JP5381095B2 - ロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、広くはロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置に関する。

ロータリーピストンエンジンは、概略楕円形状のトロコイド内周面を有するローターハウジングの両側にサイドハウジングを配置することによって形成したローター収容室内に、概略三角形状のローターを収容したエンジンである。ロータリーピストンエンジンは、ローターの回転につれて、ローターとハウジングとの間で区画した３つの作動室それぞれを周方向に移動させながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行わせる（例えば特許文献１参照）。

こうしたロータリーピストンエンジンにおける燃料供給は、吸気ポート及び／又は吸気マニホールドに取り付けた燃料噴射弁から燃料を噴射することに行われることが一般的であり、このことによって混合気の均質化を図るようにしている。

また、前記特許文献１には、点火プラグ周りに成層化混合気を形成すべく、吸気行程にある作動室内に臨むように長軸付近に配置した燃料噴射弁から、その点火プラグの方向に指向するように、作動室内に燃料を直接噴射するようにしたロータリーピストンエンジンも開示されている。
特開平６−２８８２４９号公報

ところで、従来のロータリーピストンエンジンは燃焼効率が比較的悪いという問題があった。本願出願人は、この問題が、従来のロータリーピストンエンジンの燃焼パターンが、主燃焼と後期燃焼とを含む２段燃焼特性になる点に起因することを見出した。

つまり、ロータリーピストンエンジンは、圧縮乃至膨張行程にある作動室（以下、この状態にある作動室を圧縮・膨張作動室ともいう）が、ローターの回転方向に延びる扁平な形状となる特徴を有しているが、前述したように、吸気ポート等において燃料噴射されることによって比較的均質に混合気が形成されたとしても、ローターの回転に伴い吸気行程から圧縮行程へと移動されるときに、そのローターの回転に対して混合気（燃料）の流動が相対的に遅れ、その結果、ローターの回転方向に扁平形状となる圧縮・膨張作動室内において、相対的にローター回転方向の進み側の領域がリーンになり、相対的にローター回転方向の遅れ側の領域がリッチになるような、不均質性を生じることになる。

一方で、その圧縮・膨張作動室に臨んで配置された点火プラグの点火により発生する火炎は、作動室内の流動によってローター回転方向の進み側、つまり、相対的にリーンな側には伝播し易い一方、相対的にリッチであるローター回転方向の遅れ側には伝播し難い特性となる。

この圧縮・膨張作動室内における混合気の不均質化と、ロータリーピストンエンジン特有の火炎伝播特性とが組み合わされることによって、ロータリーピストンエンジンの燃焼パターンは、ローター回転方向の進み側であって相対的にリーンな側における主燃焼が生じた後に、それに遅れてローター回転方向の遅れ側であって相対的にリッチな側における後期燃焼が生じる２段燃焼特性となるのである。

ここに開示するロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置は、ロータリーピストンエンジンの燃焼特性を改善することを目的とする。

本願出願人は、ロータリーピストンエンジンの燃焼特性の改善に際し、圧縮・膨張作動室内の混合気の不均質化を解消する点に着目して、圧縮行程にある作動室内に燃料を直接噴射する構成を採用した。

すなわち、圧縮・膨張作動室内の混合気の不均質性は、前述したように、ローターの回転に伴い次第に顕著になることから、吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射する一方で、その作動室が圧縮行程に移行したタイミングで、当該作動室内に再度、燃料を噴射することにより、圧縮・膨張作動室内の混合気が効果的に均質化し得る。

ロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置は、互いに直交する長軸及び短軸によって規定される概略楕円形状のトロコイド内周面を有するローターハウジングと、前記ローターハウジングを挟んで、前記長軸及び短軸それぞれに直交する出力軸方向の両側それぞれに配置されることによって、当該ローターハウジングと共にローター収容室を形成するサイドハウジングと、前記ローター収容室内に収容されて前記ローターハウジングとの間で３つの作動室を区画すると共に、前記出力軸回りに遊星回転運動することによって、前記各作動室を周方向に移動させながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行わせる概略三角形状のローターと、前記吸気行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第１燃料噴射弁と、前記圧縮行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該圧縮行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第２燃料噴射弁と、を備えている。

第１燃料噴射弁が吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射することにより、燃料の壁面付着が抑制され得る。また、点火タイミングに対して大幅に早いタイミングで、燃料が噴射されることから、気化霧化時間を長時間確保することができる。このことは、気化霧化が良好な混合気を形成する上で有利である。さらに、吸気冷却による充填効率の向上も期待し得る。

第１燃料噴射弁を通じて燃料が供給された混合気は、ロータの回転に伴い、吸気行程から圧縮行程へと移行するが、それに伴い、作動室内における相対的に回転方向の遅れ側がリッチになり、回転方向の進み側がリーンとなるように不均質化が生じる。第２燃料噴射弁は、圧縮行程において作動室内に燃料を噴射する。この燃料噴射により、相対的にリーンの領域をリッチ化する。その結果、混合気の不均質化が解消され得る。

