JP4254143B2 - ロータリーエンジンの吸気構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリーエンジンの作動室に吸気を導入する吸気系の構造に関し、特に、燃料噴射弁により吸気ポートに直接、燃料を噴射するようにしたものに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、吸気ポートに燃料を直接、噴射するようにしたエンジンとしては、例えば特開２００１−２６３１４４号公報に開示されるように、レシプロエンジンの各気筒毎の吸気ポートにインジェクタにより燃料を直接、噴射するようにしたものが知られている。このものでは、前記インジェクタによる燃料噴霧の貫徹力をエンジンの運転状態に応じて変更し、低負荷低回転時には燃料噴霧貫徹力を相対的に小さくするとともに、インジェクタの上流側の吸気通路を開閉弁により絞って吸気の流速を高めることにより、吸気ポート壁面への燃料の付着を抑制しながら、気筒への燃料の輸送遅れを軽減するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、ロータリーエンジンは、ロータの回転に連れて作動室が移動するという特有の構造の故に、吸気ポート周辺の温度がレシプロエンジンのように高くはならない。このため、一旦、ポート壁面に付着した燃料が蒸発し難く、液状のままポート壁面に沿って作動室に吸入されることが多い。そして、このことが、作動室における混合気の分布を不均一なものとする要因となり、当該作動室の扁平な形状とも相俟って、特にアイドリング時や軽負荷時等における燃焼安定性の確保が難しいきらいがある。
【０００４】
さらに、そのように吸気ポート壁面に沿って流れる燃料は、吸気ポートを閉じようとするロータの側面に付着してクエンチングゾーンへ引き込まれることになるので、このことも混合気分布の偏りを助長する一因となる。
【０００５】
つまり、ロータリーエンジンでは、レシプロエンジンと比べて吸気ポート壁面への燃料の付着量が多くなりやすく、しかもそのことに起因する不具合が大きいので、前記従来例のように燃料噴霧の貫徹力を弱めたり、吸気の流速を全体的に高めたりするだけでは、吸気ポート壁面への燃料の付着を効果的に抑制できるとは言い難い。
【０００６】
加えて、前記従来例のように吸気ポートの上流側に開閉弁を配設すると、これ自体が吸気の流れを乱すことになり、特に高負荷乃至高回転時に吸気抵抗の増大することが避けられないので、エンジンの出力特性に悪い影響を及ぼすという不具合もある。
【０００７】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸気ポート壁面への燃料付着に起因するロータリーエンジンに特有の不具合に着目し、主に吸気ポートの構造に工夫を凝らすことにより、吸気抵抗の増大を招くことなく吸気ポート壁面への燃料の付着を効果的に抑制し、作動室における混合気分布の偏りを是正して、燃焼安定性を向上することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明では、燃料噴霧が衝突する吸気ポート壁面の所定位置（燃料被噴射位置）に向かって高速の空気流を吹出す空気吹出し通路を設けて、その燃料被噴射位置への燃料の付着を抑制するとともに、一旦、付着した燃料を剥離しその蒸発を促すようにした。
【０００９】
具体的に、請求項１の発明では、ハウジング内にロータを収容してその外周側に複数の作動室を区画し、該ロータの回転に連れて各作動室がそれぞれ周方向に移動しながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行うようにしたロータリーエンジンの吸気構造を前提とする。
【００１０】
そして、前記ハウジングは、ロータの外周を囲むロータハウジングと、内壁面が該ロータの側面に摺接するサイドハウジングとからなるものであり、前記吸気行程にある作動室に連通するようにサイドハウジングの内壁面に吸気ポートが開口されていて、この吸気ポート壁面の所定の燃料被噴射位置に向かって燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁が配設されている場合に、その燃料被噴射位置よりも上流の吸気ポート壁に、燃料被噴射位置に向かって吸気ポート内の吸気よりも高速の空気を吹出すように、空気吹出し通路を設けるとともに、当該吸気ポートの下流端には、作動室へ流入する吸気の流れをロータの回転する向きに指向させるように突出する突出壁部を形成する構成とする。
【００１１】
前記の構成により、ロータリーエンジンの運転中にはロータの回転に伴い吸気行程にある作動室が吸気ポートに連通し、その容積の増大によって吸気が作動室に吸入される。また、前記吸気ポートに臨む燃料噴射弁から所定のタイミングで燃料被噴射位置に向かって燃料が噴射されるとともに、その燃料被噴射位置に向かって上流側の空気吹出し通路から高速の空気流が吹出される。このことで、燃料噴射弁からの燃料噴霧が吸気ポート壁面に付着することが抑制され、また一旦、付着した燃料の蒸発等が促進される。この際、前記空気吹出し通路は、開閉弁のように吸気抵抗を増大させることがなく、しかも、高速の空気流を正確に燃料被噴射位置の付近に集中させて、極めて効果的に燃料の付着を抑制することができる。これにより、作動室における混合気分布の偏りが是正されて、燃焼安定性の向上が図られる。
【００１２】
