JPH0341652B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトロコイド形状の内周面を有するロー
タハウジングの該内周面に排気ポートを開口した
ロータリピストンエンジンの排気ポート構造に関
するものである。

（従来の技術） ロータリピストンエンジンは、一般に内部にロ
ータを回転し得るように収容したトロコイド内周
面を有するロータハウジングと、該ロータハウジ
ングの両側に取付けられたサイドハウジングを備
え、これによつてロータ室を形成する。このロー
タ室は、正多角形のロータの角頂点において、ロ
ータハウジング内周面との間にアペツクスシール
部分を有しており、これによつて複数の作動室が
画設される。そして、このハウジングには、１つ
又はそれ以上の吸気ポートと１つの排気ポートが
作動室に開口するように形成される。従来のロー
タリピストンエンジンの排気ポートは、ロータハ
ウジングのトロコイド内周面上に、ロータ回転軸
方向に長軸を有する略楕円形穴を１個だけ形成し
たものであり、こポートは、ロータのアペツクス
シール部分が通過したとき、開かれるようになつ
ている。この排気ポートは、ロータの回転軸方向
に長軸を有する形状であるため、アペツクスシー
ル部分が該排気ポートを通過する際には排気ポー
トの開口部面積が急激に増大する。このため、多
量の排気が排気ポートに集中し、乱流となるとと
もに急激に膨張して高い排気騒音を発生するとい
う問題があつた。この問題を解決するために、排
気ポートをリーデイング側に２つ、トレーリング
側に１つの合計３個の円形ポートの集合により構
成した、いわゆるハニカム構造のものが提案され
ている（特開昭56−148621号公報参照）。この構
造は、排気騒音を低減するという点においては、
ある程度の効果を奏するものではあるが排気通路
抵抗が増大するという欠点を有するものである。

排気騒音及び排気抵抗の問題に対処するため、
排気ポートをロータハウジングの周方向すなわ
ち、上記排気ポートの短軸方向に区画する水平仕
切板を設けることが提案されており、この提案に
よれば、上記水平仕切板によつて区画された排気
分岐通路のうち、トレーリング側分岐通路を垂直
仕切板によつてさらに小区画に分割し、排気ポー
ト開口直後の排気エネルギーの分散化、排気の乱
流化、及び排気の急激な膨張の防止を図ることに
より、騒音の低減化を図るとともに、仕切板の配
設をポートのトレーリング側だけにとどめて、通
路抵抗の増大をできるだけ抑えるようにしてい
る。排気通路を仕切板によつて小区画に分割する
ことは、排気騒音を低減化できる点においては有
効であるが、反面、排気ガスが排気通路を通過す
る際、仕切板と接触して、温度が下がり、これに
よつて、排気通路内での排気ガスの反応が阻害さ
れエミツシヨン性能が悪化するという新たな問題
が発生する。

（本発明の目的） 従つて、本発明の目的は、上述の排気通路内反
応への影響を最小限にとどめ、排気騒音の低減を
有効に図ることができるロータリスピストンエン
ジンの排気ポート構造を提供することである。

（本発明の構成） 本発明は上記目的を達成するため以下のように
構成される。すなわち、本発明は、ロータハウジ
ングの内周面に開口した排気ポートをロータハウ
ジングの周方向に区画するとともに排気の流れ方
向に延びる水平仕切板と該水平仕切板を包摂する
筒状外筒とを有し、ロータハウジングに形成され
た排気通路部分に前記排気流れ方向に挿入された
ポートインサートを備えたロータリピストンエン
ジンの排気ポート構造において、前記水平仕切板
の排気流れ方向下流端は、前記ロータハウジング
の排気通路部分の前記下流端よりも所定量だけ内
方に入り込んでいることを特徴とする。

仕切板は、排気エネルギーを分散し、排気の乱
流化、及び排気の急激な膨張を防止するために
は、排気の流れ方向に長い程、その効果が増大
し、従つて、騒音低減効果も増大するが、一方に
おいて、排気との接触領域も仕切板の長さに応じ
て増大するので、排気通路内反応性は低下し、従
つて、エミツシヨン性能は悪化する。本発明は、
水平仕切板を下流側においてロータハウジングの
排気通路部分の長さよりも短く構成し、排気ガス
との接触領域を出来るだけ少なくするようにして
いる。好ましくは、水平仕切板は、下流側が、ロ
ータハウジングの排気通路部分の長さに対して20
％〜50％程度短く構成されている。