この混合気の不均質化の解消は、ロータリーピストンエンジンの燃焼特性を改善させ得る。燃焼特性の改善は、燃費を向上させ得る。

前記ロータリーピストンエンジンは、前記吸気行程にある前記作動室に連通して当該作動室に空気を吸入させることが可能となるように、前記サイドハウジングの少なくとも一つに開口する吸気ポートと、前記圧縮乃至膨張行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられる少なくとも１の点火プラグと、を備え、前記第１及び第２燃料噴射弁はそれぞれ、前記ローターハウジングにおける長軸付近に配置されており、前記第１燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記吸気ポートの方向に指向して燃料を噴射し、前記第２燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記点火プラグの方向に指向して燃料を噴射する、としてもよい。

第１燃料噴射弁は、ローターハウジングにおける長軸付近から吸気ポートの方向に指向して燃料を噴射するため、噴霧飛翔距離が比較的長くなり、燃料の壁面付着を抑制する上で有利である。

第２燃料噴射弁は、ローターハウジングにおける長軸付近から、点火プラグの方向に指向して燃料を噴射するため、圧縮行程にある作動室内において、ローターの回転方向の進み側の領域に燃料を供給する上で有利である。つまり、相対的にリーンな領域に燃料を供給することにより、その領域をリッチ化し得るため、作動室内の混合気の不均質性を解消する上で効果的である。

前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記作動室に供給する燃料を分割して噴射するように構成され、前記第２燃料噴射弁の燃料噴射量は、前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量よりも少ない、としてもよい。

第２燃料噴射弁によって作動室内に供給される燃料は、圧縮行程のタイミングで供給されるため、気化霧化時間は相対的に短くなる。そこで、第１及び第２燃料噴射弁が燃料を分割噴射する前提において、第２燃料噴射弁の燃料噴射量を相対的に少量とし、第１燃料噴射弁の燃料噴射量を相対的に多量とすることによって、燃費の悪化を抑制しつつ、気化霧化時間が確保できないという不利益が極小化される。すなわち、未燃焼混合気が増大せず、ＨＣの増大が抑制され得る点で有利になる。

このことを言い換えると、作動室内に供給する燃料の大部分は、第１燃料噴射部によって、吸気行程時において供給されるため、長い気化霧化時間を確保して、混合気の均質化を図る上で有利になる。

前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記第１燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の遅れ側に、前記第２燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の進み側になるよう、前記ローターの回転方向に並んで配置されている、としてもよい。

吸気行程にある作動室内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁をローターの回転方向の遅れ側に、換言すれば、吸気行程にある作動室に相対的に近い側に配置する一方、圧縮行程にある作動室内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁をローターの回転方向の進み側に、換言すれば、圧縮行程にある作動室に相対的に近い側に配置することによって、ローター回転の幾何学的関係から、第１燃料噴射弁が吸気行程にある作動室に臨む期間、及び、第２燃料噴射弁が圧縮行程にある作動室に臨む期間がそれぞれ長くなる。このことは、第１及び第２燃料噴射弁による燃料噴射のタイミングの自由度を拡大させる。従って、第１燃料噴射弁は、例えば比較的早いタイミングで燃料を噴射することで気化霧化時間を長く確保する一方、第２燃料噴射弁は、例えば比較的遅いタイミングで燃料を噴射することで、点火直前における混合気の均質化を確実に確保することを実現し得る。

これとは異なり、前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記第１燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の進み側に、前記第２燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の遅れ側になるよう、前記ローターの回転方向に並んで配置されている、としてもよい。

吸気行程にある作動室内に燃料を噴射する第１燃料噴射弁をローターの回転方向の進み側に、換言すれば、圧縮行程にある作動室に相対的に近い側に配置する一方、圧縮行程にある作動室内に燃料を噴射する第２燃料噴射弁をローターの回転方向の遅れ側に、換言すれば、吸気行程にある作動室に相対的に近い側に配置することによって、第１及び第２燃料噴射部の噴霧飛翔距離をそれぞれ長くし得る。このことは、燃料の壁面付着を抑制する上で有利であり、ひいては、燃費及びエミッション性を改善し得る。

前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記ローターハウジングにおける長軸を挟んだ前記ローター回転方向の両側にそれぞれ配置されている、としてもよい。この配置は、第１及び第２燃料噴射弁をローターの回転方向に並べて配置する上で、最も望ましい配置である。

前記ローターハウジング及びローターは、前記サイドハウジングを間に挟んで、前記出力軸方向に複数配置され、当該複数のローターハウジングそれぞれに対して、前記第１及び第２燃料噴射弁が取り付けられており、前記複数のローターハウジングに亘って前記第１又は第２燃料噴射弁を連結するようにそれぞれ延びて配設されかつ、前記各ローターハウジングの第１又は第２燃料噴射弁に燃料を供給する第１燃料供給管及び第２燃料供給管を含む蓄圧器をさらに備え、前記第１燃料供給管と第２燃料供給管とは、その長さ方向の略中央位置において互いに連通している、としてもよい。

つまり、複数のローター収容室を出力軸方向に並べて配置したロータリーピストンエンジンに、第１及び第２燃料供給管を含む蓄圧器を取り付けることだけで、各ローター収容室に設けられた第１及び第２燃料噴射弁のそれぞれに対する燃料供給が実現し得る。つまり、燃料供給構造を簡略化及びコンパクト化する上で有利である。

