JPH0730707B2 - ロ−タリピストンエンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、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） 一般に、内燃機関においては、気筒内で発生する熱エネ
ルギの全てを軸出力として取り出すことはできず、その
相当部分が熱損失、機械損失等の各種損失として失わ
れ、燃費改善の障害となっている。この機械損失のひと
つとして吸・排気行程でのポンプ損失があり、このポン
プ損失は、高負荷時よりも低負荷時に大きく、このため
特に中、低負荷領域での使用頻度の高い自動車エンジン
では、燃費向上が妨げられている。

一方、同一車両に行程容積の小さいエンジンを搭載する
と燃費がよくなることが知られているが、これは、エン
ジンが相対的に高負荷運転を行なうことになるため、ポ
ンプ損失が減少することが大きな理由の１つであると考
えられている。従って、エンジンに、低負荷時のみに小
行程容積のエンジンと同じ働きをさせれば、エンジンの
高出力時の要求特性を損なわずに、低負荷時のポンプ損
失を低減し、燃費を改善することができると考えられ
る。

つまり、低負荷時のポンプ損失を減少するには、低負荷
時において、吸入行程での小絞弁開度に基づく吸入負圧
増大による絞り損失、および圧縮行程での圧縮損失を低
減すればよい。このことは、往復ピストン式エンジンに
限らず、ロータリピストンエンジンでも同様で、このた
めの手段として、例えばロータリピストンエンジンで
は、特開昭50−59610号に記載されているように、吸気
通路に加えて圧縮行程時に吸入空気の一部を漏出させる
吸気還流通路を設け、この吸気還流通路に出力制御弁を
配し、この出力制御弁の開度をエンジンの負荷状態に応
じて調節して、吸気還流量を制御する構造が知られてい
る。即ち、この公知の構造は、ロータリピストンエンジ
ンの吸気装置を、エンジンの吸気行程時に大気からの吸
入空気を気筒内に供給する吸気通路と、該吸気通路の途
中と上記気筒とを連通して、エンジンの圧縮行程時に上
記気筒内の吸入空気の一部を上記吸気通路に還流する吸
気還流通路と、この吸気還流通路を開閉する出力制御弁
とで構成し、該制御弁の開閉を制御して吸気還流量を調
整することによって吸入空気の充填量を制御するように
したものである。

このようなロータリピストンエンジンの吸気装置によれ
ば、低負荷時のポンプ損失が減少され、この点から燃費
が大きく向上するものと考えられるが、一方上記吸気還
流通路のための管路を新たに形成しなければならず、従
って、構造が複雑になるとともに余分なスペースを必要
とするようになるという欠点がある。さらに、この型式
の吸気装置においては、気筒内に一旦供給され、この中
で熱膨張した空気の一部が圧縮行程時に気筒内から排出
される際に、大気に逆流し、吸気騒音の増大等が生ずる
おそれがあるので、この大気への逆流を防止するために
特別な手段を講ずる必要があった。

そこで上記のようなロータリピストンエンジンのうち、
特に２気筒ロータリピストンエンジンにおいて、簡単な
構造でかつ余分なスペースを要さず、また還流吸気の大
気への逆流を防止する手段を特別に設ける必要のない吸
気還流通路を備えたロータリピストンエンジンの吸気装
置が提案されている特開昭58−172429号公報参照）。

この従来技術では、インタメデイエイトハウジングと、
該インタメデイエイトハウジングの両側に配置した２つ
のロータハウジングと、該２つのロータハウジングの外
側にそれぞれ配置された１組のフロント及びリヤハウジ
ングとにより形成されるトロコイド空間内で偏心軸に軸
支した２つのロータが遊星回転運動するようにした２気
筒ロータリピストンエンジンの吸気装置において、上記
ロータの回転に応じて、一方のトロコイド空間の圧縮作
動室と他方のトロコイド空間の吸気作動室との連通状態
と、上記他方のトロコイド空間の圧縮作動室と上記一方
のトロコイド空間の吸気作動室との連通状態とを相互に
作り出す連通ポートを、上記インタメデイエイトハウジ
ングに穿設するとともに、この連通路にエンジン負荷の
大きさに応じて該連通ポートの通気量を制限する開閉制
御弁を設けて構成されている。

