JPH0730710B2 - ロ−タリピストンエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

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燃料供給装置、特
に作動室に直接燃料を噴射する燃料噴射ノズルが備えら
れたロータリピストンエンジンの燃料供給装置に関す
る。

（従来の技術） ロータリピストンエンジンの作動室に燃料を供給する方
法として、例えば特公昭52−19612号公報に示されてい
るように、ロータハウジングの所定位置に燃料噴射ノズ
ルをその噴口が作動室を指向するように設置して、該ノ
ズルから作動室に直接燃料を噴射供給する方法が知られ
ている。この燃料供給方法は、当該エンジンの低負荷時
に作動室内に燃料を遍在させて混合気の層状化を図るた
めに用いられるものであって、燃費性能や排気性能が向
上されるという利点がある。

ところで、このような方法を用いて上記混合気の層状化
を図るには、作動室のトレーリング側に燃料が残留され
ることによる火炎伝播性の悪化等を防止すべく、該作動
室のリーディング側にリッチな混合基を遍在させること
が有利である。そして、上記公報においては、燃料噴射
ノズルの噴口つまり噴射方向がロータにおけるロータフ
ランクのリーディング側を指向している時でしかも作動
室の容積変化率が最大となる時に燃料の噴射を行うこと
により、作動室のリーディング側にリッチな混合気を偏
在させるといった方法が用いられている。これによれ
ば、混合気の作動室リーディング側への層状化による燃
焼性の向上効果が得られると共に、容積変化率が最大で
あることに伴って作動室内の空気の流れが速い時に燃料
が噴射されることにより、燃料の気化霧化が促進される
ことが期待できる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このように作動室内に直接燃料を噴射供
給する方法を用いる場合においては、燃料の気化霧化が
悪化が極めて重要な問題であり、上記公報のように単に
作動室の容積変化率が最大の時に燃料の噴射を行うとい
った手段では、このような問題を確実に解決することは
できない。そのため、燃焼状態が悪化して排気ガス中の
有害成分であるHCが多量に発生することになる。

更に、上記公報に示されたものは、燃料の噴射時期がロ
ータの回転位置のみによって決定されるものであり、燃
料はロータフランクの特定位置（リーディング側）に向
けて常時噴射されるようになっているため、ノッキング
の発生を未然に防止することはできない。つまり、この
ノッキングは当該エンジンの加速時或いはスロットル全
開時に、極めて高温状態となっているロータリセスのト
レーリング側における切り上がり部周辺で生じる自己着
火が主たる原因となって発生するものであるが、上記公
報の如く運転状態の変化に関係なく常にロータフランク
の同一位置に向けて燃料を噴射する構成では、ノッキン
グの発生を防止することができないのは勿論のこと、こ
のノッキングに対しては何の対策も講じられていないの
が実情である。

本発明はロータリピストンエンジンの燃料供給装置に関
する上記のような実情に対処するもので、燃料噴射ノズ
ルから作動室に直接噴射される燃料を所定の手段により
微粒化させて排気ガス中のHCの含有量を減少させると共
に、運転状態に応じて燃料の噴射時期及び噴射方法を最
適制御することによりノッキングの発生を未然に防止す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的達成のため次のように構成したことを
特徴とする。

即ち、作動室に直接燃料を噴射する燃料噴射ノズルを有
するロータリピストンエンジンの燃料供給装置におい
て、上記燃料噴射ノズルの噴口近傍にエアを噴出させる
エアブリード手段が設けると共に、エンジンの運転領域
がノッキングの発生し易い所定の領域にある時に、上記
エアブリード手段によるエアの噴出を停止し且つ上記燃
料噴射ノズルの噴射時期を吸気行程後半とする制御手段
を備えたことを特徴とする。そして、この制御手段が上
記の如く燃料噴射時期を吸気行程後半とすることによ
り、燃料噴射ノズルからの噴射燃料は、ロータのロータ
フランク面に形成されたロータリセス部のトレーリング
側切り上がり部に達するようになっている。

