JP2015078664A - Rotary piston engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary piston engine which can enhance combustion stability of fire retardant gas containing large amount of inactive component.SOLUTION: A rotary piston engine includes a rotor 5 having a recess 20 formed on an outer peripheral surface. The recess 20 is constituted of a first concave portion 21 located in a trailing side in the rotational direction of the rotor 5, and a second concave portion 22 formed continuously to the first concave portion 21 and located in a leading side in the rotational direction of the rotor 5. The cross section of the first concave portion 21 orthogonal to the circumferential direction of the rotor 5 is smaller than the cross section of the second concave portion 22 orthogonal to the circumferential direction of the rotor 5.

Description

本発明は、ロータリーピストンエンジンに関し、特に、難燃性ガス(発酵メタンガス、シンガス、アンモニアガスなど)を燃焼させるのに適した、ロータリーピストンエンジンの燃焼室構造に関する。   The present invention relates to a rotary piston engine, and more particularly to a combustion chamber structure of a rotary piston engine suitable for burning a flame-retardant gas (fermented methane gas, syngas, ammonia gas, etc.).

近年、地球環境問題や化石燃料の消費を削減し、環境負荷の低減と循環型社会の形成を目指して、再生可能なエネルギであるバイオ燃料の利用が注目されている。バイオ燃料として、例えば、家畜の糞尿や食品廃棄物などから生成される発酵メタンガスが知られている。しかしながら、発酵メタンガスには、一般的に40〜60%程度もの多量の二酸化炭素が含まれており、二酸化炭素が不活性成分として作用するので、エンジンの燃料として用いた場合、良好な燃焼安定性が得られない。   In recent years, the use of biofuel, which is renewable energy, has attracted attention for the purpose of reducing global environmental problems and fossil fuel consumption, reducing the environmental burden and creating a recycling society. As biofuel, for example, fermented methane gas produced from livestock manure, food waste, and the like is known. However, fermented methane gas generally contains a large amount of carbon dioxide of about 40 to 60%, and since carbon dioxide acts as an inert component, it has good combustion stability when used as engine fuel. Cannot be obtained.

ここで、メタンガスを主成分とする圧縮天然ガス(Compressed Natural Gas:以下、CNGと称する)燃料を用いて、同燃料中の二酸化炭素濃度を増大させたときの、エンジンの燃焼安定性(Coefficient of Variation:以下、COVと称する)を計測した結果を図11に示す。ここで、COVとは、図示平均有効圧の燃焼サイクル毎のバラツキを算出したものであり、COVが低いほど燃焼が安定していることを示し、高いほど燃焼が不安定であることを示している。図11中にCOVの目標ラインを示している。COVがこの目標ラインを超過するほど、燃焼が不安定となり、エンジン出力が安定しないので、例えば、一定出力が要求される発電機としてのエンジンに利用することはできない。   Here, using a compressed natural gas (hereinafter, referred to as CNG) fuel containing methane gas as a main component, the combustion stability (Coefficient of the engine) when the carbon dioxide concentration in the fuel is increased. FIG. 11 shows the measurement result of “Variation: hereinafter referred to as COV”. Here, the COV is a variation of the indicated mean effective pressure for each combustion cycle. The lower the COV, the more stable the combustion, and the higher the COV, the more unstable the combustion. Yes. FIG. 11 shows a COV target line. As the COV exceeds this target line, the combustion becomes unstable and the engine output becomes unstable. For example, it cannot be used for an engine as a generator that requires a constant output.

図11中に鎖線で示されるように、一般的なレシプロエンジンでは、二酸化炭素濃度が20%を超えると燃焼安定性が著しく悪化してCOVの目標ラインを超過する。このため、発酵メタンガスを利用するには、二酸化炭素を一定レベル以下に取り除く必要がある。しかしながら、発酵メタンガスから二酸化炭素を取り除くには多大なエネルギを必要とし、このためコストが嵩むことになる。この結果、中小規模の工場などにおいては、採算面から、発酵メタンガスをレシプロエンジンの燃料とすることは、あまり行われておらず、すなわち、発酵メタンガスがエネルギとして有効活用されていない。   As shown by a chain line in FIG. 11, in a general reciprocating engine, when the carbon dioxide concentration exceeds 20%, the combustion stability is remarkably deteriorated and exceeds the COV target line. For this reason, in order to use fermented methane gas, it is necessary to remove carbon dioxide below a certain level. However, removing carbon dioxide from the fermentation methane gas requires a great deal of energy, which increases the cost. As a result, in small and medium-sized factories and the like, from the profit side, the fermentation methane gas is not used as fuel for the reciprocating engine so much, that is, the fermentation methane gas is not effectively used as energy.

ところで、本願の発明者は、ロータリーピストンエンジンは、良好な燃焼安定性を保ちつつ運転可能な二酸化炭素濃度の許容限度が、レシプロエンジンよりも高いことを見出した。図11に実線で示されるように、ロータリーピストンエンジンでは、CNG燃料中の二酸化炭素濃度の許容限度は50%程度であり、レシプロエンジンの20%程度よりも高い。これは、ロータリーピストンエンジンの膨張行程はクランク角度で通常270°程度であって、レシプロエンジンの膨張行程がクランク角度で180°程度であるのに比して1.5倍程度長く、このため、上死点以降の燃焼室の体積は緩やかに膨張するので、燃焼室内の圧力は急激に低下しないためである。   By the way, the inventor of the present application has found that a rotary piston engine has a higher allowable limit of carbon dioxide concentration that can be operated while maintaining good combustion stability than a reciprocating engine. As shown by the solid line in FIG. 11, in the rotary piston engine, the allowable limit of the carbon dioxide concentration in the CNG fuel is about 50%, which is higher than about 20% of the reciprocating engine. This is because the expansion stroke of the rotary piston engine is usually about 270 ° in crank angle, and about 1.5 times longer than the expansion stroke of the reciprocating engine is about 180 ° in crank angle. This is because the volume of the combustion chamber after the top dead center expands slowly, so that the pressure in the combustion chamber does not drop rapidly.

つまり、ロータリーピストンエンジンは、レシプロエンジンに比して、上死点以降の燃焼を長く維持しやすく、所謂、後燃えを生じさせやすいので、燃焼安定性が高いエンジンである。よって、本願の発明者は、ロータリーピストンエンジンの燃料として、発酵メタンガスや、バイオガスなどの難燃性ガスを有効に活用することを考案した。   That is, the rotary piston engine is an engine having high combustion stability because it is easy to maintain the combustion after the top dead center for a long time, and so-called afterburning, as compared with the reciprocating engine. Therefore, the inventor of the present application has devised effective use of flame retardant gas such as fermented methane gas and biogas as fuel for the rotary piston engine.

しかしながら、発酵メタンガスにおける二酸化炭素の含有量は、発酵メタンガスの生成環境によって大きく異なり、上述したように50%を超える場合もあり得る。発酵メタンガス中の二酸化炭素の含有量が50%を超えると、ロータリーピストンエンジンであっても、燃焼安定性が著しく悪化するため、安定した運転が困難である。すなわち、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスを燃料として用いることに課題がある。   However, the content of carbon dioxide in the fermented methane gas varies greatly depending on the production environment of the fermented methane gas, and may exceed 50% as described above. When the content of carbon dioxide in the fermented methane gas exceeds 50%, even if it is a rotary piston engine, the combustion stability is remarkably deteriorated, so that stable operation is difficult. That is, there is a problem in using a flame retardant gas containing a large amount of an inert component as a fuel.

