ES2873257T3

ES2873257T3 - Motor de combustión interna rotativo con lubricación de juntas herméticas

Info

Publication number: ES2873257T3
Application number: ES17176661T
Authority: ES
Inventors: Edwin Schulz; Etienne Plamondon; Jean Thomassin
Original assignee: Pratt and Whitney Canada Corp
Current assignee: Pratt and Whitney Canada Corp
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2037-06-19
Also published as: US20170362974A1; US20210231033A1; CN109312622A; US11008909B2; CN109312622B; US11428128B2; US20200157985A1; EP3258062B1; CA2968856A1; WO2017214721A1; EP3258062A1; PL3258062T3; US10570789B2

Abstract

Un motor (12) de combustión interna que comprende: una carcasa (32) que define una cavidad de rotor; y un rotor (34) recibido rotacionalmente dentro de la cavidad de rotor para definir una pluralidad de cámaras (40) de trabajo de volumen variable alrededor del rotor (34), teniendo el rotor (34) juntas herméticas (56, 60) periféricas espaciadas circunferencialmente solicitadas radialmente hacia fuera desde el rotor (34) y que se acoplan de forma deslizante a una parte de una superficie interior de la carcasa (32) al rotar el rotor (34) para separar las cámaras (40) de trabajo entre sí, teniendo la carcasa (32) un pasaje (70;170;270) de fluido definido a través de la abertura (72;172;272) en la parte de la superficie interior que se acopla a cada una de las juntas herméticas (56, 60) periféricas; y un inyector (74) que tiene una entrada (76) para comunicación fluida con una fuente de lubricante presurizado y una salida (78) que se puede abrir y cerrar selectivamente, estando la salida (78) en comunicación fluida con el pasaje (70;170;270) de fluido para suministrar el lubricante presurizado a las juntas herméticas (56, 60) periféricas a través del pasaje (70;170;270) de fluido, caracterizado por que: el motor (12) comprende además sensores (97; 197) configurados para proporcionar datos sobre la temperatura de lubricante y/o presión de lubricante, en donde el inyector (74) está controlado por una unidad de control de motor configurada para ajustar el flujo y/o frecuencia de inyección de lubricante presurizado basándose en la temperatura y/o presión de lubricante.

Description

DESCRIPCIÓN

Motor de combustión interna rotativo con lubricación de juntas herméticas

Campo técnico

La solicitud se refiere en general a motores de combustión interna rotativo y, más particularmente, a la lubricación de las juntas herméticas de tales motores.

Antecedentes de la técnica

Los motores de combustión interna rotativo que tienen juntas herméticas periféricas, como las juntas herméticas de vértice en los motores Wankel, generalmente requieren inyección de aceite en estas juntas herméticas para evitar el desgaste excesivo y la pérdida de rendimiento. Típicamente, tales motores usan una bomba de aceite mecánica que accionada por el árbol rotativo del motor para entregar el aceite a las juntas herméticas a través de conductos de fluido adecuados que se comunican con la bomba y con el entorno de las juntas herméticas; esta bomba se proporciona además de la bomba de aceite principal que proporciona la circulación de aceite a otros sistemas del motor (por ejemplo, lubricación de cojinetes, refrigeración del rotor). Sin embargo, las bombas mecánicas accionadas por motor tienen una flexibilidad limitada en cuanto a la frecuencia de inyección, que normalmente se fija para una determinada velocidad del motor. Por consiguiente, la frecuencia de suministro de aceite a las juntas herméticas puede ser difícil o imposible de ajustar y adaptar a las condiciones de funcionamiento específicas, particularmente sin un cambio en la cantidad de aceite que se inyecta.

El documento DE 25 02931 A1 divulga un motor de combustión interna según el preámbulo de la reivindicación 1, una carcasa para un motor Wankel según el preámbulo de la reivindicación 8 y un método según el preámbulo de la reivindicación 12.

Sumario

En un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un motor de combustión interna tal como se expone en la reivindicación 1.

En un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un método tal como se expone en la reivindicación 8.

