CZ12017U1 - Variable driving unit with rotary internal combustion engine having auxiliary expansion system and a priori control of fuel-air mixture - Google Patents
Variable driving unit with rotary internal combustion engine having auxiliary expansion system and a priori control of fuel-air mixture Download PDFInfo
- Publication number
- CZ12017U1 CZ12017U1 CZ200212749U CZ200212749U CZ12017U1 CZ 12017 U1 CZ12017 U1 CZ 12017U1 CZ 200212749 U CZ200212749 U CZ 200212749U CZ 200212749 U CZ200212749 U CZ 200212749U CZ 12017 U1 CZ12017 U1 CZ 12017U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- engine
- air
- internal combustion
- expansion
- combustion engine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
(54) Název užitného vzoru:(54) Utility model name:
Variabilní pohonná jednotka s rotačním spalovacím motorem s přídavným expansním systémem a apriorní regulací tvorby směsi palivovzduch □Variable drive unit with rotary internal combustion engine with additional expansion system and a priori regulation of fuel mixture formation tvorby
T“T '
OO
CMCM
CZ 12017 UlCZ 12017 Ul
Variabilní pohonná jednotka s rotačním spalovacím motorem s přídavným expansním systémem a apriorní regulací tvorby směsi palivo - vzduchVariable power unit with rotary internal combustion engine with additional expansion system and a priori regulation of fuel-air mixture
Oblast technikyTechnical field
Technické řešení se týká variabilní pohonné jednotky s rotačním spalovacím motorem s přídavným expansním systémem a apriorní regulací tvorby směsi palivo - vzduch, která může pracovat jako motor zážehový nebo vznětový s vnitřním spalováním s odpovídajícím způsobem práce motoru dvoudobého s využitím standardních paliv i jako paliva vodíku nebo jiného plynu, případně je provozovatelná jako pohonná jednotka s kumulovaným způsobem práce motoru spalovacího a teplovzdušného a případně i jako samostatně pracující expansní motor vzduchový s využitím tlakového vzduchu.The technical solution relates to a variable propulsion unit with a rotary internal combustion engine with an additional expansion system and a priori regulation of fuel-air mixture, which can operate as a spark-ignition or compression-ignition internal combustion engine with corresponding two-stroke engine operation using both standard fuels and hydrogen. Alternatively, it can be operated as a power unit with an accumulated mode of operation of an internal combustion and hot-air engine, and optionally also as a self-operating air expansion engine using compressed air.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Dosud jsou v oblasti pohonných jednotek značně rozšířeny motory pístové s vnitřním spalováním, u nichž je s ohledem na rostoucí a přísnější požadavky stále obtížnější dosáhnout a udržet hodnoty exhalací na požadované úrovni při zachování dalších sledovaných technických parametrů včetně účinnosti, která u těchto spalovacích motorů není obecně vysoká. Výrazné zlepšení tepelné účinnosti motoru a kvality spalin, které by vedlo k odstranění katalyzátoru nebo jiných, na podobnou úroveň postavených zařízení, však nelze od dalšího vývoje pístových spalovacích motorů spolehlivě očekávat a lze konstatovat, že pístový spalovací motor již dosáhl v podstatě mezní hranice svého možného vývoje při současných technických a technologických možnostech.Up to now, internal combustion piston engines have been widespread in propulsion engines, which, in view of increasing and more stringent requirements, are increasingly difficult to achieve and maintain exhalation levels at the required level while maintaining other monitored technical parameters, including efficiency not generally applicable to these internal combustion engines. high. However, a significant improvement in engine thermal efficiency and flue gas quality, which would lead to the removal of catalytic converters or other similar equipment, cannot be reliably expected from the further development of reciprocating internal combustion engines, and it can be stated that the reciprocating internal combustion engine has already reached its limit. development with current technical and technological possibilities.
Další skupinu spalovacích motorů tvoří rotační provedení známé například z Wankelova spalovacího motoru. Při nesporně ověřené funkčnosti tohoto provedení však tato konstrukce nepřinesla očekávanou výraznější změnu provozních parametru, neboť v základním principu zde byl převzat cyklický přerušovaný proces spalování tak, jak probíhá v pístovém motoru a pouze modifikuje kinematický pohyb posuvných částí pístového motoru na pohyb rotační. Dokázala se však možnost spalovací proces realizovat na oběžné rotační dráze a postupně byla zrealizována celá řada dalších modifikací rotačních motoru, jako např. Sarich -motor, Karol - Ansdale - motor, Rotorcam - motor a mnoho dalších, kterým však zůstaly společné nevýhody spočívající zejména ve značně komplikovaných konstrukcích, jak po stránce kinematické, tak i po stránce technologické, téměř vždy vykazující značné třecí ztráty a nevyhnutelné rychlé opotřebení pohyblivých dílů, které ve svém důsledku omezují dosažení vyššího počtu otáček a podstatně zkracují životnost stroje. Z uvedených důvodů je nutné v dalším zdokonalování konstrukcí a hledání alternativy k pístovému motoru odstranit cyklický přerušovaný způsob práce s odstraněním pístu a klikového ústrojí v jakýchkoliv skiytých podobách, neboť klikové ústrojí sloužící ke konverzi tlaku plynu v mechanickou práci na způsob klikového mechanismu u pístových motorů využívá k tvorbě točivého momentu pouze tangenciální složku tlakové síly, přičemž složka radiální je zachycována bez užitku v uložení klikového hřídele.Another group of internal combustion engines consists of a rotary design known, for example, from the Wankel internal combustion engine. With the undoubtedly verified functionality of this embodiment, however, this design did not bring the expected significant change in the operating parameters, since in principle the cyclic intermittent combustion process as in the piston engine was adopted here and only modifies the kinematic movement of the sliding parts of the piston engine to rotary. However, the combustion process was able to be carried out in orbit and a number of other rotary engine modifications were implemented, such as the Sarich-engine, Karol-Ansdale-engine, Rotorcam-engine and many others, which, however, have common disadvantages consisting mainly in of highly complicated structures, both in kinematic and technological terms, almost always exhibiting considerable frictional losses and inevitable rapid wear of moving parts, which in turn result in a higher engine speed and significantly shorten the life of the machine. For this reason, it is necessary to eliminate the cyclic intermittent operation of removing piston and crankshaft in any ski form in further refinement of the designs and the search for an alternative to the piston engine, since the crank mechanism used to convert the gas pressure in mechanical work to crank mechanism in piston engines uses only the tangential component of the compressive force is generated to generate torque, the radial component being retained without benefit in the crankshaft bearing.
Jako nejslibnější výchozí konstrukce ke stavbě objemově pracujícího rotačního spalovacího motoru se nabízí rotační stroj sestávající ze statorové skříně, v němž je excentricky uložen rotor, ve kterém jsou podélně, např. v drážkách volně a kluzně uložena křídla, která jsou při rotačním pohybu v důsledku odstředivé síly přitlačována na vnitřní oběžnou plochu statorové skříně, přičemž dochází k tvorbě jednotlivých kompresních komor, ve kterých nastává v průběhu otáčení změna objemu. Takto řešené rotační stroje však vykazují nedostatky v podobě strmě rostoucí odstředivé síly s rostoucím počtem otáček, která negativně ovlivňuje opotřebení styčných koncových ploch křídel s vnitřní oběžnou plochou vnitřního pracovního prostoru statorové skříně a vede k omezeným možnostem takto provedené konstrukce strojů využít v oblasti vyšších otáček, které jsou v mnoha případech žádány a pro vybraná technická řešení ajejich správnou funkci nezbytné.The most promising starting structure for the construction of a volumetric rotary internal combustion engine is a rotary machine consisting of a stator housing in which a rotor is mounted eccentrically in which wings, which are freely and slidably supported, are rotatably supported by centrifugal motion. The compression forces are applied to the inner orbital surface of the stator housing, forming individual compression chambers in which a change in volume occurs during rotation. However, such rotary machines have the drawbacks of a steeply increasing centrifugal force with increasing rotational speed, which negatively affects the wear of the wing contact surfaces with the inner running surface of the stator housing internal space and leads to limited possibilities for the machine design to be used at higher speeds. which are in many cases required and necessary for selected technical solutions and their correct functioning.