（作用） 上記の構成によれば、燃料噴射ノズルから噴射される燃
料は、エアブリード手段により噴出されるエアの作用に
よって拡散された上で作動室内に供給されることになる
ので、該ノズルから直接燃料を作動室に噴射する場合に
おける燃料気化率の低下等の問題が解消されて、噴射燃
料の気化霧化が促進されることになる。

更に、ノッキングの発生し易い運転領域においては、噴
射燃料がエアブリード手段により拡散されることなく、
ロータフランク面のロータリセス部におけるトレーリン
グ側の切り上がり部に噴射されることになるので、この
切り上がり部周辺が噴射燃料によって良好に冷却される
ことになる。これにより、上記切り上がり部が高温状態
であること等に起因してその周辺部に自己着火が生じる
といった事態が回避され、ノッキングの発生が効果的に
防止されることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

先ず、第１図に基づいて該実施例の概略構成を説明する
と、ロータリピストンエンジン１は、トロコイド状の内
周面が形成されたロータハウジング２とその両側に配置
されたサイドハウジング３とによって画成されてなるト
ロコイド空間４を有し、偏心軸５に支承されたロータ６
が該空間４内をｘ方向に遊星回転運動する構成とされて
いる。

上記サイドハウジング３には、一端がトロコイド空間４
に開口され且つ他端がスロットルバルブ７を配設してな
る吸気通路８に通じる吸気ポート９が設けられており、
またロータハウジング２には、一端がトロコイド空間４
に開口され且つ他端が排気通路（図示せず）に通じる排
気ポート10と、先端着火部がトロコイド空間４を臨む点
火プラグ11₁,11₂とが配設されている。そして、上記ロ
ータ６の外周面は、中央部にロータリセス12…12が設け
られた３つのロータフランク13…13により構成され、該
ロータ６の回転に伴って各ロータフランク13…13が吸
気、圧縮、燃焼、排気を行うための作動室を順次形成す
るようになっている。

また、上記サイドハウジング３には、吸気ポート９内に
燃料を噴射する第１燃料噴射ノズル14が設置されてお
り、更にロータハウジング２には、ロータフランク13に
よって形成される作動室15に直接燃料を噴射する第２燃
料噴射ノズル16が設置されている。そして、上記第２燃
料噴射ノズル16は、エンジン低負荷時に吸気作動室15の
リーディング側つまり点火プラグ11₁（11₂）側に燃料を
層状化させるため、その噴口部16aが点火プラグ11₁（11
₂）側を指向するように傾斜して取付けられている。

然して、このエンジン１には、一端が上記第２燃料噴射
ノズル16の噴口部16a近傍に開口され且つ他端が上記吸
気通路８におけるスロットルバルブ７の直上流側に開口
されて、その途中に開閉弁17を備えてなるエアブリード
通路18が設けられている。そして、上記開閉弁17が開か
れている時は吸気作動室15内の負圧によって、吸気通路
８内のエアがエアブリード通路18内に導かれ更に第２燃
料噴射ノズル16の噴口部16a近傍に噴出されるようにな
っている。

以上の構成に加えてこのエンジン１には、運転領域に応
じて第1,第２燃料噴射ノズル14,16による燃料の噴射供
給と、エアブリード通路18上の開閉弁17の開閉動作とを
制御するコントロールユニット20が備えられている。こ
のコントロールユニット20は、スロットル開度センサ21
からのスロットル開度信号ａとブースト圧センサ22から
のブースト圧信号ｂとエンジン回転センサ23からの回転
数信号ｃとを入力してエンジン１の運転領域がいずれの
領域にあるかを検出する。そして、この検出結果に基づ
いて、第1,第２燃料噴射ノズル14,16による燃料の噴射
供給を行わせるか否かの判定と、各ノズル14,16の噴射
時期の設定と、エアブリード手段を作動させるか否かの
判定とを行った上で、第１燃料噴射ノズル14への第１噴
射信号ｄと、第２燃料噴射ノズル16への第２噴射信号ｅ
と、開閉弁17への開閉信号ｆとを出力するようになって
いる。

