engine according to claim 3,
The fuel injection timing during the intake stroke by the first fuel injection valve is set so as to overlap with the timing when the intake port is open,
The timing of the preceding injection by the second fuel injection valve is set when the working chamber is in the period from the latter half of the intake stroke to the early stage of the compression stroke, while the fuel injection timing during the compression stroke is the working chamber. A fuel injection control device for a rotary piston engine that is set when is in the middle of the compression stroke.
前記制御手段によって制御されると共に、前記吸気ポート内に燃料を噴射する第3燃料噴射弁をさらに備え、
前記制御手段は、前記ロータリーピストンエンジンの運転状態が所定の高回転運転領域にあるときには、前記第3燃料噴射弁による前記吸気ポート内への燃料噴射と前記第1燃料噴射弁による吸気行程時の燃料噴射との双方を少なくとも実行するロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a rotary piston engine according to claim 1 or 2,
A third fuel injection valve controlled by the control means and for injecting fuel into the intake port;
When the operation state of the rotary piston engine is in a predetermined high rotation operation region, the control means is configured to perform fuel injection into the intake port by the third fuel injection valve and intake stroke by the first fuel injection valve. A fuel injection control device for a rotary piston engine that executes at least both fuel injection.
前記ロータリーピストンエンジンは、前記高負荷運転領域において設定される空燃比と、前記部分負荷運転領域において設定される空燃比とが互いに異なるように構成されているロータリーピストンエンジンの燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for a rotary piston engine according to any one of claims 1 to 5,
The rotary piston engine is a fuel injection control device for a rotary piston engine configured such that an air-fuel ratio set in the high-load operation region and an air-fuel ratio set in the partial-load operation region are different from each other.
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