Descripción de los dibujos

Ahora se hace referencia a las figuras adjuntas en las que:

La Fig. 1 es una vista esquemática en sección transversal de un motor de combustión interna rotativo de acuerdo con la invención tomada en un plano perpendicular a una dirección axial del motor;

La Fig. 2 es una representación esquemática de un motor de ciclo compuesto en el que se puede utilizar el motor de combustión interna de la Fig. 1;

La Fig. 3A es una vista esquemática en sección transversal de parte de una carcasa de un motor rotativo tal como se muestra en la Fig. 1 configurado para la inyección de lubricante según la invención, tomada en un plano perpendicular al de la Fig. 1;

La Fig. 3B es una vista en planta esquemática de una superficie interior de una pared periférica de la carcasa de la Fig. 3A;

La Fig. 4A es una vista esquemática en sección transversal de parte de una carcasa de un motor rotativo tal como se muestra en la Fig. 1 configurado para la inyección de lubricante según otra invención particular, tomada en un plano perpendicular al de la Fig. 1;

La Fig. 4B es una vista en planta esquemática de una superficie interior de una pared periférica de la carcasa de la Fig. 4A;

La Fig. 5A es una vista esquemática en sección transversal de parte de una carcasa de un motor rotativo tal como se muestra en la Fig. 1 configurado para la inyección de lubricante según la otra invención particular, tomada en un plano perpendicular al de la Fig. 1;

La Fig. 5B es una vista en planta esquemática de una superficie interior de una pared periférica de la carcasa de la Fig. 5A;

La Fig. 6 es una vista esquemática en sección transversal de parte de un motor rotativo tal como se muestra en la Fig. 1 configurado para la inyección de lubricante según otra invención particular, tomada en un plano perpendicular a la dirección axial del motor;

La Fig. 7 es una vista esquemática en sección transversal de un inyector según una realización particular, que puede usarse para inyectar lubricante en motores rotativos como se muestra en las Figs. 3-6;

La Fig. 8 es un diagrama de un sistema de inyección de lubricante según una realización particular, que puede usarse con motores rotativos como se muestra en las Figs. 3-6 y/o con un inyector como el que se muestra en la Fig. 7; y

La Fig. 9 es un diagrama de un sistema de inyección de lubricante según una realización particular, que puede usarse en motores rotativos como se muestra en las Figs. 3-6 y/o con un inyector como se muestra en la Fig. 7.

Descripción detallada

La Fig. 1 ilustra un ejemplo de un motor 12 de combustión interna rotativo intermitente del tipo conocido como motor Wankel. Se entiende que la configuración del motor 12, por ejemplo, la colocación de los puertos, el número y la colocación de las juntas herméticas, etc., puede variar de aquella de la realización mostrada.

El motor 12 comprende una carcasa 32 que define una cavidad de rotor con un perfil que define dos lóbulos, que es preferentemente un epitrocoide. Dentro de la cavidad de rotor se recibe un rotor 34. El rotor define tres partes 36 de vértice espaciadas circunferencialmente y un perfil generalmente triangular con caras arqueadas hacia fuera. Las partes 36 de vértice están en acoplamiento hermético con la superficie interior de una pared 38 periférica de la carcasa 32 para formar y separar tres cámaras 40 de trabajo de volumen variable entre el rotor 34 y la carcasa 32. La pared 38 periférica se extiende entre dos paredes 54 de extremo espaciadas axialmente para encerrar la cavidad de rotor. El rotor 34 se acopla a una parte 42 excéntrica del árbol 16 de salida para realizar revoluciones orbitales dentro de la cavidad de rotor. El árbol 16 de salida realiza tres rotaciones por cada revolución orbital del rotor 34. El eje 44 geométrico del rotor 34 está desplazado y en paralelo con respecto al eje 46 de la carcasa 32. Durante cada revolución orbital, cada cámara 40 varía en volumen y se mueve alrededor de la cavidad de rotor para someterse a las cuatro fases de admisión, compresión, expansión y escape.

Se proporciona un puerto 48 de admisión a través de la pared 38 periférica para admitir aire comprimido en una de las cámaras 40 de trabajo. También se proporciona un puerto 50 de escape a través de la pared 38 periférica para descargar los gases de escape de las cámaras 40 de trabajo. Los pasajes 52 para una bujía u otro mecanismo de encendido, así como para uno o más inyectores de combustible de un sistema de inyección de combustible (no mostrado en la Fig. 1) también se proporcionan a través de la pared 38 periférica. De manera alternativa, el puerto 48 de admisión, el puerto 50 de escape y/o los pasajes 52 se pueden proporcionar a través de la pared 54 de extremo o lateral de la carcasa. Se puede proporcionar una subcámara (no mostrada) en comunicación con las cámaras 40, para la inyección piloto o previa de combustible para su combustión.

