JP7159820B2 - ロータリピストンエンジン - Google Patents

Description

本発明は、ロータリピストンエンジンに関し、特に、サイドハウジングに吸気ポートと排気ポートとが形成されたロータリピストンエンジンに関する。

従来より、一方のサイドハウジングに形成されたサイド吸気ポートと、ロータハウジングに形成されたペリフェラル排気ポートとを備えたロータリピストンエンジン（以下、ロータリエンジンと略す）は知られている。
このようなロータリエンジンでは、作動室が排気行程である作動室（以下、排気作動室という）から吸気行程である作動室（以下、吸気作動室という）に変移する際、サイド吸気ポートとトレーリング側に位置するペリフェラル排気ポートとのオーバーラップ期間が発生するため、ロータハウジングの内周面とロータのフランク面との隙間を介して排気ガスの一部がダイリューションガスとして吸気作動室に持ち込まれる現象が生じる。
このダイリューションガスの吸気作動室への持ち込みによって作動室内の吸気が希釈され、燃焼が不安定になるため、エミッション性や燃費が悪化するという問題があった。

そこで、作動室内に存在するダイリューションガスを低減する技術が提案されている。
特許文献１の機械式過給機付筒内噴射エンジンは、ロータリエンジンではないが、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタと、吸気通路に設けられた機械式過給機と、吸気流通面積を調節可能な吸気流通調節手段とを備え、低回転低負荷運転時、吸気弁と排気弁のオーバーラップ期間を所定期間に保持すると共に、この保持されたオーバーラップ期間について吸気通路の圧力が排気通路の圧力よりも高くなるように機械式過給機を駆動している。これにより、燃焼室内の残留排気ガスを掃気し、燃焼安定性を向上している。

また、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ期間を利用しないダイリューションガス低減技術についても提案されている。
特許文献２のロータリエンジンは、サイド吸気ポートと、ペリフェラル排気ポートと、サイド吸気ポートと同じサイドハウジングに形成され且つサイド吸気ポートよりも早く開口する副吸気ポートと、この副吸気ポートの開口部とエアポンプとを接続するエア供給通路とを有し、低回転低負荷運転時、排気行程から吸気行程に変移中の作動室にこのエア供給通路から掃気エアとしての２次エアを供給している。これにより、吸気作動室に流入するダイリューションガスを低減している。

特開平１０－２７４０６９号公報 特開平６－００２５６０号公報

特許文献２のロータリエンジンは、機械式過給機を必要とすることなくダイリューションガスを低減することが可能である。
しかし、特許文献２の技術では、燃焼用１次エアとは別のエアを供給することによりアイドル等の低回転運転領域における燃焼安定性が低下する虞がある。
つまり、ロータハウジングのペリフェラル排気ポート開口部付近に供給する、エアフローメータで計測しない２次エアの供給通路から分岐して副吸気ポートにエアが供給されるため、エアポンプから作動室に対してこの２次エアが供給された場合、エアフローメータによって検出された燃焼用の検出吸入空気量と実際に吸気作動室内に存在する実吸入空気量との間にずれが生じるため、空燃比が所期の値から大幅にずれて失火し易くなる。
そして、失火が発生した場合、正常燃焼時に比べて排気圧力が低くなり、吸気作動室に持ち込まれる２次エア持込量が増加するため、燃焼性が更に低下するという悪循環が懸念される。

特許文献１の技術のように、機械式過給機を用いて燃焼用の１次エアを供給することも考えられる。
しかし、吸気弁（吸気ポート）と排気弁（排気ポート）とのオーバーラップ構造が前提構成になるため、１次エアによって掃気される排気ガスが排気ポートから持ち込まれる排気ガスと相殺されることが予想され、十分な掃気効果を期待することができない。
それ故、ロータリエンジンにおいて、低回転運転領域の燃焼安定性の確保は容易ではない。

本発明の目的は、低回転運転領域の燃焼安定性を向上可能なロータリピストンエンジンを提供することである。

請求項１のロータリピストンエンジンは、クランク軸回りに回転可能なロータと、このロータの外周を囲むロータハウジングと、前記ロータの前記クランク軸方向両側に配設され且つ前記ロータ及びロータハウジングと協働して作動室を形成する１対のサイドハウジングとを備えたロータリピストンエンジンにおいて、前記１対のサイドハウジングの何れかに形成された吸気ポートと、前記１対のサイドハウジングの何れかに形成され且つ前記クランク軸直交断面における短軸方向において前記吸気ポートと同じ側に設けられた排気ポートと、排気行程から吸気行程へ移行途中の作動室に開口する供給口と、前記供給口に対して、前記作動室へ供給される吸入空気量を計測する吸入空気量検出装置を経由した燃焼用１次エアを供給可能な１次エア供給通路とを備えた１次エア供給機構とを有し、前記１次エア供給通路の途中部に低回転運転領域で開作動すると共に前記低回転運転領域よりも高い高回転運転領域では閉作動する第１開閉弁を設け、前記排気ポートが、第１排気ポートと、前記第１排気ポートよりも排気開始タイミングが遅い第２排気ポートとにより構成され、前記第２排気ポートに前記供給口を形成したことを特徴としている。