ここで、前記吸気ポートの下流端をサイドハウジングの内壁面に開口させた場合、この開口部から空気とともに作動室に流入する燃料が、当該開口部を閉じようとするロータの側面に付着する虞れがあるが、前記構成によると、吸気ポートの下流端に設けた突出壁部によって吸気の流れがロータの回転する向きに指向されるようになり、この吸気の流れはロータを避けるようにして作動室内に吸い込まれることになるから、ロータ側面への燃料の付着を抑制することができる。これにより、作動室における混合気分布の偏りをさらに是正することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、前記請求項１の発明における突出壁部を、燃料被噴射位置に近接して設けるものとする。こうすれば、空気吹出し通路から燃料被噴射位置に向けて吹き出された高速の空気流が突出壁部に衝突して、ロータの回転する向きを指向する強い流れになり、この強い流れが作動室に流入する空気流全体に影響を与えて、これを効果的に指向させることができる。よって、前記請求項１の発明の作用効果をさらに高めることができる。
【００１４】
請求項３の発明では、前記請求項２の発明において、スロットル弁よりも上流の吸気通路に臨んで、ブローバイガスを導入するための導入口が開口されている場合に、空気吹出し通路の上流端を前記ブローバイガスの導入口よりも下流側の吸気通路に接続するものとする。
【００１５】
すなわち、一般的に、ブローバイガスはスロットル弁よりも上流の吸気通路に導入され、そこから吸気の流れに乗ってエンジンの作動室に導入されるようになっている。このため、仮に空気吹出し通路の上流端をブローバイガスの導入口よりも上流側の吸気通路に接続すると、そのことによって吸気通路の空気の流量が減る分だけブローバイガスの導入量も減少してしまい、エンジンの運転状態によってはブローバイガスの導入量を十分に確保できなくなる虞れがある。
【００１６】
これに対し、この発明では、空気吹出し通路の上流端を前記ブローバイガスの導入口よ りも下流側の吸気通路に接続することで、ブローバイガスの導入量を容易に確保できるものである。
【００１７】
請求項４の発明では、空気吹出し通路の上流端をスロットル弁よりも上流側の吸気通路に接続するものとする。こうすることで、スロットル弁の上流側及び下流側の差圧によって空気吹出し通路を空気が流れるようになり、このことで請求項１の発明の作用効果がより確実なものとなる。
【００１８】
請求項５の発明では、前記請求項１の発明と同じ前提構成において、吸気行程にある作動室に連通するようにハウジングの内壁面に吸気ポートが開口されていて、この吸気ポート壁面の所定の燃料被噴射位置に向かって燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁が配設されている場合に、その燃料被噴射位置よりも上流の吸気ポート壁に、燃料被噴射位置に向かって吸気ポート内の吸気よりも高速の空気を吹出すように、空気吹出し通路を設けるとともに、この空気吹出し通路の上流端をスロットル弁よりも上流側の吸気通路に接続し、さらに、アクチュエータにより駆動されて前記空気吹出し通路を開閉する開閉弁と、前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間に対応して前記開閉弁が開くようにアクチュエータの作動を制御するコントローラとを備える構成とする。
【００１９】
すなわち、前記請求項４の発明のように、スロットル弁の上流側から取り出した吸気の一部を空気吹出し通路によってスロットル弁の下流の燃料被噴射位置に吹き出させるようにした場合、例えばエンジンのアイドリング時のようにスロットル弁を全閉としたときにも空気吹出し通路を空気が流れることになるから、作動室への吸気を十分に絞ることができなくなり、無駄な燃料消費が多くなる虞れがある。また、吸気ポート開口部がロータ側面によって閉じられているときに燃料被噴射位置に向かって高速の空気流が吹きつけられると、吸気ポート壁面に残っている燃料が飛散して、ロータ側壁へ付着する虞れもある。
【００２０】
そこで、この発明では、前記空気吹出し通路を開閉する開閉弁を備え、この開閉弁を燃料の噴射期間に対応して開く一方、それ以外の時には閉じるようにしたことで、前記の不具合の発生を未然に防止することができる。
【００２１】
請求項６の発明では、前記請求項５の発明におけるコントローラを、吸気ポート壁面への燃料の付着量が多いときほど開閉弁の開く期間が長くなるようにアクチュエータを制御するものとする。
【００２２】
すなわち、例えばエンジンの未暖機時のように吸気ポートの温度が特に低くて燃料が蒸発し難いときや、さらに、それにも拘わらず燃料噴射量が多いとき等に開閉弁の開く期間を長くして、空気吹出し通路から相対的に長い時間、高速の空気流を燃料被噴射位置に吹きつけるようにする。こうすることで、燃料の付着量に応じて空気吹出し通路から過不足なく、空気を吹き出させることができるので、前記請求項５の発明の作用効果を一層、高めることができる。尚、吸気ポート壁面への燃料の付着量が多いことは、例えばエンジン水温や燃料噴射量に基づいて判定するようにすればよい。
【００２３】
請求項７の発明では、前記請求項４〜６のいずれか１つの発明における空気吹出し通路の下流端側に、絞りを設けるものとする。こうすれば、絞り部において空気の流速を高めることができるので、前記各発明の作用効果がさらに高くなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２５】