Para un funcionamiento eficiente, las cámaras 40 de trabajo se cierran herméticamente por medio de juntas herméticas 56 periféricas o de vértice accionadas por resorte que se extienden desde el rotor 34 para acoplarse con la superficie interior de la pared 38 periférica, y juntas herméticas 58 de cara o de gas accionadas por resorte y juntas herméticas 60 de extremo o esquina que se extienden desde el rotor 34 para acoplarse con la superficie interior de las paredes 54 de extremo. El rotor 34 también incluye al menos un anillo 62 de junta hermética de aceite accionado por resorte, solicitado contra la superficie interior de la pared 54 de extremo alrededor del cojinete para el rotor 34 en la parte 42 excéntrica de árbol.

En una realización particular que puede ser particularmente, aunque no exclusivamente, adecuada para una baja altitud, el motor 12 tiene una relación de compresión volumétrica de 6:1 a 8:1.

El o los inyectores de combustible del motor 12, que en una realización particular son inyectores de combustible de conducto común, se comunican con una fuente 30 (véase la Fig. 2) de combustible pesado (por ejemplo, diésel, queroseno (combustible de aviación), un biocombustible equivalente), y suministran el combustible pesado hacia dentro del motor 12 de modo que la cámara de combustión esté estratificada con una mezcla rica de aire y combustible cerca de la fuente de ignición y una mezcla más pobre en otras partes.

En una realización particular, el motor 12 rotativo se usa en un motor 10 de ciclo compuesto tal como se muestra esquemáticamente en la Fig. 2, donde uno o más motores 12 rotativos accionan una carga común conectada al árbol 16 de salida. El motor 10 de ciclo compuesto también incluye un turbosobrealimentador 18, que incluye un compresor 20 y una turbina 22 que se interconectan de manera motriz por un árbol 24, con el compresor 20 del turbosobrealimentador 18 que comprime el aire antes de que entre en los motores 12 rotativos. El flujo de escape del motor 12 rotativo o de los motores rotativos se suministra a una turbina 26 compuesta en comunicación fluida con los mismos, accionando también la carga común conectada, por ejemplo, al árbol 16 de salida a través de un tipo apropiado de transmisión 28. El flujo de escape de la turbina 26 de primera etapa se suministra a la turbina 22 de segunda etapa del turbosobrealimentador 18.

De manera alternativa, el motor 12 rotativo se puede usar sin el turbosobrealimentador 18 y/o sin la turbina 26 compuesta, y con o sin uno o más otros motores 12 rotativos acoplados al mismo árbol 16 de salida. En una realización particular, el motor 12 rotativo se usa como parte de un motor de automóvil o forma parte del mismo. En una realización particular, el motor 12 rotativo se usa como motor de aeronave (motor impulsor principal o APU) o forma parte del mismo.

El motor 12 incluye un sistema para suministrar lubricante a las juntas herméticas 56 periféricas o de vértice, que en una realización particular permite ajustar la frecuencia y cantidad de lubricante suministrada, por ejemplo en base a las condiciones de funcionamiento.

Haciendo referencia a las Figs. 3A-3B, la carcasa 32 tiene al menos un pasaje 70 de fluido definido a través de la misma; en la realización mostrada, se definen tres pasajes 70 de fluido espaciados axialmente (por ejemplo, espaciados regularmente), por ejemplo, cada uno de los cuales tiene una sección transversal circular. Cada pasaje 70 de fluido termina en una abertura 72 definida en la parte de la superficie interior de la carcasa 32 que se acopla a las juntas herméticas 56 durante la rotación del rotor 34. Como puede verse más claramente en la Fig. 3B, la superficie interior de la pared 38 periférica tiene por tanto una abertura 72 respectiva que define a través de la misma en el extremo de cada uno de los pasajes 70 de fluido. Durante la rotación del rotor 34, las juntas herméticas 56 se solicitan contra y se deslizan a lo largo de la superficie interior de la pared 38 periférica y, en consecuencia, sobre estas aberturas 72.

