ES2877173T3 - Motor de combustión interna rotativo con relaciones volumétricas desiguales - Google Patents

Motor de combustión interna rotativo con relaciones volumétricas desiguales Download PDF

Info

Publication number
ES2877173T3
ES2877173T3 ES18156181T ES18156181T ES2877173T3 ES 2877173 T3 ES2877173 T3 ES 2877173T3 ES 18156181 T ES18156181 T ES 18156181T ES 18156181 T ES18156181 T ES 18156181T ES 2877173 T3 ES2877173 T3 ES 2877173T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
rotor
combustion chambers
rotor assembly
unequal
combustion
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.)
Active
Application number
ES18156181T
Other languages
English (en)
Inventor
Serge Dussault
Andre Julien
Michael Lanktree
Edwin Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pratt and Whitney Canada Corp
Original Assignee
Pratt and Whitney Canada Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pratt and Whitney Canada Corp filed Critical Pratt and Whitney Canada Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2877173T3 publication Critical patent/ES2877173T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/14—Shapes or constructions of combustion chambers
    • 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
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/22—Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member
    • 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
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • 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
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/006—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of dissimilar working principle
    • F01C11/008—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of dissimilar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger
    • 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
    • F01C20/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
    • F01C20/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by varying the volume of the working chamber
    • 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
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • 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
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • 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
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B53/04—Charge admission or combustion-gas discharge
    • F02B53/08—Charging, e.g. by means of rotary-piston pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/02—Pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F02B55/08—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • 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
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C2021/12—Control of working fluid admission or discharge
    • F01C2021/125—Arrangements for supercharging the working space
    • 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
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C2021/16—Other regulation or control
    • F01C2021/1606—Variation of the working chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B2053/005—Wankel engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/20—Geometry of the rotor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Un motor (12) de combustión interna rotativo que comprende: una carcasa (32) que tiene una cavidad de rotor; y un rotor (34) recibido en la cavidad de rotor y que coopera con la carcasa (32) para definir una pluralidad de cámaras (40) de combustión en la cavidad de rotor, teniendo cada una de las cámaras (40) de combustión un volumen de trabajo respectivo que es variable y una relación volumétrica teórica definida como una relación de un valor máximo del volumen de trabajo respectivo a un valor mínimo del volumen de trabajo respectivo a lo largo de una revolución del rotor (34), en donde al menos una primera y una segunda de las cámaras (40) de combustión tienen relaciones volumétricas teóricas desiguales, y la primera cámara (40) de combustión está bordeada por un primer flanco del rotor (34) y la segunda cámara (40) de combustión está bordeada por un segundo flanco del rotor (34), caracterizado por que: los flancos (66) primero y segundo tienen formas diferentes entre sí; el primer flanco (66) incluye una ranura que tiene un volumen desigual al de una ranura del segundo flanco; o el primer flanco (66) incluye una ranura (64) y el segundo flanco (66) está libre de ranuras.

Description

DESCRIPCIÓN
Motor de combustión interna rotativo con relaciones volumétricas desiguales
Descripción
CAMPO TÉCNICO
La solicitud se refiere en general a motores de combustión interna rotativos y, más particularmente, a las relaciones volumétricas de tales motores.
ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA
Para aumentar la potencia generada por volumen desplazado de un motor de combustión interna, se puede aumentar la densidad del aire en la entrada del motor utilizando un compresor de sobrealimentación. Dado que existe una limitación a la presión de pico que el motor puede tolerar, es una práctica común disminuir la relación de compresión volumétrica del motor cuando se usa una presión de sobrealimentación alta. Sin embargo, la presión de sobrealimentación que puede proporcionar el compresor es limitada durante las condiciones de arranque, y el motor tiene que depender principalmente de su propia compresión para proporcionar suficiente presión para encender la mezcla de aire y combustible; una pequeña relación de compresión volumétrica impide así el rendimiento del conjunto de motor en el arranque. En consecuencia, la relación de compresión volumétrica debe seleccionarse para adaptarse a los requisitos conflictivos de limitar la presión de pico mientras se proporciona suficiente presión durante el arranque. El documento US 3958906 A divulga un motor de combustión interna rotativo de la técnica anterior según el preámbulo de la reivindicación 1.