短縮量が約50％を越えると、騒音低減効果が著
しく低下するとともに、約20％以下においては、
排気ガス温の温度降下が大きく、エミツシヨン性
能に重大な影響を及ぼすからである。

（本発明の効果） 上述のように仕切板を構成することにより、騒
音低減機能を実質的に損なうことなく、エミツシ
ヨン性能の悪化防止を同時に達成することができ
る。さらに、本発明においては、仕切板の下流側
を短くするようにしているので、これによつて仕
切板の分流整流機能への影響を少くできる利点が
ある。

（実施例） 第１図には本発明実施例に係る排気ポート構造
を有するサイドポート吸気方式のロータリピスト
ンエンジンＺが示されている。このロータリピス
トンエンジンＺは、トロコイド内周面４を有する
ロータハウジング１とその両側部を密封する一対
のサイドハウジング２を備えており、これによつ
て内部にロータ室１０を形成している。ロータ室
１０の内部には、ほぼ３角形形状のロータ３が配
設されており、該ロータ３にはロータハウジング
１の内周面４と摺接するアペツクスシールを有す
るアペツクス部分３０を備えている。これによつ
て、ロータハウジング１とロータ３の側面とによ
つて作動室２７ａ，２７ｂ，２７ｃがそれぞれ形
成される。ロータ３は、偏心軸５によつて支持さ
れており第１図の矢印で示す方向に回転する。ロ
ータ３の回転に応じて、作動室２７ａ，２７ｂお
よび２７ｃの容積は周期的に変化し、これによつ
て、吸気、圧縮、爆発、排気の工程を構成する。
第１図においては、作動室２７ａに示される状態
は爆発行程の終期で、排気行程の始まりにある。
作動室２７ｂは吸気行程にあり、作動室２７ｃは
圧縮行程にある。サイドハウジング２には、吸気
行程において作動室２７ｂに開口する吸気ポート
６を備えており、該作動室２７ｂに混合気を導入
するようになつている。ロータハウンジング１に
は排気ポート７が設けられており、該排気ポート
７からは排気行程において作動室２７ａから燃焼
ガスが排出される。

第２図を参照すれば、該排気ポート７は、ロー
タハウンジング１内に設けられた１つの排気通路
部分すなわち貫通孔を備えており、該貫通穴９は
口縁部７ａを介してロータ室１０に開口するよう
になつているとともに、ロータハウンジング１を
厚さ方向に貫通している。貫通穴９は、座穴部分
９ａと、該座穴部分９ａから内方に向つて延びる
傾斜穴部分９ｂと、内周面４に最も近接した平行
穴部分９ｃとから構成されている。第４図を参照
すれば、口縁部７ａは角部が湾曲した矩形形状を
成している。貫通穴９の平行穴部分９ｃは口縁部
２７ａとほぼ同様な形状を成している。傾斜穴部
分９ｂは、その内端、すなわち、ロータ室１０側
では、ロータ３の回転軸方向の巾は口縁部７ａよ
り僅かに大きくなつており、またそれと直角方向
の長さは、口縁部７ａより大きくなつており、こ
れによつて、そのトレーリング側に段部Ｓ１がリ
ーデイング側に段部Ｓ２がそれぞれ形成されてい
る。傾斜穴部分９ｂは、そのリーデイング側が外
方に向つて拡がつており、これによつて外方に向
つて、その断面積が増大するようになつている。
座穴部分９ａは上記傾斜穴部分９ｂの外端よりも
巾、長さ共に大きくなつており、これによつて、
周囲に段部Ｓ３が形成されている。第２図に示さ
れるように、ポートインサート８が貫通穴９に挿
入されるようになつている。第３図を参照すれ
ば、ポートインサート８は、座穴部分９ａと傾斜
穴部分９ｂとの間に形成された段部Ｓ３に着座で
きるようになつた鍔部１１を備えている。このポ
ートインサート８は、鍔部１１から延びる筒状外
筒すなわち傾斜筒部１２が形成されている。この
傾斜筒部１２は、貫通穴９の傾斜穴部分９ｂに対
応した形状を成している。この場合、傾斜筒部１
２は、傾斜穴部分９ｂとの間にクリアランスＧが
存在するように構成されている。ポートインサー
ト８の内部には、インサートの巾方向、すなわ
ち、水平方向に延びる水平仕切板１６が設けられ
ており、これによつてインサート８の内部すなわ
ち、排気通路をリーデイング側排気通路２０（第
１排気通路）とトレーリング側排気通路２１に分
割している。ポートインサート８はさらに、トレ
ーリング側排気通路２１を分割する上下方向、す
なわち、水平仕切板１６の延びる方向とは直角方
向に延びる一対の垂直仕切板１７を備えている。
これによつて、トレーリング側排気通路２１は３
つの小区画すなわち、第２排気分通路２２、第３
排気分通路２３及び第４排気分通路２４に分割さ
れている。第４排気分通路２４は、２つの垂直仕
切板１７の間に形成され、第２及び第３排気分通
路２２，２３は、該第４排気分通路24の両側に互
に対向位置に形成される。水平仕切板１６及び垂
直仕切板１７は鍔部１１の内端部から外方、すな
わち、排気の流出方向に延びるとともに、傾斜筒
部１２に沿つて内方に延びさらに、傾斜筒部１２
の内端から突出して貫通穴９の口縁部７ａに達し
ている。そして、その先端１６ａ，１７ｂは、ロ
ータハウンジング１の内周面４に極めて近接した
位置にまで達している。また、水平仕切板１６及
び垂直仕切板１７の後端１６ｂ，１７ｂは、ポー
トインサート８の後端よりは、内方すなわち内周
面４側に入り込んだ位置にあり、従つて、水平仕
切板１６及び垂直仕切板１７は排気ガス流出方向
の下流側が切欠かれた形状になつている。