Se proporciona un inyector 74, que tiene una entrada 76 y una salida 78 que se puede abrir y cerrar de forma selectiva. La entrada 76 está en comunicación fluida con una fuente de lubricante presurizado a través de un conducto 77 de alimentación adecuado que incluye un puerto 79 de detección de presión y temperatura. La salida 78 está en comunicación fluida con cada pasaje 70 de fluido para suministrar el lubricante presurizado a cada junta hermética 56.

En la realización mostrada, la carcasa 32 incluye un colector 80 definido en la misma. La salida 78 del inyector 74 está en comunicación fluida con el colector 80, al ser recibida en una abertura 82 de inyector definida a través de la carcasa 32 y que comunica con el colector 80. En la realización mostrada, el cuerpo del inyector 74 está ubicado fuera de la carcasa 32; alternativamente, el cuerpo del inyector 74 puede recibirse dentro de la carcasa 32. Cada pasaje 70 de fluido que desemboca en la superficie interior de la pared 38 periférica se extiende desde el colector 80, en comunicación fluida con el mismo.

En la realización mostrada en las Figs. 4A-4B, la carcasa 32 tiene siete (7) pasajes 70 de fluido espaciados definidos a través de la misma, por ejemplo, espaciados regularmente a lo largo de la dirección axial de la carcasa 32. Como en la realización de las Figs. 3A-3B, la salida 78 del inyector se recibe en una abertura 82 de inyector definida a través de la carcasa 32 y que se comunica con un colector 80, y cada pasaje 70 de fluido que desemboca en la superficie interior de la pared 38 periférica se extiende desde el colector 80, en comunicación fluida con el mismo.

En la realización mostrada en las Figs. 5A-5B, la carcasa 32 tiene un solo pasaje 170 de fluido definido a través de la misma, con la forma de una ranura alargada que se extiende a lo largo de la dirección axial del motor y que define una abertura 172 alargada en la superficie interior de la pared 38 periférica. De nuevo, la salida 78 del inyector 74 se recibe en una abertura 82 de inyector definida a través de la carcasa 32 y que se comunica con un colector 80, y cada pasaje 170 de fluido que desemboca en la superficie interior de la pared periférica se extiende desde el colector 80, en comunicación fluida con el mismo.

Se entiende que se pueden utilizar alternativamente diferentes números y/o configuraciones de pasajes 70, 170 de fluido.

Además, se entiende que el lubricante puede inyectarse alternativamente utilizando un sistema de inyección directa. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 6, la salida 78 del inyector 74 se recibe en el pasaje 270 de fluido definido a través de la pared 38 periférica, y ubicado en la proximidad de la superficie interior de la pared 38 periférica para el suministro directo de lubricante a cada junta hermética 56 según se desliza sobre la abertura 272 definida en la superficie interior por el pasaje 270 de fluido.

En una realización particular donde el puerto 48 de admisión se define a través de la pared 38 periférica, la abertura 72, 172, 272 de cada pasaje 70, 170, 270 de fluido se posiciona después del puerto 48 de admisión y antes de que comience la combustión, siguiendo la dirección de movimiento de las juntas herméticas 56 de vértice al rotar el rotor 34, es decir, las juntas herméticas 56, en orden, pasan sobre el puerto 48 de admisión, pasan sobre la(s) abertura(s) 72, 172, 272, y luego alcanzan la zona de combustión. Por ejemplo, en una realización particular la(s) abertura(s) 72, 172, 272 se coloca(n) en cualquier ubicación desde el punto "A" hasta el punto "B" como se indica en la Fig. 1. También se puede usar una ubicación similar para un motor donde el puerto de admisión se define a través de la pared 54 de extremo. La presión de alimentación al inyector 74 se ajusta basándose en la presión de cámara en la ubicación de la abertura 72, 172, 272; en consecuencia, se puede requerir una presión de alimentación más alta si la inyección de lubricante de junta hermética se realiza más tarde en la carrera de compresión. En una realización particular mostrada en la Fig.1, la(s) abertura(s) 72, 172, 272 se define(n) adyacente(s) y después del puerto 48 de entrada.

