JP4811263B2 - ロータリピストンエンジンの潤滑装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリピストンエンジンのガスシール面に潤滑油を供給する潤滑装置に関し、特に、エンジンの運転状態に応じて供給油量を調整する制御技術の分野に属する。

従来より、ロータリピストンエンジンではベアリング等の潤滑系とは別にガスシールの摺動面に潤滑油を供給するための潤滑系として、例えば特許文献１に開示されるように、ハウジングのトロコイド内周面に供給口を開口させて、メタリング・オイルポンプにより計量したオイルを直接、供給するようにしている。同文献に開示されるものでは、オイルポンプのプランジャを駆動機構を介してエキセントリックシャフトにより駆動するとともに、そのプランジャのストロークを規制するカム軸の移動によって、吐出量を可変調整するようになっている。

また、前記のものでは、エンジンの運転状態の変化に応じて、オイルポンプのカム軸を例えばステッピングモータにより移動させ、高負荷側ほどオイルの吐出量が多くなるようにしており、オイルの吐出量はエンジンの負荷ないし回転速度の上昇に応じて、増大することになる。
特開平５−２４８２５５号公報

ところで現在、例えば自動車用として実用化されているロータリピストンエンジンでは燃費やエミッションの低減のために、吸気ポートだけでなく排気ポートも作動室の側面（サイドハウジング側面）に開口させた、いわゆるサイド排気方式のものがあり、このものではトロコイド内周面のみならずロータ側部への潤滑の要求も強い。このような潤滑要求は、排気によるサイドハウジングの温度上昇が大きくなる高負荷側、高回転側ほど強くなる。

一方、低負荷側や低回転側ではロータ側部への潤滑要求は低くなり、低負荷且つ低回転であればトロコイド内周面に少量のオイルを供給して、ロータ外周のアスペックシールとの間を潤滑すれば足りる。また、エンジン回転速度が上昇すれば、負荷の大小に拘わらずロータの外周及び側部の両方にオイルを供給して、シール部材やその摺動面の摩耗を抑制する必要がある。

これらの要求に対して前記従来例の潤滑装置では、単にエンジンの負荷ないし回転速度の上昇に応じてオイル供給量を増やすのみであり、ロータの外周及び側部のうちの潤滑要求の強い方に合わせて、オイル供給量を設定せざるを得ないから、オイル消費が嵩むという不具合を生じる。

斯かる点に鑑みて本発明の目的は、エンジンの運転状態によりロータの外周及び側部の各々の潤滑要求が大きく変化することに着目し、その両者へのオイルの供給比率を変更できるようにして、潤滑要求を満たしつつオイル消費を抑制することにある。

前記の目的を達成するために、本発明では、トロコイド内周面においてロータ幅方向の中央部付近とその側方とにそれぞれ供給口を開口させて、それらの供給口によるオイルの供給状態をエンジンの運転状態に応じて変更するようにした。

具体的に請求項１の発明は、ロータハウジングのトロコイド内周面に開口する供給口よりオイルを供給するようにしたロータリピストンエンジンの潤滑装置を対象として、少なくとも一方のサイドハウジングの側面に作動室に臨んで排気ポートが開口している場合に、前記トロコイド内周面においてロータ幅方向の中間部にセンタ供給口を、該センタ供給口よりも前記排気ポートの開口側寄りにサイド供給口を、それぞれ開口させ、その上で、エンジンの低負荷低回転領域では前記センタ供給口のみによりオイルを供給する一方、少なくとも高負荷高回転領域ではセンタ及びサイドの両方の供給口によりオイルを供給するようにしたものである。

前記構成の潤滑装置によると、エンジンの運転中にはロータハウジングのトロコイド内周面に開口するセンタ及びサイド供給口の少なくとも一方よりオイルが供給されることになるが、低負荷低回転領域ではロータ幅方向の中間部に開口するセンタ供給口のみによりオイルが供給され、主にロータ外周（アスペックシール）の潤滑が行われることになる。このとき、ロータ側部の潤滑要求は低いので、サイド供給口からはオイルを供給しなくてもよく、このことでオイル消費の抑制が図られる。

また、エンジン負荷ないし回転速度の上昇に伴い、排気によるロータ側部（排気ポートの設けられている側）の温度が上昇し、潤滑要求が高まれば、センタ供給口のみならず、サイド供給口からもオイルが供給されるようになり、ロータの外周及び側部の両方の潤滑に供される。

好ましいのは、トロコイド内周面においてロータ幅方向の略中央部にセンタ供給口を、その両側にそれぞれサイド供給口を開口させることであり（請求項２）、こうすれば、ロータ外周からロータ側部にかけてガスシール及びその摺動面全体に亘り概ね均等な潤滑が可能になる。これは、作動室を囲む両方のサイドハウジングに排気ポートがある場合に特に好ましい。