El documento WO 2013/017232 A2 divulga otro sistema de la técnica anterior.
SUMARIO
Según la presente invención, se proporciona un motor de combustión interna rotativo tal como se expone en la reivindicación 1.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Ahora se hace referencia a las figuras adjuntas en las que:
la Fig. 1 es un diagrama de un conjunto de motor según una ejemplo particular;
La Fig. 2 es un diagrama de un motor que puede usarse en el conjunto de motor de la Fig. 1, de acuerdo con un ejemplo particular;
la Fig. 3 es una vista esquemática en sección transversal de un conjunto de rotor que puede usarse en el motor de la Fig. 2, de acuerdo con un ejemplo particular; y
La Fig. 4 es una vista esquemática en sección transversal de un conjunto de rotor que muestra diferentes configuraciones de motor que pueden usarse para obtener diferentes valores para una o más relaciones volumétricas del conjunto de rotor.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Con referencia a la Fig. 1, se muestra de manera general un conjunto 10 de motor compuesto que, en un ejemplo particular, se usa como una unidad de potencia auxiliar (en inglés, Auxiliary Power Unit, APU). El conjunto 10 de motor generalmente incluye un compresor 20 de sobrealimentación que comprime el aire para alimentar un motor 12 de combustión interna intermitente, y un compresor 21 de carga que proporciona aire sangrado para la aeronave. Alternativamente, el compresor 20 de sobrealimentación también puede actuar como compresor de carga, es decir, ambas funciones pueden ser efectuadas por un mismo compresor.
El escape del motor 12 se alimenta a una sección de turbina de composición que incluye una o más turbinas 26, 22. Una o más de las turbinas 26, 22 se configuran para componer potencia con el motor 12; en el ejemplo mostrado, la turbina y los árboles de motor están acoplados a través de una transmisión proporcionada por una caja de engranajes 28. El o los compresores 20, 21 pueden accionarse mediante el motor 12 ya sea directa o indirectamente, es decir, el o los compresores 20, 21 pueden ser accionados por las turbinas 26, 22 y/o el motor 12. En el ejemplo mostrado, los compresores 20, 21 son accionados por las turbinas 26, 22, por ejemplo, al estar acoplados al mismo árbol o al acoplarse al árbol de turbina a través de una transmisión proporcionada por la caja de engranajes 28. En otro ejemplo particular, el o los árboles de el o los compresores 20, 21 se acopla(n) al árbol 16 de salida del motor 12, ya sea directamente o mediante una transmisión.
Se entiende que el conjunto 10 de motor compuesto puede tener una configuración diferente a la mostrada en la Fig. 1, que incluye, pero no se limita a, la configuración del sistema de motor de ciclo compuesto o motor de ciclo compuesto tal como se describe en la patente de EE. UU. n.° 7,753,036 de Lents et al. emitida el 13 de julio de 2010, o como se describe en la patente de EE. UU. n.° 7,775,044 de Julien et al. emitida el 17 de agosto de 2010, o como se describe en la publicación patente de EE. UU. n.° 2015/0275749 de Thomassin et al. publicado el 1 de octubre 2015, o tal como se describe en la publicación de patente de EE.UU. n.° 2015/0275756 de Bolduc et al. publicado el 1 de octubre de 2015. El conjunto 10 de motor compuesto se puede usar como motor primario, como, por ejemplo, en una aeronave u otro vehículo, o en cualquier otra aplicación adecuada.
Además, se entiende que el motor 12 se puede utilizar sin la sección de compresor y/o sin la sección de turbina. Por ejemplo, el motor 12 se puede utilizar solo.
Con referencia a la Fig. 2, se muestra el motor 12 según un ejemplo particular. En un ejemplo particular, el motor 12 incluye al menos dos (cuatro en el ejemplo mostrado) conjuntos 11 de rotor acoplados al eje 16 de salida. En un ejemplo particular, los conjuntos 11 de rotor están configurados como motores Wankel; sin embargo, se entiende que pueden usarse otros tipos adecuados de motor(es) de combustión interna.
