ES2232480T3 - Motor toroidal con geometria variable. - Google Patents
Motor toroidal con geometria variable.Info
- Publication number
- ES2232480T3 ES2232480T3 ES00954180T ES00954180T ES2232480T3 ES 2232480 T3 ES2232480 T3 ES 2232480T3 ES 00954180 T ES00954180 T ES 00954180T ES 00954180 T ES00954180 T ES 00954180T ES 2232480 T3 ES2232480 T3 ES 2232480T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- piston
- mentioned
- chamber
- valve
- pistons
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C3/00—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
- F01C3/02—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
- Color Electrophotography (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
Un motor giratorio que, en combinación, comprende: un cilindro toroidal estacionario con pistones que es circular alrededor de un eje principal de simetría radial y tiene una sección transversal uniforme no circular, teniendo la mencionada sección transversal de cilindro un contorno radialmente interior en parte circular con radio de curvatura R2 que está conectado a un contorno radialmente exterior en parte circular con un radio de curvatura R1, siendo R2 mayor que R1; un conjunto de pistones que comprende una pluralidad de pistones montados de forma fija a la periferia de un disco de montaje circular pudiendo girar alrededor del eje principal para el movimiento unidreccional de los mencionados pistones al unísono en una trayectoria circular dentro del mencionado cilindro toroidal de pistones, teniendo cada uno de los mencionados pistones una cara delantera, una cara trasera y una parte de cuerpo entre ellas, con una curvatura de superficie concordante con la mencionada sección transversalno circular del cilindro toroidal; un árbol central que se extiende desde el centro del mencionado disco de montaje coaxialmente al mencionado eje principal para realizar la transmisión de energía desde el motor; al menos una válvula de disco giratoria que interseca perpendicularmente el mencionado cilindro toroidal de pistones.
Description
Motor toroidal con geometría variable.
La presente invención se refiere a un motor
giratorio y, más particularmente, a un motor de combustión interna
en el cual un conjunto de pistones órbita continuamente dentro de
una cámara toroidal.
La tecnología convencional para motores de
combustión interna es el motor de pistón alternativo que ha
evolucionado y se ha refinado a lo largo de un período de
aproximadamente 125 años. Este tipo de motor está, sin embargo,
sometido a un cierto número de severas limitaciones ampliamente
reconocidas y de inconvenientes en cuanto a rendimiento en la
generación de potencia.
El motor de pistón alternativo no produce
movimiento giratorio con un brazo de par constante sino que, en
cambio, emplea un cigüeñal para convertir el movimiento alternativo
de un pistón en movimiento rotatorio, con la desventaja esperada de
un brazo de par variable que se reduce drásticamente en la región
central del punto muerto superior del pistón cuando se inicia la
combustión. El resultado es una falta de par y de potencia y una
reducción de rendimiento del motor.
Se han realizado muchos intentos para producir un
"motor de pistón toroidal" viable que proporcione pistones
giratorios montados en un disco central para producir el deseado
brazo de par constante. Ejemplos de este tipo se encuentran en las
patentes de los Estados Unidos n.^{os} 4.035.111 (Cronen, Sr.);
4.242.591 (Harville); 4.683.852 (Kypreos-Pantazis);
4.753.073 (Chandler); 5.046.465 (Yi); 5.203.297 (Iversen); y
5.645.027 (Esmailzadeh).
En común con todos los motores de combustión de
desplazamiento positivo, el motor toroidal debe incorporar medios
tanto para comprimir la carga de admisión como para contener los
calientes gases de expansión que se generan por combustión. Al
mantener este principio, los inventores previos de motores
toroidales usualmente han hecho provisiones para que algún tipo de
"válvula" intercepte la trayectoria del pistón que avanza, se
retraiga y, de esta forma, permita que el pistón pase por delante,
para, a continuación, cerrarse por detrás del pistón.
De esta forma, la carga de admisión se comprime
entre el pistón que avanza y la válvula que bloquea su trayectoria.
La carga comprimida se desvía, a continuación, a una cámara de
combustión, la válvula se abre ligeramente para permitir que el
pistón pase por delante, la válvula se cierra y los gases ignitados
de combustión, liberados de la cámara de combustión, se expanden
entre la válvula cerrada y la cara posterior de tratamiento
adicional del pistón. Por consiguiente, cada pistón está propulsado
sobre una órbita circular a medida que pasa a través de la abertura
de la válvula.
Mi estudio de la técnica anterior, experimentos
que he realizado y resultados de modelizaciones termodinámicas
asistidas por ordenador, me han llevado a concluir que ninguna de
las razones de estos enfoques ha conseguido vástagos de éxito
comercial debido al fallo general en abordar un problema fundamental
inherente en el funcionamiento de motores toroidales, a saber, la
pérdida en potencial de compresión y la pérdida de masa de aire que
se produce entre la cara frontal de un pistón y una válvula que
interseca la cámara toroidal por delante de este pistón y, así
mismo, la pérdida de presión que se produce entre la cara posterior
del pistón y la válvula de intersección por detrás de este pistón.
De este modo, esta masa de aire entre la cara de avance de un
pistón y la válvula de intersección, que no se ha desviado a la
cámara de combustión sino que se escapa a la cámara toroidal, está
"perdida" para la generación útil de trabajo.
En un motor de pistón toroidal de este tipo
genérico, se requiere algún mecanismo para abrir y cerrar un asiento
de válvula por delante, y a continuación por detrás, de un pistón
que se mueve, para ganar la energía mecánica resultante de la
compresión, ignición y expansión. A cualquier mecanismo de este
tipo, le llevará una cierta cantidad de tiempo abrirse o cerrarse
y, para entonces, el pistón se habrá desplazado más en su movimiento
giratorio angular, creando y alargando un "volumen residual"
(o, equivalentemente, "volumen muerto"). Este efecto puede
llevar a una pérdida en la relación de compresión, a una pérdida
concomitante de presión de expansión, que se traducen a su vez en
una ineficiencia significativa y en pérdida de potencia.
Hasta aquí, los diseñadores de motores toroidales
han actuado aparentemente sobre la suposición de que simplemente al
bloquear la trayectoria del pistón que avanza con una válvula y
atrapar la carga de admisión se generará compresión adecuada, sin
pérdida de masa de aire, y presurización adecuada de la cámara
toroidal. Los motores conocidos anteriormente de este tipo nunca
consiguieron este resultado deseado, sin embargo, ya que cada uno
emplea uno u otro mecanismo de apertura y cierre de válvula de
intersecado que es demasiado lento. Esto se traduce en volúmenes
residuales inaceptablemente grandes, producidos por delante y por
detrás de la válvula por los pistones que se mueven
rápidamente.
Como ejemplo específico, la patente mencionada en
lo que antecede de Kypreos-Pantazis describe un
motor de combustión interna de pistón giratorio en el cual el
mecanismo para abrir y cerrar la cámara toroidal por delante y por
detrás de un pistón comprende paredes de separación adaptadas para
moverse radialmente hacia dentro y hacia fuera para dividir el
espacio interno del toroide en sub cámaras. El medio para retirar
las paredes de separación para permitir el paso de un pistón y
reinsertar a continuación es típicamente una leva acoplada
mecánicamente al árbol central de salida del motor para retirar las
paredes periódicamente desde la cámara toroidal a medida que el
conjunto de árbol y pistón rota, y resortes de retorno para
reinsertar las paredes en la cámara toroidal.
