JPS63255530A - 内燃機関 - 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〕 本発明は内燃機関、特にお互いに反作用により逆方向に
回転する２つの軸を有し、そのいずれかの軸と固定部と
の間にトルクコンバータを接続した内燃機関に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関のトルクコンバータ（クラッチを含む）
は、内燃機関のロータ例えばクランク軸或いはロータリ
エンジンの回転軸と出力軸との間に設けてあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の内燃機関では、回転し回転モーメントを
有する軸と静止している出力軸とを結合させるため、結
合時過渡的に過大なトルクを発生させる必要があり、結
合時のショックが大きい等の欠点があり、特に高回転の
タービンエンジンでは回転モーメントが著しく大きいた
め、この問題が特に大きかった。

本発明の目的は前記問題点を解消した内燃機関を提供す
ることにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

従来の内燃機関は例えば燃焼機が固定され、クランク軸
、ロータ、或いはタービンが回転するようになっており
、二九らの動力軸と出力軸との間にトルクコンバータが
結合しているのに対し、本発明は燃焼機がタービン或い
はロータの回転の反作用で回転するようになっており、
燃焼機軸或いは前記動力軸との間に他端を固定したトル
クコンバータを結合し、軸出力を動力軸或いは燃焼機軸
より取り出すようにした独創的内容を有する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は燃焼室内に発生させる爆発力の反作用を受けて
回転する燃焼機と、前記燃焼室から排気された爆風を受
けて前記燃焼機と逆方向に相対回転するタービンと、ト
ルクコンバータとを組合せ、該タービン或いは燃焼機の
いずれか一方の軸を出力軸とし、他方をトルクコンバー
タの一軸に結合し、該トルクコンバータの他軸を固定軸
としたことを特徴とする内燃機関及び ガス流を発生させるガスタービン内燃機関の燃焼機と、
該燃焼機からのガス流により回転する出力動翼タービン
と、該動翼タービンへのガス流を制御する回転可能な補
助翼タービンと、トルクコンバータとを組合せ、該補助
翼タービン或いは動翼タービンのいずれか一方の軸を出
力軸とし、他方をトルクコンバータの一軸に結合させ、
該トルクコンバータの他軸を固定軸としたことを特徴と
する内燃機関である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図により説明する。

（実施例１） 第１図は本発明によるタービンエンジンを示す例である
。

第１図、第２図において、１は多気筒燃焼室１ａを有す
る燃焼機であり、該燃焼機上は軸受シリンダ９に軸２を
中心に回転可能に支えられている。

３．４は同軸結合Ｍ１されそれぞれ軸２を中心とし一体
に回転しながら前記燃焼機１の各燃焼室１ａの吸気およ
び排気をタイミングよく制御する吸気弁、排気弁である
。５は燃焼機１の燃焼室１ａからの爆風により軸２を中
心に回転するタービンであり出力軸となるものである。

６はタービン５と軸を異にするタービンで、圧縮機７と
同軸結合Ｍ２されている。８は軸の一端が固定軸８ａに
なっており、他端８ｂを燃焼機１の軸に同軸結合Ｍ３さ
せたトルクコンバータである。

前記燃焼機１は第２図に示すようにロータの周面上に等
間隔に切欠いた円弧状の凹部１ｂ、・・・を有し、軸受
シリンダ９内に該ロータが収容されて該シリンダ９の内
周面とロータの凹部１ｂとにより燃焼室１ａが形成され
る。１０はそれぞれ軸受シリンダ９に取付けられ、燃料
を燃焼機１の燃焼室ｌａ内に噴出するインジェクタであ
る。１１は燃焼機１の燃焼室１ａに送り込まれた混合気
にタイミングよく点火させる点火プラグである。

次に第１図の動作につき説明する。

起動時はすべての軸Ｎ工１Ｍ２１Ｍ３は停止しており、
圧縮機７は作動せず、常圧の空気が燃焼機１の複数個の
燃焼室１ａ、・・・内に充満しており１、インジェクタ
１０２点火プラグ１１に最も近い燃焼室１ａの吸気およ
び排気弁３，４はそれぞれ閉じている６そこでインジェ
クタ１０より燃料をその燃焼室１ａに噴射した後、点火
プラグ１１で混合気に点火し、排気弁４を開弁すると、
燃焼室ｌａ内の火気は爆風となって排気弁４を通り抜は
タービン５を回転させるように働くが、タービン５の軸
がブレーキ等により固定されていると、反作用により燃
焼機１が軸２を中心に回転する。