このロータリピストンエンジンでは、前記１対のサイドハウジングの何れかに形成された吸気ポートと、前記１対のサイドハウジングの何れかに形成され且つ前記クランク軸直交断面における短軸方向において前記吸気ポートと同じ側に設けられた排気ポートとを有するため、吸気ポート及び排気ポートをサイドポート構造に構成でき、ロータハウジングの内周面とロータのフランク面との隙間を介して排気ガスの一部が吸気作動室に持ち込まれる現象を回避することができる。
排気行程から吸気行程へ移行途中の作動室に開口する供給口と、前記供給口に対して、前記作動室へ供給される吸入空気量を計測する吸入空気量検出装置を経由した燃焼用１次エアを供給可能な１次エア供給通路とを備えた１次エア供給機構を有するため、検出された燃焼用の検出吸入空気量と実際に吸気作動室内に存在する実吸入空気量とを一致させることにより空燃比のずれに起因した失火を防止することができる。
前記１次エア供給通路の途中部に低回転運転領域で開作動すると共に前記低回転運転領域よりも高い高回転運転領域では閉作動する第１開閉弁を設けたため、低回転運転時、吸気作動室内のダイリューションガスを１次エアと置換することができ、燃焼安定性を向上することができる。

そして、第１排気ポートと第２排気ポートとのオーバーラップ期間を形成することができ、１次エアによって押圧されたダイリューションガスを第１排気ポートを介して外部に排出することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１排気ポートが前記サイドハウジングに設けられ、前記第２排気ポートが前記ロータハウジングに設けられたことを特徴としている。
この構成によれば、高回転運転領域において排気抵抗を低減でき、高速走行性を確保することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第２排気ポートの下流に開閉可能な第２開閉弁を設け、前記第２開閉弁が、１次エア供給時には閉弁状態に保持されることを特徴としている。
この構成によれば、１次エアの外部流出を防止することにより１次エアの導入性を高くでき、ダイリューションガスと１次エアとを確実に置換することができる。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、前記クランク軸方向に並んだ第１，第２ロータと、前記第１，第２ロータの間に配設された前記サイドハウジングとしての中間ハウジングと、前記第１ロータを挟んで前記中間ハウジングと対向する第１サイドハウジングと、前記第２ロータを挟んで前記中間ハウジングと対向する第２サイドハウジングとを有し、前記第１ロータの第１吸気ポートと前記第１吸気ポートよりもリーディング側に配置されて閉口時期が遅い第２吸気ポートが前記第１サイドハウジングに形成され、前記第１ロータの第１排気ポート及び前記第２ロータの第１吸気ポートと前記第１吸気ポートよりもリーディング側に配置されて閉口時期が遅い第２吸気ポートが前記中間ハウジングに形成され、前記第２ロータの第１排気ポートが前記第２サイドハウジングに形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、簡単な構成で吸気遅閉じ機構を構成でき、燃費を向上することができる。また、２ロータのロータリピストンエンジンにおいて中間ハウジングの薄肉化とダイリューションガスの低減とを両立することができる。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、吸気通路の途中部に配置されて吸気行程の作動室に吸気を過給する過給機を有し、前記１次エア供給通路は、前記供給口と前記過給機の下流側吸気通路とを連通することを特徴としている。
この構成によれば、運転状態に拘らず、１次エアの供給圧力を確保することができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記過給機の下流側吸気通路に吸気流量を制御可能な吸気制御弁を設け、前記１次エア供給通路は、前記供給口と前記吸気制御弁よりも上流且つ前記過給機よりも下流位置とを連通することを特徴としている。
この構成によれば、低回転運転領域であっても、１次エアを確実に作動室へ供給することができる。

本発明のロータリピストンエンジンによれば、低回転運転領域の燃焼安定性を向上することができる。

実施例１に係るロータリピストンエンジンの概略構成図である。 左方から視たときの概略側面図である。 前方から視たときの概略縦断面図である。 エンジン本体の概略横断面図である。 エキセン角とポートの開口面積との関係を示した図である。 第１，第２制御弁の開閉領域を示した作動特性図である。 低負荷運転領域における吸気行程前後の作動室の内部状態であって、（ａ）は排気上死点、（ｂ）はエキセン角６３０°、（ｃ）はエキセン角８１０°、（ｄ）はエキセン角１０５０°における内部状態を示す図である。 １次エアと排気の圧力特性を示すグラフである。 低負荷運転領域における排気行程前後の作動室の内部状態であって、（ａ）はエキセン角２３０°、（ｂ）はエキセン角３６０°、（ｃ）はエキセン角４５０°、（ｄ）はエキセン角５３０°、（ｅ）はエキセン角６３０°における内部状態を示す図である。 ＥＧＲバルブの開閉領域を示した作動特性図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。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。

以下、本発明の実施例１について図１～図１０に基づいて説明する。
図１は、ロータリピストンエンジン（以下、エンジンと略す）１００の全体構成を概略的に示した図であり、図２は、エンジン１００を左方から視たときの概略側面図であり、図３は、前方から視たときのエンジン１００の概略縦断面図である。
尚、後述する第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａはサイドハウジング６ａに形成され、第１排気ポート１３ａは中間ハウジング６ｃに形成され、第２排気ポート１４ａはロータハウジング５ａに形成されているが、図３では、各ポート１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの相対的な開閉時期を明確にするため、各ポート１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａを同一平面上に示している。
以下、図において、適宜、矢印Ｆ方向を前方とし、矢印Ｌ方向を左方とし、矢印Ｕ方向を上方として説明する。