次に、上記実施例の作用を、コントロールユニット20の
動作を示す第２図のフローチャートに従って説明する。

先ず、コントロールユニット20はフローチャートにおけ
るステップS₁を実行して、ブースト圧信号ｂが示すブー
スト圧Ｐと、スロットル開度信号ａが示すスロットル開
度Ａと、回転数信号ｃが示すエンジン回転数ｎとを読み
込む。そして、この読み込んだ各値に基づいて以下のス
テップS₂〜S₇を実行することによりエンジンの運転領域
を判定し、この判定結果に応じてステップS₈,S₉とステ
ップS₁₀とステップS₁₁,S₁₂との３通りの処理のうちのい
ずれか一つを実行する。

このような動作を具体的に説明すると以下に示すように
なる。即ち、ステップS₂で上記エンジン回転数ｎが第１
設定回転数n₁以下であることが判定された場合つまり第
３図に示す領域Ｉである場合と、ステップS₃及びステッ
プS₇で上記エンジン回転数ｎが第２設定回転数n₂以上で
あり且つ上記ブースト圧Ｐが第３設定圧P₃以下であるこ
とが判定された場合つまり第３図に示す領域IIである場
合と、ステップS₄及びステップS₇で上記アクセル開度Ａ
の時間点変化率ΔA/Δｔが所定値以下であり且つブース
ト圧Ｐが上記第３設定圧P₃以下であることが判定された
場合つまり第３図に示す領域III,IV,Vで加速が行われて
いない場合と、ステップS₅でブースト圧Ｐが第１設定圧
P₁以下であることが判定された場合つまり加速が行われ
ている場合であってしかも第３図に示す領域IIIである
場合と、ステップS₆及びステップS₇でブースト圧Ｐが第
２設定圧P₂以上であり且つ第３設定圧P₃以下である場合
つまり加速が行われている場合であって第３図に示す領
域Ｖである場合とにおいては、ステップS₁₁及びステッ
プS₁₂が実行される。この場合、上記ステップS₁₁におい
てはコントロールユニット20からエアブリード通路18上
の開閉弁17を開くための開閉信号ｆを出力して、第２噴
射ノズル16の噴口部16a近傍にエアを噴出させる。ま
た、上記ステップS₁₂においてはコントロールユニット2
0から第２燃料噴射ノズル16に対してのみ作動室15のリ
ーディング側に燃焼を噴射させるための第２噴射信号ｅ
を所定の時期（吸気行程前半）に出力する。つまり、上
記の如くエアを噴出させた状態で、ロータ６の回転位置
が例えば第４図に示す（イ）の位置と（ロ）の位置との
間の所定位置にある時にロータフランク13のリーディン
グ側に向けて燃料を噴射させるのである。これにより、
上記第２燃料噴射ノズル16から噴射される燃料は、エア
ブリード通路18から噴出されたエアにより拡散されて良
好にその微粒化が促進された上で、作動室15のリーディ
ング側に層状化されることになって、燃費性能が向上さ
れると共に排気性能の改善特に排気ガス中の有害成分で
あるHCの低減が図られることになる。

また、フローチャートにおけるステップS₃及びステップ
S₇でエンジン回転数ｎが第２設定回路数n₂以上であり且
つブースト圧Ｐが第３設定圧P₃以上であることが判定さ
れた場合つまり第３図に示す領域VIである場合と、ステ
ップS₄（ステップS₆）及びステップS₇でブースト圧Ｐが
第３設定圧P₃以上であることが判定された場合（エンジ
ン回転数ｎは、n₁≦ｎ≦n₂）つまり第３図に示す領域VI
Iである場合とにおいては、ステップS₁₀が実行される。
このステップS₁₀においては、コントロールユニット20
から第１燃料噴射ノズル14により噴射を行わせるための
第１噴射信号ｄと、第２燃料噴射ノズル16により作動室
15のトレーリング側に燃料を噴射させるための第２噴射
信号ｅとを所定時期に出力する。従って、上記第２燃料
噴射ノズル16からは、ロータ６の回転位置が例えば第４
図に示す（ロ）の位置と（ハ）の位置（或いは（ニ）の
位置）との間の所定位置にある時にロータフランク13の
トレーリング側に向けて燃料が噴射供給されるのであ
る。このように、エンジン出力が要求されるこのような
領域においては、第２燃料噴射ノズル16からのトレーリ
ング側への燃料の噴射供給に加えて第１燃料噴射ノズル
14から噴射された燃料が吸気ポート９側から作動室15内
に供給されることにより、作動室15内の燃料分布が均一
化されて混合気のミキシングが良好に行われ、これによ
り所要のエンジン出力が得られることになる。