- 1 CZ 12017 Ul- 1 CZ 12017 Ul
Vzhledem k těmto nedostatkům je velmi obtížné a technologicky náročné aplikovat tyto konstrukce rotačních strojů pro spalovací motory s vnitřním spalováním, které se vyznačují vysokým tepelným zatížením a teprve konstrukční modifikací tohoto stroje popsaného ve zveřejněné přihlášce vynálezu CZ-PV 1999-1593 je možno vytvořit konstrukci rotačního motoru s vnitřním spalováním, která dovoluje shora popsané nedostatky eliminovat a která nabízí možnost realizace pohonných jednotek se spalovacím motorem i v kombinaci s přídavnými expansními stupni popsanými v užitném vzoru CZ 11151 U. U takovéto pohonné jednotky se dále otevírá možnost aplikace apriorního regulačního systému schopného optimálního stanovení stechiometrického složení směsi palivo-vzduch, což u standardních provedení spalovacích motorů je velmi obtížně řešitelné a technická řešení se uchylují k systému zpětné regulace pomocí λ-sondy. Nevýhody tohoto systému spočívají však především v časové prodlevě mezi vyhodnocením kvality spalin λ-sondou a jejím zpětným signálem ovlivňujícím optimální složení směsi pro okamžitý požadovaný režim chodu motoru.In view of these drawbacks, it is very difficult and technologically difficult to apply these designs of rotary machines for internal combustion engines with high thermal load and only the structural modification of this machine described in published patent application CZ-PV 1999-1593 can create a rotary design The internal combustion engine, which allows to eliminate the above-described deficiencies and offers the possibility of realization of drive units with an internal combustion engine also in combination with additional expansion stages described in utility model CZ 11151 U. In such a drive unit further opens the possibility of applying a priori control system capable determination of stoichiometric composition of the fuel-air mixture, which is very difficult to solve in standard designs of internal combustion engines and technical solutions resort to the feedback control system by means of an λ-probe. The disadvantages of this system, however, lie primarily in the time lag between the evaluation of the flue gas quality by the λ-probe and its return signal affecting the optimal composition of the mixture for the instantaneous desired mode of engine operation.
Cílem technického řešení je vytvoření takové pohonné jednotky, která by jednak umožňovala realizaci rotačního motoru s vnitřním spalováním s výrazným minimem výše uvedených nedostatků a která by umožňovala provoz i v kombinaci s přídavnými expansními stupni a u které by byl aplikovatelný plnohodnotný apriorní regulační systém umožňující v každém okamžiku přesné stanovení složení směsi palivo - vzduch a dosažení jejího homogenního hoření s optimálními hodnotami spalin v každém režimu chodu spalovacího motoru, které jinak musí být dodatečně eliminovány přídavným zařízením, například katalyzátorem.The aim of the technical solution is to create a propulsion unit which would enable the realization of a rotary internal combustion engine with a significant minimum of the above mentioned drawbacks and which would allow operation even in combination with additional expansion stages and which would be applicable precisely determining the composition of the fuel-air mixture and achieving a homogeneous combustion thereof with optimum flue gas values in each mode of operation of an internal combustion engine, which otherwise must be additionally eliminated by an additional device such as a catalyst.
Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution
Shora uvedené nevýhody ve velké míře odstraňuje a cíl technického řešení splňuje variabilní pohonná jednotka s rotačním spalovacím motorem s přídavným expansním systémem a apriorní regulací tvorby směsi palivo-vzduch, sestávající z rotačního dvoudobého spalovacího motoru s oběžnými křídly volně uloženými na centrální hřídeli procházející centrální osou vnitřního pracovního prostoru motoru vytvořeného ve statorové skříni a které jsou unášeny excentricky vzhledem k centrální ose uloženými unášeči, přičemž mezi protilehlými koncovými plochami sousedních oběžných křídel jsou vytvářeny pracovní komory měnící při otáčení rotační části motoru svůj objem v důsledku excentrického uložení unášečů a přičemž nejmenší objem pracovní komory je vytvořen v pozici horní úvratě motoru a největší objem pracovní komory je vytvořen v pozici dolní úvratě motoru a kde vnitřní prostor rotoru je hermeticky uzavřen v axiálních směrech a který je opatřen přívodními a výstupními kanály vytvořenými ve statorové skříni motoru spolu s regulačními prvky a zapalovací nebo žhavicí soustavou se vstřikovací paliva odpovídající druhu pracovního procesu spalovacího motoru zážehového nebo vznětového podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že na primární výfukový kanál rotačního dvoudobého spalovacího motoru je napojen vstup primárního expansního stupně expansního systému, jehož výstup je vyveden do atmosféry a/nebo do vstupu následujícího expansního stupně expansního systému s výstupem do atmosféry, přičemž na primární výfukový kanál rotačního dvoudobého spalovacího motoru je za škrticím prvkem primárního výfukového kanálu na straně přivrácené k expansnímu systému napojen sekundární výfukový kanál ústící přes alespoň jeden regulační prvek sekundárního výfukového kanálu do pracovního prostoru motoru a přičemž mezi vyústěním primárního výfukového kanálu v místě dolní úvratě motoru a vyústěním sekundárního výfukového kanálu před horní úvratí motoru jsou v těsné blízkosti vyústění primárního výfukového kanálu přivedena ústí vyplachovacího kanálu opatřeného na svém opačném konci regulačním prvkem vyplachovacího vzduchu a napojeného na zásobník vyplachovacího vzduchu a ústí primárního plnicího kanálu opatřeného na svém opačném konci regulačním prvkem plnicího vzduchu a napojeného na zásobník plnicího vzduchu a přičemž v zóně horní úvratě motoru ve směru otáčení oběžných křídel je dále umístěna vstřikovací a zapalovací soustava motoru zážehového dvoudobého a/nebo vstřikovací a žhavicí soustava motoru vznětového dvoudobého a ústí externího přívodního kanálu vysokotlakého vzduchu s multifunkčním regulačním prvkem vysokotlakého vzduchu. Regulační prvek plnicího vzduchuThe above-mentioned disadvantages are largely eliminated and the aim of the invention is met by a variable propulsion unit with a rotary internal combustion engine with an additional expansion system and a priori regulation of fuel-air mixture, consisting of a rotary two-stroke internal combustion engine with rotary wings freely supported on the central shaft. working chambers of the motor formed in the stator housing and which are carried eccentrically with respect to the central axis of the supported carriers, with working chambers being formed between opposite end faces of adjacent orbital wings while rotating the rotary part of the engine it is formed at the top dead center position of the engine and the largest volume of the working chamber is formed at the bottom dead center position of the engine and where the interior of the rotor is hermetically sealed in axial directions and is provided with inlet and outlet ducts formed in the stator housing of the engine together with the control elements and the ignition or glow system with injection fuel corresponding to the type of working process of the internal combustion engine; the primary exhaust port of the rotary two-stroke internal combustion engine is connected to the primary expansion stage of the expansion system, the outlet of which is discharged to the atmosphere and / or to the inlet of the subsequent expansion stage of the expansion system. a secondary exhaust duct connecting at least one secondary exhaust duct control element connected to the primary exhaust duct on the side facing the expansion system between the orifice of the primary exhaust duct at the lower dead center of the engine and the orifice of the secondary exhaust duct before the upper dead center of the engine, a mouth of an irrigation duct provided at its opposite end with an irrigation air control element connected to the rinse reservoir air and mouth of a primary charge channel provided at its opposite end with a charge air control element and connected to the charge air reservoir, and wherein a two-stroke, two-stroke, and / or injection and glow engine injection and ignition system are located in the upper dead zone of the engine. two-stroke diesel engine and external high-pressure air inlet duct with multi-function high-pressure air control. Charge air control element