また、好ましいのは、サイド供給口によりオイルを供給する第１オイルポンプと、センタ供給口によりオイルを供給する第２オイルポンプと、を備えることであり（請求項３）、こうすれば、２つのオイルポンプからのオイルの吐出量をそれぞれ調整することによって、ロータの外周及び側部の各々の潤滑要求の変化に対しきめ細かくオイルの供給比率を変えることができるので、オイル消費を抑制する上でさらに有利になる。

例えば、前記第１及び第２オイルポンプを制御する制御手段を備えて、エンジンの負荷及び回転速度の少なくとも一方の増大に伴い、センタ供給口からのオイル供給量に対するサイド供給口からのオイル供給量の比率が徐々に高くなるようにすれば（請求項４）、排気によるロータ側部の温度上昇に対応して適切にオイル供給量を増やすことができる。

以上、説明したように、本発明に係るロータリピストンエンジンの潤滑装置によると、ロータハウジングのトロコイド内周面においてロータ幅方向の中央部付近とその側方とにそれぞれ供給口を開口させて、それらの供給口によるオイルの供給状態をエンジンの運転状態に応じて変更するようにしたから、ロータの外周及び側部に各々の潤滑要求に対応してオイルを供給することができ、その潤滑要求を満たしつつ、エンジンオイルの消費を抑制することができる。

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

（エンジンの全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るロータリピストンエンジン１の要部構成を示し、図２及び図３は、エンジン１の本体上に配置された潤滑装置Ａを示す。図１のように、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３，３，…（図２、３を参照）とに囲まれたロータ収容室４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が形成されている。図３のように、この実施形態のエンジン１は、２つのロータハウジング２，２を３つのサイドハウジング３，３，…の間に挟み込んで一体化しており、いわゆる２ロータタイプと呼ばれる。

図３において右側に示すエンジン前側にはフロントカバー７が配設され、その略中央を貫通して突出するエキセントリックシャフト８（以下、単にシャフト８ともいう）の前端部には、補機駆動用のプーリ９，１０が配設されている一方、該シャフト８の後端部にはフライホイール１１が配設されている。以下、この明細書では、エンジン１の前後方向に並ぶ３つのサイドハウジング３，３，３のうち中央のものを、前後両側のものと区別する場合にはインターミディエイトハウジング３と呼ぶ。

図１に示すように、ロータ６は、サイドハウジング３を貫通するエキセントリックシャフト８の偏心輪８ａに対して回転自在に支持されるとともに、図示は省略するが、ロータ６の内側に形成された内歯車がサイドハウジング３側の固定歯車（外歯車）と噛合しており、これにより移動軌跡が規定された遊星回転運動をする。すなわち、ロータ６は、外周の３つの頂部（アペックスシール１６，１６，…）を各々トロコイド内周面２ａに摺接させながら、シャフト８の偏心輪８ａの周りを自転し、且つ該シャフト８の軸心Ｘの周りに公転する。

そうしてロータ６が移動する間に、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，…が各々周方向に（図の時計回りに）移動しながら、所定の位相差を持って吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の４行程を行うようになっており、その燃焼による圧力がロータ６を介してシャフト８を回転させることになる。例えば図１において吸気ポート１２に連通する作動室５（図の上側の作動室）は吸気下死点にあり、ロータ６の回転に連れて圧縮行程に移行する。

そうして圧縮行程に移行した作動室５の内部で混合気が圧縮され、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で点火プラグ１３，１４により点火されて、燃焼・膨張行程が行われる。図１において右下に位置する作動室５は、燃焼・膨張行程の前半にあり、さらにロータ６が移動して作動室５が排気ポート１５に連通すると、排気行程に移行する。同図の左下に位置する作動室５は排気行程の終盤にある。このような燃焼サイクルは各作動室５毎にシャフト８の３回転につき１回、行われ、作動室５がロータ６毎に３つあることから、エンジン１の１回転につき１回、燃焼が行われることになる。

そのような燃焼による高圧のガスが作動室５から吹き抜けることを阻止するために、ロータ６外周の３つの頂部にはそれぞれロータ幅方向（図１の紙面に垂直な方向）に亘ってアペックスシール１６，１６，…が配設されている。また、ロータ６の両側面には、それぞれ、隣り合う頂部間を結ぶように弓状のサイドシール１７，１７，…が配設され、それら両シール部材の接合する部位には、一側に開口する概略円筒状のコーナシール１８，１８，…が配設されている。尚、各シール部材１６〜１８は、それぞれロータ６に形成された溝に嵌め込まれて、図示しないばね部材により外方へ付勢されている。