このロータリピストンエンジンの吸気装置によれば、上
記したように連通ポートをインタメデイエイトハウジン
グ自体に設け、これを吸気還流通路として作用させるよ
うにしたので、上記した従来装置のように別個の管路を
設ける必要がなく、従って構造が簡単になるとともに、
吸気還流通路のための余分なスペースを必要としない。
さらに、一方のトロコイド空間の圧縮作動室から上記連
通路を介して排出される吸気は、他方のトロコイド空間
の吸気作動室内に供給されるので、特別な手段を講ずる
ことなく、排出吸気が先の従来技術のような形で大気に
逆流することを防止できることになる。

（発明が解決しようとする問題） ところが、上記後者の従来技術のようなロータリピスト
ンエンジンでは、サイドハウジングに設けられた吸気ポ
ートの開口及び閉口タイミングは吸気ポートの大きさに
よっても決定される。このため、高速高負荷域での十分
な吸気ポート面積を得ようとすると、作動室に対して互
いに対面する位置に２つの吸気ポートを形成する必要が
ある。この場合、吸気流速の遅い低速軽負荷域で主とし
て吸気を行う主吸気ポートが、それよりも遅く閉じられ
ることになる上記気筒間連通ポートに対向して位置して
いると、当該連通ポートの開放時（低速軽負荷時）に吸
気作動室側に吐出される他の気筒からの圧縮混合気が当
該吸気ポート内にダイレクトに吹き込み、当該吸気ポー
トより供給される燃料がその時の圧縮エアによりさらに
吸気管上流方向に吹き戻されることから吸気管内に供給
燃料が滞留する現象を生じ、燃料の円滑な供給が不可能
となって空燃比のサイクル変動を招来する問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題点を解決することを目的としてな
されたもので、内側にトロコイド空間を形成した複数の
ロータハウジングと各ロータハウジングをはさむように
それぞれ配置されたサイドハウジングとを締結一体化し
て複数の気筒を形成するとともに上記各ロータハウジン
グの上記トロコイド空間内に各々ロータを遊星回転可能
に嵌装せしめる一方、異なる気筒間における吸気行程作
動室と圧縮行程作動室とを所定期間だけ相互に連通させ
る作用をする連通ポートを設けてなるロータリピストン
エンジンにおいて、上記各気筒のトロコイド空間をはさ
んで対面する一対のサイドハウジングの、一方にエンジ
ンの全運転領域で上記吸気行程作動室へ吸気を供給する
主吸気ポートと上記連通ポートが、また他方にエンジン
の高速高負荷域で上記吸気行程作動室へ吸気を供給する
副吸気ポートがそれぞれ開口せしめられてなるものであ
る。

（作 用） 上記の手段によると、異なるロータハウジングにおける
吸気行程作動室と圧縮行程作動室とを連通せしめる作用
をする一方側連通ポート並びに主吸気ポートと他方側副
吸気ポートとを、対面するサイドハウジングに設けたの
で連通ポートが開放しても主吸気ポート内に圧縮混合気
が吹き込むようなことはなくなり、主吸気ポート内での
燃料の滞留は生じない。そのため当然吸気の吹き戻しに
よる空燃比の変動も防止され、高速高負荷域での十分な
吸気ポート面積も確保できる。

（実施例） 第１図および第２図は本発明の実施例に係るロータリピ
ストンエンジンの吸気装置を示している。

先ず、第１図において、符号１は例えば６ポートインダ
クション型の２気筒ロータリピストンエンジン本体を示
しており、このロータリピストンエンジン本体は第２図
に示すようにそれぞれ内側にトロコイド空間2,3を形成
した２つのロータハウジング4,5と、これら２つのロー
タハウジング4,5の両側に位置して当該各ロータハウジ
ング4,5の両側部を閉塞する３つのサイドハウジング
（中央部の共通なサイドハウジングは特にインタメディ
エイトハウジングと称される）6,7,8とから構成されて
いる。そして、上記各ロータハウジング4,5の上記トロ
コイド空間2,3内には偏心軸９の回りで上記ロータハウ
ジング4,5内側のトロコイド内周面4a,5aに内接した状態
で相互に180度の位相差をもって遊星回転する略三角形
状の２つのロータ10,11が嵌装されている。

