(57)【要約】【課題】作動室内に燃料を直接噴射するよう構成されたロータリーピストンエンジンにおいて、燃料の気化時間を十分に長く確保する。【解決手段】ロータリーピストンエンジン９は、ロータハウジング９２と、サイドハウジング９４と、ロータ９１と、燃料噴射弁９７とを備える。ロータハウジングのトロコイド内周面９２１には、吸気作動室に連通する吸気ポート９０１の開口９０２が設けられ、燃料噴射弁の噴口９７１は、吸気ポートの開口と、ロータの進み側にある長軸Ｙとの間に位置している。燃料噴射弁の噴射方向は、吸気行程前半にある吸気作動室内の、ロータの遅れ側に設定され、燃料噴射弁は、吸気行程前半に、吸気作動室内に燃料を噴射する。【選択図】図３
2017053332.tif 000002
【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繭型のトロコイド内周面を有するよう構成されたロータハウジングと、
前記ロータハウジングを挟持することによって、前記ロータハウジングと共に、ロータ収容室を形成するよう構成されたサイドハウジングと、
前記ロータ収容室内に収容されることによって、３つの作動室を区画すると共に、出力軸の回りに遊星回転運動することによって、前記各作動室を周方向に移動させながら、前記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ように構成されたロータと、
前記ロータハウジングの前記トロコイド内周面に設けられた噴口を有しかつ、吸気行程にある前記作動室である吸気作動室内に燃料を直接噴射するように構成された燃料噴射弁と、を備え、
前記ロータハウジングのトロコイド内周面には、前記吸気作動室に連通する吸気ポートの開口が設けられ、
前記燃料噴射弁の噴口は、前記吸気ポートの前記開口と、前記ロータの進み側にある前記長軸との間に位置しており、
前記燃料噴射弁の噴射方向は、吸気行程前半にある前記吸気作動室内の、前記ロータの遅れ側に設定され、
前記燃料噴射弁は、前記吸気行程前半に、前記吸気作動室内に前記燃料を噴射するロータリーピストンエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリーピストンエンジンにおいて、
前記燃料噴射弁の噴射方向は、吸気行程初期にある前記吸気作動室内の、前記ロータの遅れ側に設定され、
前記燃料噴射弁は、前記吸気行程初期に、前記吸気作動室内に前記燃料を噴射するロータリーピストンエンジン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータリーピストンエンジンにおいて、
前記燃料噴射弁は、前記ロータハウジングに形成された取付孔に取り付けられているロータリーピストンエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載のロータリーピストンエンジンにおいて、
前記取付孔は、前記ロータハウジングの外方から内方に向かって、孔軸が前記出力軸に向かうような方向に形成されているロータリーピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、ロータリーピストンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロータリーピストンエンジンが記載されている。このロータリーピストンエンジンは、吸気行程にある作動室内に、液体燃料（つまり、ガソリン）を直接噴射するように構成されている。具体的に、燃料噴射弁は、その噴口が、繭型のトロコイド内周面における長軸付近に設けられている。燃料噴射弁の噴射方向は、吸気ポートに向かうように、言い換えるとロータの遅れ側に向かう方向に設定されている。燃料噴射弁は、ロータの頂部が燃料噴射弁の噴口を通過するタイミングで燃料を噴射する。この構成では、ロータの頂部が燃料噴射弁の噴口を通過する際に、ロータの頂部を挟んだ圧縮行程の作動室から、吸気行程の作動室に空気が激しく噴出するようになる。燃料噴射弁の噴口から吸気行程の作動室に向かって噴射した燃料は、この空気流動を利用して微粒化され、作動室内に広く分散されるようになる。その結果、例えばアイドリングのような吸気流動の弱い運転状態において、混合気の着火安定性を高めることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５６２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン回転数が高くなると、同一のエキセン角変化に対する実時間が短くなるため、燃料の気化時間が短くなってしまう。特許文献１に記載されているように、ロータの頂部が燃料噴射弁の噴口を通過するタイミングで燃料を噴射すると、その燃料噴射のタイミングは、吸気行程の中期に相当する。このため、着火までの時間が短くなり、十分な気化時間を確保するには不利である。
