JPH0237115A - 燃料噴射式エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロータリピストンエンジンのロータの内部に設
けた副室に燃料を噴射するようにした燃料噴射式エンジ
ンに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば特開昭５０−８９０４号公報に示されるよ
うに、低負荷・低回転時等における燃焼性の向上および
燃費の改善を図るため、主燃焼室に連通する副室を設け
て、この副室に燃料を噴射するとともに、この副室内の
混合気に対して点火を行なわせるようにした燃料噴射式
エンジンは知られている。すなわち、上記公報に示され
たエンジンはレシプロエンジンであるが、このエンジン
におけるピストンの内部に、ピストン上方の主燃焼室に
連通する副室を設け、かつこの副室をピストンの側面の
開口させ、ピストンが吸気下死点付近にあるときに側方
から副室の開口部に臨む燃料噴射弁により副室内に燃料
を噴射するとともに、ピストンが圧縮上死点付近にある
ときに側方から副室の開口部に臨む点火プラグにより副
室内の混合気に対して点火を行なわせるようにしている
。

このような構造によると、ｍ１室から主燃焼室への燃料
の拡散を抑制してｎＩ室に燃料を偏在させた状態で成層
燃焼を行なうことができ、燃焼性の向上および燃費の改
善等に有利となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公報に示された技術はレシプロエンジンを対象とし
ているが、所定形状のケーシング内に遊星回転運動する
略三角型のロータを備えた０−タリピストンエンジンで
も、燃費改善等のため作動室に連通ずる副室をロータの
内部に設けることが考えられる。そしてこの場合も、副
室から作動室への燃料の拡散を抑制して有効に成層燃焼
を行なわせるには、作動室と副室との間の連通孔を比較
的小さくしておいて、ロータの一側面に副室を開口させ
、この開口部から燃料を噴射させるようにすることが望
ましい。

ところが、ロータリピストンエンジンにおいてこのよう
に副室を形成しておくと、副室の開口部が形成されたロ
ーター側面側において圧縮、爆発時に一方のサイドハウ
ジングとロータとの間に作用する圧力により、ロータに
アンバランスな力が作用して、シール部材の摩耗に偏り
が生じるという問題があった。

すなわち、副室の開口部が形成さ−れた部分においては
、圧縮、爆発時に生じる圧力が、開口部とは反対側の側
方に向けてロータ（レシプロエンジンであればピストン
）を押圧するように作用する。

この場合に、レシプロエンジンであれば１円柱状のピス
トンの周囲にリング状にシール部材が設けられて、ピス
トンとシリンダ内壁面との間に周方向に沿ったクリアラ
ンスが存在することにより、上記圧力がこのクリアラン
スを通して上記開口部とは反対側にも及び、副室の開口
部側に作用する圧力に対抗する。ところが、略三角形状
のロータが用いられるロータリピストンエンジンでは、
ロータの一側面側と他側面側とが個別にそれぞれシール
されているので、副室の開口部が設けられたローター側
面側に作用する圧力は他側面側には及ばず、ロータが片
側だけから押圧される状態となって、ロータに作用する
圧力がアンバランスになる。このため、ロータの一側面
側と他側面側とでシール部材の摩耗が不均等になり、耐
久性、信頼性等の面で不利となる。

本発明は上記の事情に鑑み、ロータリピストンエンジン
において、作動室に連通ずるとともにロータの一側面に
開口する副室を設けることによって燃焼性の向上および
燃費の改善を図りつつ、シール部材の摩耗の偏りを防止
することができる燃料噴射式エンジンを提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記のような目的を達成するため、ケーシング
とこのケーシング内を遊星回転運動するロータとを備え
、上記ケーシングと０−夕との間に作動室が形成された
ロータリピストンエンジンにおいて、上記ロータの内部
に、上記作動室に連通し、かつロータ側面に開口部を有
する副室を設け、上記ケーシングの側壁に、吸気行程も
しくは圧縮行程初期に燃料を上記開口部より上記副室に
噴射する燃料噴射弁と、圧縮行程初期に上記副室内の混
合気に着火する点火プラグとを配設するとともに、上記
副室に連通して上記開口部とは反対側のロータ側面に開
口する圧力バランス通路をロータに形成したものである
。