-2CZ 12017 Ul je tvořen analogovým nebo diskrétním dávkovačem množství plnicího vzduchu s vyhodnocovacím systémem teploty a tlaku plnicího vzduchu a regulační prvek vyplachovacího vzduchu je tvořen analogovým nebo diskrétním dávkovačem množství vyplachovacího vzduchu s vyhodnocovacím systémem tlaku zbytkového obsahu zplodin ve vyplachované komoře motoru. Vnitřní průřezy všech plnicích, vyplachovacích a výfukových kanálů variabilní pohonné jednotky jsou s výhodou vytvořeny do tvaru v podstatě plochého rovnoběžníku, jehož šířka je tvořena podstatnou částí celkové axiální šířky vnitřního spalovacího prostoru motoru a vnitřních pracovních prostorů expansních stupňů, přičemž zbytkovými úseky přivrácenými k protilehlým axiálním stěnám vnitřních pracovních prostorů motoru nebo vnitřních pracovních prostorů expansních stupňů jsou tvořeny ochranné technologické zóny. Spalovací motor a expansní systém jsou s výhodou uspořádány na společné centrální ose a společném výkonnostním hřídeli a na společném výkonnostním hřídeli je alternativně uspořádán kompresor vzduchového systému zásobníků vzduchu a generátor elektrického proudu.12017 U1 is an analog or discrete charge air meter with a charge air temperature and pressure evaluation system, and the purge air control element is an analog or discrete charge air meter with a residual exhaust gas pressure evaluation system in the flushed engine chamber. Preferably, the internal cross-sections of all the feed, purge and exhaust ducts of the variable drive unit are in the form of a substantially flat parallelogram whose width is constituted by a substantial portion of the total axial width of the internal combustion chamber and internal working spaces of the expansion stages, the residual sections facing the opposite axial protective technological zones are created on the walls of the internal working spaces of the engine or the internal working spaces of the expansion stages. The internal combustion engine and the expansion system are preferably arranged on a common central axis and a common power shaft, and alternatively an air compressor of the air reservoir system and an electric generator are provided on the common power shaft.
Výhody variabilní pohonné jednotky podle technického řešení spočívají především vtom, že převážná část tepla generovaného spalovacím motorem je konvergována na energii mechanickou. Konstrukce pohonné jednotky umožňuje jednosměrný a kontinuální průtok energického média jak v přípravné plnicí a kompresní fázi pracovního cyklu, tak i v expansní a výfukové fázi pracovního cyklu. Plnicí a kompresní fáze probíhá na tzv. studené straně motoru a expansní a výfuková fáze probíhá na tzv. horké straně motoru. Spalovací motor pohonné jednotky nevyžaduje žádné olejové mazání oběžných kontaktních ploch, což dovoluje jeho provozování za podstatně vyšších teplot vnitřního pracovního prostoru, než je tomu u motorů pístových a vede ke změně podmínek hoření směsi paliva se vzduchem na horké straně motoru a poskytuje tak větší manipulační prostor k modifikaci kvality spalin až k případnému odstranění katalyzátoru. Jednosměrný průtok energického média pak dovoluje u dvoudobé verze spalovacího motoru provozování pohonné jednotky střídavě jako motoru spalovacího zážehového či vznětového i v kombinaci se způsobem práce motoru teplovzdušného, při němž je energetické pracovní médium, tvořené v tomto případě vzduchem, zkomprimováno za studená na vysoký tlak a je dále vedeno do prostoru horké strany motoru, kde po ohřátí zvyšuje svou vnitřní energii a při další expansi odevzdává více energie, než bylo zapotřebí kjeho kompresi a z rozdílu těchto energetických množství rezultuje dále využitelný pozitivní přírůstek práce. Tímto způsobem lze udržovat stěny vnitřního pracovního prostoru statorové skříně na horké straně motoru v pásmu teplot v takových mezích, že jednak není nezbytně nutná instalace nezávislého chladícího okruhu a je možné tento kumulovaný způsob práce pohonné jednotky jednoduchým způsobem regulovat pomocí předem nastavitelných odpovídajících regulačních prvků, kdy například během jedné otáčky pracuje několik pracovních komor motoru v procesu spalovacím a několik pracovních komor motoru v procesu teplovzdušném a tento způsob práce lze periodicky měnit tak, aby docházelo ke stejnoměrnému tepelnému zatížení jednotlivých pracovních komor motoru.Advantages of the variable power unit according to the invention consist mainly in the fact that most of the heat generated by the internal combustion engine is converged to mechanical energy. The design of the drive unit allows unidirectional and continuous flow of the energy medium both in the pre-charge and compression phases of the duty cycle, as well as in the expansion and exhaust phases of the duty cycle. The filling and compression phases take place on the so-called cold side of the engine and the expansion and exhaust phases take place on the so-called hot side of the engine. The engine of the powerplant requires no oil lubrication of the running contact surfaces, allowing it to operate at substantially higher internal working room temperatures than piston engines and resulting in a change in fuel-air combustion conditions on the hot side of the engine, providing greater handling space to modify the quality of the flue gas to eventually remove the catalyst. The unidirectional flow of the energetic medium in the two-stroke internal combustion engine allows the drive unit to operate alternately as a positive-ignition or compression-ignition internal combustion engine, in combination with a hot-air engine operating in which the working medium of air is compressed cold to high pressure. it is further led to the hot side of the engine, where after heating it increases its internal energy and, in the course of further expansion, delivers more energy than was required for its compression, resulting in a usable positive increase in work. In this way, the walls of the internal working space of the stator housing on the hot side of the engine can be kept within a temperature range such that an independent cooling circuit is not necessarily required and this cumulative mode of operation of the drive unit can be easily controlled by presetting corresponding control elements. for example, several engine chambers operate in the combustion process and several engine chambers in the hot-air process during one revolution, and this method of operation can be periodically varied to cause a uniform thermal load on the individual engine chambers.
Kromě výše zmíněných výhod je možné dále využít přídavného expansního systému, který lze napojit na výfukovou část spalovacího motoru a jehož pomocí lze docílit prodloužené expanse výfukových plynů tvořících energetické médium k dodatečnému odběru točivého momentu z kteréhokoli expansního stupně.In addition to the aforementioned advantages, it is also possible to utilize an additional expansion system that can be connected to the exhaust portion of the internal combustion engine to achieve extended expansion of the exhaust gas generating the energy medium to additionally remove torque from any expansion stage.