この実施形態のエンジン１は、吸排気ポートがいずれもサイドハウジング３，３，…の側面に開口するサイド吸気・サイド排気方式のものである。すなわち、インターミディエイトハウジング３にはエンジン前後方向に並んで一対の第１吸気ポート１２，１２が形成され、それぞれロータ収容室４，４に臨んで開口している。一方、サイドハウジング３，３には、図３にのみ示すが、それぞれ第２及び第３の２つの吸気ポート２０，２１が形成されている。

同様にインターミディエイトハウジング３には、第１吸気ポート１２，１２の下方にてエンジン前後方向に並んで一対の第１排気ポート１５，１５が形成されて、それぞれロータ収容室４，４に臨んで開口する一方、サイドハウジング３，３には、それぞれ第２、第３吸気ポート２０，２１の下方に第２排気ポート２２，２２が形成されている。

尚、前記した第１〜第３吸気ポート１２，２０，２１には、図示しないが吸気マニホルドを介して、各ポート１２，２０，２１への吸気の流通経路をエンジン１の運転状態に応じて切換える可変吸気系が接続されている。この吸気系の上流側には、吸気の流れを絞ってその流量を調節するスロットル弁が配設され、下流側には各ポート１２，２０，２１へと分岐する分岐通路毎にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタが配設されている。

また、前記吸気系の上流側には、スロットル弁によって調整される吸気の流量を計測するエアフローセンサ２３（図２に模式的に示す）が配設されている。さらに、図３に示すように、エキセントリックシャフト８の前端側にはその回転角度を検出する電磁式の回転角センサ（エキセン角センサ２４）が配設されている。

（潤滑装置の構成）
この実施形態のエンジン１では、アペックスシール１６，１６，…やサイドシール１７，１７，…等によるガスシール部に潤滑のためのオイル（エンジンオイル）を直接、供給する専用の潤滑装置Ａを設けている。この潤滑装置Ａは、シャフト８の主軸受け等にオイルを供給するためのオイルギャラリからオイルを取り出し、オイルコントロールバルブ３０（ＯＣＶ）により圧力を調整した後に、メタリング（計量）・オイルポンプ３１，３２により計量して、ロータハウジング２のトロコイド内周面２ａに臨むノズル４０，…，４１，…に送り出すようにしたものである。

尚、前記ＯＣＶ３０やオイルポンプ３１，３２は、図２に模式的に示すようにコントローラ５０（Programable Control Module：以下、ＰＣＭと略称）によりドライバ回路５１を介して制御されるようになっている。詳しくは後述するが、ＰＣＭ５０は、少なくともエアフローセンサ２３及びエキセン角センサ２４からの信号に基づいてオイルポンプ３１，３２の制御を行う制御手段であり、ＯＣＶ３０については、第２オイルポンプ３２に付設されたオイル圧センサ５２からの信号に基づいて、フィードバック制御を行うものである。

そうしてＯＣＶ３０の制御により圧力を調整されたオイルは、上流側配管３３によって第１オイルポンプ３１に送られ、この第１オイルポンプ３１の作動によりノズル４０，…に分配されるとともに、余剰のオイルは中間配管３４によって下流側の第２オイルポンプ３２に送られる。そして、その第２オイルポンプ３２の作動によってオイルがノズル４１，４１に分配されるとともに、余剰のオイルは下流側配管３５によってオイルフィラーパイプ（図示せず）に送られ、エンジン１のオイルギャラリへと戻される。

第１、第２オイルポンプ３１，３２は、図１、３に示すようにエンジン１の上方（図の例ではインターミディエイトハウジング３の上方）においてロータ６の移動方向に並んで配置され、ブラケット３６，３７（図２では省略）を介してハウジング２，３，…の上部に取り付けられている。上流側の第１オイルポンプ３１は、下流側の第２オイルポンプ３２に比べて低い位置にあり、且つロータ６の移動方向について進み側に位置している。

また、前記第１オイルポンプ３１において上流側配管３３の接続されるオイル吸入口Ｐは、中間配管３４の上流端が接続されるオイル戻し口Ｒよりも低い位置に（下方に）ある。一方、下流側の第２オイルポンプ３２において前記中間配管３４の下流端が接続されるオイル吸入口Ｐは、前記第１オイルポンプ３１のオイル戻し口Ｒよりも高い位置にあり、且つ下流側配管３５が接続されるオイル戻し口Ｒよりも低い位置にある。