不活性成分としての二酸化炭素を含んだ難燃性ガスをエンジンの燃料として利用する先行技術として例えば、特許文献1には、レシプロエンジンにおいて、CNG燃料中に含まれる二酸化炭素濃度を推定し、推定した二酸化炭素濃度に応じて、点火時期や空燃比を制御することが開示されている。また、特許文献2には、ロータリーピストンエンジンにおいて、ロータ面のリセス部に設けた乱流生成用の突起により、混合気に乱流を生成させて、混合気のミキシングおよび拡散を促進して、燃焼遅れを抑制可能なロータリーピストンエンジンが開示されている。   As a prior art that uses a flame retardant gas containing carbon dioxide as an inert component as a fuel for an engine, for example, Patent Document 1 estimates the carbon dioxide concentration contained in CNG fuel in a reciprocating engine, and estimates It is disclosed that the ignition timing and the air-fuel ratio are controlled in accordance with the carbon dioxide concentration. Further, in Patent Document 2, in a rotary piston engine, a turbulent flow is generated by a projection for generating a turbulent flow provided in a recess portion of a rotor surface, thereby promoting mixing and diffusion of the mixed gas, A rotary piston engine capable of suppressing combustion delay is disclosed.

特開2011−214568号JP 2011-214568 A 特開2013−050040号JP2013-050040A

しかしながら、特許文献1のものでは、点火条件や空燃比などを変更して機関性能の低下を抑制するものに過ぎず、燃焼そのものを改良するものでなく、ましてや、不活性成分としての二酸化炭素の含有量の許容限度を拡大できるものではない。つまり、二酸化炭素を多量に含んだCNG燃料のような難燃性ガスをそのまま燃料として用いることは困難である。また、特許文献2のものは、燃焼速度の速い水素ガスを対象とするものであり、燃焼速度の遅い、不活性成分を含んだ難燃性ガスの燃焼安定性を向上できるものではない。   However, in Patent Document 1, the ignition conditions and the air-fuel ratio are changed to suppress the deterioration of the engine performance, and the combustion itself is not improved. Furthermore, the carbon dioxide as an inactive component is not improved. The allowable limit of content cannot be expanded. That is, it is difficult to use a flame retardant gas such as CNG fuel containing a large amount of carbon dioxide as a fuel. Patent Document 2 is directed to hydrogen gas having a high combustion rate, and cannot improve the combustion stability of a flame retardant gas containing an inert component having a low combustion rate.

この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスであっても、燃焼安定性を高めることのできる、ロータリーピストンエンジンを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a rotary piston engine capable of improving combustion stability even with a flame-retardant gas containing a large amount of inert components. Objective.

前記課題を解決するため、本願発明は次のように構成したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.

本願の請求項1に記載の発明は、外周面にリセスが形成されたロータを備え、前記リセスは、前記ロータの回転方向のトレーリング側に位置する第1凹部と、該第1凹部に連続して形成されて前記ロータの回転方向のリーディング側に位置する第2凹部とで、なり、前記第1凹部の、前記ロータの周方向に直交する断面積が、前記第2凹部の、前記ロータの周方向に直交する断面積よりも、小さいことを特徴とする。   The invention according to claim 1 of the present application includes a rotor having a recess formed on an outer peripheral surface, and the recess is continuous with the first recess located on the trailing side in the rotation direction of the rotor, and the first recess. And the second concave portion located on the leading side in the rotational direction of the rotor, and the cross-sectional area of the first concave portion perpendicular to the circumferential direction of the rotor is the rotor of the second concave portion. The cross-sectional area perpendicular to the circumferential direction is smaller.

また、請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の発明において、前記第1凹部の前記ロータの幅方向の寸法が、前記第2凹部の同方向の寸法よりも小さいことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the dimension of the first recess in the width direction of the rotor is smaller than the dimension of the second recess in the same direction. And

また、請求項3に記載の発明は、前記請求項1に記載の発明において、前記第1凹部の深さが、前記第2凹部の深さよりも浅いことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the depth of the first recess is shallower than the depth of the second recess.

また、請求項4に記載の発明は、前記請求項1〜3のいずれか1つに記載の発明において、前記ロータを回転自在に収容するロータハウジングには、前記ロータが上死点に位置するときの前記第1凹部に対応させてトレーリング側点火栓が配置され、前記ロータが上死点に位置するときの前記第2凹部に対応させてリーディング側点火栓が配置されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the rotor is positioned at a top dead center in a rotor housing that rotatably accommodates the rotor. A trailing-side spark plug is disposed corresponding to the first recess when the leading-side spark plug is disposed corresponding to the second recess when the rotor is located at the top dead center. And

また、請求項5に記載の発明は、前記請求項4に記載の発明において、前記リーディング側点火栓が、前記ロータの幅方向に複数並列されていることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein a plurality of the leading spark plugs are arranged in parallel in the width direction of the rotor.

また、請求項6に記載の発明は、前記請求項1〜5のいずれか1つに記載の発明において、前記第1凹部に連続して形成されたガイド溝を備え、前記ガイド溝は、前記第1凹部の側部からトレーディング側に向かって斜めに伸びるように複数形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, further comprising a guide groove formed continuously with the first recess, wherein the guide groove A plurality of the concave portions are formed so as to extend obliquely from the side portion of the first concave portion toward the trading side.

前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。   According to the invention of each claim of the present application, the following effects can be obtained by the above configuration.

まず、請求項1に記載の発明によれば、上死点を超えて回転するロータにより作動室のリーディング側の容積拡大に伴って発生するトレーリング側からリーディング側への混合気の流動に、リセスの断面積が変化する第1凹部から第2凹部への接続部において乱流を生成させやすい。これにより、混合気のミキシングおよび拡散が促進されて混合気の燃焼速度が向上し、初期燃焼を活性化できる。そして、活性化された初期燃焼の燃焼領域に、トレーリング側の混合気を、リセスを通じて生成されるスキッシュ流によって確実に供給することで、初期燃焼に続けて第2段目の燃焼としての拡散燃焼を発生させることができる。   First, according to the first aspect of the present invention, the flow of the air-fuel mixture from the trailing side to the leading side generated with the volume expansion on the leading side of the working chamber by the rotor rotating beyond the top dead center, It is easy to generate a turbulent flow at the connection from the first recess to the second recess where the cross-sectional area of the recess changes. Thereby, mixing and diffusion of the air-fuel mixture are promoted, the combustion speed of the air-fuel mixture is improved, and initial combustion can be activated. Then, the trailing side air-fuel mixture is reliably supplied to the activated combustion area of the initial combustion by the squish flow generated through the recess, so that the diffusion as the second stage combustion follows the initial combustion. Combustion can occur.

また、初期燃焼の燃焼速度が向上することで、スキッシュ流の流速が最大となる前に初期燃焼を活性化させやすく、スキッシュ流を、活性化された第1段目の初期燃焼の燃焼領域に供給しやすい。しかも、第1凹部の断面積を第2凹部の断面積より小さく構成することで第1、第2凹部の容積差を拡大でき、この結果、ロータの回転に伴う第1、第2凹部内の圧力差を効果的に生じさせて第1凹部から第2凹部へ向かうスキッシュ流をさらに強めることができる。これにより、第2段目の拡散燃焼をより安定して行うことができる。   In addition, by improving the combustion speed of the initial combustion, it is easy to activate the initial combustion before the flow velocity of the squish flow becomes maximum, and the squish flow is brought into the activated combustion region of the initial stage of the first stage. Easy to supply. In addition, the volume difference between the first and second recesses can be increased by configuring the cross-sectional area of the first recess to be smaller than the cross-sectional area of the second recess. As a result, the first and second recesses in the first and second recesses are rotated. A squish flow from the first recess to the second recess can be further enhanced by effectively generating a pressure difference. Thereby, the second stage diffusion combustion can be performed more stably.