Konstrukce pohonné jednotky podle technického řešení dále umožňuje apriorní regulaci tvorby směsi palivo - vzduch v optimálním stechiometrickém poměru a plynulou regulaci kompresního poměru v závislosti na požadovaném výkonu motoru v celém rozsahu výkonnostního spektra. U takto provedené pohonné jednotky lze předpokládat výrazné zvýšení tepelné účinnosti a značné zlepšení kvality spalin při použití standardních pohonných hmot včetně alternativních paliv, jako je vodík, bioplyn apod. Vhodnost provedení pohonné jednotky pro pohon vodíkem nebo jinými plyny či palivy s extrémně rychlým explozním procesem hoření především spočívá vtom, že při průběhu pracovní komory horní úvrati motoru nedochází kjejímu zpomalení či zastavení tak, jak je tomu u motorů pístových, ale pracovní komora s explozivní směsí se otáčí neměnnou obvodovou rychlostí a konstrukce motoru dovoluje posunutí místa vstřiku vodíku a jeho zážehu ve směru otáčení za horní úvrať motoru až do polohy, kdy odběr točivého momentuFurthermore, the design of the power unit according to the invention allows a priori control of fuel-air mixture formation at an optimum stoichiometric ratio and a continuous control of the compression ratio depending on the desired engine power over the entire power range. The engine can be expected to significantly increase thermal efficiency and significantly improve the quality of flue gas using standard fuels, including alternative fuels such as hydrogen, biogas, etc. Suitability of the engine for hydrogen or other gases or fuels with extremely fast explosive combustion process First of all, in the course of the working chamber the top dead center of the engine does not decelerate or stop as it is with piston engines, but the working chamber with explosive mixture rotates at a constant peripheral speed and the engine design allows shifting the hydrogen injection point and its ignition rotation at the top dead center of the engine until torque is taken
-3 CZ 12017 Ul dosahuje nej optimálnějšího účinku. Ze stejného důvodu se nabízí možnost při pohonu benzínem realizovat hoření směsi v oblasti detonačního hoření.Ul 12017 Ul achieves the most optimal effect. For the same reason, it is possible to realize the combustion of the mixture in the area of detonation combustion when fueled with petrol.
Využití pohonné jednotky je směrováno jak pro oblast stacionárních zařízení, tak i pro pohon dopravních prostředků, či v jiném průmyslovém využiti, kde je zapotřebí autonomního pohonu.The use of the drive unit is directed both in the field of stationary devices and in the drive of vehicles, or in other industrial applications where autonomous drive is required.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na připojených výkresech jsou pro objasnění technického řešení znázorněny základní konstrukční prvky pohonné jednotky, kde obr. 1 představuje v řezu sestavu pohonné jednotky s rotačním spalovacím dvoudobým motorem zážehovým ajeho propojení s expansním systémem a zásobníky vzduchu a obr. 2 představuje v řezu provedení rotačního spalovacího dvoudobého motoru vznětového. Na obr. 3 je znázorněno v příčném řezu výhodné provedení příčného průřezu kanálů propojujících jednotlivé funkční díly pohonné jednotky a na obr.4 je znázorněna v příčném řezu modifikace kanálového průřezu s podélnými přepážkami. Obr. 5 představuje ve schématickém axonometrickém pohledu variabilní pohonnou jednotku podle technického řešení v možném kompaktním provedení na společné výkonnostní hřídeli.In the accompanying drawings, to illustrate the invention, the basic components of the powerplant are shown, wherein FIG. 1 is a cross-sectional view of a powerplant assembly with a two-stroke rotary internal combustion engine and its connection to an expansion system and air reservoirs; diesel engine. FIG. 3 is a cross-sectional view of a preferred cross-sectional design of the channels connecting the individual functional parts of the drive unit; and FIG. 4 is a cross-sectional view of a channel cross-sectional modification with longitudinal baffles. Giant. 5 is a schematic axonometric view of a variable drive unit according to the invention in a possible compact design on a common power shaft.
Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution
Na obr. 1 je v částečném řezu znázorněno příkladné provedení variabilní pohonné jednotky podle technického řešení, kde je patrný rotační dvoudobý spalovací motor 2 s oběžnými křídly 2.2 s excentricky uloženými unášeči 2,4 a vyznačeným směrem s otáčení, které jsou uloženy ve vnitřním pracovním prostoru 2.1 motoru. V tomto případě se jedná o rotační spalovací motor dvoudobý opatřený v zóně své horní úvratě vstřikovací a zapalovací soustavou 4. V zóně dolní úvratě motoru je patrno ústí primárního výfukového kanálu J_, ve kterém je před napojením sekundárního výfukového kanálu 1,1 umístěn škrticí prvek 1.3 primárního výfukového kanálu. Sekundární výfukový kanál 1,1 je přiveden do vnitřního spalovacího prostoru 2.1 do těsné blízkosti před horní úvratí motoru a v místě svého ústí je opatřen alespoň jedním regulačním prvkem 1,2 sekundárního výfukového kanálu. Ve směru s otáčení oběžných křídel 2.2 je v těsné blízkosti za vstřikovací a zapalovací soustavou 4 uloženo ústí externího přívodu 3 vysokotlakého vzduchu opatřeného multifunkčním regulačním prvkem 3.1 vysokotlakého vzduchu. V těsné blízkosti ústí primárního výfukového kanálu J. za dolní úvratí motoru je patro ústí vyplachovacího kanálu 5, jehož opačný konec je zaveden do zásobníku 5.2 vyplachovacího vzduchu aje opatřen regulačním prvkem 5.1 vyplachovacího vzduchu tvořeného analogovým nebo diskrétním dávkovačem množství vyplachovaného vzduchu s vyhodnocovacím systémem tlaku zbytkového obsahu zplodin ve vyplachované komoře motoru. V těsné blízkosti ústí vyplachovacího kanálu 5 do vnitřního pracovního prostoru 2,1 motoru je umístěno ústí primárního plnicího kanálu 6, jehož opačný konec je zaveden do zásobníku 6.2 plnicího vzduchu aje opatřen regulačním prvkem 6.1 primárního plnicího kanálu tvořeného analogickým nebo diskrétním dávkovačem množství plnicího vzduchu s vyhodnocovacím systémem teploty a tlaku plnicího vzduchu. Primární výfukový kanál J je svým výstupem napojen na vstup 9 primárního expansního stupněFIG. 1 is a partial cross-sectional view of an exemplary embodiment of a variable propulsion unit according to the invention, showing a rotary two-stroke internal combustion engine 2 with orbital wings 2.2 with eccentrically mounted carriers 2.4 and indicated with rotation in the internal working space. 2.1 motor. In this case, it is a two-stroke rotary internal combustion engine provided with an injection and ignition system 4 in its upper dead center zone. In the lower dead center zone, there is an orifice of the primary exhaust duct 1 in which a throttle element 1.3 is located before the secondary exhaust duct 1,1 is connected. primary exhaust duct. The secondary exhaust duct 1.1 is brought into the internal combustion chamber 2.1 in close proximity to the top dead center of the engine and is provided at its mouth with at least one control element 1.2 of the secondary exhaust duct. In the direction of rotation of the orbital wings 2.2, an external high-pressure air inlet 3 provided with a multifunctional high-pressure regulating element 3.1 is arranged in close proximity to the injection and ignition system 4. In close proximity to the mouth of the primary exhaust duct 11, at the bottom of the engine, there is an irrigation duct mouth 5, the opposite end of which is introduced into the purge air reservoir 5.2 and is provided with a purge air control element 5.1 consisting of an analog or discrete purge air dispenser with a residual pressure evaluation system. flue gas content in the flushed chamber of the engine. In close proximity to the mouth of the flushing duct 5 into the internal working space 2.1 of the engine there is a mouth of the primary charge duct 6, the opposite end of which is introduced into the charge air reservoir 6.2 and provided with a primary charge duct control element 6.1 formed by an analogous or discrete charge air dispenser. Charge air temperature and pressure evaluation system. The primary exhaust duct J is connected to the inlet 9 of the primary expansion stage
7.1 expansního systému 7, jehož výstup JO je vyveden do atmosféry anebo je výstup JO primárního expansního stupně 7.1 napojen na vstup 99.n následujícího expansního stupně 7.n expansního systému 7, jehož výstup 10,n je vyveden do atmosféry, přičemž počet jednotlivých expansních stupňů expansního systému 7 je libovolný. Vstupní zóny jednotlivých expansních stupňů jsou opatřeny externími ohřívači 11,11a částečně vyexpandovaného energetického média, které jsou s výhodou tvořeny elektrickými odporovými systémy. Mezi výstupem 10 primárního expansního stupně 7, J z vnitřního pracovního prostoru 8 primárního expansního stupně 7.1 a vstupem 9.n následujícího expansního stupně 7.n do vnitřního pracovního prostoru 8.n následujícího expansního stupně 7.n je vytvořena difusorová zóna.7.1 of the expansion system 7, whose output JO is discharged into the atmosphere or the output JO of the primary expansion stage 7.1 is connected to the input 99.n of the following expansion stage 7.n of the expansion system 7, whose output 10, n is discharged into the atmosphere. degrees of the expansion system 7 is arbitrary. The inlet zones of the individual expansion stages are provided with external heaters 11, 11a of the partially expanded energy medium, which preferably consist of electrical resistance systems. A diffuser zone is formed between the outlet 10 of the primary expansion stage 7, J from the inner working space 8 of the primary expansion stage 7.1 and the entrance 9n of the subsequent expansion stage 7.n into the inner working space 8n of the following expansion stage 7.n.
