(57)【要約】【課題】圧縮行程にある作動室８内に燃料として水素を直接噴射する水素ロータリエンジン１において、その作動室８内に噴射された水素を、水素ロータリエンジン１の熱効率が向上するように拡散させる。【解決手段】２つの水素インジェクタ１５を、出力軸の軸方向（エキセントリックシャフト６の回転軸心Ｘの方向）に並んだ状態で、該出力軸の軸方向から見て、ロータハウジング３における長軸Ｙの近傍位置に取り付け、上記出力軸の軸方向から見て、２つの水素インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌを共に、該水素インジェクタ１５により噴射された水素が該噴口１５ａよりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、ロータハウジング３（ロータ収容室７）の長軸Ｙに対して傾斜させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する長軸及び短軸によって規定される概略楕円形状の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を挟んで、上記長軸及び短軸それぞれに直交する出力軸方向の両側それぞれに配置されることによって、当該ロータハウジングと共にロータ収容室を形成するサイドハウジングと、上記ロータ収容室内に収容されて上記ロータハウジングとの間で３つの作動室を区画するとともに、上記出力軸回りに遊星回転運動することによって、上記各作動室を周方向に移動させながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行わせる、３頂点部にアペックスシールがそれぞれ配設された概略三角形状のロータと、上記圧縮行程にある作動室に臨むように上記ロータハウジングに取り付けられかつ当該圧縮行程にある作動室内に燃料として水素を直接噴射する水素インジェクタとを備えた水素ロータリエンジンの燃料噴射装置であって、
２つの上記水素インジェクタが、上記出力軸の軸方向に並んだ状態で、該出力軸の軸方向から見て、上記ロータハウジングにおける上記長軸の近傍位置に取り付けられており、
上記出力軸の軸方向から見て、上記２つの水素インジェクタの噴口の軸線が共に、該水素インジェクタにより噴射された水素が該噴口よりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、上記長軸に対して傾斜していることを特徴とする水素ロータリエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、
上記出力軸の軸方向から見て、上記各水素インジェクタの噴口の軸線と上記長軸とのなす鋭角側の角度が、０°を超え１０°未満であることを特徴とする水素ロータリエンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、
上記各水素インジェクタによる、上記圧縮行程にある作動室への水素の噴射終了タイミングは、上記圧縮行程にある作動室と上記吸気行程にある作動室とを区画する上記アペックスシールが、該各水素インジェクタの噴口の中心に対して、上記出力軸の回転角度で１１０°手前乃至４０°手前に位置するときであることを特徴とする水素ロータリエンジンの燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、
上記２つの水素インジェクタによる、上記圧縮行程にある作動室への水素の噴射量が同じであることを特徴とする水素ロータリエンジンの燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、
上記２つの水素インジェクタによる、上記圧縮行程にある作動室への水素の噴射開始から終了に至るまでの噴射時期が同じであることを特徴とする水素ロータリエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮行程にある作動室内に燃料として水素を直接噴射する水素インジェクタを備えた水素ロータリエンジンの燃料噴射装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ロータリエンジン（ロータリピストンエンジンとも呼ばれる）は、互いに直交する長軸及び短軸によって規定される概略楕円形状のトロコイド内周面を有するロータハウジングの両側にサイドハウジングを配置することによって形成したロータ収容室内に、概略三角形状のロータを収容したエンジンである。このロータリエンジンは、ロータ外周面とロータハウジング内周面との間に区画した３つの作動室それぞれを、ロータの回転につれて周方向に移動させながら、各作動室において吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を順に行わせる。
【０００３】