すなわち、第1段目の初期燃焼と、第2段目の拡散燃焼とからなる、二段燃焼を安定して行うことができ、混合気の燃焼安定性を高めることができる。これにより、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスであっても燃焼安定性を高めることができる。   That is, the two-stage combustion including the first stage initial combustion and the second stage diffusion combustion can be stably performed, and the combustion stability of the air-fuel mixture can be improved. Thereby, even if it is a flame-retardant gas containing a large amount of an inert component, combustion stability can be improved.

また、請求項2に記載の発明によれば、第1凹部と第2凹部との間に、幅方向の寸法が急に拡大する角部が形成され、該角部において、第1凹部から第2凹部へ供給される混合気に乱流を生成させやすく、請求項1に記載の発明を好適に実施できる。しかも、第2凹部の幅を第1凹部の幅より大きく構成することで、第2凹部に供給された混合気を幅方向に拡散させやすく、初期燃焼におけるロータの幅方向への火炎伝播を促進できる。さらに、第2段目の拡散燃焼もロータの幅方向に亘って安定して燃焼させることができる。よって、難燃性ガスの燃焼安定性をさらに高めることができる。   According to the second aspect of the present invention, a corner portion is formed between the first recess portion and the second recess portion so that a dimension in the width direction suddenly increases. It is easy to generate turbulent flow in the air-fuel mixture supplied to the two recesses, and the invention according to claim 1 can be suitably implemented. In addition, by making the width of the second recess larger than the width of the first recess, the air-fuel mixture supplied to the second recess can be easily diffused in the width direction, and the flame propagation in the width direction of the rotor in the initial combustion is promoted. it can. Further, the second stage diffusion combustion can be stably burned over the width direction of the rotor. Therefore, the combustion stability of the flame retardant gas can be further improved.

また、請求項3に記載の発明によれば、第1凹部と第2凹部との間に、深さ方向の寸法が急に変化する段部が形成され、該段部において、第1凹部から第2凹部へ供給される混合気に乱流を生成させやすく、請求項1に記載の発明を好適に実施できる。   According to the invention described in claim 3, the step portion in which the dimension in the depth direction suddenly changes is formed between the first recess portion and the second recess portion, and in the step portion, from the first recess portion. It is easy to generate turbulent flow in the air-fuel mixture supplied to the second recess, and the invention according to claim 1 can be suitably implemented.

また、請求項4に記載の発明によれば、リーディング側点火栓により、第2凹部内の第1凹部との接続部に生成した混合気の乱流に、火花を供給して初期燃焼を安定して行うことができる。また、ロータリーピストンエンジンでは、リーディング側への混合気の流動のためトレーリング側への火炎伝播はし難い。しかしながら、トレーリング側点火栓を設けることで、リーディング側点火栓よりもトレーリング側に在る混合気にも火花を供給して燃焼させることができる。これにより、未燃ガスの生成を抑制できると共に、燃焼速度を高めて、初期燃焼の燃焼安定性を高めることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the spark is supplied to the turbulent flow of the air-fuel mixture generated at the connecting portion with the first recess in the second recess by the leading side spark plug to stabilize the initial combustion. Can be done. Further, in the rotary piston engine, it is difficult to propagate the flame to the trailing side due to the flow of the air-fuel mixture to the leading side. However, by providing the trailing-side spark plug, it is possible to supply a spark to the air-fuel mixture that is closer to the trailing side than the leading-side spark plug and burn it. Thereby, while being able to suppress the production | generation of unburned gas, a combustion speed can be raised and the combustion stability of initial stage combustion can be improved.

また、請求項5に記載の発明によれば、ロータの幅方向に複数並列されたリーディング側の点火栓により、第2凹部内の第1凹部との接続部に生成した混合気の乱流に、ロータの幅方向に亘って火花を供給できる。これにより、初期燃焼のロータの幅方向への火炎伝播の成長を促進して、幅方向に亘る燃焼領域を形成できるので、第2段目の拡散燃焼をロータの幅方向に亘って安定して発生させることができる。よって、難燃性ガスの燃焼安定性をさらに向上させることができる。   Further, according to the invention described in claim 5, turbulent flow of the air-fuel mixture generated at the connecting portion with the first recess in the second recess is caused by a plurality of leading-side spark plugs arranged in parallel in the width direction of the rotor. Sparks can be supplied over the width direction of the rotor. As a result, the growth of flame propagation in the width direction of the rotor in the initial combustion can be promoted and a combustion region extending in the width direction can be formed, so that the second stage diffusion combustion can be stably performed in the width direction of the rotor. Can be generated. Therefore, the combustion stability of the flame retardant gas can be further improved.

また、請求項6に記載の発明によれば、ガイド溝によって、第1凹部の側方の混合気を効率的に、第1凹部内へ供給できる。これにより、第1凹部から第2凹部へのスキッシュ流をさらに強めることができ、第2段目の拡散燃焼をより効率的に燃焼させることができる。しかも、燃焼室内の未燃ガスを効果的に、第2段目の拡散燃焼に供給できるので、未燃ガスの生成を抑制して、混合気の燃焼安定性をさらに高めることができる。すなわち、難燃性ガスの燃焼安定性をさらに高めることができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the air-fuel mixture on the side of the first recess can be efficiently supplied into the first recess by the guide groove. Thereby, the squish flow from the first recess to the second recess can be further strengthened, and the second stage diffusion combustion can be burned more efficiently. In addition, since the unburned gas in the combustion chamber can be effectively supplied to the second stage diffusion combustion, the generation of unburned gas can be suppressed and the combustion stability of the air-fuel mixture can be further enhanced. That is, the combustion stability of the flame retardant gas can be further improved.

すなわち、本発明によるロータリーピストンエンジンによれば、燃焼安定性を高めることができ、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスを燃料とすることができる。   That is, according to the rotary piston engine of the present invention, the combustion stability can be improved, and a flame-retardant gas containing a large amount of inert components can be used as the fuel.

第1の実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing a schematic structure of a rotary piston engine concerning a 1st embodiment. 図1のA矢視によるロータリーピストンエンジンの正面図である。It is a front view of the rotary piston engine by A arrow view of FIG. 図2のB矢視によるロータの側面図である。It is a side view of the rotor by B arrow view of FIG. 図3のIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing of FIG. 図3のV−V断面図である。It is VV sectional drawing of FIG. 二酸化炭素濃度が55%である難燃性ガスを燃料とした場合の、熱発生率のクランク角度毎の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition for every crank angle of the heat release rate at the time of making the flame-retardant gas whose carbon dioxide concentration is 55% into a fuel. 二酸化炭素濃度と燃焼安定性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a carbon dioxide concentration and combustion stability. 第2の実施形態に係る、図3と同様のロータの側面図である。It is a side view of the rotor similar to FIG. 3 based on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る、図3と同様のロータの側面図である。It is a side view of the rotor similar to FIG. 3 based on 3rd Embodiment. 図9のX−X断面図である。It is XX sectional drawing of FIG. 従来例のエンジンにおける、二酸化炭素濃度と燃焼安定性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the carbon dioxide concentration and combustion stability in the engine of a prior art example.

[第1の実施形態]
(エンジン1の全体構成)
以下、図1、図2を参照しながら、第1の実施形態に係るエンジン1の全体構成について説明する。図1は第1の実施形態に係るエンジン1の概略構成を示す斜視図であり、図2は図1のA矢視によるエンジン1の正面図である。なお、図1において、内部を示すために、フロント側(図1中右側)のロータハウジング3およびサイドハウジング4の一部切り欠いて示すと共に、リア側(図1中左側)のサイドハウジング4を分離して示している。また、図2において、サイドハウジング4を除いて示している。
[First Embodiment]
(Overall configuration of engine 1)
Hereinafter, the overall configuration of the engine 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the engine 1 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a front view of the engine 1 as viewed in the direction of arrow A in FIG. 1, the front side (right side in FIG. 1) rotor housing 3 and side housing 4 are partially cut away to show the inside, and the rear side (left side in FIG. 1) side housing 4 is shown. Shown separately. In FIG. 2, the side housing 4 is omitted.