【０００５】
ここに開示する技術は、か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、作動室内に燃料を直接噴射するよう構成されたロータリーピストンエンジンにおいて、燃料の気化時間を十分に長く確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ロータリーピストンエンジンは、周知の通り、遊星回転運動をするロータによって作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程を順に行う。トロコイド内周面における周方向の位置と、吸気、圧縮、膨張及び排気の各行程とは対応することから、特許文献１に記載されているように長軸付近に配置している燃料噴射弁を、ロータの遅れ側にずらして配置すれば、当該燃料噴射弁から、吸気行程の前半、又は、吸気行程の初期に燃料を噴射することが可能になる。
【０００７】
しかしながら、吸気行程の前半、又は、吸気行程の初期には、吸気行程にある作動室（以下、吸気作動室と呼ぶ場合がある）の容積が小さいため、トロコイド内周面とロータの外周面との距離は短い。トロコイド内周面に設けた噴口から、当該内周面の法線方向に燃料を噴射すると、ロータの外周面に多量の液体燃料が付着してしまう。
【０００８】
そこで、本願発明者等は、吸気行程の前半、又は、吸気行程の初期において、トロコイド内周面に沿った偏平な形状の吸気作動室内で、ロータの遅れ側に向かう方向に燃料を噴射すれば、ロータの外周面に付着することなく、燃料噴霧の飛翔距離を長く確保することができる点に着目をした。
【０００９】
その上で、吸気ポートの開口を、ロータハウジングのトロコイド内周面に設けると、吸気ポートの開口とロータの外周面とが向かい合うため、吸気ポートの開口から吸気作動室内へと流入した新気は、ロータの外周面に沿って、ロータの進み側に向かう方向の流れとなる。これにより、このロータの進み側に向かう方向の新気流れと、ロータの遅れ側に向かう方向に流れる燃料噴霧とが衝突をして燃料と新気とのミキシングが促進されることを見出して、ここに開示する技術を完成するに至った。
【００１０】
具体的に、ここに開示する技術は、ロータリーピストンエンジンに係る。このロータリーピストンエンジンは、互いに直交する長軸及び短軸によって規定される繭型のトロコイド内周面を有するよう構成されたロータハウジングと、前記ロータハウジングを挟持することによって、前記ロータハウジングと共に、ロータ収容室を形成するよう構成されたサイドハウジングと、前記ロータ収容室内に収容されることによって、３つの作動室を区画すると共に、出力軸の回りに遊星回転運動することによって、前記各作動室を周方向に移動させながら、前記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ように構成されたロータと、前記ロータハウジングの前記トロコイド内周面に設けられた噴口を有しかつ、吸気行程にある前記作動室である吸気作動室内に燃料を直接噴射するように構成された燃料噴射弁と、を備える。
【００１１】
そして、前記ロータハウジングのトロコイド内周面には、前記吸気作動室に連通する吸気ポートの開口が設けられ、前記燃料噴射弁の噴口は、前記吸気ポートの前記開口と、前記ロータの進み側にある前記長軸との間に位置しており、前記燃料噴射弁の噴射方向は、吸気行程前半にある前記吸気作動室内の、前記ロータの遅れ側に設定され、前記燃料噴射弁は、前記吸気行程前半に、前記吸気作動室内に前記燃料を噴射する。
【００１２】
この構成によると、繭型のトロコイド内周面を有するロータハウジングと、サイドハウジングと、ロータとによって３つの作動室が区画されるロータリーピストンエンジンにおいて、燃料噴射弁の噴口は、ロータハウジングのトロコイド内周面に設けられた吸気ポートの開口と、長軸との間に位置している。燃料噴射弁の噴射方向は、吸気行程前半における吸気作動室内の、ロータの遅れ側に設定されるため、燃料噴射弁の噴口は、吸気行程前半における吸気作動室内に燃料を直接噴射することが可能な位置となる。ここで、吸気行程前半は、吸気行程を前半と後半との２つに等分をしたときの前半とすればよい。ロータリーピストンエンジンの特性上、吸気行程前半の吸気作動室内に噴口が位置するには、当該噴口は、長軸付近の位置よりも、ロータの遅れ側に位置することになる。
【００１３】
前記の構成では、燃料噴射弁は、吸気行程前半に、吸気作動室内に燃料を噴射する。吸気行程前半に燃料を噴射することにより、着火までの時間が長くなる。特にエンジン回転数が高いときでも、燃料の気化時間を長く確保することが可能になる。
