JP5359268B2 - Rotary piston engine - Google Patents
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Description
本発明はロータリーピストンエンジンに関し、特に、吸気乃至圧縮行程にある作動室に燃料を直接、噴射するようにした直噴式のものに係る。 The present invention relates to a rotary piston engine, and more particularly to a direct injection type in which fuel is directly injected into a working chamber in an intake or compression stroke.
従来より、トコロイド内周面を有する繭形のロータハウジング内に三角おむすび状のロータを収容し、その回転に伴い外周側の3つの作動室においてそれぞれ吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行わせるようにしたヴァンケル型のロータリーピストンエンジンは公知である。そして、例えば特許文献1に記載されているように、ロータハウジングの長軸方向一側に直噴インジェクタを配設して、吸気乃至圧縮行程にある作動室内に燃料を直接、噴射することも既に提案されている。
ところが、ロータリーピストンエンジンは一般的にレシプロエンジンに比べて低回転域での吸気流動が弱いことから、上記従来例(特許文献1)のように作動室に直接、燃料を噴射するようにした場合は、例えばアイドリングのような低負荷低回転域において燃料と吸気との混合が不十分になりやすく、燃料の気化霧化もあまり促進されないことから、混合気の着火安定性が低下するきらいがある。 However, since a rotary piston engine generally has a weak intake flow in a low rotation range compared to a reciprocating engine, the fuel is directly injected into the working chamber as in the conventional example (Patent Document 1). In the low-load and low-rotation region such as idling, the fuel and intake air are likely to be insufficiently mixed, and the fuel vaporization and atomization are not promoted so much. .
この点について本願の発明者は、吸気との混合ができるだけ促進されるように直噴インジェクタによる燃料の噴射方向を吸気ポートに向けたエンジンを試作して鋭意、実験研究を行ったところ、回転するロータの頂部がちょうど、トロコイド内周面に開口するインジェクタホールを通過するときに燃料を噴射すると、アイドリング状態における着火安定性が飛躍的に向上することを見出した。 In this regard, the inventor of the present application made a prototype of an engine in which the fuel injection direction by the direct injection injector is directed to the intake port so that mixing with the intake air is promoted as much as possible, and conducted an experimental study. It has been found that if the fuel is injected when the top of the rotor passes through the injector hole that opens to the inner peripheral surface of the trochoid, the ignition stability in the idling state is dramatically improved.
斯かる点に鑑みて本発明は、吸気乃至圧縮行程にある作動室に直噴インジェクタによって燃料を直接、噴射するようにしたロータリーピストンエンジンにおいて、燃料噴霧の吸気との混合を促進し、その気化霧化を促して混合気の着火安定性を高めることを目的とする。 In view of the above, the present invention promotes mixing of fuel spray with intake air in a rotary piston engine in which fuel is directly injected into a working chamber in an intake or compression stroke by a direct injection injector. The purpose is to promote atomization and improve the ignition stability of the air-fuel mixture.
上記の目的を達成すべく本願の請求項1の発明は、ハウジング内に収容されたロータの回転に伴い、その外周側に区画される複数の作動室がそれぞれ周方向に移動しながら吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程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を対象とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
そして、上記ロータの頂部が上記吸気行程及び圧縮行程の2つの作動室を仕切るロータハウジングの長軸方向一側において、そのトロコイド内周面にインジェクタホールが開口し、該インジェクタホールの開口から作動室に燃料を直接、噴射するように直噴インジェクタが設けられている場合に、所定の運転状態では上記直噴インジェクタによる燃料の噴射期間を、上記ロータの頂部がインジェクタホールの開口を通過する期間(インジェクタホール通過期間)と少なくとも一部において重なるように設定したものである。 An injector hole is opened on the inner peripheral surface of the trochoid on the one side in the long axis direction of the rotor housing where the top of the rotor partitions the two working chambers of the intake stroke and the compression stroke, and the working chamber is opened from the opening of the injector hole. When a direct injection injector is provided so as to directly inject fuel, the fuel injection period by the direct injection injector in a predetermined operation state, the period during which the top of the rotor passes through the opening of the injector hole ( It is set to overlap at least partly with the injector hole passage period).
すなわち、上記構成のように吸気乃至圧縮行程の作動室に燃料を噴射するために、ロータハウジングの長軸方向一側に直噴インジェクタを配設した場合、インジェクタホールは、ロータの頂部が吸気行程の作動室と圧縮行程の作動室とを仕切る状態で通過するような位置に開口することになるから、こうしてロータの頂部が通過するときには瞬間的に、圧縮行程の作動室からインジェクタホールを介して吸気行程の作動室に空気が激しく噴出することになる(以下、スピッツバック流という)。 That is, when a direct injection injector is disposed on one side in the long axis direction of the rotor housing in order to inject fuel into the intake or compression stroke working chamber as in the above-described configuration, the top of the rotor has an intake stroke. Therefore, when the top part of the rotor passes, instantaneously, from the working chamber of the compression stroke through the injector hole, the opening of the rotor is passed through in a state where the working chamber of the compression stroke and the working chamber of the compression stroke are separated. Air is violently ejected into the working chamber of the intake stroke (hereinafter referred to as Spitzback flow).