図１～図３に示すように、エンジン１００は、前後に並ぶ２つの第１，第２ロータ収容室２ａ，２ｂを有するエンジン本体１と、各ロータ収容室２ａ，２ｂに導入される空気或いは空気と燃料の混合気（以下、吸気という）が流通する吸気通路３０と、各ロータ収容室２ａ，２ｂから排出される排気ガス（以下、排気という）が流通する排気通路５０と、ターボ過給機６０と、ＥＧＲ装置７０等を備えている。
このエンジン１００は、エンジン本体１を走行用駆動源とした車両に搭載されている。

まず、エンジン本体１について説明する。
図３に示すように、エンジン本体１には、各ロータ収容室２ａ，２ｂを貫通して前後に延びる出力軸（クランク軸）であるエキセントリックシャフト４が設けられている。
エンジン本体１の各ロータ収容室２ａ，２ｂには、ロータ３ａ，３ｂが夫々収容されている。各ロータ３ａ，３ｂは、側面視にて略三角形状に形成されている。
これらロータ３ａ，３ｂは、エキセントリックシャフト４に対して遊星回転運動するように支持され、３つの頂部がロータ収容室２ａ，２ｂの内周面に沿って移動するようにエキセントリックシャフト４の周囲を夫々回転している。
第２ロータ収容室２ｂ側の部材構成は、第１ロータ収容室２ａ側の部材構成と若干の違いを除いて略同様であるため、以下、特段の説明がない限り、第１ロータ収容室２ａ側の部材構成について主に説明する。

ロータ３ａの各頂部には、前後に延びるアペックスシール７が夫々取り付けられ、各アペックスシール７の前後両端部には、略円柱状のコーナーシール８が設けられている。
このロータ３ａの前後両側面には、隣り合うコーナーシール８同士をロータ３ａの外周縁と略平行に連結するサイドシール９と、これらサイドシール９よりもロータ３ａの径方向内側にロータ３ａの中心を中心とした円環状の大小２本のオイルシール１０が設けられている。

図４は、エンジン本体１のクランク軸平行方向の概略横断面図である。
説明の便宜上、図４は、正確な断面図ではなく、各ポート１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ等を模式的に同一平面上に示している。
図２，図４に示すように、エンジン本体１は、ロータ３ａ，３ｂの外周を夫々囲繞するロータハウジング５ａ，５ｂと、ロータ３ａの前方及びロータ３ｂの後方に夫々設けられたサイドハウジング６ａ，６ｂと、ロータ３ａとロータ３ｂとの間に介装された中間ハウジング（インターミディエイトハウジングともいう）６ｃ等を備えている。
第１，第２ロータ収容室２ａ，２ｂは、ロータハウジング５ａ，５ｂと、サイドハウジング６ａ，６ｂと、中間ハウジング６ｃによって区画されている。
尚、中間ハウジング６ｃは、ロータ３ａに対して後側のサイドハウジングに相当し、ロータ３ｂに対して前側のサイドハウジングに相当している。

第１，第２ロータハウジング５ａ，５ｂの内周面は、平行トロコイド曲線に沿って延び、第１，第２ロータ収容室２ａ，２ｂは、車両走行中、ロータ３ａ，３ｂによって３つの作動室に夫々区画されている。このようなエンジン１００では、ロータ３ａ，３ｂの回転に伴い３つの作動室がエキセントリックシャフト４の回りに変移し、各作動室にて吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の４サイクルの各行程が行われている。
１サイクルの各行程は、エキセントリックシャフト４が２７０°回転する期間において実施される。

各ロータ３ａ，３ｂは、エキセントリックシャフト４の回転角度（以下、エキセン角という）において互いに１８０°の位相差で回転しているため、ロータ収容室２ａ，２ｂは、エキセン角において１８０°ずれて吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程が夫々行われる。
図３の矢印で示すように、ロータ３ａは、時計回りに回転し、左上側領域において概ね吸気行程が行われ、右上側領域において概ね圧縮行程が行われ、右下側領域において概ね膨張行程が行われ、左下側領域において概ね排気行程が行われている。

図３に示すように、ロータハウジング５ａには、右側側壁部の圧縮上死点近傍位置に配置されたリーディング側点火プラグ（以下、Ｌ側プラグという）２１ａ（リーディング側点火手段）と、このＬ側プラグ２１ａよりもトレーリング側位置に配置されたトレーリング側点火プラグ（以下、Ｔ側プラグという）２１ｂ（トレーリング側点火手段）とが夫々装着されている。

次に、第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａについて説明する。
図１，図３，図４に示すように、第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａは、サイドハウジング６ａの左側上方領域にサイド吸気ポートとして構成されている。
これら第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａは、ロータ３ａの回転方向に沿って隣り合うように近接配置され、吸気行程において左側下方の第１吸気ポート１１ａが右側上方の第２吸気ポート１２ａよりも早期に閉口するように形成されている。
これにより、第２吸気ポート１２ａによって吸気遅閉じ機構を構成し、低負荷運転領域においてポンピングロス低減を図っている。

第１吸気ポート１１ａは、ロータ収容室２ａの吸気行程である作動室に対して略三角形状の開口を有し、このポート開口から水平方向左方に向かって略直線状に延びるように形成されている。また、第２吸気ポート１２ａは、ロータ収容室２ａの吸気行程である作動室に対して略菱形状の開口を有し、このポート開口から左側上方に向かって略直線状に延びるように形成されている。

