JP6137018B2 - ロータリエンジン - Google Patents

Description

本発明は、ロータリエンジンに関し、特に、冷却損失の低減に寄与するロータリエンジンに関する。

ロータリエンジンは、概略楕円形状のトロコイド内周面を有するロータハウジングとその両側に配置されるサイドハウジングとにより形成されるロータ収容室を有し、このロータ収容室に、３つのフランク面を外周に有する概略三角形状のロータが収容されたエンジンであり、各フランク面とロータハウジング内周面との間に区画される３つの作動室をそれぞれ、ロータの回転に伴い周方向に移動させながら、各作動室において吸気、圧縮、膨張及び排気の各工程を順に行わせるように構成されている。

このロータリエンジンでは、各フランク面に、リセスと称する浅い窪みが形成されており、このリセスの容積により圧縮比をコントロールする。リセスは、従来、ロータ回転方向に伸びる、一定の深さを有した形状のものとされ、ロータ回転方向におけるフランク面の中心を境に対称に形成されていた。しかし、燃費やエミッションの改善の観点から、圧縮工程中の作動室内に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴型のロータリエンジンでは、リセスの位置や形状が燃料の成層化に影響を与えることから、リセスに関し種々の取り組みがなされている。例えば、特許文献１には、リセスの位置をフランク面の上記中心からリーディング側にオフセットさせ、さらにリセスのうちリーディング側の一定領域の深さをそれ以外の領域の深さよりも深くする等して、燃焼室のうち、主にリーディング側端部の領域に燃料を成層化させるものが提案されている。

特開平５−８６８８８号公報

上記従来のロータリエンジンは、ロータ回転方向に燃料を成層化する上では有効であるが、次の点において改善の余地がある。すなわち、従来のロータリエンジンでは、燃焼室のリーディング側端部の領域においては、ロータの回転軸方向の外側から内側に巻き込む流れが形成されており、そのため当該領域では上記軸方向の中央部に空気層が形成され、その両側、つまりサイドハウジング内周面に沿って燃料が偏在するという現象が生じている。このことは、燃焼時の熱エネルギーの多くがサイドハウジング側に移動する（逃げる）こと、つまり冷却損失が大きいことを意味する。従って、エンジンの熱効率を改善する観点からは、このようにサイドハウジング内周面に沿って燃料が偏在することを抑制し、冷却損失を低減させることが必要と考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、直噴型のロータリエンジンにおいて、冷却損失をより高度に低減させることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ロータ収容室に収容されかつ各フランク面にリセスが形成されたロータと、前記ロータの周囲に区画される作動室のうち、圧縮工程にある作動室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えるロータリエンジンであって、ロータの回転軸と平行な方向を幅方向と定義したときに、前記リセスは、ロータ回転方向に延びる略矩形の第１凹部と、この第１凹部のリーディング側端部における幅方向中央部に繋がってリーディング側に伸び、かつ前記第１凹部よりも小さい幅方向寸法を有する溝部と、所定間隔を隔てて前記第１凹部のトレーリング側に並ぶ第２凹部とを含み、前記第２凹部は、リーディング側からトレーリング側に向かうに伴い深くなり、かつトレーリング側の端部に前記フランク面の法線方向に伸びるように立ち上がる壁面を備え、前記燃料噴射弁は、前記リセスの第１凹部と第２凹部との間の位置に向かって燃料を噴射するものである。

この構成によれば、燃料噴射弁から作動室（燃焼室）内に噴射される燃料をリセスに沿ってリーディング側に円滑に送り込むことが可能となる。この場合、リセスのリーディング側の端部が狭まっていることで、リセスを通過した燃料は、一旦、作動室の幅方向外側に向って移動した後、再び中央側に戻るように拡散する。これにより、空気を作動室の幅方向外側に追い遣るような混合気の渦流が形成される。そのため、リーディング側の端部領域では、作動室の幅方向両側の壁面に沿って空気層が形成され、燃料を多く含む混合気が作動室の幅方向中央部に分布することとなる。従って、この構成によれば、作動室の主にリーディング側であってかつその幅方向中央部に燃料を成層化させて燃焼させることが可能となり、その結果、作動室の幅方向両壁面への熱移動に起因する冷却損失を低減することが可能となる。
特に、比較的幅広の第１凹部から狭幅の溝部に混合気が移動することで混合気の流速が高められ、これにより混合気の撹拌が促進される。そのため、作動室のリーディング側の端部領域に成層化される燃料が過剰に高濃度化することが抑制される。
また、第２凹部を有することで、燃料噴射弁から噴射される燃料のうち、トレーリング側に拡散する燃料の方向を、効果的にリーディング側に変換させることが可能となる。そのため、トレーリング側の端部領域に燃料が偏在することを抑制することが可能となる。