以上説明したように、ロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置は、第１燃料噴射弁が吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射することにより、燃料の壁面付着を抑制しつつ、気化霧化時間を長時間確保することができる一方で、第２燃料噴射弁が圧縮行程にある作動室内に燃料を噴射することにより、当該作動室内における相対的にリーンの領域がリッチ化し、混合気の不均質化を解消することができる。その結果、ロータリーピストンエンジンの燃焼特性が改善して、燃費を向上させることができる。

以下、図面に基づいてロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置を説明する。尚、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、適用物或いは用途を制限することを意図するものではない。

図１及び図２は、ロータリーピストンエンジン１（以下、単にエンジン１ともいう）の例を示している。このエンジン１は、２つのローター２，２を備えた２ロータータイプであり、フロント側及びリヤ側の２つのローターハウジング３，３が、インターミディエイトハウジング（サイドハウジング）４をその間に挟んだ状態で、これらの両側からさらに２つのサイドハウジング５，５で挟み込むようにして一体化されることによって構成されている。尚、図１では、その右側（フロント側）の一部は切り欠いて内部を示すとともに、左側（リヤ側）のサイドハウジング５も内部を示すために分離してある。また、図中の符号Ｘはエキセントリックシャフト６の軸心となる回転軸（出力軸）である。

そして、各ローターハウジング３，３の、平行トロコイド曲線で描かれるトロコイド内周面３ａ，３ａと、これらローターハウジング３，３を両側から挟むサイドハウジング５，５の内側面５ａ，５ａと、インターミディエイトハウジング４の両側の内側面４ａ，４ａとによって、図２に示すように回転軸Ｘの方向から見て繭のような略楕円形状をした、ローター収容室３１が、フロント側及びリヤ側の２つ横並びに区画されており、これらローター収容室３１にそれぞれローター２が１つずつ収容されている。各ローター収容室３１は、インターミディエイトハウジング４に対して対称に配置されており、ローター２の位置及び位相が異なっている点を除けば構成は同じであるため、以下、１つのローター収容室３１について説明する。

ローター２は、回転軸Ｘの方向から見て各辺の中央部が膨出する略三角形状をしたブロック体からなり、その外周に、各頂部間に３つの略長方形をしたフランク面２ａ，２ａ，２ａを備えている。各フランク面２ａの中央部分には、長軸方向に延びるリセス２ｂが形成されている。

ローター２は、各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがローターハウジング３のトロコイド内周面３ａに摺接しており、このローターハウジング３のトロコイド内周面３ａと、インターミディエイトハウジング４の内側面４ａと、サイドハウジング５の内側面５ａと、ローター２のフランク面２ａとで、ローター収容室３１の内部に、３つの作動室８，８，８がそれぞれ区画形成されている。従ってこのエンジン１は、フロント側に第１〜第３の３つの作動室８と、リヤ側に第４〜第６の３つの作動室８の、合計６個の作動室を有している（図７参照）。

ローター２の内側には位相ギアが設けられている（図示せず）。すなわち、ローター２の内側の内歯車（ローターギア）とサイドハウジング５側の外歯車（固定ギア）とが噛合するとともに、ローター２は、インターミディエイトハウジング４及びサイドハウジング５を貫通するエキセントリックシャフト６に対して、遊星回転運動をするように支持されている。

すなわち、ローター２の回転運動は内歯車と外歯車との噛み合いによって規定され、ローター２は、３つのシール部が各々ローターハウジング３のトロコイド内周面３ａに摺接しつつ、エキセントリックシャフト６の偏心輪（偏心軸）６ａの周りを自転しながら、回転軸Ｘの周りに自転と同方向に公転する（この自転、公転を含め、広い意味で単にローターの回転という）。そして、ローター２が１回転する間に３つの作動室８，８，８が周方向に移動し、それぞれで吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の各行程が行われて、これにより発生する回転力がローター２を介してエキセントリックシャフト６から出力される。

より具体的に、図２において、ローター２は矢印で示すように、時計回りに回転しており、回転軸Ｘを通るローター収容室３１の長軸Ｙを境に分けられるローター収容室３１の左側が概ね吸気及び排気行程の領域となり、右側が概ね圧縮及び膨張行程の領域となっている。

そして、図２における左上の作動室８に着目すると、これは吸気と噴射された燃料とによって混合気を形成する吸気行程を示しており（以下、この状態にある作動室を吸気作動室８ともいう）、この作動室８がローター２の回転につれて圧縮行程に移行すると、その内部にて混合気が圧縮される（図示は省略するが、以下、この状態にある作動室を圧縮作動室８ともいう）。その後、図２の右側に示す作動室８のように圧縮行程の終盤から膨張行程にかけて所定のタイミングにて点火プラグ９１，９２により点火されて、燃焼・膨張行程が行われる（以下、この状態にある作動室を圧縮・膨張作動室８ともいう）。そして、最後に図２の左下の作動室８のような排気行程に至ると（以下、この状態にある作動室を排気作動室８ともいう）、燃焼ガスが排気ポート１０から排気された後、再び吸気行程に戻って各行程が繰り返されるようになっている。

