[发明专利]转子活塞发动机及其设计方法

说明书

技术领域

本发明，涉及转子活塞发动机及其设计方法。 

背景技术

转子活塞发动机，是在具有旋轮线(trochoid)内周面的转动部壳体两侧通过设置侧壳体形成的转动部收纳室内收纳了近似三角形状转动部的发动机。转子活塞发动机，随着转动部的旋转，转动部和壳体之间分隔成三个工作室，各自边沿着周方向移动边按顺序进行吸气、压缩、膨胀、排气及排气的各冲程(例如专利公开平5-202761号公报)。这个专利文献1所揭示的转子活塞发动机中，吸气孔开口在侧壳体上的同时，排气孔开在转动部壳体上。也就是，这个转子活塞发动机采用的是边缘排气方式(peripheral排气方式)。 

然而，边缘排气方式的转子活塞发动机，吸气的开放时刻和排气的开放时刻一部分重合，由此，大量的残留废气就被带入下一个冲程。也就是，边缘排气方式的转子活塞发动机，由于内部EGR(Exhaust Gas Recirculatio n)量增大，为了确保燃烧的安定性，必须使混合气比理论空燃比更浓。 

对此，专利公开平7-11969号公报的转子活塞发动机中，将排气孔开口在侧壳体上，也就是所谓的采用了侧排气方式。由此，可以消除吸气开放时刻和排气开放时刻的重叠。其结果，降低了带入下一个冲程的残留排气，实现了理论空燃比安定的燃烧。其结果，侧排气方式的转子活塞发动机，比边缘排气方式的转子活塞发动机降低了燃料消耗量。 

(发明所要解决的课题) 

如上所述，尽管侧排气方式的转子活塞发动机相对的改善了燃料消耗，但是，转子活塞发动机的燃料消耗更待进一步改善。 

发明内容

本发明，是鉴于上述点而发明的，其目的在于，进一步降低转子活塞发动机的燃油消耗。 

鉴于上述目的，本申请发明者，着眼于转子活塞发动机的，特别是转动部的尺寸关系  进行了研究，发现近似三角形的转动部的一边的长度L(也就是，构成包括转动部的近似长方形的侧面(flank)中长方向的长度)、和宽度b(上述侧面中短方向的长度)的参数L/b(aspect比)对提高燃烧的安定性非常重要。 

也就是，图6，表示怠速(idle)(转速：820rpm)状态下，相对上述转动部的尺寸参数L/b的旋转变动的关系。边缘式排气方式，如前所述，吸气和排气的开放时刻通过重叠(overlap)内部的EGR量增大。为此，如图6的假想曲线所示，理论空燃比(A/F＝14.7)在轻负荷时燃烧安定性变坏。因此，边缘式排气方式，如图6所示的画了叉儿的实线或画了空心圆的实线，使混合气比理论空燃比低(A/F＝14.0或13.0)而确保燃烧的安定性。这个设定中，尺寸参数L/b和旋转变动的关系不能成为线性关系。 

对此，侧排气方式，如前所述，可以消除吸气的开放时刻和排气的开放时刻的重叠，由此，即便是将混合气体降低(lean)到理论空燃比，也可以确保燃烧安定性(图6的画黑点的虚线)。这样，侧排气方式且理论空燃比的设定，尺寸参数L/b和旋转变动的关系就成了线性关系。为此，将尺寸参数L/b设定的越大，燃烧安定性就越高。所以也就改善了燃油消耗。 

在此，尺寸参数L/b和燃烧安定性的关系，可以说明如下。 

转子活塞发动机，为了提高燃烧速度，相邻压缩至膨胀冲程的工作室，在转动部旋转方向(换句话说转动部的周方向)上相隔所规定的间隔，设置从动一侧及主动一侧两个火花塞。由从动一侧及主动一侧火花塞各自点火产生的火焰(T侧火焰及L侧火焰)，向着转动部旋转方向及旋转的宽方向分别传播。在此，转子活塞发动机的构造上，转动部旋转方向的火焰传播速度较高，而向转动部宽方向的火焰传播速度与转动部旋转方向的传播速度相比较慢。 

这样做，向转动部旋转方向的主动方向传播的T侧火焰、和向从动一侧传播的L侧火焰，在两个火焰中间附近冲突，并在这个冲突后T侧火焰和L侧火焰的燃烧均衰减，在转动部旋转方向及转动部的宽度方向的各自的火焰传播速度降低。 

在以上这样的转子活塞发动机的燃烧形态前提下，研讨减小尺寸参数L/b的情况。排气量一定而尺寸参数L/b减小，也就是对应转动部一边的长度L缩短的同时，增宽转动部的宽度b。也就是，转动部，三角形减小，厚度变得很厚。由于伴随着长度L的缩短从动一侧及主动一侧的火花塞间距也变短，所以从T侧及L侧火焰发生到这两个火焰相撞的时间变短。还有，宽度b增宽和到上述两火焰之间冲突为止的时间变短，T侧火焰和L侧火焰各自向转动部的宽方向传播，在达到侧壳前上述两火焰冲突。火焰的冲突使火焰的传播  速度降低，其结果，火焰在转动部的宽度方向没有扩展。