JPS5970833A - 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
、特にリーイド吸気ボート式の２気筒Ｌ１−タリピスト
ンエンジンにＪ５いて、吸気通路内に発生覆る吸気圧力
波のうちの圧縮波を利用し・で、エンジン高回転時、各
気筒相互間で過給効果を（りるようにしたものに関Ｊる
。

一般に、サイド吸気ボー１一式の２気筒ロークリピスト
ンエンジンは、２節１〜１コ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
覆る吸気ボー１〜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［
−リックシャフトに支承されて遊星回転運動りるもので
あって、かつ各気筒の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、爆発、膨張およ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０、従来、このようなロータリビス１〜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Ｊ：す、充填効率を高めて出力向上を図ること
はよく知られているが、過給機装備のために１？４造が
大がかりとなるとともにロス１−アップとなる嫌いがあ
った。

また、従来、吸気圧力波により過給効果を得る技術とし
て、実公昭４５−２３２１号公報に開示されているＪ：
うに、単一気筒のロータリピストンエンジンにおいて、
吸気管を寸法の異なる２本の通路に分け、それぞれ別の
吸気ボートを有し、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、吸気を早目に閉塞づ−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エンジン
回転域に亙って好適な充填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、単一気筒のロー
タリピストンエンジンに対するものＣあって、吸気通路
内で発生りる吸気圧力波をどのように利用覆るのか、そ
の構成２作用が定かでなく、直ちに実用化に供し１りな
いものであった。しかも、吸気ボートとしてベリボー１
−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
の排気ガスの吹き返しにより過給効果を得ることが困難
であった。特に、近年の市販中では、騒音低減や排気ガ
ス浄化のｌこ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　ｖｍ　ｌ−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、ロータリビス１ヘンエンジンに
お【プるナイド吸気ボーｌ〜の吸気特性を検討するに、 （１）　　吸気ボート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
１一部分に圧縮波が発生覆ること（１１）　　吸気ボー
ト閉口時には吸気自身の慣性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づること を知見し、このことから、一方の気筒での上記（１）の
開口性圧縮波Ｊ５よび上記（１１）の開口性圧縮波を他
方の気筒の吸気ボー１〜に作用せしめれば、特に出力要
求の強いエンジン高負荷高回転時に有効に過給効果が１
９られること（以下、開口性圧縮波によ′　る過給効果
を排気干渉効果といい、閉口時圧縮波による過給効果を
吸気慣性効果という）を児い出し１このである。特に、
このうち排気干渉効果は、近年、エンジンの排気系に排
気浄化用の触ａ！装置を介設していることにＪ：り排圧
が高く設定されていることからイの効果を顕著に発揮づ
るものである。尚、吸気通路がロータハウジングに開口
゛づるペリフェラル吸気ボートの場合には、該吸気ボー
トが作動室に常に間口しているため、上記の如き特性効
果は生じない。

すなわら、本発明は、上記の如きサイド吸気ボート式の
２気筒ロータリビス１−ンエンジンにＪ５いて、吸気ボ
ートの間口期間、各気筒間の吸気通路の連通およびその
位置、並びに両気筒の吸気ボート間の通路長さを適切に
設定して、５０００〜７０００　ｐｐｍのエンジン高回
転時１．Ｌ　ｉｇ排気干渉効果および吸気慣性効果によ
り、つ２１：り一方の気筒での閉口時圧縮波および開口
性圧縮波を他方の気筒の全開直前の吸気ボートに伝播さ
せて過給を行うようにすることにより、過給機等を用い
ることなく既存の吸気系の僅かな設訂変更にＪ：る極め
て簡単な構成でもって、エンジン高負荷高回転時の充填
効率を向上さゼて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ロータハウジングと、ぞの両側
に位置し吸気通路が開口する吸気ボー１〜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［〜リックシトフトに支承されて
遊星回転運動するもので市って、各ロータがエキセン１
ヘリツクシヤフ１への回転角ｃ１ε３０’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１への間口期間θをエキセン１ヘリツクシ
ヤフ１〜の回転角で３００〜３２０°の範囲に設定する
こと、 １）、各気筒の吸気通路をスロワ［・ルバルブ下流にお
いて連通路で連通づ−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
れる雨気筒の吸気ボート間の通路長さしを０．８２〜１
．３７ｍになるように設定Ｊ−ること の条件のもとで、５０００〜７０００ｒｐｍのエンジン
高回転時、一方の気筒の吸気ボート閉口時および開口時
に吸気通路内に発生覆る閉口時圧縮波Ｊ＞Ｊζび開口時
圧縮波をそれぞれ他力の気筒の全開直前の吸気ボートに
連続して伝播さけ−ｃ過給を行うようにしたもので、よ
って気筒相互間の１）１気干渉効果および吸気慣性効果
により充填効率を高めるようにしたものである。

