JPH0693873A - ロ−タリピストンエンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料の成層化をより向上させる。 【構成】リセス９〜１１を、ロ−タ回転方向進み側にオ
フセットさせる。進み側アペックスシ−ル４が進み側第
１点火ギャップ１４ａを通過した直後の状態において燃
料噴射弁１６の指向線αがロ−タフランク面２ａと触れ
ないような位置で、しかも着火後の燃焼圧を受けないよ
うな位置に燃料噴射弁１６が取付けられる。リセス９の
遅れ側端縁β部分において、燃料噴射弁１６からの噴霧
の幅ｅよりも噴霧通過可能間隔ｄが大きい間に、噴霧の
後端がリセス９に到達するタイミングで燃料噴射され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロ−タリピストンエン
ジンの燃焼制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロ−タリピストンエンジンとして一般的
なバンケル型のものでは、トロコイド短軸を挟んでロ−
タ回転方向進み側に第１点火ギャップが配設されると共
に、遅れ側に点火ギャップが配設される。また、ロ−タ
フランク面には、ロ−タハウジング内面と協動して燃焼
室を形成するためのリセス（凹部）が形成されている。

【０００３】一方、燃料の成層化のために、燃料噴射弁
から直接燃料噴射を行なうことが提案されている。特開
平２−５７１４号公報には、燃料噴射弁を第１点火ギャ
ップに指向させ、しかも着火時期においては燃料噴射弁
が遅れ側のアペックスシ−ルよりも遅れ側に位置するよ
うに配設したものが開示されている。この公報記載のも
のでは、第１点火ギャップ付近にリッチな混合気層を形
成し、しかも爆発行程にある作動室からの高温、高圧が
燃料噴射弁に直接作用しないようにしたものとなってい
る（低圧噴射可能）。

【０００４】また、特開昭６４−３６９２９号公報に
は、燃焼室の進み側端部付近での良好な燃焼を確保する
ため、前述の第１点火ギャップを、通常位置よりもさら
に進み側に位置させたものも開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の特開平２−５７
１４号公報記載のように、単に燃料噴射弁の配設位置お
よび指向方向を定めただけでは、燃料の成層化を十分得
ることがむずかしいものとなる。このような成層化を阻
害する原因を追求したところ、作動室内での大きな渦に
よる撹拌作用と、燃料噴射弁からの噴霧が途中でロ−タ
表面に衝突することによる分散とが大きな原因である、
ということが判明した。

【０００６】したがって、本発明の目的は、燃料の成層
化をより十分に行なえるようにしたロ−タリピストンエ
ンジンの燃焼制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、トロコイド短軸よりもロ−タ回転方向進み側に配
設された第１点火ギャップに指向された燃料噴射弁か
ら、作動室内に直接燃料を噴射するようにしたロ−タリ
ピストンエンジンにおいて、ロ−タフランク面に、ロ−
タ回転方向進み側にオフセットさせて、ロ−タハウジン
グ内面と協動して燃焼室を形成するためのリセスが形成
され、前記燃料噴射弁の配設位置が、進み側のアペック
スシ−ルが前記第１点火ギャップを通過した直後の状態
において該第１点火ギャップと該燃料噴射弁とを結ぶ直
線がロ−タ表面と接触する位置よりも進み側に位置する
ように設定されると共に、着火時における遅れ側のアペ
ックスシ−ルよりも遅れ側に位置するように設定され、
前記燃料噴射弁の燃料噴射期間が、進み側アペックスシ
−ルが前記第１点火ギャップを通過した後に前記燃料噴
射弁からの噴霧先端が前記燃焼室に到達し、かつ前記リ
セスの遅れ側端縁部とロ−タハウジング内面間の隙間
が、該リセスの遅れ側端縁に対応した位置においての該
燃料噴射弁からの噴霧の幅よりも小さくなる前に噴霧後
端が該燃焼室に到達するように設定されている、ような
構成としてある。

【０００８】エンジン負荷が小さいときは大きいときに
比して、燃料噴射時期を遅くすることができる。また、
エンジン回転数が小さいときは大きいときに比して、燃
料噴射時期を遅くすることができる。さらに、エンジン
負荷とエンジン回転数との少なくとも一方が低下するに
つれて、燃料噴射率を低下させることができる。