然して、フローチャートにおけるステップS₂〜S₆におい
て全てYESの判定がなされた場合つまり第３図に示す領
域IVであってしかも加速が行われている場合にはステッ
プS₈及びステップS₉が実行される。上記ステップS₈にお
いては、コントロールユニット20からエアブリード通路
18上の開閉弁17を閉じるための開閉信号ｆを出力して、
第２燃料噴射ノズル16の噴口部16a近傍へのエアの噴出
を停止させる。また、上記ステップS₉においては、コン
トロールユニット20から第２燃料噴射ノズル16に対して
のみ作動室15のトレーリング側に燃料を噴射させるため
の第２噴射信号ｅを所定の時期つまり吸気行程後半に出
力する。

この場合において、上記第２燃料噴射ノズル16からは、
ロータ６の回転位置が第４図における（ハ）の位置にあ
る時に燃料が噴射されるようになっていると共にエアブ
リード通路18が閉鎖されていることにより、該ノズル16
からの噴射燃料Ｚは拡散されることなく同図に示すよう
にロータフランク13に形成されているロータリセス12の
トレーリング側切り上がり部12aに達することになる。
これにより、上記ロータリセス12のトレーリング側切り
上がり部12aの周辺が、噴射燃料Ｚによって良好に冷却
され、第３図の領域IV内において加速を行った場合に発
生するノッキングが未然に防止される。つまり、上記ノ
ッキングは、ロータリセス12のトレーリング側切り上が
り部12aが極めて高温でありしかも圧縮行程時において
は点火プラグ11₁,11₂の配設位置から離れた位置にある
ため、加速時等にこの切り上がり部12aの周辺に自己着
火が生じるといった事態が原因となって発生するのであ
るが、上記のようにこの切り上がり部12a周辺を第２燃
料噴射ノズル16からの噴射燃料Ｚによって冷却すること
によりノッキングの発生が効果的に防止されるのであ
る。

ここで、上記のようにロータリセス12のトレーリング側
切り上がり部12aに向けて燃料を噴射供給すればノッキ
ングを防止する上で如何に有利であるかを、第５図のグ
ラフを参照して説明する。このグラフは、ロータ６の回
転位置が第４図における（イ）〜（ニ）の位置にある時
に夫々燃料を噴射した場合における点火時期の進角量を
示したものであって、同グラフからも明らかなように、
（ハ）の位置で燃料を噴射するように噴射時期を設定す
ることにより、つまり上記トレーリング側切り上がり部
12aに向けて燃料を噴射することにより、上記進角量を
大きくすることが可能となって、ノッキングを防止する
上で有利となることが証明できる。尚、このグラフは、
第1,第２燃料噴射ノズル14,16の両者から燃料を噴射し
た場合についてのものであって、その横軸は、第２燃料
噴射ノズル16からの燃料噴射量を両噴射ノズル14,16か
らの燃料噴射量で除算した噴射量比率を示している。

ところで、上記実施例は当該エンジンのアイドル時等に
第２燃料噴射ノズル16から燃料の噴射供給を行う構成と
したものであるが、これとは別に上記アイドル時に第１
燃料噴射ノズル14のみから燃料を噴射させる構成として
もよい。そして、このような構成とした場合には、コン
トロールユニット20が第６図のフローチャートに示す処
理を実行することにより、第２燃料噴射ノズル16の作動
不良、つまり噴口部16aの目詰りを防止して、該ノズル1
6を良好に作動させることが可能となる。