Con referencia a la Fig. 3, se muestra un ejemplo del conjunto 11 de rotor configurado como un motor Wankel. Se entiende que la configuración de los conjuntos 11 de rotor, por ejemplo, la colocación de los puertos, el número y la colocación de las juntas herméticas, etc., puede variar con relación a la del ejemplo mostrado.
El conjunto 11 de rotor comprende una carcasa 32 que define una cavidad de rotor que tiene un perfil que define dos lóbulos, que es preferentemente un epitrocoide. Dentro de la cavidad de rotor se recibe un rotor 34. El rotor en este ejemplo define tres partes 36 de ápice espaciadas circunferencialmente y un perfil generalmente triangular con caras arqueadas hacia fuera. Las partes 36 de ápice están en acoplamiento hermético con la superficie interior de una pared 38 periférica de la carcasa 32 para formar tres cámaras 40 de combustión 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 (y de la parte 42 excéntrica) es paralelo al eje 46 de la carcasa 32 (y del árbol 16), y desviado de él una distancia d. Durante cada rotación del rotor 34, cada cámara 40 de combustión varía en volumen y se mueve alrededor de la cavidad de rotor para experimentar las cuatro fases de admisión, compresión, expansión y escape.
Se proporciona un puerto 48 de admisión, por ejemplo a través de la pared 38 periférica para admitir aire comprimido hacia dentro de una de las cámaras 40 de combustión. También se proporciona un puerto 50 de escape, por ejemplo a través de la pared 38 periférica para descargar los gases de escape de las cámaras 40 de combustión. Los pasos 52 para una bujía de chispa, una bujía de resistencia eléctrica u otra fuente de ignición, así como para uno o más inyectores de combustible de un sistema de inyección de combustible (no mostrado) también se proporcionan, por ejemplo, a través de la pared 38 periférica. De manera alternativa, el puerto 48 de admisión, el puerto 50 de escape y/o los pasos 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 de combustión, para la inyección piloto o previa de combustible para la combustión y el mecanismo de ignición puede comunicarse con esta subcámara.
Para un funcionamiento eficiente, las cámaras 40 de combustión se cierran herméticamente por medio de juntas herméticas 56 periféricas o de ápice accionadas por resorte que se extienden desde el rotor 34 para acoplar la superficie interior de la pared 38 periférica, y juntas 58 herméticas de cara o de gas accionadas por resorte y juntas herméticas 60 de extremo o de esquina que se extienden desde el rotor 34 para acoplar la superficie interior de las paredes 54 de extremo. El rotor 34 también incluye al menos un anillo de junta hermética de aceite accionado por resorte 62, 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.
El o los inyectores de combustible del motor 12, que en un ejemplo particular son inyectores de combustible de conducto común, se comunican con una fuente 30 (véase Fig. 1) de, en este ejemplo, combustible pesado (por ejemplo diésel, queroseno (combustible de aviación), biocombustible equivalente), y suministran el combustible pesado hacia dentro del conjunto 11 de rotor 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. Alternativamente, los inyectores pueden inyectar una mezcla de aire y combustible.
Cada cámara 40 de combustión tiene un volumen variable respectivo que es variable durante las revoluciones del rotor 34 cuando la cámara 40 de combustión rota alrededor de la cavidad de rotor. El volumen variable respectivo de la cámara 40 de combustión aumenta durante la fase de admisión, luego disminuye durante la fase de compresión, luego aumenta durante la fase de expansión y luego disminuye durante la fase de escape. Se define un volumen de trabajo variable para cada cámara 40 de combustión, correspondiente a la suma del volumen variable de la cámara 40 de combustión y del volumen de la(s) cavidad(es) que comunican con la cámara de combustión, si está(n) presente(s). Tales cavidades pueden incluir, por ejemplo, la(s) cavidad(es) definida(s) en el rotor 34 y que se comunica(n) con la cámara de combustión, por ejemplo, la ranura 64 de rotor en el flanco 66 de rotor, y/o la(s) cavidad(es) definida(s) en la carcasa 32 y que se comunica(n) con la cámara 40 de combustión, por ejemplo, la(s) cavidad(es) en la pared 38 periférica o pared 54 de extremo de la carcasa 32, incluyendo, entre otras, una subcámara piloto u otra cavidad piloto. En la presente solicitud, se entiende que la expresión "volumen de cavidad(es)" incluye un valor de cero volumen para tal(es) cavidad(es) cuando no se define(n) tal(es) cavidad(es).
