JPS5970832A - ロ−タリピストンエンジンの吸気装置 - 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】 本発明は、ロータリピストンエンジンの吸気装置に関し
、特にサイド吸気ポート式の２気筒ロータリビス１−ン
エンジンにおいて、吸気通路内に発生ずる吸気圧力波の
うちの圧縮波を利用して、エンジン高回転時、各気筒相
互間で過給効果を得るようにしたものに関する。

一般に、サイド吸気ポート式の２気筒ロータリピストン
エンジンは、２節トロコイド状の内周面を備えたロータ
ハウジングと、その両側に位置し吸気通路が間口する吸
気ボートを備えたサイドハウジングとで形成されたケー
シング内を、略三角形状のロータがエキセントリックシ
ャフトに支承されて遊星回転運動づ−るものであって、
かつ各気筒ゐロータがエキセントリックシャフトの回転
角で１８０°の位相差を持つものであり、各気筒間で上
記１８０°の位相差を保ちながらロータの回転に伴い吸
気、圧縮、１７発、膨張おにび排気の各行程を順次行う
ようにしたものである。

ところで、従来、このようなロータリピストンエンジン
において、吸気通路に過給機を設けて、吸気を過給する
ことにより、充填効率を高めて出ツノ向上を図ることは
よく知られているが、過給機装備のために構造が大がか
りとなるとともにロス１ヘアツブとなる嫌いがあった。

また、従来、過給効果を１ｑる技術として、実公昭４５
−２３２１号公報に開示されているように、単一気筒の
ロータリビス１〜ンエンジンにおいて、吸気管を寸法の
異なる２木の通路に分け、それぞれ別の吸気ボー１へを
右し、エンジン高回転時は２木の吸気通路を用い、低回
転時は閉塞位置の遅い方の吸気通路を閉止し、吸気を早
目に閉塞することにより、吸気管の寸法やエンジン回転
数の関数である吸気の最大圧力時点での吸気の閉塞によ
る過給作用を利用して広範囲のコンジン回転域に房って
好適な充１眞効率を得るようにしたものが提案されてい
る。しかし、このものは、甲−気筒のロータリビスｌ−
フェンジンに対するものであって、吸気通路内で発生覆
る吸気圧力波をどのにうに利用するのか、その構成１作
用が定かでなく、直ちに実用に供し得ないものであった
。しかも、吸気ボートとしてペリボートを用いているた
め、吸気ボートは吸気作動室が閉じる前に排気作動室と
連通ずることになり、排気作動室からのり（気ガスの吹
き返しにより過給効果を１ｑることか回動であった。特
に、近年の市販車では、騒音低減や排気ガス浄化のため
にエンジン排圧が上昇し、高回転高負荷時通常のエンジ
ンで４００〜６００　ｍｍ　ｆ−Ｉ　（Ｊ（ゲージ圧）
程度にターボ過給機付エンジンでは１０００１００Ｏ以
上になっており、上記ペリボート方式による充填効率向
上は期待できないものとなっている。

そこで、本発明者等は、ロータリピストンエンジンにＪ
３けるサイド吸気ボートの吸気特性を検問するに、 （１）吸気ボー１−開口時には作動室の残留排気ガスの
圧力によって吸気が圧縮され、吸気通路内の吸気ボート
部分に圧縮波が発生すること０）シかも、この圧ツノは
、上記したような近年のエンジン回転数の土性に伴って
大ぎなものであること を知見し、このことから、一方の気筒での上記圧縮波を
うまく利用して他方の気筒の吸気ボー１へ全開直前に作
用せしめれば、特に最高出力および最高速庶要求のある
５０００〜７０００　ｐｐｍのエンジン高回転時に有効
に過給効果が得られること（以下、これを排気干渉効果
と称す）を見い出したのである。

−５１なわち、本発明は、上述の如きサイド吸気ボート
式の２気筒ロータリピストンエンジンにおいて、吸気ボ
ートの間口期間、各気筒の吸気通路の連通位置おにび両
気筒の吸気ボート間の通路長さを適切に設定することに
より、５０００〜７００Ｑｒｐｎ＋のエンジン高回転時
、ｔｌｌｌ気干渉効果を用いて、つまり一方の気筒の吸
気ボー１−間口時に吸気通路内で発生する圧縮波を全開
直前の他方の気筒の吸気ボー１へに伝播させて過給を行
うようにし、Ｊ：って過給機等を用いることなく既存の
吸気系の僅かな設計変更による極めて簡単な構成でもっ
て充填効率の向上による出力向上を図ることを目的とす
るものである。