図３に示すように、第１吸気ポート１１ａの軸心Ｌ１と第２吸気ポート１１ｂの軸心Ｌ２とは、鋭角状に交差すると共に各ポートの上流側程、換言すれば、エキセントリックシャフト４から径方向外側に離隔する程両者の離隔距離が増加するように構成されている。
以下、ロータ収容室２ａ内に形成された吸気、圧縮、膨張、排気の各行程における作動室について、簡略的に、吸気作動室、圧縮作動室、膨張作動室、排気作動室と夫々表記することとする。

図２，図３に示すように、サイドハウジング６ａには、吸気作動室に燃料を供給する第１，第２インジェクタ２３ａ，２４ａが夫々略同一円周上に設けられている。
第１インジェクタ２３ａは、第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａの間に相当する部位において左側上方に傾斜して配置され、その噴口が第１吸気ポート１１ａのポート開口に指向するようにポート開口の近傍位置に配設されている。
第２インジェクタ２４ａは、第２吸気ポート１２ａの右側部位において略鉛直状に配置され、その噴口が第２吸気ポート１２ａのポート開口に指向するようにポート開口の近傍位置に配設されている。
第１，第２インジェクタ２３ａ，２４ａは、前後に延びるデリバリパイプ２５の先端部に夫々接続され、各ポート開口近傍に形成された取付ボス部に夫々装着されている。
尚、デリバリパイプ２５には、燃料タンクから供給通路を介して加圧された燃料が供給されている（何れも図示略）。

図５は、エキセン角とポートの開口面積との関係を示した図である。
図５に示すように、第１吸気ポート１１ａは、排気上死点付近（例えば５５０°）で吸気作動室に開口し、吸気下死点を僅かに超えた時期（例えば８３０°）に閉口する。
第２吸気ポート１２ａは、第１吸気ポート１１ａと同様に、排気上死点付近で吸気作動室に開口し、吸気下死点よりも遅角側且つ第１吸気ポート１１ａよりも遅角側時期（例えば９１０°）に閉口する。
尚、主燃焼を行うＬ側プラグ２１ａの点火時期は、例えば、１０５０°に設定され、副燃焼を行うＴ側プラグ２１ｂの点火時期は、例えば、１０６５°に設定されている。

ロータ収容室２ｂに対応した第１，第２吸気ポート１１ｂ，１２ｂ及び吸気作動室に燃料を供給する第１，第２インジェクタ２３ｂ，２４ｂは、中間ハウジング６ｃの略同一円周上に夫々形成されている。これら第１，第２吸気ポート１１ｂ，１２ｂ、第１，第２インジェクタ２３ｂ，２４ｂは、中間ハウジング６ｃに形成されていることを除き、第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａ、第１，第２インジェクタ２３ａ，２４ａと略同様に構成されている。

次に、第１，第２排気ポート１３ａ，１４ａについて説明する。
図１，図３，図４に示すように、第１排気ポート１３ａは、中間ハウジング６ｃの左側下方領域にサイド排気ポートとして構成されている。この第１排気ポート１３ａは、ロータ３ａに対して第１，第２吸気ポート１１ｂ，１２ｂと反対側位置、所謂ロータ３ａを挟んで第１，第２吸気ポート１１ｂ，１２ｂと千鳥配置になるように配設されている。
第１排気ポート１３ａは、排気作動室に対して略三角形状の開口を有し、このポート開口から左方に向かって延びるように形成されている。

第２排気ポート１４ａは、ロータハウジング６ａの左側下方領域にペリフェラル排気ポートとして構成されている。この第２排気ポート１４ａは、第１排気ポート１３ａよりも遅い時期に開口するように形成されている。
第２排気ポート１４ａは、排気作動室に対して略矩形状の開口を有し、このポート開口から左方に向かって略直線状に延びるように形成されている。
この第２排気ポート１４ａの前後寸法は、ロータハウジング６ａの前後寸法の８０％程度に設定されている。これにより、ロータ収容室２ａの外周縁付近に溜まった煤を第２排気ポート１４ａからロータ収容室２ａの外に排出している。

図５に示すように、第１排気ポート１３ａは、膨張下死点よりも進角側時期（例えば２３０°）で排気作動室に開口し、排気上死点付近（例えば５３０°）に閉口する。
第２排気ポート１４ａは、膨張下死点付近（例えば２７０°）で排気作動室に開口し、排気上死点よりも遅角側且つ第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａの開口時期よりも遅角側時期（例えば６３０°）に閉口する。
本実施例では、第１排気ポート１３ａの開口期間と第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａとの開口期間を重複させることなく、第２排気ポート１４ａの開口期間と第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａとの開口期間を重複させている。
これにより、第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａから流入した吸気によって吸気作動室内の排気（燃焼後の残留ガス）を第２排気ポート１４ａ側に押圧して掃気性を高めている。

ロータ収容室２ｂに対応した第１排気ポート１３ｂは、サイドハウジング６ｂに形成され、第２排気ポート１４ｂは、ロータハウジング６ｂに夫々形成されている。
第１排気ポート１３ｂは、サイドハウジング６ｂに形成されていることを除き、第１排気ポート１３ａと略同様に構成され、第２排気ポート１４ｂは、ロータハウジング６ｂに形成されていることを除き、第２排気ポート１４ａと略同様に構成されている。

次に、吸気通路３０について説明する。
図１に示すように、吸気通路３０は、上流側吸気通路３１と、この上流側吸気通路３１の下流端に連なる下流側吸気通路３２と、通路部３３ａ，３３ｂ等を備えている。
上流側吸気通路３１には、上流側から順に、エアクリーナ３４と、吸入空気量を計測するエアフローメータ３５（吸入空気量検出装置）と、ターボ過給機６０のコンプレッサ６１と、インタークーラ３６と、吸入空気量を制御するスロットルバルブ３７と、サージタンク３８等が設けられている。