（エンジンの全体構成）
図２は、本発明の実施形態に係るロータリーエンジン１の要部の構成を示し、トロコイド内周面２ａを有する繭状のロータハウジング２とサイドハウジング３とに囲まれたロータ収容室４（気筒）には概略三角形状のロータ６が収容されていて、その外周側に３つの作動室５，５，５が区画されている。このロータリーエンジン１は、図示は省略するが、２つのロータハウジング２，２を３つのサイドハウジング３，３，３の間に挟み込むようにして一体化し、その間に形成される２つの気筒４，４にそれぞれロータ６，６を収容した２ロータタイプのものである。以下、この実施形態では、２つのロータハウジング２，２の中間に位置するサイドハウジング３（図２に示すもの）を両端側のものと区別して、インターミディエイトハウジング３と呼ぶものとする。
【００２６】
前記ロータ６の内側には、図示しないが内歯車が形成されていて、この内歯車とサイドハウジング側の外歯車とが噛合するとともに、ロータ６は、インターミディエイトハウジング３及びサイドハウジング３を貫通する出力軸７に対して、遊星回転運動をするように支持されている。すなわち、前記ロータ６の回転運動は内歯車と外歯車との噛み合いによって規定され、ロータ６は、外周の３つの頂部にそれぞれ配設されたシール部が各々ロータハウジング２のトロコイド内周面２ａに当接した状態で前記出力軸７の偏心輪７ａの周りを自転しながら、該出力軸７の軸心Ｘの周りに公転する。そして、ロータ６が１回転する間に、該ロータ６の各頂部間にそれぞれ形成された作動室５，５，…が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ６を介して出力軸７から出力される。
【００２７】
より具体的に、図２に示すように出力軸７の軸心Ｘの方向に見ると、各気筒４の左右方向の一側（図例では左側）が概ね吸気及び排気行程の領域になり、その反対側（図例では右側）が概ね圧縮及び膨張行程の領域になる。そして、図示の如く第１吸気ポート１１（後述）等に連通する作動室５（図の左上側の作動室）は吸気行程の後半にあり、この作動室５がロータ６の回転に連れて図の時計回りに移動して圧縮行程になると、その内部に吸入された混合気が圧縮され、その後、図の右側に示す作動室５のように圧縮行程の終盤から膨張行程にかけて所定のタイミングにて点火プラグ９，１０により混合気に点火されて、燃焼が行われるものである。
【００２８】
図３は、２つの気筒４，４のうちの一方（図では手前側のもの）を模式的に２つに分けて、エンジン１の吸排気系の構成を示したものであり、図の左側には、図２と同様にインターミディエイトハウジング３の側が、また、図の右側にはサイドハウジング３の側が示されている。そして、前記インターミディエイトハウジング３には、両側の２つの気筒４，４においてそれぞれ吸気行程にある作動室５に連通するように一対の第１吸気ポート１１，１１（図には１つのみ示す）が形成され、同様に、排気行程にある作動室５，５にそれぞれ連通するように一対の第１排気ポート１２，１２（図には１つのみ示す）が形成されている。一方、前記サイドハウジング３には、吸気行程にある作動室５にそれぞれ連通するように第２及び第３の２つの吸気ポート１３，１４が形成され、また、排気行程にある作動室５に連通するように第２排気ポート１５が形成されている。
【００２９】
そして、前記第１、第２及び第３吸気ポート１１，１３，１４が、それぞれ、各気筒４の吸気行程にある作動室５に吸気を供給する吸気通路１６の下流端部を構成している。すなわち、吸気通路１６の上流側にはエアクリーナ１７とエアフローセンサ１８とが順に配設されていて、その下流側で吸気通路１６は２つの独立吸気通路１９，２０に分かれている。第１の独立吸気通路１９は前記第１吸気ポート１１に連通しており、一方、第２の独立吸気通路２０の下流側はさらに２つに分岐していて、その各分岐路２１，２２がそれぞれ前記第２吸気ポート１３及び第３吸気ポート１４に連通している
前記第１独立吸気通路１９には、ステッピングモータ等により駆動されて通路の断面積を調節する第１の電気式スロットル弁２３と、吸気マニホルド２４内に燃料を噴射する比較的大容量のマニホルド噴射用インジェクタ２４とが、上流側から順に配設されている。また、図２にも示すように、第１吸気ポート１１に臨んで当該ポート１１内に燃料を直接、噴射するように比較的容量の小さなポート噴射用インジェクタ２６（燃料噴射弁）が配設されている。このポート噴射用インジェクタ２６は、図１に拡大して示すように、第１吸気ポート１１の下流端開口部１１ａの近傍に設定した所定箇所Ｐ（以下、燃料被噴射位置という）に向かって燃料を噴射するように配置されている。
【００３０】
また、詳しくは後述するが、前記第１スロットル弁２３よりも上流側の第１独立吸気通路１９から分岐して該第１独立吸気通路１９を流れる吸気の一部を取り出し、これを第１吸気ポート１１まで導いて前記燃料被噴射位置Ｐに向かって吹き出させる（噴射する）空気吹出し通路２７と、アクチュエータにより駆動されて前記空気吹出し通路２７を開閉する電磁式の開閉弁２８とが設けられている。前記空気吹出し通路２７の上流端は、第１独立吸気通路１９にキャッチタンク２９からブローバイガスを導入するブローバイガス通路３０の下流端３０ａ（ブローバイガス導入口）よりも下流側で第１独立吸気通路１９に接続されている。
【００３１】