吸気作動室８には、複数の吸気ポート１１，１２，１３が連通している。すなわち、吸気作動室８に面するインターミディエイトハウジング４の内側面４ａには、ローター収容室３１の外周側の短軸Ｚ寄りに第１吸気ポート１１が開口している。また、図１に示すように、吸気作動室８に面するサイドハウジング５の内側面５ａには、第１吸気ポート１１に対向するように、そのローター収容室３１の外周側の短軸Ｚ寄りに第２吸気ポート１２及び第３吸気ポート１３が開口している。例えば、エンジン１の低回転域では、第１吸気ポート１１のみから吸気され、吸気量が不足するようになると第２吸気ポート１２からも吸気され（中回転域）、さらに吸気量が不足するようになると第３吸気ポート１３からも吸気されて（高回転域）、吸気量が変化しても最適な吸気流速を維持して、エンジン１の低負荷低回転から高負荷高回転までの全運転領域に渡って効率よく吸気できるようになっている。

排気作動室８には、複数の排気ポート１０，１０が連通している。すなわち、排気作動室８に面するインターミディエイトハウジング４の内側面４ａには、ローター収容室３１の外周側の短軸Ｚ寄りに排気ポート１０が開口している。また、図１に示すように、排気作動室８に面するサイドハウジング５の内側面５ａにも、前記排気ポート１０に対向して排気ポート１０が開口している。このようにこのエンジン１では、いわゆるサイド排気方式が採用されており、この排気ポート１０の開口位置及び開口形状は、吸気のオープンタイミングと排気のオープンタイミングとがオーバーラップしないように設定されている。これによって、次行程に持ち込まれる残留排ガスを低減するようにしており、その結果、混合気がリーンであっても燃焼安定性が向上するようになる。そのため、このエンジン１では、混合気の空燃比を理論空燃比となるようにしている。

ローターハウジング３の長軸Ｙ上に相当する、該ローターハウジング３の頂部付近には、第１インジェクタ（燃料噴射弁）１５及び第２インジェクタ１６がそれぞれ取り付けられている。第１インジェクタ１５は、吸気作動室８に臨んで配設され、第２インジェクタ１６は、圧縮作動室８に臨んで配設されている。

第１インジェクタ１５は、図２，３に示すように、長軸Ｙに対してローター回転方向の遅れ側、つまり、図３における左側に配設されている。第１インジェクタ１５は、吸気作動室８内に燃料を直接噴射するように構成されており、第１インジェクタ１５は特に、図３に示す回転軸Ｘ方向に見たときに、前記ローターハウジング３の頂部付近から、吸気ポート１１，１２，１３の方向に指向して、燃料を噴射する。第１インジェクタ１５は、その先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有するマルチホール型である。ここでは、第１インジェクタ１５は、図４に示すように、ローター回転方向に４方向と、ローター幅方向に２方向との、合計８方向（Ｄ１−１，Ｄ１−２，Ｄ２−１，Ｄ２−２，Ｄ３−１，Ｄ３−２，Ｄ４−１，Ｄ４−２）に燃料を噴射するように、８個の噴孔が形成されている。第１インジェクタ１５の噴孔の数は、これに限るものではない。尚、図４は、第１及び第２インジェクタ１５，１６の先端位置から所定距離だけ離れた仮想平面上において、各インジェクタ１５，１６から噴射された燃料の噴霧位置を示しており、同図における二重丸はそれぞれ、当該仮想平面に投影した第１及び第２インジェクタ１５，１６の軸心位置を示している。尚、図３，４に示す第１インジェクタ１５の噴射方向は例示であり、これに限定されない。

第２インジェクタ１６は、図２，３に示すように、長軸Ｙに対して、ローター回転方向の進み側、つまり、図３における右側に配設されている。第２インジェクタ１６は、圧縮作動室８内に燃料を直接噴射するように構成されており、第２インジェクタ１６は特に、図３に示す回転軸Ｘ方向に見たときに、前記ローターハウジング３の頂部付近から、後述する点火プラグ９１の方向に指向して、燃料を噴射する。第２インジェクタ１６はまた、第１インジェクタ１５と同様に、その先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有するマルチホール型であり、ここにおいて第２インジェクタ１６は、図４に示すように、ローター回転方向に対しては１方向でかつ、ローターの幅方向に対して２方向に燃料を噴射するように、２個の噴孔が形成されている。ローターの幅方向に対し２方向に燃料を噴射することによって、点火プラグ９１のプラグホールに噴霧が直接当たることを避けることが可能となる。尚、図３，４に示す第２インジェクタ１６の噴射方向は例示であり、これに限定されない。ここで、第１及び第２インジェクタ１５，１６は、その本体部は互いに同じインジェクタを採用する一方、その先端に取り付けられる噴孔が形成されたプレートのみを互いに異ならせるようにしてもよい。