【００１４】
また、燃料は、ロータの遅れ側に向かう方向に噴射される。吸気行程前半の吸気作動室は、トロコイド内周面に沿った偏平な形状であるが、燃料はその偏平な吸気作動室内における、より広い空間に向かって噴射される。このため、燃料噴霧がロータの外周面に付着することを抑制して、燃料噴霧の飛翔距離を長く確保することが可能になる。
【００１５】
さらに、前記の構成では、吸気ポートの開口を、トロコイド内周面に設けているため、吸気ポートの開口とロータの外周面とが対向するようになる。このため、吸気ポートの開口から作動室内に流入した新気は、ロータの外周面に沿って、ロータの進み側に流れるようになり、ロータの遅れ側に向かって流れる燃料噴霧と衝突をする。これにより、燃料と新気とのミキシングが促進され、均質な混合気の形成に有利になる。
【００１６】
前記燃料噴射弁の噴射方向は、吸気行程初期にある前記吸気作動室内の、前記ロータの遅れ側に設定され、前記燃料噴射弁は、前記吸気行程初期に、前記吸気作動室内に前記燃料を噴射する、としてもよい。
【００１７】
ここで、吸気行程初期は、吸気行程を初期、中期、終期の３つに等分したときの初期とすればよい。吸気行程初期にある吸気作動室内に燃料が噴射可能となるように、燃料噴射弁の噴口は、長軸付近に対して、さらにロータの遅れ側に位置するようになる。吸気行程初期に燃料を噴射することにより、着火までの時間をさらに長く確保することが可能になる。
【００１８】
前記燃料噴射弁は、前記ロータハウジングに形成された取付孔に取り付けられている、としてもよい。
【００１９】
例えば、燃料噴射弁の軸心が、ロータの遅れ側に向かう燃料の噴射方向に対応するように、燃料噴射弁をロータハウジングに取り付けてもよい。この場合、取付孔は、ロータハウジングに対し、ロータハウジングの外方から内方に向かって、ロータリーピストンエンジンの出力軸に向かう方向に対し傾くように形成される。
【００２０】
また、これとは異なり、前記取付孔は、前記ロータハウジングの外方から内方に向かって、孔軸が前記出力軸に向かうような方向に形成されている、としてもよい。
【００２１】
この構成では、燃料噴射弁の軸心は、ロータリーピストンエンジンの出力軸に向かう方向になるから、燃料の噴射方向が、燃料噴射弁の軸心に対してロータの遅れ側に傾くように、燃料噴射弁を構成すればよい。
【００２２】
尚、前記の構成は、液体燃料を吸気作動室内に直接噴射する構成において、その液体燃料の気化時間を長く確保することを目的とする。これに対し、ガス燃料を吸気作動室内に直接噴射する構成では、気化時間を長く確保する必要はない。一方で、作動室内への新気（つまり、空気）の充填量を多く確保するためには、ガス燃料は吸気ポートが閉じる直前、又は、吸気ポートが閉じた後に、噴射をすることが望ましい。つまり、ガス燃料は、吸気行程の後半、若しくは、吸気行程の終期、又は、圧縮行程の初期に噴射することが望ましい。このように、ガス燃料においては燃料の噴射タイミングが遅くなることから、ミキシング時間が短くなるという不都合が生じる。
【００２３】
ここで、吸気行程の後半、若しくは、吸気行程の終期、又は、圧縮行程の初期の作動室の容積は大きい。前述したように、吸気ポートの開口と、長軸との間に燃料噴射弁の噴口を配置する構成では、ガス燃料の噴射方向は、前記の構成のように、ロータの遅れ側ではなく、ロータの進み側に設定した方が、容積が大きくなった作動室内の広い空間内に燃料を噴射することなり、作動室内の新気とガス燃料とのミキシングを促進することが可能になる。
【００２４】
燃料噴射弁の取付孔を、ロータハウジングの外方から内方に向かって、孔軸が出力軸に向かうような方向に形成すれば、当該取付孔に取り付ける燃料噴射弁を変更することだけで、液体燃料に対応したロータリーピストンエンジンと、ガス燃料に対応したロータリーピストンエンジンとを構成可能になる。すなわち、ロータハウジングを、液体燃料に対応したロータリーピストンエンジンと、ガス燃料に対応したロータリーピストンエンジンとの間で、共用化することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、前記のロータリーピストンエンジンによると、燃料噴射弁の噴口を吸気行程前半に、吸気作動室内に燃料を噴射することが可能となるように、トロコイド内周面に設けた吸気ポートの開口と長軸との間に位置させかつ、その噴口から、吸気行程前半に、ロータの遅れ側に向かって燃料を噴射することにより、燃料噴霧がロータの外周面に付着することを抑制しながら、燃料の気化時間を十分長く確保することができると共に、ロータの進み側に向かう新気の流れとロータの遅れ側に向かう燃料噴霧とを衝突させて、燃料と新気とのミキシングを向上させることができる。その結果、エンジンの高回転時においても、均質な混合気を形成して、燃焼安定性の向上、及び、エミッション性能の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ロータリーピストンエンジンを搭載した自動車の構成を説明する図である。