つまり、ＯＣＶ３０から始まり２つのオイルポンプ３１，３２を直列に繋ぐ供給経路においてオイルは常に上向きに流れるようになっており、このことで、第１オイルポンプに吸入されるオイルにエアが混入していても、それは自然に中間配管３４から第２オイルポンプ３２へと向かうようになる。そして、この第２オイルポンプ３２においてもオイルに混入するエアは自然に下流側配管３５に向かうようになる。

また、第１、第２オイルポンプ３１，３２には、各々ノズル４０，…，４１，…に至るオイル供給管３８，…，３９，…が接続される複数のオイル吐出口Ｄ，…が設けられ、それらのオイル吐出口Ｄ，…はいずれも各オイルポンプ３１，３２におけるオイルの吸入口Ｐ及び戻し口Ｒよりも低く位置付けられている（第１オイルポンプ３１の相対的に高い位置のオイル吐出口Ｄ，Ｄはオイル吸入口Ｐと殆ど同じ高さにあるが、僅かにオイル吐出口Ｄ，Ｄの方が低い）。

こうして２つのオイルポンプ３１，３２のそれぞれにおいてオイル吐出口Ｄ，…が相対的に低い位置に（即ち相対的に下方に）あることで、オイル吸入口Ｐから吸入されたオイルにエアが混入していても、そのエアは、より下方に位置するオイル吐出口Ｄ，…には向かい難く、より上方に位置するオイル戻し口Ｒに向かうようになる。つまり、各オイルポンプ３１，３２において相対的に低位置にあるオイル吐出口Ｄ，…から吐出されて、オイル供給管３８，…，３９，…によりノズル４０，…，４１，…に送られるオイルには、エアは混入し難くなっている。

ここで、第１オイルポンプ３１のオイル吐出口Ｄ，…に接続されたオイル供給管３８，…は、下流端がロータハウジング２においてロータ幅方向（エンジン前後方向）の両側寄りに各々配置されたサイドノズル４０，…に接続されている。一方、第２オイルポンプ３２のオイル吐出口Ｄ，…に接続されたオイル供給管３９，…の下流端は、ロータ幅方向の略中央に配置されたセンタノズル４１，４１に接続されている。

図４に拡大して示すように、センタノズル４１，４１は、各ロータハウジング２毎に１つずつ配置され、該ロータハウジング２の外周からトロコイド内周面２ａまでロータ幅方向の略中央部を貫通する嵌挿孔２ｂ（センタ供給口）に挿入されている。センタノズル４１の上端にはオイル供給管３８，…の端部が接続されて、ボルトにより締結されている。このセンタノズル４１，４１からトロコイド内周面２ａの略中央に供給されるオイルは、アスペックシール１６，…との間の潤滑に供される。

一方、サイドノズル４０，…は、各ロータハウジング２毎に２つずつ配置されており、前記センタノズル４１の嵌挿孔２ｂの両側においてロータ６移動方向の進み側に所定距離、離れて形成された一対の嵌挿孔２ｃ，２ｃ（サイド供給口）に挿入されている。一対の嵌挿孔２ｃ，２ｃは下端側ほど互いに離れるハの字状をなしている。サイドノズル４０，４０から各々トロコイド内周面２ａの両側寄りに供給されるオイルは、サイドハウジング３の側面にまで回り込み、ロータ６側部のサイドシール１７，…やコーナーシール１８，…との間の潤滑に供される。

つまり、この実施形態の潤滑装置Ａでは、２つのロータ収容室４，４のそれぞれについて２つのサイドノズル４０，４０と１つのセンタノズル４１とが配設され、合計６個のノズル４０，…，４１，…が使用されている。そのうちの４つのサイドノズル４０，…には４本のオイル供給管３８，…によってそれぞれ第１オイルポンプ３１からオイルが供給され、２つのセンタノズル４１，４１には２本のオイル供給管３９，３９によってそれぞれ第２オイルポンプ３２からオイルが供給される。

前記したように、第１オイルポンプ３１は、エンジン１の上方にてロータ６の移動方向につき第２オイルポンプ３２よりも進み側に位置しており、その第１オイルポンプ３１からオイルが送られるサイドノズル４０，…は、トロコイド内周面２ａにおいてセンタノズル４１よりもロータ６移動方向の進み側に位置している。このことで、第１オイルポンプ３１からサイドノズル４０，…までのオイルの流通距離を第２オイルポンプ３２からセンタノズル４１，４１までの距離と揃え易くなり、オイルポンプ３１，３２の作動によって各ノズル４０，…，４１，…から供給するオイル量の制御応答性を揃えて制御性を高める上で有利になる。