ここにおいで、上記のエンジン高回転時とじての５００
０〜７０００ｐｐｍの限定は、一般に最高出力および最
高速度がこの範囲に設定されていることから、エンジン
の高負荷高回転運転状態であって、充填効率向」ニ、出
力向十に好適な領域であることによるものである。

また、上記設定事項ａての吸気ボート間口１！ＩＩ　ｌ
１ｉｌθの上限である３２０°はサイド吸気ボー１〜を
介して先行作動室と後続作動室が連通づるのを防１トす
るためで、ロータ側面による実質的な開口期間よりサイ
ドシールによる開口期間は約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（ブる必要がある。これ以下に開口期間
を抑ざえることにより、υイドシール外側のサイドハウ
ジング内１習面とロータ側面との間の微少間隙（通常２
００μ程度）を介しての吸気作動室とそれに続く排気作
動室との連通を防止しアイドリンク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ちこみを防止
し安定した燃焼を確保づる′しのである。一方、上記吸
気ボートの全開から開口までの期間θａ　　（３６０’
−〇）は閉口時圧縮波と間口時圧縮波の間隔を決定づる
ものでこの間隔を小さくしてその間での圧力の落ち込み
を押さえ過給効果を有効に発揮させることが好ましく、
特に５０００〜７０００　ｒｐｎ＋で連続した圧ツノを
示づためには６゜°以下までが許容できる範囲であり、
よって下限が３００’に設定されるのである。尚、上記
吸気ボー１〜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ひ
はない。これは、本発明で問題とする高い回転域にお（
プる有効な、１１力波の発生伝播に関しては、リーイド
シール外側の微少間隙は実質的に影響を及はざないため
である。

また、上記設定事項すでの連通路のスロワ１−ルバルブ
下流位置設定は、ス１］ツ１ヘルバルブの存在が圧力波
（圧縮波）の伝播上の抵抗となるのでそれを避けるため
Ｃあり、Ｉ］−縮波をイの減衰を小さくして有効に伝播
させるためである。

さらに、」二記設定事項Ｃでの両気筒の吸気ボー１−間
の通路長さしは、排気干渉効果および吸気慣性効果のう
ち過給効果上署効を発揮−りる排気干渉効果をもとに設
定され、 Ｌ＝（θ−１８０−θ０） Ｘ　（６０／３６ＯＮ）ＸＣ・・・（Ｉ）の式から求め
られた値である。すなわら、」：開式において、θは吸
気ボート開口期間でθ−３００〜３２０°であり、１８
０°は両気筒間の位相差であり、またθ０は無効期間で
あって、吸気ボート間口から圧縮波が実質的に発生づる
までの期間と効果的に過給を行うために該開口圧縮波を
伝播させる吸気ボート全開直前の時期から全開までの期
間とを合算したしので約２０’である。よって（θ−１
８０−θ０）は一方の吸気ボー１〜での圧縮波発生から
使方の吸気ポートへの伝播までに要するエキセン１−リ
ックシャフトの回転角度を表ね′！ｉｏまた、Ｎはエン
ジン回転数でＮ＝５０００〜７０００　ｐｐｍであり、
６０／３６ＯＮは１°回転Ｊるのに要りる時間く秒）を
表わツ。また、Ｃは圧縮波の伝播速度（音速）であって
、２０’ＣでＣ＝３／１３ｍ／ｓである。これらの値か
ら、Ｌ＝０゜８２〜１．３７ｍとなる。尚、（Ｉ）式で
は、圧力波の伝播に対づる吸入空気の流れの影響を無視
している。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１実施例に埜づいて詳細に説明
する。