上記ロータ10,11の３つの外周面10a〜10c、11a〜11cと
上記ロータハウジング4,5の上記トロコイド内周面4a,5a
との間にはそれぞれ３つの作動室13A〜13C、14A〜14Cが
形成されている。また、上記各ロータハウジング4,5の
一側下方部に対応する上記トロコイド内周面4a,5aには
排気ポート15,16が開口されており、該排気ポート15,16
は排気口17,18を介して外部の排気管19に共通に連通せ
しめられている。

一方、上記３つのサイドハウジング６〜８の内の各ロー
タハウジング4,5間に位置するサイドハウジング、すな
わちインタメディエイトハウジング７には、それぞれ４
ステージ構成の吸気マニホールド20に連通する２つの主
吸気ポート（プライマリポート）21,22が上記各ロータ
ハウジング4,5側の各トロコイド空間内作動室にトレー
ディング方向に向けて開口されている。また、このイン
タメディエイトハウジングには、上記２つのロータ10,1
1の180度の位相差を有した上記遊星回転に対応して第１
（フロント側）ロータハウジング４の圧縮行程作動室
（13A〜13Cのいずれか）を第２（リア側）ロータハウジ
ング５の吸気行程作動室（14A〜14Cのいずれか）に対し
て連通させる第１の連通状態と、第２（リア側）ロータ
ハウジング５の圧縮行程作動室（14A〜14Cのいずれか）
を第１（フロント側）ロータハウジング４の吸気行程作
動室（13A〜13Cのいずれか）に連通させる第２の連通状
態とを交互に形成する連通ポート25が形成されている。
この連通ポート25は、上記インタメディエイトハウジン
グ７の所定位置に上記両トロコイド空間2,3間を連通せ
しめる貫通孔を形成することによって容易に設けること
ができる。そして、この連通ポート25には、その中央部
に位置して円柱形の容器に設置された円板状のバタフラ
イ型開閉弁26が設置されており、この開閉弁26は高速高
負荷領域では全閉状態に制御される一方、低速低負荷領
域ではその負荷量に応じて開弁された連通ポート25の開
口断面積を可変ならしめて通気量を制御するようになっ
ている。

上記開閉弁26は、後述するエンジンコントロールユニッ
ト50によって作動制御される三方電磁弁41の作動状態
（弁位置）に応じて駆動されるダイヤフラム構成の開閉
弁アクチュエータ40によってその開閉状態が具体的に制
御される。

他方、符号30,31は上記各ロータハウジング4,5に対応し
て設けられた副吸気ポート（セカンダリポート）であ
り、これら各副吸気ポート30,31は、一端がそれぞれ上
記各サイドハウジング6,8に形成され上記主吸気ポート2
1,22に対向して開口されているとともに他端が上記吸気
マニホールド20に連通されている。また、符号32,33は
上記副吸気ポート30,31にその途中より並設して形成さ
れた、補助ポートであり、その吸気上流端には補助ポー
トバルブ（オギジリアリポートバルブ）34,35がそれぞ
れ設けられている。この補助ポートバルブ34,35は、例
えば切欠き部を備えたスリーブ状のロータリバルブによ
って構成されており、ダイヤフラム型の補助ポートバル
ブアクチュエータ36,37を介してエンジンの排気圧に応
じた開閉制御（高速高負荷時排気圧が所定値以上になる
とそれに応じて補助ポート34,35を徐々に開き、全体と
しての吸気ポートの口径を拡大し、吸気抵抗を小さくし
て出力性能を向上させる）する。そのため上記補助ポー
トバルブアクチュエータ36,37には排気管19の排気圧が
導入されるようになっている。

又、上記吸気マニホールド20は、吸気管42を通じてエア
クリーナ43に連通している。吸気管42の途中には、サー
ジタンク44が形成されているとともに上記エアクリーナ
43とサージタンク44間の吸気通路内にはエアフロメータ
45と主及び副吸気ポート用スロットルバルブ46a,46bが
それぞれ設置されている。副吸気ポート用スロットルバ
ルブ46bは、主吸気ポート用スロットルバルブ46aが所定
開度（第３図での一点鎖線付近）のとき主吸気ポート用
スロットルバルブ46aと連動して開き始める。エアフロ
メータ45の検出吸入空気量信号Ｑは、エンジンコントロ
ールユニット50に入力される。又、上記主吸気ポート用
スロットルバルブ46aには、スロットル開度センサ47が
付設されており、このスロットル開度センサ47の検出信
号θも上記エンジンコントロールユニット50に入力され
る。また符号49は、フューエルインジェクタであり、上
記吸気管42に設けられている。