〔作用〕

上記の構成によると、〇−タ内部に設けられた上記副室
とケーシングに設けられた上記燃料噴射・弁および点火
プラグにより、−有効に成層燃焼が行なわれる。また、
上記副室に対して設けられた圧力バランス通路により、
ロータの一側面に開口した副室に作用する圧力がロータ
の他側面にも及び、圧力のバランスを保つ作用が得られ
る。

〔実施例〕 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明が適用されるロータリピストンエンジン
の全体構造を概略的に示し、この図において、１はロー
タリピストンエンジンのケーシングであって、トロコイ
ド状の内周面を有するロータハウジング２と、その両側
に配置されたサイドハウジング３とで構成されている。

このケーシング１内には、偏心軸４に支承されて頂部が
ロータハウジング２の内周面に摺接しつつ遊星回転運動
する略三角形のロータ５が装備され、このロータ５の各
フランク面とケーシング１との間に３つの作動室６が形
成されている。そして上記ロータ５の回転に伴い、吸入
、圧縮、爆発、膨張、排気の各行程が順次行なわれる。

上記ロータ５の内部には、上記各作動室６にそれぞれ対
応する３つの副室７が設けられている。

上記各副室７はそれぞれ、後に詳述するように、上記作
動室６に連通するとともに、ロータ５の一側面に開口し
ている。当実施例では副室７が作動室６のリーディング
側に連通ずるように配置されている。また、上記副室７
が開口する側のサイドハウジング３には、側方から副室
７内に燃料を噴射する副室用燃料噴射弁８と、副室７内
の混合気に対して着火を行なう副室用点火プラグ９とが
配設されている。

このほかに上記ケーシング１には、作動室６への吸気を
行なう吸気ボート１１と、作動室６からの排気を行なう
拝見ボート１２と、作動苗６内の混合気に対する点火を
行なうリーディング側およびトレーリング側の点火プラ
グ１３．１４とが、一般のロータリピストンエンジンに
おいて知られているような配置で設けられている。また
、上記吸気ボート１１に通じる吸気通路１５には、吸気
通路１５を通して作動室６に燃料を送る燃料噴射弁１６
が設けられるとともに、その上流にスロットル弁１７お
よびエアフローメータ１８等が配設されている。

上記副室用燃料噴射弁８および吸気通路１５の燃料噴射
弁１６には、燃料タンク１９に通じる燃料通路２０が接
続されており、この燃料通路２０には、燃料ポンプ２１
が設けられるとともに、プレッシャレギュレータ２２を
介してリターン通路２３が接続されている。さらに副室
用燃料噴射弁８には、スロットル弁１７上流の吸気通路
１５に通じるエアブリード通路２４が接続されており、
このエアブリード通路２４には電磁クラッチ付のエアポ
ンプ２５およびコントロールバルブ２６が設けられてい
る。

上記副室用燃料噴射弁８および吸気通路１５は、コント
ロールユニット（ＥＣＵ）２７からの制御信号に応じて
作動される。このコントロールユニット２７は、上記エ
ア７０−メータ１８と、スロットル弁１７の開度を検出
するスロットル開度センサー２８と、エンジン回転数を
検出する回転数センサー２９とからの各検出信号を受け
、エンジンの運転状態に応じて上記各燃料噴射弁８．１
６の作動を制御する。例えば第２図に示すように、スロ
ットル開度が所定開度よりも小さく、かつエンジン回転
数が所定回転数よりも低い低負荷低回転数領域では、吸
気通路１５の燃料噴射弁１６の作動を停止して副室用燃
料噴射弁８のみを作動させ、所定スロットル開度以上の
高負荷領域および所定回転数以上の高回転領域では両燃
料噴射弁８゜１６をともに作動させるようにしている。