【０００９】前記リセスの遅れ側端縁のロ−タフランク
面に対する傾斜を、該リセスの進み側端縁のロ−タフラ
ンク面に対する傾斜よりも強くすることができる。

【００１０】前記第１点火ギャップよりもさらにロ−タ
回転方向進み側に、少なくとも低負荷時に作動される第
３点火ギャップを配設することができる。

【００１１】ロ−タフランク面に、前記リセスよりもロ
−タ回転方向遅れ側にさらに、ロ−タハウジングの内面
と協動してさらに別の燃焼室を形成する別のリセスが形
成され、点火時期において、前記第１点火ギャップが進
み側の燃焼室に位置されると共に、トロコイド短軸より
もロ−タ回転方向遅れ側に配設された第２点火ギャップ
が、遅れ側に位置する前記別の燃焼室に位置されるよう
にすることができる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１に記載された本発明によれば、
基本的に、リセスをロ−タ回転方向進み側へオフセット
して形成することにより、リセスに対応して形成される
燃焼室に到達した燃料は、作動室内に生じる大きな渦に
極力乱されることなく、当該燃焼室すなわちリセス部分
に貯留される作用が強まることになる。そして、燃料噴
射時期の適切な設定により、ロ−タ表面に噴霧が全くあ
るいは殆ど触れることな燃焼室へ到達されることにな
る。このようにして、全体として、着火時点において第
１点火ギャップ付近でリッチな混合気を確実に形成し
て、成層化が十分図られることになる。

【００１３】請求項２または３に記載したような構成と
することにより、エンジン負荷あるいはエンジン回転数
の変化に応じて燃料噴射時期を、大きな渦の影響を受け
にくくなる極力遅い時期として、請求項１に記載の効果
をより確実に得る上で好ましいものとなる。

【００１４】請求項４に記載したような構成とすること
により、燃料噴射率すなわち単位時間当りの燃料噴射量
をエンジン負荷あるいはエンジン回転数に応じて適切に
補正して、大きな渦の影響をうけにくい遅い時期に燃料
噴射を行ないつつ、必要な量の燃料を噴射することがで
きて、請求項１の効果を常に確実に得る上で好ましいも
のとなる。

【００１５】請求項５に記載したような構成とすること
により、リセス部分に到達した燃料がその遅れ側端縁部
分より遅れ側に逃げることが極力抑制されて、十分な成
層化を維持する上でより好ましいものとなる。

【００１６】請求項６に記載したような構成とすること
により、第３点火ギャップによる点火によって、燃焼室
の進み側への火炎伝幡が問題となる低負荷時において、
この進み側での燃焼を十分に行なうことができる。

【００１７】請求項７に記載したような構成とすること
により、別のリセスによって大きな渦が発生しにくくな
ると共に、進み側のリセスに対する大きな渦の影響を低
減することができ、請求項１に記載の効果をより一層高
めることができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１は本発明の第１実施例を示すものであ
る。この図１において、バンケル型のロ−タリピストン
エンジンＲＥは、ロ−タハウジング１と、３つの頂点を
有するロ−タ２と有する。ロ−タ２の各頂点部分には、
アペックスシ−ル３、４あるいは５が取付けられてい
る。このロ−タ２によって、ロ−タハウジング１内に
は、３つの作動室６、７、８が画成され、図１では、作
動室６が圧縮行程にあり、作動室７が排気行程にあり、
作動室８が吸気行程にあるときを示している。

【００１９】ロ−タ２の表面のうち、各アペックスシ−
ル間にある３つのロ−タフランク面２ａ〜２ｃには、そ
れぞれリセス９、１０あるいは１１が形成されている。
各リセス０〜１１はそれぞれ、ロ−タフランク面２ａ〜
２ｃのロ−タ回転方向中心線よりも進み側にオフセット
した位置に形成され、実施例では、上記ロ−タ回転方向
中心線よりも進み側においてのみリセス９〜１１が存在
するようにされている。