第１図および第２図において、１△および１Ｂはり゛イ
ド吸気ボー１へ式の２気中ロータリビス１−ンエンジン
における第１気筒および第２気筒であって、各気筒１Ａ
、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、その両側に位置し低負荷用お
よび高負荷用吸気ボート３ａ　、３ｂ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
角形状のロータ６がエキピン１ヘリツクシｊ１７１−７
に支承されて遊星回転運動し、かつ各気筒１△、′ＩＢ
のロータ６．６はエキレントリックシャフ［−７の回転
角で１８０°の位相差を持ち、上記各ロータ６の回転に
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、各々気筒ＩＡ、ＩＢｋこおいて上記１８０°の位
相差でもって吸気、「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△、１Ｂにおいてロータハウジング２
に開設された排気ボーｈ、１０および１１はリーディン
グ側およびトレーリング側点火プラグ、１２はロータ６
の側面に装着されたサイドシール、１３はロータ６の各
頂部に装着されたアペックスシール、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。

上記各気筒１Ａ、１Ｂの高負荷用吸気ボー１−３ｂ近く
には該高負荷用吸気ポート３ｂの間口面積を可変制御す
る回転バルブ１５が配設され、該回転バルブ１５にはエ
ンジン排圧に応じて回転バルブ１５を作動制御するダイ
ヤフラム装置にりなるアクヂコエータ１６が連結されて
おり、エンジン排圧に応して高負荷用吸気ボーｉ〜３ｂ
の開口面積を可変制御し、エンジン高負荷時には４００
０ｐｐｍ以上で該高負荷用吸気ボート３ｂの間口面積を
全開にづるようにしている。また、上記各気筒１Ａ、１
Ｂの低負荷用および高負荷用吸気ボー１−３ａ、３ｂは
ロータ６側面（実質的にはり”イドシール１２）ににつ
で開閉され、エンジンの高負荷高回転時（５０００〜７
０００ｒｐｍのエンジン高回転時）にＪ５いて該吸気ボ
ー１−３８．３ｂの開口期間はエキピントリックシャフ
ト７の回転角で３００〜３２０６の範囲に設定されてい
る。

一方、１７Ｖよエアクリーナ、１８は両気筒１Ａ。

１Ｂに吸気を供給づるための主吸気通路であって、該主
吸気通路１８には吸入空気量を検出づるエアフローメー
タ１つおよびその下流に吸入空気量を制御づるスロット
ルバルブ２０が配設されている。

上記主吸気通路１８は等長第１および第２吸気通路１８
ａ、１８ｂに分岐されたのち上記各気筒１△、１Ｂの低
負荷用および高負荷用吸気ボー１へ３ａ、３ｂを介して
各気筒ＩＡ、ＩＢの作動室８に連通され゛（いる。また
、該第１およびｆｆ１２吸気通路１８ａ、１８ｂにはそ
れぞれ」：肥土アフローメータ１９の出力に応じて燃利
哨剣量を制御づる電磁弁式の撚れ噴射ノズル２１．２１
が配設されている。

そしで、上記主吸気通路１８の分岐部はスロワ１〜ルバ
ルブ２０下流に位置し、該分岐部は、第１吸気通路１８
ａと第２吸気通路１８１）とを連通づる連通路２２を有
する拡大室２３によって構成されている。上記連通路２
２の通路面積は第１（１３よび第２吸気通路１８ａ、１
８ｂの最小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さくして有効に伝達するために好
ましい。

また、上記拡大寮２３の容積は、エンジンＪｊｌ気母に
対して０．５〜２倍に設定することがエンジンの加速時
又は減速時等の過渡運転時に吸入空気のサージタンクと
して纒能し、燃わ１の良好な応答性。

