JPS5831453B2 - ロ−タリピストンエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃費および走行フィーリングをほとんど犠牲
にすることなく、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ。

ＮＯｘを共に低減し得る新規なロータリピストンエンジ
ンに関する。

近年、内燃機関の排気ガス中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘ
の低減が強く望まれており、このために従来より種々の
方式の内燃機関が提案されている。

しかしながら通常の内燃機関では、レシプロエンジンで
あるかロータリピストンエンジンであるかに係りなく、
ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘのうちいずれかの成分の放出量を低
減しようとすれば残る成分の放出量が増大することとな
り、これらを共に同時に低減することが困難である。

しかも通常の内燃機関では、排気ガス浄化対策を施せば
燃費およびフィーリング（ドライバビリティ、振動、騒
音）の悪化を引き起すのが常であり、特に自動車用の内
燃機関Ｇこおいては大きな不具合をもたらす。

例えば濃混合気を用いて内燃機関を運転することは、Ｎ
Ｏｘの低減および走行フィーリングの向上にとっては有
効であるが、その反面ＨＣ、ＣＯの増大および燃費の悪
化を引き起し、逆に希薄混合気による運転は、ＮＯｘ、
ＣＯの低減および燃費の改善（ことっては有効であるが
、その反面走行フィーリングの悪化を引き起すのである
。

本発明は、上記の点に鑑み、燃費およびフィーリングを
損うことなく排気ガス中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを共
に低減し得るロークリピストンエンジンを提供すること
を目的とする。

そして、本発明は、この目的を遠戚するために、ローク
リピストンエンジン（こおいて１サイクルあるいは複数
サイクルごとＯこ理論空燃比よりも濃い混合気による運
転と理論空燃比よりも希薄な混合気（こよる運転とを交
互Ｇこ繰返し、かつ各サイクル間を総合した平均空燃比
を理論空燃比Ｑこ近い値、より望ましくはこれよりも若
干希薄な空燃比とし、しかも濃混合気による運転時には
排気ガス温度を高めて主にＨＣ，Ｃｏの低減効果を高め
るためにリーディング側の点火栓のみによって該濃混合
気を着火することを特徴とする。

また、本発明は出力をより高めるために高負荷運転時に
は、全サイクルで濃混合気（こよる運転を行い、かつ、
リーディグ側およびトレーリング側の両点火栓で濃混合
気を着火することを特徴とする。

以下図面に示す本発明の一実施例を説明する。

第１図において、ハウジング１の内壁面のうち周壁面１
ａは２弧状のトロコイド曲線よりなる面をなし周壁面１
ｂは平面をなしており、このハウジング１内にはロータ
２が収納しである。

ロータ２は３角形状で、各頂点（こ装着したアペックス
シール３がハウジング１の周壁面１ａに接し、かつ側面
がハウジング１の側壁面１ｂに接しており、また、各周
面がハウジング１の内壁面との間で３つの作動室４，５
，６を形成している。

このロータ２はハウジング１内で遊星回転運動するもの
である。

なお、図示しないがロータ２の内周には出力軸が噛み合
い、出力軸はロータ２の遊星回転運動を回転運動として
外部（こ取り出すようｆこなっている。

ハウジング１には、周壁面１ｂに開口する吸気孔８およ
び周壁面１ａに開口する排気孔１０がそれぞれ設置して
あり、吸気孔８には吸気管１１が、また排気孔１０には
排気管１３がそれぞれ接続しである。

そして、吸気管１１は図示しない空気清浄器を介して大
気に通じ、排気管１３はサーマルリアクタ１５を介して
大気に開放されている。

前記吸気管１１には図示しないアクセルペダルと連結さ
れたスロットルバルブ１６が設置しである。

しかして、吸気孔８からは作動室内にスロットルバルブ
１６で制御された量の空気が供給されるようになってお
り、また、排気孔１０からは排気ガスが排気管１３およ
びサーマルリアクタ１５を介して大気に放出されるよう
になっている。