なお、上記エアブリード通路２４のエアポンプ２５は、
副室用燃料噴射弁８のみが作動される領域で駆動され、
両燃料噴射弁８．１６が作動される領域では停止される
。

第３図乃至第５図は上記副室７およびこれに関連する部
分の具体的構造を示し、第３図は燃料噴射時の状態、第
４図および第５図は点火時の状態を示している。これら
の図に示すように、上記副室７は、ロータ５のフランク
面に形成されたロータリセス３１に開口する小径の連通
孔７ａによって作動室６と連通するとともに、ロータ５
の一側面の、サイドシール３２とオイルシール３３との
間の部分に開口しており、このロータ５の一側面におけ
る副室７の開口部７ｂの周囲には、副室用シール３４が
設けられている。そして、副室７に連通ずる作動室６が
吸気行程中の所定時期にある状態では、副室７の上記開
口部７ｂと副室用燃料噴射弁８の噴射口８ａとが対応し
く第３図）、作動室６が圧縮行程終期にある状態では、
上記開口部７ｂと副室用点火プラグ９の点火口９ａとが
対応する（第４図および第５図）ように、副ｖ７と副室
用燃料噴射弁８および副室用点火プラグ９の位置関係が
設定されている。

また、上記ロータ５には、上記各副室７に対してそれぞ
れ、小径の圧力バランス通路３５が設けられている。こ
の圧力バランス通路３５は、上記副室７に連通し、ロー
タ５を貫通して、副室７の開口部７ｂとは反対側のロー
タ５側面に先端が開口している。この圧力バランス通路
３５が開口する部分のロータ５側面には、副室７の開口
部７ｂと同程度の大きさで浅底の圧力バランス用凹部３
６が設けられており、この凹部３６の周囲にも副室用シ
ール３４と同様のシール３７が設けられている。なお、
シール３７の内方においてロータ５の側面とサイドハウ
ジング３との間にある程度のクリアランスを有していれ
ば、圧力バランス通路３５を通して導かれる圧力がこの
部分に作用するので、上記圧力バランス用凹部３６は必
ずしも設けなくてもよいが、この凹部３６を設けておけ
ば後述のような圧力バランスを保つ作用がより高められ
る。

以上のような当実施例のエンジンによると、低負荷低回
転領域では、副室用燃料噴射弁８のみから燃料噴射が行
なわれる。そして第６図（ａ）〜（Ｃ）に示すように、
ロータ５の回転に伴い、副室７への燃料噴射および点火
が順次行なわれる。

つまり、各作動室６のうちの１つの作動室６ａが吸気上
死点にある第６図（ａ）の状態を基準（ＩＩ心輪軸回転
角００）とすると、例えば偏心軸回転角が１５０°程度
である第６図（ｂ）の状態から偏心軸回転角が１８０°
程度である第６図（Ｃ）の状態までの範囲では、吸気行
程の途中にある作動室６ａに連通する副室７に副室用燃
料噴射弁８が対応し、この副室７へ燃料が噴射される。

また、第６図（ｂ）の状態から第６図（Ｃ）の状態まで
の範囲において、圧縮行程終期にある作動室６ｂに連通
する副室７には副室用点火プラグ９が対応し、この範囲
内の特定時期に副室用点火プラグ９により副室７内の混
合気への点火が行なわれる。

この場合、副室用点火プラグ９の点火時期は副室７と副
室用点火プラグ９とが対応する期間内に制限されるが、
低負荷時の要求点火時期はほぼ一定であるため支障はな
い。副室用点火プラグ９による点火後は作動室６に臨む
リーデング側点火プラグ１３およびトレーリング側点火
プラグ１４が順次点火され、作動室６内の燃え残りガス
が燃焼される。

一方、高負荷もしくは高回転の領域では、副室用燃料噴
射弁９と吸気通路１５の燃料噴射弁１６とがともに作動
されることにより、副室７および作動室６にそれぞれ燃
料が供給されるとともに、ロータハウジング２に設けら
れた点火プラグ１３゜１４により運転状態に応じて調整
された点火時期に点火が行なわれる。

こうして、運転状態に応じた燃料供給および点火により
燃焼状態が良好に保たれ、とくに低負荷低回転時には、
副室７内に適度の濃さの混合気が蓄えられて作動室６へ
の燃料の分散が抑制された状態で点火が行なわれること
により、燃焼性および燃費が良くなる。この場合、当実
施例のように作動室６のリーディング側に連通する位置
に副室７を設けておけば、燃焼圧力が作動室６のリーデ
ィング側に大きく作用して出力的にも有利となる。

