JPH0123657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、過給内燃機関に関し、特に、過給デ
イーゼル機関に関する。さらに詳しくは、機関お
よび補助燃焼室を有するバイパスに並列に新鮮な
空気を供給する圧縮機と、該機関の排気ガスおよ
び補助燃焼室からのガスを受け入れて該圧縮機を
機械的に駆動するタービンとを備え、前記バイパ
スは二つの主分岐部に区別され、前記主分岐部の
中の第１分岐部は補助燃焼室の上流側の部分すな
わち「１次領域」の下流側の希薄化領域すなわち
「２次領域」に終端しかつ可変横断面の流路を有
する第１絞り装置を有し、一方、第２分岐部は第
１絞り装置の上流側の第１分岐部上のある位置を
起点としかつ流路の横断面を絞るための第２絞り
装置を介して１次領域中に開口し、前記第２絞り
装置は、互いに相対的に移動可能な内側および外
側の円筒体にそれぞれ形成された共通の可変自由
横断面を有する対をなす通路を備え、前記円筒体
のうちの一方は１次領域を少くとも部分的に画成
し、一方、前記円筒体の他方は圧縮機の出口に直
接に接続された凹陥部を少なくとも部分的に画成
し、少くとも１個の燃料噴射器が前記対をなす通
路に極めて近接した位置において１次領域中に開
口し、燃料噴射器の燃料の流量を変更させかつ内
側の円筒体を外側の円筒体に対して移動させるこ
とにより前記対をなす通路の共通の自由横断面を
経て１次領域に入る空気の流量を対応して変更さ
せるための装置を備えているような過給内燃機関
に関する。 〔従来の技術〕 上記の種類の内燃機関は、米国特許第4026115
号明細書に記載されており、その概略構成を第１
図及び第２図に示す。なお、添付図面の第１図は
上記米国特許明細書の第７図に相当するが、第１
図及び第２図においては適宜その構成部分を追加
し再アレンジして示してある。 機関１は空気圧縮機２を備え、該空気圧縮機２
は、過給気冷却器４１を備えた吐出管４を介しか
つ補助燃焼室６を備えたバイパス５を並列に介し
て新鮮な空気を機関１に供給する。機関１は、ま
た、タービン３を有している。タービン３は、
（排気管８を介して）機関１からの排気ガスおよ
び補助燃焼室６からの排気ガスを受け入れて、一
般的には、シヤフト９を介して圧縮機２を機械的
に駆動する。補助燃焼室６は、下流側に向つて１
次領域１０と２次領域ないし希薄化領域１１とに
区分されている。 バイパス５は、２つの主な分岐部５ａおよび５
ｂに区分されている。第１分岐部５ａは、２次領
域１１に終端し、かつ第１流路可変絞り装置１２
を有している。第１絞り装置１２は、圧縮機２に
より送り出される空気の全流量に対するバイパス
５の中の空気の流量の比とは実質的に無関係に該
第１絞り装置１２の上流側の圧力の増減変化と同
じ方向に増減変化するような圧力降下を維持する
ことができる。すなわち、第１絞り装置１２にお
ける圧力降下（P₂−P₇）は、その上流側の圧力
P₂が増大するにつれて増加し、逆に減少すれば
低くなる。第２分岐部５ｂは、第１絞り装置１２
の上流側の第１分岐部５ａ上のある位置を起点と
して流路横断面を絞るための第２絞り装置１３を
介して一次領域１０の中に開口している。 第２図に示したように、第２絞り装置１３は、
少くとも部分的に１次領域１０を画成する内側の
円筒体（以下、内側スリーブという）１６に形成
されたオリフイス（通路）１４と、圧縮機２の出
口に直接に接続された凹陥部３２を少くとも部分
的に画成する外側の円筒体（以下、外側スリーブ
という）１７に形成されたオリフイス（通路）１
５とを有し、これらのオリフイス（通路）は対を
なしている。第１図および第２図に示した構成で
は、凹陥部３２は、円筒形の外側スリーブ１７を
包囲する吐出管４の部分を含んでいる。燃料噴射
器１８はオリフイス１４および１５に極めて近接
した１次領域１０に開口している。 一般的にはスリーブである内側および外側の円
筒体は、相対的に並進移動可能であるかまたは回
転移動可能であり、または並進、回転の両方を行
うことができ、内側および外側の円筒体の少くと
も一方が移動可能になつていることに留意された
い。通常、外側の円筒体は固定されており、一
方、内側の円筒体は、移動可能、好ましくは並進
移動可能になつている。 また、燃料噴射器１８の燃料の流量を変更し、
かつスリーブ１６および１７を互いに相対して移
動させることによりオリフイス１４および１５の
共通の自由横断面を通して１次領域１０に入る空
気の流量を燃料の流量に応じて変更するための手
段が設けられている（後で説明する）。 第１図に示した構成では、バイパス５は、仕切
板１９により吐出管４から切り離されているタン
ク７により画成されており、また、仕切板１９の
下流側に第１分岐部５ａが形成されている。仕切
板１９には、シート２０を形成する端縁を有する
穴が形成されている。シート２０は、該シートの
下流側の閉鎖円板２１と協働する。閉鎖円板２１
は、つりあいピストン２２に固定されている。つ
りあいピストン２２は、シート２０を通し、かつ
密封装置２３を介して吐出管４の壁体を通して延
びている。第１絞り装置１２を構成する閉鎖円板
２１およびつりあいピストン２２は、該ピストン
２２の頂部、すなわち外側部分の横断面上の基準
圧力（外気圧）P₀および閉鎖円板２１の上流側
