JPH0653728U - ロータリピストンエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高負荷時おいても、作動室の温度が上昇しすぎ
ない様にすることができるロータリピストンエンジンを
提供する。 【構成】トレーリング側を除くフランク面１２ａに断熱
層１４を形成したロータ１２を有するロータリピストン
エンジンにおいて、吸気通路３０に燃料を噴射する第１
燃料噴射ノズル３４と、フランク面１２ａに形成された
断熱層１４に直接燃料を吹きかける第２燃料噴射ノズル
３６と、エンジンの負荷を検出する負荷検出装置と、エ
ンジンのノッキング状態を検出するノックセンサ４０
と、これらの検出装置からの出力信号により、負荷の大
きさと、ノッキング状態に応じて第１及び第２の燃料噴
射ノズル３４，３６からの燃料噴射量を制御する制御装
置３８とを具備する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、トレーリング側を除くフランク面に断熱層を形成したロータを有す るロータリピストンエンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ロータリピストンエンジンにおいては、容積に対する表面積の割合、 すなわちＳ／Ｖ比の大きい扁平な作動室で混合気の燃焼を行うものであるため、 ＣＯ，ＨＣ等の未燃成分が多量に発生し燃費の悪化を招く。そこで、従来、実公 昭６２−２０６６７号に示される様に、ロータフランク面にロータの母材より熱 伝導率の低い材料から成る断熱層を形成し、作動室の温度を高める様にしたもの が提案されている。なお、作動室のトレーリング側の部分は、高圧に圧縮される ため、この部分に断熱層を設けると作動室内の温度が高温になりすぎるので、実 公昭６２−２０６６７号に示されるものにおいては、これを防止する様に、ロー タのトレーリング側のフランク面には断熱層を形成しない様にしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記の従来例においては、低負荷時には、作動室の温度が上昇 して燃費改善の効果が得られるものの、高負荷時には、作動室内の温度が上昇し すぎて、異常燃焼やノッキングが起こり易くなるという問題点があった。また、 作動室が高温になりすぎるため、吸気の空気密度が薄くなり、吸気充填効率が低 下するという問題点もあった。

【０００４】 従って、本考案は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とする ところは、高負荷時においても、作動室の温度が上昇しすぎない様にすることが できるロータリピストンエンジンを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 上述の課題を解決し、目的を達成するために、本考案のロータリピストンエン ジンは、トレーリング側を除くフランク面に断熱層を形成したロータを有するロ ータリピストンエンジンにおいて、吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射ノズ ルと、前記フランク面に形成された断熱層に直接燃料を吹きかける第２燃料噴射 ノズルと、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンのノッキング状 態を検出するノッキング検出手段と、前記負荷検出手段と前記ノッキング検出手 段の出力信号により、負荷の大きさと、ノッキング状態に応じて前記第１及び第 ２の燃料噴射ノズルからの燃料噴射量を制御する制御手段とを具備することを特 徴としている。

【０００６】 また、この考案に係わるロータリピストンエンジンにおいて、負荷が小さく且 つノッキングを起こさない状態においては、前記第１燃料噴射ノズルからのみ燃 料を噴射することを特徴としている。 また、この考案に係わるロータリピストンエンジンにおいて、負荷が大きいか 又はノッキングを起こす状態においては、前記第１燃料噴射ノズルと前記第２燃 料噴射ノズルの双方から燃料を噴射することを特徴としている。

【０００７】 また、この考案に係わるロータリピストンエンジンにおいて、負荷が大きく且 つノッキングを起こす状態においては、前記第１燃料噴射ノズルと前記第２燃料 噴射ノズルの双方から燃料を噴射すると共に、噴射する燃料の総量を増加させる ことを特徴としている。

