CZ281068B6

CZ281068B6 - Internal combustion engine

Info

Publication number: CZ281068B6
Application number: CS90333A
Authority: CZ
Inventors: Václav Štolcpart
Original assignee: Václav Štolcpart
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1996-06-12
Also published as: CS9000333A2

Abstract

The solution deals with a thermal turbine with improved combustion of the fuel using its thermal energy. The blade wheel of the turbine is equipped with blades (5) arranged on its perimeter and from the inside part of this blade wheel there is a ventilator (6). From the ventilator (6) there is a side outlet (9) to the peripheral cooling channels (1.15), which are then directed to the carriage of the compressor (10). The compressor (10) consists of separated open channels located on one side of the blades (5) to their second part. Behind the compressor (1) there is a combustion space (11), which from both sides of the blades (5) of the blade wheel and on its perimeter is enclosed by the stator part. This combustion space (11) is equipped with a fuel igniter into which the fuel is sprayed. Behind the combustion space (11) there is an expansion part (2) whose open channels in the stator part are directed in the opposite direction than in the compressor (10).<IMAGE>

Description

(57) Anotace:(57)

Řešením Je tepelná turbina pro malé výkony, dokonaleji spalující palivo a využívající Jeho tepelnou energii. Lopatkové kolo turbiny Je opatřeno lopatkami (5) hustě uspořádanými na Jeho obvodě a z vnitřní strany tohoto oběžného kola Je ventilátor (6). Z ventilátoru (6) Je veden Jeho boční výstup (9) do obvodových chladicích kanálů (1,15), které Jsou potom svedeny do sání kompresoru (10). Kompresor (10) tvoří od sebe oddělené přepouštěd kanály, vedené z jedné strany lopatek (5) na Jejich druhou stranu. Za kompresorem (10) následuje spalovací prostor (11), který Je z obou stran lopatek (5) oběžného kola a na Jeho obvodu uzavřen statorovou částí. Tento spalovad prostor (11) je opatřen zapalovačem paliva, které je do něho rozprašováno. Za spalovacím prostorem (11) Je expanzní část (2), Jejíž přepouštěcí kanály ve statorové části jsou vedeny opačným směrem než v kompresoru (10).The solution is a low power thermal turbine, more fuel-efficient and using its thermal energy. The turbine vane is provided with vanes (5) densely arranged on its periphery and there is a fan (6) from the inside of the impeller. From the fan (6) its side outlet (9) is led to the peripheral cooling ducts (1,15), which are then led to the suction of the compressor (10). The compressor (10) forms separate overflow ducts extending from one side of the blades (5) to the other side thereof. The compressor (10) is followed by a combustion chamber (11) which is closed on both sides of the impeller blades (5) and closed by a stator part on its periphery. This combustion chamber (11) is provided with a fuel lighter which is atomized therein. Behind the combustion chamber (11) there is an expansion part (2), whose transfer channels in the stator part are led in the opposite direction to that of the compressor (10).

Spalovací motor je uspořádaná turbina pro malé výkony a pro dokonalejší spalování paliva.The internal combustion engine is a low-power turbine for improved fuel combustion.

Spalovací motory pro malé výkony jsou dosud téměř jen pístové. Jejich hlavní nevýhoda spočívá v tom, že jimi není možno plně využit tlakovou energii hořícího paliva. V důsledku nevyužité energie expanze spalovaného paliva, odcházejí spaliny z motoru o vysoké teplotě za vysokého tlaku. Avšak i u spalovacích turbin je tepelná účinnost také velmi malá, a to tím, že tak jako u pístového motoru není možno využít tlakovou energii hořícího paliva, tak u turbiny naopak není možno dosáhnout velmi vysokého tlaku při hoření paliva.So far, low-output internal combustion engines are almost only piston engines. Their main disadvantage is that they do not fully utilize the pressure energy of the burning fuel. Due to the unused energy of the combustion of the combusted fuel, the flue gases leave the high temperature engine at high pressure. However, even in combustion turbines, the thermal efficiency is also very low, because in the same way as in the case of a piston engine it is not possible to use the pressure energy of the burning fuel, and in the turbine on the contrary it is not possible to achieve very high pressure.