Un problema práctico con este y con otros motores
toroidales de la técnica anterior es que sus mecanismos de apertura
y cierre crean un volumen residual significativo entre la parte
frontal y trasera del pistón, lo que se traduce en un
comportamiento completamente insatisfactorio. He empleado modelos
matemáticos termodinámica para demostrar la inevitabilidad de fallo
práctico de motores toroidales que usan dichos mecanismos. Toda la
técnica anterior, ejemplificada en la literatura de patentes, emplea
tanto válvulas planas de deslizamiento como válvulas planas
giratorias, que se precisan se muevan de forma alternativa debido a
la configuración del toroide. A las altas velocidades de rotación
requeridas por un ciclo de motor, los mecanismos alternativos son de
muy difícil sellado y mantenimiento.
La misma modelización matemática termodinámica y
el análisis también revelaron una drástica mejora en el
comportamiento de motores de pistón toroidal allí donde los
volúmenes residuales están ideados para ser fabricados tan pequeños
como sea posible. De hecho, el volumen muerto sería idealmente cero
pero por cuestiones prácticas, por supuesto, el pistón que se mueve
y la válvula en su posición cerrada nunca deben entrar físicamente
en contacto entre sí.
La conclusión práctica de mi análisis es que un
motor toroidal de este tipo se hace útilmente viable únicamente
cuando el volumen en la fase de compresión del ciclo (entre el
pistón y la válvula) está lo suficientemente físicamente reducido
para generar una relación de compresión que se aproxime al valor
conseguido en motores convencionales de pistón alternativo y la
pérdida de masa de aire está minimizada para conseguir una eficacia
comparable con la tecnología de motor convencional. Esta relación,
en un motor SI, yace típicamente en el intervalo entre 8:1 y 12:1
o, en el caso del motor Diesel, aproximadamente 18:1.
El enfoque fundamentalmente diferente que he
tomado para mejorar el comportamiento de motores de pistón toroidal
de este tipo es alterar la geometría de la sección de la cámara
formada entre válvula y pistón para minimizar los volúmenes
residuales y, de esta forma, conseguir la mejora muy significativa
en el comportamiento que se predijo por el análisis de modelos. Por
esta razón, me refiero a mi invención como el "motor toroidal de
geometría variable" o motor VGT. Como se trata en lo que sigue,
la geometría mencionada en lo que antecede se puede variar
empleando una válvula de disco giratoria con una abertura que
periódicamente intersecta la cámara toroidal y que minimiza los
volúmenes toroidales entre pistón y válvula.
En una primera realización principal la reducción
en los volúmenes residuales se consigue haciendo coincidir la forma
tridimensional del pistón con la apertura de la válvula. Según una
segunda realización principal, esto se consigue proporcionando un
pistón que sea mecánicamente expandible y contraible, para minimizar
los volúmenes residuales entre el pistón y la válvula justo antes de
abrir la válvula y justo después de cerrar la válvula.
Un objetivo principal de la invención es
proporcionar un motor toroidal en el cual los volúmenes residuales
entre el pistón y la válvula de disco cerrada estén minimizados
para conseguir unas características superiores de
comportamiento.
Es un objetivo adicional de la presente invención
proporcionar un motor de pistón toroidal en el cual el volumen entre
pistón y válvula en una fase compresión del ciclo de trabajo sea
suficientemente pequeño para generar una relación de compresión de
un valor que se aproxime al conseguido en motores alternativos
convencionales.
Un objetivo adicional de la presente invención es
proporcionar un motor como el mencionado en lo que antecede el cual
funcionará suavemente virtualmente sin vibración.
Un objetivo adicional de la invención es
proporcionar un motor como el mencionado en lo que antecede que sea
compacto y que se pueda fabricar como un motor de gasolina que
funcione con el ciclo Otto, o como un motor Diesel mediante el
recurso de reducir el volumen de una cámara de combustión con un
contrapistón ajustable y de cambiar el sistema de combustible a
combustible Diesel.
Es un objetivo adicional de la presente invención
proporcionar un motor giratorio eficaz de accionamiento neumático
para usar en entornos donde la combustión es indudablemente
peligrosa, ya que un motor de aire proporciona alto par a bajas
r.p.m.
Es un objetivo adicional de la presente invención
proporcionar un motor giratorio que se pueda operar como un motor de
vapor con comportamiento comparable o superior respecto de turbinas
convencionales de vapor pero a un coste de producción
significativamente menor.
Es aún un objetivo adicional de la presente
invención proporcionar un motor giratorio eficiente que con un
sistema de inyección adecuado se pueda construir como un motor
propulsado por la combustión de hidrógeno.
Con una vista para conseguir estos objetivos y
superar las desventajas mencionadas en lo que antecede de anteriores
motores convencionales de combustión interna, la presente invención
proporciona un motor que tiene pistones giratorios a través de una
cámara toroidal de sección recta no circular la cual está
intersecada por una válvula de disco que gira continuamente que
tiene un recorte a través suyo a modo de obturador. Se pueden usar
dos válvulas de disco contragiratorias para reducir aún más la
apertura y las veces de cierre.
La forma de los pistones, la cámara a través de
la cual se mueven y la parte recorte de la válvula de disco que gira
continuamente, a diferencia de disposiciones de motor de pistón
toroidal de la técnica anterior, están diseñadas con una vista para
minimizar el volumen residual, realzando de este modo las
relaciones de compresión hasta niveles que son útiles en la
práctica.
De acuerdo con una primera realización principal
de la invención, los volúmenes residuales se minimizan teniendo la
forma de cada pistón concordada con la geometría no circular del
toroide, y teniendo los bordes de ataque y de salida de cada pistón
formados con una curvatura tridimensional, tal que la superficie
exterior de cada pistón permanece tan cerca como es posible de las
paredes interiores del recorte de válvula a medida que el pistón
pasa a través, durante el funcionamiento del motor.
Según una segunda realización principal de la
invención, los volúmenes residuales se minimizan proporcionando
pistones que son extendibles y retraíbles mecánicamente, de
conformidad con la velocidad de paso del pistón a través de la
válvula de disco, a fin de minimizar los volúmenes residuales.
Las diversas ventajas y características del motor
VGT según la presente invención serán evidentes a partir de la
siguiente descripción detallada, en la que se hace referencia a las
figuras en los dibujos que se acompañan.