【０００８】

【作用】

以上の様に、この考案に係わるロータリピストンエンジンは構成されているの で、低負荷時には、第１燃料噴射ノズルから吸気通路内に燃料を噴射することに より、ロータの断熱層の作用によって作動室の温度を上昇させ、燃費の向上を図 ることができる。また、高負荷時には、第２燃料噴射ノズルからロータの断熱層 に直接燃料を吹きかけることにより、燃料の気化熱によって作動室の温度を低下 させ、異常燃焼やノッキングを防止することができる。また、同時に吸気の充填 効率も改善される。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の好適な一実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する 。 図１は、一実施例のロータリピストンエンジンにおけるロータのフランク面の 構造を示した側断面図である。

【００１０】 図示した様に、ロータ１２はアルミ合金で形成され、そのフランク面１２ａに は母材であるアルミ合金より熱伝導率の低い材質から成る断熱層１４が形成され いる。しかしながらフランク面１２ａの一部分、すなわちロータリセス１２ｂの トレーリング側端部よりトレーリング側のフランク面１２ａ１には、母材である アルミ合金が露出されており、このアルミ合金で直接ロータ１２のフランク面を 構成している。

【００１１】 断熱層を形成する材質としては、熱伝導率が低く断熱効果が優れていることと 、耐摩耗性に優れていることが要求されるが、この実施例においては、例えばセ ラミックが使用されている。 このように構成されたロータ１２を有するロータリピストンエンジンにおいて は、作動室内の熱が、ロータ１２に逃げて作動室内の温度が低下することが防止 されている。これにより、作動室内は高温に保たれることとなり、ＨＣ等の未燃 成分が少なくなって燃費の向上を図ることができる。一方、ロータが圧縮上死点 を通過した後、トレーリング側の作動室内の混合気が高圧に圧縮されても、発生 する熱が熱伝導率の高いアルミ合金から成るフランク面１２ａ１から、ロータ１ ２の内部に放散されるので、トレーリング側の作動室内の温度が上昇しすぎるこ とが防止され、ノッキングの発生が防止される。

【００１２】 図２は、ロータ１２に形成された断熱層の他の形態を示した図である。図２に おいて、ロータ１２のフランク面１２ａの直下の部分には、空間部１２ｃ１が形 成されており、この空間部１２ｃ１内の空気が断熱層として作用する。この空間 部（断熱層）１２ｃ１がもたらす効果は、上述したセラミックから成る断熱層１ ４と全く同様である。

【００１３】 以上２つの例を示して説明した様に、断熱層が形成されたロータを有するロー タリピストンエンジンにおいては、断熱層の作用により作動室の温度が上昇する ため、低負荷時においては、燃費の向上を図ることができる。しかしながらもう 一方では、高負荷時に、作動室の温度が上昇しすぎて異常燃焼やノッキングが発 生し易いという問題点がある。本実施例は、この高負荷時における作動室の過剰 な温度上昇を防止することを目的としている。

【００１４】 以下、高負荷時において、作動室の温度が上昇しすぎることを防止するための 構成について説明する。 図３は、一実施例のロータリピストンエンジンの構造を示した側断面図である 。 図３において、トロコイド状の内周面２０を有するロータハウジング２２の内 部には、図１または図２に示したロータ１２が配置されている。このロータ１２ は、その頂点部分をロータハウジング２２の内周面２０に摺接させながら遊星回 転運動を行い、図中時計回転方向に回転することにより、吸気、圧縮、爆発、排 気の各工程を行うものである。そして、ロータハウジング２２の右方には、各作 動室３２ａ，３２ｂ，３２ｃ内の混合気に点火するための点火プラグ２４が配置 されている。