このようなロータリエンジンで、圧縮行程にある作動室内に燃料として水素を噴射する水素ロータリエンジンが知られている。このような水素ロータリエンジンでは、該エンジンの出力軸の軸方向から見て、水素を噴射する水素インジェクタが、通常、上記ロータハウジングにおける上記長軸の近傍位置に、上記長軸に沿った方向に水素を噴射するように取り付けられている。また、例えば特許文献１に示されているように、水素ロータリエンジンの低回転域で、作動室のリーディング側に向かって水素を噴射する第１水素インジェクタと、作動室間で漏れる高温燃焼ガスによる異常燃焼が生じ易い高回転域で、作動室の中央領域（つまり、上記長軸に沿った方向）に向かって水素を噴射する第２水素インジェクタとを設けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、圧縮行程にある作動室内に水素を直接噴射する直噴方式は、吸気通路内に水素を噴射する予混合方式に比べて、空気の充填率を高めることができて、大きなエンジン出力が得られる。
【０００６】
しかし、水素ガスは、空気と混ざり難いという特性があるため、従来の直噴方式では、水素ロータリエンジンの熱効率が低く、直噴方式のポテンシャルを十分に引き出すことができていないという問題がある。
【０００７】
この点に関して、本発明者らは、圧縮行程にある作動室に噴射された水素がどのように拡散するかを調べた。これによると、水素インジェクタにより水素が上記長軸に沿った方向に噴射された場合には、噴射期間の後期に噴射された水素が、上記作動室のトレーリング側の端部に残留し、この結果、噴射された全水素のうち、作動室のトレーリング側の端部に分布する水素の比率が大きくなる。そして、水素の噴射終了タイミングが遅くなるほど、トレーリング側の端部に分布する水素の比率が大きくなる。トレーリング側の端部は、水素ロータリエンジンの出力軸の軸方向から見て、ロータハウジングにおける上記短軸の近傍位置に取り付けられる点火プラグから離れているため、トレーリング側の端部に分布する水素の比率が大きくなると、未燃の水素量が多くなって水素ロータリエンジンの熱効率が低下する。これに対して、圧縮行程にある作動室の中央部からリーディング側の端部にかけての部分に水素を均一に分散させることができれば、水素ロータリエンジンの熱効率を向上させることができる。ここで、噴射期間の前期に噴射された水素は、ロータ表面に沿ってリーディング側に拡散し、その拡散した水素の一部は、作動室のリーディング側の端部に対応するロータハウジング壁面に到達した後、作動室の中央側に戻るように拡散するが、水素が上記長軸に沿った方向に噴射された場合には、その水素が上記ロータハウジング壁面に到達してもそこから作動室の中央側に戻る水素量が少なく、この結果、作動室のリーディング側の端部に残る水素量が多くなって、作動室の中央部からリーディング側の端部にかけて水素が均一に分散せず、このことも、エンジの熱効率が低下する要因となっている。
【０００８】
一方、水素が作動室のリーディング側に向かって噴射された場合には、噴射期間の前期に噴射された水素は、ロータ表面に沿ってリーディング側に拡散し、その拡散した水素の一部は、作動室のリーディング側の端部に対応するロータハウジング壁面に到達した後、作動室の中央側に戻るように拡散して、作動室の中央部からリーディング側の端部にかけて水素が均一に分散するようになる。しかし、噴射期間の後期に噴射された水素は、作動室のトレーリング側の端部に残留することになり、水素ロータリエンジンの熱効率をより向上させるためには、改善の余地がある。
【０００９】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮行程にある作動室内に燃料として水素を直接噴射する水素ロータリエンジンにおいて、その作動室内に噴射された水素を、水素ロータリエンジンの熱効率が向上するように拡散させようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明では、互いに直交する長軸及び短軸によって規定される概略楕円形状の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を挟んで、上記長軸及び短軸それぞれに直交する出力軸方向の両側それぞれに配置されることによって、当該ロータハウジングと共にロータ収容室を形成するサイドハウジングと、上記ロータ収容室内に収容されて上記ロータハウジングとの間で３つの作動室を区画するとともに、上記出力軸回りに遊星回転運動することによって、上記各作動室を周方向に移動させながら、順に吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を行わせる、３頂点部にアペックスシールがそれぞれ配設された概略三角形状のロータと、上記圧縮行程にある作動室に臨むように上記ロータハウジングに取り付けられかつ当該圧縮行程にある作動室内に燃料として水素を直接噴射する水素インジェクタとを備えた水素ロータリエンジンの燃料噴射装置を対象として、２つの上記水素インジェクタが、上記出力軸の軸方向に並んだ状態で、該出力軸の軸方向から見て、上記ロータハウジングにおける上記長軸の近傍位置に取り付けられており、上記出力軸の軸方向から見て、上記２つの水素インジェクタの噴口の軸線が共に、該水素インジェクタにより噴射された水素が該噴口よりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、上記長軸に対して傾斜している、という構成とした。