Las figuras 1 y 1a son dibujos esquemáticos
vistos en planta y en alzado lateral, con parte en sección,
respectivamente, de la disposición general de componentes en un
motor de pistón toroidal VGT según la presente invención;
la figura 2 es una vista de extremo de un pistón
conformado selectivamente que se puede usar en un motor de acuerdo
con la presente invención, que ilustra el contorno periférico no
circular, con dos partes superficies convexas que tienen diferentes
radios de curvatura;
la figura 3 aísla esquemáticamente detalles de
los pistones toroidales y la válvula de disco plana en un motor VGT
del tipo ilustrado en las figuras 1 y 1a;
las figuras 4a, 4b y 4c son vistas de secciones
detalladas que muestran secuencialmente el paso de un pistón a
través de la parte recorte de una válvula de disco giratoria en un
motor VGT de acuerdo con la presente invención, ilustrando
particularmente la nueva curvatura de un pistón sobre sus caras
frontales y traseras;
la figura 5 ilustra esquemáticamente una variante
del pistón usado en el motor VGT, el cual está equipado de un
segmento sinusoidal para mejorar la estanqueidad;
las figuras 6a a 6c son representaciones
esquemáticas de diversas disposiciones alternativas de sellado para
el disco central giratorio que porta los pistones, y del montaje de
un pistón hasta el disco giratorio en el motor VGT de las figuras 1
y 1a;
las figuras 7a a 7c ilustran esquemáticamente
disposiciones preferidas para la cámara de combustión en un motor
VGT de acuerdo con la presente invención;
la figura 8 es una ilustración esquemática de una
realización de la invención que emplea válvulas giratorias en la
cámara de combustión que operan de forma síncrona con la válvula de
disco, usando una disposición de sincronización accionada por correa
o cadena;
la figura 9 ilustra esquemáticamente una
disposición de cámara de combustión para un motor VGT que emplea
inyección secuencial de combustible en una cantidad parcial, en
múltiples puntos;
las figuras 10a y 10b ilustran esquemáticamente
el uso de un motor VGT de un pistón toroidal de radio dual que tiene
caras frontales y traseras que se pueden extender o retraer por la
operación de un mecanismo de leva situado centradamente;
las figuras 11a y 11b ilustran esquemáticamente
un sistema alternativo de accionamiento mecánico para un pistón
extendible/retraíble en un motor VGT de acuerdo con la presente
invención;
la figura 11c ilustra esquemáticamente un sistema
alternativo de accionamiento hidráulico para un pistón
extendible/retraíble en un motor VGT de acuerdo con la presente
invención;
las figuras 12a y 12b ilustran esquemáticamente
el uso de un sistema opcional por separado de elevación presión
conjuntamente con la cámara toroidal de expansión de un motor
VGT;
la figura 13a ilustra esquemáticamente una
disposición que usa un accionamiento directo de válvula de
combustión;
la figura 13b ilustra esquemáticamente la
presurización del alojamiento; y
la figura 13c ilustra esquemáticamente la
lubricación central.
Los componentes básicos de
co-operación del motor VGT de acuerdo con la
invención se han de ver en las vistas de las figuras 1 a 4c.
El motor comprende una cámara 10 toroidal dentro
de la cual varios pistones 12 giran al unísono. Dos, tres o cuatro
pistones 12 están montados circunferencialmente y equiangularmente a
un disco 14 por medio de tornillos o pernos 11. La figura 3 presenta
una ilustración esquemática "desmontada" de la disposición
relativa de la cámara 10 toroidal, válvula 18 de disco giratoria y
pistones 12 (tres en la realización ilustrada en los dibujos).
Orientado coaxialmente con el eje de la cámara 10 toroidal hay un
accionamiento o árbol 16 de salida para entregar el par desarrollado
por el motor.
Mi novedoso mecanismo para abrir y cerrar
eficazmente una válvula por delante y por detrás de un pistón móvil
comprende una válvula 18 circular de disco que tiene una parte 19
recorte para pasar a través de un pistón. La válvula 18 de disco
está montada sobre un árbol 20 de actuación diferente que forma un
ángulo recto con el árbol 16 de salida. La superficie 18' de borde
de válvula 18 de disco tiene una curvatura cóncava que se conforma
con la circularidad del disco 14 de montaje giratorio. Como se
trata con más detalle en lo que sigue, el giro de la válvula 18 de
disco está sincronizado con el movimiento de giro de los pistones
12.
La compresión se consigue en el motor VGT por la
intersección sincronizada de la cámara 10 toroidal con la válvula 18
de disco giratoria. He encontrado que un recorte con parte circular
en un disco giratorio puede servir eficazmente como la abertura para
una válvula giratoria en un motor toroidal, siempre que en la
sección transversal toroidal y en los pistones se dé una
"geometría variable" que permita que el pistón y que la parte
sólida de la válvula giratoria se aproximan entre sí tan
estrechamente como sea posible sin tocarse, tanto en la fase de
compresión como de expansión.
Según una primera realización preferida de la
invención, la "geometría variable" consiste en hacer coincidir
el contorno del pistón con la cámara toroidal y con el recorte de
la válvula de disco. La forma periférica de un pistón toroidal de
"radio dual" (y de la sección transversal de la cámara que
acomoda el pistón) se ilustra en la figura 2. El enfoque practicable
más cercano para enrasar con estanqueidad entre el pistón y la
válvula, dados los movimientos de giro de intersección de disco 14
y de disco 18 en plano perpendicular, se consigue teniendo el
pistón conformado con una parte 12a curvada de la superficie
lateral interna que tiene un radio R2 igual al radio de curvatura
de disco 18 giratorio, y una parte 12b curvada de la superficie
lateral externa de un radio menor de curvatura R1 que conforma la
curvatura interior de la cámara 10 toroidal.
La parte 12' de superficie que conecta la parte
12a de superficie a una parte 12b de superficie pueden ser
superficies planas paralelas, como se ilustra en la figura 2, o sino
ligeramente convergentes hacia dentro, como se representa en la
figura 1a.
La "concordancia" que ayuda particularmente
a minimizar los volúmenes muertos, sin embargo, se consigue
conformando superficies en tres dimensiones contorneadas
adecuadamente en las caras frontal y trasera tanto del pistón como
de la válvula de disco. Esto se ve mejor en las vistas de las
figuras 4a a 4c, cuya secuencia temporal se explica con más detalle
en lo que sigue. Con el fin de minimizar los volúmenes residuales
formados entre el pistón 12 y la válvula 18 de disco, la cara 12c
frontal (de ataque) del pistón 12 y su cara 12d trasera (de salida)
están inclinadas respecto del plano de rotación y curvadas
tridimensionalmente para conformarse al contorno superficial del
borde frontal y al contorno superficial del borde trasero18a y 18bc,
respectivamente, de la válvula 18 de disco.
Como se ilustra en la realización mostrada en las
figuras 1a y 1b, el motor incluye una cámara 21 de combustión en
derivación donde la mayor parte del aire comprimido se almacena y
quema con combustible inyectado, mientras un pistón 12 pone en
derivación la cámara de combustión. Una válvula 21a de entrada de la
cámara de combustión y una válvula 21b de salida de la cámara de
combustión también están sincronizadas, en su respectiva apertura y
cierre, con el movimiento de pistones 12 par abrir y cerrar los
pasos 21c y 21d de transferencia, respectivamente, que unen la
cámara de combustión a la cámara del cilindro. La sincronización se
puede efectuar, por ejemplo, mediante rodillos 22a y 22b de
conexión de movimiento alternativo engranados operativamente a una
rueda 16a de engranajes fijada al árbol 16 de arrastre mediante
engranajes 25a y 25b de actuación.
El ciclo de trabajo básico de un motor VGT es
análogo al de los motores alternativos. La carrera de compresión se
efectúa por la cara 12c frontal del pistón y la carrera de trabajo
por la cara 12d posterior.
