JPS62157238A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロータかトロコイド内周面に各頂辺を摺接さ
せつつケーノング内を遊星回転運動するようにしたロー
タリピストンエンジンの吸気装置に関するものである。

［従来技術］ オツトーサイクルエンジンでは、通常、吸入空気量を絞
って圧ｊ１と初期の圧力を大気圧より下げて運転を行な
う関係上、所謂ボンピング損失が生ずることはよく知ら
れている。このボンピング損失は、各種抵抗損失の総和
の約３割を占めると評価されており、かかる意味でポン
ピング損失を大幅に低減することができれば、エンジン
の熱効率の大幅な向上を図ることができる。

このポンピング損失を低減させる手法として、従来より
、吸気弁を早閉じ、或いは遅閉じさせて吸気弁の閉時期
を異ならせる手法や、吸気の一部を吸気系に還流させる
手法が提案されている。

後者の手法を採用したロータリピストンエンジンの吸気
装置として、特開昭５８−１７２４２９号公報には、２
つの気筒の作動室を所定のタイミングで連通ずる連通路
を設け、この連通路の途中にエンジン負荷の大きさに応
じて連通路の通気量を制限する制御弁を介設したものが
提案されている。

しかして、これらの手法は、吸気弁の閉タイミングや制
御弁の開閉タイミングをエンジンの負荷や回転数に応じ
て正確に制御する必要があり、実際のハードとしての制
御機構の構成が円錐で、制御方式も複雑となり、実現の
可能性が余り存在せず、実際にら実用化されていないの
が現状である。

本出願人は、簡単な構成でしかも確実にボンピング損失
を低減することかできる実現性の高いロータリピストン
エンジンの吸気装置を提供すべく、連通孔の閉位置を、
最低負荷運転時の要求充ｋｎＮより多い吸気が作動室内
に残る位置に設定する一方、運転時の吸入空気量自体は
、スロットル弁によって制御するようにしたことを基本
的な特徴とするロータリピストンエンジンの吸気装置を
提案している（特願昭６０−２９４６０３号）。

この発明によれば、連通路に設ける制御弁を微細、かつ
正確に制御する必要がなくなり、スロットル弁の開度を
全体的に太き目に設定することによって、簡単な機構で
ボンピング損失を大幅に低減できるという効果が得られ
る。

一方、かかるロータリピストンエンジンの吸気システム
において、もう一つの重要な問題は、燃焼性の確保であ
る。とりわけ、低中負荷等の燃焼性が悪化しやすい運転
領域において、実質的な圧縮比が低下するボンピング損
失制御システムにあっては、いかにしてこの運転領域に
おける燃焼性を確保するかが、このシステムの実用化に
とって重要な鍵となる。

「発明の目的コ 本発明の目的は、中間ハウジングに気筒間を連通ずる連
通路を設けるとともに該連通路に開閉弁を設け、ボンピ
ング損失制御を行うロータリピストンエンジンの吸気装
置について、さらに燃焼性の改善を図ることである。

［発明の構成コ このため、本発明は、主吸気ボートより遅れて閉じられ
る連通路で気筒間を連通し、気筒間の位相差に応じて、
吸気を気筒間で流通させるようにした口〜タリピストン
エンジンにおいて、燃料供給手段を上記連通路に臨ませ
、該連通路から作動室へ燃料を供給するようにしたこと
を特徴とするロータリピストンエンジンの吸気装置を提
供するものである。

［発明の効果］ 本発明によれば、連通路が開閉弁によって開かれている
間、気筒間を流れる吸気の流れに乗せて燃料を噴射する
ことができ、早い流速によって噴射される燃料の気化・
霧化を促進することができるうえ、燃料が点火プラグに
近い位置から作動室内に供給されるので、ロータリピス
トンエンジンにおいて問題となる点火プラグまでの燃料
の移動距離が短くなり、このような構造的利点のため、
ロータリピストンエンジンの低中負荷運転時における燃
焼性がさらに向上され、その結果大幅なｌ−ＩＣ及び燃
費の低減を図ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付の図面を参照しながら、具
体的に説明する。

第１図に２気筒ロータリピストンエンジンを図式的に示
すように、ロータリピストンエンジンＥは、フロント、
リヤ２つの気筒Ｆ、Ｒで構成され、これらフロント、リ
ヤの気筒Ｆ、Ｒを隔てる中間ハウジングｌの両側面１ｆ
、Ｉｒには、１次吸気ボート２ｒ、２ｒが開口される一
方、各外壁を構成する各サイドハウジング３．４の内側
面３ｉ、４ｉには、２次吸気ポート５ｆ、５ｒが開口さ
れている。

