(57)【要約】燃焼装置（１５）は、主として、内燃機関（１０）に供給される圧縮空気を発生させるためにターボ過給機（１８）への供給を行なうことを意図する。この装置（１５）は、内燃機関からの排気ガスの供給を受け、これらのガスは、前記燃焼装置内において空気と混合されて排気ガス中の物質を燃焼させて、ターボ過給機へのガスの供給を高める。前記燃焼装置は、一般に円筒状であり、空気が入口（１３）において排気ガスに加えられて燃焼を促進させ、燃焼ガスは、ターボ過給機（１８）へと至る出口（１７）の方に向かって環状空間を高速で通過する。
2006522274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気ガスを導入する入口と、燃焼室内に空気を導入する空気入口と、インペラを有するターボ過給機に連通する出口とを有する燃焼室からなり、以って前記燃焼室からのガスにより前記インペラを駆動させ、前記インペラの動作によりコンプレッサを駆動して前記内燃機関への空気流を発生させ；
前記燃焼室は該燃焼室内において前記内燃機関の排気ガスに含まれる可燃性物質の燃焼を引き起こすように構成され、前記燃焼室は実質的に円形の断面を有し、下流方向に断面が増大するとともに空気が導入される排気ガス入口区域と、環状空気流を生じさせる前記入口区域の下流に位置する中央区域と、燃焼ガスが前記インペラを駆動するために前記燃焼室出口から排出される出口区域とから構成される内燃機関用燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼室の周縁に位置し、空気が前記燃焼室の外周縁部でその長さに沿って前記燃焼室内に導入される複数個の空気入口を含む請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記燃焼室は前記出口区域にわたってその内径が縮径している請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼室は、前記ターボ過給機からの空気が導入されるとともに複数個の入口から前記燃焼室内へと空気が通過するように構成された外側環状空気チャンバを備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記中央区域にわたって、環状区域と、前記環状区域内への環状流からなるガス流を外方に引き起こす手段とが設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記中央区域への空気の流れは、前記燃焼室に沿って通過するガスが前記環状区域に流入するのを補助するべく構成され、前記空気入口は、前記燃焼室の前記壁に対して略接線方向に向けられている請求項４又は５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
空気は、前記燃焼室内に、前記環状区域の半径方向内側から外方に導入される請求項５又は６に記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記中央区域は周囲に前記環状区域が配置される管状部材が設けられ、前記管状部材の内径は、下流方向に沿って縮径し、前記管状部材は、空気が前記環状区域へと導かれて脱出する通路を形成し、前記管状部材は、前記環状区域内にガスの流れを引き起こす手段を形成する請求項４〜７のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項９】
前記燃焼室の断面は、前記出口の方に向かって縮径し、空気が前記出口区域に導入されて燃焼プロセスを完了させる請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項１０】
内燃機関に燃焼用圧縮空気を導入する入口と、前記内燃機関からの排気ガス出口と、前記内燃機関へと至る前記圧縮空気流を発生させるコンプレッサと、前記コンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動装置と、前記コンプレッサ駆動装置を動作させるガス流を供給する燃焼装置とを有する内燃機関において、前記燃焼装置は、前記内燃機関の前記排気ガス出口に連通する排気ガス入口と、前記コンプレッサから空気を導入する吸気手段とを有し、以って可燃性物質を含有する前記排気ガスと空気とが混合されるとともに前記燃焼装置内において燃焼され、前記燃焼装置からのガス出口は、前記コンプレッサ駆動装置と連通して、以って前記ガス出口からのガス流が前記コンプレッサを駆動するように構成される内燃機関。