【図２】レンジエクステンダユニットの構成を示す底面図である。
【図３】ロータリーピストンエンジンの構成を示す断面図である。
【図４】ロータリーピストンエンジンを、ガス燃料を用いるエンジンとして構成した場合の燃料噴射方向を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、ここに開示するロータリーピストンエンジンについて、図面を参照しながら説明をする。尚、以下の説明は、例示である。図１は、ロータリーピストンエンジンを搭載した自動車の構成を示す図である。詳細は後述するが、この自動車は、電気自動車１である。図示は省略するが、この電気自動車１は、普通充電器や、急速充電器によってバッテリ２２に電力を充電可能な充電用プラグを備える。この電気自動車１はまた、航続距離を延長するためのレンジエクステンダ装置４を搭載している。ロータリーピストンエンジン９（以下、単にエンジン９と呼ぶ場合がある）は、レンジエクステンダ装置４に含まれる。
【００２８】
図１に示すように、この電気自動車１は、走行用のモータ２１と、バッテリ２２と、インバータ２３とを備えている。バッテリ２２は、走行用の電力を蓄積する。バッテリ２２は、例えばリチウムイオン電池等からなる。モータ２１は、インバータ２３を介してバッテリ２２からの電力供給を受ける。モータ２１は、駆動輪、つまり、図１の例では前輪３１を駆動する。前輪３１が駆動することにより、電気自動車１は走行する。モータ２１はまた、減速時等には発電機として機能する。バッテリ２２は、回生電力によって充電される。
【００２９】
レンジエクステンダ装置４は、発電機４１と、発電機４１を駆動するエンジン９と、エンジン９に供給する燃料を貯める燃料タンク４３と、を有している。発電機４１は、バッテリ２２を充電するための電力を発生する。燃料は、ここでは、液体燃料としてのガソリンである。発電機４１が駆動することによって発生した電力は、インバータ２３を介してバッテリ２２に送られる。発電機４１はまた、後述するように、バッテリ２２から供給される電力を受けて駆動することにより、エンジン９を始動させる際のスタータとしても機能をする。
【００３０】
エンジン９は、詳細な図示は省略するが、その出力軸が発電機４１に対して連結されている。エンジン９は、燃料タンク４３から燃料の供給を受けて運転する。エンジン９が運転することによって、発電機４１が駆動をして発電が行われる。ロータリーピストンエンジン９の構成の詳細は、後述する。
【００３１】
図２は、電気自動車１の後部の構造を示している。図２は、電気自動車１の後部の底面図である。レンジエクステンダ装置４は、ユニット化されて、電気自動車１の後部に搭載されている。詳細には、車幅方向に延びる後側クロスメンバ１１よりも後方であって、車両前後方向に延びる一対のリヤサイドフレーム１２、１２の間に、レンジエクステンダ装置４は配設されている。レンジエクステンダ装置４は、左右の後輪３２、３２の間に配設される。
【００３２】
エンジン９は、車幅方向の右側に配設されている。この例において、エンジン９は、その出力軸（つまり、エキセントリックシャフト）が上下方向に延びるように、配設されている。図２では詳細な図示は省略するが、エンジン９の吸気ポートは、ロータハウジングに設けられかつ、車両前後方向の前方に向かって開口している。排気ポートは、エンジン９の前部においてサイドハウジングに設けられかつ、前方に向かって開口している。
【００３３】
エンジン９には、吸気通路５、及び、排気通路６が接続されている。吸気通路５は、エンジン９よりも前側において、車幅方向の左側に向かって延びて配設されている。車幅方向の左側には、吸気通路５の左端に取り付けられたエアクリーナー５１が配設されている。吸気通路５の途中には、スロットル弁を収容するスロットルボディ５２が介設している。
【００３４】
排気通路６は、エンジン９よりも前側において、吸気通路５の下方に配設されている。排気通路６もまた、車幅方向の左側に向かって延びて配設されている。排気通路６は、車幅方向の略中央において、車両前後方向の後方に向かって延びるように屈曲している。排気通路６の後端は、サイレンサー６１に接続されている。
【００３５】