En una realización alternativa, el lubricante de la junta hermética puede inyectarse en la sección de punto muerto superior de la carcasa 32; sin embargo, dicho posicionamiento puede ser más complejo debido a la alta temperatura y presión y a la presencia del sistema de inyección de combustible a alta presión en esta ubicación. En otra realización alternativa, la inyección de lubricante de junta hermética se puede realizar en la carrera de expansión del motor; sin embargo, tal configuración puede conducir a la pérdida de lubricante en el escape y/o el puerto de entrada, particularmente cuando estos puertos se definen a través de la pared periférica. Las temperaturas más altas del lado de expansión también pueden provocar la carbonización del lubricante en el pasaje 70, 170, 270 de fluido.

En una realización particular, el inyector 74 es o es similar a un inyector configurado para inyección directa de gasolina (en inglés, gasoline direct injection, GDI). En la Fig. 7 se muestra un ejemplo de un inyector GDI, donde la entrada 76 está en comunicación con la salida 78 a través de un filtro 82. La salida 78 incluye una abertura 78' de salida que se cierra selectivamente mediante una aguja 84 solicitada hacia la posición cerrada y que se puede mover hacia dentro para desacoplarse del perímetro de la abertura 78' de salida para abrirla. Un junta hermética 86 se extiende alrededor de la parte de salida de los inyectores para acoplar de manera hermética las superficies de pared adyacentes de la carcasa 32. En la realización mostrada, la aguja 84 forma parte de una válvula solenoide: una bobina magnética 88 de la carcasa de inyector interactúa con un inducido magnético 90 conectado a la aguja para mover la aguja 84 a lo largo de su eje entre las configuraciones abierta y cerrada del inyector 74. Pueden proporcionarse otros tipos de válvulas para abrir y cerrar selectivamente la abertura 78' de salida del inyector 74, que incluyen, pero no se limitan a, una válvula piezoeléctricamente activada.

El inyector 74 se puede activar con precisión mediante accionamiento eléctrico de la válvula, para seleccionar la frecuencia y el volumen de inyección deseados. Los inyectores GDI están controlados por una unidad de control de motor, para ajustar el flujo y/o frecuencia de inyección basada en parámetros adecuados del motor, que incluyen, entre otros, la temperatura y presión de fluido inyectado, la velocidad del motor, la carga de motor (o la posición de acelerador), la presión de colector de admisión, la temperatura de cuerpo de inyector y la temperatura de refrigerante de motor; se aplica un control similar al inyector 74 cuando se utiliza para la inyección de lubricante a las juntas herméticas 56, de modo que la inyección de lubricante se puede adaptar a los parámetros de funcionamiento del motor.

Por tanto el inyector 74 actúa como un dispositivo dosificador que permite el control de la cantidad, la frecuencia y la temporización de la inyección de lubricante a las juntas herméticas 56. Los inyectores del tipo utilizado para los motores de inyección directa de gasolina (GDI) generalmente permiten un buen control sobre la duración de la inyección, lo que permite un control preciso de la cantidad de lubricante inyectado a lo largo del intervalo de funcionamiento del motor.

Alternativamente, se puede utilizar cualquier otro tipo de inyector adecuado. En una realización particular, el inyector 74 está diseñado para trabajar a una presión de 206,8 kPaa (30 psia) a 1241,1 kPaa (180 psia), por ejemplo, al menos 413,7 kPaa (60 psia), y/o para inyectar lubricante a una frecuencia de hasta una vez por revolución del motor y/o a una temperatura de al menos 52,8 °C (120 °F) a 121,1 °C (250 °F).

Con referencia a la Fig. 8, se muestra un ejemplo de un sistema de inyección de lubricación que puede usarse con cualquiera de los motores 12 e inyectores 74 descritos anteriormente. Este sistema de lubricación utiliza el lubricante que se hace circular al rotor 34, por ejemplo, para lubricar los cojinetes que soportan rotacionalmente el rotor 34 dentro de la cavidad de rotor y/o para enfriar el rotor 34, como el lubricante inyectado para lubricar las juntas herméticas 56. En una realización particular, el lubricante es aceite.