傾斜筒部１２のトレーリング側は先端１２ａか
ら内方すなわち、内周面４側に延びその先端でリ
ーデイング側に折り曲げられたような形状を成
し、一対の垂直仕切板１７の間の一部を覆う衝立
板１５が形成されている。これによつて、上記第
４排気分通路２４の入口面積を制限している。従
つて、第４排気分通路２４のトレーリング側開口
端２４ａは第２、第３排気分通路２２，２３のト
レーリング側開口端２２ａ，２３ａより衝立板１
５のロータハウンジング周方向の長さ分だけリー
デイング側に位置することになる。

続いて、図示実施例のロータリピストンエンジ
ンＺの作用を説明すると、エンジンＺが運転され
るとロータ３がその三つの稜線部に取付けたアペ
ツクス部分３０をトロコイド内周面４に夫々摺接
させながら偏心軸５の回りで遊星回転をし、該ロ
ータ３が１回転する間に吸気ポート６から作動室
内に吸気を吸入して加圧し、さらに燃焼爆発させ
てその燃焼ガス（排気）を排気ポート７から排出
する。

ところで、アペツクス部分３０が、ロータ３の
回転に伴つて排気ポート７をトレーリング側から
リーデイング側に通過し、該排気ポート７がアペ
ツクス部分３０のトレーリング側作動室（第１図
第２図において符号２７ａ）に開口せしめられる
と該トレーリング側作動室２７ａ内の高圧高温の
排気ガスが開口した排気ポート７から排気通路を
通つて外部に排出される。

この場合、本実施例においては、排気ポート７
をリーデイング側排気通路（第１排気分通路）２
０とトレーリング側排気通路２１の２つに区画形
成し、さらにこのトレーリング側排気通路２１を
ロータハウンジング１の幅方向に３分割して第
２、第３、第４排気分通路２２，２３，２４とし
ているので、特に排気ガス圧が高い（排気エネル
ギーが大きい）開口直後であつても、該排気ガス
が小容積の第２、第３、第４排気分通路２２，２
３，２４にそれぞれ分流排出されるため、排気ガ
スの急激な膨張が防止され、排気ガスの排気エネ
ルギーが分散せしめられるとともに、水平仕切板
１６と垂直仕切板１７が一種の整流板として作用
し、排気ガス流が整流化せしめられる。従つて、
振動騒音が少なくエンジンＺの排気騒音が低減せ
しめられることになる。

さらに、本実施例においては、水平仕切板１６
と垂直仕切板１７の下流側は、ポートインサート
８よりも短く形成されているので、流通する排気
ガスとの接触面積は、少なくなつている。これに
よつて、排気ガスがポートインサート８内を流通
する間における温度降下は、排気ガスの排気通路
内反応を阻害するほど大きくなく、従つて、エミ
ツシヨン性能も良好に維持することができる。

また、本実施例において、排気ポートの開口直
後においては、各排気分通路２２，２３，２４の
内、開口形状が矩形でありロータ３の回転に伴つ
て急激に開口面積が増大する第４排気分通路２４
のトレーリング側の開口縁部を衝立板１５で閉塞
して開口直後における開口面積の少ない第２、第
３排気分通路２２，２３からのみ排気ガスが排出
されるようにしている。そして、この第２、第３
排気分通路２２，２３は、ロータ３の回転に伴つ
て、開口面積が漸増するような形状になつている
ので、開口直後において、排気ガスの放出量が急
激に増大すことが制御されるので、排気ガス流の
乱流化、及び排気ガスの急激な膨張がより一層制
御され、エンジンＺの排気騒音が一段と低下す
る。