そしてよく知られているように、各気筒Ｆ、Ｒのロータ
６ｒ、６ｒは、各頂辺をロータハウジング７［，７ｒの
トロコイド内周面に摺接さ什っつ遊星回転運動を行なっ
て、吸入、圧縮、爆発、燃焼。

排気の各行程を連続的に繰返す。

上記各１次吸気ポート２［，２ｒは、１次吸気通路８の
集合部８ｃから分岐した各分岐１次吸気通路８ｆ、８ｒ
に連通され、１次吸気通路８の集合部８Ｃの上流には、
エンジンの負荷に応じて開閉される１次スロットル弁９
が介設されている。

また、上記各２次吸気ポート５ｒ、５ｒは、２次吸気通
路ＩＯの集合部１０ｃから分岐した各分岐２次吸気通路
１０ｒ、ＩＯｒに連通され、２次吸気通路ＩＯの集合部
１０ｃの上流には、１次スロットル弁９示設定１）６度
以上に開かれるとこれに連動して開かれる２次スロット
ル弁ＩＩが介設されている。

第１図に示すように、上記中間ハウジングｌには、その
厚み方向に貫通してフロント　リヤ２つの気筒Ｆ、Ｈの
作動室１２ｆ、１２ｒを連通する連通孔１３を設け、こ
の連通孔１３には、これを開閉する制御弁１４を介設し
ている。

第２図にフロント側の気筒Ｆについて示すように、上記
連通孔１３は、そのフロント側開口１３ｆのＱｉＺか、
１次或いは２次吸気ポート２ｒ、５ｆよりもロータ６Ｆ
の回転方向にみてリーディング側に設定され、仮想線Ｏ
で示すロータ位相で開かれ始め、仮想線Ｃで示すロータ
位相で最終的に閉じられるように、その開口縁が設定さ
れている。

この連通孔１３の機能をより具体的に第３図に示すタイ
ムチャートを用いて説明する。

まず、フロント側ロータ６ｒが吸気上死点ＴＤＣを通過
すると、僅かのタイミング遅れで（クランク角で例えば
ＡＴＤＣ３２°）、フロント側１次（２次）吸気ボート
２ｆ（５ｆ）が開かれ始め、フロント側１次（２次）吸
気ボート２ｆＣ５ｆ）の開きのタイミングから僅かに遅
れて（クランク角で例えばＡＴＤＣ７５°）、連通孔１
３のフロント側開口１３「が開かれ始める（第２図Ｏ参
照）。

一方、リヤ側の１次（２次）吸気ボート２ｒ（５ｒ）は
、フロント側１次（２次）の吸気ボート２ｆ（５「）お
よび連通孔１３のフロント側開口１３ｆが開かれるタイ
ミングでは依然として開かれており、フロント側開口１
３ｆが開かれた後、しばらくして閉じられる。また、連
通孔１３のリヤ側開口１３ｒは、リヤ側１次（２次）吸
気ボート２ｒ（５ｒ）の閉タイミングから所定のタイミ
ングだけ遅れて閉じられるので、これが閉じられるまで
の時間で１の間、連通孔１３はフロント側、リヤ側両方
の吸気作動室１２ｆ、１２ｒに連通している。

この連通時間τ、の間では、リヤ側の気筒Ｒの吸気作動
室１２ｒは吸気行程終期から圧縮行程初期に移行する段
階で、吸気行程の前半にあるフロント側気筒Ｆの吸気作
動室１２ｆよりも圧力が高くなっており、矢印Ａで示す
ように、吸気は連通孔１３を通してリヤ側吸気作動室１
２ｒからフロント側吸気作動室１２ｆに流れる。したが
って上記時間τ１の間、吸気行程の前半にあるフロント
側吸気作動室１２ｆには連通孔１３を通して吸気が充填
され、またリヤ側吸気作動室１２ｒでは、圧力上昇が行
なわれないままに移行する。

そして、リヤ側気筒Ｒの１次（２次）吸気ボート２ｒ（
５ｒ）は、連通孔１３のリヤ側開口１３ｒが閉じられる
タイミングと前後して再び開かれ始め、次いで、リヤ側
開口１３ｒが開かれる。また、フロント側気筒Ｆについ
て、吸気下死点ＢＤＣを過ぎると、１次（２次）吸気ボ
ート２ｆ（５ｆ）が閉じられ（クランク角にして、例え
ばＡＢＤ０４０°）、さらに所定のタイミング遅れて連
通孔１３のフロント側開口！３ｒか閉じられる（クラン
ク角にして、例えばＡＢＤＣｌ　３５°）。