Spalovací motor podle vynálezu tvoří oběžné kolo turbiny s hustě uspořádanými radiálními lopatkami. Uvnitř tohoto oběžného kola je ventilátor s bočním vstupem a výstupem vzduchu, který je z něho veden dvěma obvodovými kanály chlazení, a to do sání kompresorové části motoru. Tato kompresorová část je uspořádána rozvodem ve statoru motoru. Rozvod má za sebou boční vstupy, které jsou od sebe odděleny a směřují se strany náběhu lopatek oběžného kola. Výstupy z lopatek oběžného kola jsou na jeho druhé straně a směřují od něho radiálním směrem. U expanzní části motoru jsou jednotlivé vstupy a výstupy od sebe oddělených rozvodů na opačných stranách lopatek oběžného kola, to znamená, že vstup žhavých expandujících plynů je radiální a výstup boční. Mezi kompresní a expanzní částí je ze stran a radiálně uzavřený spalovací prostor.The internal combustion engine of the invention is a turbine impeller with densely arranged radial blades. Inside this impeller there is a fan with a side inlet and an air outlet, which is led from it through two cooling peripheral channels, to the intake of the compressor part of the engine. This compressor part is arranged by a distribution in the stator of the motor. The manifold has side inlets that are separated from each other and are directed to the sides of the impeller blades. The outlets from the impeller blades are on the other side of the impeller and extend radially therefrom. In the expansion part of the engine, the individual inlets and outlets of the separate manifolds are on opposite sides of the impeller blades, i.e. the inlet of the hot expanding gases is radial and the outlet side. Between the compression and expansion part there is a combustion chamber closed from the sides and radially closed.

Spalovacím motorem je dosažen v uzavřených prostorech mezi jednotlivými lopatkami oběžného kola vysoký tlak spalováním paliva, který je možno uvolňovat na jakémkoliv potřebném počtu stupňů turbiny s jediným oběžným kolem.The internal combustion engine achieves high pressure in the confined spaces between the individual blades of the impeller by combustion of the fuel, which can be released at any desired number of turbine stages with a single impeller.

Motor je znázorněn na připojeném schematickém výkrese, kde na obr. 1 je motor při pohledu souběžně s jeho osou, na obr. 2 je v řezu souběžné s jeho osou, na obr. 3 je znázorněn rozvod v expanzní části, na obr.4 je v kompresní části a na obr. 5 je kompletace motoru, nahrazující spojku a převodovku - je uplatňován princip podle čs. autorského osvědčení č. 229805 Rozběhová hydraulická spojka s volnoběhem.The engine is shown in the attached schematic drawing, in which Fig. 1 shows the engine when viewed parallel to its axis, Fig. 2 shows a cross section parallel to its axis, Fig. 3 shows the distribution in the expansion part, Fig. 4 shows in the compression part and Fig. 5 is the assembly of the engine, replacing the clutch and gearbox - the principle according to MS. Certificate No. 229805 Freewheel starting clutch.

Oběžné kolo na hřídeli 8 má radiální lopatky 5 velmi husté proto, aby prostor mezi každou dvojicí lopatek 5 byl dokonale utěsněn okolními prostory mezi lopatkami 5. Tento systém se používá při velké tepelné dilataci za vysokých provozních tlaků. Avšak v daném případě příkladné motor pro motorová vozidla bude velmi malý, čímž lopatky 5 se mohou pohybovat ve statorových částech, které je obklopují, s velkou přesností. Rotor je opatřen z vnitřní strany proti lopatkám 5. ventilátorem 6, jehož jedna lopatka je znázorněna v levé části na obr. 1. Ventilátor 6 nasává vzduch otvory na obvodu bočního kanálu 16 chlazení. Výtlak z něho je dvěma kanály 9, do kterých ústí přední rozměrný otvor 14 a za ním malý otvor. Z velkého rozměrného otvoru 14 je vedeno velké množství vzduchu do vnitřního obvodového kanálu 15 a z malého otvoru, jak je znázorněno kanálem 9, je veden vzduch do vnějšího obvodového kanálu 1. Nepoměr množství vzduchu je podle potřeby chlazení, protože vnitřní obvodový kanál 15 je obtékán žhavými plyny z obou stran. Oba obvodové kanály 1 a 15 jsou pro vyrovnáníThe impeller on the shaft 8 has radial blades 5 very dense so that the space between each pair of blades 5 is perfectly sealed by the surrounding spaces between the blades 5. This system is used for high thermal expansion at high operating pressures. However, in the present case, an exemplary motor vehicle motor will be very small, whereby the blades 5 can move with great precision in the stator parts surrounding them. The rotor is provided on the inside against the blades 5 with a fan 6, one blade of which is shown in the left-hand part of FIG. The discharge is two channels 9 into which the front large opening 14 opens and a small opening behind it. A large quantity of air is led from the large opening 14 to the inner peripheral duct 15 and from a small opening as shown by the duct 9, air is led to the outer peripheral duct 1. The airflow asymmetric is cooling as needed, since the inner peripheral duct 15 is bypassed gases from both sides. Both circumferential channels 1 and 15 are for alignment