下流側吸気通路３２は、上流側部分がサージタンク３８内に挿通され、下流側部分が２つの通路部３２ａ，３２ｂに分岐している。
これら通路部３２ａ，３２ｂは、独立してロータ収容室２ａの第１吸気ポート１１ａとロータ収容室２ｂの第１吸気ポート１１ｂとに夫々接続されている。
通路部３３ａ，３３ｂは、上流側部分がサージタンク３８内に挿通され、独立してロータ収容室２ａの第２吸気ポート１２ａとロータ収容室２ｂの第２吸気ポート１２ｂとに夫々接続されている。

下流側吸気通路３２及び通路部３３ａ，３３ｂは、サージタンク３８を介して上流側吸気通路３１の下流端に連通する吸気マニホールドによって構成されている。
通路部３２ａの下流端に形成されたフランジ部は、サイドハウジング６ａの左側縦壁部に締結部材を介して連結され、通路部３３ａの下流端に形成されたフランジ部は、サイドハウジング６ａの左側上部の傾斜壁部に締結部材を介して連結されている。

通路部３２ａのフランジ部と通路部３３ａのフランジ部との間には取付ボス部が形成され、第１インジェクタ２３ａが装着されている。通路部３３ａのフランジ部の右側に形成された取付ボス部には第２インジェクタ２４ａが装着されている。
同様に、第１インジェクタ２３ｂは、通路部３２ｂのフランジ部と通路部３３ｂのフランジ部との間の取付ボス部に装着され、第２インジェクタ２４ｂは、通路部３３ｂのフランジ部の右側に形成された取付ボス部に装着されている。
これにより、第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａの開口近傍位置に各々のインジェクタを配設することができ、低速走行時の加速レスポンスの向上を図っている。
また、熱源である第１排気ポート１３ａに最も近接した第１インジェクタ２３ｂを第１排気ポート１３ａから第１吸気ポート１１ｂを間に介して離間させることにより、ベーパ等の熱害を回避している。

通路部３２ａ，３２ｂとサージタンク３８との間に相当する下流側吸気通路３２の途中部には、第１吸気ポート１１ａ，１１ｂを開閉制御可能な単一の第１制御弁３４が設けられている。通路部３３ａ，３３ｂには、第２吸気ポート１２ａ，１２ｂの近傍に第２吸気ポート１２ａ，１２ｂを開閉制御可能な第２制御弁３５ａ，３５ｂが夫々設けられている。
図６は、各制御弁３４，３５ａ，３５ｂの開閉領域を示した作動特性図である。
図６に示すように、設定負荷（例えば２００Ｎｍ）以下の低負荷運転領域Ａ１では、第１制御弁３４が閉弁状態且つ第２制御弁３５ａ，３５ｂが開弁状態とされている。

これは、次の理由による。
図７は、低負荷運転領域における吸気行程前後の作動室の内部状態を示す図であり、高温領域程濃い濃度で示している。
図７（ａ）に示すように、作動室が排気行程から吸気行程に変移する際、ロータハウジング５ａの内周面とロータ３ａのフランク面との間のデッドボリュームに滞留する残留排気（ダイリューションガス）が吸気作動室に持ち込まれる。
そして、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、吸気作動室にリーディング側の第２吸気ポート１２ａのみから吸気（白矢印）を導入するため、作動室内に存在するダイリューションガスは強制的にリーディング側領域からトレーリング側領域に移動される。

最終的に、図７（ｄ）に示すように、Ｌ側プラグ２１ａ近傍に滞在する吸気に点火され、その火炎がダイリューションガスによって昇温されたトレーリング側に伝播する。
また、主燃焼であるＬ側プラグ２１ａの点火から遅れてＴ側プラグ２２ａが点火される。
これによって、主燃焼で燃え残った未燃ガスを燃焼させる副燃焼が行われる。
即ち、第２吸気ポート１２ａから導入された吸気を用いて作動室内のダイリューションガスをトレーリング側に移動させることにより、作動室のリーディング側領域を安定燃焼に適した状態にすると共に、作動室のトレーリング側領域を未燃ガス低減処理に適した状態にしている。

また、図６に示すように、低回転運転領域を除く全負荷以下の高負荷運転領域Ａ２では、第１制御弁３４及び第２制御弁３５ａ，３５ｂが全て開弁状態とされている。
これにより、吸入空気量を確保し、エンジン１００の出力トルクの確保を図っている。
低回転高負荷運転領域Ａ３では、第１制御弁３４が開弁状態且つ第２制御弁３５ａ，３５ｂが閉弁状態とされている。
これにより、低回転高負荷運転の際、遅閉じポートである第２吸気ポート１２ａ，１２ｂに向かって吹き返される排気を低減している。
以上のように、本実施例では、エンジン１００の主吸気ポートを、トレーリング側に形成された第１吸気ポート１１ａ，１１ｂではなく、リーディング側に形成された第２吸気ポート１２ａ，１２ｂにより構成している。