El sistema incluye una bomba de recuperación 92 en cada línea que comunica con una o más de las cavidades de lubricación del motor 12, para hacer circular el aceite usado de vuelta a un depósito 94 de aceite. Una bomba 96 de aceite de motor principal se comunica con el depósito 94 de aceite y proporciona aceite presurizado al motor 12. El aceite circula a través de un intercambiador de calor 98, por ejemplo ubicado aguas abajo de la bomba 96 de motor principal, de modo que el aceite usado se puede enfriar antes de ser recirculado al motor 12. El aceite circula a través de un filtro 99 para eliminar contaminantes, y luego se circula tanto al inyector 74 para proporcionar aceite a las juntas herméticas 56 como a las diversas cavidades de lubricación del motor 12 (por ejemplo, las cavidades de cojinetes). Los sensores 97, por ejemplo, ubicados entre el filtro 99 de aceite y el inyector 74/motor 12, proporcionan datos relevantes (incluida la temperatura de aceite y la presión de aceite) que se utilizan para controlar las bombas 92, 96 y/o el inyector 74. El aceite usado para alimentar el inyector 74 está por tanto a la presión de aceite de motor principal (en inglés, main oil pressure, MOP), es decir, la presurización proporcionada por la bomba 96 de aceite de motor principal es suficiente para alimentar el inyector 74.

Con referencia a la Fig. 9, se muestra un ejemplo de un sistema de inyección de lubricación que puede usarse con cualquiera de los motores 12 e inyectores 74 descritos anteriormente. Este sistema de lubricación utiliza parte del combustible circulado para combustión para la inyección para lubricar las juntas herméticas 56.

El sistema incluye una bomba 196 de combustible de primera etapa que se comunica con un depósito 194 de combustible y que proporciona combustible presurizado al motor 12. Se proporciona una bomba 192 de segunda etapa aguas abajo de la bomba 196 de primera etapa, con un filtro 199 de combustible ubicado entre las mismas para eliminar los contaminantes. El inyector 74 para las juntas herméticas 56 extrae combustible entre las bombas 196, 192 de primera etapa y de segunda etapa para usarlo como lubricante. La bomba 192 de segunda etapa suministra combustible a un sistema 100 de inyección de combustible (por ejemplo, un sistema de inyección de conducto común de alta presión) que suministra combustible presurizado a las cámaras 40 de trabajo (y/o a una subcámara que comunica con las cámaras de trabajo) para la combustión. Las líneas de derivación 195 hacen recircular el combustible de desbordamiento desde el sistema 100 de inyección de combustible y desde la bomba 192 de segunda etapa a una ubicación aguas arriba de la bomba 196 de primera etapa para la recirculación. Los sensores 197, por ejemplo, ubicados entre el depósito 194 de combustible y la bomba 196 de primera etapa, y entre la bomba 196 de primera etapa y el inyector 74, proporcionan datos relevantes (por ejemplo, la temperatura de combustible, la presión de combustible) que pueden usarse para controlar las bombas 92, 96, el sistema 100 de inyección de combustible y/o el inyector 74.

Se entiende que la configuración particular del sistema de inyección de lubricación puede variar. Por ejemplo, el sistema de inyección de lubricación para alimentar el inyector 74 para las juntas herméticas 56 puede ser independiente de la circulación de los otros fluidos del motor, aunque tal sistema independiente puede agregar peso y/o complejidad. En algunos sistemas que son particularmente, pero no exclusivamente, adecuados para fines de automoción, se pueden omitir las bombas de recuperación.

Aunque se ha mostrado un solo inyector 74, se entiende que se puede proporcionar alternativamente más de un inyector 74. Los dos o más inyectores 74 podrían ubicarse en diferentes posiciones angulares dentro de la carcasa, por ejemplo, uno para inyectar lubricante de junta hermética después del puerto de admisión y otro para inyectar lubricante en la sección de expansión de la carcasa. Los dos o más inyectores 74 podrían ubicarse alternativamente en la misma posición angular. Los múltiples inyectores 74 podrían usarse para inyección directa o para inyección en un colector, como se describió anteriormente.