【００２０】図１中、１２は吸気ポ−ト、１３は排気ポ
−ト、１４は第１点火プラグ（その点火ギャップを符号
１４ａで示す）、１５は第２点火プラグ（その点火ギャ
ップを符号１５ａで示す）、１６は燃料噴射弁である。
また、Ｘはトロコイド短軸、Ｙはトロコイド長軸であ
り、上記２つの点火プラグ１４、１５は、排気ポ−ト１
３とは反対側に位置するようにロ−タハウジング１に取
付けられている。より具体的には、トロコイド短軸Ｘを
境にして、ロ−タ回転方向進み側に第１点火プラグ１４
が位置され、遅れ側に第２点火プラグ１５が位置され、
その配置は市販されているロ−タリピストンエンジンと
同じである。

【００２１】前記燃料噴射弁１６は、ロ−タハウジング
１に取付けられており、その具体的な配置位置は次のよ
うになっている。すなわち、燃料噴射弁１６は、各点火
プラグ１４、１５よりもロ−タ回転方向遅れ側に位置さ
れていて、その指向方向（指向線をαで示し、このαは
噴霧の中心線ともなる）は第１点火ギャップ１４ａとさ
れている。また、燃料噴射弁１６は、着火時における作
動室の遅れ側アペックスシ−ルよりもさらに遅れ側に位
置、すなわち燃焼による高温かつ高圧のガスが直接燃料
噴射弁１６に作用しないような位置とされている。上述
のような所定範囲内において、燃料噴射弁１６は極力遅
い側に設けるのが好ましい。なお、実施例では、アペッ
クスシ−ル４が第１点火ギャップ１４ａを通過した直後
時点において、燃料噴射弁１６からの噴霧が、リセス９
の遅れ側端縁βにわずかに接触するかしない程度となる
ようにされている。

【００２２】燃料噴射弁１６からの燃料噴射時期は次の
ように設定されている。なお、説明の都合上、図１で圧
縮行程にある作動室６つまりリセス９に着目して説明す
ることとする。先ず、燃料噴射弁１６からの噴霧は、ア
ペックスシ−ルが第１点火ギャップ１４ａを通過した直
後よりも遅い時期にリセス９（リセス９に対応してロ−
タハウジング１内面との間に形成される燃焼室）に到達
するようにされている。

【００２３】また、リセス９の遅れ側端縁をβとし、こ
のβを通りかつ燃料噴射弁１６の指向線αと直交する方
向に伸びる直線Ｌを想定し、この直線Ｌがロ−タハウジ
ング１内面と当接する位置をγとする。そして、この直
線Ｌ上において、上記２点βとγとの間隔をｄとする
と、この間隔ｄは、図１の状態からロ−タ２が回転する
につれて徐々に小さくなる。

【００２４】一方、燃料噴射弁１６から噴射される燃料
すなわち噴霧は、その幅が徐々に拡大していくが、上記
直線Ｌ部分での幅、すなわちリセス９の遅れ側端縁βに
対応した位置での噴霧幅をｅとする。そして、この噴霧
幅ｅよりも上記間隔ｄの方が大きいうちに、噴霧の後端
（噴射燃料の最終部分）がリセス９部分に到達するよう
なタイミングで燃料噴射が終了される。

【００２５】上述のような燃料噴射時期の設定により、
燃料噴射弁１６からの噴霧がロ−タ表面（ロ−タフラン
ク面）に対して衝突する度合が従来よりもはるかに低減
されて、リセス部分に到達する燃料割合が従来よりも多
くなる。

【００２６】ここで、ロ−タ２の回転（図１中時計方向
に回転）に起因して、圧縮行程にある作動室６内には、
全体として図中時計回りの大きな吸気の渦が形成され
る。また一方、作動室６の進み側端部付近すなわちリセ
ス９部分においては、反時計回りの小さな吸気の渦が形
成される。この小さな吸気の渦は、リセスに到達した燃
料をここに閉じ込めておくような作用を行なうので、成
層化のためには好ましいものとなる。これに対して大き
な渦は、リセス９に到達した燃料をここから拡散するよ
うな作用を行なって成層化の上では好ましくない存在で
ある。