ところで、上記のようにロータ５の一側面に開口する副
室７を設けると、ａ１室７の開口部７ｂにおいて、圧縮
、爆発行程で生じる圧力によりロータ５を開口部７ｂと
は反対側に押圧する力が作用するが、本発明では前記圧
力バランス通路３５が設けられていることにより、ロー
タ５の上記開口部７ｂとは反対側の側面にも圧力バラン
ス通路３５を通して導かれた圧力が作用し、開口部７ｂ
側に作用する力に対抗する。従って、ロータ５に作用す
る圧力のバランスが保たれ、ロータ５が片側のサイドハ
ウジング３に押付けられるようなことがない。

なお、上記実施例では副室７を作動室６のリーディング
側に連通するように配置しているが、第７図（ａ）〜（
ｅ）に示すように、副室７を作動室６のトレーリング側
に連通する位置に設けておいてもよい。この場合も副室
用燃料噴射弁８および副室用点火プラグ９がケーシング
１のサイドハウジング３に設けられるが、副室用燃料噴
射弁８は、偏心軸４の偏心部分が通過する位置を避ける
ようにするため、例えば第７図（ｂ）に示す状態から第
７図（Ｃ）に示す状態までの範囲（第７図（ａ＞の状態
を基準として偏心軸回転角が３０”〜６０°）で、圧縮
行程初期にある作動室６に連通する副室７に対応するよ
うに、取付位置が設定されている。副室用点火プラグ９
は、第７図（ｄ）に示す状態から第７図（ｅ）に示す状
態までの範囲（第７図（ａ）の状態を基準として偏心軸
回転角が１５０°〜１８０’）で、圧縮行程終期にある
作動室６に連通する副室７に対応するように、取付位置
が設定されている。また、第７図には示していないが、
副室７に対する圧力バランス通路等は第１図乃至第６図
の実施例と同様に設けられる。

この実施例による場合も、−本釣な作用、効果は第１図
乃至第６図に示した実施例と同様であるが、副室７を作
動室６のトレーリング側に連通するように配置すると、
作動室内での火炎の伝播が速くなり、排気浄化性等の面
で有利となる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、ロータリピストンエンジンにお
いて、作動室に連通し、かつロータの一側面に開口する
副室を設けて、その開口部から燃料および点火を行なわ
せるようにするとともに、上記副室に連通して上記開口
部とは反対側のロータ側面に開口する圧力バランス通路
を設けているため、上記副室により低負荷低回転での燃
焼性の向上および燃費の改善を図りつつ、ロータに作用
する圧力のバランスを保ち、ロータの一側面側と他側面
側とに不均等な力が作用することを避けて、シール部材
の摩耗の偏りを抑制することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる燃料噴射エンジンの
全体概略図、第２図は運転状態に応じて燃料噴射弁の作
動状態を切替えるための領域設定を示す説明図、第３図
は副室への燃料噴射時の状態を示す要部概略断面図、第
４図は点火時の状態を示す要部概略断面図、第５図は第
４図のｖ−ｖ線に沿った拡大断面図、第６図（ａ）〜（
Ｃ）はエンジン動作説明図、第７図＜ａ）〜（ｅ）は別
の実施例によるエンジン動作説明図である。 １・・・ロータリピストンエンジンのケーシング、５・
・・ロータ、６・・・作動室、７・・・副室、７ａ・・
・連通孔、７ｂ・・・開口部、８・・・副室用燃料噴射
弁、９・・・副室用点火プラグ、３５・・・圧力バラン
ス通路。 第　　２ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ケーシングとこのケーシング内を遊星回転運動する
   ロータとを備え、上記ケーシングとロータとの間に作動
   室が形成されたロータリピストンエンジンにおいて、上
   記ロータの内部に、上記作動室に連通し、かつロータ側
   面に開口部を有する副室を設け、上記ケーシングの側壁
   に、吸気行程もしくは圧縮行程初期に燃料を上記開口部
   より上記副室に噴射する燃料噴射弁と、圧縮行程終期に
   上記副室内の混合気に着火する点火プラグとを配設する
   とともに、上記副室に連通して上記開口部とは反対側の
   ロータ側面に開口する圧力バランス通路をロータに形成
   したことを特徴とする燃料噴射式エンジン。