【請求項１１】
前記燃焼装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃焼装置である請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
ターボ過給機を有する内燃機関の動作方法において、前記ターボ過給機からの圧縮空気流は前記内燃機関内へと導かれ、燃料は前記内燃機関内へと導かれ、前記内燃機関の動作による排気ガスは、該排気ガス中の可燃性生成物が燃焼される燃焼装置内へと導かれ、この燃焼によりインペラとコンプレッサとを有する前記ターボ過給機へと導かれるガス流を発生させ、前記ターボ過給機は、一部分が前記内燃機関へ、一部分が前記ターボ過給機へと導かれる加圧空気流を発生させる方法。
【請求項１３】
前記内燃機関への燃料供給は、前記内燃機関の運転に必要とされる量を上回る燃料を前記内燃機関に供給して、以って前記内燃機関からの前記排気ガス中の前記可燃性物質が増加するように制御される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
最大８％増量された燃料が前記内燃機関に供給される請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
燃料が、前記燃焼室に供給される前記排気ガス中に導入されて、前記燃焼装置における燃焼が補助される請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記燃焼装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の種類の燃焼装置である請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記内燃機関は、ディーゼル機関、４ストローク又は２ストロークガソリン機関である請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記内燃機関は、請求項１０に記載の内燃機関である請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
可燃性物質を含有するガスを導入する入口と、燃焼室内に空気を導入する空気入口と、インペラを有するターボ過給機に連通する出口とを有して、以って燃焼室から排出されるガスによって前記インペラを駆動させる燃焼室からなり、前記インペラの動作は、コンプレッサを駆動して空気流を発生させるように構成される燃焼装置において、前記燃焼室は、該燃焼室内において前記可燃性物質の燃焼を引き起こすように構成され、前記燃焼室は、実質的に円形の断面を有し、下流方向に断面が増大するとともに空気が導入されるガス入口区域と、環状空気流を生じさせる前記入口区域の下流に位置する中央区域と、燃焼ガスが前記インペラを駆動するために前記燃焼室出口から排出される出口区域とから構成される燃焼装置。
【請求項２０】
前記燃焼装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃焼装置である請求項１９に記載の燃焼装置。
【請求項２１】
内燃機関からの排気ガスを導入する入口と、燃焼室内に空気を導入する空気入口と、出口とを有する燃焼室からなる内燃機関用燃焼装置において、前記燃焼室は、該燃焼室内において内燃機関の排気ガス中の可燃性物質を燃焼するように構成され、前記燃焼室は、実質的に円形の断面を有し、下流方向に断面が増大するとともにその中に空気が導入される排気ガス入口区域と、環状空気流を生じさせる前記入口区域の下流に位置する中央区域と、燃焼ガスが前記燃焼室出口から排出される出口区域とから構成される内燃機関用燃焼装置。
【請求項２２】
前記燃焼装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃焼装置である請求項２１に記載の燃焼装置。
【請求項２３】
可燃性物質を含有するガスを導入する入口と、燃焼室内に空気を導入する空気入口と、出口とを有する燃焼室からなる燃焼装置において、前記燃焼室は、該燃焼室内において前記可燃性物質の燃焼を引き起こすように構成され、前記燃焼室は、実質的に円形の断面を有し、下流方向に断面が増大するとともに空気が導入されるガス入口区域と、環状空気流を生じさせる前記入口区域の下流に位置する中央区域と、燃焼ガスが前記燃焼室出口から排出される出口区域とから構成される燃焼装置。