Las relaciones volumétricas del conjunto 11 de rotor están influenciadas por el volumen de trabajo variable respectivo de las cámaras 40 de combustión. Tales relaciones volumétricas incluyen una relación volumétrica teórica rt, una relación de expansión volumétrica efectiva re y una relación de compresión volumétrica efectiva rec, todas las cuales pueden afectar la presión de pico (asociada con un umbral máximo para las relaciones volumétricas), y/o la capacidad para que el motor arranque y/o volver a encender (asociado a un umbral mínimo para las relaciones volumétricas). Las relaciones volumétricas rt , ref, rec también pueden afectar la potencia de salida del conjunto 11 de rotor.
La relación volumétrica teórica rt de una cámara 40 de combustión se define por la relación de su volumen de trabajo máximo Vm a x a su volumen de trabajo mínimo Vm in a lo largo de la trayectoria de la revolución del rotor 34 dentro de la cavidad de rotor, es decir, la relación volumétrica teórica se define como rt = Vm a x /Vm in . En un conjunto de rotor típico, los flancos 66 de rotor son idénticos y la relación volumétrica teórica rt es la misma para todas las cámaras 40 de combustión de un mismo conjunto 11 de rotor. Son posibles otras configuraciones, como se detallará más adelante.
La relación de compresión volumétrica efectiva rec de una cámara 40 de combustión está determinada por la variación de su volumen de trabajo durante su fase de compresión, pero también por la posición del puerto 48 de entrada. La relación de compresión volumétrica efectiva corresponde a Vc-i /Vc2, donde Vc 1 es el volumen de trabajo inmediatamente después de que se cierra el puerto 48 de entrada (es decir, el volumen de trabajo máximo durante la parte de la fase de compresión donde el puerto 48 de entrada está cerrado), y Vc 2 es el volumen de trabajo al final de la fase de compresión (es decir, el volumen de trabajo mínimo durante la fase de compresión). El volumen de trabajo mínimo Vc 2 durante la fase de compresión puede ser igual a Vm in , o puede no ser igual a Vm in , por ejemplo, cuando la carcasa 32 incluye una o más cavidades que se comunican con la cámara 40 de combustión durante la fase de compresión (ejemplos de los cuales se detallan más adelante).
En un ejemplo particular, las cámaras 40 de combustión que tienen relaciones volumétricas teóricas rt iguales pero definidas en conjuntos 11 de rotor que tienen diferentes posiciones para el puerto 48 de entrada tienen relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales, es decir, la relación de compresión volumétrica efectiva rec de estas cámaras 40 de combustión tienen valores diferentes entre sí. En otro ejemplo particular, las cámaras 40 de combustión que tienen relaciones volumétricas teóricas rt desiguales (es decir, relaciones volumétricas teóricas rt con valores diferentes entre sí) y utilizadas con un puerto 48 de entrada en la misma posición también tienen relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales, ya sea que las cámaras 40 de combustión estén definidas en un mismo o en diferentes conjuntos 11 de rotor. Por tanto, se pueden obtener cámaras 40 de combustión con relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales teniendo relaciones volumétricas teóricas rt desiguales, para las cámaras 40 de combustión que forman parte de un mismo conjunto 11 de rotor o de diferentes conjuntos 11 de rotor, y/o teniendo cámaras 40 de combustión de los conjuntos 11 de rotor con diferentes posiciones del puerto 48 de entrada entre sí.
