JPH01142217A - ターボ複式機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般にエンジンに関し、特にタービンエンジン
と複式の、成層燃焼もしくはディーゼルサイクルロータ
リー内燃機関を有するターボ複式機関に関す。

従来の技術 通常の出力を出す連結された二種エンジンを有する複式
機関は多数公知である。斯くの如き複式機関は、ある願
書によると多数の長所を持っている０例えば、ある作動
状態に於いて二種エンジンの一方が、ある作動状態の間
、特に効率が良く、逆に、他方のエンジンは異った作動
状態のときに効率が良い、それ故、一方のエンジン型が
他方のエンジン型を補って複式機関の作動状態を総合的
に良効率とする。

しかしながら申請人の知る限りでは、推力を変えられる
タービンエンジン付き複式のターボディーゼルロータリ
ー内燃機関はこれまでに存在しない、更に、そのような
複式機関は航空機用エンジンの如く、重量１寸法が不可
欠要求の場合、数多くの利点を有する。

発明が解決しようとする問題点 解決の手段及び作用 本発明は、重量１寸法とも小型で、広範囲なエンジン作
動状態で作動効率の高い、ターボ複式成層燃焼エンジン
もしくはディーゼルサイクルロータリー内燃機関とター
ビンエンジンを提供することである。

要するに、本発明ターボ複式機関は成層燃焼エンジンも
しくはディーゼルサイクルロータリー内燃機関より成る
ものである。この内燃機関は、本体、及び、入口と出口
を有する本体内に含まれる燃焼室を含む０回転ピストン
が燃焼室内に回転可能に取り付けられ、エンジン燃焼に
より回転駆動されると、第一出力軸を回転駆動する。

この複式機関は更に、タービン圧縮機、タービン羽根車
、圧縮機と、タービン羽根車を機械的に連結するタービ
ンもしくは第二出力軸を有するタービンエンジンより成
る。燃焼室もしくは燃焼器は圧縮機出力とタービン羽根
車入力の間で流体的に接続され、又、そこに連結される
燃料源を有する６作動に際し、タービン軸の回転時、圧
縮機は圧縮空気を燃焼器へ送り、この圧縮空気は燃焼室
内に注入された燃料と一緒に点火される。その結果、燃
焼器排気からの燃焼生成物はタービン羽根車を通って羽
根車を回転駆動し、かくしてタービン軸を経て圧縮機を
回転駆動する。

内燃機関用燃焼室入口は、タービン圧１ｉｌＪａと燃焼
機関の間に延長する拡散室流路と流体的に接続されて、
タービン圧縮機は圧縮空気をタービン燃焼器と内部機関
燃焼室に送る。加えて、内部機関燃焼室からの出口もし
くは排気も燃焼器と流体的に接続する。その結果、内燃
機関排気エネルギーは、少なくとも一部分は、タービン
エンジンにより回収される。

タービン軸及び内燃機関出力軸は、ａ械的もしくは静液
圧的に連結し、これら二出力軸は互いに同期的に回転す
る。タービン出力軸は、必然的に内燃機関出力軸より高
速度で回転するので、遊星歯車の如き減速装置が、それ
らの回転速度が適合するよう両出力軸間に置かれる。連
続変速機（ＣＶＴ）が、タービン軸と内燃出力軸を機械
的もしくは静液圧的に接続するよう用いられ、又、連続
変速機（ＣＶＴ）は、ターボプロップの如きターボ複式
機関からの回転出力を駆動するためにも用いられる。こ
のことは、エンジン作動状態に比較的安定した出力トル
クと速度を与えることになる。

本発明の望ましい実施例に於いて、スロットルは燃焼器
のすぐ上流の拡散室流路内に含まれる。

このスロットルは、閉鎖位置と開放位置間で可動である
。閉鎖位置にある場合、スロットルは圧縮空気の大部分
を拡散室から内燃機関に向かわせ、大部分の作動出力は
内燃機関によりターボ複式機関から供給される。逆に、
スロットルが全開位置にある場合、拡散室流路の大部分
の圧縮空気流は内燃機関用燃焼室へよりも燃焼器へ流れ
る。この場合、ターボ複式機関からの作動出力の大部分
はタービンエンジンにより供給される。

更に、スロットルは全開位置と全閉位置間で可変的に開
いて内部機関、タービンエンジンそれぞれより供給され
る複式機関からの作動出力の割合を変えることができる
。

実施に際し、スロットルは内燃機関がより有効に作動す
る低エンジン出力速度のとき実質的に閉鎖し、タービン
エンジンが内燃機関より効果的に作動する高エンジン作
動速度の場合、開放する。