図１，図３，図４に示すように、この吸気通路３０には、排気行程から吸気行程へ変移途中の作動室に燃焼用１次エアを供給可能な１次エア供給機構４０が形成されている。
１次エア供給機構４０は、ロータハウジング５ａ，５ｂに夫々形成され且つ排気行程から吸気行程へ変移途中の作動室に夫々開口する供給口４１ａ，４１ｂと、コンプレッサ６１とインタークーラ３６との間に相当する上流側吸気通路３１の途中部と供給口４１ａ，４１ｂとを分岐通路４２ａ，４２ｂを介して夫々連通する供給通路４２等を備えている。
供給口４１ａ，４１ｂは、第２排気ポート１４ａ，１４ｂの途中部に夫々形成され、第２排気ポート１４ａ，１４ｂの開口期間と同じ期間作動室に開口している。この供給口４１ａ，４１ｂは、作動室に導入された１次エアの進行方向がリーディング領域に持ち込まれるダイリューションガスの進行を阻止するように夫々構成されている。

分岐通路４２ａ，４２ｂの途中部には、開閉弁４３ａ，４３ｂ（第１開閉弁）が夫々設けられている。これら開閉弁４３ａ，４３ｂは、１次エアが作動室内圧力（所謂排気圧力）よりも所定圧力（例えば０．０３気圧）以上高いとき、作動室内に１次エアの導入を許容する一方弁（逆支弁又はチェックバルブ）によって構成されている。

図８に示すように、分岐通路４２ａ，４２ｂを流れる１次エアと作動室内排気の圧力は、中低速走行時において、回転数が高い程線形状に増加する特性を有している。
そして、排気圧力は、１次エア圧力よりも増加率が高いため、３０００ｒｐｍまでは１次エア圧力が排気圧力よりも高いが、それ以降、排気圧力が１次エア圧力を逆転する。
それ故、これら開閉弁４３ａ，４３ｂは、設定回転数（３０００ｒｐｍ）以下の低回転運転領域で概ね開作動し、上記設定回転数よりも高い高回転運転領域で概ね閉作動する。
これにより、エアフローメータ３５によって計測された検出吸入空気量の一部である１次エアを用いてダイリューションガスのリーディング方向への進行を阻止すると共に、作動室内のダイリューションガスと１次エアとを置換して燃焼安定化を図っている。

次に、排気通路５０について説明する。
図１に示すように、排気通路５０は、２つの第１排気ポート１３ａ，１３ｂに夫々接続された第１排気通路５１ａ，５１ｂと、２つの第２排気ポート１４ａ，１４ｂに分岐通路５２ａ，５２ｂを介して接続された第２排気通路５２等を備えている。
ターボ過給機６０のタービン６２は、第１排気通路５１ａ，５１ｂに夫々接続されている。第２排気通路５２は、タービン６２を迂回してタービン６２よりも下流側の下流側排気通路５３の途中部に連通されている。下流側排気通路５３の下流側部分には、例えば、三元触媒等の浄化装置５４が設けられている。
本実施例のタービン６２は、ツインスクロールタービンであり、第１排気ポート１３ａ，１３ｂが第１排気通路５１ａ，５１ｂを夫々介してタービン６２の各吸入通路に接続されている。

図１，図３，図４に示すように、分岐通路５２ａ，５２ｂには、開閉可能な排気開閉弁５５ａ，５５ｂ（第２開閉弁）が夫々設けられている。
この排気開閉弁５５ａ，５５ｂは、通常、開弁状態に維持され、排気作動室から第２排気ポート１４ａ，１４ｂを介して下流側に流れる排気ガスを許容し、１次エア供給時、１次エア供給用開閉弁４３ａ，４３ｂの開作動に同期して閉作動するように構成されている。

図９は、低負荷運転領域における排気行程前後の作動室の内部状態を示す図であり、高温領域程濃い濃度で示している。
図９（ａ）に示すように、第１排気ポート１３ａから排気が排出される排出開始時期では、第２排気ポート１４ａと作動室は連通されていない。
図９（ｂ）～図９（ｄ）に示すように、第１排気ポート１３ａが開口状態において、作動室の変移（ロータ３ａの回転）に伴い第２排気ポート１４ａを介して作動室のリーディング側領域に１次エアが供給されるため、作動室内に存在する残留排気が開口している第１排気ポート１３ａから強制的に排出され、１次エアと置き換えられる。
尚、排気開閉弁５５ａは、開閉弁４３ａが開弁状態のとき、閉弁状態に維持されているため、１次エアは分岐通路５２ａ側には流れない。
図９（ｅ）に示すように、第１排気ポート１３ａの閉弁時期よりも第２排気ポート１４ａの閉弁時期が遅いため、１次エアはダイリューションガスと置き換えられた状態で吸気作動室に持ち込まれる。

次に、ＥＧＲ装置７０について説明する。
図１に示すように、ＥＧＲ装置７０は、排気の一部を吸気に還流するため、排気通路５０と吸気通路３０とを連通するＥＧＲ通路７１と、これを開閉するＥＧＲバルブ７２と、排気であるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー７３等を備えている。
図１０に示すように、ＥＧＲバルブ７２は、高回転運転領域全域Ａ４と、低中回転中負荷運転領域Ａ５において、ＥＧＲガスを作動室に供給するように作動している。
特に、低中回転運転領域では、回転が低い程、低負荷側及び高負荷側のＥＧＲガスの供給領域が狭くなるように設定されている。