【００１５】 ロータハウジング２２の両側（図中紙面手前側と向こう側）にはサイドハウジ ング２６ａ，２６ｂが配設されており、このサイドハウジングのうち、図中紙面 の向こう側に位置するサイドハウジング２６ａの上部には吸気ポート２８が形成 されている。この吸気ポート２８には、インテークマニホールド３０が接続され ており、このインテークマニホールド３０を介して作動室３２ａにフレッシュエ アーが導入される。インテークマニホールド３０の中間部には、第１燃料噴射ノ ズル３４が配設されており、この第１燃料噴射ノズル３４から噴射された燃料と フレッシュエアーとの混合気が作動室３２ａ内に供給される。この第１燃料噴射 ノズル３４は、通常のロータリエンジンにおける燃料噴射ノズルと同様のもので ある。

【００１６】 一方、ロータハウジング２２の上部には、本実施例の特徴的な構成要素である 第２燃料噴射ノズル３６が配設されている。第２燃料噴射ノズル３６は、その先 端部をロータ１２のフランク面１２ａの方向に向けた状態でロータハウジング２ ２に取り付けられており、この第２燃料噴射ノズル３６から噴射された燃料は、 フランク面１２ａに直接吹きかけられる様になされている。フランク面１２ａに 直接燃料を吹きかけた場合には、その気化熱により、作動室３２ａ内の混合気が 冷やされることになり、作動室３２ａ内の温度が下がることとなる。本実施例に おいては、高負荷時において、作動室内の温度が上昇しすぎた場合に、第２燃料 噴射ノズル３６から、フランク面１２ａに燃料を直接吹きかけることにより、作 動室３２ａ内の温度を低下させ、異常燃焼やノッキングを防止する様にしている 。

【００１７】 図４は、ロータリピストンエンジンの他の実施例を示した図である。この他の 実施例においては、第２燃料噴射ノズル３６が、インテークマニホールド３０内 の吸気ポート２８に近い位置に配設されている。この他の実施例においても第２ 燃料噴射ノズル３６の先端部はロータ１２のフランク面１２ａの方向に向けられ ており、第２燃料噴射ノズル３６から噴射された燃料が、直接フランク面１２ａ に吹きかけられる様になされている。図３に示した一実施例の構成においては、 混合気の圧縮工程において、第２燃料噴射ノズル３６の外周面とロータハウジン グ２２との間の隙間から、混合気がロータハウジング２２の外部に漏れる可能性 があるが、この他の実施例の様に、第２燃料噴射ノズル３６をインテークマニホ ールド３０の内部に配設すれば、このような圧縮工程における混合気の漏れを防 止することができる。

【００１８】 なお、上記の第１燃料噴射ノズル３４と第２燃料噴射ノズル３６と点火プラグ ２４とは、図５に示すように、制御装置（エンジンコントロールユニット）３８ に接続されており、この制御装置３８によりその動作を制御される様になされて いる。制御装置３８には、不図示の回転検出器からのエンジンの回転数情報（ｒ ｐｍ）と、不図示の負圧センサから供給される吸気管内の負圧情報（Ｂｏｏｓｔ ）と、不図示の流量計から供給される空気の流量情報（Ｑａ）と、ノックセンサ ４０から供給される検出情報とが入力され、これらの情報をもとに、制御装置３ ８は、第１及び第２燃料噴射ノズル３４，３６の駆動パルス（イジェクタ駆動パ ルス）と、点火プラグを駆動する点火パルスとを演算し出力する。これらのパル スにより、第１及び第２燃料噴射ノズル３４，３６の動作と点火プラグ２４の動 作とが制御される。