したがって、上記の如くロータの頂部がインジェクタホールの開口を通過するタイミングで燃料を噴射すると、燃料噴霧は上記の激しいスピッツバック流に巻き込まれて微粒化されるとともに、吸気側の作動室に向かって広く分散されるようになる。よって、例えばアイドリングのように吸気流動の弱い運転状態であっても燃料噴霧の気化霧化を極めて有効に促進でき、混合気の着火安定性を十分に高めることができる。 Therefore, when fuel is injected at the timing when the top of the rotor passes through the opening of the injector hole as described above, the fuel spray is entrained in the intense Spitzback flow and atomized, and toward the intake side working chamber. Widely distributed. Therefore, for example, even in an operating state where the intake air flow is weak as in idling, the vaporization of the fuel spray can be promoted very effectively, and the ignition stability of the air-fuel mixture can be sufficiently enhanced.
そうしてスピッツバック流によって燃料噴霧を微粒化し、広く分散させるという作用を十分に得るためには、直噴インジェクタによる燃料の噴射期間を、ロータ頂部のインジェクタホール通過期間が終了する前に終了すること、換言すれば、燃料噴射期間の終期をインジェクタホール通過期間の終期よりも進角側に設定することが好ましい(請求項1)。ロータの頂部がインジェクタホールの開口を通過した後に噴射された燃料は、スピッツバック流による作用を受けないからである。 Thus, in order to sufficiently obtain the effect of atomizing the fuel spray by the Spitzback flow and widely dispersing it, the fuel injection period by the direct injection injector is ended before the injector hole passage period at the top of the rotor is ended. In other words, it is preferable to set the end of the fuel injection period to an advance side with respect to the end of the injector hole passage period (claim 1) . This is because the fuel injected after the top of the rotor passes through the opening of the injector hole is not affected by the Spitzback flow.
一方、ロータの頂部がインジェクタホールの開口に差し掛かる前に噴射された燃料は、ロータ頂部のシール部材(アペックスシール)に付着することになるが、その後に発生する激しいスピッツバック流によって剥離され、吸気側の作動室へと吹き飛ばされるようになる。 On the other hand, the fuel injected before the top of the rotor reaches the opening of the injector hole adheres to the seal member (apex seal) on the top of the rotor, but is peeled off by the intense Spitzback flow generated thereafter, It is blown away to the working chamber on the intake side.
また、直噴インジェクタによる燃料の噴射方向は、出力軸の軸心に沿って見て、インジェクタホールの開口から吸気ポートに向かうように設定し、その上で燃料の噴射期間は、ロータの回転に伴い上記吸気ポートが開く吸気行程前半の所定期間と少なくとも一部において重なるように設定するのが好ましい(請求項2)。こうすれば、ロータの回転に伴い吸気ポートが開き始め、狭い隙間から高速で流入する吸気流に向かって燃料が噴射されることになるから、上記のようにスピッツバック流によって広分散された燃料噴霧の気化霧化がさらに促進できる。 In addition, the fuel injection direction by the direct injection injector is set so as to go from the injector hole opening to the intake port as seen along the axis of the output shaft, and the fuel injection period depends on the rotation of the rotor. Accordingly, it is preferable that the intake port is set so as to overlap at least partly with a predetermined period of the first half of the intake stroke (Claim 2 ). In this way, the intake port starts to open with the rotation of the rotor, and fuel is injected toward the intake flow that flows in at a high speed through a narrow gap. Therefore, the fuel that has been widely dispersed by the Spitzback flow as described above Vaporization and atomization of the spray can be further promoted.
上述したようにスピッツバック流を利用して燃料の気化霧化を促進するのは、アイドリングを含めたエンジンの低負荷低回転域において特に好ましく(請求項3〜6)、吸気流動の強くなる高負荷乃至高回転域では、むしろその吸気流にできるだけ効率良く衝突するようなタイミングで燃料を噴射する方がよいから、ここでの燃料噴射期間は、インジェクタホール通過期間の経過後に始まるように設定すればよい(請求項3)。 As described above, it is particularly preferable to promote the vaporization and atomization of fuel by using the Spitzback flow in the low load and low rotation region of the engine including idling (claims 3 to 6 ), and the high intake air flow becomes high. In the load or high rotation range, it is better to inject the fuel at a timing at which it collides with the intake flow as efficiently as possible. Therefore, the fuel injection period here is set to start after the passage of the injector hole passage period. (Claim 3 ).