この目的を達成するため、本発明の構成は、２節トロコ
イド状の内周面を備えた［１−クハウジングと、その両
側に位置し吸気通路が開口する吸気ボートを備えたサイ
ドハウジングとで形成されたケーシング内を、略三角形
状のロータがよ二■レントリックシャフトに支承されて
遊星回転運動でるものであって、各ロータがエキセント
リックシャフトの回転角で１８０°の位相差を持つ２気
筒ロータリビス１〜ンエンジンにおいて、 ａ、吸気ボートの開口期間θをエキセンミルリックシャ
フトの回転角で２７０〜３２０°の範囲に設定−りるこ
と、 ｂ、各気筒の吸気通路をスロットルバルブ下流にｄ′３
い゛（連通路で連通ずること、Ｃ１該連通路およびその
下流の吸気通路によって形成される両気筒の吸気ボート
間の通路長さしを０．５７〜１．３７Ｔｎになるように
設定すること の条件のもとで、５０００〜７０００　ｐｐｍ　（７）
　エンジン高回転時、一方の気筒の吸気ボート開口時に
吸気通路内に発生する圧縮波を上記連通路を介して全開
直前の他方の気筒の吸気ボートに伝播させて過給を行う
ようにし、よって気筒相互間の排気干渉効果により吸気
ボート全開直前での吸気の吹き返しを抑えて充填効率を
高めるようにしたものである。

ここにおいて、上記のエンジン高回転時としての５００
０〜７０００ｒｐｍの限定は、一般ニ最高出力ａ３よび
最高速度がこの範囲に設定されていることから、充填効
率向上、出力向上に好適であることによる。

また、上記設定事項ａでの吸気ボート間口期間θは、そ
の下限である２７０°は有効に吸気を行う上での吸入上
死点（丁ＤＣ）から吸入下死点（ＢＤＣ）までの幾何学
的な吸気行程の最低期間であり、吸入を効果的に行うた
めには、少なくと・しこれ以上の間口期間を設定づ−る
必要がある。但し、このことは開閉時期を上・不死点に
設定Ｊることを意味す”るものではなく、吸入空気流の
慣性効果から上死点よりも遅れ側に間口時期を設定づる
ことが好ましい。一方、上限である３２０°は、ザイド
吸気ボートを介して先行作動室と後続作動室が連通づる
のを防止するためで、ロータ側面による実質的な間口期
間よりサイドシールによる間口期間は約４０°大きくな
り、このサイドシール開口期間のラップを避けるために
間に４０°以上の間隔を設ける必要がある。これ以下に
間口期間を抑さえることによってυイドシール外側のサ
イドハウジング摺動面とロータ側面どの間の微少間隙（
通常２００μ程度）を介しての吸気作動室と排気作動室
との連通を避け、アイドリングのような低回転、低負荷
時における排気ガスの吸気作動室への持ら込みを防止し
安定した燃焼を確保するためによるものである。尚、上
記吸気ボートの開口期間はロータ側面による吸気ボート
の実質的な開閉期間であって、サイドシールによるもの
ではない。これは、本発明で問題とする高い回転域にｄ
３　Ｌプる有効な圧力波の発生伝播に関しては、サイド
シール外側の微少間隙は実質的に影響を及ぼさないため
である。

さらに、上記設定事項ｌ〕での連通路のスロットルバル
ブ下流位置設定は、スロットルバルブが圧力波（圧縮波
）の伝播−［、抵抗となるのでそれを避（〕るためであ
り、圧縮波をその減衰を小さくして有効に伝播さけるた
めである。