この場合、前記燃料噴射弁は、圧縮工程にある作動室に臨むフランク面の前記リセスのトレーリング側端部の近傍位置に向かって、トレーリング側からリーディング側へ斜め方向に燃料を噴射するものあるのが好適である。

この構成によれば、作動室内に噴射される燃料をより効果的にリーディング側に送り込むことが可能となる。

この場合、前記凹部は、トレーリング側からリーディング側に向かうに伴い深くなるように形成されているのが好適である。

この構成によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料を、より一層円滑にリーディング側に送り込むことが可能となる。

なお、このロータリエンジンは、液体燃料により駆動するものであってもよいが、上記のような混合気の渦流は、燃料が気体燃料である場合に特に顕著となる。よって、上記構成は、燃料として、気体燃料を用いて駆動するロータリエンジンに特に有用なものとなる。

以上説明したように、本発明のロータリエンジンによれば、燃料を、作動室（燃焼室）のリーディング側であってかつ燃焼室の幅方向中央部に成層化させて燃焼させることが可能となる。従って、作動室の幅方向両壁面への熱移動に起因する冷却損失を効果的に低減させることができる。

本発明の実施形態に係るロータリエンジンの概要を示す斜視図である。 ロータリエンジンの要部を示す、一部を簡略化した断面図である。 燃料噴射時の状態を示す、ロータリエンジンの要部を示す断面図である。 ロータの斜視図である。 リセスを示すロータの断面図（図４のＶ−Ｖ線断面図）である。 リセス（第２凹部）のトレーリング側の端部を示す図５の拡大図である。 リセス（溝部）のリーディング側の端部を示す図５の拡大図である。 作動室（燃焼室）内における燃料の移動を説明する断面模式図である。 作動室（燃焼室）内における燃料の移動を説明する平面模式図である。 作動室（燃焼室）内における燃料分布を示す平面模式図である。 従来エンジンの作動室（燃焼室）内の燃料分布を示す平面模式図である。 リセスの変形例を示すロータの斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係るロータリエンジン１（以下、エンジン１と略す）を示している。このエンジン１は、所謂シリーズ式のハイブリッド車両に搭載されてモータジェネレータを駆動する（モータジェネレータを発電させる）ものであり、エンジン１は、そのモータジェネレータによる発電用にのみ使用される。すなわち、エンジン１の出力軸である後記エキセントリックシャフト８が、上記モータジェネレータの回転軸と連結されている。なお、モータジェネレータの発電電力は、高電圧・大容量のバッテリに供給されるか、又は、走行用モータに供給される。

上記エンジン１は、２つのロータ５を備えた２ロータ型のロータリエンジンであり、気体燃料、詳しくは水素により駆動される水素ロータリエンジンである。

このエンジン１は、インターミディエイトハウジング２（サイドハウジングの一つ）と、その両側に位置する一対のロータハウジング３と、さらにこれらロータハウジング３の外側に位置する一対のサイドハウジング４とを含み、これらが一体化されることにより外殻が構成されている。なお、図１では、エンジン１の右側（フロント側）の一部を切り欠いて示すとともに、左側（リヤ側）のサイドハウジング４を分離して示している。また、図中の符号Ｘは、出力軸としてのエキセントリックシャフト８の軸心であって、以下、これを単に回転軸心Ｘという。

上記ロータハウジング３は、概略楕円形状のトロコイド内周面を有する環状の構造であり、上記の通り、当該各ロータハウジング３の両側にインターミディエイトハウジング２及びサイドハウジング４が配設されることで、エンジン１の内部には、前記トロコイド内周面と各ハウジング３、４の側面とにより形成される、偏平かつ概略楕円形状の２つのロータ収容室６がフロント側及びリヤ側に設けられている。