前記吸気孔８および排気孔１０の設置位置は、ハウジン
グ１の周壁面１ａのトロコイド短軸に対して、吸気孔８
はロータ２の回転方向（こ若干進んだ位置であり、排気
孔１０はロータ２の反回転方向に若干遅れた位置である
。

さらに、ハウジング１１こは前記吸気孔８の開口位置よ
りもロータ２の回転方向進み側において周壁面１ａに開
口する燃料噴射孔１７が形威しである。

この燃料噴射孔１７はクツ４広がって作動室に通じてい
る。

そして、この燃料噴射孔１７には燃料噴射装置２０の燃
料噴射ノズル２１が設置しである。

また、ハウジング１には圧縮行程中の作動室に対応する
位置（こ、前記トロコイド短軸をはさんで相対的（こロ
ータ２の回転方向進み側および遅れ側Ｏこ位置するり−
デング側およびトレーリング側の２つの点火栓１８゜１
９が設置してあり、この各点火栓１８．１９には後述す
る点火装置が接続されている。

前記燃料噴射装置２０は前記吸気孔８から作動室内に吸
入される空気に対して燃料を噴射し混合気を作るもので
混合気供給装置をなしており、ここでは、前記燃料噴射
ノズル２１、該燃料噴射ノズル２１１こ燃料タンク２２
内の燃料を圧送する燃料ポンプ２３、燃料噴射ノズル２
１の開閉弁動作を制御して燃料噴射時期および量を制御
する制御装置２４から構成されている。

前記燃料噴射ノズル２１はソレノイドを内蔵し制御装置
２４によって該ソレノイドが通電された時に開弁じて先
端の噴孔２１ａから燃料を噴射するもので、その噴孔２
１ａがハウジング１の燃料噴射孔１７に設置されている
。

次に、前記燃料噴射装置２０の制御装置２４および点火
栓１８．１９に接続される点火装置はそれぞれ以下の通
りに構成されている。

すなわち、まず制御装置２４については、各サイクルご
と（こ燃料噴射孔１１が吸気行程中の作動室に通じてい
る時に燃料噴射ノズル２１を開弁させ燃料噴射を行なわ
せるが、この燃料噴射ノズルの開弁時間をエンジンの高
負荷時を除いた軽・中負荷運転時（こは１サイクルごと
に比較的長い時間と比較的短い時間とが交互に繰り返さ
れるように制御し、かつエンジンの高負荷運転時にはい
ずれのサイクルにおいても比較的長い時間に制御するよ
う構成されている。

ここで、前記比較的長い開弁時間とは燃料噴射量が比較
的多く吸気孔８からの空気とによって作られる混合気が
空燃比１２−１３程度の濃混合気となることを示し、一
方、比較的短い開弁時間とは燃料噴射量が比較的少なく
吸気孔８からの空気とによって作られる混合気が空燃比
１８１９の希薄混合気となることを示している。

従って、上記の内容を換言すれば、燃料噴射装置２０は
、軽・中負荷運転時には、１サイクルごとに空燃比１２
〜１３の濃混合気および空燃比１８〜１９の希薄混合気
を交互（こ繰り返して作り出し、高負荷運転時にはいず
れのサイクルでも空燃比１２〜１３の濃混合気を作り出
すよう構成されていることになる。

また、前記点火装置については、エンジンの軽・中負荷
運転時（こは、希薄混合気が作り出されるサイクルでは
リープ゛ング側およびトレーリング側の両点大検１８．
１９を共に火花放電させ、濃混合気が作り出されるサイ
クルではリーデング側の点火栓１８のみを火花放電させ
、かつ高負荷運転時にはいずれのサイクルでもリーデン
グ側およびトレーリング側の両点大検を共に火花放電さ
せるよう構成されている。

上記燃料噴射装置２０の特に制御装置２４の構成および
点火装置の構成の一例を第２図に示す。

以下これを説明すると、制御装置２４Ｇこおいて、２５
はロータ２の回転に応じたパルス信号を受けた後運転条
件に応じた適正時間よりも比較的短い時間幅でリレー２
６をオンする第１のコンピュータである。