-1CZ 281068 B6 teploty celého motoru na minimální teplotu 300 ^eC a ostatní odváděné teplo proudícím vzduchem je vedeno do sání 7 kompresoru 10. Kompresor 10 muže mít jakýkoliv potřebný počet stupňů komprese - na výkresu je jich znázorněno pět. Za kompresorem končí přepouštěcí kanály ve statoru, čímž každá dvojice lopatek 5 tvoří uzavřený spalovací prostor 11, do něhož je trvale rozprašováno palivo z přívodu 13.· Rozprášené palivo je při startu motoru nepřetržitě zapalováno pomocí přívodu proudu 12. zážehový proud je vypínán, jakmile vzduch na konci kompresoru 10 dosáhne vyšší teplotu než zápalnou do něho rozprášeného paliva. Za spalovacím prostorem 11, kdy už je palivo mezi dvojicemi lopatek 5 úplně spáleno, žhavé plyny o velmi vysokém tlaku vykonávají v expanzní části 2 práci motoru podle potřebného počtu stupňů, aby byla tepelná energie za velkého tlaku plynu dokonale využita. Procože tímto způsobem mohou spálené plyny odcházet do výfuku o nižší teplotě než 200 °C, proto může být ve spalovacím prostoru 11 velký přebytek vzduchu, aby při přidání plynu nebyly za vozidlem mraky dýmu a nespálených plynů jako dosud zvláště u dieselových motorů. Symbol 2 představuje minimálně jednu bariéru, kterou je zabráněno, aby hluk motoru se přenášel do jeho okolí. Motor kromě jeho rotačního pohybu nemá pohyblivé části, to znamená, že prakticky nemůže být poruchový.The temperature of the entire engine to a minimum temperature of 300 ^e C and other heat dissipated by the flowing air is led to the intake 7 of the compressor 10. The compressor 10 can have any number of compression stages required - five are shown in the drawing. Downstream of the compressor, the discharge ducts in the stator terminate, whereby each pair of blades 5 forms a closed combustion chamber 11 into which the fuel from the fuel inlet 13 is permanently atomized. · The atomized fuel is continuously ignited when the engine starts. at the end of the compressor 10 reaches a higher temperature than the ignitable fuel dispersed therein. After the combustion chamber 11, when the fuel between the pairs of blades 5 has been completely burned, the hot gases at very high pressure in the expansion section 2 perform the engine operation according to the required number of stages, so that the thermal energy under high gas pressure is fully utilized. Although in this way the burnt gases can be discharged into the exhaust at a temperature lower than 200 ° C, there may be a large excess of air in the combustion chamber 11 so that no clouds of smoke and unburned gases are added behind the vehicle. The symbol 2 represents at least one barrier that prevents the motor noise from being transmitted to its surroundings. The motor has no moving parts besides its rotary motion, which means that it can practically not be malfunctioning.