各ロータ収容室６にはそれぞれ、ロータ５が収容されている。ロータ５は、回転軸心Ｘの方向に厚みを有した略三角形状のブロック体であり、その外周面における各頂部間に、略長方形をしたフランク面５ａを備えている。各フランク面５ａの中央部分には、燃焼室の圧縮比および燃料（混合気）の流れをコントロールするためのリセス２０がそれぞれ形成されている。このリセス２０については後に詳述する。

ロータ５は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを備えている。これらアペックスシールはロータハウジング３の内周面に摺接しており、これにより、ロータ収容室６内に、ロータ５の各フランク面５ａに対応する互いに独立した３つの作動室１０がそれぞれ区画形成されている。

図示を省略するが、ロータ５は、その内側に設けられる内歯車（ロータギア）とサイドハウジング４に設けられる外歯車（固定ギア）とが噛合しながら、インターミディエイトハウジング２及びサイドハウジング４を貫通するエキセントリックシャフト８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５は、エキセントリックシャフト８の偏心輪８ａの周りを自転しながら、回転軸心Ｘの周りに、該自転と同じ方向に公転する（以下、単にロータ５の回転という）。そして、ロータ５が１回転する間に、３つの作動室１０が周方向に移動しながらその容積が変化し、吸気、圧縮、膨張および排気の各行程が行われ、これにより発生する回転力がロータ２を介してエキセントリックシャフト８から出力されるようになっている。

回転軸心Ｘの方向から見た図２を用いてより具体的に説明すると、ロータ５は矢印方向（同図では時計回り）に回転している。ロータ収容室６は、回転軸心Ｘを通る当該ロータ収容室６の長軸Ｙを境にして、そ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。

ここで、図２中の左上の作動室１０に着目すると、この作動室１０は吸気行程にある。吸気行程にあるこの作動室１０には、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５の各側面にそれぞれ形成された吸気ポート１１が開口しており、これら吸気ポート１１から吸気が行われる。吸気行程にある作動室１０がロータ２の回転につれて圧縮行程に移行すると、この作動室１０内に２つのインジェクタ１５（図２では一つのみ図示／燃料噴射弁）が臨み、当該インジェクタ１５から燃料として水素が直接噴射される。これにより、吸気行程で吸気された空気と燃料である水素とが混合されながら圧縮される。その後、例えば図２中の右側の作動室１０に示すような圧縮行程後期になると、所定のタイミングで第１及び第２点火プラグ１６、１７（第１点火プラグ１６、第２点火プラグ１７）により点火が行われることにより膨張行程が行われる。そして、最後に図２の左下の作動室１０のような排気行程に至る。排気行程にあるこの作動室１０には、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５の各側面にそれぞれ形成された排気ポート１２が開口しており、燃焼後の排ガスがこれら排気ポート１２から排気され、再び吸気行程に戻って上記各行程が繰り返される。

上記２つのインジェクタ１５は、図１および図２に示すように、ロータハウジング３における上記長軸Ｙの近傍位置（ロータハウジング３の頂部付近）に、回転軸心Ｘの方向に並んだ状態で取り付けられている。これらインジェクタ１５は、その噴口１５ａが、図３に示すように、圧縮行程にある作動室１０に臨むように配設されており、この圧縮行程にある作動室１０内に燃料である水素を直接噴射する。

各インジェクタ１５の噴口１５ａは、上記長軸Ｙよりもトレーリング側、すなわちロータ５の回転方向の遅れ側（図３では左側）に位置している。また、各インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌ（噴口１５ａの中心軸）は共に、インジェクタ１５から噴射された水素が噴口１５ａよりも主にリーディング側、すなわちロータ５の回転方向の進み側（図３では右側）に向かうように上記長軸Ｙに対して傾斜している。この場合、噴口１５ａの軸線Ｌと長軸Ｙとのなす鋭角側の角度αは０°〜１０°程度が好適であり、当例では、共に１０°程度に設定されている。