第１及び第２インジェクタ１５，１６は、図３に示すように、その軸心方向が互いに平行となるように、ローターハウジング３に対してそれぞれ取り付けられている。ここで、図３においては、第１及び第２インジェクタ１５，１６の軸心を、長軸Ｙに対して所定の角度を有するように傾斜して配置しているが、第１及び第２インジェクタ１５，１６を配設する角度は、特に限定されるものではない。第１及び第２インジェクタ１５，１６の配設角度は、その先端から噴射する燃料の方向と軸心との成す角度が最適となるように、適宜設定すればよい。また、図示は省略するが、フロント側及びリヤ側の２つのローター収容室３１それぞれに対して、第１及び第２インジェクタ１５，１６が配設されており、その各ローター収容室３１において、第１及び第２インジェクタ１５，１６は、互いに平行となるように配設されている。従ってこのエンジン１では、図５に示すように、合計４個のインジェクタ１５，１６が互いに平行となるように配設されている。尚、図５では、エンジン１において両サイドハウジング５，５の図示を省略している。

図３，５に示すように、前記各インジェクタ１５，１６は、蓄圧器７に対して接続されており、蓄圧器７は、図示は省略する高圧燃料ポンプに接続されている。蓄圧器７は、高圧燃料ポンプから供給された燃料を、各インジェクタ１５，１６に任意のタイミングで供給することができるように高圧の状態で蓄える。蓄圧器７は、第１燃料供給管７１と第２燃料供給管７２とを含んで構成されている。第１燃料供給管７１は、フロント側のローターハウジング３（図５における右側のローターハウジング３）に取り付けられた第１インジェクタ１５と、リヤ側のローターハウジング３（図５における左側のローターハウジング３）に取り付けられた第２インジェクタ１６とを互いに連通するようにフロント側及びリヤ側のローターハウジング３に亘って、回転軸Ｘ方向（正確には、回転軸Ｘに対して所定角度だけ傾斜した方向）に延びるように配設されている。第２燃料供給管７２は、フロント側のローターハウジング３に取り付けられた第２インジェクタ１６と、リヤ側のローターハウジング３に取り付けられた第１インジェクタ１５とを互いに連通するように、フロント側及びリヤ側のローターハウジング３に亘って、回転軸Ｘ方向（正確には、回転軸Ｘに対して、第１燃料供給管７１とは逆側に所定角度だけ傾斜した方向）に延びるように配設されている。第１及び第２燃料供給管７１，７２は、その長さ方向の略中央位置において交差しており、その交差位置で互いに連通している。こうして、蓄圧器７は、平面視で見たときに、Ｘ字状を有するように構成されている。

この構成では、燃料供給管７１，７２を経路とした４つのインジェクタ１５，１６相互間の距離を、互いにほぼ等しくすることができる。このことは、各インジェクタ１５，１６における燃料噴射量の誤差のばらつきを抑制する上で有効である。つまり、あるインジェクタ１５，１６から燃料を噴射したときには、その燃料噴射に伴う脈動が燃料供給管７１，７２内を伝播して他のインジェクタ１５，１６まで到達することになる。脈動の伝達は、インジェクタ１５，１６の燃料噴射に影響を及ぼす場合がある。例えばインジェクタ１５，１６相互間の距離が異なる場合には、距離が相対的に短いインジェクタ１５，１６間では、脈動の影響が相対的に大きくなり、距離が相対的に長いインジェクタ１５，１６間では、脈動の影響が相対的に小さくなってしまう。このような脈動の影響の大小は、各インジェクタ１５，１６における燃料噴射量の誤差の大小を招く。これに対し、インジェクタ１５，１６相互間の距離を等しくした場合には、脈動の影響が互いに等しくなるため、各インジェクタ１５，１６における燃料噴射量の誤差も等しくなる。つまり、各インジェクタ１５，１６における燃料噴射量の誤差のばらつきが抑制される。

図３に示すように、第１及び第２燃料供給管７１，７２はそれぞれ、その両端部それぞれにおいて下向きに突出して、第１又は第２インジェクタ１５，１６の上端部に外嵌される接続部７３を有している。前述したように、４つのインジェクタ１５，１６は、互いに平行に配置されているため、各接続部７３と各インジェクタ１５，１６との位置合わせをして、各接続部７３が各インジェクタ１５，１６の上端部に外嵌するようにこの蓄圧器７を押し込めば、全てのインジェクタ１５，１６を、一度に蓄圧器７に接続させることができる。尚、蓄圧器７は、ローターハウジング３に対して別途固定される。このように第１及び第２燃料供給管７１，７２を一体化した構成は、蓄圧器７の構成を簡略化してコンパクトにすると共に、その組み付けを容易化する上で有効である。

第１燃料供給管７１の一端（図５における右端）は閉塞している一方、他端（図５における左端）は、蓄圧器７の製造に際し穴開け加工を施すために開口している。この開口には盲栓７４が取り付けられて気密・液密性を確保している。第２燃料供給管７２の一端（図５における右端）もまた閉塞している一方、他端（図５における左端）は穴開け加工のために開口しており、この開口には、高圧燃料ポンプに接続される接続管の端部７５が取り付けられている。