の圧力P₂および下流側の圧力P₇の作用を受けて
平衡状態にある。最後に述べた二つの圧力P₂お
よびP₇は、閉鎖円板２１の頂面および底面にそ
れぞれ作用している。必要であれば、もどしばね
（図示せず）をピストン２２上に作用させること
ができる。ｓがピストン２２の横断面積であり、
またＳが閉鎖円盤２１の表面積であるとすれば、
定格相対圧力降下の値は、（前記のもどしばねが
ない場合は）閉鎖円板２１のつりあい状態を表わ
す下記の式により与えられる。 P₂−P₇／P₂−P₀＝ｓ／Ｓ 理解されるように、閉鎖円板２１を含む第１絞
り装置１２は、圧力降下P₂−P₇を維持すること
ができる。圧力降下P₂−P₇は、圧縮機２により
送り出された空気の流量に対するバイパス５の中
の空気の流量の比とは実質的には無関係に、第１
絞り装置１２の上流側の圧力P₂の増減と同じ方
向に増減変化する。第１絞り装置１２は、それに
匹敵する装置と付随的に置き換えることができ
る。この匹敵する装置のいくつかの例は、前記米
国特許第4026115号明細書に記載されている。 第１図および第２図の構成では、燃料噴射器１
８の燃料の流量を変更し、かつ１次領域に入る空
気の流量を燃料の流量に応じて変更するための手
段は、以下述べるように、構成されている。外側
スリーブ１７は、吐出管４に対して固定されてお
り、一方、端部２４により一方の側が閉塞されて
いる内側スリーブ１６は並進移動することができ
る。端部２４と固定壁体２６との間のスペース２
８は、比較的に大きいオリフイス２９により吐出
管４に接続されている。 端部２４に固定されたシリンダ３４が壁体２６
を通しかつ密封装置３５を介して延びており、そ
れによりシリンダ３４は滑動することができる。
燃料送出管系３６が壁体２６に固定された室３７
に終端している。室３７はシリンダ３４の壁体に
穿設されたオリフイス３８を経てシリンダ３４と
連絡している。シリンダ３４の反対側の壁体は、
端部２４の一部を形成し、かつ燃料噴射器１８を
担持している。固定ニードル弁３９はオリフイス
３８と協働してそれにより端部２４が固定壁体２
６から離れて移動するにつれてオリフイス３８の
横断面を比例して増大させる。 シリンダ３４の中の燃料の圧力が上がると、内
側スリーブ１６を第２図において右方に押圧し、
すなわち、オリフイス１４，１５の共通の自由断
面を同時に広く開きかつオリフイス３８を広く開
くことになり、それにより補助燃焼室６の中の空
気および燃量の流量を最大にする。もしも、ター
ビン３の前方のエネルギーが増せば、端部２４の
（第２図において）右側の表面上に作用する圧力
P₃が増大し、かつ内側スリーブ１６に作用する
流体の力（すなわち、燃料の圧力）が該スリーブ
に作用する空気の力とつりあうまで内側スリーブ
１６を押し戻す。それ故に、調整は自動的になさ
れる。 要するに、前述した方法は、燃料噴射器１８に
おける燃料の流量、ならびに対をなすオリフイス
１４および１５の共通の自由断面を経て１次領域
に入る空気の流量の対応する変化を効果的に発生
させる。前述した装置は、また、同等の装置と置
き換えることができる。この同等の装置の一つの
例が前記米国特許第4026115号明細書に記載され
ている。 最後に、端部２４には所定の口径を有するオリ
フイス４０および３３が形成されている。オリフ
イス４０および３３は、それぞれすべての状態に
おいて補助燃焼室６の１次領域１０の壁体を冷却
し、かつパイロツト作動の間、燃焼用空気を供給
する。米国特許第4026115号明細書に記載されて
いないオリフイス４０および３３は、前述した一
定の断面を有する通路を構成し、かつ第２絞り装
置１３を構成する対をなすオリフイス１４および
１５と並列に配置されている。 オリフイス１５および２９が吐出管４の中に開
口するように、外側スリーブ１７は吐出管４に結
合されている。外側スリーブ１７はパイプ４２に
より延長せしめられている。パイプ４２は２次領
域１１を画成し、かつタンク７を通して延びてい
る。機関の排気管８が先細になつた装置、すなわ
ち、ミキサ２７を経てパイプ４２の中に開口して
いる。タンク７の内側のパイプ４２に形成された
オリフイス４３は、分岐部５ａおよび５ｂの下流
側の部分を相互に接続する。端管４４がミキサ２
７をタービン３に接続しており、従つてタービン
３は機関の排気ガスおよび補助燃焼室６からの燃
焼ガスを受け入れることができる。 このように構成された内燃機関は、以下に述べ
る一般的な態様で作動する。 圧縮機２により送り出された空気は、二つの流
れに分れる。すなわち、一方の流れは機関１を通
る空気であり、残りの流れはバイパス５を経由し
てタービン３への流れと再び合流する流れであ
る。残りの流れは、また、二つの流れに分れる。
すなわち、好ましくは、燃料噴射器１８を通じて
導入された燃料と化学量論的な比率で対をなすオ
リフイス１４および１５を経て１次領域１０に空
気を供給する第１の部分と、オリフイス４３を通
じて進入した横方向の空気の流れを介して２次領
域１１に入る第２の部分である。この残りの流れ
の第２の部分は、第１絞り装置１２をそれ以前に
通過しかつ１次領域１０からくる非常に高温の燃
焼ガスを希薄する。 機関１が加速するとき、機関を通る空気の流量
が増大し、かつ機関を通る空気の残りの流量、す