ところで、上述したようにロータハウジングの長軸方向一側に直噴インジェクタを配設し、ここから吸気ポート寄りに燃料を噴射する場合、この燃料との干渉を避けるように、インジェクタホールの開口近傍には、中心が開口端に向かうほどロータ回転方向遅れ側にずれるような長円状の拡径部を設けることが好ましい(請求項4)。こうすると、開口がロータの回転方向に長くなるため、それをロータの頂部が通過する期間も適度に長くなって、スピッツバック流による上記の作用が十分に得られる。 By the way, as described above, when a direct injection injector is disposed on one side in the long axis direction of the rotor housing and fuel is injected from the side closer to the intake port, in the vicinity of the opening of the injector hole so as to avoid interference with this fuel in is preferably centered provided oblong enlarged diameter portion as deviated as the rotor rotational direction delayed side toward the open end (claim 4). In this case, since the opening becomes longer in the rotation direction of the rotor, the period during which the top portion of the rotor passes through the opening is also appropriately increased, and the above-described action by the Spitzback flow is sufficiently obtained.
また、インジェクタホールは、その開口中心がロータハウジングの長軸よりもロータ回転の遅れ側に位置するように設けることが好ましく(請求項5)、こうすれば、ロータの頂部がインジェクタホールの開口を通過するタイミングが、所定運転領域における燃料の噴射にも好ましいタイミングとなる。 In addition, the injector hole is preferably provided so that the opening center is positioned on the delay side of the rotor rotation with respect to the long axis of the rotor housing (Claim 5 ), and in this way, the top of the rotor forms the opening of the injector hole. The passing timing is a preferable timing for fuel injection in a predetermined operation region.
以上、説明したように本発明に係るロータリーピストンエンジンによると、吸気乃至圧縮行程にある作動室にインジェクタによって直接、燃料を噴射するものにおいて、回転するロータの頂部がインジェクタホールの開口を通過するときに、このインジェクタホールを介して圧縮側作動室から吸気側作動室に噴出する強いスピッツバック流の生成に合わせて燃料を噴射するようにしたので、燃料噴霧の微粒化を促進しかつ広く分散させて、その気化霧化を極めて有効に促進することができる。よって、アイドリングのような低負荷低回転の領域においても十分な着火安定性を確保できる。 As described above, according to the rotary piston engine of the present invention, when the fuel is directly injected into the working chamber in the intake or compression stroke by the injector, the top of the rotating rotor passes through the opening of the injector hole. In addition, fuel is injected in accordance with the generation of a strong Spitzback flow that is ejected from the compression side working chamber to the intake side working chamber via the injector hole, so that atomization of the fuel spray is promoted and widely dispersed. Thus, the vaporization atomization can be promoted very effectively. Therefore, sufficient ignition stability can be ensured even in a low load and low rotation region such as idling.
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the following description of preferable embodiment is only an illustration essentially, and is not intending restrict | limiting this invention, its application thing, or its use.
図1は、本発明の実施形態に係るロータリーピストンエンジン1の要部の構成を示し、トロコイド内周面2aを有する繭形のロータハウジング2とサイドハウジング3とに囲まれたロータ収容室4には概略三角おむすび状のロータ6が収容されていて、その外周を囲むように3つの作動室5が区画されている。この例ではエンジン1は、図示は省略するが、3つのサイドハウジング3と2つのロータハウジング2とを交互に重ね合わせて一体化し、その内部に形成される2つのロータ収容室4にそれぞれロータ6を収容した2ロータタイプのものである。