蓄圧器７において、第１及び第２燃料供給管７２の交差する位置には、燃圧センサ７６が取り付けられている。燃圧センサ７６は、蓄圧器７内の燃料圧力を計測し、その計測信号を後述するコントロールユニット１００（以下、ＥＣＵと略称する）に出力する（図６参照）。ＥＣＵ１００は、燃圧信号を、各インジェクタ１５，１６に供給するパルス幅（燃料噴射信号）を設定する際に利用する。この構成においては、燃圧センサ７６と各インジェクタ１５，１６との距離は、互いにほぼ等しくなる。このことは、燃圧センサ７６の計測値に対する各インジェクタ１５，１６のばらつきを抑制する。

尚、図示は省略するが、前記構成の蓄圧器７において、第１及び第２燃料供給管７１、７２の交差部分に燃圧センサ７６を取り付けるのではなく、第１燃料供給管７１の他端に燃圧センサ７６を取り付けてもよい。この構成は、蓄圧器７におけるシール部分を最小化するという利点を有する。

図２に示すように、ローターハウジング３の側部における、短軸Ｚを挟んだローター回転方向のトレーリング側（遅れ側）位置と、リーディング側（進み側）位置とにはそれぞれ、Ｔ側点火プラグ９１とＬ側点火プラグ９２とが取り付けられている。これら２つの点火プラグ９１，９２は、前記圧縮・膨張作動室８に臨んでおり、この圧縮・膨張作動室８内の混合気に、同時に又は位相差を持って順に点火をする。このように２つの点火プラグ９１，９２を備えることによって、扁平形状となる圧縮・膨張作動室８において、その燃焼速度を高めるようにしている。

図６は、このロータリーピストンエンジン１の制御に係る構成を示している。第１及び第２インジェクタ１５，１６、Ｔ側及びＬ側点火プラグ９１，９２の点火回路、スロットル弁１０７のモータ等は、ＥＣＵ１００により作動制御される。このＥＣＵ１００に対しては、少なくとも、吸気通路内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ１０５、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ2センサ１０６、エキセントリックシャフト６の回転角度を検出するエキセン角センサ１０３、冷却水の温度状態（エンジン水温）を検出する水温センサ１０４、アクセル開度センサ１０１、エンジン回転数センサ１０２、及び、燃圧センサ７６がそれぞれ信号を出力する。ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態を判定するとともに、その運転状態に応じて、上記スロットル弁１０７の開度、各作動室８における、Ｔ側及びＬ側点火プラグ９１，９２による点火時期、第１及び第２インジェクタ１５，１６による燃料噴射量及び燃料噴射タイミングの制御を行う。

第１及び第２インジェクタ１５，１６から噴射する燃料量について説明すると、第１及び第２インジェクタ１５，１６は、作動室８内に供給する燃料を分割して噴射するように構成されている。つまり、第１インジェクタ１５が噴射する燃料量と、第２インジェクタ１６が噴射する燃料量の総量が、当該作動室８内に供給すべき燃料量に等しい。このように第１及び第２インジェクタ１５，１６によって燃料を分割噴射する前提において、第１インジェクタ１５の燃料噴射量は相対的に多く、第２インジェクタ１６の燃料噴射量は相対的に少なく設定される。

次に、前記の構成のロータリーピストンエンジン１における燃料噴射制御について、図７のタイミングチャートを参照しながら説明する。図３に示すように、第１インジェクタ１５は、ローターハウジング３の頂部付近から、吸気作動室８内の吸気ポート１１，１２，１３の方向に指向して燃料を噴射する。このため、第１インジェクタ１５による燃料噴射を、吸気対向噴射と呼ぶ場合がある。また、第１インジェクタ１５の燃料噴射タイミングは、ローター２が図１に示す状態となって圧縮・膨張作動室８の容積が最小となる状態（圧縮上死点：ＴＤＣ）を基準（０°）としたときに、エキセントリックシャフト６の回転方向側の回転角（エキセン角）が−４５０°〜−３３０°ＡＴＤＣの範囲内で設定される。このときのローター２の回転角度は、図３における二点鎖線で示される。この燃料噴射タイミングは、吸気作動室８内での吸気の運動エネルギが大きくかつ、吸気流速も大きいタイミングであって、吸気作動室８内に激しい吸気流の流動が形成されている。このため、このタイミングで吸気ポート１１，１２，１３に指向して燃料を噴射することによって、燃料を効率よく拡散させ得ることになる。また、このタイミングは、ＴＤＣに対して大幅に早いタイミングであるため、長い気化霧化時間を確保することが可能である。こうして、第１インジェクタ１５による吸気対向噴射によって、相対的に多量の燃料を効率よく拡散させると共に、長い気化霧化時間を確保することによって気化霧化が良好な混合気を形成する。その後、その作動室８は圧縮行程へと移行する。

尚、吸気作動室８内への燃料の直接噴射は、吸気冷却による充填効率向上効果を得ることができる上に、吸気ポートに燃料噴射するポート噴射等の場合と比較して、噴射した燃料の壁面付着が抑制されるから、燃費の向上及びエミッション性の向上の点で有利になる。