尚、この排気ポート７は、薄板状の水平仕切板
１６と垂直仕切板１７によつて排気通路を仕切る
ようにしているとともに特にトレーリング側に、
特有の構造を有するものであるため従来のハニカ
ムポート方式の排気ポート構造の場合に比して通
路面積の減少分が少なく、従つて、排気ポート７
の全開時には十分な通路面積を確保することがで
き、排気抵抗の増大によるエンジン出力の低下等
の不具合の発生を未然に防止することができる。

次に、排気騒音レベル及び排気マニホールド出
口ガス温度の変化を水平仕切板１６及び垂直仕切
板１７の長さとの関係において調査した。この場
合において、第２図に示すように、ロータハウン
ジング１の外面１ｂから水平仕切板１６の先端１
６ａまでの距離をＬ、ロータハウンジング１の外
面１ｂから水平仕切板１６及び垂直仕切板１７の
後端１６ｂ，１７ｂまでの距離をｌとする。ｌ／
Ｌを変化させて、排気マニホールド出口ガス温度
及び排気騒音レベルの変化をテストした。

なお衝立板１５の形状に関し、第２Ａ図に示す
ように、衝立板１５の作動室２７ａ側の面と、排
気ポート７の傾斜穴部分９ｂのトレーリング側に
おいて該穴部分９ｂの内面に沿つて作動室方向に
引いた直線l₁との成す角すなわち衝立板傾斜角度
θ、また、衝立板１５の作動室２７ａ側の面と作
動室２７ａを形成する面との距離Ａ、排気ポート
７のトレーリング側から衝立板１５の頂部までの
距離Ｂをそれぞれ定義する。

そして、本テストは、衝立板傾斜角度θ＝59°、
Ａ＝2.5mm、Ｂ＝５mm、 ポートタイミング…吸気ポート開 偏心軸角度位
置BDC前75° 吸気ポート閉 偏心軸角度位置TDC後48° の条件下で行つた。

ａ 排気マニホールド出口ガス温度テスト 暖気運転中、すなわちコルードスタート時の
排気マニホールドの出口ガス温の最高値を測定
した。

この結果は第５図に示されており、このテス
ト結果によれば、ｌ／Ｌが約20％以下におい
て、ガス温が著しく低下しており、この領域で
は、エミツシヨン性能も悪化すると考えられ
る。

ｂ 排気騒音レベルテスト ｌ／Ｌを変化させて排気騒音レベルを測定し
た。

エンジン回転数3000rpm エンジン負荷状態 全負荷（スロツトル弁全開
状態でエンジン回転数が3000rpmとなるよう
な負荷状態） この結果は第６図に示されている。これによれ
ば、ｌ／Ｌが約50％を越えると騒音レベルが高く
なることを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るロータリピストンエン
ジンの断面図、第２図は、第１図のロータリピス
トンエンジンの排気ポート付近の部分拡大断面
図、第２Ａ図は衝立板の構造を示すための説明
図、第３図は、本発明に従う、ポートインサート
の斜視図、第４図は、第２図における−矢視
図、第５図は、仕切板の長さと、排気ガス温との
関係を示すグラフ、第６図は、仕切板の長さと騒
音レベルとの関係を示すグラフである。 １……ロータハウンジング、２……サイドハウ
ジング、３……ロータ、４……トロコイド内周
面、６……吸気ポート、７……排気ポート、８…
…ポートインサート、９……貫通穴、１０……ロ
ータ室、１６……水平仕切板、１７……垂直仕切
板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータハウンジングの内周面に開口した排気
   ポートをロータハウジングの周方向に区画すると
   ともに排気の流れ方向に延びる水平仕切板と該水
   平仕切板を包摂する筒状外筒とを有し、ロータハ
   ウジングに形成された排気通路部分に前記排気流
   れ方向に挿入されたポートインサートを備えたロ
   ータリピストンエンジンの排気ポート構造におい
   て、前記水平仕切板の排気流れ方向下流端は、前
   記ロータハウジングの排気通路部分の前記下流端
   よりも所定量だけ内方に入り込んでいることを特
   徴とするロータリピストンエンジンの排気ポート
   構造。