La relación de expansión volumétrica efectiva ref de una cámara 40 de combustión está determinada por la variación de su volumen de trabajo durante su fase de expansión, pero también por la posición del puerto 50 de escape. La relación de expansión volumétrica efectiva ref corresponde a Ve -i/Ve 2, donde Ve 1 es el volumen de trabajo inmediatamente antes de que se abra el puerto 50 de escape (es decir, el volumen de trabajo máximo durante la parte de la fase de expansión donde el puerto de escape está cerrado), y Ve 2 es el volumen de trabajo al comienzo de la fase de expansión (es decir, el volumen de trabajo mínimo durante la fase de expansión). El volumen de trabajo mínimo Ve 2 durante la fase de expansión puede ser igual a Vm in , o puede no ser igual a Vm in , por ejemplo, cuando la carcasa 32 incluye una o más cavidades que se comunican con la cámara 40 de combustión durante la fase de expansión (ejemplos de los cuales se detallan más adelante).
En un ejemplo particular, dos cámaras 40 de combustión que tienen relaciones volumétricas teóricas rt iguales pero definidas en conjuntos 11 de rotor que tienen diferentes posiciones para el puerto 50 de escape tienen relaciones de expansión volumétrica efectiva ref desiguales, es decir, las relaciones de expansión volumétrica efectiva ref de las cámaras 40 de combustión tienen valores diferentes entre sí. En otro ejemplo particular, las cámaras 40 de combustión que tienen relaciones volumétricas teóricas rt desiguales y se utilizan con un puerto 50 de escape en la misma posición también tienen relaciones de expansión volumétrica efectiva desiguales ref, ya sea que las cámaras 40 de combustión estén definidas en un mismo o en diferentes conjuntos 11 de rotor. Por tanto, se pueden obtener cámaras de combustión con relaciones de expansión volumétrica efectiva ref desiguales teniendo relaciones volumétricas teóricas rt desiguales, para las cámaras 40 de combustión que forman parte de un mismo conjunto 11 de rotor o de diferentes conjuntos 11 de rotor, y/o teniendo cámaras 40 de combustión de los conjuntos 11 de rotor con diferentes posiciones del puerto 50 de escape entre sí.
Volviendo a la Fig. 2, en un ejemplo particular, el motor 12 incluye dos o más conjuntos 11 de rotor que están configurados de modo que al menos una de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y una de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor tiene relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales. En un ejemplo particular, ninguna de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor tiene la misma relación de compresión volumétrica efectiva rec y/o relación de expansión volumétrica efectiva re como cualquiera de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Se entiende que los conjuntos de rotor particulares correspondientes al "primer y segundo" conjuntos 11a, 11b de rotor podrían ser cualquiera de los conjuntos de rotor del motor 12 y no están limitados a los conjuntos particulares mostrados en la Fig. 2.
En un ejemplo particular, uno de los conjuntos 11 de rotor tiene la(s) cámara(s) 40 de combustión con una relación de compresión volumétrica efectiva rec más alta que la(s) cámara(s) 40 de combustión del/(los) otro(s) conjunto(s) 11 de rotor (por ejemplo, rec = 8 mientras que la(s) cámara(s) de combustión del/(los) otro(s) conjunto(s) 11 de rotor tiene/(tienen) una relación de compresión volumétrica efectiva rec de 6; también son posibles otros valores). El conjunto 11 de rotor con la relación de compresión volumétrica efectiva rec más alta puede configurarse para su uso durante el arranque en frío y para proporcionar capacidad de reencendido. El sistema de inyección del conjunto de rotor con la relación de compresión volumétrica más alta puede incluir una subcámara y/o un tamaño de inyector diferente al del/(los) otro(s) conjunto(s) de rotor, por ejemplo, para que coincida con la presión de pico de funcionamiento y la carga de los otros conjuntos de rotor, especialmente a alta potencia y/o para maximizar la densidad de salida del conjunto de rotor con la relación de compresión volumétrica más alta.