A lo largo de las figuras, los sentidos de
movimiento del pistón y de la válvula de disco se indican mediante
flechas P y D, respectivamente. La figura 4a muestra los
componentes justo posteriores a la compresión con el borde 18b de
salida de la válvula de disco moviéndose fuera del camino del pistón
12 de avance. A continuación, en el orden temporal, en la figura 4b
el pistón 12 casi ha pasado a través de la válvula 18 de disco la
cual está en el proceso de cerrar el espacio por detrás del pistón
12 para la carrera de trabajo. En la figura 4c, la válvula de disco
está cerrada y los gases de combustión de gran presión se expanden
en el espacio entre la válvula 18 de disco y la cara 12d trasera
del pistón que se mueve. En el paso hasta el cilindro toroidal se
pueden colocar bujías adicionales, como en 23a en las figuras 4a a
4c y/o en la propia cámara toroidal indicado por 23b. El
combustible también se puede inyectar en el paso 21c de
transferencia o en la cámara toroidal aguas arriba de la cámara de
combustión.
El aire para la combustión se puede alimentar a
través de una lumbrera 24a (figura 1a), sobre la cámara 10 toroidal
mediante un soplador o cargador 26. A diferencia de motores
convencionales alternativos, no hay "carrera de admisión". El
aire soplado al interior por el cargador 26 se comprime una vez que
el pistón 12 ha pasado la lumbrera 24a de admisión de aire. La
compresión se produce en el interior de la cámara 10 toroidal debido
a que la válvula 18 de disco forma un espacio sellado entre el
pistón y el disco. La mayor parte del aire comprimido se almacena
en la cámara 21 de combustión en derivación, la cual se sella
completamente tan pronto como se cierran la válvula 21 de admisión y
la válvula 21b de salida. El resto del aire comprimido, en el
volumen residual, se usa más tarde en purgar el gas de escape, una
vez que se abre la válvula 18 de disco. Una vez que el pistón 12 ha
pasado a través de la válvula 18 de disco, la cámara 10 toroidal se
sella completamente mediante la válvula de disco de cierre,
haciendo posible la expansión. Mientras tanto, se ha inyectado
combustible en la cámara 21 de combustión y se ha mezclado con el
aire e ignitado, preparando el gas de combustión para la
expansión.
La cámara 21 de combustión está configurada
preferiblemente como una cámara turbulenta (descrita al detalle en
lo que sigue conjuntamente con las figuras 6a y 6b) y está dotada de
su propia bujía (como en un motor SI) ignitando la mezcla de
aire-combustible de turbulencia y elevando la
presión. A medida que tiene lugar la combustión, el pistón 12
deriva la cámara de combustión a través de la válvula 18 de disco
abierta, la cual se cierra, entonces, por detrás del pistón como en
la figura 4c.
En este punto, la válvula 21b de salida está
abierta. La mezcla aire/combustible en ignición de la cámara 21 de
combustión se escapa al interior de la cámara 10 toroidal como un
chorro a alta velocidad a través de un orificio de una tobera
convergente/divergente (a la que algunas veces se hace referencia
como una "tobera Laval"), se ilustra y describe mejor en lo que
sigue, en relación con la figura 9. Una parte del combustible se
puede inyectar en la cámara toroidal e ignitar por el chorro de
combustible en ignición procedente de la cámara 21 de combustión,
elevando de este modo la presión en la cámara 10 toroidal contra el
lado trasero 12b del pistón produciendo potencia y par.
El pistón que experimenta la expansión transfiere
su potencia al disco 14 y al árbol 16 principal, y acciona el
próximo pistón de avance que efectúa la siguiente fase de compresión
y el ciclo se repite.
Puede haber una o más cámaras de combustión sobre
el perímetro de la cámara 10 toroidal, teniendo cada una de ellas su
propia válvula de disco asociada para la intersección de la cámara.
Una disposición simétrica de dichas cámaras de combustión pueden
conseguir una temperatura más uniforme y menos distorsión de calor.
Por medios convencionales, se lleva mediante conducto agua de
refrigeración desde del lado de expansión hasta las zonas más frías
de la cámara toroidal para reducir la distorsión por calor.
El escape procedente de la combustión se airea a
través de la lumbrera 24b de escape sobre el perímetro de cámara 10
toroidal, una vez que el pistón que efectúa la carrera de trabajo ha
pasado la lumbrera de escape y ha hecho que esa lumbrera se abra.
Los gases de escape son purgados por aire residual procedente de la
carrera de compresión que no ha sido capturado en la cámara de
combustión. En lugar de ser aireado a un sistema de control de
emisión, los gases de escape se pueden usar para turbocargar o en
una turbina de recuperación de potencia.
La válvula 18 de disco está accionada
giratoriamente por un medio adecuado de engranaje y/o una correa 27
de sincronización o transmisión por cadena para que la correcta
sincronización consiga las fases de compresión y de expansión
descritas en lo que antecede. La potencia para el accionamiento de
la válvula de disco se toma del árbol 16 principal sobre el disco 14
central. Como se indica en las figuras 6a a 6c, la cámara 10
toroidal y la válvula 18 de disco están dotadas de juntas estancas
30 adecuadas lubricadas para minimizar las fugas.
Como se ilustra en la figura 5, los mismos
pistones 12 pueden estar equipados ventajosamente de segmentos 13
sinuosidales sobre una sección de diámetro constante, para asegurar
un buen asiento durante la carrera de compresión y la carrera de
expansión, y para impedir que los segmentos se atasquen en la zona
del alojamiento de válvula de disco durante la carrera de
derivación.
La adecuada estanqueidad de la cámara de
combustión y, en particular, la cámara de combustión/expansión en el
motor VGT es importante. En las figuras 6a a 6c se ilustra un cierto
número de disposiciones alternativas para sellar el disco central y
el montaje de pistón. La biela 15 se extiende hacia fuera para
unirse al pistón 12 (no mostrado). La biela se afirma en su sitio a
las partes superior e inferior 14a y 14b del disco 14 central por
medio de pernos 11 de montaje accionados por resorte. El disco 14
central rota con sus pistones a través del interior de la cámara 10
toroidal, la cual comprende una carcasa 10a de toroide superior y
una carcasa 10b de toroide inferior.
El sellado entre la carcasa 10a de toroide
superior y el disco central superior y entre la carcasa de toroide
inferior y el disco central inferior puede ser de un cierto número
de configuraciones y materiales, en función de la aplicación final
del motor, por ejemplo, juntas estancas 28 con laberintos ranurados
sobre el perímetro del disco 14 central. Un estudio de pérdidas
realizado en un modelo informático sugirió que se disfruta de
beneficios significativos allí donde estas juntas 28 de laberinto
ranurado están presurizadas, una presurización que se consigue
automáticamente por el aire de fuga hasta que se crea una presión
estacionaria. Esto mantienen las pérdidas por fugas en un nivel
aceptable. Se consigue buen sellado al combinar las juntas estancas
28 del laberinto sellado sobre el perímetro del disco central, con
segmentos 30 conformados en estrella que pueden estar fabricados en
Teflón allí donde el motor VGT es un motor de aire o de vapor, y en
acero endurecido allí donde es un motor de combustión interna. Las
carcasas 10a y 10b toroidales superior e inferior también incluyen
una junta estanca abrasiva del tipo panal de abeja fabricada en
superaleación o en materiales cerámicos de tipo convencional
encontrado en disposiciones de juntas estancas de turbina de
gas.