追随性を確保できるので好ましい。

また、ト記両気筒１△、１Ｂの吸気ボート３ａ。

３１）と３８，３１］どの間の通路長さしは、連通路２
２の通路長さ９１と該連通路２２下流の第１および第２
吸気通路１８ａ、１８１〕の各通路長ざ９２．９２どを
加算したものとなり（１−−Ｒ＋＋２９２）、該通路長
さしは５０００〜７０００　ｒｐｍのエンジン高回転時
を基準として上記′〈工）式から、 Ｌ−１（３００〜３２０）−１８Ｏ−２０）Ｘ６０／３
６０Ｘ　（５０００〜７０００）×３４３ 〜０．８２〜１．３７　（ｍ） に設定されている。尚、この場合、上記通路長さ９１お
よび９２はそれぞれ各通路の中心長さをとってｄ３す、
第１．第２吸気通路１８ａ、１８１）の通路良さ９２に
あっては作動室８への間口から拡大ｖ２３への開口端面
までの長さである。

尚、第２図中、２４は排気ボート９に接続された排気通
路、２５は排気通路２４の途中に介設された触媒装置ぺ
（図示じず）を補助する排気浄化用の拡大マニホールド
℃ある。

次に、その作動を第３図により説明づるに、５０００〜
７０ＱＱｒｐｎ＋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３ａ、３ｂの閉口時に第２
吸気通路１８ｂ内に発生した閉口時圧縮波、および次の
吸気行程での第２気筒１Ｂの吸気ボート３ａ　、３ｂ間
口時に第２吸気通路１８ｂ内に発生した間口時圧縮波は
、両気筒１△。

１Ｂの吸気ボーｔ−３ａ、３ｂと３ａ、３ｂとの間の通
路長さしを上記５０００〜７０００ｐｐｍのエンジン高
回転時を基１１１−とじて上記（Ｉ）式（こより０．８
２〜１．３７ｍに設定したことにＪ：す、それぞれ第２
吸気通路１８ｂ→拡大室２３の連通路２２→第１吸気通
路１８ａを経て、１８０°の位相差をもつ第１気筒１Ａ
の全開直前の吸気ボー１へ３ａ　、３ｂに連続して伝播
される。その結果、この閉口時圧縮波およびそれに続く
開口時圧縮波により、吸気が全開直前の第１気筒１Ａの
吸気ボート３ａ　、３ｂより作動室８内へ押し込まれて
過給が行われることになる。続いて、同様に、第１気筒
′１△の吸気ボー１〜３ａ　、３ｂの閉口時および間口
時に発生した各圧縮波は第２気筒１Ｂの全開直前の吸気
ボート３ａ、３ｂに連続して伝播されて過給が行われる
。以後同様にして、気筒１Ａ、１Ｂ相互間での吸気慣性
効果おＪ：びＪＪＩ気干渉効果による過給効果によって
、第４図に示すようにエンジンの高負荷高回転時での充
填効率が著しく増大して出力を大ｒｌ］に向上させるこ
とができる。尚、第４図では、吸気慣性おにび排気干渉
の両効果がない各気筒の吸気通路が独立しＣいる場合（
従来例）に対してエンジン高回転時として６０００　ｒ
’ｐｎ１を基準として排気干渉効果をｊｑるように設定
した場合（本発明例）にお（プるエンジンの出力トルク
特性を示づ。また、この場合、上記連通路２２はスロッ
トルバルブ２０下流に位置づるので、該スロワ１−ルバ
ルブ２０によって圧縮波が減衰されることがなく、上記
１）１気干渉効果および吸気の慣性効果を有効に発揮す
ることができ、過給効果の確実化を図ることができる。

また、上記Ｊｕｌ気干渉効果および吸気ｉｎ性効■２に
よる過給効果は、各気筒１△、１Ｂの吸気ボー１−３ａ
、３１）の間口期間、第１吸気通路′１８ａと第２吸気
通路１８ｂとを連通する連通路２２おＪ：びその位置、
並びに両気筒１Δ、１Ｆ３の吸気ボー１〜３ａ　、３ｂ
と３ａ、３ｂとの間の通路長さしを上述の如く設定づる
ことによって得られ、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、（１４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人［１］に図ること
ができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の他種々の変形例をも包含するしの−Ｃある。例えば、
上記実施例では燃料噴射式のローク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
るのは勿論のことである。しかし、燃料噴射式の場合、
上記実施例の如く燃料噴射ノズル２１を連通路２２（拡
大室２３）下流の吸気通路１８ａ、１８１］に設けるこ
とによって燃料の追随性の悪化を防止できるので好まし
い。