【００１１】
上記の構成により、２つの水素インジェクタにより水素が噴射されるので、１つの水素インジェクタにより水素が噴射される場合に比べて噴射期間を短くすることができる。この結果、噴射を早期に終了させることができ、作動室のトレーリング側の端部に残留する水素の量を減少させることができる。この結果、未燃の水素量を低減することができる。また、出力軸の軸方向から見て、２つの水素インジェクタの噴口の軸線が共に、該水素インジェクタにより噴射された水素が該噴口よりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、ロータハウジング（ロータ収容室）の長軸に対して傾斜しているので、２つの水素インジェクタにより噴射された水素は、ロータ表面に沿ってリーディング側に拡散し、その拡散した水素の一部は、作動室のリーディング側の端部に対応するロータハウジング壁面に到達した後、作動室の中央側に戻るように拡散する。したがって、２つの水素インジェクタにより噴射された水素の大部分が、作動室の中央部からリーディング側の端部にかけて均一に分散するようになる。よって、水素ロータリエンジンの熱効率を向上させることができる。
【００１２】
上記水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、上記出力軸の軸方向から見て、上記各水素インジェクタの噴口の軸線と上記長軸とのなす鋭角側の角度が、０°を超え１０°未満である、ことが好ましい。
【００１３】
このように、各水素インジェクタの噴口の軸線と長軸とのなす鋭角側の角度を、０°を超え１０°未満とすることで、圧縮行程にある作動室の中央部からリーディング側の端部にかけての水素の均一分散性を良好に向上させることができて、水素ロータリエンジンの熱効率をより一層向上させることができる。
【００１４】
上記水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、上記各水素インジェクタによる、上記圧縮行程にある作動室への水素の噴射終了タイミングは、上記圧縮行程にある作動室と上記吸気行程にある作動室とを区画する上記アペックスシールが、該各水素インジェクタの噴口の中心に対して、上記出力軸の回転角度で１１０°手前乃至４０°手前に位置するときである、ことが好ましい。
【００１５】
このことにより、圧縮行程にある作動室のトレーリング側の端部に残留する水素の量を減少させることができるとともに、２つの水素インジェクタにより噴射された水素の大部分を、上記作動室の中央部からリーディング側の端部にかけて均一に分散させるようにすることができる。したがって、水素ロータリエンジンの熱効率をより一層向上させることができる。
【００１６】
上記水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、上記２つの水素インジェクタによる、上記圧縮行程にある作動室への水素の噴射量が同じである、ことが好ましい。
【００１７】
このことで、圧縮行程にある作動室の中央部からリーディング側の端部にかけての部分で、出力軸の軸方向においても、水素を均一に分散させることができ、水素ロータリエンジンの熱効率の更なる向上を図ることができる。
【００１８】
上記水素ロータリエンジンの燃料噴射装置において、上記２つの水素インジェクタによる、上記圧縮行程にある作動室への水素の噴射開始から終了に至るまでの噴射時期が同じである、ことが好ましい。
【００１９】
こうすることで、圧縮行程にある作動室の中央部からリーディング側の端部にかけての水素の均一分散性をより一層向上させることができて、水素ロータリエンジンの熱効率をより一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の水素ロータリエンジンの燃料噴射装置によると、２つの水素インジェクタを、出力軸の軸方向に並んだ状態で、該出力軸の軸方向から見て、ロータハウジングにおける長軸の近傍位置に取り付け、出力軸の軸方向から見て、２つの水素インジェクタの噴口の軸線を共に、該水素インジェクタにより噴射された水素が該噴口よりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、ロータハウジング（ロータ収容室）の長軸に対して傾斜させるようにしたことにより、圧縮行程にある作動室のトレーリング側の端部に残留する水素の量を減少させることができるとともに、該作動室の中央部からリーディング側の端部にかけての水素の均一分散性を向上させることができ、よって、水素ロータリエンジンの熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置を備えた水素ロータリエンジンの概要を示す斜視図である。