加えて、上記設定事項Ｃでの雨気筒の吸気ボート間の通
路長さしは、 Ｌ　＝　（（３−１８０−〇〇） Ｘ（６０／３６ＯＮ）Ｘｃ　　　・　（１：）の式から
求められた値である。すなわら、上記式に８５いて、θ
は吸気ボート間口期間でθ−２７０〜３２０°であり、
１８ｏ°は両気筒間の位相差であり、またＣ０は無効期
間であって、吸気ボート開口から圧縮波が実質的に発生
環るまでの期間と、効果的に過給を行うために圧縮波を
伝播させる吸気ボート全開直前の時期から全ｒＭＪまで
の期間とを合算したもので約２０’である。よって（θ
−１８０−００）は一方の吸気ボートでの圧縮波発生か
ら他方の吸気ボートへの伝播までに要するエキセントリ
ックシャツ１−の回転角度を表ゎＪｏまた、Ｎはエンジ
ン回転数でＮ＝５０００〜７゜００ｒｐｍｒあり、６０
／３６ＯＮは１°回転するのに要する時間〈秒）を表わ
ず。また、Ｃは圧縮波の伝播速度（音速）であって、２
０℃でｃ　＝３４３ｍ／ｓである。これらの値から、Ｌ
＝０．５７＝１．３７ｍとなる。

尚、（Ｉ）式では、圧力波の伝播に対する吸入空気の流
れの影響を無視してぃｄｏこれは、流速が音速に比べて
小さく、吸気通路の長さにほとんど変化をもたらさない
ためである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
づる。

第１図および第２図において、１ＡＪ５よび１Ｂはサイ
ド吸気ポー１〜式の２気筒ロータリビス１−ンエンジン
にｄ３りる第１気筒および第２気筒であって、各気筒１
△、１Ｂは、各々、２節トロコイド状の内周面２ａを備
えたロータハウジング２と、その両側に位置し後述の吸
気通路１６ａ又は１６ｂが間１］Ｊ−る吸気ボート３を
備えたサイドハウジング４，４とで形成されたケーシン
グ５内を、略三角形状の【］−夕６が単一のエキセン［
・リックシャツ１〜７に支承されて遊星回転運動１）、
かつ各気筒１Ａ、１Ｂのロータ６．６はエキセントリッ
クシャフト７０回転角で１８０°の位相差を持ち、上記
各【コータ６０回転に伴ってケーシング５内を３つの作
動室８，８．８に区画して、各々上記１８０°の位相差
でもって吸気、圧縮、爆発、膨張および排気の各行程を
順次行うものである。尚、９は各気筒１△、′Ｂにおい
てロータハウジング２に開設された排気ポー（−１１０
および１１はリーディング側おにびトレーリング側点火
プラグ、１２はロータ６の側面に！ｉｉ着されたリーイ
ドシール、１３はロータ６の各頂部に装着されたアベ・
ンクスシール、１４はロータ６の各頂部両側面に装着さ
れたコーナシールである。

６側面によって実、質的に開閉され、該各吸気ポート３
０開口明間はエキセントリックシＶ）１〜７σ〕回転角
で２７０〜３２０°の範囲に設定されて（＼る。

一方、１５はエアクリーナ、１６は山気筒１△。

１Ｂに吸気を供給するための主吸気通路であって、該主
吸気通路１６には吸入空気用を検出するエアフローメー
タ１７およびその下流に吸気色を制御づるスロワ１−ル
バルブ１８が配設されている。上記主吸気通路１６は第
１および第２吸気１通路１６ａ、１６ｂに分岐されたの
ち上記吸気ポー１へ３゜３を介して各気筒１Δ、１Ｂの
作動室８，８に連通されており、また、該第１および第
２吸気通路１６ａ、１６ｂの吸気ボート３，３近傍には
それぞれ上記エア７０−メータ１７の出力に応じて燃料
用０４　ｆＷを制御する電磁弁式の燃料噴射ノズル１９
．１９が配設されている。

そして、」上記主吸気通路１６の分岐部はスロワ（〜ル
バルブ１８下流に位置し、該分岐部は、第１吸気通路１
６ａと第２吸気通路１６ｂとを連通する連通路２０を有
する拡大室２１坪よって構成され′Ｃいる。上記連通路
２０の通路面積は第１および第２吸気通路１６ａ、１６
ｂの通路面積と同等かそれ以上に設定することが圧縮波
をその減衰を小ざくして有効に伝達するために好ましい
。