FIG. 1 shows a configuration of a main part of a
上記ロータ6の基本形状は、ハウジングのトロコイド内周面2aに対応するペリトロコイド内包絡線であり、それぞれがやや外向きに湾曲した3つの矩形面によってロータ6の外周面が構成されている。その各矩形面にはそれぞれリセス61が形成されている一方、矩形面同士の境界であるロータ頂部にはそれぞれシール部材62(アペックスシール)が配設されている。
The basic shape of the
また、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、サイドハウジング3を貫通する出力軸7(エキセントリックシャフト)に対して遊星回転運動をするように支持されている。すなわち、ロータ6の回転運動は内歯車と外歯車との噛み合いによって規定され、ロータ6は、その頂部に配設されたアペックスシール62をトロコイド内周面2aに摺接させながら、出力軸7の偏心輪7aの周りを自転しつつその軸心X周りに公転する。
Although not shown, an internal gear is formed inside the
そうしてロータ6が1回転する間に、その各頂部間にそれぞれ対応して形成される3つの作動室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う。このロータ6の1回転中に出力軸7は3回転するが、この間に3つの作動室5はそれぞれ1回ずつ燃焼サイクルを行うので、結局、各ロータ6毎に出力軸7の1回転につき1回の燃焼サイクルが行われることになる。
Then, while the
より具体的に、図のように出力軸7の軸心X方向に見ると、ロータハウジング2の短軸方向一側(図では右側)が圧縮及び膨張行程の領域であり、その短軸を挟むようにロータ回転方向の進み側及び遅れ側に各々点火プラグ8,9が配設されている。また、反対側(図では左側)は吸気及び排気行程の領域であり、図では左上側において吸気行程にある作動室5が吸気ポート11に連通し、この吸気ポート11を介して上流側の吸気通路12から空気を吸入する。
More specifically, when viewed in the direction of the axis X of the
そうして吸気行程にある作動室5の内部に直接、燃料を噴射するように、この実施形態では、各ロータ収容室4の長軸(図に一点鎖線で示す)の延びる方向の一側、即ち図の上側にインジェクタ10が配設されている。このインジェクタ10は、ロータハウジング2の長軸よりもロータ回転の遅れ側(図の左側)に形成されたインジェクタホール20に収容されており、トロコイド内周面2aにおけるインジェクタホール20の開口から作動室5に臨んで、ややロータ遅れ側に向かい燃料を噴射するようになっている。
In this embodiment, in order to inject fuel directly into the
すなわち、図示のように出力軸7の軸心Xに沿って見ると、インジェクタ10による燃料の噴射方向は、インジェクタホール20の開口から吸気ポート11に向かうように設定されており、こうして噴射される燃料との干渉を避けるように、インジェクタホール20の開口近傍には、その中心が開口端に向かうほどロータ回転の遅れ側にずれるような長円状の拡径部20b(図4を参照)が設けられている。こうして吸気ポート11に向かって噴射された燃料は吸気流に衝突し、微粒化や分散が促進される。
That is, when viewed along the axis X of the
そうして吸気行程にて燃料が噴射供給された作動室5は、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り、その内部において混合気が圧縮される。そして、図の右側に示す作動室5のように圧縮行程の終盤にて点火プラグ8,9により点火されると混合気が燃焼を開始し、この燃焼圧を受けてロータ6がさらに回転する(膨張行程)。そして、図の左下側の作動室5のように排気ポート13に連通すれば、この排気ポート13から排気通路14へ既燃ガスが排出される(排気行程)。
Thus, the working
図2に模式的に示すように、上記した点火プラグ8,9による点火やインジェクタ10による燃料噴射等は、コントロールユニット30(以下、ECUと略称する)によって制御される。すなわち、このECU30には少なくとも、吸気通路12のエアフローセンサ21や出力軸7の回転角センサ22、さらには水温センサ23、アクセル開度センサ24等からの信号が入力される。これらの入力に応じてエンジン1の運転状態を判定し、ECU30はインジェクタ10による燃料の噴射量及び噴射タイミング、点火プラグ8,9による点火のタイミング、さらには吸気通路12のスロットル弁25の開度等の制御を行うようになっている。
As schematically shown in FIG. 2, the ignition by the
一例を挙げればECU30は、全負荷近傍の高負荷域を除いたエンジン1の殆どの運転領域において、作動室5における混合気の空燃比が略理論空燃比になるように燃料噴射量を制御する。すなわち、スロットル弁25により調整される吸気の流量をエアフローセンサ21により検出し、この検出値とエンジン回転数とに応じてインジェクタ10による燃料の噴射量を決定する。
As an example, the
また、燃料の噴射タイミングは、上述の如く吸気ポート11に向けた燃料噴霧が比較的強い吸気流に衝突するようなタイミングとしている。すなわち、図3に吸気行程における吸気流速の変化について示すように、この実施形態のエンジン1では、吸気上死点(TDC)から暫くして同図(ア)のように吸気ポート11が開き始めると、狭い隙間から作動室5に流入する吸気の流速が一時的に高くなってピークp1を示し、その後一旦、流速が低下した後に今度はロータ6の移動速度が高くなることによって吸気流速が再び高くなり、2番目のピークp2を迎える。
Further, the fuel injection timing is set so that the fuel spray directed toward the
上記1番目のピークは、吸気下死点(BDC)を基準として出力軸7の回転角(エキセン角:Ecc.A)により表すと、概略BBDC235〜215°Ecc.Aの範囲に出現し、おおよそBBDC240〜195°Ecc.Aの範囲では吸気流速がかなり高くなる。また、2番目のピークp2は概略BBDC160〜140°Ecc.Aの範囲に出現し、おおよそBBDC180〜130°Ecc.Aの範囲でも比較的吸気流速が高くなっている。