【００２７】本発明では、リセス９が進み側にオフセッ
トして形成されているので、この大きい渦による拡散作
用を受けにくいものとなる。また、小さい渦による燃料
のリセス９内への閉じ込め作用が十分強くなるので、全
体として、リセス９に到達した燃料は、このリセス９内
に十分閉じこめられることになる。そして、前述のよう
に、燃料噴射弁１６からの燃料はロ−タ２に衝突するこ
となくリセス９へ到達されるので、全体として成層化が
十分向上されることになる。

【００２８】リセス９〜１１は、市販のロ−タリピスト
ンエンジンに形成されているリセスよりも深く、かつロ
−タ回転方向において短く形成されているが、その遅れ
側端縁部のロ−タフランク面に対する傾斜を、進み側端
縁部のロ−タフランク面に対する傾斜よりも大きくする
ことにより、遅れ側端縁部から遅れ側へと燃料が流出し
てしまうのをより確実に防止する上で好ましいものとな
る。このような傾斜の設定を、図１中において、リセス
１０部分においてのみ一点鎖線で示してある。なお、点
火プラグ１４、１５による点火時期は、市販のものとほ
ぼ同じ通常のタイミングの範囲に設定される。

【００２９】図１中Ｕはマイクロコンピュ−タを利用し
て構成された制御ユニットで、この制御ユニットＵに
は、各センサＳ１〜Ｓ３からの信号が入力される。セン
サＳ１はエンジン負荷、例えば吸入空気量を検出するも
のである。センサＳ２は、エンジン回転数を検出するも
のである。センサＳ３はクランク角度を検出するもので
ある。

【００３０】制御ユニットＵからは、燃料噴射弁１６に
対して燃料噴射信号（開弁信号）が出力され、また燃料
噴射弁１６への供給燃料圧を調整する燃料圧調整弁２１
に対して燃料圧信号が出力される。この調整弁２１に関
連した構成を以下に説明する。先ず、燃料タンクより伸
びる燃料配管２２に対して燃料ポンプ２２が接続され、
この燃料ポンプ下流の配管２２より分岐された分岐配管
２２ａに対して燃料噴射弁１６が接続されている。そし
て、この分岐配管２２ａよりも下流側の配管２２に対し
て、上記調整弁２１が接続されている。なお、調整弁２
１下流の配管２２は、リタン−配管として燃料タンクへ
連なるものである。

【００３１】これにより、調整弁２１の開度を小さくす
ることにより、分岐配管２２ａすなわち燃料噴射弁１６
への供給燃料圧が大きくなって、同じ開弁時間であれば
より多量の燃料が噴射される。逆に、調整弁２１の開度
を大きくすることにより、燃料噴射弁１６への供給燃料
圧が小さくなって、同じ開弁時間であれば少ない燃料が
噴射されることになる。このように、調整弁２１の開度
を調整することにより、燃料噴射弁１６からの単位時間
当りの燃料噴射量すなわち燃料噴射率が変更される。

【００３２】制御ユニットＵによる燃料噴射弁１６、調
整弁２１の制御は次のようにして行なわれる。なお、燃
料噴射弁１６からの燃料噴射量そのものは、基本的に、
エンジン負荷とエンジン回転数とをパラメ−タとして既
知のように設定される。先ず、エンジン負荷が小さいと
きは大きいときに比して、燃料噴射量も少なくてすむの
で、燃料噴射時期遅くされる。すなわち、作動室内での
大きな渦の影響を極力受けないように、前述した所定の
燃料噴射時期の範囲で、極力遅い時期に燃料噴射が行な
われる。同様に、エンジン回転数が小さいときは大きい
ときに比して、燃料噴射時期が遅くされる。

【００３３】一方、燃料噴射率は、エンジン負荷が小さ
くなるほど小さくされ、同様にエンジン回転数が小さく
なるほど小さくされる。このような燃料噴射率の制御に
よって、前述した所定燃料噴射時期の範囲内で、極力遅
い時期に燃料噴射を必要量だけ行ないつつ、多量の燃料
噴射を行なう場合でも所定燃料噴射時期の範囲内で燃料
噴射を完了することができる。