なわち相補的な流量が減少し、かつバイパス５の
中の残りの、すなわち相補的な流量が減少する。
その結果、第１絞り装置１２が漸次閉ざされて２
次領域１１の中に導入される空気の流量を漸次減
少させる。１次領域１０の中に導入される空気の
流量は、圧力のみにより、従つて機関１の（速度
ではなく）負荷により左右され、それ故に、実質
的に化学量論的状態の下で１次領域１０の中の燃
焼を支援し続ける。１次領域１０からの非常に高
温のガスの希薄化（すなわち、冷却）は、（オリ
フイス４３を通る）２次空気により少なくとも部
分的に、そして機関１からミキサ２７を通じて放
出される排気ガスにより主として行なわれる。そ
れ故に、オリフイス４３とミキサ２７との距離
は、オリフイス４３の下流側の連結管４２の部分
の過熱を回避するために、できる限り短かくしな
ければならない。 １次領域１０を通る空気は第１絞り装置１２の
上流側から取り入れられるので、オリフイス１４
および１５を通過する間に起る圧力降下は、第１
絞り装置１２が設けられているために、常に、機
関の速度と関係なく維持される。その結果、オリ
フイス１４および１５の共通の自由断面を通じて
１次領域１０に入る空気の流れは、常に、補助燃
焼室６の燃焼状態とは関係なく、燃料噴射器１８
を通じて導入された燃料を燃焼させるために必要
な乱流を生ずる量を維持するに十分な速度および
侵入性を有している。 第３図は、圧縮機２によつて供給された空気が
分布せしめられる状態を示す図解図である。この
図で、Q₂は圧縮機２により送り出された空気の
（単位時間についての重量で表わした）流量とす
る。機関１は部分Q₁を吸収し、一方残りの流量
Q₅＝Q₂−Q₁はバイパス５に沿つて流れる。次に、
流量Q₅は、第１絞り装置１２を経て補助燃焼室
６の２次領域１１の中に導入さる空気（すなわ
ち、希薄用空気）の流量Q_5aと、第２絞り装置１
３を経て１次領域１０の中に導入される空気の流
量Q_5bと、補助燃焼室６の端部のオリフイス４
０，３３を経て導入される空気の流量Q₄₀とに配
分される。流量Q₁は、機関１の運転状態および
圧縮機２により発生せしめられる過給圧力により
左右される。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記の種類の内燃機関においては、空気動力学
的な弁の調整（または、複数対の結合された通路
またはオリフイスを部分的に整合させることによ
る空気の流れのしや断）により第２絞り装置とし
ての作用をする対をなす通路、もしくはオリフイ
スは、燃料を補助燃焼室の１次領域中に導入する
燃料噴射器に対し、かつ第１絞り装置に対して、
対をなす通路もしくはオリフイスに直接に作用す
る圧力降下を発生させるような位置を有してい
る。その結果、１次領域中に強い乱流が発生し、
それにより、対をなす通路もしくはオリフイスが
開放される程度とは関係なく、すなわち、補助燃
焼室のすべての運転作動状態の下で、燃料の燃焼
に最適の状態が生ずる。このため、燃料を節約で
き、かつ補助燃焼室の内壁上に煤またはコークス
が付着することにより惹起される諸問題の発生を
阻止することができる。圧力降下はまた、第２絞
り装置の一部分を構成する一定の横断面を有する
空気通路の少なくともある部分を経由して十分な
空気の流れ（「空気膜による冷却」）を恒久的かつ
効果的に発生させて、それによりなかんづくすべ
ての条件下での補助燃焼室の１次領域の壁体を冷
却するために用いられることができる。 外側の円筒体が圧縮機により供給された空気に
より掃気されるので、空気は外側の円筒体を比較
的に低い一定温度に維持する傾向を有している。
他方、補助燃焼室の１次領域を少くとも部分的に
画成する内側の円筒体は、燃料噴射器を通じて導
入されて１次領域中で燃焼する燃料の流量に従つ
て変化する高い温度に曝される。運転中、温度の
変化は、例えば、600℃に到達する。内側および
外側の円筒体、すなわちスリーブは、（100℃の温
度上昇に対し１メートルにつき２mmの程度で）温
度上昇とともに可成り膨脹する材料（耐火性ステ
ンレススチール）で構成されている。 冷態時の２個の円筒体の半径方向の〓間は、高
温時（すなわち、内側の円筒体が１次領域中の空
気および燃料の最大流量に相当するより高い温度
に達したとき）にこれらの２個の円筒体が固着し
て動かなくなることを阻止するために、大幅に増
大させておかなければならない。しかしながら、
補助燃焼室のパイロツト作動中（１次領域中の燃
料および空気の流量が最小であり、かつ燃料の燃
焼が補助燃焼室の底部のみに限られている）、内
側の円筒体が冷却中半径方向に収縮してその外壁
部と外側の円筒体の内壁部との間に環状のスペー
スを残す。この環状スペースの横断面は非常に大
きい（円筒体、すなわちスリーブの直径が約200
mmであるとき、温度変化および膨脹係数について
前述した状態の下で、700mm²程度である。）。この
環状のスペースは空気を漏洩させる。空気の密度
は圧力に関係し、かつ漏洩を生ずる横断面の二つ
の側の間の圧力差は過給圧力とともに増加するの
で、空気の漏洩量は過給圧力に比例する。このよ
うな高圧の状態の下では、まさしく、機関は最も
大きい負荷を受けており、それ故に、最も効果的
に掃気しなければならない。従来、前述した漏洩