燃焼室１ａからの爆風はタービン５を通り抜け、タービ
ン６を回転させこれと同軸結合Ｍ２シた圧縮機７を作動
させる。圧縮機７により圧縮された空気は開となった吸
気弁３より複数個の燃焼室１ａに送られ回転している燃
焼室１ａがインジェクタ１０゜点火プラグ１１に近づく
につれ、吸気弁３．排気弁４は再び閉じる。再度インジ
ェクタ１０により燃料を前記圧縮空気が充満した燃焼室
１ａに噴射した後、点火プラグ１１により混合気に点火
すると、起動時の初期より強力に混合気は爆発し、燃焼
機１は高速で回転するようになる。ここで、トルクコン
バータ８を結合方向に作動させると、燃焼機１は制動さ
れ、タービン５に反作用トルクの増大を生じさせる。こ
のとき、タービン５のブレーキがなければ、タービン５
は回転をはじめる。トルクコンバータ８の結合が完全に
なされると、燃焼機１は完全に停止し、トルクは完全に
タービン５に伝達される。

第２図は吸気弁３．排気弁４．燃焼機１．軸受シリンダ
９．インジェクタ１０９点火プラグ１１を断面的に具体
的に描いたもので、４気筒の例を示している。第３図は
燃焼機１．吸気弁３．排気弁４の相対関係を示すもので
あり、トルクコンバータ８の結合後は燃焼機１が停止す
るため、吸気弁３゜排気弁４が回転し、それぞれの弁３
，４の開口部３ａ。

４ａは１８０°反対側にあるような位置関係で同一方向
に回転させている。すなわち吸気弁３．排気弁４は燃焼
機１の回転、停止に関係なく燃焼機１とある相対速度で
同一方向に回転している。したがって、図においては、
燃焼機１を停止とし、吸気弁３、排気弁４が相対的に回
転している状態を示したものである。ここで、軸受シリ
ンダ９とトルクコンバータ８の完全結合後の燃焼機１の
相対的停止位置は燃料噴射１点火、爆発に最適なところ
にあるようにトルクコンバータ８は制御される。或いは
軸受シリンダ９が９０６の範囲で回転し最適位置で停止
するようにしても良い。

第３図において、上から順次吸気弁３．燃焼機１、排気
弁４．軸受シリンダ９を示す。軸受シリンダ９の放射線
はインジェクタ１０９点火プラグ１１の位置を示し、矢
印はその動作位置を示す。燃焼機１の記号Ａ−Ｄは４気
筒の４つの燃焼室を順次示している。ここで、図の１に
おいて、燃焼機１の燃焼室Ａ、Ｂは吸入工程にある。■
においては、燃焼室Ａは完全に密閉され、燃料噴射をイ
ンジェクタ１０より受けた後、点火プラグ１１で点火さ
れ爆発の工程にある。燃焼室Ｂはまだ吸入工程にある。

■で燃焼室Ａの排気と、Ｃの吸気が始まっている。

■において、燃焼室Ａは完全に排気工程、Ｂは完全に密
閉され、同様にして燃料噴射２点火を受け爆発工程にあ
る。燃焼室Ｃは完全に吸入工程にある。■において、燃
焼室りの吸入が始まり、燃焼室Ａ、Ｂは排気工程にある
。■において、燃焼室Ｃは完全に密閉され同様に燃料噴
射と、点火を受は爆発工程にあり、Ｄは完全に吸気工程
にある。

■において、燃焼室Ｃの排気と、Ａの吸気が始まってい
る。Ｂは排気、Ｄは吸気工程にある。■において、燃焼
室りは完全に密閉され同様に燃料噴射と点火を受は爆発
工程にある。燃焼室Ａは完全に吸入工程にある。

次に再びＩの工程に戻り繰返し爆発を燃焼室Ａ〜Ｄで生
じその爆風によりタービン５．タービン６を回転させる
。

第１図では軸出力をタービン５より取り出し、回転可能
な燃焼機１とトルクコンバータ８を結合させた例を示し
たが、これと逆に燃焼機１より軸出力を取り出し、ター
ビン５とトルクコンバータ８を結合させても同様の効果
が得られる。第１図〜第３図は４気筒の燃焼室を有する
燃焼機の例を示したが、８気筒の燃焼機を用いれば燃焼
機の軸に対して対称な位置関係にある燃焼室を同時に点
火できるため、振動に対して有利になる。この場合、吸
気弁３と排気弁４の開口部３ａ、４ａは９０’の位置関
係に置く必要がある。特に対称同時点火を行わなければ
気筒数は単気筒から複数のものでよい。