図1に示されるように、エンジン1は、2ロータ型のロータリーピストンエンジンであって、インターミディエイトハウジング2を挟んだ両側にそれぞれ、ロータハウジング3と、サイドハウジング4と、が順に積層され、一体化されることにより構成されている。ロータハウジング3には、ロータハウジング3内を、それぞれ3つの作動室30に区画する略三角形状のロータ5が回転自在に収容されている。ロータ5の外周面には、リセス20がそれぞれ形成されている。   As shown in FIG. 1, the engine 1 is a two-rotor type rotary piston engine, and a rotor housing 3 and a side housing 4 are sequentially laminated on both sides of the intermediate housing 2 so as to be integrated. It is constituted by being made. In the rotor housing 3, a substantially triangular rotor 5 that divides the rotor housing 3 into three working chambers 30 is accommodated rotatably. Recesses 20 are respectively formed on the outer peripheral surface of the rotor 5.

図2に示されるように、このロータ5がエキセントリックシャフト6を中心に回転方向Xに偏芯回転することにより、各作動室30の容積が変化して、吸気工程、圧縮工程、膨張工程、排気工程が順に行われる。また、インターミディエイトハウジング2およびサイドハウジング4(図1参照)には、吸気行程の作動室31を臨む吸気ポート11と、排気行程の作動室32を臨む排気ポート12とが、それぞれ形成されている。   As shown in FIG. 2, the rotor 5 is eccentrically rotated about the eccentric shaft 6 in the rotation direction X, whereby the volume of each working chamber 30 is changed, and the intake process, the compression process, the expansion process, the exhaust process is changed. The steps are performed in order. The intermediate housing 2 and the side housing 4 (see FIG. 1) are respectively formed with an intake port 11 facing the working chamber 31 for the intake stroke and an exhaust port 12 facing the working chamber 32 for the exhaust stroke. .

略上死点に位置するロータ5により形成された作動室33を臨む位置には、トレーリング側点火栓7aとリーディング側点火栓7bとが設けられている。さらに、ロータハウジング3には、吸気行程から圧縮行程にかけて作動室30に開口する位置に、難燃性ガスを作動室30に噴射するためのインジェクタ8が設けられている。このインジェクタ8は、図外のガスタンクから燃料供給通路を介して、難燃性ガスが供給されるように構成されている。   A trailing-side spark plug 7a and a leading-side spark plug 7b are provided at a position facing the working chamber 33 formed by the rotor 5 positioned substantially at the top dead center. Further, the rotor housing 3 is provided with an injector 8 for injecting a flame-retardant gas into the working chamber 30 at a position that opens to the working chamber 30 from the intake stroke to the compression stroke. The injector 8 is configured so that a flame retardant gas is supplied from a gas tank (not shown) through a fuel supply passage.

(リセス20)
次に、図3〜図5を参照しながら、リセス20について説明する。図3は図2のB矢視によるロータ5の側面図であり、トレーリング側点火栓7aおよびリーディング側点火栓7bを鎖線で示している。図4は図3のIV−IV断面図でありロータ5の回転軸に垂直な横断面図を示し、図5は図3のV−V断面図でありロータ5の縦断面図を示す。また、図3〜図5において、比較例としての従来構造のリセス200を鎖線で示している。
(Recess 20)
Next, the recess 20 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a side view of the rotor 5 as viewed in the direction of arrow B in FIG. 2, and the trailing side spark plug 7a and the leading side spark plug 7b are indicated by chain lines. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, showing a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis of the rotor 5, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 3 to 5, a recess 200 having a conventional structure as a comparative example is indicated by a chain line.

説明の都合上、ロータ5の回転軸方向をロータ5の幅方向とし、該幅方向に垂直なロータ5の外周面に沿った方向をロータ5の周方向とし、該周方向におけるロータ5の回転方向の進み側をリーディング側、遅れ側をトレーリング側と、称する。   For convenience of explanation, the rotation axis direction of the rotor 5 is the width direction of the rotor 5, the direction along the outer peripheral surface of the rotor 5 perpendicular to the width direction is the circumferential direction of the rotor 5, and the rotation of the rotor 5 in the circumferential direction is The leading side of the direction is called the leading side, and the lagging side is called the trailing side.

図3に示されるように、リセス20は、各作動室(燃焼室)の圧縮比を調整し、且つ、トレーリング側からリーディング側へのスキッシュ流を生成するために、ロータ5の外周面それぞれに設けられており、トレーリング側に形成された第1凹部21と、第1凹部21に連続してリーディング側に形成された第2凹部22と、から構成されている。   As shown in FIG. 3, the recess 20 adjusts the compression ratio of each working chamber (combustion chamber) and generates a squish flow from the trailing side to the leading side. The first concave portion 21 is formed on the trailing side, and the second concave portion 22 is formed on the leading side continuously to the first concave portion 21.

第1凹部21は、図3に示す側面図で、ロータ5の幅方向の略中央部に配置されており、幅21aに比して周方向長さ21bが長い、略矩形状の形態を有している。図4に示されるように、第1凹部21は、深さ21cに形成されている。第1凹部21は、従来構造のリセス200に比して、幅21aが小さく(図3参照)、且つ、深さ21cが浅く(図4参照)形成されている。   The first recess 21 is a side view shown in FIG. 3 and is arranged at a substantially central portion in the width direction of the rotor 5 and has a substantially rectangular shape with a circumferential length 21b longer than the width 21a. doing. As shown in FIG. 4, the first recess 21 is formed to a depth 21c. The first recess 21 is formed with a smaller width 21a (see FIG. 3) and a shallower depth 21c (see FIG. 4) than the recess 200 having the conventional structure.

第2凹部22は、図3に示す側面図で、ロータ5の幅方向の略中央部に配置されており、リーディング側に頂点を有し、且つ、トレーリング側に矩形部を有した、略五角形状の形態を有している。図4に示されるように、第2凹部22は、深さ22cに形成されている。第2凹部22は、従来構造のリセス200と比して、幅22aが大きく(図3参照)、且つ、深さ22cが深く(図4参照)形成されている。   The second concave portion 22 is a side view shown in FIG. 3 and is arranged at a substantially central portion in the width direction of the rotor 5 and has a vertex on the leading side and a rectangular portion on the trailing side. It has a pentagonal shape. As shown in FIG. 4, the second recess 22 is formed to a depth 22c. The second recess 22 has a width 22a (see FIG. 3) and a depth 22c (see FIG. 4) deeper than the recess 200 having the conventional structure.

すなわち、第1凹部21は、第2凹部22に比して、幅が小さく、深さが浅く形成されている。このため、図5に示されるように、第1凹部21の縦断面積は第2凹部の同断面積より小さく構成されている。換言すると、第1凹部21の縦断面積は従来構造のリセス200の同断面積よりも小さく、第2凹部22の縦断面積は従来構造のリセス200の同断面積よりも大きく構成されている。   That is, the first recess 21 is formed to have a smaller width and a smaller depth than the second recess 22. For this reason, as shown in FIG. 5, the longitudinal sectional area of the first recess 21 is configured to be smaller than the same sectional area of the second recess. In other words, the longitudinal sectional area of the first recess 21 is smaller than the sectional area of the recess 200 having the conventional structure, and the longitudinal sectional area of the second recess 22 is larger than the sectional area of the recess 200 having the conventional structure.