【請求項２４】
前記燃焼装置は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃焼装置である請求項２３に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機用燃焼装置に関し、特に内燃機関用ターボ過給機と、こうした装置を内蔵する内燃機関と、内燃機関を動作させる方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給装置は、しばしば、内燃機関への空気流を増加させて性能を向上させるために用いられてきた。このような装置は、往々にして、エンジンの低速時及びライトスロットルとフルスロットルの間における遷移時には性能を向上させることができないという問題を抱えていた。
【０００３】
米国特許第３８４９９８８号（エタ・フランセ（Etat Francais））、米国特許第３７３６７５２号（エタ・フランセ（Etat Francais））、米国特許第４０２６１１５号（エタ・フランセ（Etat Francais））、米国特許第４００９５７４号（エタ・フランセ（Etat Francais））及び英国特許第５３７４８３号（ナピエール（Napier））から分かるように、別途の燃料供給を有する燃焼室を設けることは周知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、既存の装置のいわゆるターボラグを減少させて、排気ガスの質と全体としてのエンジン出力とを向上させることができる改良型ターボ過給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様によれば、本発明は、内燃機関用燃焼装置において、内燃機関から排気ガスを流入させる入口と、燃焼室に空気を流入させる空気入口と、インペラを有するターボ過給機に連通して、以って燃焼室からのガスにより前記インペラを駆動させる出口とを有する燃焼室であって、前記インペラの作用は、コンプレッサを駆動して内燃機関を介した空気の流れを発生させるように構成される燃焼室からなり；
前記燃焼室は該燃焼室内において内燃機関の排気ガス中の可燃性生成物の燃焼を引き起こすように構成され、前記燃焼室は実質的に円形の断面を有し、下流方向に断面が増大するとともに空気が導入される排気ガス入口区域と、環状の空気流を生じさせる前記入口区域の下流に位置する中央区域と、燃焼ガスが前記インペラを駆動するために前記燃焼室出口から排出される出口区域とから構成される燃焼装置である。
【０００６】
好ましくは、前記燃焼室は、下流方向に断面が増大する排気ガス入口区域と、前記入口区域の下流に設けられて環状区域内へと流れを誘発する中央障害部材と、前記中央障害部材の下流に設けられるとともにほぼ前記燃焼室を介したガスの流れの方向に延在し、かつ前記燃焼室内へと空気を導入する空気出口手段を有する中央細長部材とを有して構成される。
【０００７】
前記装置は、前記燃焼室の周縁に複数個の空気出口手段を含んで、以って空気が前記燃焼室の外周縁部において排出されてもよい。
【０００８】
前記燃焼室は、空気を複数個の開口部から該燃焼室内へと通過させるべく構成される外側空気室を備えていてもよい。
【０００９】
好ましくは、前記中央細長部材は、燃焼室に沿って排気ガス入口区域から燃焼室の出口端部の方へと延在し、空気は前記中央細長部材から燃焼室の燃焼空間内へと排出され、前記燃焼空間は、実質的に前記中央細長部材の周縁に略環状に延在する。
【００１０】
前記燃焼室は、内部断面が略円形であるとともに、排気ガス入口から下流において、燃焼が行なわれる略環状区域を形成し、空気は半径方向内方及び外方位置から前記環状区域内へと導入され、かつ空気は、排気ガス入口区域及び排気ガス出口区域において燃焼室の壁部を介して導入されうる。
【００１１】
一般に、燃焼室内への空気流は、内燃機関への空気流と同じ源に由来する。
【００１２】