上記第１点火プラグ１６および上記第２点火プラグ１７は、回転軸心Ｘを通るロータ収容室６の短軸Ｚを境にしてその両側、換言すれば短軸Ｚを挟んだリーディング側およびトレーリング側の位置に配置されてロータハウジング３に取り付けされている。

これら２つの点火プラグ１６，１７は、圧縮行程にある作動室１０内の混合気（圧縮行程で圧縮された混合気）を燃焼させるべく、リーディング側の第１点火プラグ１６から順番に点火される。このように２つの点火プラグ２１，２２が備えられることによって、扁平形状となる圧縮行程の作動室１０（図２参照）において、その燃焼速度が高められるようになっている。

次に、上記ロータ５の構成、詳しくはフランク面５ａに形成されるリセス２０の形状等について、図４および図５を用いて説明する。

図４は、上記ロータ５を示す斜視図であり、図５は、リセス２０を示すロータ５の断面図である。なお、以下の説明において、ロータ５（フランク面５ａ）の幅方向とは、ロータ回転軸（エキセントリックシャフト８）と平行な方向を指す。

図４及び図５に示すように、ロータ５の各フランク面５ａには、上記の通り、燃焼室（作動室１０）の圧縮比および燃焼室における燃料（混合気）の流れをコントロールするためのリセス２０が各々形成されている。各フランク面５ａに形成されるリセス２０は同一形状である。

リセス２０は、全体として略矩形状をなす凹部２２と、この凹部２２のリーディング側の端部に繋がってリーディング側に伸び、かつ前記凹部２２よりも小さい幅方向寸法を有する溝部２３とにより構成されている。凹部２２は、詳しくは、ロータ回転方向のリーディング側に位置する略矩形の第１凹部２２ａと、所定の間隔を隔ててこの第１凹部２２ａのトレーリング側に並ぶ略矩形の第２凹部２２ｂとを含む。

第１凹部２２ａは、その中心位置がロータ回転方向におけるフランク面５ａの中心位置Ｃよりもややトレーリング側にオフセットされた位置に形成されている。この第１凹部２２ａは、トレーリング側端部の幅方向寸法よりもリーディング側端部の幅方向寸法が僅かに広く、トレーリング側端からリーディング側に向かってその幅方向寸法が漸増するように形成されている。また、図５に示すように、第１凹部２２ａは、その深さ寸法がトレーリング側からリーディング側に向かうに伴い漸増し、リーディング側の端部において壁面が緩やかに立ち上がるように形成されている。なお、第１凹部２２ａの内底面はほぼ平坦であり当該内底面と側壁面とは緩やかな曲面で繋がっている。

そして、この第１凹部２２ａのリーディング側の端部であってかつその幅方向中央部に上記溝部２３が繋がっている。

溝部２３は、第１凹部２２ａよりも狭い一定の幅寸法を有している。当例では、溝部２３は、第１凹部２２ａの最大幅寸法（リーディング側端部の幅寸法）の略３分の１の幅寸法であり、全長（ロータ回転方向の寸法）は第１凹部２２ａよりもやや短く設定されている。溝部２３の深さは、図５に示すように、リーディング側の端部を除き、全長に亘って略一定であり、当例では、第１凹部２２ａの最大深さ（リーディング側端部の深さ）より僅かに浅い深さに設定されている。そして、図７に示すように、リーディング側の端部では、トレーリング側からリーディング側に向かって深さ寸法が漸減するように形成されている。なお、溝部２３は、断面略円弧状の内底面を有しており、溝部２３のリーディング側の端部もやや丸味を帯びた輪郭とされている。

一方、上記第２凹部２２ｂは、図４に示すように、リーディング側端部の幅方向寸法よりもトレーリング側端部の幅方向寸法が僅かに広く、リーディング側端部からトレーリング側に向かってその幅方向寸法が漸増するように形成されている。第２凹部２２ｂのリーディング側端部の幅方向寸法は、第１凹部２２ａのトレーリング側の幅方向寸法よりも僅かに広く、また、第２凹部２２ｂのトレーリング側端部の幅方向寸法は、第１凹部２２ａのリーディング側の幅方向寸法と同等又は僅かに広く設定さている。なお、第２凹部２２ｂの全長（ロータ回転方向における長さ）は、第１凹部２２ａの全長よりも短く、当例では、第１凹部２２ａの略半分の長さに設定されている。