一方、前記第２独立吸気通路２０における上流側の部位には前記第１独立吸気通路１９と同様の電気式スロットル弁３１（第２スロットル弁）が配設されており、その下流側で分岐した第１分岐路２１には前記第１独立吸気通路１９のものと同様のマニホルド噴射用インジェクタ３２が配設されている。また、図示しないが、第３分岐路２２の下端部には、アクチュエータにより駆動されて該第３分岐路２２を開閉する電磁式のロータリーバルブが配設されている。
【００３２】
上述の如き構成の吸気系に対し、エンジン１の排気系は、前記第１及び第２排気ポート１１，１５がそれぞれ排気マニホルド３３に接続し、この排気マニホルド３１において２つの気筒４，４からの排気が集合されて、下流側の排気管３４に流通するようになっている。そして、前記排気マニホルド３３には、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ2センサ３５が配設され、また、排気管３４には排気を浄化するための２つの触媒コンバータ３６，３７が直列に配設されている。前記リニアＯ2センサ３５は、理論空燃比を含む所定の空燃比範囲において酸素濃度に対しリニアな信号を出力するものであり、前記インジェクタ２５，２６，３２による燃料噴射量のフィードバック制御のために用いられる。
【００３３】
尚、同図に示す符号３８は、ロータリーエンジン１の出力軸７の一端側に配設されてその回転角度を検出する電磁式のクランク角センサである。また、符号３９は、ロータハウジング２の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）に臨んで冷却水の温度状態（エンジン水温）を検出する水温センサである。
【００３４】
前記点火プラグ９，１０の点火回路、スロットル弁２３，３１のモータ、インジェクタ２５，２６，３２等は、コントロールユニット４０（以下、ＥＣＵと略称する）により作動制御されるようになっている。このＥＣＵ４０には少なくとも前記エアフローセンサ１８の出力信号と、リニアＯ2センサ３５の出力信号と、クランク角センサ３８の出力信号と、水温センサ３９の出力信号とが入力され、さらに、アクセル開度センサ４１からの信号と、エンジン回転数センサ４２からの信号とが入力されるようになっている。そして、このＥＣＵ４０においてエンジン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各気筒４の点火時期、前記スロットル弁２３，３１の開度、インジェクタ２５，２６，３２による燃料噴射量及び燃料噴射タイミングの制御が行われる。
【００３５】
すなわち、例えばエンジン１が低負荷低回転の運転状態のときには、第２スロットル弁３１が全閉とされ、第１独立吸気通路１９のみから気筒４に供給される吸気の流量が第１スロットル弁２３により調整される。このときにはポート噴射用インジェクタ２６のみが作動して、混合気の空燃比が略理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）になるように第１吸気ポート１１内に燃料を噴射する。このように比較的小容量のインジェクタ２６のみによって第１吸気ポート１１の下流端近傍に燃料を噴射供給することで、優れた制御性が得られる。
【００３６】
また、エンジン１が中負荷中回転の運転状態のときには、第１及び第２スロットル弁２３，３１の開度が制御されて、第１及び第２独立吸気通路１９，２０により吸気が供給される。このとき、第３分岐路２２のロータリーバルブは全閉とされていて、吸気は、第１独立吸気通路１９及び第１吸気ポート１１と第１分岐路２１及び第２吸気ポート１３とから、気筒４内に供給される。また、このときにはポート噴射用インジェクタ２６だけでなく、２つのマニホルド噴射用インジェクタ２５，３２により燃料が吸気マニホルド２４に噴射されるようになる。さらに、エンジン１が高負荷乃至高回転の運転状態のときには前記ロータリーバルブが開放されて、気筒４には第３分岐路２２及び第３吸気ポート１４からも吸気が供給されるようになり、この際、特に負荷の高い所定領域では空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように、３つのインジェクタ２５，２６，３２による燃料噴射量が制御される。
【００３７】
（第１吸気ポートの吸気構造）
本発明の特徴は、主に前記した第１吸気ポート１１における吸気構造にある。すなわち、図１に示すように、第１吸気ポート１１の下流側の端部はインターミディエイトハウジング３の内壁面に開口して、気筒４内の作動室５に連通するようになっており、その開口部１１ａに隣接する第１吸気ポート１１の壁面に燃料被噴射位置Ｐが設定されている。従って、ポート噴射用インジェクタ２６からの燃料噴霧は一旦、燃料被噴射位置Ｐに衝突しても殆ど直に作動室５に供給されるようになり、燃料の輸送遅れが可及的に短縮されて制御性が向上するのであるが、一方で、ポート壁面への燃料の付着に起因する不具合がある。
【００３８】
すなわち、ロータリーエンジン１では、ロータ６の回転に連れて作動室５が移動するという特有の構造により、第１吸気ポート１１の温度がレシプロエンジンのように高くはならないので、一旦、ポート壁面に付着した燃料が蒸発し難く、ポート壁面に沿って作動室５に流入する液状の燃料の割合が多くなる。このため、作動室５における混合気の分布が不均一なものになり易く、また、その液状燃料の一部はポート開口部１１ａを閉じようとするロータ６の側面に付着して、クエンチングゾーンへ引き込まれることになり、このことが混合気分布の偏りを助長する。そして、そのような混合気分布の不均一化は特にアイドリング時や軽負荷時等において燃焼安定性を損なう原因となっていた。