を減少させる試みがなされてきており、なかんず
く、内側の円筒体の周囲にラビリンスを設けるこ
とにより漏洩を減少させる試みがなされてきた
が、成功したものはない。 それ故に、以下のような問題に直面している。
すなわち、もしも半径方向の〓間が小さいとすれ
ば、最大流量において、可動円筒体が固定円筒体
に対して移動できなくなり、それにより燃焼室が
不必要にも最大流量状態に保たれる（その結果、
過熱および燃料の浪費が生ずる）。あるいは、も
しも半径方向の〓間が大きければ、補助燃焼室か
らの漏洩がパイロツト作動中に起る。その場合、
第１絞り装置は、圧縮機とタービンとの間の圧力
差を制御できなくなり、これは前述したように、
圧縮機の流量が増大せしめられるまでは、高出力
における機関の適正な掃気が妨げ、これはまた部
分負荷の下での燃料消費率に悪影響をおよぼす欠
点を有している。 従つて、本発明の目的は、前述した内燃機関の
利点を維持し、かつ、かかる内燃機関の内側およ
び外側の円筒体の膨脹差に起因する欠点を排除す
ることにある。 〔課題を解決するための手段〕 この目的のために、本発明による内燃機関は、
第２絞り装置に加えて前記燃料噴射器近傍には１
次領域上部に開口する一定の横断面の通路を有
し、内側および外側の円筒体が、該円筒体を構成
する材料の熱膨脹係数および該円筒体の運転作動
温度の上限および下限を考慮に入れても該内側お
よび外側の円筒体の間の半径方向の〓間が補助燃
焼室の運転作動状態に関係なく当該円筒体の間の
横方向のいかなる接触をも阻止するために常に十
分であるような半径方向の寸法を有し、かつ可変
流路断面を有する第３絞り装置がバイパスの第２
分岐部中への空気の流入方向の如何により第２絞
り装置の対をなす通路にまたはその上流側に装着
され、かつ上記第３絞り装置は第２絞り装置と組
み合わされて第２絞り装置の開閉方向と同じ方向
に開閉するように作動されると共に、 (a) 開閉動作のいかなる時点においても、第３絞
り装置の流路断面は、それがゼロでない限り、
第２絞り装置及び第３絞り装置の開口の度合い
に関係なく本質的に第２絞り装置の対をなす通
路の自由横断面よりも大きく、かつ、 (b) 第３絞り装置の流路断面がゼロのときに第２
絞り装置の対をなす通路の自由横断面もゼロと
なるような開口を有することを特徴としてい
る。 第２絞り装置が作動するまでは、第３絞り装置
が作動しないことが重要である。その理由は、そ
うしないと、バイパスの第２分岐部に発生される
べき圧力降下が対をなす通路、もしくはオリフイ
スでは起らないで第３絞り装置において起るから
である。これは半径方向の空気の流れが１次領域
に入ることを阻止し、その結果、空気の乱流が前
述した領域中での燃焼を助けることを阻止し、そ
れはまた１次領域の端部から火炎を追払つてしま
う。従つて、第３絞り装置は第２絞り装置と組み
合わされて前記のように作動する必要がある。 ２個の円筒体が少くとも部分的に整合されたと
きに、当該円筒体の間の恒久的な半径方向の〓間
がそれらの対をなす通路を通じての空気の流れを
阻止せず、その唯一の作用が空気のある量を２個
の円筒体の間の環状のスペースを経由して２次領
域に向つて偏向させることであることに留意され
たい。 第１絞り装置を手により作動させることはでき
るけれども、第１絞り装置は、圧縮機により送り
出された空気の全流量に対するバイパス中の空気
の流量の比と実質的に無関係に、第１絞り装置の
上流側の圧力の増減と同じ方向に増減変化する圧
力降下を発生しうるように設計するのが有利であ
る。その結果、すべての機関の運転状態において
自動運転が適用されることになる。 第１絞り装置が自動的に作動せしめられるか否
かと関係なく、第２絞り装置の対をなす通路の自
由横断面に対する第３絞り装置の流路断面（もし
もゼロでなければ）の比は、前記第２および第３
絞り装置がそれぞれ瞬間的に占めるすべての位置
において５よりも大きい値に保つことが好まし
い。これは、バイパスの第２分岐部中の圧力降下
が常に第３絞り装置においてではなく第２絞り装
置において起ることを保証する。 〔発明の作用・効果〕 本発明の過給内燃機関の作用・効果を説明する
前に、その理解が容易なように、まず第１図及び
第２図に示すような構成を有する公知の過給内燃
機関の作動上の問題を説明する。 前記したように、圧縮機２とタービン３との間
の相対的な圧力降下は前述した公式（△Ｐ＝P₂
−P₇（P₃））に従つて変化し、主として第１絞り
装置により制御される（第１絞り装置の位置に依
存する）。該第１絞り装置１２が閉鎖されている
ときは圧力降下は最大となり、完全に開かれてい
るときは圧力降下は最小、すなわち実質的にゼロ
になる（P₂がP₇に等しい状態）。従つて、もしも
運転上なんらかの不一致が起るとすれば、それら
は下記の原因によつて惹起される。 １ 実際の相対圧力降下が定格相対圧力降下より
も小さい場合： (a) 第１絞り装置１２が通常閉ざされている
が、圧縮機２の流量Q₂が不十分（P₂が所定
値より小さくなる）であり（機関１が過大な
量の空気を吸収する）、また流量Q₅の制御さ
れない部分が過大（Q_5bの影響大）である。 (b) 第１絞り装置１２が開放位置から動かなく
なつている（P₇が所定値より大きくなつて