Las formas alternativas de pasos de juntas
estancas que se pueden usar en casos particulares son ondas 32
cuadradas, triangulares 34 o una combinación de sinusoidal y
triangular 36. Destacado en el contorno punteado de la figura 6c hay
un montaje esférico opcional para la varilla 13 que porta el
pistón.
Pasando a las figuras 7a a 7c, la cámara 21 de
combustión puede estar equipada de dos contrapistones 39 a y 39b,
movibles respectivamente mediante pernos (o hélices) 40a y 40b bien
manual o electrónicamente usando un servomotor controlado por
ordenador (no mostrado), para cambiar la relación de compresión,
como en la disposición de las figura 7a. Esto permite el ajuste y el
comportamiento óptimos ante diversas condiciones de velocidad/carga
y mejora el ahorro de combustible. Además, es posible operar el
motor en modo Diesel, haciéndose el ajuste para pasar a Diesel
mientras el motor está funcionando o mientras el motor está
apagado.
El paso 21 de admisión hasta la cámara 21 de
combustión está situado en el perímetro de la cámara circular de tal
forma que los gases comprimidos entrantes crean una turbulencia en
la cámara que continua mientras una cantidad seleccionada de
combustible se inyecta a través de los inyectores 41 de combustible
y se ignita por la bujía 42. Los gases quemados salen de la cámara
21 a través del paso 21b de salida en el lado opuesto de la cámara,
realzando la atomización y el mezclado de la mezcla
aire/combustible.
Una disposición alternativa de cámara de
combustión se ilustra en la figura 7c, en la cual un único
contrapistón 39 móvil está ajustado mediante tornillo 40 para
regular las características de combustión de mezclas de aire de
combustible que entran a través de la lumbrera 21 e ignitados por
bujía 43.
La figura 8 ilustra esquemáticamente una
realización de la invención que emplea válvulas 42a y 42b de cámara
de combustión giratorias, teniendo cada una un recorte 43a y 43b a
través suyo, con válvula 42a de cámara de combustión giratoria
situada en la admisión de la cámara de combustión y válvula 42b de
la cámara de combustión giratoria en la salida. Una transmisión 44
por cadena crea un bucle sobre la rueda catalina 16a que está
accionada directamente por el árbol 16 principal y pasa sobre ambas
válvulas 42a, 42b giratorias y una rueda catalina 44 loca montada
centrada entre ellas para girar. Las válvulas de la cámara de
combustión del émbolo alternativo mostradas en la figura 1 se
prefieren para motores que funcionan a baja velocidad, mientras las
válvulas de cámara de combustión del tipo placa plana giratoria,
como se muestra en la figura 8, son más adecuadas para motores que
funcionan a altas velocidades.
Una disposición adicional de cámara de combustión
ilustrada esquemáticamente en la figura 9, está adaptada para motor
VGT que emplea inyección de combustible cuantitativamente
secuencial, parcial "multispot". Para más claridad, las
válvulas de admisión y de salida mostradas en los dibujos anteriores
no están incluidas en esta figura. De nuevo, se muestra el pistón 12
en movimiento en el sentido P circunferencial a través de la cámara
10 toroidal. La comunicación entre la cámara 21' de combustión y el
interior del cilindro 10 toroidal es por medio de los orificios 21'c
y 21'd de una tobera convergente-divergente. Una
bujía 45 está situada en la cámara 21' de combustión y se inyecta
combustible en la cámara de combustión a través de la boquillas 41a
la propia cámara de expansión toroidal, a través de la tobera 41b, y
al interior de las toberas 41c y 41d. Un sistema de inyección
multipunto de este punto, diseñado para inyectar partes del
combustible en un cierto número de posiciones diferentes para la
carrera de expansión, mejora el comportamiento en términos de
emisión, potencia, par y ahorro de combustible en una variedad de
condiciones velocidad/carga.
Al igual que todas las variantes ilustradas de la
invención básica, a saber, el uso de una válvula de disco
continuamente giratoria conjuntamente con una cámara de toroide de
sección transversal no circular, las "mejores" cantidades
parciales específicas de combustible se determinan por el modelado
de combustión y/o los ensayos experimentales. En la disposición de
la figura 9, la inyección de combustible comienza en la cámara 21'
de combustión y, si fuera preciso, continúa secuencialmente en los
pasos de transferencia (orificios) y/o en la cámara 10
toroidal.
De acuerdo con una segunda realización preferida
de la invención, la "geometría variable" consiste en
proporcionar un pistón que sea mecánicamente extendible para
minimizar el volumen residual.
Las figuras 10a a 11c ilustran dicho medio
mecánico para aproximar aun más estrechamente el ideal de distancia
entre pistón y válvula próxima al cero entre las carreras de
compresión y de expansión. El pistón 12' es un pistón
extendible/retraíble que en las figuras 10a y 11a se muestra
esquemáticamente en el proceso de extensión, con secciones de pistón
12'a y 12'b separando, tras el cierre de la válvula de disco y el
comienzo de la carrera de expansión ante la actuación del elevador
hidráulico 47.
En la disposición específica de las figuras 10a y
10b, la varilla 48 de empuje-tracción experimenta
una acción de movimiento alternativo, a medida que el conjunto de
elevador 47 hidráulico, casquillo y varilla 48 empuje/tracción es
portado alrededor de levas 46 y 48 estacionarias para inducir un
movimiento alternativo sobre la varilla 50 llave.
Ante el control de la disposición de levas, el
pistón 12', al comienzo de la carrera de compresión del motor tras
el cierre de la válvula de disco en frente del pistón, se contrae
en longitud a la misma velocidad que su movimiento circunferencial a
través de la cámara toroidal, permitiendo un mayor grado de
compresión. Posteriormente, tras el cierre de la válvula de disco
por detrás del pistón 10 y del comienzo de la carrera de expansión
del motor, como se ilustra en las figuras 10a, el pistón 12' se
extiende en longitud (se expande) ante la actuación del elevador
hidráulico de nuevo con el propósito de minimizar el espacio entre
pistón y válvula, es decir, el volumen residual, durante la carrera
de expansión.
En principio, un motor VGT que emplea pistones
extendibles/contraibles pueden comportarse incluso más eficazmente
que la disposición de pistón con forma fija "concordada", pero,
evidentemente, esto será con el coste de cierta complejidad y gasto
añadido del motor. De nuevo, sin embargo, ambos enfoques se
pretenden para reducir los volúmenes residuales en las carreras de
compresión y de expansión en el motor, de un modo no contemplado,
mucho menos realizado, en motores giratorios previos.
Una disposición de leva alternativa para un
pistón extendible VGT se muestra en la figura 11a la cual es la
misma, en principio, que la de las figuras 10a y 10b.
El movimiento de retracción y de expansión del
pistón en esta disposición se puede conseguir bien mediante una
mecanismo 48a, 48b y 48c de doble manivela dentro del pistón 12',
como en la figura 11a, o sino mediante una doble extremo 50 de
varilla biselada y pistón 12 accionado por resorte, como en la
figura 11b. En cada caso, el pistón 12' que se aproxima a la válvula
18 de disco acortará su longitud (retracción), reduciendo de este
modo el volumen frente a la válvula de disco. Análogamente, a
medida que el pistón pasa a través de la válvula abierta de disco
comienza a expandirse, es decir, a aumentar su longitud, y sigue
haciéndolo una vez que la válvula de disco se ha cerrado por detrás
del pistón reduciendo, de nuevo otra vez, el volumen entre la cara
(trasera) del pistón y la válvula de disco. Esto asegura que la
presión de gas de combustión impacta inmediatamente sobre el pistón
sin desperdiciar primero el potencial de trabajo llenando un gran
volumen.