本発明は、更にまた、燃焼用圧縮空気を内燃機関に導入するための空気入口と、内燃機関からの排気ガス出口と、前記内燃機関への前記圧縮空気流を発生させるコンプレッサと、前記コンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動装置と、前記コンプレッサ駆動装置を動作させるガス流を供給する燃焼装置であって、前記内燃機関の前記排気ガス出口と連通する排気ガス入口と、前記コンプレッサから該燃焼装置に空気を導入して、以って可燃性物質を含有する排気ガスと空気とが混合されるとともに該燃焼装置内において燃焼される空気入口手段と、前記コンプレッサ駆動装置と連通して、以ってガス出口からのガス流が前記コンプレッサを駆動するべく構成されるガス出口とを有する燃焼装置とを有する内燃機関である。
【００１３】
好ましくは、前記エンジンは、コンプレッサから燃焼室の空気入口手段へと空気流を導くダクト手段と、燃焼室への前記空気の流量を制御する流量制御手段とを含む。
【００１４】
本発明のまた他の態様では、ターボ過給機を有する内燃機関の動作方法において、ターボ過給機からの圧縮空気流がエンジン内へと導かれ、燃料が前記内燃機関内へと導かれ、前記内燃機関の動作による排気ガスが、該排気ガス中の可燃性生成物の燃焼を引き起こす燃焼装置内へと導かれ、こうした燃焼が、インペラとコンプレッサとを有するターボ過給機へと導かれるガス流を発生させ、前記ターボ過給機により、その一部分が内燃機関へ、一部分がターボ過給機へと導かれる加圧空気流を発生させる方法を提供する。
【００１５】
好ましくは、内燃機関への燃料供給を制御して、内燃機関の運転に必要とされる量を上回る量の燃料を内燃機関に供給し、以って内燃機関からの排気中の可燃性物質が増加するとともに、内燃機関への燃料供給量が最大８％増加するようにする。
【００１６】
加えて、燃料は、燃焼装置の燃焼に供給される排気ガス中に導入されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の更に他の特徴は、単なる例として図面を参照して示される以下の本発明の実施例の説明から明らかになろう。図１は、ターボ過給装置を内蔵する内燃機関のレイアウトを示す略図である。図２は、図１のレイアウト図の、燃焼室を通る縦断面図である。図３は、また他の形態の燃焼室の、図２の図に対応する縦断面図である。図４は、図３の燃焼室の一方側の斜視図である。図５〜図７は、以下に説明されるように、図３及び図４の燃焼室の部分的に省略された更に他の斜視図である。
【実施例１】
【００１８】
図面を参照すると、先ず図１において、何らかの従来式の形態のもの、この場合は４気筒ガソリン機関であってもよい内燃機関１０が示されているが、この内燃機関はディーゼル機関又はその他の内燃機関であってもよい。内燃機関１０は、該内燃機関１０の燃焼室内に空気を導入する手段である吸気マニホルド１１と、内燃機関１０内における燃焼生成物を回収するとともに排気出口１３へと排出する手段である排気マニホルド１２とを有する。
【００１９】
燃焼室１５は、内燃機関１０から排気ガスが送り込まれるとともに吸気口１６から空気の供給を受け、出口１７からガスを排出してターボ過給機１８のタービン２３を駆動する。ガスはタービン２３から排気管１９へと排出され、ターボ過給機１８は、空気入口２０を介して空気を引き込んでコンプレッサ２４により圧縮するとともに、高圧ダクト２１を介して送り出す。高圧ダクト２１内の空気は、内燃機関１０の吸気マニホルド１１の方へと導かれ、更に、制御された量の空気が高圧ダクト２１から燃焼室の吸気ダクト１６へと通過し、こうした燃焼室１５へと至る空気流の制御は、制御弁２２によって行われる。
【００２０】
一般的には、図１に示される内燃機関は、吸気マニホルド１１からの空気が、所定量の燃料とともに内燃機関１０内に導入されて燃焼室内において燃焼されることによって通常のものと同様の方法で動作する。内燃機関の燃焼室からの排気ガスは、排気マニホルド１２を介して燃焼室１５へと送り出され、該燃焼室内において、燃焼生成物は、ダクト１６からの空気と混合される。排気マニホルドからの可燃性物質の燃焼は、燃焼室１５内において行なわれて、これによって出口１７からの高速のガス放出が引き起こされて、ターボ過給機１８が駆動され、このターボ過給機の動作により、高圧の空気が吸気マニホルド１１に導入されるが、この空気の一部分は、制御弁２２によって燃焼室１５へと流路が変更されて該燃焼室内において可燃性物質を効率的に燃焼させる。
【００２１】