また、上記実施例は各気筒１Ａ、１Ｂにそれぞれ一つの
吸気通路１８ａ、１８１）を持つ一系統の吸気システム
を持つものであるが、それらとは別の一つの吸気通路を
設け２系統にする場合には、その両プｊ又は何れか一方
が排気干渉効果および吸気慣性効果を得るように設定す
ればよく、本発明目的を十分に達成し１りる。但し、２
系統のであって各吸気ボー１〜の閉１」時期が異なる場
合には閉口時期の遅い方に上記効果を１りるＪ：うに設
定覆ると大きな効果がある。

加えて、各気筒の吸気ボートの間口時期は上死点後エキ
セントリックシャフトの回転角で３０〜６０°のｆｆセ
囲に設定覆ることが充填効率の向上を図る上で好ましい
。また、吸排気オーバラップ期間はエキセン１〜リツク
シヤフトの回転角でＯ〜２０°の範囲に設定することが
、充填効率の向上を図るとともに、ダイリューションガ
スの持込み吊を少なくしてエンジン低負荷時の矢火を防
止できるので好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、サイド吸気ボー
１へ式の２気筒ロータリピストン土ンジンにおいて、５
０００〜７０００　ｐｐｍの王、／ジン高回転時、一方
の気筒の吸気ボー１〜閉口時おＪ：び間口時に吸気通路
内に発生する閉口時圧縮波および開口時圧縮波をそれぞ
れ、他方の気筒の全開直前の吸気ボー１−に連続して伝
播させて、吸気慣性効果ｎ３　、ｌび排気干渉効果にｊ
−り過給効果が１ｑられるので、過給機等を用いずに既
存の吸気系の僅かな設旧変更にＪ：る極めて簡単な構成
でもって、エンジン高負荷高回転時の充ｊ眞効率を著し
く高めて出力向上を大巾に図ることがぐき、よって土ン
ジン出力向上対策の容易実施化並びにコストタウン化に
大いに寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体説明図、第
２図は全体概略構成図、第３図は第１＋１５よび第２気
筒の吸気行程を示り一説明図、第４図は本発明による出
力トルク特性を示づクラフである。 １Ａ・・・第１気筒、１Ｂ・・・第２気筒、２・・・ロ
ーフハウジング、２ａ・・・２節トロコイＦ状内周面、
３ａ・・・低豹荷用吸気ポー１〜．３ｂ・・・高負荷用
吸気ボート、４・・・サイドハウジング、５・・・クー
シング、６・・何」−タ、７・・・エキセンｌ−リソク
シ１フフ１−１１ε３・・・主吸気通路、１８ａ・・・
第１吸気通路、１８ｂ・・・第２吸気通路、２０・・・
スロットルバルブ、２２・・・連通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１）　　２　ｊ１５１−ロコイド状の内周面をＩｎＮ
   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１］ｆｌる吸気ボートを備えた゛サイドハウジングと
   ぐ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１ｒ７１へに支承されて遊星回転運動
   するものであって、各ロータがエキはン］〜リックシャ
   フトの回転角で１８ｏ°の位相差を持つ２気筒ロータリ
   ピストンエンジンにｄ５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ｒ３００〜３２０°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Ｊ５い
   て連通路で連通ずること、 Ｃ８該連通路およびその下流の吸気通路によって形成さ
   れる山気筒の吸気ボート間の通路長さを０．８２〜１．
   ３７ｍになるにうに設定すること の条イ′１のもとで、５０００〜７０００１’１１ｍの
   エンジン高回転時、一方の気筒の吸気ボー１〜閉１コ時
   および開口時に吸気通路内に発生りる閉口性圧縮波Ｊ５
   よび開口時圧縮波をそれぞれ上記連通路を介し−Ｃ他方
   の気筒の全開直前の吸気ボー１−に連続して伝播させて
   過給を行うようにしたことを特徴とづるロータリビス１
   〜ン土ンジンの吸気装置。