一方、第２インジェクタ１６は、ローターハウジング３の頂部位置から、圧縮作動室８内の点火プラグ９１の方向に指向して燃料を噴射する。このため、第２インジェクタ１６による燃料噴射を、圧縮噴射と呼ぶ場合がある。第２インジェクタ１６の燃料噴射タイミングは、−１８０°〜−１５０°ＡＴＤＣの範囲内に設定される。このときのローター２の回転角度は、図３における実線で示され、これは圧縮行程の中盤に相当する。前述したように、作動室８が吸気行程から圧縮行程へと移行するに伴い、ローター２の回転に対して混合気（燃料）の流動が相対的に遅れる結果、圧縮・膨張作動室８内においては、ローター回転方向の進み側の領域がリーンになり、ローター回転方向の遅れ側の領域がリッチになるような不均質性を生じる。これに対し、図３に太実線で示すように、第２インジェクタ１６によって点火プラグ９１の方向に指向して燃料を噴射することによって、ローター２の回転角度との関係上、圧縮作動室８内における相対的にリーンの領域に燃料を供給し得る。このことにより、圧縮作動室８、及びその後の圧縮・膨張作動室８内におけるリーンの領域がリッチ化し、ローター回転方向に対する混合気の不均質性が解消され得る。そうして、混合気が均質化された状態で、Ｔ側及びＬ側の２つの点火プラグ９１，９２が、所定のタイミングで、同時又はリーディング側及びトレーリング側の順番で点火を行う。

尚、第２インジェクタ１６の燃料噴射タイミングは、相対的に遅いタイミングであるため、気化霧化時間を十分に確保することが難しい。しかしながら、第２インジェクタ１６が噴射する燃料量は相対的に少ないため、気化霧化時間が短いという不利益を極小化して、エミッション性の低下を抑制することが可能である。

ここで、図８を参照しながら、前記第１及び第２インジェクタ１５，１６を備えた構成のロータリーピストンエンジン１の熱発生パターン（実施例、実線参照）と、吸気ポート噴射を行う従来構成のロータリーピストンエンジンの熱発生パターン（比較例、破線参照）とを比較する。従来構成のエンジンの熱発生パターンは、最初の山である主燃焼の後に後期燃焼が生じるような、２つの山が並ぶパターンとなっており、主燃焼による熱発生率（山の高さ）も比較的低くなる。これは、前述したように、圧縮・膨張作動室内における混合気の不均質性に起因している。これに対し第１及び第２インジェクタ１５，１６を備えた構成のエンジン１においては、圧縮・膨張作動室８内における混合気の均質化が図られているため、後期燃焼が抑制され、その分、主燃焼による熱発生率が高くなっている。また、圧縮・膨張作動室８内において、ローター回転方向の進み側領域がリッチ化されていることにより燃焼速度も速まり、主燃焼による熱発生のピークが、従来構成のエンジンと比較して早いタイミングで発生している。こうした熱発生パターン（燃焼パターン）の改善は、燃費の向上及びトルクの向上に寄与する。

図９は、第１及び第２インジェクタ１５，１６の配置に係る変形例を示している。このエンジン１では、第１インジェクタ１５を長軸Ｙを挟んだ圧縮行程側に（ローター２の回転方向の進み側に）、第２インジェクタ１６を長軸Ｙを挟んだ吸気行程側に（ローター２の回転方向の遅れ側に）それぞれ配置している。

第１インジェクタ１５は、吸気ポート１１，１２，１３の方向に指向して、吸気作動室８内に燃料を直接噴射し、第２インジェクタ１６は、点火プラグ９１の方向に指向して、圧縮作動室８内に燃料を直接噴射する。この配置は、第１インジェクタ１５及び第２インジェクタ１６それぞれの噴霧飛翔距離を長くすることになるため、燃料の壁面付着を抑制する上で有利な配置である。尚、図９においては、第１及び第２インジェクタ１５，１６をそれぞれ、その軸心が長軸Ｙに対して平行となるように配置しているが、前述したように、第１及び第２インジェクタ１５，１６を配設する角度は、特に限定されるものではない。但し、蓄圧器７の取り付けを簡易にする観点からは、第１及び第２インジェクタ１５，１６を互いに平行に配置することが望ましい。

図１０は、蓄圧器７に係る変形例を示している。この蓄圧器７は、第１燃料供給管７１が、フロント側及びリヤ側のローターハウジング３における第１インジェクタ１５同士を互いに連結する一方、第２燃料供給管７２が、フロント側及びリヤ側のローターハウジング３における第２インジェクタ１６同士を互いに連結する。このため、第１及び第２燃料供給管７１，７２はそれぞれ回転軸Ｘ方向に、互いに平行に延びて配設されている。第１及び第２燃料供給管７１，７２の長さ方向の中央位置には、これら第１及び第２燃料供給管７１，７２を互いに連通させる連通管７７が配設されており、これによって、この蓄圧器７は、全体として、横向きに倒伏させたＨ字状を有するように構成されている。この蓄圧器７においても、第１及び第２燃料供給管７１，７２並びに連通管７７を経路とした、インジェクタ１５，１６相互間の距離が等しくなるため、各インジェクタ１５，１６における燃料噴射量の誤差が等しくなる。