【００３９】
これに対し、この実施形態では、上述したように、スロットル弁２３の上流側から吸気の一部を取り出して第１吸気ポート１１に供給する空気吹出し通路２７を設けて、インジェクタ２６からの燃料噴霧が衝突するポート壁面の燃料被噴射位置Ｐに向かって、高速の空気流を吹きつけるようにしている。この実施形態では、空気吹出し通路２７の下流端側は金属製のパイプ４４により構成されており（以下、これを空気噴射管４４という）、この空気噴射管４４は、燃料被噴射位置Ｐよりも上流側で吸気マニホルド２４の外壁を貫通し、そこから下流側に連通する第１吸気ポート１１に向かって延びるとともに、先端側に向かって徐々にすぼんだ形状とされている。
【００４０】
このことで、第１スロットル弁２３の上流側及び下流側の差圧によって該第１スロットル弁２３よりも上流側の第１独立吸気通路１９から空気吹出し通路２７に吸い出された空気は、この空気吹出し通路２７の下流端側、即ち空気噴射管４４の内部を流通する間に徐々に絞られてその流速が高まり、第１吸気ポート１１を流れる空気の流れよりも高速の流れとなって、該第１吸気ポート１１の壁面の燃料被噴射位置Ｐに向かい集中して吹き出される。これにより、インジェクタ２６からの燃料噴霧がポート壁面に付着することが効果的に抑制され、また一旦、付着した燃料の剥離及び蒸発が効果的に促進される。
【００４１】
また、この実施形態では、前記燃料被噴射位置Ｐに隣接する第１吸気ポート１１の開口部１１ａの周縁に、その内方に突出するように突出壁部４５が設けられている。この突出壁部４５は、図示の如く略小判形のポート開口部１１ａをその開口断面に略直交する方向から見て、燃料噴霧の衝突するポート壁面の範囲を含むように設けられており、換言すれば、突出壁部４５は、ポート開口部１１ａにおけるロータハウジング２内周側の周縁部から、図に仮想線で示すようにポート開口部１１ａを閉ざそうとするロータ６に近い側の周縁部に亘って、形成されている。
【００４２】
このことで、第１吸気ポート１１から作動室５へ流入する吸気の流れは、ロータ６の回転する向きに、即ち図の上方に向かうように前記突出壁部４５によって指向されて、上昇してくるロータ６を避けるようにして作動室５内に吸い込まれることになる。しかも、その際、上述の如く空気噴射管４４の先端から燃料被噴射位置Ｐに向かって噴射された高速の空気流が突出壁部４５に衝突して、図の上方を指向する強い流れを形成し、この強い流れが作動室５に流入する吸気の流れ全体に影響を与えて、その流れ全体が効果的に上方を指向するようになる。これにより、吸気流とともに作動室５へ流入する燃料のロータ６側面への付着が可及的に抑制できる。
【００４３】
図４は、前記した空気噴射管４４の作用及び効果を確かめるために、吸気マニホルド２４内の通路と第１吸気ポート１１との間をガスケットＧで塞ぎ、そのガスケットＧの空気噴射管４４に対応する位置に連通孔ｇ１を空けて、燃料被噴射位置Ｐに向けて高速の空気流を噴射するようにしたものについてのＣＦＤ解析の結果を示す図である。同図は、第１吸気ポート１１の縦方向の断面における流れ場の様子を示し、連通孔ｇ１を通った高速の気流が燃料被噴射位置Ｐに向かって集中する様子が見て取れる。
【００４４】
また、図５は、ポート開口部１１ａに突出壁部４５を設けたものと設けないものとを比較して、該ポート開口部１１ａから作動室５に流入する空気流を第１吸気ポート１１の横方向の断面において示したものである。同図(a)によれば、突出壁部４５を設けないときには、前記したように燃料被噴射位置Ｐに集中する強い流れがそのまま図の横方向に移動して、作動室５へ流入することが分かる。一方、同図(b)のように突出壁部４５を設けた場合には、燃料被噴射位置Ｐに集中する強い流れが突出壁部４５に衝突して図の上方、即ちロータ６の回転する向きに指向され、上昇するロータ６を避けるようにして作動室５内に流入することが分かる。
【００４５】
ところで、上述したように、第１スロットル弁２３の上流側から吸気の一部を取り出して、空気吹出し通路２７により第１吸気ポート１１に供給するようにした場合、例えばエンジン１のアイドリング時のように第１スロットル弁２３を全閉としたときにも、空気吹出し通路２７を介してエンジン１の各気筒４に空気が流れることになるから、該各気筒４への吸気を十分に絞ることができなくなって、無駄な燃料消費が多くなる虞れがある。また、第１吸気ポート１１の下流端開口部１１ａがロータ６によって閉じられているときに、空気噴射管４４から高速の空気流が吹き出されると、この空気流によってポート壁面に残っている燃料が飛散されて、ロータ６の側壁へ付着する虞れもある。
【００４６】
そこで、この実施形態では、前記空気吹出し通路２７の途中に設けた開閉弁２８を、ポート噴射用インジェクタ２６の開作動に対応して開く一方、それ以外のときには閉じるようにして、前記の不具合を防止するようにしている。すなわち、この実施形態では、図６に模式的に示すように、ＥＣＵ４０においてポート噴射用インジェクタ２６へ出力する制御信号（燃料噴射パルス）に対応するように、開閉弁２８へ制御信号（空気噴射パルス）を出力するようにしている。
【００４７】