ＥＧＲ通路７１は、通路部３２ａ，３２ｂよりも上流側で且つ第１制御弁３４よりも下流側に相当する下流側吸気通路３２の途中部と下流側排気通路５３とを接続している。
これにより、図７（ｂ）の黒矢印に示すように、第１制御弁３４が閉弁状態である低回転運転時、閉口時期が早くロータ収容室２ａから吹き返しが殆ど生じない第１吸気ポート１１ａから適切な量のＥＧＲガスを作動室に導入している。
また、第２排気通路５２の下流端部をＥＧＲ通路７１の途中部に接続することにより、温度の低いＥＧＲガスを作動室に供給している。

第２排気通路５２の排気は、温度及び圧力が低いため、ＥＧＲ通路７１の前後差圧を確保することができず、運転条件によっては、作動室にＥＧＲガスを供給できない虞がある。
そこで、ＥＧＲ通路７１と第２排気通路５２との合流部と下流側排気通路５３との間に排気制御弁７４を設けている。
この排気制御弁７４は、例えば、エンジン負荷が予め設定されたＥＧＲ基準負荷以下のとき、閉弁側に制御され、その開度は吸気圧に応じて設定されている。
尚、排気制御弁７４は、排気開閉弁５５ａ，５５ｂが閉弁状態のとき、換言すれば、開閉弁４３ａ，４３ｂが開弁状態のとき、全閉とされている。
吸気が下流側吸気通路３２から下流側排気通路５３に導入されるのを回避するためである。

本実施例では、車両にエンジン１００の各部を制御可能なＥＣＵ（図示略）が設置され、このＥＣＵによって、インジェクタ２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ、第１制御弁３４、第２制御弁３５ａ，３５ｂ、スロットルバルブ３７、排気開閉弁５５ａ，５５ｂ、ＥＧＲバルブ７２、排気制御弁７４等が制御されている。
また、ＥＣＵは、例えば、エアフローメータ３５で計測された吸入空気量、エンジン１００の回転数、及び吸気温度等に基づき吸気作動室の空気充填効率を求め、この空気充填効率から各インジェクタ２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂから噴射される燃料噴射量を演算している。

次に、上記ロータリピストンエンジン１００の作用、効果について説明する。
本実施例１のエンジン１００によれば、サイドハウジング６ａに形成された第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａと、中間ハウジング６ｃに形成され且つクランク軸直交断面における短軸方向において第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａと同じ側に設けられた第１排気ポート１３ａとを有するため、第１，第２吸気ポート１１ａ，１２ａ及び第１排気ポート１３ａをサイドポート構造に構成でき、ロータハウジング５ａの内周面とロータ３ａのフランク面との隙間を介して排気ガスの一部が吸気作動室に持ち込まれる現象を回避することができる。
排気行程から吸気行程へ移行途中の作動室に開口する供給口４１ａと供給口４１ａに燃焼用１次エアを供給可能な供給通路４２とを備えた１次エア供給機構４０を有するため、検出された燃焼用の検出吸入空気量と実際に吸気作動室内に存在する実吸入空気量とを一致させることにより空燃比のずれに起因した失火を防止することができる。
供給通路４２の途中部に相当する分岐通路４２ａに低回転運転領域で開作動すると共に低回転運転領域よりも高い高回転運転領域では閉作動する第１開閉弁４３ａを設けたため、低回転運転時、吸気作動室内のダイリューションガスを１次エアと置換することができ、燃焼安定性を向上することができる。

排気ポートが、第１排気ポート１３ａと、第１排気ポート１３ａよりも排気開始タイミングが遅い第２排気ポート１４ａとにより構成され、第２排気ポート１４ａに供給口４１ａを形成している。これにより、第１排気ポート１３ａと第２排気ポート１４ａとのオーバーラップ期間を形成することができ、１次エアによって押圧されたダイリューションガスを第１排気ポート１３ａを介して外部に排出することができる。

第１排気ポート１３ａが中間ハウジング６ｃに設けられ、第２排気ポート１４ａがロータハウジング５ａに設けられたため、高回転運転領域において排気抵抗を低減でき、高速走行性を確保することができる。

第２排気ポート１４ａの下流に開閉可能な排気開閉弁５５ａを設け、排気開閉弁５５ａが、１次エア供給時には閉弁状態に保持されるため、１次エアの外部流出を防止することにより１次エアの導入性を高くでき、ダイリューションガスと１次エアとを確実に置換することができる。

前後に並んだ第１，第２ロータ３ａ，３ｂと、第１，第２ロータ３ａ，３ｂの間に配設された中間ハウジング６ｃと、第１ロータ３ａを挟んで中間ハウジング６ｃと対向するサイドハウジング６ａと、第２ロータ３ｂを挟んで中間ハウジング６ｃと対向するサイドハウジング６ｂとを有し、第１ロータ３ａの第１吸気ポート１１ａと第１吸気ポート１１ａよりもリーディング側に配置されて閉口時期が遅い第２吸気ポート１２ａがサイドハウジング６ａに形成され、第１ロータ３ａの第１排気ポート１３ａ及び第２ロータ３ｂの第１吸気ポート１１ｂと第１吸気ポート１１ｂよりもリーディング側に配置されて閉口時期が遅い第２吸気ポート１２ｂが中間ハウジング６ｃに形成され、第２ロータ３ｂの第１排気ポート１３ｂがサイドハウジング６ｂに形成されている。
これにより、簡単な構成で吸気遅閉じ機構を構成でき、燃費を向上することができる。また、２ロータのロータリピストンエンジン１００において中間ハウジング６ｃの薄肉化とダイリューションガスの低減とを両立することができる。