第1凹部21の縦断面積を従来構造のリセス200の同断面積より小さくしつつ、第2凹部22の縦断面積を従来構造のリセス200の同断面積より大きく構成することで、第1凹部21に形成されるスキッシュ流の流路と、第2凹部22に形成されるスキッシュ流の流路の断面積差を拡大できる。これにより、上死点を超えて回転するロータにより作動室のリーディング側の容積拡大に伴って発生するトレーリング側からリーディング側への混合気の流動、すなわち、第1凹部21から第2凹部22へのスキッシュ流を、従来構造のリセス200に比して強めることができる。   The first recess 21 is formed in the first recess 21 by making the vertical cross-sectional area of the second recess 22 larger than the cross-sectional area of the conventional recess 200 while making the vertical cross-sectional area of the first recess 21 smaller than the same cross-sectional area of the recess 200 of the conventional structure. The difference in cross-sectional area between the squish flow channel formed and the squish flow channel formed in the second recess 22 can be increased. Thereby, the flow of the air-fuel mixture from the trailing side to the leading side generated by the rotor rotating beyond the top dead center with the expansion of the volume on the leading side of the working chamber, that is, the first concave portion 21 to the second concave portion 22. The squish flow can be strengthened as compared with the recess 200 having the conventional structure.

第1凹部21と第2凹部22との接続部には、リセス20の幅方向の寸法が急に拡大する角部23と、深さが急に拡大する段部24と、が形成されている。図3、図4に示されるように、角部23および段部24は、好ましくは、R面取り加工がなされておらず、角が尖った状態の、鋭角状態に形成されている。   At the connection portion between the first recess 21 and the second recess 22, a corner portion 23 in which the dimension of the recess 20 in the width direction suddenly expands and a step portion 24 in which the depth suddenly increases are formed. . As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the corner 23 and the stepped portion 24 are preferably formed in an acute angle state in which the corners are not chamfered and the corners are sharp.

このように第1凹部21と第2凹部22との接続部を構成することで、リセス20内における第1凹部21から第2凹部22へのスキッシュ流の流路を、角部23および段部24において急激に変化させることができ、角部23および段部24を通過するスキッシュ流に乱流を生成させやすい。また、第1、第2凹部21、22の他の隅部にはR加工ながされており、第1、第2凹部21、22内の混合気の流動を滑らかにして、隅部への混合気の滞留を防止して、未燃燃料のリセス20内の残留が防止されている。   By configuring the connecting portion between the first concave portion 21 and the second concave portion 22 in this way, the flow path of the squish flow from the first concave portion 21 to the second concave portion 22 in the recess 20 is changed to the corner portion 23 and the step portion. 24 can be changed rapidly, and it is easy to generate turbulent flow in the squish flow passing through the corner 23 and the stepped portion 24. In addition, the other corners of the first and second recesses 21 and 22 are rounded to smooth the flow of the air-fuel mixture in the first and second recesses 21 and 22 and to the corners. The mixture is prevented from staying and unburned fuel remains in the recess 20.

(トレーリング側、リーディング側点火栓7a、7b)
ロータハウジング3には、ロータ5が上死点に位置するときの第1凹部21に対応させてトレーリング側点火栓7aが配置され、ロータ5が上死点に位置するときの第2凹部22に対応させてリーディング側点火栓7bが配置されている。好ましくは、リーディング側点火栓7bは、第2凹部22内における、第1凹部21との接続部近傍の、混合気の乱流生成位置に対応して配置されている。
(Trailing side, leading side spark plugs 7a, 7b)
The rotor housing 3 is provided with a trailing-side spark plug 7a corresponding to the first recess 21 when the rotor 5 is located at the top dead center, and the second recess 22 when the rotor 5 is located at the top dead center. A leading side spark plug 7b is arranged corresponding to the above. Preferably, the leading side spark plug 7b is disposed in the second recess 22 in correspondence with the turbulent flow generation position of the air-fuel mixture in the vicinity of the connection portion with the first recess 21.

(エンジン1の作動)
本実施形態に係るエンジン1の作動について、図2を参照しながら説明する。上述したように、ロータ5がエキセントリックシャフト6を中心にX方向に偏芯回転することにより、各作動室30の容積が変化し、吸気工程、圧縮工程、膨張工程、排気工程が順に行われるようになっている。以下に各行程について説明する。
(Operation of engine 1)
The operation of the engine 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. As described above, when the rotor 5 rotates eccentrically around the eccentric shaft 6 in the X direction, the volume of each working chamber 30 changes, and the intake process, the compression process, the expansion process, and the exhaust process are sequentially performed. It has become. Each process will be described below.

図2において、左上の作動室31は吸気行程である。吸気行程では、ロータ5の回転に伴って作動室31の容積が拡大して、吸気ポート11を介して作動室31に空気が吸い込まれる。その後、ロータ5がさらに回転すると、作動室31の容積は拡大から縮小に転じ、圧縮行程に移行する。圧縮行程において、吸い込まれた空気とインジェクタ8から噴射された難燃性ガスとが混合されて混合気が形成される。   In FIG. 2, the upper left working chamber 31 is an intake stroke. In the intake stroke, the volume of the working chamber 31 increases as the rotor 5 rotates, and air is sucked into the working chamber 31 via the intake port 11. Thereafter, when the rotor 5 further rotates, the volume of the working chamber 31 changes from expansion to reduction and shifts to the compression stroke. In the compression stroke, the sucked air and the flame-retardant gas injected from the injector 8 are mixed to form an air-fuel mixture.

ロータ5がさらに回転してロータ5が上死点に位置すると、図2中右側に示されるように作動室33へと圧縮され、該作動室33内において混合気は最も圧縮された状態となる。そして、圧縮された状態の混合気は、トレーリング側点火栓7aおよびリーディング側点火栓7bにより点火されて、膨張行程へと移行する。   When the rotor 5 further rotates and the rotor 5 is located at the top dead center, the air is compressed into the working chamber 33 as shown on the right side in FIG. 2, and the air-fuel mixture becomes the most compressed state in the working chamber 33. . The compressed air-fuel mixture is ignited by the trailing-side spark plug 7a and the leading-side spark plug 7b, and shifts to the expansion stroke.

ところで、ロータリーピストンエンジンでは、圧縮行程から膨張行程において、ロータ5の回転に起因して作動室30のリーディング側の容積拡大に伴って、リーディング側へ向かう混合気の流動が生成する。本実施形態では、第1凹部21と第2凹部22とからなるリセス20を設けているので、リセス20に沿って、つまり第1凹部21から第2凹部22に向けて混合気のスキッシュ流が生成される。   By the way, in the rotary piston engine, during the compression stroke to the expansion stroke, the flow of the air-fuel mixture toward the leading side is generated with the volume expansion on the leading side of the working chamber 30 due to the rotation of the rotor 5. In the present embodiment, since the recess 20 including the first recess 21 and the second recess 22 is provided, the squish flow of the air-fuel mixture flows along the recess 20, that is, from the first recess 21 toward the second recess 22. Generated.

このとき、第1凹部21と第2凹部22との接続部には、上述したように角部23(図4参照)および段部24(図4参照)が形成されているので、上述したように該接続部を通過するスキッシュ流に乱流が生成される。この結果、混合気のミキシングおよび拡散が促進されて混合気の燃焼速度が向上し、混合気の初期燃焼が活性化される。また、リーディング側への強いスキッシュ流のため、初期燃焼における火炎伝播はリーディング側への成長が促進される。   At this time, the corner portion 23 (see FIG. 4) and the step portion 24 (see FIG. 4) are formed at the connecting portion between the first recess 21 and the second recess 22 as described above. A turbulent flow is generated in the squish flow passing through the connecting portion. As a result, mixing and diffusion of the air-fuel mixture are promoted, the combustion speed of the air-fuel mixture is improved, and the initial combustion of the air-fuel mixture is activated. Further, due to the strong squish flow toward the leading side, the flame propagation in the initial combustion promotes the growth toward the leading side.