以下に、ＥＣＵ４０による前記開閉弁２８の制御の手順を図７に示すフローチャート図に基づいて具体的に説明する。この制御は、各気筒４の作動室５，５，…毎のポート噴射用インジェクタ２６による燃料噴射のタイミングに同期して、行われる。
【００４８】
まず、スタート後のステップＳ１では、クランク角センサ３８や水温センサ３９等からの信号を入力するとともに、ＥＣＵ４０のメモリに一時的に記憶している次回の目標燃料噴射時間等のデータを入力する。続いて、ステップＳ２において、前記目標燃料噴射時間に基づいて、基本的な空気噴射時間、即ち空気吹出し通路２７の開閉弁２８の開作動時間を演算する。これは、前記図６に示すように、開閉弁２８の開いている時間（空気噴射パルス幅）がインジェクタ２６の開いている時間（燃料噴射パルス幅）を含むように、予め設定した時間を目標燃料噴射時間に加えて、基本的な空気噴射時間を演算するものである。
【００４９】
続いて、ステップＳ３において水温センサ３９からの信号に応じて、空気噴射時間を補正するための補正係数ｋを求め、続くステップＳ４において該補正係数ｋを基本的な空気噴射時間に乗算して、目標空気噴射時間を求める。ここで、前記補正係数ｋの値は、エンジン水温に対する最適な値を予め実験等により求めてマップとして設定し、このマップをＥＣＵ４０のメモリに電子的に格納している。このマップによれば、例えば図８に示すように、エンジン水温thwが設定値thw0よりも低いエンジン未暖機時には、エンジン水温thwが低いほど補正係数ｋを大きくして、空気噴射の時間を長くするようになっており、一方、エンジン１の暖機後（thw≧thw0）はｋ＝１としている。
【００５０】
すなわち、エンジン１の未暖機時には第１吸気ポート１１の温度も低いので、ポート噴射用インジェクタ２６により噴射した燃料が蒸発し難く、ポート壁面への燃料の付着による悪影響が大きくなり易い。そこで、この場合には、温度の低い分だけ開閉弁２８を開く時間を長くして、空気噴射管４４から相対的に長い時間、高速の空気流を燃料被噴射位置Ｐに向けて噴射するようにするのである。このように、ポート壁面への燃料の付着量に応じて開閉弁２８の開く時間を調整することで、空気噴射管４４からの空気の噴射量を過不足なく、適切なものとすることができる。
【００５１】
続いて、ステップＳ５において、ポート噴射用インジェクタ２６による次回の燃料噴射タイミングに応じて、それよりも所定期間、前に開閉弁２８を開作動させて、空気噴射管４４による空気流の噴射を開始する。これは、主として、開閉弁２８が開かれた後に空気噴射管４４から実際に空気が吹き出されるまでの遅れを考慮して、ポート噴射用インジェクタ２６が実際に開くよりも所定時間前に開閉弁２８を開くようにするものである。また、同時にＣＰＵの内部カウンタを前記目標空気噴射時間に対応する値Ｔ１に設定して、カウントダウンにより空気吹出し時間の経過を測定する。すなわち、ステップＳ６において前記タイマ値Ｔを１つカウントダウンし（Ｔ＝Ｔ−１）、続くステップＳ７においてタイマ値が零になったかどうか判定する（Ｔ＝０？）。
【００５２】
前記の判定がＮＯであれば前記ステップＳ６に戻って再びタイマ値Ｔをカウントダウンする（Ｔ＝Ｔ−１）。一方、判定がＹＥＳで目標空気噴射時間が経過したのであれば（Ｔ＝０）、ステップＳ８に進んで開閉弁２８を閉じ、空気噴射管４４による空気流の噴射を終了して、しかる後にリターンする。
【００５３】
前記の制御フローは、ポート噴射用インジェクタ２６による燃料の噴射期間に対応して、空気吹出し通路２７の開閉弁２８を開作動させ、また、この開閉弁２８の開いている時間を、第１吸気ポート１１の壁面への燃料付着量が多いときほどを長くなるように制御する、というＥＣＵ４０の制御手順に対応している。
【００５４】
したがって、この実施形態に係るロータリーエンジン１の吸気構造によれば、エンジン１の運転中に吸気行程にある作動室５に連通する第１吸気ポート１１においてポート噴射用インジェクタ２６が作動して、その噴口から燃料被噴射位置Ｐに向かって燃料が噴射されるときに、その燃料噴射のタイミングよりも所定時間前に空気吹出し通路２７の開閉弁２８が開作動され、第１スロットル弁２３の上流側から空気の一部が取り出されて、実際に燃料が噴射されるよりも以前に空気噴射管４４から前記燃料被噴射位置Ｐに向かって、高速の空気流が集中して吹きつけられる。
【００５５】
このことで、前記インジェクタ２６からの燃料噴霧が高速の空気流によって吹き飛ばされて、ポート壁面への付着が抑制されるとともに、一旦、ポート壁面に付着した燃料の剥離及び蒸発が効果的に促進される。しかも、空気噴射管４４はバタフライバルブのように吸気ポート１１の通気抵抗を増大させることがなく、その上さらに、高速の空気流を正確に燃料被噴射位置Ｐの付近に集中させることができるから、前記の効果が極めて高いものとなり、これにより、ポート壁面への燃料の付着に起因する混合気分布の不均一化を抑制して、エンジン１の燃焼安定性を向上することができる。
【００５６】
しかも、前記第１吸気ポート１１の下流端開口部１１ａの周縁には、作動室５に流入する空気の流れをロータ６の回転する向きに指向させる突出壁部４５が設けられている。この突出壁部４５に対し前記空気噴射管４４からの高速の空気流が衝突することによって、第１吸気ポート１１から作動室５に流入する吸気の流れ全体が効果的に上向きに指向され、上昇してくるロータ６を避けるようにして作動室５内に吸い込まれるようになる。このことで、ロータ６側面への燃料の付着も効果的に抑制することができ、これにより混合気分布の不均一化をさらに軽減することができる。