上流側吸気通路３１の途中部に配置されて吸気行程の作動室に吸気を過給する過給機６０を有し、供給通路４２は、供給口４１ａと過給機６０の下流側に相当する上流側吸気通路３１の途中部とを連通するため、運転状態に拘らず、１次エアの供給圧力を確保することができる。

過給機１００の下流側に相当する上流側吸気通路３１の途中部に吸気流量を制御可能なスロットルバルブ３７を設け、供給通路４２は、供給口４１ａとスロットルバルブ３７よりも上流且つ過給機１００よりも下流位置とを連通するため、低回転運転領域であっても、１次エアを確実に作動室へ供給することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、２ロータのロータリピストンエンジンの例を説明したが、１ロータのロータリピストンエンジンであっても良く、３ロータ以上のロータリピストンエンジンに適用することも可能である。

２〕前記実施例においては、第１排気ポートを第１吸気ポートが形成されたサイドハウジングと反対側のサイドハウジングに千鳥状に形成した例を説明したが、第１排気ポートを第１吸気ポートが形成されたサイドハウジングと同じサイドハウジングに形成しても良い。
また、排気ポート構造をサイド排気ポートとペリフェラル排気ポートとによって構成した例を説明したが、サイド排気ポートのみで形成しても良く、反対に、ペリフェラル排気ポートのみで形成しても良い。

３〕前記実施例においては、ペリフェラル排気ポートである第２排気ポートに１次エア供給口を形成した例を説明したが、少なくとも、クランク軸直行断面における短軸方向において吸気ポート及び排気ポートと同じ側且つ吸気ポートと排気ポートとの間であれば良く、１次エア供給口を排気ポートとは独立して形成しても良い。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

４ エキセントリックシャフト
３ａ，３ｂ ロータ
５ａ，５ｂ ロータハウジング
６ａ，６ｂ サイドハウジング
６ｃ 中間ハウジング
１１ａ，１１ｂ 第１吸気ポート
１２ａ，１２ｂ 第２吸気ポート
１３ａ，１３ｂ 第１排気ポート
１４ａ，１４ｂ 第２排気ポート
３１ 上流側吸気通路
３５ エアフローメータ
４０ １次エア供給機構
４１ａ，４１ｂ 供給口
４２ａ，４２ｂ 分岐通路
４３ａ，４３ｂ 開閉弁
５５ａ，５５ｂ 排気開閉弁
１００ エンジン

Claims (6)

1. クランク軸回りに回転可能なロータと、このロータの外周を囲むロータハウジングと、前記ロータの前記クランク軸方向両側に配設され且つ前記ロータ及びロータハウジングと協働して作動室を形成する１対のサイドハウジングとを備えたロータリピストンエンジンにおいて、
   前記１対のサイドハウジングの何れかに形成された吸気ポートと、
   前記１対のサイドハウジングの何れかに形成され且つ前記クランク軸直交断面における短軸方向において前記吸気ポートと同じ側に設けられた排気ポートと、
   排気行程から吸気行程へ移行途中の作動室に開口する供給口と、前記供給口に対して、前記作動室へ供給される吸入空気量を計測する吸入空気量検出装置を経由した燃焼用１次エアを供給可能な１次エア供給通路とを備えた１次エア供給機構とを有し、
   前記１次エア供給通路の途中部に低回転運転領域で開作動すると共に前記低回転運転領域よりも高い高回転運転領域では閉作動する第１開閉弁を設け、
   前記排気ポートが、第１排気ポートと、前記第１排気ポートよりも排気開始タイミングが遅い第２排気ポートとにより構成され、
   前記第２排気ポートに前記供給口を形成したことを特徴とするロータリピストンエンジン。
2. 前記第１排気ポートが前記サイドハウジングに設けられ、前記第２排気ポートが前記ロータハウジングに設けられたことを特徴とする請求項１に記載のロータリピストンエンジン。
3. 前記第２排気ポートの下流に開閉可能な第２開閉弁を設け、
   前記第２開閉弁が、１次エア供給時には閉弁状態に保持されることを特徴とする請求項２に記載のロータリピストンエンジン。
4. 前記クランク軸方向に並んだ第１，第２ロータと、
   前記第１，第２ロータの間に配設された前記サイドハウジングとしての中間ハウジングと、
   前記第１ロータを挟んで前記中間ハウジングと対向する第１サイドハウジングと、
   前記第２ロータを挟んで前記中間ハウジングと対向する第２サイドハウジングとを有し、
   前記第１ロータの第１吸気ポートと前記第１吸気ポートよりもリーディング側に配置されて閉口時期が遅い第２吸気ポートが前記第１サイドハウジングに形成され、
   前記第１ロータの第１排気ポート及び前記第２ロータの第１吸気ポートと前記第１吸気ポートよりもリーディング側に配置されて閉口時期が遅い第２吸気ポートが前記中間ハウジングに形成され、
   前記第２ロータの第１排気ポートが前記第２サイドハウジングに形成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載のロータリピストンエンジン。
5. 吸気通路の途中部に配置されて吸気行程の作動室に吸気を過給する過給機を有し、
   前記１次エア供給通路は、前記供給口と前記過給機の下流側吸気通路とを連通することを特徴とする請求項１に記載のロータリピストンエンジン。
6. 前記過給機の下流側吸気通路に吸気流量を制御可能な吸気制御弁を設け、
   前記１次エア供給通路は、前記供給口と前記吸気制御弁よりも上流且つ前記過給機よりも下流位置とを連通することを特徴とする請求項５に記載のロータリピストンエンジン。

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