前記内燃機関は、排気マニホルド１２内に可燃性物質が存在し、こうした可燃性物質が燃焼室１５内において燃焼させられうるような態様で動作する。燃焼室１５内における可燃性物質を得る方法は、内燃機関１０の性質とターボ過給機によってどの程度のブーストが必要とされるかによるため様々である。１つの構成としては、内燃機関に過剰な燃料を供給することで可燃性物質を排気出口に確保することができ、こうした過剰な燃料は、たとえば１５％未満、好ましくは５％未満であってもよい。
【００２２】
更にまた、排気マニホルド以外の他の供給源から燃焼室１５内に可燃性物質を導入することが有利である場合もあるが、これは通常は必要ではない。可燃性物質の導入が求められる場合は、燃焼室の入口１３に気体又は気化燃料の形態で混合ジェット（図示せず）を介して直接導入されうる。
【００２３】
燃焼室１５でコンプレッサ１８に一定かつ柔軟な動力源を提供し、高圧の燃焼空気を内燃機関１０に供給することにより高速燃焼が達成可能である。
【００２４】
次に、特に図２を参照すると、燃焼室が図示されている。この燃焼室１５は、一般に円形の断面を有し、可燃性生成物を含む内燃機関１０からの排気ガスは、Ａの方向に燃焼室１５の入口端部へと導入される。加圧空気は、Ｂの方向に吸気ダクト１６に沿って燃焼室１５に導入される。
【００２５】
燃焼室１５は、下流方向に入口区域Ｘと環状区域Ｙと出口区域Ｚとを含むさまざまな区域を有する。入口区域Ｘは、入口１３から下流方向に断面積を増大させ、環状区域Ｙは、略環状の形状と一定の断面とを有する。出口区域Ｚ全体にわたって、その断面が出口１７まで内方に先細りしている。図示された構成において、入口１３は、この場合は、二重管入口である。
【００２６】
燃焼室１５は二重壁によって取り囲まれ、区域Ｘ、Ｙ及びＺを含む燃焼区域の周縁壁である内壁２５が形成される。この内壁２５から離間して、燃焼室に導入される空気が、燃焼が行なわれる燃焼室内に送り込まれる前にその周囲を回って通過するチャンバとしての空間２８を形成する燃焼室１５の外壁２７がある。
【００２７】
区域Ｘ全体にわたって、開口部３０が壁２５に形成されて、チャンバ２８から区域Ｘ内へと空気を流入させ、区域Ｘの入口部分と環状区域Ｙへと至る下流の外方に先細りする部分Ｘ１とのいずれにも複数個の開口部３０が設けられて、区域Ｘ内において空気が排気ガスと混合されるようになっている。
【００２８】
区域Ｘと区域Ｙとの間の境界部には、中央に配置されるとともに、バッフル面を入口１３の方へと向けて呈するバッフル又は障害部材３２が配置される。このバッフル３２は、区域Ｙの長手方向に延在するとともに、内部が入口３４Ａを介してチャンバ２８と連通する中央中空細長部材３４の一方の端部上で支持されて、チャンバ２８から前記部材３４に沿ってバッフル３２の方へ空気を流入させる。前記細長部材３４は、こうした空気を区域Ｙ内へと導く複数個の出口開口３５を有する。
【００２９】
バッフル３２は、壁２５に自身の外側端部において固定されるバッフル３２の中心のまわりで互いに１２０°変位するアーム部３６によって燃焼室の内壁２５に固定される。
【００３０】
区域Ｙ内において、前記部材３４のまわりに燃焼室を通って流れるガスがバッフル３２によってその内部へと導かれる環状空間が形成されることが理解されよう。入口区域Ｘと環状区域Ｙとの間における遷移部には、図示されているように、指向的な態様で空気を前記環状空間内に導くべく構成される指向性吸気管３８が配置される。更なる空気が、区域Ｙに沿って周囲に配置されるとともに区域Ｙの内壁のまわりに同じ方向に向けられた指向性排気口４０から前記環状空間内に導かれる。
【００３１】
環状区域Ｙの下流には、出口１７に向かって内方に先細りする出口区域Ｚがあり、ここにもまた区域Ｚ内に空気を排出する複数個の開口４２が設けられており、こうした空気が供給されることで燃焼室１５内において可燃性物質の燃焼が完了され、燃焼室１５は、該燃焼室内に入った可燃性物質が、可能な限りガスが出口１７を介して排出される時点までに完全に燃焼されるように構成される。こうしたガスは、燃焼室１５から排出されるときに高速に達してタービン２３に作用し、このガスがコンプレッサ２４を高速で駆動することで出口２１において有意な出力の圧縮空気をもたらす。
【００３２】