なお、比較的短い時間とは前述の通り燃料噴射ノズル２
１より噴射される燃料と吸気孔８より供給される空気と
によって作られる混合気の空燃比が１８〜１９になるこ
とを示す。

また、２７は第１のコンピュータ２５と同様の第２のコ
ンピュータであるが、パルス信号を受けてリレー１６を
オンする時間は前記の空燃比が１２〜１３になる比較的
長い時間幅となるよう構成されている。

２８は第１、第２のコンピュータ２５．２７に前記パル
ス信号を与えるパルス発信器であり、第１のリードスイ
ッチ２９および第２のリードスイッチ３０とマグネット
３１より構成されている。

このマグネット３１はエンジンの出力軸の回転速度の％
に同期して回転するものである。

なお、図に示した状態では第１のリードスイッチ２９は
マグネット３１の作用でオン状態となっており、第１の
コンピュータ２５にパルス信号を発信する。

この時第２のリードスイッチ３０はオフしている。

そしてこの状態からロータ２が％回転（公転）して出力
軸が１回転し、これに応じてマグネット３１が％回転す
れば、今度は第２のリードスイッチ３０がマグネット３
１の作用でオン状態となって第２のコンピュータ２７に
パルス信号を発信する。

次に、３２はエンジンの軽・中負荷運転時には第１のリ
ードスイッチ２９からのパルス信号を第１のコンピュー
タ２５に与えると共にエンジンの高負荷時には第１のリ
ードスイッチ２９からのパルス信号をも第２のコンピュ
ータ２７（こ与え、従ってパルス発信器２８からの全パ
ルス信号を第２のコンピュータ２７のみに発信するリレ
一手段である。

そして、このリレ一手段３２において、３３は２方切換
用のリレーであって通常時は図示の通りＧこ第１のリー
ドスイッチ２９と第１のコンピュータ２５とを接続して
いるが、ソレノイド３３に通電されると第１のリードス
イッチ２９と第２のコンピュータ２７とを接続するもの
である。

ここで、ソレノイド３３が通電されるのは回転数スイッ
チ３４あるいは負圧スイッチ３５のいずれかがオンにな
った時となるよう、ソレノイド３３にはバッテリ６０お
よび前記両スイッチ３４．３５が接続されている。

前記回転数スイッチ３４は前記エンジンの出力軸の回転
数が設定値、例えば３０００ｒｍｐ、以上になった時に
オンとなるようＯこ構成され、また、前記圧力スイッチ
３５は前記吸気管１１のスロットルバルブ１６の下流の
圧力を検知してこの圧力が設定値、例えば−１２０ｍｍ
Ｈｇ、以上Ｑこなった時にオンになるように構成されて
いる。

しかして、制御装置２４（こおいては、エンジンの出力
軸回転数が設定以上の高負荷となった時、又は吸気管圧
力が設定以上の高負荷となった時には、ソレノイド３３
′が通電され、リレー３３の作動（こよりパルス発信器
２８からの全パルス信号が第２のコンピュータ２７に発
信される。

この制御装置２４Ｉこおいて前記リレー２６はバッテリ
６０と燃料噴射ノズル２１のソレノイド間に接続され、
リレー２６がオンすると燃料噴射ノズル２１は開弁する
よう（こなっている。

従って、燃料噴射ノズル２１は、軽・中負荷運転時には
、交互に第１のコンピュータ２５で規定される時間幅お
よび第２のコンピュータ２７で規定される時間幅で開弁
され、前述の通り、濃混合気および希薄混合気を交互に
繰り返して作り出し、一方、高負荷運転時には、常に第
２のコンピュータ２７で規定される時間幅で開弁されて
濃混合気を作り出す。

次に点火装置４０を説明する。

なお、リーデング側の点火栓１８はあらゆるサイクルお
よび運転条件で火花放電されるので、該リーデング側の
点火栓用の点火装置は公知のもので良く、ここではトレ
ーリング側の点介栓用点火装置Ｏこついてのみ説明する
。