排気通路６の途中には、触媒装置７が介設している。触媒装置７は、排気通路６の上流側に配置される前段触媒部７１と、前段触媒部７１よりも下流側に配置される後段触媒部７２とを有している。前段触媒部７１及び後段触媒部７２はそれぞれ、三元触媒を収容している。前段触媒部７１の上流側には、電気ヒータであるＥＨＣ（Electrically Heated Catalyst）７３が配設されている。前段触媒部７１とＥＨＣ７３とは一体化しており、図例では車幅方向に延びるように配設されている。後段触媒部７２は、図例では車両前後方向に延びるように配設されている。
【００３６】
発電機４１は、エンジン９に対して車幅方向の左隣に配設されている。発電機４１は、電気自動車１における車幅方向の略中央に位置している。エンジン９の出力軸と発電機４１の回転軸とは、図示を省略するが、ベルト等の無端体を介して、互いに連結されている。
【００３７】
発電機４１に対して車幅方向の左隣には、燃料タンク４３が配設されている。燃料タンク４３は、立方体に近い形状を有している。レンジエクステンダ装置４の燃料タンク４３は、所定の容量に制限されている。図２では図示を省略するが、燃料タンク４３は、燃料供給管を介してエンジン９に接続されている。燃料タンク４３に対して車幅方向の左隣には、インバータ２３が配設されている。
【００３８】
図１に示すように、電気自動車１は、制御部としてのＰＣＵ（Powertrain Control Unit）８１を備えている。ＰＣＵ８１は、図示を省略する各種のセンサ等からの信号を受ける。ＰＣＵ８１は、それらの信号に基づいて、エンジン９の運転制御、及び、インバータ２３を通じてモータ２１及び発電機４１の運転制御を行う。ここで、ＰＣＵ８１による電気自動車１の走行制御について簡単に説明をする。ＰＣＵ８１は、アクセル開度及び車速等に基づいて、インバータ２３を通じてモータ２１を駆動する。それによって、電気自動車１を、運転者の要求に応じて走行させる。
【００３９】
ＰＣＵ８１は、バッテリ２２のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値（例えば１０％以下で適宜設定される所定値）以下になれば、エンジン９を始動し、発電機４１による発電を開始する。エンジン９の始動時には、発電機４１に電力を供給することによって発電機４１を原動機として動かすことによりスタータとして用いる。エンジン９の始動後、ＰＣＵ８１は、発電機４１において効率良く発電が行われるように、予め設定された回転及び負荷でエンジン９を運転する。発電機４１が発電をしている時に、エンジン９は高回転高負荷で運転される。ＰＣＵ８１は、バッテリ２２のＳＯＣが所定値を維持するようにエンジン９を運転する。
【００４０】
レンジエクステンダ装置４を搭載した電気自動車１においては、バッテリ２２のＳＯＣが所定値にまで低下して初めてエンジン９が始動して発電を開始する。電気自動車１において、エンジン９の始動頻度は比較的低い。エンジン９の始動頻度が低いため、エンジン９の始動は冷間始動となりやすい。
【００４１】
（ロータリーピストンエンジンの構成）
次に、図３を参照しながら、ロータリーピストンエンジン９の構成について説明をする。レンジエクステンダ装置４に搭載されたロータリーピストンエンジン９は、１ロータの小型のロータリーピストンエンジン９である。
【００４２】
ロータリーピストンエンジン９は、略三角形状のロータ９１と、ロータ９１を収容するロータハウジング９２と、ロータハウジング９２を挟持してロータ収容室９３を区画する一対のサイドハウジング９４とを有している（図３では、ロータハウジング９２を挟んだ紙面奥側のサイドハウジング９４のみを図示している）。
【００４３】
ロータ９１の外周面は、３つの矩形面によって構成されている。各矩形面には、リセス９１１が形成されている。
【００４４】
ロータハウジング９２は、長軸Ｙ及び短軸Ｚ      によって規定される繭型のトロコイド内周面９２１を有している。トロコイド内周面９２１とロータ９１の外周面との間に形成される３つの作動室９５、９５、９５のそれぞれで、吸気、圧縮、膨張、排気の各行程が行われることにより、図３における時計回り方向のロータ９１の回転力が発生する。ロータ９１の回転力は、エキセントリックシャフト９６から出力される。
【００４５】
ロータリーピストンエンジン９において、図３における紙面左上の領域が、概ね吸気行程の領域であり、紙面右上の領域が、概ね圧縮行程の領域である。また、紙面右下の領域が、概ね膨張行程の領域であり、紙面左下の領域が、概ね排気行程の領域である。
【００４６】
吸気ポート９０１は、ロータハウジング９２内に形成されている。吸気ポート９０１は、いわゆるペリフェラルポートである。吸気ポート９０１の開口９０２は、吸気行程にある作動室９５（つまり、吸気作動室）に連通するように、短軸Ｚよりも上側でかつ短軸Ｚに近い位置において、トロコイド内周面９２１に設けられている。
