JPH0586888A - 筒内燃料噴射式ロ−タリピストンエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作動室のリ−ディング側端部に燃料を集中化さ
せる。 【構成】作動室３内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１
３の指向方向が、圧縮行程にある作動室３のリ−ディン
グ側端部付近とされる。ロ−タフランク面２ａには、そ
のロ−タ回転方向中心位置よりもリ−ディング側にオフ
セットさせてロ−タリセス２１が形成され、ロ−タリセ
ス２１のリ−ディング側端部に第２リセス２２が形成さ
れる。ロ−タ２の回転に伴って、作動室３内にはロ−タ
回転方向に旋回する大きな渦流αが形成され、またリ−
ディング側端部には渦流αとは反対方向に旋回する小さ
な渦流βが形成される。大きな渦流αは従来よりも作動
室３のリ−ディング側に寄った位置にとなり、小さな渦
流βは第２リセス２２によりその強さが従来よりも強く
なる。小さな渦流β内に燃料が閉じ込められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は筒内燃料噴射式ロ−タリ
ピストンエンジンに関するものである。

【０００２】

【従来技術】ロ−タリピストンエンジンにおいては、ロ
−タフランク面にロ−タリセスが形成されて燃焼室容積
を確保するようになっており、このロ−タリセスは通
常、ロ−タ回転方向においてロ−タフランク面の中心を
中心としてリ−ディング側とトレ−リング側とが対称と
なるように形成されている。

【０００３】一方、ロ−タリピストンエンジンにおいて
は、燃料の成層化を行なって燃費向上等を図るため、燃
料噴射弁から作動室へ直接燃料を噴射することも提案さ
れている（特開昭６３−８００２０号公報参照）。この
ような筒内燃料噴射は、つまるところ、作動室のうちリ
−ディング側に燃料を極力集中化させようとするもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、作動室
に直接燃料噴射する場合、必ずしも燃料の良好な成層化
が得られないということ、すなわち燃料が意図したより
も作動室内に広く分散してしまう、ということが判明し
た。

【０００５】このような原因を追求したところ、圧縮行
程中に作動室内で生じる渦流が、燃料の成層化に大きな
悪影響を与えている、ということが判明した。この点を
詳述すると、ロ−タの回転に起因して、作動室内にはロ
−タ回転方向に旋回する大きな渦すなわち渦流が生成さ
れ、この渦流が作動室内に噴射された燃料を広く拡散さ
せてしまうことになる。

【０００６】本発明以上のような事情を勘案してなされ
たもので、作動室内に直接燃料噴射するものにおいて、
燃料の高い成層化が得られるようにした筒内燃料噴射式
ロ−タリピストンエンジンを提供することにある。

【０００７】

【発明の構成】上記目的を達成するため、本発明はにあ
っては次のような構成としてある。すなわち、燃料噴射
弁から作動室内に直接燃料噴射するようにした筒内燃料
噴射式ロ−タリピストンエンジンにおいて、ロ−タフラ
ンク面に形成されるロ−タリセスが、ロ−タ回転方向リ
−ディング側にオフセットして形成され、前記ロ−タリ
セスのリ−ディング側先端部にさらに、第２リセスが形
成されている、ような構成としてある。

【０００８】

【発明の効果】上述のように構成された本発明にあって
は、圧縮行程中の作動室内には、ロ−タ回転方向に旋回
する大きな渦流が生成されるが、ロ−タリセスをリ−デ
ィング側にオフセットして形成することにより、この大
きな渦流によって燃料が作動室のトレ−リング側へ拡散
してしまうことが極力防止される。また同時に、圧縮行
程中には、作動室のリ−ディング付近において大きな渦
流とは反対方向に旋回する小さな渦流の生成されること
が確認されたが、第２リセスを形成することにより、こ
の小さな渦流の強さが大きな渦流の強さに対して相対的
に強められることになる一方、この小さな渦流内に一旦
到達した燃料は当該小さな渦流内に閉じ込められて拡散
するのが防止される。このようにして、全体として、作
動室のリ−ディング側に燃料を集中化することができ、
燃料の高い成層化を実現することができる。本発明の好
ましい態様およびその利点は、以下の実施例の説明から
明らかとなる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１において、バンケル型とされたロ−タ
リピストンエンジンＲＥは、ロ−タハウジング１内に収
納されたロ−タ２を有し、このロ−タ２によって気筒内
には３つの作動室３、４、５が画成されている。各作動
室３、４、５は、ロ−タの遊星運動に伴って、吸入、圧
縮、膨張（爆発）、排気の行程を周期的に繰返す。図１
の状態では、作動室３が圧縮行程にあり、作動室４が膨
張行程にあり、作動室５が排気行程の終期にある場合を
示す。