また、」二記両気筒１△、１Ｂの吸気ボート３゜３間の
通路長さＬは、連通路２０の通路長さ９１と該連通路２
０下流の第１　Ｊ５よび第２吸気通路１（３ａ、１６ｂ
の各通路長さ９ｚ、Ａ２とを加算したものとなり（Ｌ　
＝　９．＋　＋　２９２　）　、該通路長さしは、５０
００〜７０００　ｐｐｍのエンジン高回転時を基準とし
て上述の（Ｉ）式から、 し＝（（２７０〜３２０）−１８９−２０）Ｘ６０／３
６０Ｘ　（５０００〜７０００）×３４３ 〜０．５７〜１．３７（Ｔｒｌ＞ に設定されている。尚、この場合、上記通路長さ９１お
よび９２はそれぞれその通路の中心長さをトラＴｃ１５
”、第１　、　ｆｊ４２吸気通’ｔｌＪ　１６ａ　、　
１６ｂの通路長さ９２にあっては作動室８への開口力）
ら拡大室２１への開口端面までの長さである。

次に、その作動を第３図により説明するに、５ｏｏｏ〜
７０００　ｒｌ）ＩＩＩのエンジン高回転時、一方の気
筒例えば第２気筒１Ｂの吸気ボート３開口時に第２吸気
通路１６ｂ内に発生した圧縮波は、−り記５０００〜７
０００　ｒｐｍの高回転時をｌ　ｉｌｌ、として上記（
Ｉ）式にＪ：り山気筒１Δ、１Ｂの吸気４＜−ト３，３
間の通路長さしを０，５７〜１．３７ｍに設定したこと
により、第２吸気通路１６１）　−Ｊ拡大窄２１の連通
路２０−＋第１吸気通路１６ａを経で、１８０°の位相
差をもって先に吸気行程に入って全開直前状態である第
１気筒１△の吸気ボート３に伝播される。その結果、こ
の圧縮波により、全開直前の第１気筒１Ａの吸気ボー１
−３からの吸気の吹き返しが制御されて吸気が作動室８
内へ押し込ＪＳれ、つまり過給が行われることになる。

次に、上記第２気筒１Ｂの吸気ボー１−３の開口から１
８０°後に第１気筒１Δの吸気ボート３が聞１コしＣ発
生１゛る圧縮波は同様に全開直前の第２気筒１Ｂの吸気
ボート３に伝播されて過給が行われる。以後同様にして
、気筒１Ａ、１Ｂの相互間で排気干渉効果による過給効
果によって、５０００〜７０００ｒｐｍのエンジン高回
転高負荷時での充填効率が向上して第４図のにうに出力
向」二を図ることができる。

また、上記排気干渉効果は、各気筒ＩＡ、ＩＢの吸気ボ
ート３の間口期間、第１吸気通路１６ａと第２吸気通路
１６１〕とを連通づ−る連通路２０およびぞの位置、並
びに両気筒１△、１Ｂの吸気ボー１〜３３．３間の通路
長さＬを上述の如く設定Ｊ−ることににって１ｑられ、
過給機等を要さないので、既存の吸気系の僅かな設Ｈ１
変史で済み、構造が極めて簡単なものであり、よって容
易にかつ安価に実施でき、構造の簡略化およびコストダ
ウン化を大巾に図ることができる。

第４図は、排気干渉効果のない各気筒の吸気通路が独立
している場合（従来例）に対し−（、本発明によりエン
ジン高回転時として５００Ｑｒｐｍを基準として排気干
渉効果を１＠た場合と７０００　ｒｐｎｌを基準として
排気干渉効果を１ｑだ場合とにおりるエンジンの出ツノ
トルクの向上度を示づ特性図である。同図に示すように
、本発明では５０００〜７０００ｒｐｍの間のｌｔ％回
転数を中心としてその近傍回転数での出力トルクが大１
１」に上背Ｊるちのである。

尚、本発明において、各気筒での吸気ボー１−と排気ポ
ー１−の間のオーバラッゾ期間はエキセン１〜リツクシ
！・フトの回転角でＯ〜２０’の範囲に設定づることか
、ダイリューションガスの持込み量を少なくしてエンジ
ン軽角荷時の失火を防止でき、また充填効率の向上を図
る上で好ましい。