【００４７】
排気ポート９０３は、サイドハウジング９４に設けられている。排気ポート９０３は、いわゆるサイドポートである。排気ポート９０３の開口９０４は、排気行程にある作動室９５（つまり、排気作動室）に連通するように、短軸Ｚよりも下側でかつ短軸Ｚに近い位置において、サイドハウジング９４の側面に設けられている。尚、図３では、ロータハウジング９２を挟んで、図３の紙面手前側のサイドハウジングに設けた排気ポートの開口９０４と、紙面奥側のサイドハウジング９４に設けた排気ポート９０３の開口９０４とのそれぞれを、破線で示している。
【００４８】
吸気ポート９０１及び排気ポート９０３がそれぞれ、長軸Ｙを挟んだ一側に形成される一方で、長軸Ｙを挟んだ他側には、２つの点火プラグが、ロータハウジング９２に取り付けられる。２つの点火プラグは、短軸Ｚを挟むように、ロータ９１の進み側と遅れ側とに配設される。ロータ９１の進み側は、図３における時計回り方向の進行側であり、ロータ９１の遅れ側は、図３における反時計回り方向の進行側である。尚、図３の例では、ロータハウジング９２に形成された、点火プラグ取り付け用の取付孔９２２、９２３を図示している。
【００４９】
吸気作動室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁９７が、ロータハウジング９２に取り付けられている。燃料噴射弁９７は、その噴口９７１が、トロコイド内周面９２１において、吸気ポート９０１の開口９０２と、長軸Ｙとの間に位置している。
【００５０】
燃料噴射弁９７の噴口９７１は、図３では縦方向に長い繭型のトロコイド内周面９２１において、紙面の左斜め上の位置に位置している。これは、長軸Ｙ付近の位置というよりも、その長軸Ｙ付近の位置からロータ９１の遅れ側にずれた位置に相当する。図３において図示するロータ９１の回転位置は、吸気行程の初期（尚、ここで言う初期は、吸気行程を、初期、中期及び終期に三等分したときの初期の相当する）を示しているが、燃料噴射弁９７の噴口９７１は、この吸気行程の初期における吸気作動室内に臨むような位置に、設けられている。
【００５１】
燃料噴射弁９７は、ロータハウジング９２に形成された取付孔９２４内に内挿されて、ロータハウジング９２に固定される。燃料噴射弁９７の取付孔９２４は、一点鎖線で示す孔軸が、ロータハウジング９２の外方から内方に向かって、ロータリーピストンエンジン９のエキセントリックシャフト９６に向かうような方向に形成されている。つまり、図３においては、孔軸が、紙面の左斜め上から右斜め下に向かう方向となるように、取付孔９２４が、ロータハウジング９２に形成されている。これにより、この取付孔９２４に内挿された燃料噴射弁９７の軸心も、ロータハウジング９２の外方から内方に向かって、ロータリーピストンエンジン９のエキセントリックシャフト９６に向かうような方向となる。
【００５２】
燃料噴射弁９７はまた、その噴口９７１からの燃料噴射方向が、図３に矢印で示すように、ロータ９１の遅れ側に向かう方向に設定されている。燃料噴射弁９７は、例えば、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁９７とすればよい。複数の噴口のうちの一部、又は、全部が、ロータ９１の遅れ側に向かう方向に、燃料を噴射するよう構成すればよい。
【００５３】
燃料噴射弁９７は、吸気行程の初期に、吸気作動室内に燃料を直接噴射する（図３の矢印参照）。吸気行程の初期には、吸気作動室はトロコイド内周面９２１に沿った偏平な形状となる。このタイミングで、例えばトロコイド内周面９２１の法線方向に燃料を噴射すると、トロコイド内周面９２１とロータ９１の外周面との距離が近いため、多量の燃料がロータ９１の外周面に付着してしまう。前述したように、レンジエクステンダ装置４に含まれる当該エンジン９は冷間始動の頻度が高いため、ロータ９１の外周面に付着した多量の燃料は、未燃となる虞がある。
【００５４】
これに対し、このエンジン９の燃料噴射弁９７は、ロータ９１の遅れ側に向かって燃料を噴射するため、燃料噴霧は、トロコイド内周面９２１に沿うように、偏平な吸気作動室内の、より広い空間の方に流れる。その結果、ロータ９１の外周面に燃料が付着してしまうことが抑制される。
【００５５】
また、吸気ポート９０１の開口９０２が、トロコイド内周面９２１に設けられているため、吸気ポート９０１の開口９０２と、ロータ９１の外周面とが対向するようになる。このため、吸気ポート９０１の開口９０２から吸気作動室内に流入した新気は、図３に白抜きの矢印で示すように、ロータ９１の外周面に沿って、ロータ９１の進み側に向かって流れるようになる。このロータ９１の進み側に向かう新気の流れと、ロータ９１の遅れ側に向かう燃料噴霧とが衝突するようになり、燃料と新気とのミキシングが促進される。