Protože turbiny mají velké rozmezí otáček, proto není zapotřebí například u automobilů, aby tento motor byl opatřen převodovkou s jejím vystavováním. Avšak u tohoto motoru není možno dosáhnout plynulost rozjezdu mechanickou převodovkou. Z těchto důvodů je doplněn hydrodynamickým měničem s volnoběhem podle principu čs. autorského osvědčení č. 229805. Je však u něho nutné pro dosažení co největší účin n³D například podle vztahu P = ----10⁶ 2.Because turbines have a large speed range, it is not necessary, for example, for automobiles to have a gearbox with its display. However, it is not possible to achieve a smooth start of the mechanical gearbox with this engine. For these reasons, it is supplemented by a hydrodynamic converter with idle according to the principle of MS. However, it is necessary to achieve maximum efficiency of ³ D according to P = ---- 10 ⁶ 2, for example.

nosti, aby byl velmi předimenzován,to be very oversized,

Výkon P je v kW, otáčky n za minutu a průměr D v metrech.Power P is in kW, speed n per minute and diameter D in meters.

Při startování motoru je veden proud do cívky 18, na níž je indukcí nasunuto její trubicovité jádro .17, s nímž jsou spojeny výsuvné lopatky 19 čerpadla. Tímto pohybem jsou úplně zasunuty výsuvné lopatky 19 do své výplně, se kterou tvoří hladkou plochu a otáčející se čerpadlo tím nepřenáší na protilehlé kolo turbiny prakticky žádnou energii. Přidáním plynu se oběžné kolo motoru více roztočí a větším proudem alternátoru je také nabuzena protilehlá cívka, která je spojena s turbínou. Se vzrůstajícím proudem této cívky je zároveň snižován proud cívky 18 čerpadla a jeho výsuvné lopatky jsou trubicovým jádrem 17 trochu vysunuty ze své výplně a nastává výkresem znázorněná poloha lopatek 19· Lopatkami 19 je kapalina zrychlena na velkou rychlost V-^, avšak touto rychlostí je zrychlována ostatní kapalina měniče o velmi malé rychlosti V2 a do turbiny vstupuje všechna kapalina také o poměrně malé rychlosti. Tato malá rychlost se mění v lopatkách turbiny v tlak a prakticky nedochází k běžnému prokluzu jako u dosavadních hydrodynamických měničů, a tímto prokluzem v nich dochází k velkým ztrátám pohybové energie a jejich velkému zahřívání. Při znázorněném vysunutí lopatek 19 se vozidlo pohybuje plouživou rychlostí, avšak jakmile je potom se stoupající rychlosti spojeno čerpadlo s turbinou pomocí ozubení, například při rychlostiWhen starting the engine, current is supplied to the coil 18, on which its tubular core 17 is connected by induction, with which the withdrawable blades 19 of the pump are connected. By this movement, the retractable blades 19 are fully inserted into their packing, with which they form a smooth surface and the rotating pump thus transmits virtually no energy to the opposite wheel of the turbine. By the addition of gas, the motor impeller rotates more and the alternator current is also energized by the opposite coil, which is connected to the turbine. As the coil current increases, the coil current 18 of the pump is simultaneously reduced and its withdrawable vanes are slightly extended by the tubular core 17 from their packing and the blades 19 are shown in the drawing. the other very low speed V2 converter fluid and the turbine also enters all of the relatively low speed fluid. This low velocity changes in the turbine blades to the pressure and virtually no slippage occurs as in the prior art hydrodynamic converters, and this slippage results in a large loss of motive energy and high heating. When the blades 19 are depicted, the vehicle moves at a creep speed, but as soon as the pump and the turbine are connected to the turbine by a gear, for example at a speed

Claims

PATENTOVÉ

Claims

Internal combustion engine having a vane with blades on its periphery and a fan on its inner side and wiring in its stator part, characterized in that the impeller on the shaft (8) with external blades (5) is provided with a fan (6) from the inside. ), from which the side outlet (9) is led to the cooling peripheral ducts (1, 15) and thereto to the suction (7) of the compressor (10), which forms separate transfer ducts leading through the stator part from one side of the blades to the other side, the compressor (10) being followed by a combustion chamber (11) which is closed from both sides of the blades (5) and around their circumference by a stator portion, and this combustion chamber (11) is provided with a lighter from the power supply (12) and mouth into it the fuel atomizer from the inlet (13), further downstream of the combustion chamber (11) is an expansion part (2), whose transfer channels are led in the opposite direction than in the compressor (10).