【００５７】
また、この実施形態では、前記開閉弁２８の作動をＥＣＵ４０により制御し、第１吸気ポート１１のインジェクタ２６による燃料の噴射期間に対応して、空気噴射管４４から空気流を吹き出させるようにしており、その上さらに、エンジン水温thw等に応じて燃料のポート壁面への付着量が多いときほど、開閉弁２８の開く期間を長くするようにしている。このことで、前記したように高速の空気流によってポート壁面への燃料の付着を十分に抑制できるとともに、そのための吸気の流通量自体は必要最小限度に抑えることができ、これにより、例えばアイドリング時にエンジン１の各気筒４への吸気を十分に絞ることができるので、無駄な燃料の消費が抑えられる。
【００５８】
さらに、この実施形態では、前記空気吹出し通路２７の上流端を、ブローバイガス通路３０の下流端よりも下流側で第１独立吸気通路１９に接続しており、このことで、第１独立吸気通路１９を流れる吸気の一部を空気吹出し通路２７に吸い出すようにしていても、ブローバイガスの導入量は十分に確保することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
本発明は、前記実施形態の構成に限定されることなく、その他の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、図６に模式的に示すように、空気噴射管４４から高速の空気流を吹き出させる期間をインジェクタ２６による燃料の噴射期間と大体、同じくらいの長さにしているが、これに限るものではない。具体的には、例えば図９に模式的に示すように、燃料の噴射が終了した後も第１吸気ポート１１が閉じられるまで継続して、前記空気噴射管４４からの空気流を吹き出させるように、空気噴射パルスを設定してもよい。こうすれば、インジェクタ２６の噴口が閉じた後にそこから放出される燃料の後垂れを吹き飛ばして、ポート壁面に付着することなく作動室５に吸入させることができる。
【００６０】
或いは、例えば図１０に模式的に示すように、前記空気噴射管４４によって、第１吸気ポート１１が開かれる少し前から空気流を吹き出させるように、空気噴射パルスを設定してもよい。すなわち、第１吸気ポート１１が開かれるときには、この吸気ポート１１に向かって作動室５内の残留既燃ガスが逆流することがあり（いわゆるバックフロー）、これにより第１吸気ポート１１内の燃料も逆流する虞れがあるが、前記のように吸気ポート１１が開かれる少し前から空気噴射管４４によって空気流を吹き出させるようにすれば、その空気流によって燃料の逆流を防止することができる。
【００６１】
さらにまた、前記実施形態では、空気吹出し通路２７の途中に開閉弁２８を設け、この開閉弁２８の開閉作動をＥＣＵ４０によって制御するようにしているが、該開閉弁２８を設けないことも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明に係るロータリーエンジンの吸気構造によると、作動室がロータの回転に連れて移動し、吸気ポート周辺の温度が上昇し難いというロータリーエンジンの特徴に着目して、燃料噴霧が衝突する吸気ポート壁面の所定位置（燃料被噴射位置）に向かって高速の空気流を吹き出す空気吹出し通路を設けたことで、バタフライバルブのように吸気抵抗の増大を招くことなく、前記燃料被噴射位置への燃料の付着を抑制し、これにより作動室における混合気分布の偏りを是正して、燃焼安定性を向上できる。
【００６３】
また、サイドハウジングの内壁面に開口する吸気ポートの下流端開口部に突出壁部を設けて、作動室へ流入する吸気の流れをロータの回転する向きに指向させることで、ロータ側面への燃料の付着を抑制することができる。これにより、作動室における混合気分布の偏りをさらに軽減することができる。
【００６４】
請求項２の発明によると、前記請求項１の発明における突出壁部を燃料被噴射位置に近接して設けたことで、空気吹出し通路からの高速の空気流を突出壁部に衝突させて、ロータの回転する向きを指向する強い流れを形成することができ、これにより、前記請求項２の発明の効果をさらに高めることができる。
【００６５】
請求項３の発明によると、空気吹出し通路の上流端をブローバイガスの導入口よりも下流側で吸気通路に接続することで、吸気通路へのブローバイガスの導入量を容易に確保することができる。
【００６６】
請求項４の発明によると、空気吹出し通路の上流端をスロットル弁よりも上流側の吸気通路に接続したことで、該空気吹出し通路にスロットル弁の上下差圧によって空気を流通させることができる。
【００６７】
請求項５の発明によると、前記請求項１の発明と同じく、燃料被噴射位置に向かって高速の空気流を吹き出す空気吹出し通路を設けたことで、吸気抵抗の増大を招くことなく、前記燃料被噴射位置への燃料の付着を抑制して、燃焼安定性を向上できる上に、前記空気吹出し通路を開閉する開閉弁を備え、この開閉弁を燃料の噴射期間に対応して開く一方、それ以外では閉じるようにすることで、例えばエンジンのアイドリング時に作動室への吸気を十分に絞って、燃料消費率を低減することができる。また、ロータ側壁への燃料付着を抑制できる。
【００６８】
請求項６の発明によると、コントローラにより開閉弁を開く期間を、例えばエンジンの未暖機時のように吸気ポート壁面への燃料付着量が多いときほど長くなるようにすることで、燃料の付着量に応じて空気吹出し通路から過不足なく、空気を吹き出させることができ、これにより請求項５の発明の効果を一層、高めることができる。