【図２】水素ロータリエンジンの要部を示す、一部を簡略化した断面図である。
【図３】圧縮行程にある作動室と吸気行程にある作動室とを区画するアペックスシール（特定アペックスシール）が、水素インジェクタの噴口の中心に対して、エキセン角で６０°手前に位置している状態を示す図２相当図である。
【図４】水素ロータリエンジンの制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】水素噴射終了タイミングと熱効率η及び出力トルクＴとの関係を調べた結果を示すグラフである。
【図６】水素インジェクタの噴口の軸線と長軸とのなす鋭角側の角度αが、α＝０°、α＝５°及びα＝１０°の場合の、水素噴射終了タイミングと熱効率ηとの関係を調べた結果を示すグラフである。
【図７】２つの水素インジェクタの噴射量の比率Ｑ１／Ｑ２と熱効率ηとの関係を調べた結果を示すグラフである。
【図８】２つの水素インジェクタの噴射量の比率Ｑ１／Ｑ２とＮＯｘ排出量Ｗとの関係を調べた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る燃料噴射装置を備えた水素ロータリエンジン１（以下、単にエンジン１という）を示す。このエンジン１は、本実施形態では、所謂シリーズ式のハイブリッド車両に搭載されてモータジェネレータを駆動する（モータジェネレータを発電させる）ものであり、エンジン１は、そのモータジェネレータによる発電用にのみ使用される。すなわち、エンジン１の出力軸としてのエキセントリックシャフト６が、上記モータジェネレータの回転軸と連結されている。上記モータジェネレータの発電電力は、高電圧・大容量のバッテリに供給されるか、又は、走行モータに供給される。この走行モータには、上記モータジェネレータの発電電力及び高電圧・大容量のバッテリからの放電電力の少なくとも一方が供給されて駆動され、この走行モータにより駆動輪が駆動されて、上記ハイブリッド車両が走行する。上記モータジェネレータは、エンジン１が停止した状態にあるときにエンジン１を駆動して始動させる役割も有している。
【００２４】
エンジン１は、２つのロータ２を備えた２ロータタイプ（２気筒エンジン）であり、フロント側（図１の右側）及びリヤ側（図１の左側）の２つのロータハウジング３が、インターミディエイトハウジング４（サイドハウジングに相当）をその間に挟んだ状態で、これらの両側からさらに２つのサイドハウジング５で挟み込むようにして一体化されることによって構成されている。尚、図１では、エンジン１の右側（フロント側）の一部は切り欠いて内部を示すとともに、左側（リヤ側）のサイドハウジング５も内部を示すために分離してある。また、図中の符号Ｘは、出力軸としてのエキセントリックシャフト６の回転軸心であって、以下、これを単に回転軸心Ｘという。
【００２５】
上記各ロータハウジング３の、平行トロコイド曲線で描かれるトロコイド内周面３ａと、これらロータハウジング３を両側から挟むサイドハウジング５の内側面５ａと、インターミディエイトハウジング４の両側の側面４ａとによって、図２に示すように回転軸心Ｘの方向（出力軸の軸方向）から見て繭のような略楕円形状（互いに直交する長軸Ｙ及び短軸Ｚによって規定される略楕円形状）をしたロータ収容室７（気筒）が、フロント側及びリヤ側の２つ横並びに区画されており、これらロータ収容室７にそれぞれロータ２が１つずつ収容されている。各ロータ収容室７は、インターミディエイトハウジング４に対して対称に配置されており、ロータ２の位置及び位相が異なっている点を除けば構成は同じであるため、以下、１つのロータ収容室７について説明する。
【００２６】
尚、本実施形態では、ロータハウジング３（ロータ収容室７）の上記長軸Ｙは鉛直方向に延び、短軸Ｚは水平方向に延びている。
【００２７】
ロータ２は、回転軸心Ｘの方向から見て各辺の中央部が外側に膨出する略三角形状をしたブロック体からなり、その外周面における各頂部間に、３つの略長方形をしたフランク面２ａを備えている。この各フランク面２ａの中央部分には、リセス２ｂがそれぞれ形成されている。
【００２８】
また、ロータ２は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング３のトロコイド内周面３ａに摺接しており、このロータハウジング３のトロコイド内周面３ａと、インターミディエイトハウジング４の側面４ａと、サイドハウジング５の内側面５ａと、ロータ２のフランク面２ａとで、ロータ収容室７の内部（ロータ２のフランク面２ａとロータハウジング３のトロコイド内周面３ａとの間）に、３つの作動室８がそれぞれ区画形成されている。
【００２９】
図示は省略するが、ロータ２は、該ロータ２の内側に設けた内歯車（ロータギア）とサイドハウジング５に設けた外歯車（固定ギア）とが噛合しながら、インターミディエイトハウジング４及びサイドハウジング５を貫通するエキセントリックシャフト６に対して、遊星回転運動をするように支持されている。