ところで、この実施形態では前記第１、第２のオイルポンプ３１，３２として基本的に同じメタリング・オイルポンプを用いている。これは、本来は４つのオイル吐出口を有するものであって、図５に第１オイルポンプ３１の詳細を示すように、カバー４３ａで覆われた電磁石４３ｂによりロッド４３ｃをその軸心（軸線Ｚ）方向に進退駆動する電磁アクチュエータ４３（駆動機構部）と、これにより駆動されるプランジャ４４ａを備えたポンプボディ４４と、からなる。

図には２つのみ示すが、ポンプボディ４４には、４つのプランジャ４４ａ，…をそれぞれ進退可能に収容する４つのプランジャ室４４ｂ，…が形成され、それらが各々吸入側のメイン通路４４ｃに連通されるとともに、各プランジャ室４４ｂ，…の基端側（図の上側）は、ポンプボディ４４の基端側に形成されたディスク収容室４４ｄに連通している。このディスク収容室４４ｄは断面円形状であり、各プランジャ室４４ｂ，…だけでなく、それらをバイパスする通路４４ｅによってもメイン通路４４ｃに連通されている。

前記ディスク収容室４４ｄの中央部には電磁アクチュエータ４３側からロッド４３ｃの先端が突出していて、そこには円盤状のディスク４３ｄが固定されている。このディスク４３ｄは、電磁アクチュエータ４３のロッド４３ｃと４つのプランジャ４４ａ，…とを繋ぐものであり、ロッド４３ｃの進退によりディスク４３ｄがディスク収容室４４ｄ内を軸線Ｚ方向に移動すると、これと一体に４つのプランジャ４４ａ，…が進退駆動されることになる。

すなわち、ロッド４３ｃの後退によりディスク４３ｄが軸線Ｚ方向の一側（図の上側）に移動すると、４つのプランジャ４４ａ，…も後退し、その先端が臨むプランジャ室４４ｂ，…にはメイン通路４４ｃから所定量のオイルが吸い込まれる。そしてロッド４３ｃの前進によりディスク４３ｄが軸線Ｚ方向の他側（図の下側）に移動すれば、４つのプランジャ４４ａ，…も前進し、これによりオイルがプランジャ室４４ｂ，…の先端からオイル吐出口Ｄ，…への連通路４４ｆ，…に押し出される。

図の例では連通路４４ｆ，…は、プランジャ室４４ｂ，…の先端から真直ぐに延びて、オイルの逆流を防止するチェックバルブ４４ｇを収容するとともに、ポンプボディ４４の端面に開口する部位がプラグにより封止されていて、その側方にオイル吐出口Ｄ，…が連通している。このオイル吐出口Ｄ，…には、オイル供給管３８，…の端部を締結するボルト４４ｈが螺入されており、オイルはボルト４４ｈ内の通路を流通してオイル供給管３８，…に吐出される。

尚、図示の符号４４ｉは、オイル吸入口Ｐに螺入された円筒状のコネクタを示し、このコネクタ４４ｉには上流側配管３３の下流端が嵌着される。また、図に仮想線で示すように、ポンプボディ４４には、ディスク収容室４４ｄからオイル戻し口Ｒに至るオイルの戻し流路４４ｊも形成されている。

前記の如き構成のオイルポンプは、通常、電磁アクチュエータ４３によるプランジャ４４ａ，…の駆動方向（軸線Ｚ）が略水平になるように配置され、オイルがディスク収容室４４ｄからロッド４３ｃの外周を伝わって電磁アクチュエータ４３の内部に行き渡ることで、当該ロッド４３ｃの潤滑や電磁石４３ｂの冷却に利用されることになる。

しかしながら、この実施形態では、上述したように第１、第２オイルポンプ３１，３２において、それぞれ、吐出口Ｄ，…が相対的に低位置となるように、ポンプボディ４４を電磁アクチュエータ４３よりも下方に位置付けており、この際、例えば図５のように軸線Ｚを上下方向（鉛直方向）に向けることも考えられるが、敢えて軸線Ｚが上下方向に対し斜めになるように、オイルポンプ３１，３２を傾斜させている（図１、２を参照）。

これは、上述の如く２つのオイルポンプ３１，３２が直列に介設された供給経路において、オイルが常に上向きに流れるようにするために、各オイルポンプ３１，３２においてオイルの戻し口Ｒよりも吸入口Ｐを低く位置付けるためであり、また、そうして各オイルポンプ３１，３２を傾斜させることによって、オイルを電磁アクチュエータ４３にも行き渡らせることができる。このために、軸線Ｚは上下方向に対し４５°くらい傾斜させているが、例えば３０〜６０°くらい傾斜させればよい。