【００３４】なお、前述した成層化燃焼は、実施例では
低負荷時にのみ行なわれ、中、高負荷時には、燃料噴射
時期が十分早められて、作動室内での大きな渦を利用し
た燃料の撹拌作用による予混合燃焼が行なわれる。

【００３５】図２は本発明の第２実施例を示すもので、
前記実施例を同一構成要素には同一符号を付してその説
明は省略する（このことは以下の第３実施例についても
同じ）。本実施例では、各ロ−タフランク面２ａ〜２ｃ
に対して、ロ−タ回転方向中心線を境にして、進み側に
前記実施例と同様な機能を行なうリセス９、１０あるい
は１１を形成すると共に、遅れ側においてさらに別のリ
セス３１、３２あるいは３３を形成してある。勿論、こ
の別のリセス３１〜３３も、ロ−タハウジング２内面と
協動して別の燃焼室を形成するものであり、リセス９、
１０あるいは１１に対しては連通することなく独立して
形成されている。そして、ほぼ圧縮上死点にあるとき
に、進み側のリセス９（１０あるいは１１）に第１点火
ギャップ１４ａが位置され、遅れ側に位置する別のリセ
ス３１（３２あるいは３３）に第２点火ギャップ１５ａ
が位置される。そして、リセスに点火ギャップが位置し
た状態で点火が実行される。

【００３６】本実施例によれば、別のリセス３１〜３３
によって、作動室内に生じる大きな渦の生成そのものを
低減することができると共に、生成された大きな渦が進
み側のリセス９〜１１に進入しにくくなって、成層化を
より十分に行なうことができる。また、進み側のリセス
９〜１１から燃料が遅れ側へ拡散したとしても、遅れ側
のリセス３１〜３３に少なからず燃料がとどめられて、
第２点火ギャップ１５ａによる確実な着火を得ることが
できる。

【００３７】なお、低負荷時においてのみ進み側のリセ
ス９（１０あるいは１１）に対して例えば理論空燃比と
なるように燃料を供給して成層化燃焼を行ない、中、高
負荷時は燃料噴射タイミングを早めて、作動室内全体に
渡って均一に燃料を分散させる予混合燃焼が行なわれ
る。成層化燃焼の際、進み側のリセス９（１０、１１）
と遅れ側のリセス３１（３２、３３）との間にあるロ−
タフランク面とロ−タハウジング１との間隔が小さくな
って、両リセス９（１０、１１）と３１（３２、３３）
との隔離が十分になされて、進み側リセス９（１０、１
１）内の燃料が遅れ側のリセス３１、（３２、３３）側
へ洩れ出るのが極力防止される。

【００３８】図３は本発明の第３実施例を示すものであ
る。本実施例では、各ロ−タフランク面２ａ〜２ｃに対
して、遅れ側のリセス４１、４２あるいは４３を形成し
てある。この遅れ側のリセス４１〜４３は、進み側のリ
セス９、１０あるいは１１と連通していて、かつ進み側
のリセス９〜１１よりも浅く形成されている（市販のロ
−タリピストンエンジンとほぼ同じ程度の深さ）。

【００３９】第３実施例ではさらに、第１点火プラグ１
４よりもさらに進み側において、第３点火プラグ４４
（その点火ギャップを符号４４ａで示す）が配設されて
いる。この第３点火プラグ４４は、ロ−タ２がほぼ圧縮
上死点にあるときに、進み側リセス９（１０あるいは１
１）のロ−タ回転方向ほぼ中心に位置するように位置設
定されている。

【００４０】この第３実施例では、第３点火プラグ４４
は、低負荷時においてのみ作動（点火）されるようにな
っている。より具体的には、低負荷時には、第１点火プ
ラグ１４および第３点火プラグ４４の２つの点火プラグ
が点火されて（第２点火プラグ１５は休止）、第１点火
プラグ１４からでは火炎伝幡しにくかった燃焼室の進み
側部分の燃焼を十分に行なえるようにしてある。勿論、
低負荷時には成層化燃焼が行なわれる。