この吸気下死点ＢＤＣ以後、フロント側開口Ｉ３ｆが閉
じられるまでの間では、連通孔１３のフロント側、リヤ
側開口１３ｒ、１３ｒはともに開かれていて、この時間
τ、（τ２＝τ１）の間、今度は圧力の高いフロント側
吸気作動室１２ｆから気が流れ、フロント側吸気作動室
１２ｒの圧力上昇が抑制され、リヤ側吸気作動室１２ｒ
への吸気の充填が行なわれる。

この連通孔１３のフロント側開口１３ｒが閉じられると
、それ以後フロント側気筒Ｆでは、圧縮行程が開始され
ることになるが、この閉位置での吸気作動室１２ｒの容
積がスロットル弁９を全開した状態で、アイドリング運
転時の要求充填量換言すれば、最少要求充填量より多く
なるように設定する。つまり、第２図の仮想線Ｃで示す
連通孔１３の閉タイミングを決定する開口縁位置は、上
記の最少要求充填量を満足する位置よりロータの回転方
向でみてトレーリング側に設定する。

次に、連通孔Ｉ３に介設した制御弁１４およびスロット
ル弁、特に１次スロットル弁９の制御方式について説明
する。

第４図はその制御系を示すもので、図示の如く、アクセ
ルペダル１６によって開閉される１次スロットル弁９に
対し、２次スロットル弁１！はリンク機構１７を介して
連動する一方、連通孔１３の制御弁１４に対しては、負
圧応動式のダイヤフラム装置よりなるアクチュエータ１
８か設けられている。このアクチュエータ１８に１次ス
ロットル弁９下流の吸気負圧を導く負圧導入通路１９に
は、３方ソレノイド弁２０と遅延弁２Ｉとが介設され、
３方ソレノイド弁２０に対しては、制御回路２２が設け
られている。

この制御回路２２は、１次スロットル弁９に対して設け
たスロットル開度センサ２３によって検出される１次ス
ロットル弁９のスロットル開度を基本人力として、３方
ソレノイド弁２０を以下の如く制御する。

この３方ソレノイド弁２０は、制御回路２２からオン信
号が印加されると、負圧導入通路１９を連通ずるように
駆動され、オフされると、該通路の連通を遮断して、大
気ボート２０ａ側に切換え、アクチュエータ１８には、
エアフィルタ２４を介して大気を作用させる。

そして、アクチュエータ１８は、負圧導入通路１９から
の吸気負圧が導入されると、第４図に図示した如く、制
御弁１４を全開状態に保持し、大気圧が導入されたとき
に制御弁１４を閉作動させる。アクチュエータ１８と３
方ソレノイド弁２０との間に介設した遅延弁２１は、制
御弁１４を“開”から“閉”に切換える際に、その作動
を遅延させ、運転状態が急変するのを回避する。

第５図に、１次スロットル弁９のスロットル開度と制御
弁Ｉ４の開閉状態を示すように、スロットル開度か設定
開度Ｏ８以下の低負荷運転時には、制御弁１４は全開で
、設定開度θ。を越えて大きくなると、制御弁１４は全
閉される。

第４図に示す制御系でいえば、スロットル開度が設定開
度θ。に達したことを制御回路２２が判定したときには
、制御回路２２は３方ソレノイド弁２０に印加する信号
をオンからオフに切換え、吸気負圧をカットして、制御
弁１４を全閉する。

なお、アイドル運転時は、制御弁１４を全開としてもよ
い。

この場合、上記の設定開度Ｏ８は、エンジンの出力特性
を考慮して設定する。即ち、連通孔Ｉ３を開状態に維持
したまま、スロットル開度を増加させていったときに、
エンジンの出力がそれ以上には上昇しなくなる限界のス
ロットル開度を実験−一。

的に見い出し、これをもって設定開度θ。とする。

そして、この設定開度θ。を越えたときに、制御弁１４
を閉作動さけるのは、主として、エンジンの充填空気量
を確保するためである。

上記の吸気系を採用した場合に得られる回転数−出力ト
ルク特性をスロットル開度θをパラメータとして第６図
に示す。この場合、スロットル開度θは、連通孔なしの
従来システムにおいて設定されるスロットル開度より若
干太き目の設定とし、吸気負圧を相当′に低下させた状
態で運転する。このようにして、低負荷運転時における
ボンピング損失を大幅に低減させることができると共に
、従来のエンジンと同様の制御が可能となる。