The first peak appears approximately in the range of BBDC235 to 215 ° Ecc.A when expressed by the rotation angle of the output shaft 7 (Ecsen angle: Ecc.A) with reference to the intake bottom dead center (BDC). In the range of BBDC 240 to 195 ° Ecc. A, the intake air flow velocity becomes considerably high. The second peak p2 appears in the range of approximately BBDC 160 to 140 ° Ecc.A, and the intake flow velocity is relatively high even in the range of
ところで、同図(イ)に示すように吸気行程の作動室5(図の左側のもの)と圧縮行程の作動室5(図の右側のもの)とを仕切るロータ6の頂部がインジェクタ10の配設されている部位(即ちインジェクタホール20)を通過するのは、上記した吸気流速の二つのピークp1,p2の間でBBDC212〜197°Ecc.Aくらいであり、それまではインジェクタ10は圧縮行程の作動室5に臨んでいて、吸気行程の作動室5に燃料を噴射することはできない。
By the way, as shown in FIG. 6A, the top of the
そこで、上記のように吸気流速の高くなる時期を考慮して、この実施形態では基本的に2番目のピークp2に対応する期間において直噴インジェクタ10により燃料を噴射するようにしている。尚、図示は省略するが、この実施形態では吸気ポート11やその上流側の吸気通路12にもインジェクタが設けられており、必要に応じてそのインジェクタによっても燃料が噴射され、空気とともに吸気行程の作動室5に吸入されるようになる。
Therefore, in consideration of the time when the intake air flow velocity becomes high as described above, in this embodiment, fuel is injected by the
−アイドリング時の燃料噴射タイミング−
ところで、一般にロータリーピストンエンジンは、レシプロエンジンに比べて低回転域での吸気流動が弱いことから、この実施形態のように作動室5に直接、燃料を噴射するようにした場合は燃料と吸気との混合が不十分になりやすい。この点は、上記のようにインジェクタ10からの燃料噴霧を吸気ポート11に向けて、吸気流に衝突させるようにしていても同様であり、例えばアイドリング時のような低負荷低回転の運転状態では混合気の着火安定性が低下してしまう虞れがあった。
-Fuel injection timing during idling-
By the way, in general, a rotary piston engine has a weak intake flow in a low rotation range as compared with a reciprocating engine. Therefore, when the fuel is directly injected into the working
この問題点に対し本願の発明者は、上記した吸気流速の1番目のピークp1を利用することを着想し、試作エンジンによる実験の際に、前記図3の(イ)のようにインジェクタ10が吸気行程の作動室5に臨むぎりぎりのタイミングまで噴射タイミングを進角させたところ、ロータ6の頂部がちょうどインジェクタホール20を通過するときに燃料を噴射すると、アイドル安定性が飛躍的に向上することを見出した。
In order to solve this problem, the inventor of the present application has conceived that the first peak p1 of the intake air flow velocity described above is used, and in the experiment using the prototype engine, the
すなわち、この実施形態においては、図3を参照して上述したように、トロコイド内周面2aにおけるインジェクタホール20の開口をロータ6の頂部、即ちアペックスシール62が通過するのが、おおよそBBDC212〜197°Ecc.Aの期間(以下、インジェ
クタホール通過期間ともいう)であり、このときには、図4に拡大して示すように、負圧になっている吸気側の作動室5と高圧の圧縮側作動室5とがインジェクタホール20を介して連通されて、瞬間的に圧縮側から吸気側への強い噴流S(以下、スピッツバック流という)が生じる。
That is, in this embodiment, as described above with reference to FIG. 3, the top of the
そして、本願の発明者が上記の実験において燃料噴霧の状態を高速度カメラにより撮影したところ、上述のようにロータ頂部のアペックスシール62がちょうどインジェクタホール20を通過するタイミングで燃料を噴射すると、燃料噴霧が激しいスピッツバック流Sに巻き込まれ、その液滴が微粒化されるとともに、燃料噴霧全体が広範囲に分散される様子が観察された。
Then, when the inventors of the present application photographed the state of fuel spraying with the high-speed camera in the above experiment, when the fuel was injected at the timing when the
したがって、この実施形態に係るロータリーピストンエンジン1では、吸気行程の作動室5に臨む直噴インジェクタ10による燃料噴射のタイイングを、基本的には、吸気ポート11からの吸気の流速が高くなる2番目のピークp2に対応づけて、吸気行程の中盤における前半、例えばBBDC180〜130°Ecc.Aの範囲に設定し、比較的強い吸気流との衝突によって燃料噴霧の分散や気化霧化を促進するようにしている。換言すれば、このときの燃料噴射期間は、ロータ6の頂部(アペックスシール62)がインジェクタホール20の開口を通過する期間の経過後に始まることになる。