Por ejemplo, en un ejemplo particular, se omite el conjunto 11 de rotor mostrado en líneas discontinuas, y el motor 12 incluye tres conjuntos 11 de rotor, donde dos de los conjuntos 11b, 11c de rotor tienen una relación de compresión volumétrica efectiva rec y/o relación de expansión volumétrica efectiva re de 6 para todas sus cámaras 40 de combustión, y el conjunto de rotor restante 11a tiene una relación de compresión volumétrica efectiva rec y/o relación de expansión volumétrica efectiva re de 8 para todas sus cámaras 40 de combustión. También son posibles otras configuraciones.
Con referencia a la Fig. 4, se muestran varios ejemplos de configuraciones que permiten que dos conjuntos 11a, 11b de rotor tengan cámaras 40 de combustión con relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales, donde las líneas discontinuas muestran las variaciones entre los dos conjuntos 11a, 11b de rotor. Se entiende que las configuraciones mostradas son únicamente ilustrativas y que también son posibles otras variaciones adecuadas dentro de las enseñanzas de esta memoria.
En un ejemplo particular, los conjuntos 11a, 11b de rotor tienen posiciones diferentes para el puerto 48 de entrada entre sí, es decir, la desviación angular aa entre el puerto 48a de entrada y un punto de referencia X dado del primer conjunto 11a de rotor no es la misma que la desviación angular ab entre el puerto 48b de entrada y el punto de referencia X correspondiente del segundo conjunto 11b de rotor. El punto de referencia X puede ser, por ejemplo, la intersección entre los dos lóbulos más cercanos al lugar de la combustión (lugar del punto muerto); se puede utilizar cualquier otro punto de referencia, siempre que se utilicen puntos de referencia correspondientes en todos los conjuntos 11 de rotor, es decir, los puntos de referencia se superpondrían si los conjuntos 11 de rotor estuvieran colocados alineados con las carcasas 32 que tuvieran la misma orientación.
Por ejemplo, un número "A-T de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y un número "B1" de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor tienen la misma relación volumétrica teórica rt, donde "A-i 'V" B1" pueden ser una, algunas o todas las cámaras 40 de combustión del respectivo conjunto 11a, 11b de rotor. Debido a las diferentes posiciones de los puertos 48 de entrada, la relación de compresión volumétrica efectiva rec de la(s) cámara(s) 40 de combustión "A1" del primer conjunto 11a de rotor es desigual a la de la(s) cámara(s) 40 de combustión "B1" del segundo conjunto 11b de rotor. En un ejemplo particular, "A1" y "B1" corresponden a todas las cámaras 40 de combustión del conjunto 40 de rotor respectivo. Otras configuraciones también son posibles.
En otro ejemplo particular, los conjuntos 11a, 11b de rotor tienen posiciones diferentes para el puerto 50 de escape entre sí, es decir, la desviación angular pa entre el puerto 50a de escape y el punto de referencia X dado del primer conjunto 11a de rotor no es la misma que la desviación angular pb entre el puerto 50b de escape y el punto de referencia X dado del segundo conjunto 11b de rotor. Por ejemplo, un número "A2" de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y un número "B2" de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor tienen la misma relación volumétrica teórica rt , donde "A2 "y" B2" pueden ser una, algunas o todas las cámaras 40 de combustión del conjunto 11a, 11b de rotor respectivo. Debido a las diferentes posiciones de los puertos 50 de entrada, la relación de expansión volumétrica efectiva re de la(s) cámara(s) 40 de combustión "A2" del primer conjunto 11a de rotor es desigual a la de la(s) cámara(s) 40 de combustión "B2" del segundo conjunto 11b de rotor. En un ejemplo particular, "A2" y "B2" corresponden a todas las cámaras 40 de combustión del conjunto 11a, 11b de rotor respectivo. Otras configuraciones también son posibles.