また、第２凹部２２ｂは、図６に示すように、リーディング側からトレーリング側に向うに伴いその深さ寸法が漸増するように形成されており、トレーリング側の端部には、フランク面５ａの法線方向に延びるように急激に立ち上がる壁面が形成されている。第２凹部２２ｂの深さは、全体的に第１凹部２２ａよりも浅く、その最大深さ（トレーリング側端部の深さ）は第１凹部２２ａの最大深さの略半分とされている。

なお、このエンジン１では、図外のコントローラにより各インジェクタ１５による燃料（水素）の噴射が制御される。具体的には、吸気行程にある作動室１０がロータ５の回転につれて圧縮行程に移行し、当該作動室１０に臨むフランク面５ａのリセス２０の位置が各インジェクタ１５の軸線Ｌ上に達すると、各インジェクタ１５から作動室１０内へ燃料が噴射される。詳しくは、図８に示すように、リセス２０の第１凹部２２ａと第２凹部２２ｂとの間の位置が各インジェクタ１５の軸線Ｌ上に達すると、各インジェクタ１５から作動室１０内へ燃料が噴射される。

このように各インジェクタ１５から燃料が噴射されると、上記の通り、ロータ収容室６の長軸Ｙに対して噴口１５ａの軸線Ｌが上記角度α°だけ傾くようにインジェクタ１５が設けられているので、インジェクタ１５から噴射された燃料は、その大部分が第１凹部２２ａの内底面に沿ってリーディング側に送り込まれることとなり、その結果、作動室１０のうち、リーディング側の端部領域に燃料が成層化される。

この場合、第１凹部２２ａの深さ寸法がトレーリング側からリーディング側に向かって漸増するように形成されていることで、燃料は第１凹部２２ａの内底面に沿って円滑にリーディング側に案内される。そして、この燃料が第１凹部２２ａのリーディング側の端部壁面、および溝部２３のリーディング側の端部壁面に沿ってロータハウジング３側に案内されることで、作動室１０のうち、主にリーディング側の端部領域に縦巻きの渦流Ｓ１が形成されることとなる。このような渦流Ｓ１は、燃料と空気との撹拌を促進することとなり、これにより上記端部領域に成層化される燃料が過剰に高濃度化することが抑制される。

なお、第１凹部２２ａの内底面に沿ってリーディング側に拡散する燃料は、平面的には、図９に示すように、第１凹部２２ａのリーディング側の端部で幅方向中央に集まり、溝部２３を通過してリーディング側に拡散する。この場合、第１凹部２２ａから溝部２３に入り込めなかった燃料は、第１凹部２２ａから作動室１０の幅方向外側に拡散し、インターミディエイトハウジング２及びサイドハウジング４の各側面に到達した後、周囲の空気をリーディング側に追い遣りながら中央側に戻るように拡散する。これにより、溝部２３のトレーリング側の端部近傍の位置には、内巻きの渦流Ｓ２が形成されることとなる。一方、狭い溝部２３を通過した燃料は、当該通過した直後に幅方向外側に向かって拡散し、空気を作動室１０の幅方向外側に追い遣りながら中央側に戻るように拡散する。これにより、溝部２３のリーディング側端部の近傍位置に外巻きの渦流Ｓ２が形成されることとなる。そのため、作動室１０のうち、リーディング側端部の領域では、作動室１０の幅方向両側の壁面（インターミディエイトハウジング２及びサイドハウジング４の各壁面）に沿って空気層が形成され、燃料を多く含む混合気が作動室１０の幅方向中央部に分布することとなる。

ところで、インジェクタ１５から噴射された燃料は、上記のように、大部分がリーディング側に送り込まれることとなるが、一部は、図８に示すように、第２凹部２２ｂの内底面に沿ってトレーリング側へも拡散する。しかし、上記通りに、第２凹部２２ｂのトレーリング側の端部壁面が、フランク面５ａの法線方向に延びるように急激に立ち上がっている結果（図６参照）、第２凹部２２ｂに沿ってトレーリング側へ拡散する燃料は、この端部壁面に沿ってロータハウジング３の内周面側に案内され、この内周面に沿って作動室１０内をリーディング側へと拡散することとなる。そのため、作動室１０のトレーリング側の端部近傍に燃料が偏在することが抑制される。