次に、ロータ5のさらなる回転に伴って、トレーリング側の混合気がスキッシュ流によりリーディング側に送られる。この結果、初期燃焼による燃焼領域に、トレーリング側からのスキッシュ流が効率的に供給されて、第2段目の燃焼としての拡散燃焼が発生する。本実施形態では、第1凹部21の断面積を通常のリセス200の断面積よりも小さく構成しているので、より強いスキッシュ流を生成させることができる。   Next, as the rotor 5 further rotates, the air-fuel mixture on the trailing side is sent to the leading side by a squish flow. As a result, the squish flow from the trailing side is efficiently supplied to the combustion region by the initial combustion, and diffusion combustion as the second stage combustion occurs. In this embodiment, since the cross-sectional area of the 1st recessed part 21 is comprised smaller than the cross-sectional area of the normal recess 200, a stronger squish flow can be produced | generated.

しかも、リセス20を第1凹部21と第2凹部22とに分けて、リーディング側に位置する第2凹部22を、トレーディング側に位置する第1凹部21よりも大きく構成することで、ロータ5の回転に伴う、第1凹部21内の圧力と第2凹部22内の圧力との差を拡大させやすく、これにより第1凹部21から第2凹部22へ向かうスキッシュ流をより一層強めることができる。これにより、第2段目の拡散燃焼をより安定させることができる。さらに、第2凹部22の幅22aは、第1凹部21の幅21aよりも大きいので、第1凹部21と第2凹部22との接合部で生じた混合気の乱流の、幅方向への拡散を促進し、これにより、初期燃焼における火炎伝播のロータ5の幅方向への成長を促進して、燃焼安定性を高めることができる。   In addition, the recess 20 is divided into a first recess 21 and a second recess 22, and the second recess 22 located on the leading side is configured to be larger than the first recess 21 located on the trading side. It is easy to increase the difference between the pressure in the first recess 21 and the pressure in the second recess 22 due to the rotation, whereby the squish flow from the first recess 21 toward the second recess 22 can be further increased. Thereby, the diffusion combustion in the second stage can be further stabilized. Furthermore, since the width 22a of the second recess 22 is larger than the width 21a of the first recess 21, the turbulent flow of the air-fuel mixture generated at the joint between the first recess 21 and the second recess 22 in the width direction. Diffusion is promoted, and thereby the flame propagation in the initial combustion is promoted to grow in the width direction of the rotor 5 and the combustion stability can be enhanced.

また、第1段目の初期燃焼を第2凹部22の幅方向に成長させることで、第1凹部21の両側方からリーディング側に供給されるスキッシュ流も、第1段目の初期燃焼による燃焼領域に効果的に供給することができ、第2段目の拡散燃焼を好適に実現できる。   Further, by causing the first stage initial combustion to grow in the width direction of the second recess 22, the squish flow supplied from both sides of the first recess 21 to the leading side is also burned by the first stage initial combustion. Thus, the second stage diffusion combustion can be suitably realized.

本実施形態に係るリセス20と、比較例として従来のリセス200とを、二酸化炭素を含んだCNGを用いて評価した結果を図6、図7に示す。図6はクランク角度に対する熱発生率(dQ/dθ)を示すグラフであって、二酸化炭素濃度が55%であるCNGでの解析結果を示す。図7は二酸化炭素濃度とCOVとの関係を算出した解析結果を示すグラフである。図6、図7において、それぞれ、実線でリセス20による場合を示し、破線でリセス200による場合を示す。   The result of evaluating the recess 20 according to the present embodiment and the conventional recess 200 as a comparative example using CNG containing carbon dioxide is shown in FIGS. FIG. 6 is a graph showing the heat generation rate (dQ / dθ) with respect to the crank angle, and shows the analysis result in CNG where the carbon dioxide concentration is 55%. FIG. 7 is a graph showing the analysis result of calculating the relationship between the carbon dioxide concentration and COV. In FIG. 6 and FIG. 7, the case of the recess 20 is indicated by a solid line, and the case of the recess 200 is indicated by a broken line.

まず、図6を参照して、従来のリセス200では、熱発生率のピークが1つしか見られず、第1段目の初期燃焼と第2段目の拡散燃焼との境界が見られない。これは、二酸化炭素の含有量が多いために燃焼速度が遅くなり、第1段目の初期燃焼が遅れ、第2段目の拡散燃焼と統合されていることを示している。さらに、第1段目の初期燃焼が遅れることで、初期燃焼のピークよりも前に、流速がピークとなったスキッシュ流が供給されることになる。この結果、スキッシュ流を効果的に燃料領域に供給できず、第2弾目の拡散燃焼が緩慢となっていることを示している。つまり、従来構造のリセス200では、第1段目の初期燃焼が遅れ、このため、第2段目の拡散燃焼が緩慢となるため、燃焼安定性は悪い。   First, referring to FIG. 6, in the conventional recess 200, only one peak of the heat generation rate is seen, and the boundary between the first stage initial combustion and the second stage diffusion combustion is not seen. . This indicates that since the carbon dioxide content is high, the combustion rate is slow, the initial combustion in the first stage is delayed, and it is integrated with the diffusion combustion in the second stage. Furthermore, since the initial combustion in the first stage is delayed, a squish flow having a peak flow velocity is supplied before the peak of the initial combustion. As a result, the squish flow cannot be effectively supplied to the fuel region, indicating that the second diffusion combustion is slow. That is, in the recess 200 having the conventional structure, the first stage initial combustion is delayed, and therefore, the second stage diffusion combustion becomes slow, so the combustion stability is poor.

一方、本実施形態に係るリセス20では、熱発生率のピークが、2つ見られる。上述したようにリセス20により初期燃焼が活性化されて、第1段目の初期燃焼のピークがスキッシュ流の流速のピーク位置よりも早いタイミングで発生し、初期燃焼による燃焼領域に、スキッシュ流が効率的に供給される。よって、第2段目の拡散燃焼が安定して行われる。つまり、本実施形態に係るリセス20では、第1段目の初期燃焼を活性化させることができると共に、第2段目の拡散燃焼を安定して行うことができ、燃焼安定性は良い。   On the other hand, in the recess 20 according to the present embodiment, two peaks of the heat generation rate are seen. As described above, the initial combustion is activated by the recess 20, and the peak of the initial combustion in the first stage occurs at a timing earlier than the peak position of the flow velocity of the squish flow, and the squish flow is generated in the combustion region by the initial combustion. It is supplied efficiently. Therefore, the second stage diffusion combustion is stably performed. That is, in the recess 20 according to the present embodiment, the first stage initial combustion can be activated, the second stage diffusion combustion can be performed stably, and the combustion stability is good.

次に、図7を参照して、従来のリセス200では、二酸化炭素の含有量が50%より多くなるとCOVが目標ラインを超過するが、本実施形態に係るリセス20では、二酸化炭素の含有量が50%を超えても、COVは急激に悪化することはなく、目標ラインを超過しない。つまり、本発明に係るロータリーピストンエンジンでは、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスの燃焼安定性が向上している。   Next, referring to FIG. 7, in the conventional recess 200, the COV exceeds the target line when the carbon dioxide content exceeds 50%, but in the recess 20 according to the present embodiment, the carbon dioxide content. Even if the value exceeds 50%, the COV does not deteriorate rapidly and does not exceed the target line. That is, in the rotary piston engine according to the present invention, the combustion stability of the flame retardant gas containing a large amount of inert components is improved.

以上説明した本実施形態に係るエンジン1によれば、以下の効果を発揮できる。   The engine 1 according to the present embodiment described above can exhibit the following effects.