実施例 図面を見ると、本発明のターボ複式機関１０の望ましい
実施例が示されており、タービンエンジン１２と内燃機
関１４より成る。タービンエンジン１２と内燃機関１４
は下に詳細される。

タービンエンジン１２は、同軸で１間隔を置いた圧縮９
１６とタービン羽根車１８より成る。

タービン出力軸２０は、タービン圧縮機１６をタービン
羽根車１８に駆動連結して、同時に回転する。

拡散室流路２２は圧縮機１６からの圧縮出力２４をター
ビンエンジン用燃焼器２８の入口２６に流体的に接続す
る。燃料源３０もまた燃焼器２８と流体的に接続し、燃
焼器２８内の燃料空気混合体を点火するために従来方法
（図示せず）が用いられる。

タービンノズル流路３２は、順に、燃焼器２８からの出
口３４をタービン羽根車１８の入口へ流体的に接続する
。その空力特性を変えるよう可変ノズル体３６がノズル
流路３２に配置されるのが望ましい。

拡散室流路２２、燃焼器２８及びノズル流路３２は圧縮
４ｉ１１６とタービン１８間に流路を形成する。公知の
ように、圧縮機１６が回転駆動すると、圧縮空気が拡散
室流路２２を経て燃焼器２８に供給される。燃料源３０
からの燃料が次いで燃焼器に導入され、点火される。そ
の結果、燃焼器２８からの高熱の膨張した燃焼生成物が
ノズル流路３２を経て排気され、タービン羽根車１８を
通過し、斯くしてタービン羽根車１８を回転駆動する。

この排気生成物は最後には排気管３８を経て排出されて
タービンエンジン１２に付加推力を与える。

内燃機関１４は少なくとも１つ、望むべくは２つの燃焼
室４２を有する本体もしくはエンジン部４０より成る。

各燃焼室４２は更にワンケル・ローターの如き１回転ピ
ストン４４を受は入れるよう設計される。

各回転ピストン４４はタービン出力軸２０と同軸のスリ
ーブ出力軸４６に機械的に連結される。

更に、図示の如く、タービン出力軸２０は全スリーブ出
力軸４６より延長して、タービン圧縮機１６がスリーブ
軸４６の一端に、また、タービン羽根車１８がスリーブ
軸４６の反対端に近接して配こされるのが望ましい、ま
た、タービン羽根車１８とタービン圧縮ｊａ１６が近接
し、タービン出力軸２０が回転スリーブ出力軸４６と同
軸的に延長しても良い。

入路４７は各燃焼室と拡散室流路２２を流体接続する。

その結果、高圧高熱空気が圧縮機１６により燃焼室４２
に供給される。燃料源４８からのディーゼルもしくはジ
ェット燃料も各燃焼室４２へ供給される。各燃焼室４２
は更に、排気路５３によりタービンエンジン燃焼器２８
に流体的に接続される排気出口５０を備える。

操作に際し、タービン圧縮器１６は高圧高熱空気を拡散
室流路２２及び燃焼室入路４７を経て、燃焼室４２へ供
給する。同時に、ディーゼルもしくはジェット燃料源４
８からの燃料が各燃焼室４２に供給され、圧縮サイクル
のあいだ中、燃焼室４２内に配置された複数点火プラグ
により間断なく自動点火し、もしくは点火される。燃焼
室４２内のディーゼル燃料４８の成層点火、もしくは自
動点火により、公知の如くスリーブ軸４６は回転駆動す
る。

スリーブ出力軸４６はギヤリング５８により連続変速機
（ＣＶＴ）５Ｂに機械的に接続される。

同様に、タービン出力軸２０は従来構造の遊星歯車６０
（概略図により図示）により連続変速機（ＣＶＴ）５６
と機械的に接続される。遊星歯車６０はタービン出力軸
２０により連続変速４１（ＣＶＴ）５６に伝達された回
転速をスリーブ出力軸４６の回転速と適合するよう減速
する。一般に、遊星歯車６０には６対１から１５対１の
減速が必要である。

連続変速機（ＣＶＴ）５Ｂは機械もしくは液圧構造が良
く、機械的に、もしくは望むべくは静液圧的にスリーブ
出力軸４６とタービン出力軸４２を結合して、互いに同
時回転するようにする。この連続変速機（ＣＶＴ）５Ｂ
は順に、ターボプロップ６４もしくはそれと同等のもの
を駆動するよう出力軸６２を回転駆動する。