【００１９】 次に、上述した第１燃料噴射ノズル３４からの燃料噴射量と、第２燃料噴射ノ ズル３６からの燃料噴射量とを制御する具体的な方法について説明する。 図６はエンジンの負荷状態とノッキングの状態によりエンジンの動作状態を制 御する方法を示すフローチャートである。 まず、ステツプＳ２において、制御装置３８は流量計からの出力情報に基づい て吸入空気量Ｑａを演算する。ステツプＳ４ではステツプＳ２で演算した吸入空 気量に対応する量だけ燃料噴射ノズルから燃料を噴射させるための、基本噴射パ ルスτを演算する。次にステツプＳ６では、負荷が回転数によって決まった値以 上か否かが判断される。エンジンの作動室の温度が必要以上に高温になる場合の 負荷値は、エンジン回転数により変化し、例えば、図７に曲線ａで示した様に回 転数が上がると共に上昇する。そして、図中曲線ａよりも上側の負荷領域では、 作動室の温度が必要以上に高温になるので、ロータ１２を冷却する必要がある。 すなわち、曲線ａよりも上側の領域は、第１燃料噴射ノズル３４の他に第２燃料 噴射ノズル３６も併用して燃料を噴射し、作動室を冷却する必要がある領域であ る。この実施例においては、図７に示した様な負荷と回転数の関係をあらかじめ そのエンジンについて求めておき、制御装置３８内のメモリに記憶しておく。そ して、ステツプＳ６では、実際のエンジンの負荷値がメモリに記憶されている負 荷値を越えているか否かが判断されるわけである。

【００２０】 ステツプＳ６で、エンジンの負荷値がメモリに記憶されている負荷値を越えて いない場合には、ステツプＳ８に進み、現在ノッキングが発生しているか否かが 判断される。ステツプＳ８でノッキングが発生していない場合には、作動室内の 温度がそれほど高温になっていないと考えられるので、第１燃料噴射ノズル３４ のみから燃料を噴射すれば良く、ステツプＳ１０で第１燃料噴射ノズル３４の噴 射パルスτｍをτｍ＝τに設定して燃料を噴射させる。そして、エンジンの１サ イクルの回転動作を終了する。

【００２１】 一方、ステツプＳ８でノッキングが発生していた場合には、作動室内が高温に なって異常燃焼が発生していると考えられるので、ステツプＳ１２において進角 リタードを行い点火タイミングを遅らせる。そして、ステツプＳ１４において、 第１燃料噴射ノズル３４の噴射パルスτｍをτｍ＝０．８τと設定し、第２燃料 噴射ノズル３６の噴射パルスτｄをτｄ＝０．２τと設定する。すなわち、総燃 料噴射量の内の２割を第２燃料噴射ノズル３６から噴射させて、ロータ１２のフ ランク面１２ａに燃料を直接吹きかけ、作動室の温度を低下させるわけである。 これにより、ノッキングは解消される。以上でエンジンの１サイクルの回転動作 を終了する。

【００２２】 ステツプＳ６で、エンジンの負荷がメモリ内に記憶されている負荷以上である 場合には、ステツプＳ１６に進み、現在ノッキングしているか否かが判断される 。ステツプＳ１６において、ノッキングが発生していない場合には、ステツプＳ １４に進み、第１燃料噴射ノズル３４の噴射パルスτｍをτｍ＝０．８τと設定 し、第２燃料噴射ノズル３６の噴射パルスτｄをτｄ＝０．２τと設定する。こ れにより、作動室内の混合気は適度に冷却され、これから起こる可能性のあるノ ッキングを防止することができる。

【００２３】 ステツプＳ１６において、ノッキングが発生している場合には、ステツプＳ１ ８において進角リタードを行い点火タイミングを遅らせた後、ステツプＳ２０に 進む。ステツプＳ２０では、第１燃料噴射ノズル３４の噴射パルスτｍをτｍ＝ ０．７５τと設定し、第２燃料噴射ノズル３６の噴射パルスτｄをτｄ＝０．３ τと設定する。すなわち、第２燃料噴射ノズル３６からの燃料の噴射量を多くし てステツプＳ１４の場合よりも、より作動室の温度を下げる様にするわけである 。そして、この場合、作動室の温度の低下に伴って吸入空気の密度が上昇すると 考えられるので、それに対応して、噴射する燃料の総量を増加させる様にしてい る。これにより、エンジンのノッキングは解消される。以上で、エンジンの１サ イクルの回転動作を終了する。