いる）。 ２ 実際の相対圧力降下が定格相対圧力降下より
も大きい場合： 第１絞り装置１２が広く開かれているが、バ
イパス５の中の干渉圧力降下が過大である。要
するに、所定の圧縮機の流量Q₂および機関１
への流量Q₁において、パイロツト作動中の補
助燃焼室６の分岐部５ｂを経由する漏洩によ
り、第１絞り装置１２を通しての流量が減少せ
しめられる。 その結果、 (1) 圧縮機２の流量が増大せしめられるか（しか
し、これは機関の部分負荷の下での消費率に悪
影響を与える） または、 (2) 第１絞り装置１２を通しての流量が不十分と
される。 これは、圧縮機２により供給された空気の流量
Q₂に対する機関１における空気の流量Q₁の比が
最高であるような最大の出力で起る。その場合に
は、実際の相対圧力降下が定格相対圧力降下より
も小さく、従つて、定格相対圧力降下が維持され
ず、これは掃気を必要とする機関１には特に不利
であり、また四サイクル機関の場合には、消費率
に対して特に不利な影響を与える。（タービン３
の上流側の圧力P₃が上昇し、その結果、機関１
の吐出仕事が増えるため。） これらの支障を排除するため、本発明による内
燃機関は、前記したような内側及び外側の円筒体
間に充分な環状スペースを設けると共に前記した
ような構成の第３の絞り装置を設けたものであ
り、これにより以下のような作用を奏する（便宜
上第４図を参照されたい）。 (イ) 前記したように、補助燃焼室６のパイロツト
運転中、即ち機関の高負荷下においては、１次
領域中の燃料及び空気の流量は最小限に維持さ
れねばならず、燃焼は補助燃焼室の底部にのみ
限られる。 本発明によると、上記パイロツト運転中は、
第３絞り装置４５は上記条件を達成するために
閉鎖されており、従つて、空気は第２絞り装置
１３の対をなす（組み合わされた）オリフイス
（通路）１４，１５を通つて流れることはない。
それ故に、２つのスリーブ（円筒体）１６，１
７間の環状スペースを通しての空気の漏洩は防
止され、大部分の空気は高負荷運転下の機関１
に送られる。 (ロ) 機関の部分負荷あるいは無負荷運転下におい
ては、機関排気側に通じる２次領域内の圧力
P₃はそれ程高くないので、シリンダ３４内の
燃料の圧力は内側スリーブ１６を第４図におい
て右側へ押し出し、即ち第３絞り装置４５を広
く開口することになり、オリフイス１４，１５
の共通開口面積を並びに同時にシリンダ３４内
の燃料通過用のオリフイス３８を広く開口し、
従つて、補助燃焼室６内の空気及び燃料の流量
を最大にする。このような条件下では、内側ス
リーブ１６の右側への移行段階で２つのスリー
ブ１６，１７間の環状スペースを通して空気が
漏洩することになるが、補助燃焼室６への空気
流量を上昇させる過程であるため上記空気漏洩
は問題とならない。 (ハ) 機関が加速されるときには、第１絞り装置１
２（第１図参照）が漸次閉鎖され、また機関排
気側に通じる２次領域内の上昇する圧力P₃が
内側スリーブ１６を第４図において左側に押し
やり、即ち第３絞り装置４５を漸次閉鎖するこ
とになる。 その後機関が高負荷運転状態に達すると第３
絞り装置４５は完全に閉鎖され、空気漏洩は生
じない（前記(イ)で説明した状態）。 このようにして、内側及び外側の円筒体（スリ
ーブ）の熱膨張に起因する固着、いわゆるジヤム
現象が効果的に阻止され、スムーズな移動が可能
となり、従つて第１絞り装置による適正な定格相
対圧力降下の制御が可能となり、高負荷下におけ
る機関の適正な掃気を行なえ、また部分負荷下に
おける燃料消費率を良好な状態に保持できる。 〔実施例〕 以下、添付図面を参照して本発明の各種実施例
について説明する。 第４図及び第６図に示す実施例においては、前
記した作用を奏するために、円筒形の内側スリー
ブ１６および円筒形の外側スリーブ１７が、該ス
リーブを構成する材料の熱膨脹係数ならびに該材
料の運転作動温度の上限および下限を考慮に入れ
ても、内側スリーブ１６と外側スリーブ１７との
間の半径方向の〓間ａ（第４図および第６図ない
し第１２図参照）を補助燃焼室６の運転作動状態
に関係なく前記スリーブ間の横方向のいかなる接
触をも阻止するに常に十分であるような半径方向
の寸法を有している。また、可変流路断面を有す
る第３絞り装置４５は、バイパス５の第２分岐部
５ｂ中への空気の流入方向の如何により第２絞り
装置１３の上流側または対をなすオリフイス通路
１４，１５に装着され、かつ上記第３絞り装置４
５は第２絞り１３と組み合わされて第２絞り装置
の開閉方向と同じ方向に開閉するように作動され
ると共に、 (a) 開閉動作のいかなる時点においても、第３絞
り装置４５の流路断面は、それがゼロでない限
り、第２絞り装置及び第３絞り装置の開口の度
合いに関係なく本質的に第２絞り装置１３の対
をなす通路１４，１５の自由横断面よりも大き
く、かつ、 (b) 第３絞り装置４５の流路断面がゼロのときに
第２絞り装置１３の対をなす通路１４，１５の
自由横断面もゼロとなるような開口を有する。 特に簡単な構造では、第３絞り装置４５は、一
方の円筒形のスリーブ１６（第４図および第６
図）また１７（第９および第１０図）に固定され
た環状の閉鎖要素４６（第４図および第６図）ま
たは４６ｃ（第９図および第１０図）と、他方の
円筒形のスリーブ１７（第４図および第６図）ま