【００３０】
すなわち、ロータ２の回転運動は内歯車と外歯車との噛み合いによって規定され、ロータ２は、３つのアペックスシールが各々ロータハウジング３のトロコイド内周面３ａに摺接しつつ、エキセントリックシャフト６の偏心輪６ａの周りを自転しながら、回転軸心Ｘの周りに、該自転と同じ方向に公転する（この自転及び公転を含めて、広い意味で単にロータ２の回転という）。そして、ロータ２が１回転する間に３つの作動室８が周方向に移動し、それぞれで吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程が行われて、これにより発生する回転力がロータ２を介してエキセントリックシャフト６から出力される。尚、ロータ２の１回転中にエキセントリックシャフト６は３回転し、この間に３つの作動室８がそれぞれ１回ずつ燃焼サイクルを行う。このことから、エキセントリックシャフト６の１回転につき１回の燃焼サイクルが行われることになる。
【００３１】
より具体的に、図２において、ロータ２は矢印で示すように、時計回り方向に回転しており、回転軸心Ｘを通るロータ収容室７の長軸Ｙを境に分けられるロータ収容室７の左側が概ね吸気及び排気行程の領域となり、右側が概ね圧縮及び膨張行程の領域となっている。
【００３２】
そして、図２における左上の作動室８に着目すると、この作動室８は、吸気行程にあり、この吸気行程にある作動室８がロータ２の回転につれて圧縮行程に移行すると、この圧縮行程にある作動室８内に、後述の２つの水素インジェクタ１５により、燃料として水素が直接噴射される。これにより、吸気行程で吸気された空気と該噴射された水素とが混合されながら圧縮される。その後、図２の右側に示す作動室８のように（図２では、この作動室８は、圧縮トップ（圧縮上死点：ＴＤＣ）にある）、圧縮行程の後期から膨張行程にかけての所定のタイミング（本実施形態では、後述の如く圧縮トップ前のタイミングとしている）にて後述の第１及び第２点火プラグ２１，２２により点火されて、膨張行程が行われる。そして、最後に図２の左下の作動室８のような排気行程に至ると、燃焼ガスが排気ポート１０から排気された後、再び吸気行程に戻って上記各行程が繰り返されるようになっている。
【００３３】
回転軸心Ｘの方向（出力軸の軸方向）から見て、ロータハウジング３における上記長軸Ｙの近傍位置（ロータハウジング３の頂部付近）には、回転軸心Ｘの方向に並んだ状態で２つの水素インジェクタ１５が取り付けられている（図２では、１つしか見えていない）。これら２つの水素インジェクタ１５は、その噴口１５ａが、圧縮行程にある作動室８（図３の右上の作動室８）に臨むように配設されていて、該圧縮行程にある作動室８内に燃料として水素を直接噴射する。
【００３４】
図３に示すように、回転軸心Ｘの方向から見て、上記２つの水素インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌ（噴口１５ａの中心軸（水素インジェクタ１５の中心軸でもある））が共に、該水素インジェクタ１５により噴射された水素が該噴口１５ａよりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、上記長軸Ｙに対して傾斜している。すなわち、上記軸線Ｌは、該軸線Ｌ上の点が噴口１５ａから遠いほどロータ回転方向のリーディング側に位置するように、上記長軸Ｙに対して傾斜している。水素インジェクタ１５の噴口１５ａは、長軸Ｙに沿った方向を向いているのではなく、長軸Ｙに沿った方向に対してリーディング側に向けられている。
【００３５】
回転軸心Ｘの方向から見て、各水素インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌと長軸Ｙとのなす鋭角側の角度αは、０°を超え１０°未満であることが好ましい。本実施形態では、２つの水素インジェクタ１５についての上記角度αを、共に５°に設定している。
【００３６】
吸気行程にある作動室８には、複数（本実施形態では、３つ）の吸気ポート１１，１２，１３が連通している。すなわち、この吸気行程にある作動室８に面するインターミディエイトハウジング４の側面４ａには、ロータ収容室７の外周側における短軸Ｚ寄りに第１吸気ポート１１が開口している。また、図１に示すように、吸気行程にある作動室８に面するサイドハウジング５の内側面５ａには、第１吸気ポート１１に対向するように、そのロータ収容室７の外周側における短軸Ｚ寄りに第２吸気ポート１２及び第３吸気ポート１３が開口している。
【００３７】
そして、例えば、エンジン１の低回転域では、第１吸気ポート１１のみから吸気され、吸気量が不足するようになると第２吸気ポート１２からも吸気され（中回転域）、さらに吸気量が不足するようになると第３吸気ポート１３からも吸気されて（高回転域）、吸気量が変化しても最適な吸気流速を維持して、エンジン１の低負荷低回転から高負荷高回転までの全運転領域に亘って効率良く吸気できるようになっている。
【００３８】