Una variante adicional para efectuar la expansión
y la retracción del pistón 12' de conformidad con su velocidad de
paso a través de la válvula de disco para minimizar el volumen
muerto es mediante la activación hidráulica del pistón
expandible/retraíble como se ilustra en la figura 11c. La expansión
y retracción se efectúan por la inyección (en el sentido de las
flechas O) o retirada de fluido hidráulico a través de los pasos 51
y 52.
Una característica adicional del motor VGT
implica el uso de un sistema de elevación de presión por separado
conjuntamente con la cámara de expansión de toroide del motor VGT.
Haciendo referencia a las figuras 12a y 12b, se describe un
dispositivo de elevación de presión de expansión que suministra
presión adicional a la cámara 10 de expansión toroidal una vez que
la válvula 18 de disco se ha cerrado. Este efecto reduce las
pérdidas de combustión que se podrían producir de otro modo a
medida que el pistón se mantiene circunferencialmente en movimiento
accionado por el árbol 16 principal. El dispositivo elevador de
potencia también puede ser un compresor de pistón con elevada
relación de compresión o cualquier otro compresor de paletas o de
raíz que alimenta una carga en la cámara 10 de expansión toroidal.
En los dibujos, las figuras 12a y 12b en el pistón de elevación
está indicada con el número 53 y la carga de elevación está
indicada por las flechas B a medidas que son alimentadas en la
cámara toroidal. El árbol 16 de la válvula de disco está engranada
a un sistema 54 de transmisión que a través de una manivela 56,
acciona el pistón 53 de elevación, y proporciona únicamente bien
aire comprimido, o una mezcla aire-combustible. El
número de referencia 59 en la figura 12b indica una válvula de
estrangulación para estrangular el combustible en la cámara de
expansión.
La figura 13a ilustra una mejora de la cámara de
combustión a la que se puede hacer referencia como "transmisión
directa de la válvula de cámara de combustión". La cámara 21 de
combustión tiene una válvula 21 de admisión y una válvula 21b de
salida [aquella situada directamente por detrás de ésta en esta
vista] que puede ser accionada bien desde el árbol 16 principal
alrededor del eje 16A con una caja de engranajes de aumento de la
velocidad, o sino directamente desde el árbol 20 de la válvula de
disco, eliminando la caja de engranajes. La incorporación de una
transmisión directa como ésta, además de obviar la necesidad de una
caja de engranajes, también se puede traducir en un diseño más
compacto que tiene menos partes y menos peso, con mayores
velocidades de motor como una posible consecuencia. La presurización
del alojamiento del motor VGT reduce las pérdidas de separaciones y
realza, por lo tanto, el ahorro de combustible y la potencia de
salida.
Aun una realización adicional para presurizar el
alojamiento 10 toroidal se ilustra en la figura 13a. El alojamiento
10 puede ser presurizado externamente de forma alternativa por la
admisión de aire del sobrecalentador a través de la válvula V_{1}
de cierre, o por aire del "elevador" a través del elevador
separado a través de la válvula V_{2} de cierre.
Ilustrado en la figura 13c, significa para
proporcionar lubricación central al motor. El lubricante se
introduce (flechas L) en un pistón 12 a través de un paso 50
central en el árbol 16 principal, un paso 60a radial en el disco 14
principal respecto del perímetro externo, y pasos 60b y 60c se
extienden hasta el pistón 12, efectuando la dispersión de
lubricante a través de la acción de fuerza centrífuga.
Se ha de entender que la presente invención no se
limita a las realizaciones descritas en lo que antecede, sino que
abarca cualesquiera y todas las realizaciones de todas las
modificaciones adecuadas que entren dentro del alcance de las
reivindicaciones anexadas.
Claims (7)
1. Un motor giratorio que, en combinación,
comprende:
un cilindro toroidal estacionario con pistones
que es circular alrededor de un eje principal de simetría radial y
tiene una sección transversal uniforme no circular, teniendo la
mencionada sección transversal de cilindro un contorno radialmente
interior en parte circular con radio de curvatura R2 que está
conectado a un contorno radialmente exterior en parte circular con
un radio de curvatura R1, siendo R2 mayor que R1;
un conjunto de pistones que comprende una
pluralidad de pistones montados de forma fija a la periferia de un
disco de montaje circular pudiendo girar alrededor del eje principal
para el movimiento unidreccional de los mencionados pistones al
unísono en una trayectoria circular dentro del mencionado cilindro
toroidal de pistones, teniendo cada uno de los mencionados pistones
una cara delantera, una cara trasera y una parte de cuerpo entre
ellas, con una curvatura de superficie concordante con la mencionada
sección transversal no circular del cilindro toroidal;
un árbol central que se extiende desde el centro
del mencionado disco de montaje coaxialmente al mencionado eje
principal para realizar la transmisión de energía desde el
motor;
al menos una válvula de disco giratoria que
interseca perpendicularmente el mencionado cilindro toroidal de
pistones, incluyendo una sección periférica recortada en parte
circular, que durante el uso, se abre periódicamente dentro de la
cámara de pistón a medida que la válvula de disco gira, para
permitir el paso de un pistón a través suyo y, a continuación,
cerrar la empaquetadura de forma estanca, formando una cámara de
expansión dentro del cilindro entre la válvula de disco cerrada y
la cara trasera de un pistón de retroceso, siendo el radio de
curvatura de una válvula de disco igual a R2;
una fuente de fluido presurizado y medio de
inyección para inyectar el mencionado fluido a presión en el
interior de la mencionada cámara de expansión para impartir empuje
al mencionado pistón en una carrera de trabajo;
medios de control para activar el mencionado
medio de inyección, una vez que la mencionada cámara de expansión
está formada;
un medio de escape sobre el cilindro operable
para abrir y para ventilar /descargar fluido desde el cilindro una
vez que el mencionado pistón, ha pasado; y
un medio para hacer actuar el giro de las
mencionadas válvulas de disco en una sincronización preseleccionada
con la rotación del mencionado árbol central y el mencionado
conjunto de pistones.