(1)上死点を超えて回転するロータ5の回転により作動室のリーディング側の容積拡大に伴って発生するトレーリング側からリーディング側への混合気の流動に、リセス20の断面積が変化する第1凹部21から第2凹部22への接続部において乱流を生成させやすい。これにより、混合気のミキシングおよび拡散が促進されて混合気の燃焼速度が向上し、初期燃焼を活性化できる。そして、活性化された初期燃焼の燃焼領域に、トレーリング側の混合気を、リセス20を通じて生成されるスキッシュ流によって確実に供給することで、初期燃焼に続けて第2段目の燃焼としての拡散燃焼を安定して発生させることができる。 (1) The cross-sectional area of the recess 20 changes due to the flow of the air-fuel mixture from the trailing side to the leading side that occurs as the volume of the working chamber on the leading side increases due to the rotation of the rotor 5 rotating beyond the top dead center. It is easy to generate a turbulent flow at the connecting portion from the first recess 21 to the second recess 22. Thereby, mixing and diffusion of the air-fuel mixture are promoted, the combustion speed of the air-fuel mixture is improved, and initial combustion can be activated. Then, the trailing-side air-fuel mixture is reliably supplied to the activated combustion region of the initial combustion by the squish flow generated through the recess 20, so that the second-stage combustion is performed following the initial combustion. Diffusion combustion can be generated stably.

(2)初期燃焼の燃焼速度が向上することで、スキッシュ流の流速が最大となる前に初期燃焼を活性化させやすく、スキッシュ流を、活性化された第1段目の初期燃焼の燃焼領域に供給しやすい。しかも、第1凹部21の断面積を第2凹部22の断面積より小さく構成することで、第1、第2凹部21、22の容積差を拡大でき、この結果、ロータ5の回転に伴う第1、第2凹部21、22内の圧力差を効果的に生じさせて第1凹部21から第2凹部22へ向かうスキッシュ流をさらに強めることができる。これにより、第2段目の拡散燃焼をより安定して行うことができる。 (2) By improving the combustion speed of the initial combustion, it is easy to activate the initial combustion before the flow velocity of the squish flow reaches the maximum, and the squish flow is activated in the first-stage initial combustion combustion region. Easy to supply. In addition, by configuring the cross-sectional area of the first recess 21 to be smaller than the cross-sectional area of the second recess 22, the volume difference between the first and second recesses 21 and 22 can be increased. The pressure difference in the 1st, 2nd recessed parts 21 and 22 can be produced effectively, and the squish flow which goes to the 2nd recessed part 22 from the 1st recessed part 21 can be strengthened further. Thereby, the second stage diffusion combustion can be performed more stably.

(3)第1段目の初期燃焼と、第2段目の拡散燃焼とからなる、二段燃焼を安定して生じさせることができ、混合気の燃焼安定性を高めることができる。これにより、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスであっても、燃焼安定性を高めることができる。 (3) The two-stage combustion consisting of the first stage initial combustion and the second stage diffusion combustion can be stably generated, and the combustion stability of the air-fuel mixture can be improved. Thereby, even if it is a flame-retardant gas containing a large amount of inert components, combustion stability can be improved.

(4)第1凹部21と第2凹部22との間に、幅方向の寸法が急に拡大する角部23が形成され、該角部23において、第1凹部21から第2凹部22へ供給される混合気に乱流を生成させやすい。しかも、第2凹部22の幅を第1凹部21の幅より大きく構成することで、第2凹部22に供給された混合気を幅方向に拡散させやすく、初期燃焼におけるロータ5の幅方向への火炎伝播を促進できる。さらに、第2段目の拡散燃焼もロータ5の幅方向に亘って安定して燃焼させることができる。よって、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスの燃焼安定性をさらに高めることができる。 (4) A corner 23 is formed between the first recess 21 and the second recess 22 so that the dimension in the width direction suddenly increases. The corner 23 is supplied from the first recess 21 to the second recess 22. It is easy to generate turbulent flow in the air-fuel mixture. In addition, by configuring the width of the second recess 22 to be larger than the width of the first recess 21, the air-fuel mixture supplied to the second recess 22 can be easily diffused in the width direction, and the width of the rotor 5 in the initial combustion can be increased. Can promote flame propagation. Furthermore, the second stage diffusion combustion can also be stably burned across the width direction of the rotor 5. Therefore, the combustion stability of the flame-retardant gas containing a large amount of inert components can be further improved.

(4)第1凹部21と第2凹部22との間に、深さ方向の寸法が急に変化する段部24が形成され、該段部24において、第1凹部21から第2凹部22へ供給される混合気に乱流を生成させやすい。これにより、上述したように、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスの燃焼安定性をさらに高めることができる。 (4) A step portion 24 whose dimension in the depth direction changes abruptly is formed between the first recess portion 21 and the second recess portion 22, and in the step portion 24, from the first recess portion 21 to the second recess portion 22. It is easy to generate turbulent flow in the supplied air-fuel mixture. Thereby, as mentioned above, the combustion stability of the flame-retardant gas containing a large amount of inert components can be further enhanced.

(5)リーディング側点火栓7bにより、第2凹部内22の第1凹部21との接続部に生成した混合気の乱流に、火花を供給して初期燃焼を安定して行うことができる。また、ロータリーピストンエンジンでは、リーディング側への混合気の流動のためトレーリング側への火炎伝播はし難い。しかしながら、トレーリング側点火栓7aを設けることで、リーディング側点火栓7bよりもトレーリング側に在る混合気にも火花を供給して燃焼させることができる。これにより、未燃ガスの生成を抑制できると共に、燃焼速度を高めて、初期燃焼の燃焼安定性を高めることができる。 (5) The leading side spark plug 7b can stably supply initial sparks by supplying a spark to the turbulent flow of the air-fuel mixture generated at the connecting portion of the second concave portion 22 with the first concave portion 21. Further, in the rotary piston engine, it is difficult to propagate the flame to the trailing side due to the flow of the air-fuel mixture to the leading side. However, by providing the trailing-side spark plug 7a, it is possible to supply a spark to the air-fuel mixture that is closer to the trailing side than the leading-side spark plug 7b and burn it. Thereby, while being able to suppress the production | generation of unburned gas, a combustion speed can be raised and the combustion stability of initial stage combustion can be improved.

[第2の実施形態]
図8に、第2の実施形態に係るロータ50の図3と同様の側面図を示す。図8に示されるように、第2の実施形態は、リーディング側点火栓7bが幅方向に複数並列されていることが、第1の実施形態とは異なる。第2の実施形態では、リーディング側点火栓7bが幅方向に2つ並ぶように並列するようにロータハウジング3に配置されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a side view similar to FIG. 3 of the rotor 50 according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, the second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of leading side spark plugs 7b are arranged in parallel in the width direction. In the second embodiment, the leading side spark plugs 7b are arranged in the rotor housing 3 so as to be arranged in parallel so that two leading side spark plugs 7b are arranged in the width direction. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

第2の実施形態によれば、ロータ5の幅方向に複数並列されたリーディング側点火栓7b、7bにより、第2凹部22内の第1凹部21との接続部に生成した混合気の乱流に、ロータ5の幅方向に亘って火花を供給できる。これにより、初期燃焼のロータ5の幅方向への火炎伝播の成長を促進して、幅方向に亘る燃焼領域を形成できるので、第2段目の拡散燃焼をロータ5の幅方向に亘って安定して発生させることができる。よって、不活性成分を多量に含んだ難燃性ガスの燃焼安定性をさらに向上させることができる。   According to the second embodiment, the turbulent flow of the air-fuel mixture generated at the connecting portion with the first concave portion 21 in the second concave portion 22 by the plurality of leading side spark plugs 7 b, 7 b arranged in parallel in the width direction of the rotor 5. Moreover, a spark can be supplied over the width direction of the rotor 5. As a result, the growth of flame propagation in the width direction of the rotor 5 in the initial combustion can be promoted, and a combustion region extending in the width direction can be formed, so that the second stage diffusion combustion can be stabilized over the width direction of the rotor 5. Can be generated. Therefore, the combustion stability of the flame retardant gas containing a large amount of inert components can be further improved.