【００２４】 以上説明した様に、上記の実施例のロータリピストンエンジンにおいては、ロ ータのフランク面に断熱層を形成することにより作動室内の温度を上昇させて低 負荷時における燃費を向上させることができる。一方、この断熱層の作用により 、高負荷時において、作動室の温度が上がりすぎた場合には、第２の燃料噴射ノ ズルから、ロータのフランク面に直接燃料を吹きかけることにより、作動室内の 温度を低下させ、ノッキングの発生を防止することができる。

【００２５】 なお、本考案は、その主旨を逸脱しない範囲で上記実施例を修正または変形し たものに適用可能である。 例えば、上記実施例においては、ステツプＳ１４で、τｍ＝０．８τ，τｄ＝ ０．２τと設定し、ステツプＳ２０で、τｍ＝０．７５τ，τｄ＝０．３τと設 定する様に説明したが、これらの値は１つの例であり、この値に限定されること なく、噴射パルスの値をこれらの値の付近で変化させても良いことは言うまでも ない。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明した様に、本考案のロータリピストンエンジンによれば、低負荷時に は、第１燃料噴射ノズルから吸気通路内に燃料を噴射することにより、ロータの 断熱層の作用によって作動室の温度を上昇させ、燃費の向上を図ることができる 。また、高負荷時には、第２燃料噴射ノズルからロータの断熱層に直接燃料を吹 きかけることにより、燃料の気化熱によって作動室の温度を低下させ、異常燃焼 やノッキングを防止することができる。また、同時に吸気の充填効率も改善され る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のロータリピストンエンジンにおける
ロータのフランク面の構造を示した側断面図である。

【図２】ロータに形成された断熱層の他の形態を示した
図である。

【図３】一実施例のロータリピストンエンジンの構造を
示した側断面図である。

【図４】ロータリピストンエンジンの他の実施例を示し
た図である。

【図５】制御装置への入力信号と、制御装置からの出力
信号の流れを示した図である。

【図６】エンジンの負荷状態とノッキングの状態に基づ
いてエンジンの動作状態を制御する方法を示すフローチ
ャートである。

【図７】エンジンの作動室の温度が必要以上に高温にな
る場合の負荷値とエンジン回転数の関係を示した図であ
る。

【符号の説明】

１２ ロータ １４ 断熱層 ２０ 内周面 ２２ ロータハウジング ２４ 点火プラグ ２６ａ，２６ｂ サイドハウジング ２８ 吸気ポート ３０ インテークマニホールド ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 作動室 ３４ 第１燃料噴射ノズル ３６ 第２燃料噴射ノズル ３８ 制御装置 ４０ ノックセンサ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トレーリング側を除くフランク面に断熱
   層を形成したロータを有するロータリピストンエンジン
   において、 吸気通路に燃料を噴射する第１燃料噴射ノズルと、 前記フランク面に形成された断熱層に直接燃料を吹きか
   ける第２燃料噴射ノズルと、 エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、 エンジンのノッキング状態を検出するノッキング検出手
   段と、 前記負荷検出手段と前記ノッキング検出手段の出力信号
   により、負荷の大きさと、ノッキング状態に応じて前記
   第１及び第２の燃料噴射ノズルからの燃料噴射量を制御
   する制御手段とを具備することを特徴とするロータリピ
   ストンエンジン。
2. 【請求項２】 負荷が小さく且つノッキングを起こさな
   い状態においては、前記第１燃料噴射ノズルからのみ燃
   料を噴射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。
3. 【請求項３】 負荷が大きいか又はノッキングを起こす
   状態においては、前記第１燃料噴射ノズルと前記第２燃
   料噴射ノズルの双方から燃料を噴射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。
4. 【請求項４】 負荷が大きく且つノッキングを起こす状
   態においては、前記第１燃料噴射ノズルと前記第２燃料
   噴射ノズルの双方から燃料を噴射すると共に、噴射する
   燃料の総量を増加させ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。