動作時において、燃焼室のＸ部に流入したガスＡは、出口３０を介して流入する空気と混合され、可燃性物質の燃焼が行なわれる。流入するガスと空気とは、その後バッフル３２によって外方に導かれるとともに、更に出口３８からの空気と混合され、環状区域Ｙ内において燃焼性のガスと空気とのトロイド状の渦が発生する。区域Ｙを介したこれらの渦の形成と発達とは、燃焼室の外壁の出口４０と細長部材３４の出口３５とから導入される空気によって支援される。これらの渦は、該渦が出口区域Ｚに達するまで、区域Ｙに沿って発達する。この区域において、更なる空気が出口４２から混入されて、その結果として高速のガス流が出口１７から排出される。
【００３３】
排気ガス中に可燃性物質を含有させる代わりに、追加の可燃性物質を入口１３又は該入口近辺から燃焼室１５に供給してもよく、前記可燃性物質は、可燃性ガス又は気化燃料であってもよい。燃焼室１５に流入する排気ガスの温度は、高温、たとえば約１０００℃とすることで燃焼室に流入する可燃性物質が自然発火するようになるが、必要があれば、たとえば点火プラグの形態をとる点火手段を設けてもよい。追加の燃料供給は、燃焼室がガス中の低濃度の可燃性物質の燃焼を促進できるためであり、通常は必要ではない。
【００３４】
次に、図３〜７を参照すると、前記説明の燃焼室に代わる形態の燃焼室が示されており、同様の部分には同じ参照番号が用いられている。
【００３５】
このように、燃焼室１５は、内燃機関からの排気ガスと入口１を介してＡの方向に連通させられ、前記入口は、この場合も二重管入口の形態をとるが、その他の入口を用いることもできる。入口１は、可燃性物質を含有する排気ガスを燃焼室内、つまり、先ず空気がＢの方向に入口１６内を通過した後に出口３０を介して導入されるエアジャケットにより取り囲まれる区域Ｘに取り入れる。区域Ｘは、末広がり状であり、流入する空気と混合されるガスの移動部の断面が増大する。空気とガスとの混合物は、次に、更に末広がり状となるとともに、エアジャケットから空気を導入する開口３０を有するまた次の区域Ｘ１を通過する。区域Ｘ１の下流端部において、燃焼室の側面の略接線方向に向けられて、ガス−空気混合物が区域Ｘ１の下流の区域Ｙに流入するときに該混合物の渦運動の発生を助長する吸気管３８から、更なる空気が導入される。
【００３６】
区域Ｙは、５１において、一般に管状構造を呈するが、下流終端部に向かって内方に先細りする環状部材５０を内蔵する。この管状部材５０の外壁５２は、内壁５１から半径方向外方に離間して中空空間Ｄを創出し、空気は、Ｃの方向にエアジャケットから管状部材５０内の前記空間Ｄへと導かれる。管状部材５０は、上流に向けられるとともに経路を形成する先端ノーズ部分５３を有して、ガスと空気とを軸方向に部材５０の内側に沿って導入することを可能にするとともに、更にまた空気とガスとをノーズ部分５３の外方に導いて、壁５２と壁２５との間の環状空間内において部材５０の外側側面に沿って通過させるようになっている。
【００３７】
空気出口５５は、内壁５１に沿って設けられて、空気を空間Ｄから管状部材の中心を通るガスと空気との流れの中に導入する。
【００３８】
空気出口５６が、更にまた、管状部材５０の外壁５２に設けられて、空間Ｄからの空気を半径方向外方に、この区域において壁５２と壁２５との間に形成される環状空間内へと通過させるようにする。これにより、空気が区域Ｙを通過するガスに添加されて、この区域に流入するガスと混合される。これは、ガス中の可燃性物質の更なる燃焼を促進させるためである。管状部材５０の中心に沿って通過するガスは、出口１７の方に向かって内方に先細りする区域Ｚにおいて環状部分を通過するガスと混合される。区域Ｚにおいて、更なる空気が外側のエアジャケットから出口４２を介して導入でき、その結果として得られる、出口１７を通過するガス流は、高速であり、かつ元来の供給排気ガス中に含まれる燃焼生成物は実質的に燃焼させられている。燃焼室１５から排出されるガスは、高速であるとともに、すでに説明されたようにターボ過給機構により圧縮ガスを発生させる。
【００３９】
燃焼室１５を通るガスと空気との通路は、完全燃焼が可能となるとともに、区域Ｙの構成が特に適切になるような態様に構成される。下流方向に先細になる部材５０の性質により、かつガス・ノズル３８の構成により、ガス及び導入空気の大部分は、環状区域を通って環状部材の側部へと通過する。この区域に沿って通過するときに、ガスの渦運動が誘発され、この運動は環状の渦をなすと思われ、燃焼される生成物は区域Ｙを通過するときに燃焼のより好適な機会が得られ、ガスが区域Ｚに流入する時点で燃焼が完了される。実際に、燃焼室１５を使用することにより、有害な燃焼生成物の存在が減少し、可燃性生成物が少ない清浄な排気をもたらすことができることがわかった。いくつかの場合には、より清浄な排出物を生成するという理由で有害な排出物を減少させるために排気に用いられる触媒コンバータ等のその他の装置をなくすることも可能となる。