【００６９】
請求項７の発明によると、前記空気吹出し通路の下流端側に絞りを設けたことで、空気の流速を高めて、発明の効果をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るロータリーエンジンの吸気構造を拡大して示す第１吸気ポートの部分切り欠き図である。
【図２】 エンジンの要部構成を示す図である。
【図３】 エンジンの吸排気系及び制御システムの概略構成図である。
【図４】 吸気ポートの縦断面で見て吸気流のＣＦＤ解析結果を示す図である。
【図５】 吸気ポートの横断面で見た図４相当図である。
【図６】 燃料噴射パルスと空気噴射パルスとの対応関係を示す説明図である。
【図７】 空気噴射の制御手順を示すフローチャート図である。
【図８】 エンジン水温の変化に対して空気噴射時間の補正係数を設定したマップの一例を示す図である。
【図９】 燃料噴射の終了後も空気噴射を行うようにした他の実施形態に係る図６相当図である。
【図１０】 吸気ポートが開かれる前から空気噴射を行うようにした他の実施形態に係る図６相当図である。
【符号の説明】
Ｐ 燃料被噴射位置
１ ロータリーエンジン
２ ロータハウジング
３ サイドハウジング、インターミディエイトハウジング
５ 作動室
６ ロータ
１１ 第１吸気ポート（吸気ポート）
１１ａ 吸気ポート開口部
１９ 第１独立吸気通路
２３ 第１スロットル弁
２６ ポート噴射用インジェクタ（燃料噴射弁）
２７ 空気吹出し通路
２８ 開閉弁
３０ ブローバイガス通路
３０ａ ブローバイガス導入口
４０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
４４ 空気噴射管
４５ 突出壁部

Claims (7)

1. ハウジング内にロータを収容してその外周側に複数の作動室を区画し、該ロータの回転に連れて各作動室がそれぞれ周方向に移動しながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行うようにしたロータリーエンジンの吸気構造であって、
   前記ハウジングは、ロータの外周を囲むロータハウジングと、内壁面が該ロータの側面に摺接するサイドハウジングとからなり、
   前記吸気行程にある作動室に連通するように前記サイドハウジングの内壁面に吸気ポートが開口され、
   前記吸気ポート壁面の所定の燃料被噴射位置に向かって燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁が配設され、
   前記燃料被噴射位置よりも上流の吸気ポート壁には、その燃料被噴射位置に向かって吸気ポート内の吸気よりも高速の空気を吹出すように空気吹出し通路が設けられる一方、当該吸気ポートの下流端には、作動室へ流入する吸気の流れをロータの回転する向きに指向させるように突出する突出壁部が形成されていることを特徴とするロータリーエンジンの吸気構造。
2. 請求項１において、
   吸気ポート下流端の突出壁部は、燃料被噴射位置に近接して設けられていることを特徴とするロータリーエンジンの吸気構造。
3. 請求項２において、
   スロットル弁よりも上流の吸気通路に臨んでブローバイガスを導入するための導入口が開口され、
   空気吹出し通路の上流端が前記ブローバイガスの導入口よりも下流側の吸気通路に接続されていることを特徴とするロータリーエンジンの吸気構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
   空気吹出し通路の上流端がスロットル弁よりも上流側の吸気通路に接続されていることを特徴とするロータリーエンジンの吸気構造。
5. ハウジング内にロータを収容してその外周側に複数の作動室を区画し、該ロータの回転に連れて各作動室がそれぞれ周方向に移動しながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行うようにしたロータリーエンジンの吸気構造であって、
   前記吸気行程にある作動室に連通するようにハウジングの内壁面に吸気ポートが開口され、
   前記吸気ポート壁面の所定の燃料被噴射位置に向かって燃料を直接、噴射するように燃料噴射弁が配設され、
   前記燃料被噴射位置よりも上流の吸気ポート壁には、その燃料被噴射位置に向かって吸気ポート内の吸気よりも高速の空気を吹出すように空気吹出し通路が設けられ、この空気吹出し通路の上流端がスロットル弁よりも上流側の吸気通路に接続されており、
   さらに、アクチュエータにより駆動されて前記空気吹出し通路を開閉する開閉弁と、
   前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間に対応して前記開閉弁が開くようにアクチュエータの作動を制御するコントローラとを備えることを特徴とするロータリーエンジンの吸気構造。
6. 請求項５において、
   コントローラは、吸気ポート壁面への燃料の付着量が多いときほど開閉弁の開く期間が長くなるようにアクチュエータを制御するものであることを特徴とするロータリーエンジンの吸気構造。
7. 請求項４〜６のいずれか１つにおいて、
   空気吹出し通路の下流端側に絞りが設けられていることを特徴とするロータリーエンジンの吸気構造。

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