【００１０】１つの気筒に対しては、第１、第２の２つ
の点火ギャップＬＰ１とＴＰ１が設けられている。第１
点火ギャップＬＰ１は、トロコイド短軸よりも若干進み
側（ロ−タ２の回転方向進み側−以下同じ）に配置さ
れ、第２点火ギャップＴＰ１はトロコイド短軸よりも若
干遅れ側に位置されている。この各点火ギャップＬＰ
１、ＬＰ２は、それぞれ、ロ−タ幅方向（ロ−タ２の厚
さ方向で、エンジン出力軸方向長さ）の中心に位置され
ている。

【００１１】図１中８は、スロットル弁９が配置された
吸気通路であり、その下流側端部は、サイドハウジング
１０に形成された吸気ポ−ト１１に連なっている。この
吸気通路８には、当該吸気通路８内に燃料噴射を行なう
第１燃料噴射弁１２が配設されている。また、ロ−タハ
ウジング１には、気筒内に直接燃料を噴射するための第
２燃料噴射弁１３が設けられている。この第２燃料噴射
弁１３の指向方向は、ほぼ点火ギャップＴＰ１付近とさ
れている。なお、図１中１４は排気通路である。

【００１２】実施例では、エンジン低回転域でかつエン
ジン低負荷域では、第２燃料噴射弁１３のみから燃料噴
射される。十分な燃料噴射量が要求されると共に空気利
用率を高めることが要求されるエンジン高回転域あるい
はエンジン高負荷域では、両方の燃料噴射弁１２と１３
とから燃料噴射される。このような燃料噴射態様の選択
はあくまで一例であり、第２燃料噴射弁１３のみを有す
るものであってもよい。

【００１３】３つのロ−タフランク面２ａには、図２に
も示すようにそれぞれ、ロ−タリセス２１が形成されて
いる。このロ−タリセス２１は、ロ−タ回転方向に長く
伸びているが、全体として、ロ−タ回転方向におけるロ
−タフランク面２ａの中心位置よりもリ−ディング側に
オフセットして形成されている。

【００１４】ロ−タリセス２１のリ−ディング端部には
さらに、第２リセス２２が形成されている。ロ−タリセ
ス２１に対してさらに第２リセス２２を形成する関係
上、第２リセス２２の深さは他の部分のロ−タリセス２
１の深さよりも深くされている。そして、第２リセス２
２の断面形状は、その底面が緩やかな略円弧状の面とな
るように形成されている。なお、リセス２１、２２は、
その長さ関係が、ロ−タフランク面２ａのロ−タ回転方
向中心位置よりもリ−ディング側がトレ−リング側より
も長くなるようにオフセットされているが、容積につい
ても、リ−ディングの方がトレ−リング側よりも大きく
なるように設定されている。

【００１５】以上のような構成において、圧縮行程中に
ある作動室内には、図２に示すように、ロ−タ回転方向
に旋回する大きな渦流αが形成される。この大きな渦流
αは、ロ−タリセス２１を前述のようにリ−ディングに
オフセットして形成することにより、従来よりも少なか
らずリ−ディング側に位置して形成される。

【００１６】圧縮行程中は、また同時に、作動室のリ−
ディング側端部、すなわち第２リセス２２付近におい
て、大きな渦流αとは反対方向に旋回する小さな渦流β
が形成される。上記小さな渦流βの図２Ｘ−Ｘ線方向の
圧力分布は、図３のようになっている。すなわち、小さ
な渦流βはその中心の圧力がもっとも低く、中心から離
れるにしたがって圧力が大きくなっている。このような
小さな渦流βは、第２リセス２２を形成することによ
り、従来よりも強いものとして形成される。

【００１７】したがって、第２燃料噴射弁１３から噴射
された燃料が小さな渦流β内に一旦到達すると、この小
さな渦流β内に燃料が閉じ込められると共に、この閉じ
込め作用も強いものとなる。これにより、圧縮行程中に
ある作動室のリ−ディング端部付近の空燃比が十分にリ
ッチとなって、燃料の高い成層化が得られることにな
る。

【００１８】ところで、圧縮行程中にある作動室のリ−
ディング側には、膨張行程中にある作動室からの燃焼ガ
スが、図４に示すように、トレ−リング側点火ギャップ
ＴＰ１のプラグホ−ルを通して噴射されることが多く、
この圧縮行程中にある作動室内に噴射される燃焼ガスが
スピッツバックと称されている。このスピッツバックγ
は、圧縮行程中にある作動室のリ−ディング端部に燃料
を集中化させる上で好ましくない存在となる。このスピ
ッツバックγを勘案して、圧縮行程中にある作動室のリ
−ディング側端部に燃料を集中化させるため、次のよう
にするのが好ましい。