図１０は、上述したエンジン１の圧縮工程後期における作動室１０内における燃料の分布状態を可視化した図であり、図１１は、従来エンジン（背景技術で説明した特許文献１に係るエンジン）の圧縮工程後期における作動室内における燃料の分布状態を可視化した図である。同図中、濃淡の濃い部分が燃料の多い部分を示している。

これらの図に示すように、従来エンジンでは、作動室のうち、相対的にリーディング側の燃料の方が多いものの、トレーリング側にも多くの燃料が残っている。また、リーディング側の端部領域では、燃料は主に作動室の幅方向両壁面に沿って分布していることが考察できる。これに対して、上記実施形態のエンジン１では、殆どの燃料が作動室１０の中央よりもリーディング側に分布しており、燃料がリーディング側の端部領域に効果的に成層化されている。しかも、この端部領域では、幅方向両側の壁面に沿って空気層Ｅａが存在しており、これにより当該壁面から離れた幅方向中央部に燃料が集中していることが考察できる。

以上のように、このエンジン１によれば、圧縮工程後期から点火直前にかけて、作動室１０のトレーリング側端部の領域に効果的に燃料を成層化させて燃焼させることができる。そのため、作動室１０内に均一に燃料が拡散した状態で燃焼が行われる場合に比べ、燃焼時のハウジング側への熱移動を抑制することができる。特に、このエンジン１によれば、作動室１０のトレーリング側の端部近傍の位置では、上述の通り、作動室１０の幅方向外側に空気を追い遣りながら中央側に戻るような外巻きの渦流Ｓ３が形成される結果、図１０に示すように、作動室１０の幅方向両側の壁面（インターミディエイトハウジング２及びサイドハウジング４の各壁面）と混合気との間に空気層が形成される。つまり、トレーリング側の端部領域では、作動室１０の幅方向両側の壁面から離れた中央部に燃料を成層化させた状態で燃焼を行わせることができる。従って、このエンジン１によれば、上記壁面への熱移動に起因する冷却損失を効果的に低減することができ、これによりエンジンの熱効率を向上させることができる。

しかも、このエンジン１によれば、上記の通り、リセス２０の第１凹部２２ａのリーディング側端部において縦渦（渦流Ｓ１）や横渦（渦流Ｓ２、Ｓ３）が形成されることで燃料と空気の撹拌が促進され、また、溝部２３を燃料が通過する際にその流速が高められることで燃料と空気の撹拌が促進される。つまり、これにより作動室１０のトレーリング側の端部領域に成層化される燃料が過剰に高濃度化することが抑制される。従って、このエンジン１によれば、高濃度化した燃料が燃焼することによる弊害、例えばＮＯｘの発生等を伴うことなく、エンジンの熱効率を向上させることができるという利点もある。

また、上記エンジン１によれば、インジェクタ１５から噴射された燃料のうちトレーリング側に拡散する燃料は、第２凹部２２ｂに沿って案内されつつ、最終的に方向転換されてリーディング側に拡散される。従って、燃焼工程後期に、トレーリング側の端部近傍に偏在した燃料が燃焼するいわゆる後燃えの発生による排気損失を低減させることが可能となり、この点でもエンジンの熱効率を向上させることができる。

なお、以上説明したエンジン１は、本発明に係るロータリエンジンの好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、ロータ５の各フランク面５ａに形成されるリセス２０の具体的な形状（輪郭や深さ等）は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌとロータ収容室６の長軸Ｙとのなす角度αを比較的大きく設定する場合には、ロータ５（フランク面５ａ）に沿ってトレーリング側に拡散する燃料は比較的少なくなると考えられる。そのため、このような場合には、リセス２０のうち、第２凹部２２ｂを省略するようにしてもよい。