Na obr. 2 je znázorněno v částečném řezu provedení rotačního spalovacího dvoudobého motoru 2 vznětového, který je uzpůsoben pro napojení na zásobník 5.2 vyplachovacího vzduchu pomocíFIG. 2 shows a partial cross-section of an embodiment of a two-stroke rotary internal combustion engine 2 adapted to be connected to a purge air reservoir 5.2 by means of a
-4CZ 12017 Ul vyplachovacího kanálu 5 a na zásobník 6.2 plnicího vzduchu pomocí plnicího kanálu 6 včetně napojení sekundárního výfukového kanálu 1,1 a napojení primárního výfukového kanálu i na expansní systém 7. V zóně horní úvratě motoru je v tomto případě umístěna vstřikovací a žhavicí soustava 4.1 pro způsob práce motoru vznětového, v jejíž blízkosti je ve směru s otáčení za horní úvratí motoru umístěno ústí externího přívodu 3 vysokotlakého vzduchu s multifunkčním regulačním prvkem 3.1 vysokotlakého vzduchu. Pro obě provedení rotačních spalovacích motorů podle obr. 1 a obr. 2 společně platí, že ve směru s otáčení oběžných křídel 2,2 lze část vnitřního pracovního prostoru 2.1 motoru vymezenou ústím primárního výfukového kanálu I a vstřikovací a zapalovací soustavou 4 motoru zážehového nebo vstřikovací a žhavicí soustavou 4.1 motoru vznětového označit jako studenou stranu motoru, ve které probíhá plnicí a-kompresní pracovní fáze a opačnou část vnitřního pracovního prostoru 2,1 motoru, ve které probíhá pracovní fáze hoření a expanse jako horkou stranu motoru.-4GB 12017 UL flushing duct 5 and the charge air reservoir 6.2 via the feed duct 6, including the connection of the secondary exhaust duct 1.1 and the primary exhaust duct to the expansion system 7. In this case, the injection and glow system is located in the upper dead center zone. 4.1 for the operation of a compression-ignition engine, in the vicinity of which, in the direction of rotation beyond the top dead center of the engine, is located the mouth of the external high-pressure air inlet 3 with the multifunctional high-pressure air control element 3.1. For the two embodiments of the rotary internal combustion engines of FIGS. 1 and 2 together, in the direction of rotation of the orbital wings 2.2, a portion of the internal working space 2.1 of the engine defined by the orifice of the primary exhaust duct I and the injection and ignition assembly 4 of the spark ignition or injection engine. and to designate the diesel engine heating system 4.1 as the cold side of the engine in which the filling and compression work phase takes place and the opposite part of the internal engine working space 2.1 in which the combustion and expansion work phases take place as the hot side of the engine.
Obr. 3 představuje výhodné provedení příčných průřezů 12 plnicích, vyplachovacích a výfukových kanálů, kterými jsou propojeny jednotlivé funkční části variabilní pohonné jednotky, jejichž příčný průřez 12 o šířce a má v podstatě tvar plochého rovnoběžníku, který umožňuje rovnoměrný a optimální průchod energetického média zasahující svým energetickým potenciálem podstatnou část axiální šířky c vnitřního pracovního prostoru 2.1 motoru i vnitřních pracovních prostorů 8, 8.n expansních stupňů expansního systému 7, přičemž zbytkové úseky cb c2 přivrácené k protilehlým axiálním stěnám vnitřního pracovního prostoru 2.1 motoru nebo k protilehlým axiálním stěnám vnitřních pracovních prostorů 8, 8.n expansních stupňů tvoří ochranné technologické zóny.Giant. 3 shows a preferred embodiment of the cross-sections 12 of the filling, flushing and exhaust ducts interconnecting the individual functional parts of the variable drive unit, the cross-section 12 of width and substantially having a flat parallelogram allowing uniform and optimal passage of the energy medium reaching its energy potential a substantial part of the axial width c of the engine internal working space 2.1 and of the internal working spaces 8, 8.n of the expansion stages 7 of the expansion system 7, the residual sections c b c 2 facing the 8, 8.n the expansion stages form protective technological zones.
Obr. 4 znázorňuje alternativní provedení plnicích, vyplachovacích i výfukových kanálů pohonné jednotky, kde je základní šířka a příčného průřezu 12 kanálu zachována ve shodě s provedením podle obr. 3, avšak příčný průřez 12 kanálu je navíc rozdělen podélnými přepážkami 13, 13.1... 13.n tvořícími tak jednotlivé paralelní kanály 12,1, 12.2...12.n, v nichž je možné umístit více regulačních prvků či ohřívačů a nebo je vzájemně kombinovat za účelem jemnější a přesnější regulace procházejícího energetického média.Giant. 4 shows an alternative embodiment of the drive unit's filling, irrigation and exhaust ducts, wherein the basic width a of the duct cross-section 12 is maintained in accordance with the embodiment of Fig. 3, but the duct cross-section 12 is additionally divided by longitudinal baffles 13, 13.1 ... 13. n thus forming individual parallel channels 12,1, 12.2 ... 12.n, in which it is possible to place several control elements or heaters or to combine them in order to finer and more precise control of the passing energy medium.