Therefore, in the
一方、吸気流の特に弱くなるアイドリング時においては、上記インジェクタ10による燃料の噴射期間を、その少なくとも一部が上記のインジェクタホール通過期間と重なるように設定し、上記したスピッツバック流Sを有効利用して燃料噴霧の微粒化及び広分散化を促進するとともに、その気化霧化を十分に促進して、混合気の着火安定性を高めるようにしている。
On the other hand, at the time of idling when the intake flow is particularly weak, the fuel injection period by the
より具体的には、インジェクタホール通過期間よりも前に燃料の噴射を始めると、噴射された燃料の一部はアペックスシール65に付着することになるが、その後に生じる激しいスピッツバック流Sによって剥離され、吸気側の作動室5へ吹き飛ばされるようになる。一方で、インジェクタホール通過期間の経過後に噴射された燃料にはスピッツバック流Sの効果は及ばないから、燃料噴射期間は、その終期をインジェクタホール通過期間の終期よりも進角側に設定するのが好ましい。
More specifically, when the fuel injection is started before the injector hole passing period, a part of the injected fuel adheres to the apex seal 65, but is separated by the intense spitzback flow S generated thereafter. Then, it is blown off to the working
しかも、この実施形態では、上述の如くインジェクタホール20がロータハウジング2の長軸よりもロータ回転の遅れ側に開口しているため、そのインジェクタホール20の開口をロータ6の頂部が通過するタイミングは、図3を参照して上述したように吸気行程の初期に吸気流速の高くなる期間に対応している。この比較的速い吸気流によって、上記のようにスピッツバック流Sにより微粒化されかつ広分散された燃料噴霧の気化霧化がより一層、促進される。
In addition, in this embodiment, since the
さらに、この実施形態では、上述したが、インジェクタホール20の開口近傍に燃料噴霧との干渉を避けるよう、ロータ6の回転方向に長い長円状の拡径部20bが設けられている。このため、インジェクタホール通過期間において圧縮側作動室5から吸気側作動室5へ流出する空気の量はあまり多くならないようにしながら、インジェクタホール通過期間は適度に長くなり、このことによって上記したスピッツバック流Sによる作用が狙い通り十分に得られるものである。
Furthermore, in this embodiment, as described above, an elliptical enlarged diameter portion 20b that is long in the rotation direction of the
図5は、上記したアイドリング時のスピッツバック流Sによる燃焼安定性の改善効果を示す実験結果のグラフであり、○のグラフに示されているように、この実施形態に係るエンジン1では作動室5の混合気を理論空燃比よりもリーンにしていっても回転変動は非常に小さい。一方、●のグラフは、比較のために従来一般的なポート噴射のロータリーピストンエンジンについて試験したもので、理論空燃比よりもリーンになると回転変動が急増することが分かる。つまり、この実施形態のエンジン1では、直噴式であるにも拘わらずポート噴射式のものに比べてもアイドル安定性が顕著に高くなるのである。
FIG. 5 is a graph of experimental results showing the effect of improving the combustion stability by the Spitzback flow S during idling described above. As shown in the graph of ◯, the
尚、前記図5のデータは、図4において実線で示すように、アスペックシール62がインジェクタホール20の開口のロータ回転方向の中心付近にあるとき(BBDC205°Ecc.A)に燃料噴射を終了したものである。そして、同図4の左側に仮想線で示すようにインジェクタホール通過期間が始まるのは、BBDC212.6°Ecc.Aであり、一般にアイドリング時における燃料の噴射期間はおおよそ13〜18°Ecc.Aくらいであるから、上記○のデータは、インジェクタホール通過期間よりも前に燃料噴射を始めて、この期間の途中で終了したときのものである。
The data in FIG. 5 indicates that the fuel injection is completed when the
尚、上記のようなタイミングで燃料を噴射する運転領域は、アイドリング時のみに限らず、もう少し負荷が高いか乃至はエンジン回転数の高い運転状態にまで拡大してもよい。また、より高負荷高回転の運転領域においても燃料の噴射を複数回に分割して行うのであれば、そのうちのいずれか1回の噴射を上記のようなタイミングで行うことができる。 Note that the operating region in which fuel is injected at the timing as described above is not limited to idling, but may be expanded to an operating state where the load is slightly higher or the engine speed is higher. Further, if fuel injection is performed in a plurality of times even in an operation region of higher load and higher rotation, any one of them can be performed at the timing as described above.