【００１９】先ず第１に、図５に示すように、スピッツ
バックγが点火ギャップＴＰ１部分すなわちプラグホ−
ルを通してのものである点を勘案して、この点火ギャッ
プＴＰ１を避けるように燃料噴射すればよい。図５で
は、点火ギャップＴＰ１がロ−タ幅方向中心に位置する
ことを勘案して、第２燃料噴射弁１３を２噴孔タイプの
ものを用いて、点火ギャップＴＰ１の両サイド側に噴射
燃料を指向させるようにしてある。

【００２０】図６のものでは、第２燃料噴射弁として、
ロ−タ幅方向に隔置された１噴孔タイプの燃料噴射弁を
１３Ａ、１３Ｂとして示すように２本設けて、一方の燃
料噴射弁からの噴射燃料が点火ギャップＴＰ１の右側サ
イドに指向され、他方の燃料噴射弁からの噴射燃料が点
火ギャップＴＰ１の左側サイドに指向される。

【００２１】図７のものでは、トレ−リング側点火ギャ
ップとして、ロ−タ幅方向に隔置された２つの点火ギャ
ップＴＰ１とＴＰ２との２本として、第２燃料噴射弁１
３からの噴射燃料が当該２本の点火ギャップＴＰ１とＴ
Ｐ２との間に指向される。

【００２２】図８は、スピッツバックγの勢いを、第２
燃料噴射弁１３から噴射された燃料の噴射圧力によって
相殺しようとするものである。すなわち、スピッツバッ
クγに対して相対向するように、すなわち噴射燃焼がス
ピッツバックγに対して極力正面から衝突するように、
第２燃料噴射弁１３からの噴射燃料が指向される。

【００２３】図９は、第２燃料噴射弁１３から噴射され
た燃料が、第２リセス２３に沿って斜めに入射するよう
に、当該第２燃料噴射弁１３の指向方向を設定したもの
である。このようにすることによって、燃料がロ−タ２
に衝突することによる分散を防止する上で好ましいもの
となる。

【００２４】上述のような第２リセス２３の底面に対し
燃料の入射する角度を一定に保つため、エンジン回転数
が高くなるにつれて燃料噴射時期を早くするのが好まし
い。また、燃料とロ−タ２との接触時間を極力同じとす
る（燃料の気化、霧化状態を極力同じとする）ため、燃
圧をも制御するようにするとよい、すなわち、燃料噴射
時期を変更することは、必要燃料量を噴射する上で影響
を与えるが、単位時間当りの噴射量を示す噴射率を変更
することすなわち燃圧を制御することにより、必要燃料
量の確保と所望噴射時期とを共に満足させることができ
る。大きな渦流αを貫通して小さな渦流βへと燃料を到
達させるため、燃料噴射期間を短くしてこの分燃圧を大
きくすることもでき、このような観点からも燃圧を制御
することが有利となる。

【００２５】エンジン高負荷時には、第２リセス２３よ
りも高い部分となるロ−タリセス２１が高温となって、
ノッキングの原因となり易い。このため、高負荷時に
は、燃料噴射時期を制御して、第２燃料噴射弁１３から
の噴射燃料を、第２リセス２３よりもトレ−リング側に
あるロ−タリセス２１に衝突させるようにするとよい。
勿論、燃料によるロ−タリセス２１の冷却を効果的に行
なうため、燃料がロ−タリセス２１底面に沿う流れとな
るようにするのが好ましい。この高負荷時には、エンジ
ン出力確保の点から、空気利用率を高めるべく燃料の気
化、霧化を十分に促進させて、燃料が作動室内に広く分
散させることが要求される運転領域なので、燃料の成層
化という点は特に考慮する必要がないものである。

【００２６】上述のように、燃料噴射時期や燃圧を制御
する制御系統図を図１０に示してある。この図１０にお
いて、３１は燃料経路、３２はポンプ、３３は電磁式の
燃圧調整弁で、該ポンプ３２と燃圧調整弁３３との間の
燃料経路３１に第２燃料噴射弁１３が接続されている。
Ｕは、マイクロコンピュ−タを利用して構成された制御
ユニットで、この制御ユニットＵにより第２燃料噴射弁
１３と燃圧調整弁３３とが制御される。勿論、制御ユニ
ットＵには、エンジン回転数、エンジン負荷、クランク
角を検出するセンサＳ１〜Ｓ３からの信号が入力され
る。

【００２７】図１１は、第２燃料噴射弁５１を、トレ−
リング側点火ギャップＴＰ１の位置に設けたものであ
る。すなわち、図１に示すものにおいて、第２燃料噴射
弁１３を図１の点火ギャップＴＰ１の位置に変更したも
のに相当する。また、図１２に拡大して示すように、第
２燃料噴射弁５１の直前方に、図１３に示すように多孔
板からなる衝突板５２を配設してある。この衝突板５２
は、第２燃料噴射弁５１取付用の孔５３を丁度施蓋する
ように配置されている（図１の点火ギャップＴＰ１のプ
ラグホ−ルを施蓋する格好となる）。