Obr. 5 představuje ve schematickém axonometrickém pohledu příkladné a výhodné provedení variabilní pohonné jednotky podle technického řešení, kde jak rotační spalovací motor 2, tak i expansní systém 7 a případně i kompresor 14 a generátor 16 elektrického proudu jsou modulárně uspořádány na společném výkonnostním hřídeli 15 tvořící tak kompaktní celek.Giant. 5 shows a schematic axonometric view of an exemplary and advantageous embodiment of a variable drive unit according to the invention, wherein both the rotary internal combustion engine 2, the expansion system 7 and optionally the compressor 14 and the electric generator 16 are modularly arranged on a common power shaft 15 whole.
Funkce variabilní pohonné jednotky podle technického řešení je podmíněna, využitím kinematických vlastností rotačního stroje popsaného ve zveřejněné přihlášce vynálezu CZ-PV 1999-1593 se všemi jeho příznivými vlastnostmi a možnostmi, které tento rotační stroj nabízí a u něhož lze využít dodatečného napojení expansního systému popsaného v užitném vzoru CZ 11151 U a případně s výhodným využitím konstrukce kompresoru podle zveřejněné přihlášky vynálezu CZPV 1999-2842. Zejména konstrukce kinematického systému vykazující minimum třecích ztrát, kontinuální chod rotačních částí stroje a velmi účinný odběr točivého momentu spolu s jednosměrným nepřerušovaným tokem energetického média umožňuje realizaci variabilní pohonné jednotky podle technického řešení ve verzích zážehových i vznětových využívajících standardních paliv i jako paliva vodíku, bioplynu či jiných paliv podobných vlastností.The function of the variable drive unit according to the invention is conditioned by utilizing the kinematic properties of the rotary machine described in published patent application CZ-PV 1999-1593 with all its favorable features and possibilities that this rotary machine offers and which can be used additional connection of the expansion system described in the utility model CZ 11151 U and optionally with advantageous use of the compressor design according to the published CZPV 1999-2842. In particular, the construction of a kinematic system with a minimum of frictional losses, continuous operation of rotating parts of the machine and very efficient torque consumption together with unidirectional uninterrupted flow of energy medium enables the realization of variable power unit according to the technical solution in petrol and diesel versions using standard fuels as hydrogen, biogas or other fuels of similar characteristics.
Vlastní funkci variabilní pohonné jednotky je pro bližší objasnění technického řešení možno rozdělit na popis funkce rotačního spalovacího motoru 2 se způsobem práce motoru dvoudobého jako samostatné hnací jednotky, dále pak funkci tohoto rotačního spalovacího motoru 2 při způsobu práce motoru tlakovzdušného a nakonec ve funkci kumulované se střídajícím se procesem spalovacím a teplovzdušným.The function of the variable drive unit can be divided into a description of the function of the rotary internal combustion engine 2 with the operation of the two-stroke engine as a separate drive unit, the function of this rotary internal combustion engine 2 during the operation of the compressed air engine and finally cumulative alternating function. with the combustion and hot air process.
S pomocí obr. 1 funkce rotačního spalovacího motoru 2 se spalovacím procesem spočívá v tom, že po nuceném roztočení oběžných křídel 2.2 motoru a při otevřeném vyplachovacím kanálu 5 a při otevřeném plnicím kanálu 6 nastává na studené straně motoru v odpovídajících otáčejících se pracovních komorách fáze plnění a komprese. Následnou aktivací vstřikovací části vstřikovací a zapalovací soustavy 4 motoru zážehového nebo aktivací vstřikovací části vstřikovací a žhavicíWith the aid of FIG. 1, the function of the rotary internal combustion engine 2 consists in that after the forced rotation of the engine runners 2.2 and with the flushing duct 5 open and the filling duct 6 open, the filling phase occurs on the cold side of the engine. and compression. Subsequent activation of the injection part of the ignition and ignition system 4 of the spark-ignition engine or activation of the injection part of the injection and glow
- 5 CZ 12017 Ul soustavy 4.1 motoru vznětového je vpraveno palivo a takto vzniklá směs paliva se vzduchem je zažehnuta, přičemž v odpovídajících pracovních komorách nastává na horké straně motoru expansní a výfuková fáze ukončená výplachem pracovní komory vyplachovacím vzduchem přivedeným z vyplachovacího kanálu 5 při současně otevřeném primárním výfukovém kanálu L Dokonalé vypláchnutí pracovní komory na konci výfukové fáze je základním předpokladem k úspěšnému provádění dále popsané apriorní regulace tvoření směsi paliva se vzduchem o stechiometrickém složení, kde první regulační krok tvoří signál určující požadovaný výkon motoru například odebraný z polohy akceleraěního ovladače a tímto signálem je prostřednictvím regulačního prvku 6.1 plnicího vzduchu a plnicího kanálu 6 přivedeno potřebné množství vzduchu do odpovídající pracovní komory. Takto určené a přesně dávkované množství vzduchu s vyhodnocenou teplotou a tlakem současně určuje potřebné množství vpravovaného paliva vstřikovací částí vstřikovací a zapalovací soustavy 4, přičemž právě takto určené množství paliva a vzduchu odpovídá stechiometrickému složení směsi, která umožňuje proces homogenního hoření stechiometrické směsi s minimálním obsahem škodlivých exhalací. Nebude-li jiný pracovní proces předurčen, zůstává v trvalé činnosti pouze rotační spalovací motor 2 v režimu spalovacího procesu a odvod nadbytečného tepla z vnitřního pracovního prostoru 2.1 motoru obstarává vnější chladící oběh 2.3 motoru standardním způsobem, přičemž odběr točivého momentu se děje pouze z výkonnostní hřídele rotačního spalovacího motoru 2.The engine 4.1 of the diesel engine is injected with fuel and the fuel-air mixture is ignited, with the expansion and exhaust phase terminating on the hot side of the engine at the corresponding working chambers, terminated by flushing the working chamber with flushing air from flushing duct 5 primary exhaust duct L Perfectly flushing the working chamber at the end of the exhaust phase is a prerequisite for successfully performing the a priori control of a stoichiometric fuel / air mixture described below, where the first control step is a signal determining the desired engine power. by means of the charge air control element 6.1 and the feed channel 6, the required amount of air is supplied to the corresponding working chamber. Thus determined and accurately dosed amount of air with evaluated temperature and pressure determines at the same time the required amount of fuel injected through the injection part of the injection and ignition system 4, and this amount of fuel and air corresponds to the stoichiometric composition of the mixture. exhalations. Unless another working process is predetermined, only the rotary internal combustion engine 2 remains in continuous operation in the combustion process mode and the excess heat removal from the internal working space 2.1 of the engine provides external cooling cycle 2.3 of the engine in a standard manner. rotary internal combustion engine 2.