【００４０】
ほとんどの場合は、前記燃焼室の構成は、大半の内燃機関の構成においては内燃機関に燃料を過剰供給することなしに燃焼を引き起こすが、内燃機関を該内燃機関の運転のために必要とされる厳密な量より所定量上回る燃料供給を受けるように構成し、これによって排気ガス中に可燃性物質を得て、その後、この可燃性物質が燃焼室１５を通過して該燃焼室内における燃焼を補助するようにしてもよい。
【００４１】
特に内燃機関がディーゼル機関である場合には、可燃性物質が排気ガス中に燃焼室１５内への流入時又は流入前に添加されることもある。この場合は、可燃性物質は、液滴噴射又はその他の燃料注入装置による形態を取りうる。
【００４２】
前記の構成は、前記燃焼室の構成を備えない内燃機関と比較して、有意な動力利得をもたらすだけでなく、排気生成物の品質を高めるとともに、動力供給においていかなる重大な遅れも生じることなしに、ターボ過給装置によって生じる動力を迅速な態様で供給することがわかった。
【００４３】
図４〜７に、模式的な図が示されており、図４には、外側エンクロージャ２７と、二重吸気管１と、空気用吸気管１６と、ガス排出機構１７とを有する燃焼室の外側部分が示されていることが理解されよう。図５においては、外側ケーシング２７を除いたもので、外面２５が、ケーシング２７と内面２５との間の空間から空気を引き込むさまざまな開口を有して示されている。図６は同様の図であるが、空気用吸気管と区域Ｘに対応するケーシングとが取り除かれている。図７には、ノーズ部５３と内側先細管５１と複数個の空気排出用開口５６が形成されている外側円筒管５２とを有する管状部材５０が示されている。この管状部材５０は排出端部に向かって出口１７の方へと内方に傾斜する先細部分５０Ａを有して図示されている。管状部材５０は支持部材５８により燃焼室の壁２５から離間して支持される。
【００４４】
空気を燃焼室の周囲のさまざまな出口へ分配するエアジャケットを設ける代わりに、空気を一連の管を介して分配してもよい。
【００４５】
ターボ過給機タービンは、従来の形態をとりうるが、約７５０℃に達する燃焼室１５からのガスの入口温度を考慮して構成されることが理解されよう。
【００４６】
本発明の燃焼室は、ターボ過給装置が従来的に取り付けられてきた幅広い範囲の内燃機関に適用でき、前記装置は、内燃機関からの排気ガスを制御する手段となりうる。この燃焼装置又はターボ過給機は、更にまた、内燃機関からの排気ガスが前記装置に供給されない構成とすることもでき、前記装置は、入口１３への空気と可燃性物質の供給を必要とする。この構成においては、前記装置は、依然としてタービン／コンプレッサに関連して、空気流を内燃機関又は圧縮空気の供給を必要とする炉等の装置のいずれにも供給する。
【００４７】
また他の実施例において、燃焼装置は、タービン／コンプレッサ装置と組み合わせることなく、内燃機関の排気を制御するために用いることができる。このような構成において、内燃機関の排気ガスは、供給される空気とともに燃焼装置に供給される。燃焼装置の出口は、排気装置に接続される。これにより、排気装置の触媒コンバータがより効率的に動作でき、電気加熱なしに迅速な活性化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１はターボ過給装置を内蔵する内燃機関のレイアウトを示す略図である。
【図２】図２は図１のレイアウト図の、燃焼室を通る縦断面図である。
【図３】図３はまた他の形態の燃焼室の、図２の図に対応する縦断面図である。
【図４】図４は図３の燃焼室の一方側の斜視図である。
【図５】図５は図３及び図４の燃焼室の部分的に省略された更に他の斜視図である。
【図６】図６は図３及び図４の燃焼室の部分的に省略された更に他の斜視図である。
【図７】図７は図３及び図４の燃焼室の部分的に省略された更に他の斜視図である。
【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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【国際調査報告】
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