2. Un motor de combustión interna giratorio que,
en combinación, comprende:
un cilindro toroidal de pistones estacionario que
es circular alrededor de un eje principal de simetría radial y tiene
una sección transversal uniforme no circular, teniendo la
mencionada sección transversal del cilindro un contorno radialmente
interno en parte circular con radio de curvatura R2 que está
conectado a contorno radialmente exterior en parte circular con
radio de curvatura R1, siendo R2 más grande que R1;
un conjunto de pistones que comprende una
pluralidad de pistones montados de forma fija a la periferia de un
disco de montaje circular que puede girar alrededor del eje
principal para el movimiento unidireccional de los mencionados
pistones al unísono en una trayectoria circular dentro del
mencionado cilindro toroidal de pistones, teniendo cada uno de los
mencionados pistones una cara delantera, una cara trasera y una
parte de cuerpo entre ellas, con una curvatura de superficie que
concuerda con la mencionada sección transversal no circular del
cilindro toroidal;
un árbol central que se extiende desde el centro
del mencionado disco de montaje coaxialmente al mencionado eje
principal para realizar la transmisión de energía desde el
motor;
al menos una válvula de disco giratoria que
interseca perpendicularmente el mencionado cilindro toroidal de
pistones, incluyendo una sección periférica recortada en parte
circular, que durante el uso, se abre periódicamente dentro de la
cámara de pistón a medida que la válvula de disco gira, para
permitir el paso de un pistón a través suyo y, a continuación,
cerrar la empaquetadura de forma estanca, formando una cámara de
compresión entre la válvula de disco cerrada y la cara delantera
del pistón de aproximación, siendo el radio de curvatura de la
válvula de disco igual a R2;
un sistema de ignición de motor, que incluye un
medio de cámara de combustión en derivación, medio para inyectar
combustible en la mencionada cámara de combustión, medio de admisión
y salida dotados de válvula asociados con la cámara de combustión,
respectivamente para recibir aire procedente de la mencionada cámara
de combustión en una carrera de compresión para realizar la
combustión de la mezcla combustible-aire, y para
inyectar un chorro a alta velocidad de la mezcla
aire-combustible en ignición en la mencionada cámara
de expansión para impartir empuje al mencionado pistón en una
carrera de trabajo;
un medio de carga de aire para inyectar aire para
realizar la combustión en el cilindro ante la cara delantera de un
pistón y la válvula de disco para la mencionada carrera de
compresión;
una lumbrera de salida con válvula sobre el
cilindro operable para abrir y airear los gases de escape de la
combustión procedentes del cilindro tras la mencionada carrera de
trabajo, una vez que el mencionado pistón pasa por delante de la
lumbrera de escape; y
un medio para hacer actuar el giro del mencionado
válvula de disco en la sincronización preseleccionada con la
rotación del mencionado árbol central y el mencionado conjunto de
pistones.
3. Un motor giratorio según la reivindicación 1,
o un motor giratorio de combustión interna según la reivindicación
2, en el cual el mencionado medio para hacer actuar la válvula de
disco giratoria está acoplado mecánicamente a través del mencionado
árbol central al movimiento de giro del mencionado conjunto de
pistones para realizar la sincronización de la apertura y del cierre
de la válvula de disco con el paso de cada pistón a través del
mencionado recorte.
4. Un motor giratorio de combustión interna según
la reivindicación 3, que incluye medio de control acoplado
mecánicamente a través del mencionado árbol central al movimiento
giratorio del mencionado conjunto de pistones para realizar la
sincronización del movimiento de los pistones, la apertura y el
cierre de la válvula de disco giratoria y la operación del
mencionado sistema de ignición de motor en un ciclo de trabajo del
motor.
5. Un motor según las reivindicaciones 1 ó 3, o
un motor giratorio de combustión interna según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, en el cual los contornos de superficie de
las mencionadas caras delantera y trasera de cada pistón en el
mencionado conjunto y el contorno de la superficie de borde de la
mencionada parte de recorte de la válvula de disco están conformados
selectivamente para reducir los volúmenes mínimos de la mencionada
cámara de expansión y de la mencionada cámara de compresión durante
el funcionamiento del motor.
6. Un motor según las reivindicaciones 1 ó 3, o
un motor giratorio de combustión interna según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, en el cual cada uno de los mencionados
pistones está dotado de partes frontal, central y trasera y medios
para extender y retraer reversiblemente las mencionadas partes
frontal y trasera, respectivamente hasta expandir o contraer
longitudinalmente el mencionado pistón, y el mencionado motor
incluye medios acoplados a través del mencionado árbol central al
movimiento de giro del mencionado conjunto de pistones y al
mencionado medio de control de la ignición para efectuar la
contracción de un pistón durante la mencionada carrera de
compresión del motor y la expansión del pistón durante la mencionada
carrera de expansión del motor, a una velocidad igual a la
velocidad orbital del mencionado pistón, para reducir, de este
modo, los volúmenes mínimos alcanzados por la mencionada cámara de
expansión.
7. Un motor giratorio de combustión interna según
la reivindicación 4, en el cual la mencionada válvula de disco
giratoria incluye un árbol de actuación que se extiende radialmente
desde el centro de la válvula de disco y medios de temporización de
correa que acoplan operativamente el mencionado árbol central del
conjunto de pistones al mencionado árbol de actuación de la válvula
de disco giratoria.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CA2000/000917 WO2002012679A1 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Variable geometry toroidal engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2232480T3 true ES2232480T3 (es) | 2005-06-01 |
Family
ID=4143073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00954180T Expired - Lifetime ES2232480T3 (es) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Motor toroidal con geometria variable. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6546908B1 (es) |
| EP (1) | EP1307634B1 (es) |
| AT (1) | ATE281586T1 (es) |
| AU (1) | AU2000266733A1 (es) |
| CA (1) | CA2419740C (es) |
| DE (1) | DE60015616T2 (es) |
| ES (1) | ES2232480T3 (es) |
| WO (1) | WO2002012679A1 (es) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2402974A (en) * | 2003-06-17 | 2004-12-22 | Richard See | Rotary device in which rotor has sectors of different radii |
| US7059294B2 (en) * | 2004-05-27 | 2006-06-13 | Wright Innovations, Llc | Orbital engine |
| US7398757B2 (en) * | 2004-08-04 | 2008-07-15 | Bowley Ryan T | Toroidal engine method and apparatus |
| US7341041B2 (en) * | 2004-10-22 | 2008-03-11 | Vgt Technologies Inc. | Toroidal engine with variable displacement volume |
| US8955491B2 (en) * | 2005-03-09 | 2015-02-17 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane head method and apparatus |
| US8647088B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-02-11 | Merton W. Pekrul | Rotary engine valving apparatus and method of operation therefor |
| US8360760B2 (en) | 2005-03-09 | 2013-01-29 | Pekrul Merton W | Rotary engine vane wing apparatus and method of operation therefor |
| US7694520B2 (en) * | 2005-03-09 | 2010-04-13 | Fibonacci International Inc. | Plasma-vortex engine and method of operation therefor |