Pro samostatnou funkci rotačního spalovacího motoru 2 při způsobu práce motoru tlakovzdušného je zapotřebí ponechat regulační prvek 1.2 sekundárního výfukového kanálu 1.1 uzavřený a uzavřen zůstává i vyplachovací kanál 5 a plnicí kanál 6. Vysokotlaký vzduch přiváděný otevřeným externím přívodem 3 vysokotlakého vzduchu postupně expanduje a primárním výfukovým kanálem i dále odchází do atmosféry anebo do vstupu 9 primárního expansního stupně 7.1 expansního systému 7, kde jako energetické médium dále konverguje na mechanickou práci s možností další konverze v dalších expansních stupních expansního systému 7. Tuto činnost motoru čistě tlakovzdušného je za určitých podmínek a požadavků na úplnou expansi energetického média nutno podpořit jeho ohřevem, aby nedošlo kpodkročení jeho kritické teploty. Při průchodu pracovní komory dolní úvratí motoru uniká část vyexpandovaného vzduchu do primárního výfukového kanálu 1 a zbytkové množství vzduchu v této pracovní komoře je po jejím uzavření opět komprimováno, čímž je vzduch zahříván na určitou teplotu, která například při kompresním poměru 10:1 činí okolo 490 °C. Po průběhu této pracovní komory horní úvratí motoru je do takto zahřátého zkomprimovaného vzduchu vpraveno přiměřené množství studeného vzduchu externím přívodem 3 vysokotlakého vzduchu, který se smícháním s komprimovaným vzduchem ohřeje a zvýší se jeho tlak, pod kterým pak vykonává potřebnou expansní práci. Tímto způsobem lze velmi malým množstvím vysokotlakého vzduchu získat značný expansní potenciál, aniž by došlo při déletrvajícím běhu stroje kpodkročení kritické teploty vzduchu. Energie potřebná k tomuto termodynamickému autoohřevu je získávána ze samotného tlakového potenciálu vysokotlakého vzduchu, čímž odpadá nutnost jeho ohřívání přídavným exotermickým spalovacím procesem. Regulaci výkonu takto provozovaného tlakovzdušného rotačního motoru lze provádět snížením nebo zvýšením množství zbytkového vzduchu v pracovní komoře v její kompresní fázi. Při potřebě snížit teplotu komprimovaného zbytkového vzduchu v pracovní komoře lze dosáhnout snížením jeho množství přesně definovaným otevřením regulačního prvku 1,2 sekundárního výfukového kanálu 1.1, přičemž částečné množství vzduchu unikne z pracovní komory do sekundárního výfukového kanálu 1.1 a dále pak do expansního systému 7. Při potřebě zvýšit teplotu zbytkového komprimovaného vzduchu lze použít škrticího prvku 1,3 umístěného v primárním výfukovém kanálu 1 před napojením na sekundární výfukový kanál 1.1, čímž lze snížit množství expandovaného vzduchu unikajícího do primárního výfukového kanálu 1 a tím naopak zvýšit zbytkové množství vzduchu ve sledované pracovní komoře, kde je pak při její kompresní fázi dosaženo požadované vyšší teploty sloužící k ohřátí vysokotlakého vzduchu a tím i zvýšeného okamžitého výkonu motoru podle potřeby. Tuto regulaci je možno provádět v širokých mezích, přičemž je zaručena minimální spotřeba vysokotlakého vzduchu ze vzduchového systému, což má význam zejména u trakčním pohonů. U tlakovzdušného motoru lze dále využít vyexpandovaný vzduch odcházející primárnímFor the separate operation of the rotary internal combustion engine 2 in the manner in which the compressed air engine is operated, it is necessary to keep the control element 1.2 of the secondary exhaust duct 1.1 closed and the flushing duct 5 and the filling duct 6 remain closed and the high pressure air supplied by the open external high pressure air intake 3 gradually expands and it further enters the atmosphere or into the inlet 9 of the primary expansion stage 7.1 of the expansion system 7, where as an energy medium it further converges to mechanical work with the possibility of further conversion in further expansion stages of the expansion system 7. the full expansion of the energy medium must be supported by heating it so as not to exceed its critical temperature. As the working chamber passes through the bottom dead center of the engine, some of the expanded air escapes into the primary exhaust duct 1, and the residual air in the working chamber is compressed again after closing, thereby heating the air to a certain temperature. Deň: 32 ° C. After this working chamber of the upper dead center of the engine, an adequate amount of cold air is introduced into the heated compressed air by means of an external high-pressure air inlet 3 which heats and mixes it with compressed air and performs the necessary expansion work. In this way, a very small amount of high-pressure air can achieve a considerable expansion potential without the critical air temperature being exceeded during prolonged operation of the machine. The energy required for this thermodynamic auto-heating is obtained from the pressure potential of the high-pressure air itself, thus eliminating the need to heat it by an additional exothermic combustion process. The power control of the compressed air rotary engine thus operated can be accomplished by reducing or increasing the amount of residual air in the working chamber in its compression phase. The need to reduce the temperature of compressed residual air in the process chamber can be achieved by reducing the amount of air by a precisely defined opening of the control element 1.2 of the secondary exhaust duct 1.1, with partial air escaping from the working chamber into the secondary exhaust duct 1.1 and then into the expansion system. the need to increase the temperature of the residual compressed air can be used by a throttle element 1.3 located in the primary exhaust duct 1 prior to connection to the secondary exhaust duct 1.1, thereby reducing the amount of expanded air escaping to the primary exhaust duct 1 and thereby increasing the residual air in the monitored working chamber , where, during its compression phase, the desired higher temperature is reached to heat the high pressure air and thereby increase the instantaneous engine power as needed. This regulation can be carried out within wide limits while guaranteeing a minimum consumption of high-pressure air from the air system, which is particularly important for traction drives. In a compressed air engine, expanded air leaving the primary can also be used
-6CZ 12017 Ul výfukovým kanálem i a obsahující ještě značné množství tlakové energie vhodné k získání další expansní práce. Z primárního výfukového kanálu i je proto dále možné přivádět tento vyexpandovaný vzduch do expansního systému 7, při jehož průtoku dochází v každém expansním stupni k další expansi provázené však výrazným snížením jeho teploty. Proto je zapotřebí i v tomto případě expandující studený vzduch předem ohřát na přiměřenou teplotu, avšak dané konstrukční provedení přidaného expansního systému 7 neposkytuje možnost zpětné komprese části vyexpandovaného vzduchu, která je potřebná kjeho autoohřevu na termodynamickém principu. Proto je využito externích ohřívačů li, 1ÍQ umístěných na vstupech 9, 9n expansních stupňů expansního systému 7 a tímto způsobem lze dosáhnout až úplné expanse a využít tak celého energetického potenciálu vysokotlakého vzduchu sJibovolně vysokým tlakovým maximem, aniž by bylo nutné přivádět teplo potřebné kjeho expansi přídavným spalovacím procesem doprovázeným spotřebou paliva.12017 U1 through the exhaust duct 1 and containing a considerable amount of pressure energy suitable for obtaining further expansion work. Therefore, it is further possible from the primary exhaust duct 1 to supply this expanded air to the expansion system 7, the flow of which in each expansion stage results in further expansion accompanied by a significant reduction in its temperature. Therefore, even in this case, the expanding cold air needs to be pre-heated to an appropriate temperature, but the design of the added expansion system 7 does not provide the possibility of back-compression of the part of the expanded air required for auto-heating based on the thermodynamic principle. Therefore, external heaters 11, 10 located at the inlets 9, 9n of the expansion stages 7 of the expansion system 7 are utilized, and in this way, full expansion can be achieved and utilize the entire energy potential of the high pressure air at any high pressure maximum. combustion process accompanied by fuel consumption.