つまり、コントロールユニット20は第６図のフローチャ
ートにおけるステップX₁でイグニッションスイッチがON
か否かの判定を行い、ONである場合にはステップX₂を実
行してエンジン回転数ｎとブースト圧Ｐとを読み込む。
そして、ステップX₃及びX₄で上記エンジン回転数ｎが所
定回転数n₀以下であるか否かと、ブースト圧Ｐが所定圧
P₀以上であるか否かとを判定し、この判定結果が両者共
にYESである場合つまりエンジンのクランキング時であ
る場合には第２燃料噴射ノズル16のみから燃料を噴射さ
せる。更に、コントロールユニット20はこのような処理
を、ステップX₆でエンジン回転数ｎが上記所定回転数n₀
を上回ったことが判定されるまでの間継続して行うと共
に、所定回転数n₀を上回った場合にはステップX₇,X₈を
実行して、上記第２燃料噴射ノズル16からの燃料噴射量
を徐々に減少させ、且つ第１燃料噴射ノズル14からの燃
料噴射を開始しその噴射量を徐々に増加させ、所定時間
経過後には第１燃料噴射ノズル14のみから噴射が行われ
るようにするのである。このように、エンジン始動直後
におけるクランキング時に、第２燃料噴射ノズル16から
燃料を噴射させておくことにより、該ノズル16の作動不
良が効果的に防止されることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、作動室に直接燃料を噴射
する燃料噴射ノズルの噴口部近傍に、エアブリード手段
を構成するエアブリード通路の一端を開口させて、所定
のエンジン運転領域で該通路の一端開口部から上記ノズ
ルの噴口部近傍にエアを噴出させるようにしたから、該
エアの作用によって上記ノズルからの噴射燃料の微粒化
ないし気化霧化が促進されて排気性能の向上が図られる
ことになる。

更に、ノッキングの発生し易いエンジン運転領域（加速
時）においては、上記エアブリード通路からのエアの噴
出を停止させた上で、上記燃料噴射ノズルからの噴射燃
料がロータリセス部のトレーリング側切り上がり部に達
するように該ノズルの噴射時期を吸気行程後半としたか
ら、上記噴射燃料が拡散されることなく上記切り上がり
部に達することになって該切り上がり部周辺が良好に冷
却されると共に、これに伴ってノッキングの発生が未然
に防止されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の実施例を示すもので、第１図は本
発明に係るロータリピストンエンジンの燃料供給装置を
示す概略構成図、第２図は上記装置に備えられたコント
ロールユニットの動作を示すフローチャート図、第３図
は制御領域を示すグラフ、第４図は該実施例の作用を示
す要部概略正面図、第５図は該実施例の効果確認のため
に行った測定結果を示すグラフ、第６図は本発明に関連
する上記コントロールユニットの他の制御例を示すフロ
ーチャート図である。 １……ロータリピストンエンジン、６……ロータ、12…
…ロータリセス、12a……トレーリング側切り上がり
部、13……ロータフランク、15……作動室、16……燃料
噴射ノズル（第２燃料噴射ノズル）、16a……噴口部、1
8……エアブリード手段（エアブリード通路）、20……
制御手段（コントロールユニット）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動室に直接燃料を噴射する燃料噴射ノズ
   ルが備えられたロータリピストンエンジンの燃料供給装
   置であって、上記燃料噴射ノズルの噴口近傍にエアを噴
   出させるエアブリード手段が設けられていると共に、エ
   ンジンの運転領域がノッキングの発生し易い所定の領域
   にある時に、上記エアブリード手段によるエアの噴出を
   停止し且つ上記燃料噴射ノズルからの噴射燃料がロータ
   のロータフランク面に形成されたロータリセス部のトレ
   ーニング側切り上がり部に達するように該ノズルの燃料
   噴射時期を吸気行程後半とする制御手段が備えられてい
   ることを特徴とするロータリピストンエンジンの燃料供
   給装置。