たは１６（第９図および第１０図）に対峙して固
定され、かつ前記環状の閉鎖要素４６（第４図お
よび第６図）または４６ｃ（第９図および第１０
図）と協働するシート４７（第４図および第６
図）または４７ｃ（第９図および第１０図）との
組合せからなる。 前記シート４７または４７ｃの直径は円筒形の
スリーブ１６および１７のそれぞれの直径よりも
かなり大きく形成されている。 変形においては、第３絞り装置４５は、円筒形
の外側スリーブ１７の自由端部と同一の箇所にあ
る環状の閉鎖要素４６ｂ（第７図および第８図）
または４６ｄ（第１１図）と円筒形内側スリーブ
１６に固定されかつ前記閉鎖要素４６ｂまたは４
６ｄと協働するシート４７ｂ（第７図および第８
図）または４７ｄ（第１１図）との組合せからな
る。シート４７ｂまたは４７ｄは、対をなす通路
（オリフイス）１４，１５に極めて隣接して配置
されている。最後に述べた変型では、対をなすオ
リフイス１４，１５は、内側スリーブ１６上の通
路が閉ざされるような個々の輪郭を有するオリフ
イスのリングに過ぎない。 前述した実施例およびその変型は、特に簡単な
構造を有し、かつ２個の円筒体（スリーブ）の温
度および膨脹と関係なく、シートが環状の閉鎖要
素と協働することを可能ならしめている。 燃料噴射器１８近傍には１次領域上部に開口す
る一定横断面の通路（オリフイス３３，４０）が
設けられ、該通路は直接にまたは第３絞り装置を
介して圧縮機の出口に接続された凹陥部と連絡す
ることができる。 最初に述べた実施例（第４図、第６図、第９図
および第１０図）の場合には、第３絞り装置４５
は、内側スリーブ１６および外側スリーブ１７に
それぞれ形成された２個の対をなすオリフイス１
４，１５のリングから構成されている第２絞り装
置１３と別個に形成されている。第４図および第
６図の実施例では、外側スリーブ１７は固定さ
れ、一方、内側スリーブ１６は、第１図および第
２図に示した公知の構造の場合のように、第４図
および第６図において左方に移動することにより
オリフイス１４および１５の共通横断面を減少さ
せるように並進移動可能になつている。他方、第
９図および第１０図の実施例では、内側スリーブ
１６が固定され、かつ外側スリーブ１７が並進移
動可能になつている。第４図、第６図、第９図お
よび第１０図の種々の実施例では、シート４７ま
たは４７ｃが剛性のホルダ４８により固定スリー
ブ１７または１６に固定されている。閉鎖要素４
６または４６ｃは、可動スリーブ１６または１７
の外面に固定された扁平な円板である。 以下述べる例は、第２絞り装置１３および第３
絞り装置４５が連続して作動する態様を例示する
ものである。第４図において、スリーブ１６，１
７の各々が直径2R＝７mmを有する12個の円形の
オリフイス１４，１５を有しているものと仮定す
る。また、ｘ（mmで表わす）をオリフイス１４お
よび１５が合致する位置から出発する可動スリー
ブ１６の行程とする。２個のオリフイス１４，１
５に共通した領域（横断面）は、第５図におい
て、陰影を付けて示してある。もしもαがオリフ
イス１４，１５を画成する円の各々において前記
の領域が内接せしめられる円弧の中心角の半分で
あるとすれば、共通の領域、すなわち、しや蔽さ
れない領域の面積は、 48・Ｒ（Rα／180−ｘ／４sinα）mm² に等しい。 ただし、α＝円弧cosｘ／2Rである。 第３絞り装置４５の右側の領域の面積、すなわ
ち、閉鎖要素４６とシート４７との間の領域面積
は、もしもシート４７が126mmの直径を有してい
るとすれば、（12−ｘ）×395mm²にほぼ等しい。 下記の連続した値がｘの値に対して得られる。

【表】

【表】 可動スリーブ１６の工程終端位置を除いて、オ
リフイス１４，１５の共通の横断面がシート４７
における流路の断面よりも可成り小さく、その比
が１／５よりも小さいことは理解されよう。流路
の断面の平方に逆比例する圧力降下は、このよう
にして、シート４７の二つの側におけるよりも寧
ろオリフイス１４，１５の二つの側において起
る。従つて、空気の流れは１次領域１０の中に容
易に浸入する。閉鎖要素４６は、可動スリーブ１
６の行程終端においてのみ、シート４７に押しつ
けられる。これにより、環状の〓間ａを通じての
空気の漏洩は漏止される。これは、圧縮機２のサ
イズを増大しないでも、機関１により吸収される
空気の流量Q₁が十分であることを保証する。圧
縮機２のサイズを増大しない場合ですらも、パイ
ロツト作動中にオリフイス３３を通じて燃料噴射
器１８に供給される空気の流量は十分であり、か
つ補助燃焼室６の壁体を冷却するためのオリフイ
ス４０を通して流れる空気の流量も十分である。 第６図は、オリフイス３３および４０が第３絞
り装置４５の上流側（第４図）ではなく下流側
（第６図）に配置されて比Q₁／Q₂をさらに増大さ
せているという点においてのみ第４図の実施例と
異なる実施例を示す。 第７図は、第一に、内側スリーブ１６が反対方
向（すなわち、第７図で右方）に並進移動して対
をなすオリフイス１４および１５の共通の断面を
減少させ、第二に、第３絞り装置４５が第２絞り
装置１３と同じであるという点において第４図の
実施例と異なる実施例を示す。前述した実施例の
場合と同様に、内側スリーブ１６には別個の円形
オリフイス１４のリングが形成されているが、し