| US9057267B2 (en) | 2005-03-09 | 2015-06-16 | Merton W. Pekrul | Rotary engine swing vane apparatus and method of operation therefor |
| US8833338B2 (en) | 2005-03-09 | 2014-09-16 | Merton W. Pekrul | Rotary engine lip-seal apparatus and method of operation therefor |
| US8689765B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-04-08 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane cap apparatus and method of operation therefor |
| US8360759B2 (en) * | 2005-03-09 | 2013-01-29 | Pekrul Merton W | Rotary engine flow conduit apparatus and method of operation therefor |
| US8794943B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-08-05 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane conduits apparatus and method of operation therefor |
| US8800286B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-08-12 | Merton W. Pekrul | Rotary engine exhaust apparatus and method of operation therefor |
| US8523547B2 (en) * | 2005-03-09 | 2013-09-03 | Merton W. Pekrul | Rotary engine expansion chamber apparatus and method of operation therefor |
| US8517705B2 (en) * | 2005-03-09 | 2013-08-27 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane apparatus and method of operation therefor |
| US20060207546A1 (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-21 | Bechtel Paul Y | Engine system |
| US7305963B2 (en) * | 2005-05-13 | 2007-12-11 | Juan Zak | Blade-thru-slot combustion engine, compressor, pump and motor |
| US7621255B2 (en) | 2005-08-03 | 2009-11-24 | E3P Technologies, Inc. | Toroidal engine method and apparatus |
| US8151759B2 (en) * | 2006-08-24 | 2012-04-10 | Wright Innovations, Llc | Orbital engine |
| US8113805B2 (en) | 2007-09-26 | 2012-02-14 | Torad Engineering, Llc | Rotary fluid-displacement assembly |
| US7621254B2 (en) * | 2007-11-12 | 2009-11-24 | Rahon John R | Internal combustion engine with toroidal cylinders |
| US8136503B2 (en) * | 2008-04-10 | 2012-03-20 | Craig Louis Althen | Piston valve internal combustion engine |
| US20100050981A1 (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-04 | Ivas Richard T | Rotary internal combustion engine |
| US9273596B2 (en) | 2011-11-16 | 2016-03-01 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Boost extraction method of secondary air injection for internal combustion engine emission control |
| US8646274B2 (en) | 2012-01-30 | 2014-02-11 | Marvin Wayne Hicks | Toroidal motor |
| US9291095B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-03-22 | Randy Koch | Rotary internal combustion engine |
| US20150115781A1 (en) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | Michael L Luparello | Electrical Generator |
| FR3071545B1 (fr) * | 2017-09-27 | 2019-10-11 | Safran | Chambre de combustion a volume constant et systeme de combustion pour turbomachine associe |
| US10801401B2 (en) | 2017-10-12 | 2020-10-13 | Constant Velocity Design Llc | Toroidal engine |
| CN112648071B (zh) * | 2020-12-03 | 2022-04-01 | 刘青 | 一种旋转式发动机 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB403066A (en) | 1932-03-09 | 1933-12-14 | Marcel Seneze | Improvements in internal combustion engines |
| US3208437A (en) | 1962-04-02 | 1965-09-28 | George M Coulter | Internal combustion engine |
| US3797237A (en) * | 1971-12-30 | 1974-03-19 | M Kamiya | Internal combustion engine having two pistons rotatable through separate intersecting circular paths |
| US4026249A (en) * | 1973-03-14 | 1977-05-31 | Carlos Ayesta Larrea | Rotary cycloidal continuous toroidal chamber internal combustion engine |
| US4035111A (en) | 1975-08-06 | 1977-07-12 | Cronen Sr Peter J | Toroidal rotary engine |
| US4242591A (en) | 1978-11-17 | 1980-12-30 | Harville Ronald W | Orbitally rotating piston engine |
| DE3321461A1 (de) | 1983-06-14 | 1985-04-04 | Arapis, Ioannis, Athen | Innenververbrennungs-satellitmotor mit rotierenden kolben |
| US4753073A (en) | 1987-10-20 | 1988-06-28 | Chandler Joseph A | Stirling cycle rotary engine |
| US5046465A (en) | 1989-08-16 | 1991-09-10 | Yi Chong S | Rotary internal combustion engine |
| DE4127870A1 (de) * | 1991-08-22 | 1992-01-16 | Josef Lipinski | Kraftmaschine, insbesondere brennkraftmaschine mit umlaufenden kolben als 2-scheiben-kreiskolbenmotor |
| US5203297A (en) * | 1992-01-27 | 1993-04-20 | Iversen Dennis D | Rotary engine |
| WO1996021096A1 (en) | 1995-01-06 | 1996-07-11 | Karim Esmailzadeh | Orbiting piston combustion engine |
| DE19509913A1 (de) | 1995-03-18 | 1996-09-19 | Juergen Walter | Umlaufkolbenmaschine |
| FR2748775B1 (fr) | 1996-05-14 | 1998-06-26 | Bouquet Henri | Moteur a explosion rotatif dont toutes les pieces mobiles decrivent des circonferences autour d'axes fixes dans un bloc-moteur d'usinage plus simple que celui des moteurs classiques "beau de rochas" |
| GB9801859D0 (en) * | 1998-01-30 | 1998-03-25 | Lindsey Stephen F | Rotary piston and cylinder devices |
| US6257195B1 (en) * | 2000-02-14 | 2001-07-10 | Arthur Vanmoor | Internal combustion engine with substantially continuous fuel feed and power output |
-
2000
- 2000-08-04 AU AU2000266733A patent/AU2000266733A1/en not_active Abandoned
- 2000-08-04 CA CA002419740A patent/CA2419740C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-04 EP EP00954180A patent/EP1307634B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-04 US US09/913,693 patent/US6546908B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-04 AT AT00954180T patent/ATE281586T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-08-04 WO PCT/CA2000/000917 patent/WO2002012679A1/en active IP Right Grant
- 2000-08-04 DE DE60015616T patent/DE60015616T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-04 ES ES00954180T patent/ES2232480T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002012679A1 (en) | 2002-02-14 |
| ATE281586T1 (de) | 2004-11-15 |
| CA2419740C (en) | 2009-10-27 |
| EP1307634A1 (en) | 2003-05-07 |
| EP1307634B1 (en) | 2004-11-03 |
| DE60015616D1 (de) | 2004-12-09 |
| AU2000266733A1 (en) | 2002-02-18 |
| CA2419740A1 (en) | 2002-02-14 |
| US6546908B1 (en) | 2003-04-15 |
| DE60015616T2 (de) | 2005-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2232480T3 (es) | Motor toroidal con geometria variable. | |
| CA2627441C (en) | Radial axis, spherical based rotary machines | |
| US6796285B2 (en) | Internal combustion engine | |
| ES2715404T3 (es) | Motor rotativo de combustión interna | |
| US10830047B2 (en) | Rotary energy converter with retractable barrier | |
| JP6640201B2 (ja) | 回転モータ | |
| JPH05503334A (ja) | ロータリ型の内燃機関 | |
| US3702746A (en) | Rotary free piston gas generator | |
| ES2293265T3 (es) | Maquina de piston rotatorio. | |
| US3797237A (en) | Internal combustion engine having two pistons rotatable through separate intersecting circular paths | |
| US4848296A (en) | Rotary internal combustion engine | |
| US5375987A (en) | Rotary vane mechanical power system utilizing positive displacement | |
| JP2008531926A (ja) | ロータリーエンジン | |
| RU93032824A (ru) | Роторно-поршневой реактивный двигатель внутреннего сгорания лачимовых | |
| US3921594A (en) | Internal combustion engines | |
| CN104314673A (zh) | 主从双转子四冲程旋转发动机 | |
| JP4729041B2 (ja) | ロータリー装置及びロータリー装置の運転方法 | |
| WO2007063152A1 (es) | Motor rotativo hipocicloide de combustion interna | |
| CN1858417B (zh) | 活叶转子发动机 | |
| CA1051345A (en) | Internal combustion engines | |
| RU2070295C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| ES2329857B1 (es) | Motor termico rotativo. | |
| RU2115003C1 (ru) | Роторные двигатель и компрессор кашеварова рдк-10 и ркк-10 | |
| US2443948A (en) | Power plant | |
| EP0054568A1 (en) | Toroidal cylinder internal combustion engine |