En consecuencia, la presente divulgación permite lubricar las juntas herméticas 56 periféricas o de vértice haciendo circular lubricante desde una fuente de lubricante presurizado (como la bomba 96 y el depósito 94 de aceite, o la bomba 196 y el depósito 194 de combustible) al inyector 74, abriendo selectivamente la salida 78 del inyector 74, y cuando la salida 78 está abierta, suministrando el lubricante presurizado a través de la carcasa 32 y hacia la superficie interior de la cavidad de rotor con el inyector 74. Las juntas herméticas 56 entran en contacto con la superficie interior al rotar el rotor 34 dentro de la cavidad de rotor y se lubrican en consecuencia. El lubricante presurizado puede suministrarse a través de un colector 80 definido en la carcasa 32 o suministrarse mediante el inyector 74 directamente a las juntas herméticas 56. El inyector 74 permite dosificar la cantidad de lubricante que se suministra.

En una realización particular, y cuando se compara con un sistema de la técnica anterior en el que el suministro de lubricante a las juntas herméticas de vértice se controla mediante una bomba mecánica separada accionada por el árbol 16 de motor, el sistema aquí descrito permite un control más completo y mejorado sobre la frecuencia y cantidad de lubricante suministrado mediante el uso de entradas de sensor de motor adecuadas (por ejemplo, la presión y la temperatura de lubricante, la velocidad de motor) para definir la frecuencia y el volumen de inyección. Esto a su vez puede permitir una reducción del consumo de lubricante manteniendo las mismas tasas de desgaste y rendimiento del motor. Además, el presente sistema es en una realización particular más compacto y ligero, lo cual es crucial para aplicaciones aeroespaciales. Las emisiones del motor también pueden verse influidas positivamente mediante la adaptación adecuada de los parámetros de inyección. Cuando se utilizan inyectores GDI disponibles comercialmente, el sistema puede permitir una reducción en el coste. El sistema también permite que otros fluidos que proporcionan tasas de desgaste aceptables se utilicen como lubricantes, por ejemplo, combustible (combustible pesado, combustible diésel, etc.)

La descripción anterior pretende ser solo ilustrativa, y un experto en la técnica reconocerá que se pueden realizar cambios en las realizaciones descritas sin apartarse del alcance de la invención divulgada. Por ejemplo, la inyección de lubricante de junta hermética puede ser aplicable para lubricar juntas herméticas periféricas distintas de las juntas herméticas de vértice, en otros motores rotativos que tienen diferentes tipos de configuración (por ejemplo, juntas herméticas periféricas en álabes de una bomba de álabes rotativos). Las modificaciones que caen dentro del alcance de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica, a la luz de una revisión de esta divulgación, y se pretende que tales modificaciones entren dentro de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un motor (12) de combustión interna que comprende:

una carcasa (32) que define una cavidad de rotor; y

un rotor (34) recibido rotacionalmente dentro de la cavidad de rotor para definir una pluralidad de cámaras (40) de trabajo de volumen variable alrededor del rotor (34), teniendo el rotor (34) juntas herméticas (56, 60) periféricas espaciadas circunferencialmente solicitadas radialmente hacia fuera desde el rotor (34) y que se acoplan de forma deslizante a una parte de una superficie interior de la carcasa (32) al rotar el rotor (34) para separar las cámaras (40) de trabajo entre sí, teniendo la carcasa (32) un pasaje (70;170;270) de fluido definido a través de la abertura (72;172;272) en la parte de la superficie interior que se acopla a cada una de las juntas herméticas (56, 60) periféricas; y

un inyector (74) que tiene una entrada (76) para comunicación fluida con una fuente de lubricante presurizado y una salida (78) que se puede abrir y cerrar selectivamente, estando la salida (78) en comunicación fluida con el pasaje (70;170;270) de fluido para suministrar el lubricante presurizado a las juntas herméticas (56, 60) periféricas a través del pasaje (70;170;270) de fluido,

caracterizado por que:

el motor (12) comprende además sensores (97; 197) configurados para proporcionar datos sobre la temperatura de lubricante y/o presión de lubricante, en donde el inyector (74) está controlado por una unidad de control de motor configurada para ajustar el flujo y/o frecuencia de inyección de lubricante presurizado basándose en la temperatura y/o presión de lubricante.