かし、オリフイス１４と対をなすオリフイス１５
は、可動内側スリーブ１６により同軸方向に担持
されかつ前述したシート４７ｂを構成する補助ス
リーブ４９の自由端縁と、固定された外側スリー
ブ１７の後側の自由端部を構成する環状閉鎖要素
４６ｂとの間の単一のある角度をなすスペースの
中に組み合わされている。この場合には、勿論、
燃料噴射器１８の中に導入される燃料の流量を調
整する装置を適宜改造することが必要になる。 第８図は、オリフイス３３および４０が第３絞
り装置４５の上流側に配置（第７図）されないで
下流側に配置（第８図）されているという点にお
いてのみ第７図の実施例と異なる実施例を示す。
この目的を果すためには、補助スリーブ４９を端
部２４またはシリンダ３４に取りつける位置を後
方に移動させさえすればよい。 第９図は、外側スリーブ１７が固定（第４図）
されないで並進移動可能（第９図）であり、一
方、内側スリーブ１６が移動可能（第４図）では
なく固定されている（第９図）という点においの
み第４図の実施例と異なる実施例を示す。その結
果、環状の閉鎖要素４６ｃは、内側スリーブ１６
に固定（第４図）されれないで外側スリーブ１７
に固定（第９図）されている。両方の場合共、可
動スリーブ１６（第４図）または１７（第９図）
は同一の方向に移動する。 第１０図は、オリフイス３３および４０が第３
絞り装置４５の上流側に配置（第９図）されない
でその下流側に配置（第１０図）されているとい
う点においてのみ第９図の実施例と異なる実施例
を示す。この目的のために、オリフイス３３およ
び４０に空気を供給するために外側スリーブ１７
に形成されたオリフイス２９は、環状の閉鎖要素
４６ｃの上流側（第９図）または下流側（第１０
図）に配置されている。 第１１図は、外側スリーブ１７が固定（第８
図）されないで並進移動可能（第１１図）であ
り、一方、内側スリーブ１６が並進移動可能（第
８図）ではなく固定（第１１図）されているとい
う点において第８図の実施例と異なる実施例を示
す。 第６図ないし第１１図に示した実施例は、第４
図の実施例と類似の態様で作動し、第２絞り装置
１３および第３絞り装置４５は僅か異なつている
が、全体として同じ作用をする。 第１２図は下記の点で第４図の実施例と異なる
実施例を示す。 (a) 前述したように、単一の燃料噴射器の代り
に、複数個の燃料噴射器１８がリング状に配置
されている。 (b) 対をなすオリフイスを有する内側および外側
の円筒体が一対のスリーブ１６，１７ではな
く、空気導入穴５５により吐出管４に接続され
た固定外側スリーブ５６および該スリーブ５６
の中を滑動するように構成された円筒形のプラ
ンジヤ５７である。 (c) 第１２図の実施例の場合、対をなすオリフイ
スが円筒形のプランジヤ５７の軸線方向の平面
中に配置されかつ空気導入穴５５と恒久的に連
絡する長手方向のみぞ５４であり、これらのオ
リフイスも、第７図及び第８図の構成と同様
に、前述した閉鎖要素４６ｂを構成する固定ス
リーブ５６の自由端縁と円筒形のプランジヤ５
７の自由端部により担持された環状のシート４
７ｂとの間の環状スペースから成る。 本発明が関連する内燃機関の定義において、内
側および外側の円筒体については、一方の円筒体
が１次領域の境界を少くとも部分的に画成し、一
方、他方の円筒体が圧縮機の出口に直接に接続さ
れる凹陥部の境界を少くとも部分的に画成するこ
とを記載した。前記の「直接に接続された」とい
う表現は、「少なくとも本発明による第３絞り装
置４５が設けられていない場合」を暗に意味して
いる。その理由は、第４図および第６図に示され
ているように、前述した絞り装置を圧縮機の出口
と、内側または外側の円筒体により少くとも部分
的に画成される凹陥部との間に挿入することがで
きるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の内燃機関の図解断面図、第２図
は第１図の内燃機関の補助燃焼室を拡大して示し
た断面図、第３図は第１図の内燃機関における空
気の流れの分布を示した図解図、第４図は本発明
の第１実施例による内燃機関の補助燃焼室の軸線
方向の図解断面図であり、該機関の残りの部分は
第１図に類似しており、第５図は第４図の実施例
の第２絞り装置の一部分を構成する対をなすオリ
フイスの拡大図、かつ第６図ないし第１２図の
各々は第４図に示した実施例の変型例を示した断
面図である。 １……内燃機関、２……圧縮機、３……タービ
ン、４……吐出管、５……バイパス、５ａ……第
１分岐部、５ｂ……第２分岐部、６……補助燃焼
室、８……排気管、９……シヤフト、１０……１
次領域、１１……２次領域、１２……第１絞り装
置、１３……第２絞り装置、１４，１５……オリ
フイス、１６……内側スリーブ、１７……外側ス
リーブ、１８……燃料噴射器、４５……第３絞り
装置、４６，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ……閉鎖要
素、４７，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ……シート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関１および補助燃焼室６を有するバイパス