さらに、上記実施例では燃ｉ３１噴射式ロータリピスト
ンエンジンに適用した例を示したが、気化器式のものに
も適用できるのは勿論である。しかし、気化器式の場合
、本発明のように吸気通路を設定づるとスロットルバル
ブ下流の通路長さがかなり長くなるため燃料の追随性が
悪くなるという問題があるのに対し、燃石噴射式の場合
、上記実施例の如く燃ｌ１３＋噴Ｑ］ノスル１９をでき
るだけ吸気通路１６ａ、１６ｂの下流側に設けることに
よってこの問題を可及的に抑制できるので好ましい。

また、各気筒の吸気ボートの開口時期は上死点（Ｔ　Ｄ
　Ｃ）　後エキセントリックシャツ１〜の回転角で３０
−６０°の範囲に設定することが充填効率の向上を図る
上で好ましい。

また、−Ｌ二記実施例では各気筒ＩＡ、１Ｂに対しそれ
ぞれ１つの吸気通路１６ａ、１６ｂを設りた場合につい
て述べたが、本発明は各気筒に対し異なる吸気ボートを
ｂつ独立した低負荷用と高負荷用との２系統の吸気通路
を設ける場合にも適用できる。この場合、２系統の吸気
系の両方又はいずれか一方が排気干渉効果を（ｑるよう
に８Ｑ定すればよい。但し、２系統の吸気ボートの閉口
時期が異なるものにあっては閉口時期の遅い方に上記効
果を得るＪ：うに設定することが好ましい。

以上説明したにうに、本発明によれば、１ノイド吸気ポ
一ト式の２気筒ロータリビス１ヘンエンジンにおいて、
５０００〜７０００ｐｐｍのエンジン高回転時、一方の
気筒の吸気ボーｉ・間１２１時に吸気通路内に発生ずる
圧縮波を、全開直前の使方の気筒の吸気ボートに伝播さ
せて排気干渉効果により過給効果を得るようにしたので
、過給は等を用いず既存の吸気系の僅かな設計変更によ
る極め℃簡１１な構成でもって、工〉・ジン高回転時の
充填効率を高めて出力向上を図ることができ、よってエ
ンジン高回転時の出力向上対策の容易実施化ａ３よびコ
ストダウン化に大いに寄与できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体構成図、第
２図は全体模式説明図、第３図は第１　Ｊ３よび第２気
筒の吸気行程を示す説明図、第４図は本発明による出力
トルクの向上度を示′ＴＪ特竹図である。 １Ａ・・・第１気筒、１Ｂ・・・第２気筒、２・・・ロ
ータハウジング、２ａ・・・２節１〜口コイド状内周而
、３・・・吸気ボー１−１４・・・サイドハウジング、
５・・・ケーシング、６・・・ロータ、７・・・エキセ
ントリックシャフト、１６・・・主吸気通路、１６ａ・
・・第１吸気通路、１６１）・・・第２吸気通路、１８
・・・スロットルバルブ、２０・・・連通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２節トロコイド状の内周面を備えたロータハウジ
   ングと、その祠側に位置し吸気通路が開口Ｊ−る吸気ポ
   ートを備えたサイドハウジングとで形成されたケーシン
   グ内を、略三角形状のロータが１キヒントリツクシヤフ
   ｌ〜に支承されて遊星回転運動するものであって、各ロ
   ータがエキロン１〜リンクシヤフトの回転角で１８０°
   の位相差を持つ２気筒１コータリピストンエンジンにお
   いて、 ａ、吸気ボートの開口期間をエキセントリックシャフト
   の回転角で２７０〜３２０°の範囲に設定すること、 ｂ、各気筒の吸気通路をスロットルバルブ下流にＪ３い
   て連通路で連通ずること、 Ｃ１該連通路およびその下流の吸気通路によって形成さ
   れる両気筒の吸気ポート間の通路長さを０．５７〜１．
   ３７ｍになるように設定すること の条件のもとで、５０００〜７０００ｒｌ］ｍのエンジ
   ン高回転時、一方の気筒の吸気ポート開口時に吸気通路
   内に発生ずる圧縮波を上記１重通路を介して全開直前の
   他方の気筒の吸気ボー（〜に伝播させて過給を行うにう
   にしたことを特徴とするロークリピストンエンジンの吸
   気装置。