該点火装置４０において、４１はトレーリング側の点火
栓用の点火システムであり、公知の通りエンジンの出力
軸と同期して開閉するブレーカ４２およびイグニッショ
ンコイル４３′を有し、イグニッションコイル４３の２
次側コイルが点火栓１９に接続されている。

４４は自己保持型のリレーであって、一方のソレノイド
４４ａＫ通電された時にオフとなり、その後他方のソレ
ノイド４４ｂに通電された時（こオンとなり、その後一
方のソレノイド４４ａに通電されるまではオン状態を保
持するものである。

ここで、一方のソレノイド４４ａが通電されるのは制御
装置２４の第１のリードスイッチ２９がオンとなった時
であり、従ってこの時には自己保持型リレー４４はオフ
となり、トレーリング側点火栓１９の点火は正常に行な
われる。

この時は燃料噴射装置２０によって希薄混合気が作られ
る時である。

また、他方のソレノイド４４ｂが通電されるのは制御装
置２４の第２のリードスイッチ３０がオンとなった時で
あり、この時自己保持型リレー４４はオンとなってブレ
ーカ４２は短絡状態となるので、点火栓１９の点火作用
は停止する。

この時は燃料噴射装置２０によって濃混合気が作られる
時である。

４５は回転数スイッチであり、通常はオン状態であるが
、前記出力軸の回転数が設定値、例えば３０００ｒｐｍ
、以上になった時にはオフとなるように構成されている
。

また、４６は圧力スイッチであり、前記吸気管１１のス
ロットルバルブ１６の下流の圧力を検知しこの圧力が設
定値、例えば−１２０ｍｍＨｇ、以上ではオフし、以下
ではオンするように構成されている。

しかして、エンジンの出力軸回転数が設定値以上になっ
たり、あるいは吸気管圧力が設定値以上になったりする
ような高負荷時には、各スイッチ４５．４６のいずれか
又は双方がオフになり、自己保持型リレー４４の作動が
あってもブレーカ４２は短絡されることはなく、従って
、点火栓１９の点火作用が停止することはない。

上記構成（こおいて、燃料噴射装置２０の燃料噴射ノズ
ル２１はその噴射時間が一回毎に長・短を繰り返し、こ
れ（こよって濃混合気、希薄混合気を交互（こ作り出す
。

従って、１つの作動室に濃混合気が供給されて燃焼され
ると次の作動室には希薄混合気が供給されて燃焼される
。

そしてこれを繰り返す。

ところで、濃混合気の燃焼によれば、排気孔１０からは
比較的多量のＣｏ 、ＨＣが放出されるが、ＮＯｘの放
出は極めて少ない。

また、希薄混合気の燃焼によれば、排気孔１０からはＣ
Ｏの放出は殆どなくＮＯｘの放出も比較的少なく、しか
も高温の余剰空気を大量Ｇこ放出する。

しかして、排気孔１０に接続された排気管１０（こサー
マル・リアクタ１５（他の再燃焼器でも良い）を設置し
て排気ガスがある時間滞留できるよう（こすることによ
って前記異質の排気ガスを混合して、濃混合気の燃焼に
よって放出せられたＣＯ，ＨＣを希薄混合気の燃焼（こ
よって放出せられた高温の余剰空気と良好（こ反応させ
ることができ、この結果大気に放出されるＣＯ，ＨＣの
量を極めて少量とすることができる。

このため、ＨＯｘ放出量はもともと少ないのでＨＣ、Ｃ
ＯおよびＮＯｘの同時低減が可能となる。

また上記の作動Ｏこ於て、濃混合気の燃焼は燃費を悪化
させるが、希薄混合気の燃焼は燃費が極めて良く、従っ
てお互いに相殺することができ全体として燃費が悪化す
ることはほとんどない。

しかも希薄混合気による運転のみではフィーリング（ド
ライバビリティ、振動、騒音）が悪化するが、濃混合気
による運転とを交互に繰返すことにより、この問題も解
消できる。