【００２８】この図１１のものでは、第２燃料噴射弁１
３から噴射された燃料は、大きな渦流αを横断させる必
要がなくなるので、燃料の成層化をより一層高める上で
好ましいものとなる。また、衝突板５２により燃料の気
化、霧化も促進される。さらに、衝突板５２により、ス
ピッツバックを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す全体図。

【図２】図２は作動室内に形成される渦流を示す図。

【図３】図３は小さな渦流の圧力分布を示す図。

【図４】図４は本発明の他の実施例を示すもので、図２
に対応した図。

【図５】図５は図４のＸ５−Ｘ５線での簡略断面図。

【図６】図６は本発明の他の実施例を示すもので、図５
に対応した図。

【図７】図７は本発明の他の実施例を示すもので、図５
に対応した図。

【図８】図８は本発明の他の実施例を示すもので、図２
に対応した図。

【図９】図９は本発明の他の実施例を示すもので、図２
に対応した図。

【図１０】図１０は燃料噴射弁の制御系統図。

【図１１】図１１は本発明の他の実施例を示すもので、
図２に対応した図。

【図１２】図１２は図１１の要部拡大断面図。

【図１３】図１３は衝突板の平面図。

【符号の説明】

Ｕ：制御ユニット α：大きな渦流 β：小さな渦流 γ：スピッツバック １：ロ−タハウジング ２：ロ−タ ２ａ：ロ−タフランク面 ３、４、５：作動室 １０：サイドハウジング １３：第２燃料噴射弁 ２１：ロ−タリセス ２２：第２リセス ５１：燃料噴射弁 ５２：衝突板 ＬＰ１：点火ギャップ（リ−ディング側） ＴＰ１、ＴＰ２：点火ギャップ（トレ−リング側）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 正五 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射弁から作動室内に直接燃料噴射す
   るようにした筒内燃料噴射式ロ−タリピストンエンジン
   において、 ロ−タフランク面に形成されるロ−タリセスが、ロ−タ
   回転方向リ−ディング側にオフセットして形成され、 前記ロ−タリセスのリ−ディング側先端部にさらに、第
   ２リセスが形成されている、ことを特徴とする筒内燃料
   噴射式ロ−タリピストンエンジン。
2. 【請求項２】請求項１において、 トロコイド短軸よりも若干進み側に点火ギャップが位置
   され、 前記燃料噴射弁が、トロコイド短軸よりも若干遅れ側に
   位置されているもの。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記燃料噴射弁の前方に、該燃料噴射弁からの燃料が衝
   突される衝突板が配置されているもの。
4. 【請求項４】１において、 前記燃料噴射弁から噴射される燃料の指向方向が、爆発
   行程にある作動室からプラグホ−ルを通して圧縮行程に
   ある作動室へ噴射される燃焼ガスに対して相対向する方
   向から衝突するように設定されているもの。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記燃料噴射弁から噴射される燃料の指向方向が、爆発
   行程にある作動室からプラグホ−ルを通して圧縮行程に
   ある作動室へ噴射される燃焼ガスと衝突しない方向とさ
   れているもの。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記燃料噴射弁から噴射される燃料の指向方向が、前記
   プラグホ−ルの両サイド側とされているもの。
7. 【請求項７】請求項５において、 点火ギャップが、ロ−タ幅方向に間隔をあけて２つ設け
   られ、 前記燃料噴射弁から噴射される燃料の指向方向が、前記
   ２つの点火ギャップ間の位置とされているもの。
8. 【請求項８】請求項１において、 前記燃料噴射弁から噴射される燃料の指向方向が、前記
   第２リセスの底面に沿って燃料が流れるようにされてい
   るもの。
9. 【請求項９】請求項８において、 エンジンの運転状態に応じて、前記燃料噴射弁から噴射
   された燃料のロ−タフランク面への到達位置が一定とな
   るように、該燃料噴射弁からの燃料噴射状態が制御され
   るもの。
10. 【請求項１０】請求項９において、 前記燃料噴射弁からの燃料噴射状態が、燃料噴射時期と
    されているもの。
11. 【請求項１１】請求項９において、 前記燃料噴射弁からの燃料噴射状態が、燃圧とされてい
    るもの。
12. 【請求項１２】請求項１において、 エンジン高負荷時に、前記燃料噴射弁から噴射された燃
    料が前記第２リセスよりも手前側に位置するロ−タリセ
    スに衝突するように該燃料噴射弁からの燃料噴射時期が
    制御されるもの。