回転軸心Ｘの方向から見て、ロータハウジング３における、短軸Ｚを挟んだロータ回転方向のリーディング側（進み側）及びトレーリング側（遅れ側）の両位置（短軸Ｚの近傍）には、それぞれ、第１点火プラグ２１及び第２点火プラグ２２が取り付けられている。これら２つの点火プラグ２１，２２は、圧縮ないし膨張行程にある作動室８内の混合気（圧縮行程で圧縮された混合気）を燃焼させるべく、第１点火プラグ２１及び第２点火プラグ２２の順番で点火する。本実施形態では、両点火プラグ２１，２２は共に、圧縮トップ（ＴＤＣ）の前に点火される。このように２つの点火プラグ２１，２２を備えることによって、扁平形状となる圧縮ないし膨張行程にある作動室８において、その燃焼速度を高めるようにしている。
【００３９】
図４に示すように、上記２つの水素インジェクタ１５並びに第１及び第２点火プラグ２１，２２は、コントロールユニット１００によって作動制御される。このコントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。
【００４０】
上記コントロールユニット１００には、上記ハイブリッド車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５１、上記ハイブリッド車両の車速を検出する車速センサ５２、エキセントリックシャフト６に設けられ、エキセントリックシャフト６の回転角度位置を検出する回転角センサ５３（エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねる）、エンジン１の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ５４、吸気通路内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ５５等からの各種信号が入力されるようになっている。
【００４１】
そして、コントロールユニット１００は、エンジン１の運転時に、上記入力信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判定するとともに、その運転状態に応じて、吸気通路の断面積（弁開度）を調節する電動式のスロットル弁３１の開度、上記第１及び第２点火プラグ２１，２２による点火時期、並びに、上記２つの水素インジェクタ１５による水素噴射量及び水素噴射タイミングの制御を行う。
【００４２】
コントロールユニット１００は、各水素インジェクタ１５（詳細には、その駆動回路）に対して、噴射すべき水素噴射量に対応するパルス幅を有するパルス信号を印加して、水素インジェクタ１５を駆動することにより、圧縮行程にある作動室８内に水素を噴射させる。各水素インジェクタ１５は、上記パルス信号の立ち上がりで水素の噴射を開始し、該パルス信号の立ち下がりで水素の噴射を終了する。そのパルス幅（立ち上がりから立ち下がりまでの時間）が大きいほど水素噴射量が多くなる。本実施形態では、２つの水素インジェクタ１５に対して印加されるパルス幅は同じである。２つの水素インジェクタ１５は、パルス幅が同じであれば、水素噴射量は同じであり、この結果、２つの水素インジェクタ１５による、圧縮行程にある作動室８への水素噴射量は同じになる。また、２つの水素インジェクタ１５に対するパルス信号の印加開始から終了に至るまでの印加時期も同じである。このため、２つの水素インジェクタ１５による、圧縮行程にある作動室８への水素の噴射開始から終了に至るまでの噴射時期が同じになる。
【００４３】
上記各水素インジェクタ１５による、圧縮行程にある作動室８への水素の噴射終了タイミングは、圧縮行程にある作動室８（図３の右上の作動室８）と吸気行程にある作動室８（図３の左側の作動室８）とを区画する上記アペックスシール（以下、特定アペックスシールという）が、各水素インジェクタ１５の噴口１５ａの中心に対して、エキセントリックシャフト６（出力軸）の回転角度（エキセン角）で１１０°手前乃至４０°手前に位置するときであることが好ましい。図３の例では、上記特定アペックスシールが、各水素インジェクタ１５の噴口１５ａの中心に対して、エキセン角で６０°手前に位置している状態である。
【００４４】
一方、水素インジェクタ１５による、圧縮行程にある作動室８への水素の噴射開始タイミングは、上記水素噴射終了タイミングを基準に上記パルス幅によって決定する。
【００４５】
上記のように圧縮行程の比較的早期に噴射を終了することで、圧縮行程にある作動室８のトレーリング側の端部に残留する水素の量を減少させるようにしている。すなわち、水素噴射終了タイミングが遅くなると、噴射期間の後期に噴射された水素が、圧縮行程にある作動室８のトレーリング側の端部に残留し、この残留した水素は、第１及び第２点火プラグ２１，２２から離れているために未燃の水素となり、この量が多いとエンジン１の熱効率が低下する。これに対し、水素噴射終了タイミングを早くすることで、圧縮行程にある作動室８のトレーリング側の端部に残留する水素の量を減少させて、未燃の水素量を減らすことができ、この結果、エンジン１の熱効率、延いてはエンジン１の出力トルクを向上させることができる。このように水素噴射終了タイミングを早くすることができるのは、２つの水素インジェクタ１５により水素を噴射しているからであり、１つの水素インジェクタ１５により水素を噴射する場合に比べて噴射期間を半分にすることができるからである。