【００４１】また、低負荷時以外のときは、予混合燃焼
を行なうので、通常通り第１点火プラグ１４と第２点火
プラグ１５との２つの点火プラグによる点火を行なっ
て、第３点火プラグ４４は休止させるようにしてある。
なお、全運転領域において、全ての点火プラグ１４、１
５、４４の点火を実行させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す正面一部断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す正面一部断面図。

【図３】本発明の第３実施例を示す正面一部断面図。

【符号の説明】

Ｕ：制御ユニット Ｓ１：エンジン負荷センサ Ｓ２：エンジン回転数センサ Ｓ３：クランク角度センサ Ｘ：トロコイド短軸 α：燃料噴射弁の指向線 β：リセスの遅れ側端縁 ｄ：βとγとの間隔 Ｌ：βを通り指向線αと直交する直線 γ：直線Ｌとロ−タハウジング内面との交点 １：ロ−タハウジング ２：ロ−タ ２ａ〜２ｃ：ロ−タフランク面 ３〜５：アペックスシ−ル ６〜８：作動室 ９〜１１：リセス（進み側） １４：第１点火プラグ １４ａ：第１点火ギャップ １５：第２点火プラグ １５ａ：第２点火ギャップ １６：燃料噴射弁 ２１：燃料圧調整弁 ２２：燃料配管 ２２ａ：分岐配管 ２３：燃料ポンプ ３１〜３３：別のリセス（遅れ側） ４１〜４３：別のリセス（遅れ側） ４４：第３点火プラグ ４４ａ：第３点火ギャップ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トロコイド短軸よりもロ−タ回転方向進み
   側に配設された第１点火ギャップに指向された燃料噴射
   弁から、作動室内に直接燃料を噴射するようにしたロ−
   タリピストンエンジンにおいて、 ロ−タフランク面に、ロ−タ回転方向進み側にオフセッ
   トさせて、ロ−タハウジング内面と協動して燃焼室を形
   成するためのリセスが形成され、 前記燃料噴射弁の配設位置が、進み側のアペックスシ−
   ルが前記第１点火ギャップを通過した直後の状態におい
   て該第１点火ギャップと該燃料噴射弁とを結ぶ直線がロ
   −タ表面と接触する位置よりも進み側に位置するように
   設定されると共に、着火時における遅れ側のアペックス
   シ−ルよりも遅れ側に位置するように設定され、 前記燃料噴射弁の燃料噴射期間が、進み側アペックスシ
   −ルが前記第１点火ギャップを通過した後に前記燃料噴
   射弁からの噴霧先端が前記燃焼室に到達し、かつ前記リ
   セスの遅れ側端縁部とロ−タハウジング内面間の隙間
   が、該リセスの遅れ側端縁に対応した位置においての該
   燃料噴射弁からの噴霧の幅よりも小さくなる前に噴霧後
   端が該燃焼室に到達するように設定されている、ことを
   特徴とするロ−タリピストンエンジンの燃焼制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 エンジン負荷が小さいときは大きいときに比して、燃料
   噴射時期が遅くされるもの。
3. 【請求項３】請求項１において、 エンジン回転数が小さいときは大きいときに比して、燃
   料噴射時期が遅くされるもの。
4. 【請求項４】請求項１において、 エンジン負荷とエンジン回転数との少なくとも一方が低
   下するにつれて、燃料噴射率が低下されるもの。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記リセスの遅れ側端縁のロ−タフランク面に対する傾
   斜が、該リセスの進み側端縁のロ−タフランク面に対す
   る傾斜よりも強くされているもの。
6. 【請求項６】請求項１において、 前記第１点火ギャップよりもさらにロ−タ回転方向進み
   側に、少なくとも低負荷時に作動される第３点火ギャッ
   プが配設されているもの。
7. 【請求項７】請求項１において、 ロ−タフランク面に、前記リセスよりもロ−タ回転方向
   遅れ側にさらに、ロ−タハウジングの内面と協動してさ
   らに別の燃焼室を形成する別のリセスが形成され、 点火時期において、前記第１点火ギャップが進み側の燃
   焼室に位置されると共に、トロコイド短軸よりもロ−タ
   回転方向遅れ側に配設された第２点火ギャップが、遅れ
   側に位置する前記別の燃焼室に位置されるもの。