そうして適切に傾けて配置したオイルポンプ３１，３２のポンプボディ４４内では、吸入側のメイン通路４４ｃからプランジャ室４４ｂ，…及びバイパス通路４４ｅを介してディスク収容室４４ｄにもオイルが流通し、前記のようにプランジャ４４ａ，…の進退作動によって所要量のオイルが吐出される一方、余剰のオイルはディスク収容室４４ｄから戻し流路４４ｊを通ってオイル戻し口Ｒから排出される。このとき、オイルの中に混入しているエアは自然に上方のオイル戻し口Ｒに向かうようになり、下方の吐出口Ｄ，…から吐出されるオイルからは分離されることになる。

さらに、そうして個々のオイルポンプ３１，３２にて吐出するオイルから混入エアを分離するようにした上で、この実施形態では、特に、相対的に高い位置にある第２オイルポンプ３２において本来４つの吐出口Ｄ，…のうち低位置の２つのみを使用し、それぞれにオイル供給管３９，３９を接続する一方で、高位置の２つのオイル吐出口は閉塞している。すなわち、２つのオイルポンプ３１，３２を合わせた本来８個のオイル吐出口Ｄ，…のうち、最高位にある吐出口では吐出するオイルに比較的エアが混入し易いので、この２つは使用しないことによって、オイルの混入エアをより確実に分離するようにしている。

（オイルの供給制御）
次に、上述の如き構成の潤滑装置Ａにおけるオイルの供給制御について説明する。この実施形態では潤滑装置Ａの適用されるロータリピストンエンジン１は、排気ポート１５，２２がサイドハウジング３，３，…の側面に開口するサイド排気方式のものであり、排気温度の高くなる高負荷時や排気流量の多い高回転時には、ロータ６側部の熱負荷が高くなって潤滑要求が強くなる一方、低負荷側や低回転側ではロータ６側部への潤滑要求は低くなる。

より詳しくは図６にエンジン１の運転領域毎の潤滑要求を示すと、まず、低負荷低回転の領域では、アスペックシール１６のトロコイド内周面２ａとの摺動による異音の発生を防止する要求（シール音要求）があり、低回転であっても高負荷になれば、燃焼に伴い各シール部材１６〜１８に付着するカーボンを洗い流して、スティックを防止する必要がある（信頼性要求（シールスティック））。

また、実使用頻度の高い中負荷中回転領域では各シール部材１６〜１８の本来の機能である摺動部との間のシール性要求が支配的となる。このシール性要求は、燃焼圧の増大する高負荷域ほど高くなり、高出力を得るためにはオイル供給量を増やす必要がある（出力性能要求）。さらに高負荷高回転領域では、各シール部材１６〜１８やその摺動面の摩耗を防止するためにもオイル供給量の増大が要求される（信頼性要求（ガスシール等））。

そのようにエンジン１の運転状態によって異なる潤滑要求を項目別に整理して、各要求項目毎にロータ６の外周及び側部のいずれの潤滑要求が強いか（トロコイド面とサイド面とでいずれのオイル供給量を多くしなくてはならないか）を示すと、以下の表１のようになる。

この表１では、ロータ６の外周（トロコイド内周面）と側部（サイド面）とのうち、潤滑要求の大きい方に○印を付けている。すなわち、低負荷低回転領域のシール音要求に対してはアスペックシール１６の摺動音の発生を防止すればよく、トロコイド内周面にオイルを供給すれば足りる。同様に高負荷低回転時のアペックスシール１６のカーボンスティック（信頼性要求）に対しても、トロコイド内周面へのオイル供給が必要となる。

また、出力、トルク、エミッション（ＥＭ）の全てに関連するガスシール性は、各シール部材１６〜１８の本来の機能であるから、この要求に対しては全運転領域においてトロコイド面及びサイド面の両方にオイルを供給する必要があるが、相対的にアペックスシール１６の潤滑要求が強いので、トロコイド面へのオイル供給量の方が多くなる。そして、高負荷高回転でアペックスシール１６の摩耗を抑えるためには、トロコイド面へのオイル供給量を増やす必要がある。

さらに、前記高負荷低回転時の信頼性要求としてはサイドシール１７やコーナスシール１８のカーボンスティックも防止しなくてはならず、この点からはサイド面へのオイル供給量を多くする必要がある。同様に、前記高負荷高回転時にはアスペックシール１６と同様にサイドシール１７やコーナスシール１８の摩耗も抑えなくてはならず、この点からはサイド面へのオイル供給量を増やす必要がある。

以上、要するに、エンジン１の低負荷低回転領域ではトロコイド内周面、即ちロータ６外周にのみオイルを供給すればよいが、エンジン負荷ないし回転速度の上昇に対応して、ロータ６の側部へもオイルを供給する必要性が生じ、負荷ないし回転速度のいずれかが高くなるほど、両方へのオイル供給量を増やさなくてはならない。