また、図１２に示すような形状のリセス２０も有効である。同図に示すリセス２０は、単一の凹部で構成されている。このリセス２０は、ロータ回転方向におけるリーディング側端部の幅方向寸法がトレーリング側端部の幅方向寸法よりも小さく形成されており、その全長（ロータ回転方向の長さ）のうち、トレーリング側端部を含む４分の１程度の領域では幅寸法が一定であり、これよりもリーディング側の領域では、トレーリング側からリーディング側に向かって幅寸法が漸減するように形成されている。また、リセス２０は、トレーリング側からリーディング側に向かって深さ寸法が漸増し、リーディング側の端部近傍の領域では、逆にトレーリング側からリーディング側に向かって深さ寸法が漸減するように形成されている。また、リセス２０のトレーリング側の端部は、比較的浅いものの所定深さを有しており、当該トレーリング側端部の壁面はフランク面５ａの法線方向に延びるように立ち上がっている。なお、図中のリセス２０内の２つの破線丸印は、インジェクタ１５からの燃料の噴射位置を示している。

このような形状のリセス２０の場合も、インジェクタ１５からリセス２０に向かって噴射された燃料の大部分がリセス２０の内底面に沿ってリーディング側に送り込まれる。この際、リセス２０の幅がリーディング側に向かうに伴い徐々に狭まっている結果、リセス２０を通過した燃料は、幅方向外側に向かって移動し、空気を作動室１０の幅方向外側に追い遣りながら中央側に戻るように拡散する。つまり、上述したエンジン１と同様に、リセス２０のトレーリング側の端部近傍の位置に外巻きの渦流を形成することとなる。一方、リセス２０の内底面に沿ってトレーリング側へ拡散する燃料は、当該トレーリング側の壁面に沿ってロータハウジング３の内周面側に案内され、当該内周面に沿って作動室１０内をリーディング側へと拡散することとなる。

従って、このような図１１に示すロータ５を備えるロータリエンジンの場合も、上記実施形態のエンジン１と同様に、作動室１０のトレーリング側端部の領域に効果的に燃料を成層化させて燃焼させることができ、その場合、冷却損失や排気損失を効果的に低減させることができる。

なお、上記実施形態では、２つのインジェクタ１５によって作動室１０内に燃料を噴射させているが、勿論、インジェクタ１５は一つ、又はそれ以上であってもよい。このような構成の場合も、上述したエンジン１と同様の作用効果を享受することが可能である。

また、上記実施形態では、エンジン１として水素を燃料とするロータリエンジンについて説明したが、本発明は水素以外の気体燃料により駆動するものについても適用可能である。

１ ロータリエンジン
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
５ａ フランク面
６ ロータ収容室
２０ リセス
２２ａ 第１凹部
２２ｂ 第２凹部
２３ 溝部

Claims (4)

1. ロータ収容室に収容されかつ各フランク面にリセスが形成されたロータと、前記ロータの周囲に区画される作動室のうち、圧縮工程にある作動室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えるロータリエンジンであって、
   ロータの回転軸と平行な方向を幅方向と定義したときに、
   前記リセスは、ロータ回転方向に延びる略矩形の第１凹部と、この第１凹部のリーディング側端部における幅方向中央部に繋がってリーディング側に伸び、かつ前記第１凹部よりも小さい幅方向寸法を有する溝部と、所定間隔を隔てて前記第１凹部のトレーリング側に並ぶ第２凹部とを含み、
   前記第２凹部は、リーディング側からトレーリング側に向かうに伴い深くなり、かつトレーリング側の端部に前記フランク面の法線方向に伸びるように立ち上がる壁面を備え、
   前記燃料噴射弁は、前記リセスの第１凹部と第２凹部との間の位置に向かって燃料を噴射する、ことを特徴とするロータリエンジン。
2. 請求項１に記載のロータリエンジンにおいて、
   前記燃料噴射弁は、圧縮工程にある作動室に臨むフランク面の前記リセスのトレーリング側端部の近傍位置に向かって、トレーリング側からリーディング側へ斜め方向に燃料を噴射する、ことを特徴とするロータリエンジン。
3. 請求項１に記載のロータリエンジンにおいて、
   前記凹部は、トレーリング側からリーディング側に向かうに伴い深くなるように形成されている、ことを特徴とするロータリエンジン。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のロータリエンジンにおいて、
   前記燃料として、気体燃料を用いて駆動するものであることを特徴とするロータリエンジン。