スロットル６６が燃焼器２８と内燃機関入路４７間の拡
散室流路内に配置される。このスロットル６６は実線で
示される閉鎖位置と点線で示される開放位置の間で可動
である。閉鎖位置のとき、スロットルは大部分の圧縮空
気流を、拡散室流路２２から内燃機関１４の燃焼室４２
へ向かわせる０反対に、開放時には、スロットル６６は
大部分の圧縮空気流を、拡散室流路から直接燃焼器２８
へ流入させ、燃焼室４２を迂回させる。

実施時、このスロットル６６はエンジンパラメーターを
感知し、二つのパワーユニット間の荷改負担をコントロ
ールして、規定レベルの最終出力速度とトルクをコント
ロールするよう、空気流及び燃料流を制御する閉回路フ
ィードバックを行なうマイクロプロセッサ、もしくは中
央プロセッサユニットモレ〈は電子コントロールモデュ
ールにより位置を制御される。

実施時、本発明のターボ複式機関は従来機関に多くの利
点を付加するものである。特に、スロットル６６はエン
ジンの作動状況に応じてタービンと内燃機関のパワー出
力比を変化させる。それ故、広範囲な作動状態に於ける
有効なエンジン作動が達成される。

本発明の更なる利点は、内燃機関１４からの排気が、タ
ービンエンジンの燃焼器２８への取入れ口として働くこ
とである。これにより、内燃機関１４の排気からの熱エ
ネルギーは、少なくとの部分的にタービンエンジンによ
り回収される。その結果、エンジンはより効果的に作動
する。

本発明の更なる利点は、ターボ複式機関は構造的に比較
的小型で、軽量であるということである。これは特に航
空機エンジンの如き重量、寸法が不可欠要求のとき有利
である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の望ましい実施例を図示した縦断面図で
ある。 １０・拳ターボ複式機関、１２−・タービンエンジン、
１４・争内燃機関、１６番・圧１ｉｌａ、　　ｔ８・−
羽根車、２０番・タービン出力軸、２２・・拡散室流路
、２４・・圧縮出力、２６・・入口、２８・・燃焼器、
３０・・燃料源、３２・・タービンノズル流路、３４・
・出口、３６・・可変ノズル体、３８・働排気管、４０
−、エンジン部、４２・・燃焼室、４４・・回転ピスト
ン、４６・φスリーブ出力軸、４７・拳入路、４８−・
燃料源、５０・・出口、５２・・出口通路、５６・一連
続変速機（ＣＶＴ）、５８・・ギヤリング、６０・・遊
星歯車、６２・・出力軸、６６・・ターボプロップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第一出力軸を有するディーゼルサイクルロータリー
   内燃室もしくは成層燃焼内燃室、第二出力軸を有するタ
   ービンエンジン、該両出力軸が互いに同期回転するよう
   該両出力軸を接続する手段、及び回転出力をターボ複式
   機関から供給する該接続手段により駆動される手段より
   成るターボ複式機関。 ２）接続手段が遊星歯車より成る特許請求の範囲第１項
   記載のターボ複式機関。 ３）接続手段が静液圧駆動装置より成る特許請求の範囲
   第１項記載のターボ複式機関。 ４）接続手段が第一及び第二出力軸を同期速度とする手
   段を有する連続変速機より成る特許請求の範囲第１項記
   載のターボ複式機関。 ５）変速機が流体継手より成る特許請求の範囲第１項記
   載のターボ複式機関。 ６）タービンエンジンがタービン、圧縮機、燃焼器、及
   び該燃焼器を該タービンと該圧縮器の間に一連に流体接
   続する流体導管手段より成り、又、内燃機関が入口及び
   出口を有する燃焼室より成り、又、該燃焼室入口を該圧
   縮機と該燃焼室の間の該流体導管手段に流体的に接続す
   る手段、及び該燃焼室出口を該燃焼器に流体的に接続す
   る手段より成り、該燃焼器と該燃焼室入口間の流体導管
   手段がその中を通過する流体の流れを可変的に分割する
   弁手段より成る、特許請求の範囲第１項記載のターボ複
   式機関。 ７）両出力軸が同軸であり、該両出力軸の一方がスリー
   ブより成り、内燃機関出力軸が該スリーブであり、他方
   は少なくとも一部が該スリーブ内に含まれ、もしくはタ
   ービン軸が完全に該スリーブ内に延長する特許請求の範
   囲第１項記載のターボ複式機関。 ８）タービン軸がターボ複式機関の作動状態時、出力軸
   より６から１５倍の速さで回転する、特許請求の範囲第
   １項記載のターボ複式機関。