【００５６】
燃料の噴射タイミングを吸気行程の初期とすることで、着火までの時間を長く確保することが可能になる。特にこのロータリーピストンエンジン９は、レンジエクステンダ装置４に含まれるエンジンであり、発電機４１を駆動するときには、前述したように、高負荷・高回転（例えば４０００〜５０００ｒｐｍ）で運転される。エンジン回転数が高くなると、同一のエキセン角変化に対する実時間が短くなるが、燃料の噴射タイミングを吸気行程の初期とすることで、エンジン回転数が高くても、着火までの時間を長く確保することが可能になる。また、前述の通り、このエンジン９は冷間始動の頻度が高くなり、燃料の気化には不利になるが、気化時間をできるだけ長く確保することは、エンジン９の冷間時に燃料を十分に気化させる上で、有利になる。
【００５７】
こうして、このエンジン９では、燃料の気化・霧化、及び、ミキシングが良好になるため、均質な混合気が形成されるようになり、燃焼安定性及びエミッション性能の向上に有利になる。
【００５８】
（まとめ）
以上説明したように、ここに開示するロータリーピストンエンジン９は、互いに直交する長軸Ｙ及び短軸Ｚによって規定される繭型のトロコイド内周面９２１を有するよう構成されたロータハウジング９２と、前記ロータハウジング９２を挟持することによって、前記ロータハウジング９２と共に、ロータ収容室９３を形成するよう構成されたサイドハウジング９４と、前記ロータ収容室９３内に収容されることによって、３つの作動室９５を区画すると共に、出力軸（つまり、エキセントリックシャフト９６）の回りに遊星回転運動することによって、前記各作動室９５を周方向に移動させながら、前記作動室９５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ように構成されたロータ９１と、  前記ロータハウジング９２の前記トロコイド内周面９２１に設けられた噴口９７１を有しかつ、吸気行程にある前記作動室９５である吸気作動室内に燃料を直接噴射するように構成された燃料噴射弁９７と、を備える。
【００５９】
そして、前記ロータハウジング９２のトロコイド内周面９２１には、前記吸気作動室に連通する吸気ポート９０１の開口９０２が設けられ、前記燃料噴射弁９７の噴口９７１は、前記吸気ポート９０１の前記開口９０２と、前記ロータ９１の進み側にある前記長軸Ｙとの間に位置しており、前記燃料噴射弁９７の噴射方向は、吸気行程初期にある前記吸気作動室内の、前記ロータ９１の遅れ側に設定され、前記燃料噴射弁９７は、前記吸気行程初期に、前記吸気作動室内に前記燃料を噴射する。
【００６０】
これにより、燃料がロータ９１の外周面に付着することを抑制しながら、燃料の気化時間を十分に長く確保し、均質な混合気の形成に有利になる。
【００６１】
ここで、燃料噴射弁９７の噴射タイミングは、吸気行程前半に設定してもよい。気行程の前半は、吸気行程を前半と後半とに二等分した前半であり、吸気行程前半の期間は、吸気行程初期の期間よりも、遅れ側に期間が長い。そのため、燃料の噴射タイミングを遅れ側にすることが許容されるから、燃料噴射弁９７の噴口９７１は、図３に示す例よりも、長軸Ｙに近い位置にずらしてもよい。但し、吸気行程前半であっても吸気作動室の容積は小さく、吸気作動室は偏平な形状であるため、燃料噴射弁９７の燃料の噴射方向は、ロータ９１の遅れ側とすることが好ましい。こうすることで、燃料がロータ９１の外周面に付着することを抑制するだけなく、燃料と新気とのミキシングが良好になる。
【００６２】
前記燃料噴射弁９７は、前記ロータハウジング９２に形成された取付孔９２４に取り付けられており、前記取付孔９２４は、前記ロータハウジング９２の外方から内方に向かって、孔軸が前記エキセントリックシャフト９６に向かうような方向に形成されている。
【００６３】
前述したロータリーピストンエンジン９は、液体燃料（ここでは、ガソリン）を用いている。液体燃料を使用する場合、前述の通り、燃料の気化時間の確保が要求され、そのためには、吸気行程の初期又は前半において燃料を噴射することが好ましい。さらに、燃料の噴射する方向を、ロータ９１の遅れ側に向かう方向とすれば、前述した通り、吸気作動室内に流入した新気との衝突により、燃料と新気とのミキシングも良好となる。
【００６４】