エンジンコントロールユニット50はマイクロコンピュー
タよりなり、上記エアフロメータ45により検出された吸
入空気量Ｑ、スロットル開度センサ47によって検出され
たスロットル弁開度θとともにエンジン回転数Ｎ、エン
ジン冷却水温Ｔをそれぞれ入力して所定の演算を行な
い、燃料供給量の制御と上記した三方電磁弁41の作動状
態の制御を行なう。三方電磁弁41は、上記ダイヤフラム
構成の開閉弁アクチュエータ40の作動室を大気側Ｐ、ま
たはサージタンク44側（負圧側）P₂のいずれか一方側に
選択的に連通せしめることによって当該開閉弁アクチュ
エータ40の駆動状態（弁の開閉）を制御する。

従って、上記の構成によると、低速低負荷領域および高
速高負荷領域の各々のエンジン運転領域に応じて次のよ
うな作用および効果が得られる。

すなわち、今例えばエンジンの運転状態が第３図の領域
Ａに示すようにエンジン回転数Ｎが所定値N₁以下でエン
ジン負荷率（全負荷量に対する現負荷量の割合）もR₁％
以下の低速低負荷領域である場合には、上記エンジンコ
ントロールユニット50はエンジン回転数Ｎとスロットル
開度θとに基づいて当該運転領域（低速低負荷領域）に
あることを判断し、上述の三方電磁弁41の大気側P₁を閉
塞し、サージタンク側P₂を開く方向に切換えて上記開閉
弁アクチュエータ40の作動室内に負圧を導入し該開閉弁
アクチュエータ40を開弁方向に作動させて上記開閉弁26
を所定開度開弁せしめる。この結果、例えば一方側の第
１ロータハウジング４内のロータ10が該第１ロータハウ
ジング４側の主吸気ポート21を閉じてから次に上記連通
ポート25を閉じるまでの圧縮行程において、上記連通ポ
ート25は当該圧縮行程にあるロータハウジング４側の作
動室（13A〜13Cのいずれか）を他方側の第２ロータハウ
ジング５の吸気行程にある作動室（14A〜14Cのいずれ
か）に対して連通せしめ、該圧縮行程側作動室内の吸入
混合気の一部を上記吸気行程側作動室内に排出する。こ
の排出量は上記開閉弁26の開度によって具体的にコント
ロールされる。この動作は第２ロータハウジング５側の
圧縮行程作動室が第１ロータハウジング４側の吸気行程
作動室と連通ポート25で連通せしめられる場合にも全く
同様であり、これらの動作が各ロータハウジング4,5側
作動室間で交互に繰り返される。その結果、必要に応じ
て当該エンジンを実質的に負荷に応じた小行程容積のも
のとして作動させることが可能となり、相対的にポンピ
ングロスの小さい高負荷運転を行なわせたのと同様の結
果となる。換言すると、吸気行程作動室側の吸気負圧を
実質的に低下させて吸入時の絞り損失を低減するととも
に圧縮行程作動室側の圧縮損失をも低減することになる
結果、結局ポンプ損失を低減できるので燃費向上の効果
をも得ることができるようになる。

しかも、その場合において上記連通ポート25は、上述の
ように主吸気ポート21,22と同じインタメディエイトハ
ウジング７に設けられているために、連通ポート25が開
口され圧縮混合気が吹き出されても当該吹き出し方向に
は主吸気ポート21,22が存在しないことになり、連通ポ
ート25の開放時においては該圧縮混合気が対向位置にあ
る主吸気ポート21,22内にダイレクトに吹き込んで吸気
管方向に燃料を含む吸入空気が吹き戻され、主吸気ポー
ト21,22部に燃料が滞留するようなことはなくなる。

その結果、当然上記のような燃料混合吸気の吹き戻しに
よる空燃比のサイクル変動も解消される。

一方、連通ポート25の閉時においては吸気抵抗の低減の
ためトレーリング方向に向けて開口している主吸気ポー
ト21,22からの燃料混合吸気が連通ポート25へ直接吹き
込むこともなく、燃料が連通ポート25へたまることもな
い。なお、連通ポートの開放時には副吸気ポート30,31
及び補助ポート32,33はほとんど吸気の供給を行ってい
ないので、吸気吹き返しの問題は生じない。