また前記のように燃焼機１とタービン５は反作用により
お互いに反対方向に回転すると述べたが、この反作用を
より強力にするために、燃焼機１の燃焼室１ａの形状を
軸に沿ってうずまき状に配置しても効果がある。

さらに、タービン５，６の位置を入れかえても動作は可
能である。

（実施例２） 第４図は本発明の第２の実施例を示すガスタービンエン
ジンについて示す。

７′は圧縮機、１′は燃焼機、７ａ’は圧縮機駆動ター
ビン、５ａ’は通常のガスタービンエンジンでは固定さ
れた静翼であり、次の動翼タービン５′に強く効果的に
ガス流をぶつける役目をするが、ここでは自分自身が回
転できる補助翼タービンとして用いる。この補助翼ター
ビン５ａ’の軸はトルクコンバータ（クラッチを含む）
８に同軸結合Ｍ４シトルクコンバータ８の他軸８ａは固
定されている。その他の構成は第１図と同じである。第
４図において、燃焼機１′内に燃料が噴射さぁ点火され
ると、燃焼ガスは圧縮機駆動タービン７ａ’を回転させ
これに同軸結合した圧縮機７′が作動し、燃焼機１′は
ますます？８焼ガスを圧縮機駆動タービン７ａ’に吹き
付ける。ここまでは通常のガスタービンと動作は同様で
ある。圧縮機駆動タービン７ａ’を通った燃焼ガス流は
補助翼タービン５ａ’にぶつかり補助翼タービン５８′
を回転させるとともに動翼タービン５′を回転させる。

補助翼タービン５ａ’は動翼タービン５′にガス流を強
くぶつけるような羽根形状となっているため、動翼ター
ビン５′がブレーキ等により制動されていると、補助翼
タービン５ａ’が勢いよく回転し補助翼タービン５ａ’
が回転することにより、動翼タービン５′に生ずるトル
クは小さくなる。

今、補助翼タービン５ａ’の軸がトルクコンバータ８に
より制動され始めると、その反作用で動翼タービン５′
にトルクが発生し、トルクコンバータ８の軸と補助翼タ
ービン５ａ’の軸が完全に結合すると動翼タービン５′
にトルクが完全に伝達される。

この例のように出力軸の回転と反作用で動きうる軸と固
定軸との間にトルクコンバータ８を結合させたのが、本
発明の特長である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は起動時に出力軸が停止して
いるため、トルクコンバータの結合時の慣性モーメント
を有せず、過渡的に過大なトルクが発生しない効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
燃焼機、吸気弁、排気弁等の関係を示す図、第３図は第
２図の燃焼機、吸気弁、排気弁の吸気、爆発、排気工程
を相対的に４５°の位置関係で示す図、第４図は本発明
の第２の実施例を示す図である。 ｌｌ− １，１′・・・燃焼機　　　　　　２・・・軸３・・・
吸気弁　　　　　　　４・・・排気弁５．５’、６・・
・タービン　　　　５ａ’補助翼タービン７．７′・・
・圧縮機　　　　　　８・・・トルクコンバータ９・・
・軸受シリンダ　　　　１０・・・インジェクタ１１・
・・点火プラグ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室内に発生させる爆発力の反作用を受けて回
   転する燃焼機と、前記燃焼室から排気された爆風を受け
   て前記燃焼機と逆方向に相対回転するタービンと、トル
   クコンバータとを組合せ、該タービン或いは燃焼機のい
   ずれか一方の軸を出力軸とし、他方をトルクコンバータ
   の一軸に結合し、該トルクコンバータの他軸を固定軸と
   したことを特徴とする内燃機関。
2. （２）ガス流を発生させるガスタービン内燃機関の燃焼
   機と、該燃焼機からのガス流により回転する出力動翼タ
   ービンと、該動翼タービンへのガス流を制御する回転可
   能な補助翼タービンと、トルクコンバータとを組合せ、
   該補助翼タービン或いは動翼タービンのいずれか一方の
   軸を出力軸とし、他方をトルクコンバータの一軸に結合
   させ、該トルクコンバータの他軸を固定軸としたことを
   特徴とする内燃機関。