   ５に並列に新鮮な空気を供給する圧縮機２と、該
   機関の排気ガスおよび補助燃焼室６からのガスを
   受け入れて該圧縮機２を機械的に駆動するタービ
   ン３とを備え、前記バイパス５は二つの主分岐部
   に区分され、前記主分岐部の中の第１分岐部５ａ
   は補助燃焼室６の上流側の部分すなわち１次領域
   １０の下流側の希薄化領域すなわち２次領域１１
   に終端しかつ可変横断面の流路を有する第１絞り
   装置１２を有し、一方、第２分岐部５ｂは第１絞
   り装置１２の上流側の第１分岐部上のある位置を
   起点としかつ流路の横断面を絞るための第２絞り
   装置１３を介して１次領域１０中に開口し、前記
   第２絞り装置１３は、互いに相対的に移動可能な
   内側および外側の円筒体１６，１７にそれぞれ形
   成された共通の可変自由横断面を有する対をなす
   通路１４，１５を備え、前記円筒体のうちの一方
   は１次領域１０を少くとも部分的に画成し、前記
   円筒体の他方は圧縮機の出口に直接に接続された
   凹陥部３２を少くとも部分的に画成し、少くとも
   １個の燃料噴射器１８が前記対をなす通路に極く
   近接した位置で１次領域１０中に開口し、燃料噴
   射器の燃料の流量を変更させかつ内側の円筒体を
   外側の円筒体に対して移動させることにより前記
   対をなす通路の共通の自由横断面を経て１次領域
   に入る空気の流量を燃料の流量に応じて変更させ
   るための装置３４，３８，３９を備えている過給
   内燃機関において、前記燃料噴射器１８近傍には
   １次領域上部に開口する一定横断面の通路３３，
   ４０を有し、前記内側および外側の円筒体１６，
   １７又は５６，５７が、該円筒体を構成する材料
   の熱膨張係数および該円筒体の運転作動温度の上
   限および下限を考慮に入れても該内側および外側
   の円筒体の間の半径方向の〓間が補助燃焼室の運
   転作動状態に関係なく該円筒体の間の横方向のい
   かなる接触をも阻止するに常に十分であるような
   半径方向の寸法を有し、かつ可変流路断面を有す
   る第３絞り装置４５がバイパス５の第２分岐部５
   ｂ中への空気の流入方向の如何により第２絞り装
   置１３の対をなす通路１４，１５にまたはその上
   流側に装着され、かつ上記第３絞り装置４５は第
   ２絞り装置１３と組み合わされて第２絞り装置の
   開閉方向と同じ方向に開閉するように作動される
   と共に、 (a) 開閉動作のいかなる時点においても、第３絞
   り装置４５の流路断面は、それがゼロでない限
   り、第２絞り装置及び第３絞り装置の開口の度
   合いに関係なく本質的に第２絞り装置１３の対
   をなす通路１４，１５の自由横断面よりも大き
   く、かつ、 (b) 第３絞り装置４５の流路断面がゼロのときに
   第２絞り装置１３の対をなす通路１４，１５の
   自由横断面もゼロとなるような開口を有するこ
   とを特徴とする過給内燃機関。 ２ 第１絞り装置が、圧縮機により送り出された
   空気の全流量に対するバイパス中の空気の流量と
   の比とは実質的に無関係に第１絞り装置の上流側
   の圧力の増減変化と同一の方向に増減変化する圧
   力降下を生ずるように設計されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関。 ３ 第３絞り装置の流路断面がゼロでないとき即
   ち開かれているときに、第２絞り装置の対をなす
   通路の自由横断面に対する第３絞り装置の流路断
   面の比は、前記第２および第３絞り装置の開閉動
   作のいかなる時点においても５より大きい値にあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項に記載の内燃機関。 ４ 前記第３絞り装置が、円筒体の一方に装着さ
   れた環状の閉鎖要素と、円筒体の他方に固定され
   かつ前記環状の閉鎖要素と協働するシートとの組
   合せからなり、前記シートの直径が円筒体のそれ
   ぞれの直径よりも可成り大きく形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれかに記載の内燃機関。 ５ 第３絞り装置が、外側の円筒体の自由端部に
   ある環状の閉鎖要素と、内側の円筒体に固定され
   かつ前記自由端部と協働するシートとの組合せか
   らなり、前記シートが前記対をなす通路に極く近
   接した位置に配置されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
   の内燃機関。 ６ 第２絞り装置の一定横断面の通路が圧縮機の
   出口に接続された前記凹陥部と直接に連絡するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
   のいずれかに記載の内燃機関。 ７ 第２絞り装置の一定横断面の通路が第３絞り
   装置を介して圧縮機の出口に接続された凹陥部に
   連絡することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第５項のいずれかに記載の内燃機関。