Jako další způsob provozu pohonné jednotky podle technického řešení je možné nastavení tzv. kumulovaného pracovního procesu, který je složen ze střídání funkce spalovacího motoru a funkce motoru teplovzdušného. Funkce motoru teplovzdušného spočívá ve vyřazení spalovacího procesu vynecháním přívodu paliva, přičemž proces plnění plnicím vzduchem a proces výplachu vyplachovacím vzduchem zůstává identický s funkcí motoru spalovacího. Zdrojem tepla pro práci teplovzdušného motoru je množství tepla akumulovaného na horké straně motoru získaného z předchozího spalovacího procesu, které je dále využito k ohřevu energetického média, v tomto případě čistého vzduchu, pro další expansní práci v napojeném expansním systému 7. Tento postup je především umožněn jednosměrným tokem energetického média vnitřním pracovním prostorem 2.1 motoru a dále přes primární výfukový kanál 1 k dalšímu využití opět v jednosměrně průtočném expansním systému 7. Odběr točivého momentu je možný z výkonnostní hřídele kteréhokoliv expansního stupně nebo z výkonnostní hřídele rotačního spalovacího motoru 2, které jsou vzájemně propojeny pomocí převodů. Při takto provozované pohonné jednotce nenastává ztráta tepla vnějším chladícím oběhem 2.3, ale veškeré teplo generované spalovacím procesem je dodatečně využito k tvorbě točivého momentu.As another way of operating the power unit according to the technical solution is possible to set up the so-called cumulated working process, which consists of alternating the function of the internal combustion engine and the function of the hot-air engine. The function of the hot-air engine is to disable the combustion process by bypassing the fuel supply, with the charge air charging process and the purge air purge process remaining identical to that of the internal combustion engine. The heat source for the operation of the hot-air engine is the amount of heat accumulated on the hot side of the engine obtained from the previous combustion process, which is further used to heat the energy medium, in this case clean air, for further expansion work in the connected expansion system 7. through the unidirectional flow of the energy medium through the internal working space 2.1 of the engine and further through the primary exhaust duct 1 for further use again in the unidirectional expansion system 7. The torque can be taken from the power shaft of any expansion stage or rotary internal combustion engine 2. connected by gears. In the drive unit thus operated, there is no loss of heat from the external cooling circuit 2.3, but all the heat generated by the combustion process is additionally used to generate torque.
Vztahové znaky:Relationship characters:
- primární výfukový kanál- primary exhaust duct
- rotační spalovací motor- rotary internal combustion engine
2.1 - vnitřní pracovní prostor motoru2.1 - internal working space of the engine
2.2 - oběžná křídla2.2 - orbital wings
2.3 - chladící oběh2.3 - cooling cycle
2.4 - unášeče oběžných křídel2.4 - orbital carriers
- externí přívodní kanál vysokotlakého vzduchu- external high-pressure air supply channel
3.1 - multifunkční regulační prvek3.1 - multifunctional control element
- vstřikovací a zapalovací soustava zážehového motoru- SI engine injection and ignition system
4.1 - vstřikovací a žhavicí soustava vznětového motoru4.1 - Diesel injection and glow plug system
- vyplachovací kanál- flushing channel
5.1 - regulační prvek vyplachovacího vzduchu5.1 - flushing air control element
5.2 - zásobník vyplachovacího vzduchu5.2 - Purge air tank
- kanál plnicího vzduchu- charge air channel
6.1 - regulační prvek plnicího vzduchu6.1 - charge air control element
6.2 - zásobník plnicího vzduchu6.2 - Charge air reservoir
- expansní systém- expansion system
7.1 - primární expansní stupeň7.1 - primary expansion stage
7. n - následující expansní stupeň7. n - next expansion stage
- vnitřní pracovní prostor primárního expansního stupně- internal working space of the primary expansion stage
8. n - vnitřní pracovní prostor následujícího expansního stupně8. n - inner working space of the next expansion stage
- vstup primárního expansního stupně- input of primary expansion stage
9. n - vstup následujícího expansního stupně9. n - input of the next expansion stage
- výstup primárního expansního stupně- primary expansion stage output
-7 CZ 12017 Ul lO.n - výstup následujícího expansního stupně- output of the next expansion stage
- externí ohřívač energetického média primárního expansního stupně ,n - externí ohřívač energetického média následujícího expansního stupně- external energy medium heater of primary expansion stage, n - external energy medium heater of subsequent expansion stage
- průřez kanálů- cross-section of channels
12.1, 12.2...12.n - paralelní kanály12.1, 12.2 ... 12.n - parallel channels
13,13.1...13.n - podélné přepážky13,13.1 ... 13.n - longitudinal bulkheads
- kompresor vzduchového systému- air system compressor
- společný výkonnostní hřídel- common power shaft
- generátor elektrického proudu s - směr otáčení oběžných křídel a - axiální šířka průřezu kanálů c - axiální šířka vnitřního pracovního prostoru motoru- electric current generator s - direction of rotation of impellers a - axial width of channel cross-section c - axial width of engine internal working space
Cj, c2 - zbytkové úseky technologických zón.Cj, c 2 - residual sections of technological zones.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200212749U CZ12017U1 (en) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Variable driving unit with rotary internal combustion engine having auxiliary expansion system and a priori control of fuel-air mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200212749U CZ12017U1 (en) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Variable driving unit with rotary internal combustion engine having auxiliary expansion system and a priori control of fuel-air mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ12017U1 true CZ12017U1 (en) | 2002-02-25 |
Family
ID=5475980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ200212749U CZ12017U1 (en) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Variable driving unit with rotary internal combustion engine having auxiliary expansion system and a priori control of fuel-air mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ12017U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087553A1 (en) | 2002-04-16 | 2003-10-23 | Frolik Jiri | Four-stroke rotary internal-combustion engine |
-
2002
- 2002-01-21 CZ CZ200212749U patent/CZ12017U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087553A1 (en) | 2002-04-16 | 2003-10-23 | Frolik Jiri | Four-stroke rotary internal-combustion engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5540199A (en) | Radial vane rotary engine | |
| US5410998A (en) | Continuous external heat engine | |
| US5636509A (en) | Flywheel engine improvements | |
| CZ328898A3 (en) | Internal combustion engine with independent combustion chamber og constant volume | |
| BRPI0917182B1 (en) | discontinuous combustion combustion turbine, process for operating a combustion turbine and drive system for a machine | |
| EP0087242B1 (en) | Power plant | |
| US4873825A (en) | Positive displacement engine compounded with a gas turbine engine | |
| US20090272094A1 (en) | Tangential Combustion Turbine | |
| US3214907A (en) | Multi-stage engine and method for operating the engine by combustion | |
| EP2387653A2 (en) | Rotary energy converter with retractable barrier | |
| US5165238A (en) | Continuous external heat engine | |
| US4603549A (en) | Explosion type rotary turbine engine | |
| US3756022A (en) | External combustion engine | |
| US6298821B1 (en) | Bolonkin rotary engine | |
| CZ12017U1 (en) | Variable driving unit with rotary internal combustion engine having auxiliary expansion system and a priori control of fuel-air mixture | |
| US20070137609A1 (en) | True rotary internal combustion engine | |
| US6854437B1 (en) | Continuous flow expandable chamber and dynamic displacement rotary devices | |
| EP1837505A1 (en) | Rotary engine | |
| US5507142A (en) | Hybrid steam engine | |
| CZ2002236A3 (en) | Variable driving unit with rotary internal combustion engine having additional expansion system and a priori control of fuel-air mixture generation | |
| US3750391A (en) | Hot gas engine | |
| WO2000022286A1 (en) | Rotary piston engine, pump and motor | |
| WO2000023691A2 (en) | Revolving piston rotary toroidal cylinder internal combustion, water, steam, fluid and quantum engine also pump, metering device and assist units all sizes | |
| CN113167172A (en) | Rotor type internal combustion engine and method of operating the same | |
| US20240175580A1 (en) | Aircraft power plant with interburner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20060121 |