この蓄圧器７においては、第１燃料供給管７１の他端（図１０における左端）に、高圧燃料ポンプに接続される接続管の端部７５が取り付けられ、第２燃料供給管７２の他端（図１０における左端）に、燃圧センサ７６が取り付けられている。この蓄圧器７はまた、前記連通管７７の穴開け加工を施すために、第１燃料供給管７１の長さ方向の中央に第３の開口を有しており、この開口には盲栓７４が取り付けられている。尚、燃圧センサ７６と盲栓７４とを入れ替えて、燃圧センサ７６を前記盲栓７４の位置に取り付け、前記燃圧センサ７６の位置に盲栓を７４取り付けるようにしてもよい。

尚、ここではローター２を２個有する２ロータータイプのエンジンを例示したが、ローター２の個数はこれに限定されるものではない。

以上説明したように、この技術は、ロータリーピストンエンジンにおける燃焼性を改善する上で有用である。

ロータリーピストンエンジンの概要を示す斜視図である。 同エンジンの要部を示す、一部を簡略化した断面図である。 同エンジンのローターハウジングにおける頂部付近を拡大して示す図である。 第１及び第２インジェクタの燃料噴射方向を示す説明図である。 蓄圧器の構成を示す同エンジンの平面図である。 ロータリーピストンエンジンの制御に係る構成を示すブロック図である。 ロータリーピストンエンジンの運転に関するタイミングチャートである。 熱発生パターンを比較した図である。 第１及び第２インジェクタの配置に係る変形例を示す図３対応図である。 蓄圧器の変形例を示す図５対応図である。

符号の説明

１ ロータリーピストンエンジン
１１ 吸気ポート
１５ 第１インジェクタ（第１燃料噴射弁）
１６ 第２インジェクタ（第２燃料噴射弁）
２ ローター
３ ローターハウジング
３１ ローター収容室
３ａ トロコイド内周面
４ インターミディエイトハウジング（サイドハウジング）
５ サイドハウジング
７１ 第１燃料供給管
７２ 第２燃料供給管
８ 作動室
９２ リーディング側点火プラグ
９１ トレーリング側点火プラグ
Ｘ 出力軸
Ｙ 長軸
Ｚ 短軸

Claims (7)

1. 互いに直交する長軸及び短軸によって規定される概略楕円形状のトロコイド内周面を有するローターハウジングと、
   前記ローターハウジングを挟んで、前記長軸及び短軸それぞれに直交する出力軸方向の両側それぞれに配置されることによって、当該ローターハウジングと共にローター収容室を形成するサイドハウジングと、
   前記ローター収容室内に収容されて前記ローターハウジングとの間で３つの作動室を区画すると共に、前記出力軸回りに遊星回転運動することによって、前記各作動室を周方向に移動させながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行わせる概略三角形状のローターと、
   前記吸気行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該吸気行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第１燃料噴射弁と、
   前記圧縮行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられかつ、当該圧縮行程にある作動室内に燃料を直接噴射する第２燃料噴射弁と、を備えているロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載のロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置において、
   前記吸気行程にある前記作動室に連通して当該作動室に空気を吸入させることが可能となるように、前記サイドハウジングの少なくとも一つに開口する吸気ポートと、
   前記圧縮乃至膨張行程にある作動室に臨むように前記ローターハウジングに取り付けられる少なくとも１の点火プラグと、を備え、
   前記第１及び第２燃料噴射弁はそれぞれ、前記ローターハウジングにおける長軸付近に配置されており、
   前記第１燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記吸気ポートの方向に指向して燃料を噴射し、
   前記第２燃料噴射弁は、前記出力軸方向に見たときに、前記点火プラグの方向に指向して燃料を噴射するロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置。
3. 請求項１又は２に記載のロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置において、
   前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記作動室に供給する燃料を分割して噴射するように構成され、
   前記第２燃料噴射弁の燃料噴射量は、前記第１燃料噴射弁の燃料噴射量よりも少ないロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置において、
   前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記第１燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の遅れ側に、前記第２燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の進み側になるよう、前記ローターの回転方向に並んで配置されているロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置において、
   前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記第１燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の進み側に、前記第２燃料噴射弁が前記ローターの回転方向の遅れ側になるよう、前記ローターの回転方向に並んで配置されているロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置。
6. 請求項４又は５に記載のロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置において、
   前記第１及び第２燃料噴射弁は、前記ローターハウジングにおける長軸を挟んだ前記ローター回転方向の両側にそれぞれ配置されているロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置。
7. 請求項１に記載のロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置において、
   前記ローターハウジング及びローターは、前記サイドハウジングを間に挟んで、前記出力軸方向に複数配置され、当該複数のローターハウジングそれぞれに対して、前記第１及び第２燃料噴射弁が取り付けられており、
   前記複数のローターハウジングに亘って前記第１又は第２燃料噴射弁を連結するようにそれぞれ延びて配設されかつ、前記各ローターハウジングの第１又は第２燃料噴射弁に燃料を供給する第１燃料供給管及び第２燃料供給管を含む蓄圧器をさらに備え、
   前記第１燃料供給管と第２燃料供給管とは、その長さ方向の略中央位置において互いに連通しているロータリーピストンエンジンの燃料噴射装置。

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