[第3の実施形態]
図9に、第3の実施形態に係るロータ50の図3と同様の側面図を示し、図10に図9のX−X断面を示す。図9に示されるように、第3の実施形態は、第1凹部21の側部に連続して、トレーディング側へ向かって斜めに伸びる複数のガイド溝25が形成されていることが、第1の実施形態とは異なり、その他は第1の実施形態と同じである。図10に示されるように、ガイド溝25は、第1凹部21と略同じ深さに形成されている。
[Third Embodiment]
FIG. 9 shows a side view similar to FIG. 3 of the rotor 50 according to the third embodiment, and FIG. 10 shows an XX cross section of FIG. As shown in FIG. 9, in the third embodiment, a plurality of guide grooves 25 extending obliquely toward the trading side are formed continuously to the side of the first recess 21. Unlike the first embodiment, the rest is the same as the first embodiment. As shown in FIG. 10, the guide groove 25 is formed at substantially the same depth as the first recess 21.

第3の実施形態によれば、ガイド溝25によって、第1凹部21の側方の混合気を効率的に、第1凹部21内へ供給できる。これにより、第1凹部21から第2凹部22へのスキッシュ流をさらに強めることができ、第2段目の拡散燃焼をより効率的に燃焼させることができる。しかも、燃焼室内の未燃ガスを効果的に、第2段目の拡散燃焼に供給できるので、未燃ガスの生成を抑制して、混合気の燃焼安定性をさらに高めることができる。すなわち、難燃性ガスの燃焼安定性をさらに高めることができる。   According to the third embodiment, the air-fuel mixture on the side of the first recess 21 can be efficiently supplied into the first recess 21 by the guide groove 25. Thereby, the squish flow from the 1st recessed part 21 to the 2nd recessed part 22 can further be strengthened, and the diffusion combustion of the 2nd stage can be burned more efficiently. In addition, since the unburned gas in the combustion chamber can be effectively supplied to the second stage diffusion combustion, the generation of unburned gas can be suppressed and the combustion stability of the air-fuel mixture can be further enhanced. That is, the combustion stability of the flame retardant gas can be further improved.

[その他の実施形態]
上述した実施形態では、難燃性ガスとして、不活性成分としての二酸化炭素を含んだCNGガスを例として説明したが、これに限らず、シンガスやアンモニアガスなどを採用できるほか、EGRガスを大量に含んだガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンにも適用することができる。すなわち、燃焼させることが困難な難燃性ガスを燃料とするエンジンに適用できる。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the CNG gas containing carbon dioxide as an inert component has been described as an example of the flame retardant gas. It can also be applied to gasoline engines or diesel engines included in the above. That is, the present invention can be applied to an engine that uses a flame-retardant gas that is difficult to burn.

また、上記の実施形態では、インジェクタ8により作動室30に難燃性ガスを直接に噴射する場合を例として説明したが、これに限らず、吸気ポート11または吸気ポート11につながる吸気管(図示しない)に燃料を噴射するようにインジェクタ8を適宜レイアウトしてもよい。   In the above embodiment, the case where the flame retardant gas is directly injected into the working chamber 30 by the injector 8 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the intake port 11 or the intake pipe connected to the intake port 11 (illustrated) The injector 8 may be appropriately laid out so as to inject fuel.

なお、本発明は、以上の実施形態に示すものに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各種変形および変更を行うことも可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims.

以上のように、本発明によれば、燃焼安定性を高めることができ、難燃性ガスを燃料として使用できるので、この種のエンジンの製造技術分野において好適に実施される可能性がある。   As described above, according to the present invention, the combustion stability can be improved, and the flame-retardant gas can be used as a fuel.

1 エンジン
2 インターミディエイトハウジング
3 ロータハウジング
4 サイドハウジング
5 ロータ
6 エキセントリックシャフト
7a トレーディング側点火栓
7b リーディング側点火栓
8 インジェクタ
11 吸気ポート
12 排気ポート
20 リセス
21 第1凹部
22 第2凹部
23 角部
24 段部
25 ガイド溝
30 作動室
200 従来構造のリセス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Intermediate housing 3 Rotor housing 4 Side housing 5 Rotor 6 Eccentric shaft 7a Trading side spark plug 7b Leading side spark plug 8 Injector 11 Intake port 12 Exhaust port 20 Recess 21 1st recessed part 22 2nd recessed part 23 Corner part 24 steps Part 25 Guide groove 30 Working chamber 200 Recess of conventional structure

Claims (6)

外周面にリセスが形成されたロータを備え、
前記リセスは、前記ロータの回転方向のトレーリング側に位置する第1凹部と、該第1凹部に連続して形成されて前記ロータの回転方向のリーディング側に位置する第2凹部とで、なり、
前記第1凹部の、前記ロータの周方向に直交する断面積が、前記第2凹部の、前記ロータの周方向に直交する断面積よりも、小さいことを特徴とするロータリーピストンエンジン。
A rotor with a recess formed on the outer peripheral surface,
The recess is composed of a first recess located on the trailing side in the rotational direction of the rotor, and a second recess formed continuously from the first recess and located on the leading side in the rotational direction of the rotor. ,
The rotary piston engine characterized in that a cross-sectional area of the first recess perpendicular to the circumferential direction of the rotor is smaller than a cross-sectional area of the second recess perpendicular to the circumferential direction of the rotor.
前記第1凹部の前記ロータの幅方向の寸法が、前記第2凹部の同方向の寸法よりも小さいことを特徴とする、
請求項1に記載のロータリーピストンエンジン。
The width dimension of the rotor of the first recess is smaller than the dimension of the second recess in the same direction,
The rotary piston engine according to claim 1.
前記第1凹部の深さが、前記第2凹部の深さよりも浅いことを特徴とする、
請求項1に記載のロータリーピストンエンジン。
The depth of the first recess is shallower than the depth of the second recess,
The rotary piston engine according to claim 1.
前記ロータを回転自在に収容するロータハウジングには、前記ロータが上死点に位置するときの前記第1凹部に対応して位置するトレーリング側点火栓と、前記ロータが上死点に位置するときの前記第2凹部に対応して位置するリーディング側点火栓と、が配置されていることを特徴とする、
請求項1〜3のいずれか1つに記載のロータリーピストンエンジン。
A rotor housing that rotatably accommodates the rotor includes a trailing-side spark plug positioned corresponding to the first recess when the rotor is positioned at the top dead center, and the rotor is positioned at the top dead center. A leading-side spark plug positioned corresponding to the second concave portion at the time is arranged,
The rotary piston engine as described in any one of Claims 1-3.
前記リーディング側点火栓が、前記ロータの幅方向に複数並列されていることを特徴とする、
請求項4に記載のロータリーピストンエンジン。
A plurality of the leading side spark plugs are juxtaposed in the width direction of the rotor,
The rotary piston engine according to claim 4.
前記第1凹部に連続して形成されたガイド溝を備え、
前記ガイド溝は、前記第1凹部の側部からトレーディング側に向かって斜めに伸びるように複数形成されていることを特徴とする、
請求項1〜5のいずれか1つに記載のロータリーピストンエンジン。
A guide groove formed continuously in the first recess,
A plurality of the guide grooves are formed so as to extend obliquely from the side of the first recess toward the trading side,
The rotary piston engine as described in any one of Claims 1-5.
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