2. El motor (12) como se define en la reivindicación 1, que comprende además una fuente de lubricante presurizado que incluye una bomba (96) y un depósito (94) de aceite, estando el depósito (94) de aceite en comunicación fluida con el rotor (34) para proporcionar lubricación para los cojinetes que soportan rotativamente el rotor (34) dentro de la cavidad de rotor y/o enfriamiento al rotor (34), comunicándose el depósito (94) de aceite con el rotor (34) a través de la bomba (96) y a través de un intercambiador de calor (98) para enfriar el aceite, siendo alimentado el inyector (74) por la bomba (96).

3. El motor (12) como se define en la reivindicación 1, que comprende además una fuente (30) de lubricante presurizado que incluye una bomba (196) y un depósito (194) de combustible, estando el depósito (194) de combustible en comunicación fluida con un sistema (100) de inyección de combustible para combustión en las cámaras (40) de trabajo, estando el depósito (194) de combustible en comunicación fluida con el sistema (100) de inyección de combustible a través de la bomba (196).

4. El motor (12) como se define en cualquier reivindicación anterior, en donde la salida (78) del inyector (74) está en comunicación fluida con un colector (80) definido en la carcasa (32), el pasaje (70;170;270) de fluido estando en comunicación fluida con el colector (80).

5. El motor (12) como se define en la reivindicación 4, en donde:

la carcasa (32) comprende además al menos un pasaje (70;170;270) de fluido adicional definida a través de la misma una abertura en la superficie interior para suministrar el lubricante a las juntas herméticas (60, 56) periféricas, el colector también en comunicación fluida con el al menos un pasaje (70;170;270) de fluido adicional; o

el pasaje (170) de fluido es una ranura alargada que se extiende a lo largo de una dirección axial de la carcasa (32).

6. El motor (12) como se define en cualquier reivindicación anterior, en donde la salida (78) del inyector (74) se recibe en el pasaje (70;170;270) de fluido y ubicado en la proximidad de la parte de la superficie interior que se acopla a cada una de las juntas herméticas (60, 56) periféricas para el suministro directo de lubricante a las juntas herméticas (60, 56) periféricas.

7. El motor (12) según se define en cualquier reivindicación anterior, en donde las juntas herméticas (60, 56) periféricas son juntas herméticas (56) de vértice, teniendo el rotor (34) partes (36) de vértice espaciadas circunferencialmente, cada una de las cuales incluye una de las juntas herméticas (56) de vértice solicitada radialmente hacia fuera desde una superficie exterior del rotor (34).

8. Un método de lubricación de juntas herméticas (60, 56) periféricas de un rotor (34) en un motor (12) de combustión interna, el rotor (34) rotativo dentro de una cavidad de rotor definida por una carcasa (32) del motor (12), el método que comprende:

hacer circular lubricante desde una fuente de lubricante presurizado a un inyector (74);

abrir selectivamente una salida (78) del inyector (74); y

cuando la salida (78) del inyector (74) está abierta, suministrar el lubricante presurizado a través de la carcasa (32) y a una superficie interna de la cavidad de rotor con el inyector (74), las juntas herméticas (60, 56) periféricas en contacto con la superficie interior al rotar el rotor (34) dentro de la cavidad de rotor, en donde opcionalmente el lubricante presurizado se hace circular al inyector a una presión de al menos 413,7 kPaa (60 psia),

caracterizado por que:

9. El método según se define en la reivindicación 8, en donde:

el lubricante presurizado es aceite, siendo la fuente de lubricante presurizado común con un sistema de aceite principal del motor (12), siendo el aceite circulado al inyector (74) a la misma presión que la del sistema de aceite principal; o

el lubricante presurizado es combustible.

10. El método según se define en la reivindicación 8 o 9, en donde el lubricante presurizado es suministrado por el inyector (74):

a un colector (80) definido en la carcasa (32), el lubricante presurizado que circula desde el colector (80) a las juntas herméticas (60, 56) periféricas a través de al menos un pasaje (70;170;270) de fluido definido a través de la carcasa (32); o

directamente a las juntas herméticas (60, 56) periféricas.

11. El método según se define en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde el suministro del lubricante presurizado con el inyector incluye la dosificación de una cantidad de lubricante que se suministra.