【００４６】
また、回転軸心Ｘの方向から見て、２つの水素インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌが共に、該水素インジェクタ１５により噴射された水素が該噴口１５ａよりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、上記長軸Ｙに対して傾斜しているので、２つの水素インジェクタ１５により噴射された水素は、ロータ２表面に沿ってリーディング側に拡散し、その拡散した水素の一部は、圧縮行程にある作動室８のリーディング側の端部に対応するロータハウジング３壁面に到達した後、該作動室８の中央側に戻るように拡散する。したがって、２つの水素インジェクタ１５により噴射された水素の大部分が、上記作動室８の中央部からリーディング側の端部にかけて均一に分散するようになる。この結果、エンジン１の熱効率、延いてはエンジン１の出力トルクを向上させることができる。特に各水素インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌと長軸Ｙとのなす鋭角側の角度αを、０°を超え１０°未満とすることで、上記作動室８の中央部からリーディング側の端部にかけての水素の均一分散性をより一層向上させることができて、エンジン１の熱効率をより一層向上させることができる。上記角度αが０°である場合、圧縮行程にある作動室８のリーディング側の端部に対応するロータハウジング３壁面から該作動室８の中央側に戻る水素の量が少なくて、該作動室８の中央部からリーディング側の端部にかけての水素の均一分散性が悪い。また、上記角度αが１０°以上になると、圧縮行程にある作動室８のリーディング側の端部に対応するロータハウジング３壁面から該作動室８の中央側に戻る水素の量が少なくなる傾向にある。すなわち、上記角度αが０°を超え１０°未満である場合に、上記作動室８のリーディング側の端部に対応するロータハウジング３壁面から該作動室８の中央側に戻る水素の量が適切な量となって、該作動室８の中央部からリーディング側の端部にかけての水素の均一分散性が最も向上する。
【００４７】
エンジン１の回転数（エキセントリックシャフト６の回転数）が所定回転数（例えば２５００ｒｐｍ）以下である場合には、該所定回転数よりも高い場合に比べて、上記水素噴射終了タイミングを遅くすることができる。本実施形態では、エンジン１の回転数が上記所定回転数以下である場合の水素噴射終了タイミングを、各水素インジェクタ１５の噴口１５ａの中心に対して、エキセン角で８０°手前乃至４０°手前に位置するときとしている。これは、エンジン１の回転数が低い場合には、水素の総噴射量が少なく、また、ロータ２の回転が遅いので、圧縮行程にある作動室８のトレーリング側の端部に残留する水素の量が少なくなるとともに、点火するまでに、水素が上記作動室８の中央部からリーディング側の端部にかけて均一に分散した状態となり易いからである。一方、エンジン１の回転数が上記所定回転数よりも高い場合の水素噴射終了タイミングは、エンジン１の回転数が上記所定回転数以下である場合の水素噴射終了タイミングよりも早いタイミングとする。こうすることで、エンジン１の回転数に関係なく、エンジン１の熱効率を向上させることができる。
【００４８】
したがって、本実施形態では、回転軸心Ｘの方向から見て、２つの水素インジェクタ１５の噴口１５ａの軸線Ｌが共に、該水素インジェクタ１５により噴射された水素が該噴口１５ａよりもロータ回転方向のリーディング側に向かうように、長軸Ｙに対して傾斜していることにより、圧縮行程にある作動室８のトレーリング側の端部に残留する水素の量を減少させることができるとともに、該作動室８の中央部からリーディング側の端部にかけての水素の均一分散性を向上させることができ、よって、エンジン１の熱効率を向上させることができる。
【００４９】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、２つの水素インジェクタ１５についての上記角度αを同じにしたが、互いに異ならせてもよい。但し、エンジン１の熱効率をより一層向上させる観点からは、同じである方が好ましい。また、２つの水素インジェクタ１５についての上記角度αを互いに異ならせる場合も、各水素インジェクタ１５それぞれについての上記角度αは、０°を超え１０°未満であることが好ましい。
【００５１】