En otro ejemplo particular, los dos conjuntos 11a, 11b de rotor pueden tener diferentes posiciones entre sí tanto para los puertos 48 de entrada como para los puertos 50 de escape. Por ejemplo, un número "A3" de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y un número "B3" de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor tienen la misma relación volumétrica teórica rt, donde "A3 "y" B3" pueden ser una, algunas o todas las cámaras 40 de combustión del conjunto 11a, 11b de rotor respectivo. Debido a las diferentes posiciones de los puertos 48 de entrada y de las diferentes posiciones de los puertos 50 de escape, la relación de compresión volumétrica efectiva rec de la(s) cámara(s) 40 de combustión "A3" del primer conjunto 11a de rotor es desigual a la de la(s) cámara(s) 40 de combustión "B3" del segundo conjunto 11b de rotor, y la relación de expansión volumétrica efectiva ref de la(s) cámara(s) 40 de combustión "A3" del primer conjunto 11a de rotor es desigual a la de la(s) cámara(s) 40 de combustión "B3"del segundo conjunto 11b de rotor. En un ejemplo particular, "A3" y "B3" corresponden a todas las cámaras 40 de combustión del conjunto 11a, 11b de rotor respectivo. Otras configuraciones también son posibles.
Se entiende que la relación de compresión volumétrica efectiva rec de una cámara 40 de combustión dada puede diferir de su relación de expansión volumétrica efectiva ref, dependiendo de la posición relativa del puerto 48 de entrada y del puerto 50 de escape.
En otro ejemplo particular, los dos conjuntos 11a, 11b de rotor definen una relación volumétrica teórica rt desigual, es decir, un número "A4 " de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor tiene/tienen una primera relación volumétrica teórica rt, y un número "B4 " de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor tiene/tienen una segunda relación volumétrica teórica rt desigual con respecto a la primera relación volumétrica teórica rt , donde "A4 " y "B4" pueden ser una, algunas o todas las cámaras 40 de combustión del conjunto 11a, 11b de rotor respectivo. En un ejemplo particular, "A4" y "B4" corresponden a todas las cámaras 40 de combustión del conjunto 11a, 11b de rotor respectivo. La relación de compresión volumétrica efectiva rec de la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor puede no ser la misma que la de la(s) cámara(s) de combustión'^" del segundo conjunto 11b de rotor, y/o la relación de expansión volumétrica efectiva ref de la(s) cámara(s) 40 de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor puede no ser la misma que la de la(s) cámara(s) 40 de combustión "B4" del segundo conjunto 11a de rotor, dependiendo de las posiciones relativas de los puertos 48, 50 de entrada y escape. Se entiende que las cámaras 40 de combustión de diferentes conjuntos 11 de rotor que tienen relaciones volumétricas teóricas rt desiguales se pueden usar con conjuntos de rotor que tienen diferentes posiciones de puerto 48 de entrada y/o diferentes posiciones de puerto 50 de escape, y con los conjuntos 11 de rotor que tienen la misma posición entre sí para el puerto 48 de entrada y la misma posición entre sí para el puerto 50 de escape.
Para tener relaciones volumétricas teóricas rt desiguales, la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor tiene(n) un volumen de trabajo mínimo y/o máximo desigual al de la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor; esto puede deberse a diferencias entre los rotores 34 y/o las carcasas 32 de los dos conjuntos 11a, 11b de rotor. Las diferencias entre las carcasas 32 de los dos conjuntos 11a, 11b de rotor se pueden utilizar para obtener una diferencia en volumen de trabajo mínimo y/o máximo, y en consecuencia en la relación volumétrica teórica rt , entre todas las cámaras 40 del primer conjunto 11a de rotor y todas las cámaras 40 del segundo conjunto 11b de rotor, de modo que todas las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor tienen una relación volumétrica teórica rt respectiva desigual a la de cualquiera de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Las diferencias entre los rotores 34 de los dos conjuntos 11a, 11b de rotor se pueden utilizar para obtener una diferencia en volumen de trabajo mínimo y/o máximo, y en consecuencia en la relación volumétrica teórica rt , entre una, alguna o todas las cámaras 40 del primer conjunto 11a de rotor y una, alguna o todas las cámaras 40 del segundo conjunto 11b de rotor, de modo que una, alguna o todas las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor tiene(n) una relación volumétrica teórica rt respectivo desigual a la de una, alguna o todas las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor.