これに対しガス燃料（例えば水素新気、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）、ＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）、又は、バイオガス）を使用する場合は、燃料の気化時間を確保する要求がない。逆に、液体燃料のように、吸気行程の初期又は前半の早いタイミングで、作動室９５内にガス燃料を噴射してしまうと、作動室９５内への新気の導入量を減らしてしまう（つまり、充填量が減ってしまう）という不都合がある。そのため、ガス燃料を使用する場合には、吸気行程の終期若しくは後半、又は、圧縮行程の初期といった、作動室９５内に十分な量の新気が導入された後の比較的遅いタイミングで噴射することが好ましい。尚、作動室９５内に直接、ガス燃料を噴射することは、吸気ポート９０１内にガス燃料を噴射する場合と比較しても、体積効率が高まるという利点がある。
【００６５】
例えば図４は、ロータ９１の位置が、吸気行程の終期若しくは後半、又は、圧縮行程の初期に相当する状態を示している。つまり、ガス燃料を使用する場合の燃料噴射時の作動室９５の状態である。ガス燃料を使用する場合には、その燃料の噴射タイミングが比較的遅くなることから、着火までの時間が短くなる。そのため、ガス燃料と新気とのミキシング性を良好にしたいという、別の要求が生まれる。この点に関し、左斜め上の位置に設けた噴口９７１から、ロータ９１の遅れ側に向かって燃料を噴射すると、広い容積の作動室９５内における一部に、燃料の偏りが生じてしまう。混合気が不均質になりやすい。
【００６６】
そのため、ガス燃料は、図４に矢印で示すように、ロータ９１の進み側に向かって噴射をすることが好ましい。こうすることで、吸気行程の終期若しくは後半、又は、圧縮行程の初期の、容積の大きい作動室９５内の、広い空間に向かってガス燃料を噴射することになり、短時間で、ガス燃料と新気とを混合させることが可能になる。
【００６７】
以上のように、液体燃料を使用する場合と、ガス燃料を使用する場合とでは、燃料噴射弁９７の噴口９７１の位置を同じにしながらも、燃料の噴射方向を異ならせることが好ましい。そこで、燃料噴射弁９７の取付孔９２４を、前述の通り、ロータハウジング９２の外方から内方に向かって、エキセントリックシャフト９６に向かうような方向に形成すると、ロータ９１の進み側に向かって燃料を噴射させる燃料噴射弁９７も、ロータ９１の遅れ側に向かって燃料を噴射させる燃料噴射弁も、同じ取付孔９２４に取り付けて対応することが可能になる。すなわち、ロータハウジング９２を、液体燃料用のロータリーピストンエンジン９と、ガス燃料用のロータリーピストンエンジン９とで、共用化することが可能になる。
【００６８】
尚、図３及び図４に示す構成とは異なり、液体燃料用のロータリーピストンエンジン９のロータハウジング９２には、ロータ９１の遅れ側に向かって燃料を噴射するように、図３に示す取付孔９２４よりも、孔軸を傾けた（つまり、立てた）取付孔を形成し、ガス燃料用のロータリーピストンエンジン９のロータハウジング９２には、ロータ９１の進み側に向かって燃料を噴射するように、図４に示す取付孔９２４よりも、孔軸を傾けた（つまり、寝かせた）取付孔を形成してもよい。
【００６９】
尚、ロータリーピストンエンジン９の排気ポート９０３はサイドポートに限らず、ペリフェラルポートとしてもよい。
【００７０】
ここに開示する技術は、前述したように１ロータのロータリーピストンエンジン９に適用するだけでなく、２つ以上のロータ９１を備えたロータリーピストンエンジンに適用することも可能である。
【００７１】
また、ここに開示するロータリーピストンエンジンは、前述したように、レンジエクステンダ装置４において発電機４１を駆動するためのエンジンに限らない。ここに開示する技術は、ハイブリッド自動車や、プラグインハイブリッド自動車に搭載されるロータリーピストンエンジンに適用することが可能である。ハイブリッド自動車や、プラグインハイブリッド自動車に搭載されるロータリーピストンエンジンは、発電機の駆動用としてのエンジンに限定されず、発電機の駆動用及び走行用としてのエンジンとしてもよい。また、ハイブリッド自動車ではなく、通常の、走行用のエンジンとして車両に搭載されたロータリーピストンエンジンにも、広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
９  ロータリーピストンエンジン
９１  ロータ
９２  ロータハウジング
９３  ロータ収容室
９４  サイドハウジング
９５  作動室
９６  エキセントリックシャフト（出力軸）
９７  燃料噴射弁
９０１  吸気ポート
９０２  開口
９２１  トロコイド内周面
９２４  取付孔
９７１  噴口
Ｙ  長軸
Ｚ  短軸
【図１】
2017053332.tif 000003
【図２】
2017053332.tif 000004
【図３】
2017053332.tif 000005
【図４】
2017053332.tif 000006