さらに、上記実施形態では、直噴インジェクタ10により吸気行程の作動室5に燃料を噴射するようにしているが、これに限らず、圧縮行程の作動室5に燃料を噴射するようにしてもよいし、例えば図6に示すようにロータ6の回転方向に並べて2本のインジェクタ10,15を設け、そのいずれか一方により吸気行程の作動室5に燃料を噴射し、他方により圧縮行程の作動室5に燃料を噴射するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the fuel is injected into the working
或いは、それら2本のインジェクタ10,15の双方によって吸気行程の作動室5に燃料を噴射するようにしてもよいし、追加したインジェクタ15については圧縮行程でも燃料を噴射するようにしてもよく、そういった場合にも少なくとも一方のインジェクタ10,15によってインジェクタホール通過期間に燃料を噴射するようにすれば、上述したスピッツバック流Sによる作用効果が得られる。
Alternatively, the fuel may be injected into the working
本発明は、直噴式のロータリーピストンエンジンのアイドル安定性を高めることができるもので、車両用のエンジンに特に好適である。 The present invention can improve idle stability of a direct injection type rotary piston engine, and is particularly suitable for a vehicle engine.
1 ロータリーピストンエンジン
2 ロータハウジング
2a トロコイド内周面
5 作動室
6 ロータ
62 アペックスシール(ロータの頂部)
7 出力軸(エキセントリックシャフト)
10 インジェクタ(直噴インジェクタ)
11 吸気ポート
15 追加のインジェクタ(直噴インジェクタ)
20 インジェクタホール
20a 開口近傍の拡径部分
X 出力軸の軸心
DESCRIPTION OF
7 Output shaft (Eccentric shaft)
10 Injector (direct injection injector)
11
20
Claims (6)
上記ロータの頂部が上記吸気行程及び圧縮行程の2つの作動室を仕切る、ロータハウジングの長軸方向一側において、そのトロコイド内周面にインジェクタホールが開口し、
該インジェクタホールの開口から作動室に燃料を直接、噴射するように直噴インジェクタが設けられており、
所定運転状態における上記直噴インジェクタによる燃料の噴射期間は、上記ロータの頂部が上記インジェクタホールの開口を通過する期間であるインジェクタホール通過期間と少なくとも一部において重なるように設定されており、
燃料噴射期間は、インジェクタホール通過期間の終了する前に終了するように設定されている
ことを特徴とするロータリーピストンエンジン。 As the rotor accommodated in the housing rotates, a plurality of working chambers partitioned on the outer peripheral side move in the circumferential direction, and perform the intake, compression, expansion, and exhaust strokes. A piston engine,
On the one side in the long axis direction of the rotor housing, the top of the rotor separates the two working chambers of the intake stroke and the compression stroke, an injector hole is opened on the inner surface of the trochoid,
A direct injection injector is provided to inject fuel directly from the opening of the injector hole into the working chamber;
The fuel injection period by the direct injection injector in a predetermined operation state is set so as to overlap at least partly with the injector hole passage period in which the top of the rotor passes through the opening of the injector hole ,
The rotary piston engine , wherein the fuel injection period is set to end before the end of the injector hole passage period .
上記ロータの頂部が上記吸気行程及び圧縮行程の2つの作動室を仕切る、ロータハウジングの長軸方向一側において、そのトロコイド内周面にインジェクタホールが開口し、On the one side in the long axis direction of the rotor housing, the top of the rotor separates the two working chambers of the intake stroke and the compression stroke, an injector hole is opened on the inner surface of the trochoid,
該インジェクタホールの開口から作動室に燃料を直接、噴射するように直噴インジェクタが設けられており、A direct injection injector is provided to inject fuel directly from the opening of the injector hole into the working chamber;
所定運転状態における上記直噴インジェクタによる燃料の噴射期間は、上記ロータの頂部が上記インジェクタホールの開口を通過する期間であるインジェクタホール通過期間と少なくとも一部において重なるように設定されており、The fuel injection period by the direct injection injector in a predetermined operation state is set so as to overlap at least partly with the injector hole passage period in which the top of the rotor passes through the opening of the injector hole,
直噴インジェクタによる燃料の噴射方向は、出力軸の軸心に沿って見て、インジェクタホールの開口から吸気ポートに向かうように設定され、The direction of fuel injection by the direct injection injector is set so as to go from the opening of the injector hole to the intake port as seen along the axis of the output shaft,
上記直噴インジェクタによる燃料の噴射期間は、ロータの回転に伴い上記吸気ポートが開く吸気行程前半の所定期間と少なくとも一部において重なるように設定されているThe fuel injection period by the direct injection injector is set so as to overlap at least partly with a predetermined period in the first half of the intake stroke in which the intake port opens as the rotor rotates.