そこで、この実施形態の潤滑装置Ａでは、上述の如くエンジン１の上部に配設した２つのオイルポンプ３１，３２の作動を、それぞれＰＣＭ５０によりエンジン１の運転状態に応じて制御することにより、トロコイド内周面２ａの中央部及びその両側に各々位置するセンタ及びサイドノズル４０，…，４１，…からのオイルの供給量を以下のように変更するようにしている。

すなわち、ＰＣＭ５０は、まず、エアフローセンサ２３及びエキセン角センサ２４からの信号に基づいて各作動室５への吸気充填効率を計算し、これをエンジン１の負荷状態と見倣す。そしてそのエンジン負荷と、エキセン角センサ２４からの信号により求まるエンジン回転速度とに基づき（即ちエンジン１の運転状態に基づき）、図７のような制御マップを参照して、各ノズル４０，…，４１，…へのオイル供給量、つまり、第１、第２オイルポンプ３１，３２からのオイル吐出量を計算する。

図７に示す制御マップは、エンジン１の負荷状態及び回転速度に対応する各ノズル４０，…，４１，…からの適切なオイル供給量を、予め実験等によって調べて設定したものであり、エンジン１の運転領域を回転速度によって低・中・高の３つの回転域に等分した場合に、低回転域の殆ど（相対的に高負荷高回転側の一部の領域を除く）と中回転域における低負荷側の一部の領域とにおいてセンタノズル４１，…のみによりオイルを供給する一方、それ以外の運転領域においてはセンタ及びサイドの両方のノズル４０，…，４１，…によりオイルを供給するようにしたものである。

前記の制御マップにおいて、例えば全負荷（ＷＯＴ）状態でエンジン回転速度が上昇したときのオイル供給量（流量）の変化と、エンジン回転速度がne1で一定のままエンジン負荷が増大したときのオイル供給量（流量）の変化とを、それぞれ図示するように、センタ及びサイドノズル４０，…，４１，…によるオイルの供給量は、エンジン負荷及びエンジン回転速度の上昇に伴い徐々に増大し、これとともにセンタノズル４１，…からのオイル供給量に対してサイドノズル４０，…からのオイル供給量の比率が徐々に高くなっている。

斯かる制御マップから読み込んだ各ノズル４０，…，４１，…へのオイル供給量の目標値に基づいて、ＰＣＭ５０は第１、第２オイルポンプ３１，３２を作動させ、それぞれのオイル吐出量を制御する。尚、オイルポンプ３１，３２からのオイルの吐出は、上述したようにプランジャ４４ａ，…の進退作動によって行われ、その行程容積は一定であるから、吐出量は、プランジャ４４ａ，…の進退作動が行われる頻度（所定時間あたりの作動回数）によって制御される。

したがって、この実施形態に係る潤滑装置Ａによると、ロータリピストンエンジン１の運転中に、エアフローセンサ２３及びエキセン角センサ２４からの信号に基づいて検出されるエンジン１の運転状態に基づいて、ＰＣＭ５０により第１，第２オイルポンプ３１，３２がそれぞれ制御され、ロータハウジング２のトロコイド内周面２ａに対してセンタ及びサイドノズル４０，…，４１，…より、エンジン１運転状態に応じてオイルが供給されるようになる。

すなわち、エンジン１が相対的に低負荷低回転側にあるときにはセンタノズル４１，…のみによりオイルが供給され、主にロータ６外周（アスペックシール１６）の潤滑が行われて、アスペックシール１６とトロコイド内周面２ａとの摺動による異音の発生が防止される。このとき、ロータ６側部の潤滑要求は低いので、シャフト８の軸受からリークするオイルによって十分な潤滑が行われ、サイドノズル４０，…からはオイルを供給しなくてもよい。よって、エンジンオイルの消費が抑制される。

一方、エンジン負荷ないし回転速度の上昇に伴い、排気によるロータ６側部の温度上昇が大きくなり、その潤滑要求が強くなれば、センタノズル４１，…のみならず、サイドノズル４０，…からもオイルが供給されるようになる。これにより各シール部材１６〜１８にオイルが十分に供給されて、本来のガスシール機能が発揮される。特に低回転高負荷ではオイルが各シール部材１６〜１８からカーボンを洗い流し、そのスティックを予防する。

そして、エンジン負荷ないし回転速度が高くなるほど、ロータ６の外周及び側部へのオイル供給量が増やされ、高負荷に対して燃焼圧が高くなっても作動室５からのガスの吹き抜けを阻止して、高出力を得ることができる。また、高負荷の高回転域ではオイル供給量の増大によって各シール部材１６〜１８やその摺動面の摩耗を防止することができる。