次に、第７図には、以上説明した吸気構造に、本発明に
かかる燃料供給システムを加えた吸気システムを示す。

通常は、各１次吸気ボート２ｒ、　２ｒに燃料噴射ノズ
ル２５を設けて、全運転領域にわたり必要な燃料を供給
するようにしているが、第７図に示す実施例では、中間
ハウジング■に設ける連通孔１３のほぼ中央にいま一つ
の燃料噴射ノズル２６を共通に設け、連通孔１３の制御
弁１４が開かれる運転時、つまり、スロットル開度が前
記設定開度θ。に達する迄の間、連通孔１３に燃料を噴
射供給するようにする。つまり、この間は、各１次吸気
ボート２ｆ、２ｒに臨設する燃料噴射ノズル２５゜２５
に代って連通孔１３の燃料噴射ノズル２６から燃料を供
給する。

これは、連通孔Ｉ３の制御弁１１１が開かれているエン
ジンの低負荷運転時にあっては、連通孔１３を通る混合
気の流速が各１次吸気ボート２ｆ、　２ｒにおける流速
よりも早くなるので、連通孔１３が連通されたタイミン
グで連通孔１３に燃料を噴射することにより、燃料の気
化、霧化を良好なものとすることができるからである。

そして、連通孔１３のフロント側、リヤ側開口１：Ｈ，
１３ｒから作動室１２ｆ、１２ｒに供給される燃料は、
これら開口が一次吸気ボート２ｆ、　　２ｒよりリーデ
ィング側に設定されているため、短い移動距離で点火プ
ラグ２７Ｃ，２８［，２７ｒ、２８ｒに達し、良好に着
火燃焼されるようになる。したがって、この燃料噴射ノ
ズル２６の連通孔１３への配置は二重の意味でロータリ
ピストンエンジンの低色イ：す運転時における燃焼性を
向上させることができる。

なお、第７図において、第１図の乙のと同じらのについ
ては同一番号を付してこれ以上の説明を省略する。また
、第７図では、２次吸気系は簡単のため省略している。

第８図には、上記連通孔１３に設ける燃料噴射ノズル２
６の組付構造を示す。

第８図に示すように、この組付構造では、連通孔１３の
一部をなす孔部１３’　を下部に設けた組付用ブロック
２９を別に設け、予めこの組付用ブロック２９に燃料噴
射ノズル２６をノズル部が孔部１３゛　に臨むように挿
入したうえで固定しｆこ後、ブロックごと中間ハウジン
グｌに設けた取付穴部３０に嵌合固定するようにしてい
る。この場合、取付穴部３０と組付用ブロック２９との
間のソールは、２つのＯ−リング３１により行ない、燃
料噴射ノズル２６と組付用ブロック２９との間のノール
は、０−リング３２により行なうようにすればよい。

以上説明したように、本発明は、連通路の閉タイミング
をエンジンの最少要求充填量より多くの空気が作動室に
残るように設定し、吸気量はスロットル弁で制御するよ
うにして、ボンピング損失を可及的に低減させることが
でき、エンジンの運転状態に有効に追随した吸気量の制
御が行なえる実現性の高いロータリピストンエンジンの
吸気システムについて、最適な燃料供給構造を提供する
ものである。

なお、上記実施例では２気筒のロータリピストンエンジ
ンについて説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、３気筒のロータリピストンエンジンにも適用
することができる。

また、制御弁としては、図示のバタフライ弁のほか、ロ
ークリバルブを用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかるロータリピストンエン
ジンの吸気、構造を示す断面説明図、第２図は連通孔の
形状を示すロータリピストンエンジンの側面説明図、第
３図は吸気ボートと連通孔の開閉動作を示すタイムチャ
ート図、第４図はスロットル弁と制御弁の制御システム
を示す概略構成図、第５図はスロットル弁と制御弁の開
閉動作を示す開度のグラ乙第６図はエンジン回転数を変
化させたときの出力トルクの変化をスロットル開度をパ
ラメータとして示すグラフ、第７図は本発明の実施例を
示すロータリピストンエンジンの展開説明図、第８図は
連通孔部に装着する燃料噴射ノズルの取付構造を示す断
面図である。 ＦｌＲ・・・フロント側、リヤ側気筒、　　８．１０・
・・１次、２次吸気通路、　　９．＋ｌ川用、２次スロ
ットル弁、　　１３・・・連通孔、　　１４・・・制御
弁、１８・・・アクチュエータ、２６・・・燃料噴射ノ
ズル。 第１閾 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主吸気ポートより遅れて閉じられる連通路で気筒
   間を連通し、気筒間の位相差に応じて、吸気を気筒間で
   流通させるようにしたロータリピストンエンジンにおい
   て、 燃料供給手段を上記連通路に臨ませ、該連通路から作動
   室へ燃料を供給するようにしたことを特徴とするロータ
   リピストンエンジンの吸気装置。