又、上記構成では、他面連通ポート25が補助ポート32,3
3と対向する位置にあるために、それらが同一サイドハ
ウジング側にある場合と比較すると、ロータ10,11の頂
部が特に高負荷時に連通ポート25をよぎるときに圧縮エ
アがロータ自体のサイドシール溝から補助ポート32,33
側に抜けてパワーダウンすることを防止できるメリット
も生じる。

次に、第３図の領域Ｂに示す高速高負荷領域では、上記
エンジンコントロールユニット50が該領域であることを
判断すると、上記三方電磁弁41を大気側P₁開放状態に切
換えて上記開閉弁アクチュエータ40を開閉弁26閉弁方向
に駆動する。その結果、連通ポート25が開口しない通常
の行程容積での運転が行なわれることになり、負荷上昇
に対応した排気圧の上昇に応じて副吸気ポートに加えて
補助ポート32,33も開口され高出力性能が補償されるよ
うになる。

なお、上述のエンジンコントロールユニット50の開閉弁
26の制御動作において、エンジン冷却水温Ｔ（℃）が所
定値以下の冷間時には、低速低負荷領域であっても燃焼
状態の悪化を防止する見地から開閉弁26を閉じるような
制御動作が組込まれる。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、内側にトロコイド空
間を形成した複数のロータハウジングと各ロータハウジ
ングをはさむようにそれぞれ配置されたサイドハウジン
グとを締結一体化して複数の気筒を形成するとともに上
記各ロータハウジングの上記トロコイド空間内に各々ロ
ータを遊星回転可能に嵌装せしめる一方、異なる気筒間
における吸気行程作動室と圧縮行程作動室とを所定期間
だけ相互に連通させる作用をする連通ポートを設けてな
るロータリピストンエンジンにおいて、上記各気筒のト
ロコイド空間をはさんで対面する一対のサイドハウジン
グの、一方にエンジンの全運転領域で上記吸気行程作動
室へ吸気を供給する主吸気ポートと上記連通ポートが、
また他方にエンジンの高速高負荷域で上記吸気行程作動
室へ吸気を供給する副吸気ポートがそれぞれ開口せしめ
られてなることを特徴とするものである。

従って、本発明によると、異なるロータハウジングにお
ける吸気行程作動室と圧縮行程作動室とを連通せしめる
作用をする一方側の連通ポート並びに主吸気ポートと他
方側副吸気ポートとを、対面するサイドハウジングに設
けたので連通ポートが開放しても主吸気ポート内に圧縮
混合気が吹き込むようなことはなくなり、主吸気ポート
内での燃料の滞留は生じない。そのため当然吸気の吹き
戻しによる空燃比の変動も防止され、高速高負荷域での
十分な吸気ポート面積も確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るロータリピストンエンジ
ンの吸気装置の概略システム図、第２図は、同実施例装
置のロータリピストンエンジン本体の断面図、第３図
は、上記実施例装置の動作特性図である。 １……ロータリピストンエンジン本体 2,3……トロコイド空間 4,5……ロータハウジング 6,8……サイドハウジング ７……インタメディエイトハウジング 10,11……ロータ 13A〜13C,14A〜14C……作動室 20……吸気マニホールド 21,22……主吸気ポート 25……連通ポート 26……開閉弁 30,31……副吸気ポート 40……開閉弁アクチュエータ 41……三方電磁弁 42……吸気管 44……サージタンク 50……エンジンコントロールユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側にトロコイド空間を形成した複数のロ
   ータハウジングと各ロータハウジングをはさむようにそ
   れぞれ配置されたサイドハウジングとを締結一体化して
   複数の気筒を形成するとともに上記各ロータハウジング
   の上記トロコイド空間内に各々ロータを遊星回転可能に
   嵌装せしめる一方、異なる気筒間における吸気行程作動
   室と圧縮行程作動室とを所定期間だけ相互に連通させる
   作用をする連通ポートを設けてなるロータリピストンエ
   ンジンにおいて、上記各気筒のトロコイド空間をはさん
   で対面する一対のサイドハウジングの、一方にエンジン
   の全運転領域で上記吸気行程作動室へ吸気を供給する主
   吸気ポートと上記連通ポートが、また他方にエンジンの
   高速高負荷域で上記吸気行程作動室へ吸気を供給する副
   吸気ポートがそれぞれ開口せしめられていることを特徴
   とするロータリピストンエンジンの吸気装置。