つまり、この実施形態の潤滑装置Ａによれば、トロコイド内周面２ａにおけるロータ６幅方向の中央部付近とその側方とにそれぞれ供給するオイルの量を、ロータ２の外周及び側部の各々の潤滑要求の変化に対応して、きめ細かく変えることができるので、各部の潤滑要求を満たしつつ、エンジンオイルの消費を抑制することができる。

尚、本発明の構成は前記した実施形態のものに限定されず、その他の種々の構成を包含する。すなわち、前記の実施形態では、エンジン１の負荷や回転速度の上昇に応じて、サイドノズル４０，…からのオイル供給比率（センタノズル４１，…からのオイル供給量に対する比率）を高めるようにしているが、これに限らず、サイドノズル４０，…及びセンタノズル４１，…からのオイル供給量を同程度の割合で増やすようにしてもよい。

また、前記の実施形態では、２つのオイルポンプ３１，３２をエンジン１の上方においてロータ６の移動方向に並設し、オイルが上向きに流れるようにしているが、このようなオイルポンプ３１，３２のレイアウトは一例に過ぎず、そのレイアウトは自由であるし、２つのオイルポンプ３１，３２を用いる必要もない。

さらに、発明の潤滑装置が適用されるロータリピストンエンジン１は、前記実施形態のように作動室５の両側に排気ポート１５，２２が開口するものに限定されず、いずれか一側にのみ排気ポートが開口するものであってもよい。この場合にはサイドノズル４０，…は、排気ポートの開口する片側のみであってもよいが、前記実施形態のようにセンタノズル４１，…をロータ幅方向の略中央部に位置付け、その両側にそれぞれサイドノズル４０，…を配設すれば、ロータ６の外周から側部にかけて概ね均等な潤滑が可能になるので、好ましいと言える。

以上、説明したように、本発明に係る潤滑装置は、サイド排気方式のロータリピストンエンジンにおいて、排気の熱負荷によって変化するロータの外周及び側部の各々の潤滑要求を満たしつつ、オイル消費を抑制することができるから、自動車用エンジン等に好適なものである。

本発明の実施形態に係るロータリピストンエンジンの要部構成を示す断面図である。 同エンジンの潤滑装置の全体構成図である。 同エンジン本体上の潤滑装置を平面視で示す図である。 オイル供給ノズルのレイアウトを示す図１のIV-IV線断面図である。 メタリング・オイルポンプの構造を示す図１のV-V線断面図である。 ガスシール部の潤滑要求の変化をエンジンの運転領域に対応付けて示す説明図である。 オイル供給制御のマップの一例を示す説明図である。

符号の説明

Ａ 潤滑装置
１ ロータリピストンエンジン
２ ロータハウジング
２ａ トロコイド内周面
２ｂ センタ供給口
２ｃ サイド供給口
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
１５，２２ 排気ポート
３１ 第１オイルポンプ（オイル供給手段）
３２ 第２オイルポンプ（オイル供給手段）
４０ サイドノズル
４１ センタノズル
５０ コントローラ（ＰＣＭ：制御手段、オイル供給手段）

Claims (4)

1. ロータハウジングのトロコイド内周面に開口する供給口よりオイルを供給するようにしたロータリピストンエンジンの潤滑装置であって、
   少なくとも一方のサイドハウジングの側面には作動室に臨んで排気ポートが開口しており、
   前記トロコイド内周面において、ロータ幅方向の中間部にセンタ供給口が開口するとともに、該センタ供給口よりも前記排気ポートの開口側寄りにサイド供給口が開口し、
   エンジンの低負荷低回転領域では前記センタ供給口のみによりオイルを供給する一方、少なくとも高負荷高回転領域ではセンタ及びサイドの両方の供給口によりオイルを供給するオイル供給手段を備えている
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの潤滑装置。
2. 請求項１の潤滑装置において、
   センタ供給口がトロコイド内周面においてロータ幅方向の略中央部に開口し、
   サイド供給口は、前記センタ供給口のロータ幅方向両側にそれぞれ開口している
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの潤滑装置。
3. 請求項１又は２のいずれかの潤滑装置において、
   オイル供給手段は、サイド供給口によりオイルを供給する第１オイルポンプと、センタ供給口によりオイルを供給する第２オイルポンプと、を備えている
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの潤滑装置。
4. 請求項３の潤滑装置において、
   オイル供給手段は、エンジンの負荷及び回転速度の少なくとも一方の増大に伴い、センタ供給口からのオイル供給量に対するサイド供給口からのオイル供給量の比率が高くなるように、第１及び第２オイルポンプを制御する制御手段を備えている
   ことを特徴とするロータリピストンエンジンの潤滑装置。

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