また、上記実施形態では、２つの水素インジェクタ１５による、圧縮行程にある作動室８への水素噴射量を同じにし、２つの水素インジェクタ１５による、圧縮行程にある作動室８への水素の噴射開始から終了に至るまでの噴射時期を同じにしたが、２つの水素インジェクタ１５による上記作動室８への水素噴射量を互いに異ならせてもよく、２つの水素インジェクタ１５による上記作動室８への水素の噴射開始から終了に至るまでの噴射時期を互いに異ならせてもよい。但し、エンジン１の熱効率をより一層向上させる観点からは、上記実施形態のようにする方がよい。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、エンジン１を、シリーズ式のハイブリッド車両に搭載したが、これに限らず、他のどのような形式のハイブリッド車両に搭載することも可能であり、エンジン１のみで駆動される車両に搭載することも可能である。
【００５３】
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【００５４】
ここで、上記実施形態と同様のエンジン（上記角度αを５°としたもの）で熱効率η及び出力トルクＴを調べた。このとき、エンジンの回転数を２０００ｒｐｍとし、スロットル弁を全開とし、空気過剰率λを２．０とした。また、第１点火プラグの点火タイミングを、ＴＤＣに対してエキセン角で１５°前とし、第２点火プラグの点火タイミングを、ＴＤＣに対してエキセン角で５°前とした。さらに、２つの水素インジェクタによる水素噴射量は同じにし、２つの水素インジェクタによる水素噴射開始から終了に至るまでの噴射時期も同じにした。そして、水素噴射量は一定で、水素噴射終了タイミングを変更して（噴射開始タイミングも変わる）、その水素噴射終了タイミングと熱効率η及び出力トルクＴとの関係を調べた。この結果を、図５に示す。尚、図５の横軸の水素噴射終了タイミングは、該水素噴射終了タイミングとなったときの上記特定アペックスシールの、水素インジェクタの噴口の中心に対する手前の角度（エキセン角）で表している。
【００５５】
これにより、上記特定アペックスシールが、水素インジェクタの噴口の中心に対して、特にエキセン角で８０°手前乃至５０°手前に位置するときに噴射を終了すれば、良好な熱効率及び出力トルクが得られる。
【００５６】
また、上記角度αを、０°及び１０°に変更したものをそれぞれ用意し、上記と同じ運転条件でエンジンを運転して、上記水素噴射終了タイミングと熱効率ηとの関係を調べた。この結果を、α＝５°の場合と併せて図６に示す。
【００５７】
これにより、上記角度αは５°にするのが最もよいことが分かる。上記角度αが０°である場合には、水素噴射終了タイミングが遅くなると（図６のグラフの左側）、圧縮行程にある作動室のトレーリング側の端部に残留する水素が多くなるために、熱効率ηが低下する傾向にある。また、上記角度αが１０°である場合には、水素噴射終了タイミングが遅くても、水素が作動室のトレーリング側の端部に残留し難くなるが、作動室のリーディング側の端部に残る水素量が多くなる傾向にあるために、熱効率ηが低下する傾向にある。
【００５８】
次に、２つの水素インジェクタのうちの一方の水素インジェクタによる噴射量Ｑ１と他方の水素インジェクタによる噴射量Ｑ２との比率Ｑ１／Ｑ２を変更して（総噴射量は一定）、比率Ｑ１／Ｑ２と熱効率η及びＮＯｘ排出量Ｗとの関係を調べた。このときのエンジンの運転条件は、空気過剰率λを２．３３とし、水素噴射終了タイミングを、上記特定アペックスシールが、水素インジェクタの噴口の中心に対して、エキセン角で６０°手前に位置するときとし（水素噴射開始タイミングは、比率Ｑ１／Ｑ２に応じて各水素インジェクタで変わる）、それ以外の運転条件は、上記の運転条件と同じである。２つの水素インジェクタの噴射量の比率Ｑ１／Ｑ２と熱効率ηとの関係を図７に示し、該比率Ｑ１／Ｑ２とＮＯｘ排出量Ｗとの関係を図８に示す。
【００５９】
図７及び図８より、比率Ｑ１／Ｑ２が０．５であるとき、つまり、２つの水素インジェクタによる水素噴射量が同じであるときに、熱効率ηが最も高くなるとともに、ＮＯｘ排出量が最も少なくなることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、圧縮行程にある作動室内に燃料として水素を直接噴射する水素インジェクタを備えた水素ロータリエンジンの燃料噴射装置に有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１      ロータリピストンエンジン
２      ロータ
２ｂ    リセス
３      ローターハウジング
３ａ    トロコイド内周面
４      インターミディエイトハウジング（サイドハウジング）
５      サイドハウジング
６      エキセントリックシャフト（出力軸）
７      ローター収容室
８      作動室
１５    水素インジェクタ
１５ａ  水素インジェクタの噴口
Ｌ      水素インジェクタの噴口の軸線
Ｘ      エキセントリックシャフトの回転軸心
Ｙ      長軸
Ｚ      短軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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