ことを特徴とするロータリーピストンエンジン。This is a rotary piston engine.
上記ロータの頂部が上記吸気行程及び圧縮行程の2つの作動室を仕切る、ロータハウジングの長軸方向一側において、そのトロコイド内周面にインジェクタホールが開口し、On the one side in the long axis direction of the rotor housing, the top of the rotor separates the two working chambers of the intake stroke and the compression stroke, an injector hole is opened on the inner surface of the trochoid,
該インジェクタホールの開口から作動室に燃料を直接、噴射するように直噴インジェクタが設けられており、A direct injection injector is provided to inject fuel directly from the opening of the injector hole into the working chamber;
所定運転状態における上記直噴インジェクタによる燃料の噴射期間は、上記ロータの頂部が上記インジェクタホールの開口を通過する期間であるインジェクタホール通過期間と少なくとも一部において重なるように設定されており、The fuel injection period by the direct injection injector in a predetermined operation state is set so as to overlap at least partly with the injector hole passage period in which the top of the rotor passes through the opening of the injector hole,
低負荷低回転域において燃料噴射期間の少なくとも一部がインジェクタホール通過期間と重なるように設定されており、It is set so that at least a part of the fuel injection period overlaps the injector hole passage period in the low load and low rotation range,
高負荷乃至高回転域における燃料噴射期間は、インジェクタホール通過期間の経過後に始まるように設定されているThe fuel injection period in the high load or high rotation range is set to start after the injector hole passage period elapses.
ことを特徴とするロータリーピストンエンジン。This is a rotary piston engine.
上記ロータの頂部が上記吸気行程及び圧縮行程の2つの作動室を仕切る、ロータハウジングの長軸方向一側において、そのトロコイド内周面にインジェクタホールが開口し、On the one side in the long axis direction of the rotor housing, the top of the rotor separates the two working chambers of the intake stroke and the compression stroke, an injector hole is opened on the inner surface of the trochoid,
該インジェクタホールの開口から作動室に燃料を直接、噴射するように直噴インジェクタが設けられており、A direct injection injector is provided to inject fuel directly from the opening of the injector hole into the working chamber;
所定運転状態における上記直噴インジェクタによる燃料の噴射期間は、上記ロータの頂部が上記インジェクタホールの開口を通過する期間であるインジェクタホール通過期間と少なくとも一部において重なるように設定されており、The fuel injection period by the direct injection injector in a predetermined operation state is set so as to overlap at least partly with the injector hole passage period in which the top of the rotor passes through the opening of the injector hole,
低負荷低回転域において燃料噴射期間の少なくとも一部がインジェクタホール通過期間と重なるように設定されており、It is set so that at least a part of the fuel injection period overlaps the injector hole passage period in the low load and low rotation range,
インジェクタホールは、その開口近傍において、中心が開口端に向かうほどロータ回転方向遅れ側にずれるよう長円状に拡径されているIn the vicinity of the opening of the injector hole, the diameter of the injector hole is increased in an elliptical shape so that the center is shifted toward the end of the opening so as to shift toward the rotor rotation direction delay side.
ことを特徴とするロータリーピストンエンジン。This is a rotary piston engine.
上記ロータの頂部が上記吸気行程及び圧縮行程の2つの作動室を仕切る、ロータハウジングの長軸方向一側において、そのトロコイド内周面にインジェクタホールが開口し、On the one side in the long axis direction of the rotor housing, the top of the rotor separates the two working chambers of the intake stroke and the compression stroke, an injector hole is opened on the inner surface of the trochoid,
該インジェクタホールの開口から作動室に燃料を直接、噴射するように直噴インジェクタが設けられており、A direct injection injector is provided to inject fuel directly from the opening of the injector hole into the working chamber;
所定運転状態における上記直噴インジェクタによる燃料の噴射期間は、上記ロータの頂部が上記インジェクタホールの開口を通過する期間であるインジェクタホール通過期間と少なくとも一部において重なるように設定されており、The fuel injection period by the direct injection injector in a predetermined operation state is set so as to overlap at least partly with the injector hole passage period in which the top of the rotor passes through the opening of the injector hole,
低負荷低回転域において燃料噴射期間の少なくとも一部がインジェクタホール通過期間と重なるように設定されており、It is set so that at least a part of the fuel injection period overlaps the injector hole passage period in the low load and low rotation range,
インジェクタホールの開口の中心は、ロータハウジングの長軸よりもロータ回転方向の遅れ側に位置しているThe center of the opening of the injector hole is located behind the major axis of the rotor housing in the rotor rotation direction.
ことを特徴とするロータリーピストンエンジン。This is a rotary piston engine.
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