なお、ロークリ・エンジンが高負荷で運転される時には
、出力の面から、濃混合気で運転される方が有利であり
、この点ζこ鑑み上記構成においては、高負荷時には常
（こ濃混合気を供給するよう（こしているから、高負荷
時（こ適正な運転を行うことができる。

さらに、本発明においては濃混合気の燃焼時にはトレー
リング側の点火栓１９の点火作用を停止している。

従って、リーデング側の点火栓１８のみで着火が行なわ
れる結果、濃混合気の燃焼速度が小さくなり、ＨＣ，Ｎ
Ｏｘの放出を抑制することができ、さらにはサーマルリ
アクタ１５の機能を高めることができる。

なお、希薄混合気の燃焼時には両点大検１８゜１９Ｇこ
点火作用を行なわせるから、着火ミス、出力低下の危険
をさけることができる。

また、ロークリ・エンジンが高負荷で運転される時には
、出力の面から、両点大検共に使用した方が有利である
ことに鑑みこれを行っているから、高負荷時に適正な運
転を行うことができる。

ところで、上記構成（こまれば、始動時（こは吸気管圧
力は高くなり、このため制御装置２４の圧力スイッチ３
５はオンし、また点火装置４０の圧力スイッチ４６はオ
フし、従って、濃混合気のみの供給が行なわれかつ両点
大検１８，１９の両方が点火作用をするので、始動が容
易である。

上記実施例においては、制御装置２４および点火装置４
０において回転数スイッチ３５．４５をそれぞれ独立に
設けであるが、これは一方のみとし、該一方の信号を逆
転させるスイッチ回路を他方としても良い。

また、圧力スイッチ３５ 、４６についても同様である
。

ところで、作動室内に燃料を噴躬した後Ｇこ最初（こ起
る点火がその燃料に対するものであれば、上記構成をそ
のまま採用することができるが、もし最初に起る点火が
一回前に噴躬した燃料に対するものであれば、前記点火
装置４０における一方および他方のソレノイド４４ａ
、４４ｂはお互いにその位置を交換しなくてはならない
。

なお、かかる事態は吸気管内に燃料を噴躬する場合に生
じる。

さらに、上記実施例は単気筒のロータリ・ピストンエン
ジン（こついて述べたが、本発明は多気筒のロークリピ
ストンエンジンに於ても同様（こ適用することができ、
この場合は燃料噴射時間の長・短のサイクルを気筒間で
ずらす方が有効である。

また、本発明ではエンジンの複数サイクル毎に濃混合気
、希薄混合気による運転を繰返しても良い。

以上説明した通り本発明においては、燃費およびフィー
リングを損うことなく排気ガス中のＣ０２ＨＣおよびＮ
Ｏｘを共に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるロータリピストンエンジンの一実
施例を示す模式的な断面図、第２図は第１図図示の制御
装置および点火栓に接続される点火装置の回路図である
。 ２・・・・・・ロータ、４，５，６・・・・・・作動室
、１８゜１９・・・・・・点火栓、２０・・・・・・混
合気供給装置をなす燃料噴射装置、４０・・・・・・点
火装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動室内（こ混合気を供給するための混合気供給装
   置。 ロータの回転方向に対して相対的に進み側および遅れ側
   に位置する少なくとも２個の点火栓および該点火栓に接
   続された点火装置を備えたロータリピストンエンジンに
   おいて、前記混合気供給装置は、軽・中負荷運転時（こ
   は１サイクルあるいは複数サイクルごとに、希薄混合気
   および濃混合気を交互（こ供給する構成を有し、かつ前
   記点火装置は、軽・中負荷運転時においては前記濃混合
   気が供給されるサイクル時には、前記進み側に位置する
   点火栓のみに混合気着火作用を行なわせる構成を有して
   いることを特徴とするロータリピストンエンジン。 ２ 前記混合気供給装置は高負荷運転時にはいずれのサ
   イクルＧこおいても濃混合気を供給する構成を有し、か
   つ前記点火装置は高負荷運転時には前記両点火栓に共に
   混合気着火作用を行なわせる構成を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロータリピスト
   ンエンジン。