Todavía refiriéndose a la Fig. 4, en un ejemplo particular, el rotor 34 de al menos uno de los conjuntos 11a, 11b de rotor incluye en uno, algunos o todos los flancos 66 una ranura 64 definida en la cara de rotor periférica, o cualquier otra cavidad definida en el rotor 34 y que se comunica con una o más de las cámaras 40 de combustión. Por ejemplo, la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor corresponde(n) a un flanco respectivo que tiene una ranura 64a y/o se comunica(n) con cualquier otra cavidad de rotor, y la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor corresponde(n) a un flanco respectivo que tiene una ranura 64b y/o se comunica(n) con cualquier otra cavidad de rotor; alternativamente, la(s) cámara(s) de combustión "A4" o "B4" puede(n) corresponder a un flanco respectivo sin una ranura o cavidad de rotor que se comunique con la(s) misma(s) (es decir, con un volumen de ranura/cavidad de rotor a cero). El volumen de trabajo mínimo y/o máximo de la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor difieren respectivamente del volumen de trabajo mínimo y/o máximo de la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor teniendo el volumen de la ranura 64a/cavidad de rotor desigual al volumen de la ranura 64b/cavidad de rotor. Esta diferencia en el volumen de trabajo entre los dos conjuntos 11a, 11b de rotor permite así que la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor tenga(n) una relación volumétrica teórica rt desigual a la de la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor. La diferencia en el volumen de trabajo producida por la diferencia en el volumen de ranura/cavidad de rotor también se puede utilizar para definir las relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o las relaciones de expansión volumétrica efectiva ref desiguales entre la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor y la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor.
En otro ejemplo particular, los rotores 34 de los dos conjuntos 11a, 11b de rotor tienen diferentes formas periféricas entre sí, para obtener volúmenes desiguales para sus cámaras 40 de combustión. Esta diferencia de forma se puede aplicar a uno, solo algunos o todos los flancos 66 de los rotores 34. Por ejemplo, la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor corresponde(n) a un flanco 66a respectivo y la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor corresponde(n) a un flanco 66b respectivo, teniendo los flancos 66a, 66b formas diferentes entre sí. Los volúmenes de trabajo mínimo y máximo de la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor difieren respectivamente de los volúmenes de trabajo mínimo y máximo de la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor al tener diferente la forma del flanco 66a de la forma del flanco 66b. Esta diferencia en el volumen de trabajo entre los dos conjuntos 11a, 11b de rotor permite así que la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor tenga(n) una relación volumétrica teórica rt desigual a la de la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor. La diferencia en el volumen de trabajo producida por la diferencia en la forma de flanco también se puede utilizar para definir las relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o las relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales entre la(s) cámara(s) de combustión "A4" del primer conjunto 11a de rotor y la(s) cámara(s) de combustión "B4" del segundo conjunto 11b de rotor.
En otro ejemplo particular, los rotores 34 de los dos conjuntos 11a, 11b de rotor están acoplados a partes 42a, 44b de árbol excéntrico que son diferentes entre sí. El eje 44a central de la parte 42a de árbol excéntrico del primer conjunto 11a de rotor está desviado del eje 46 central del árbol 16 de motor por una distancia di desigual a la distancia d2 entre el eje 44b central de la parte 42b de árbol excéntrico del segundo conjunto 11b de rotor y el eje 46 central del árbol 46 de motor, es decir, la desviación de los rotores 34 de los dos conjuntos 11a, 11b de rotor son diferentes entre sí. Esta diferencia en la desviación de rotor afecta el volumen de trabajo de todas las cámaras 40 de combustión de los conjuntos 11a, 11b de rotor, de modo que los volúmenes de trabajo mínimo y máximo de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor difieren respectivamente de los volúmenes de trabajo mínimo y máximo de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Esta diferencia de volumen de trabajo entre los dos conjuntos 11a, 11b de rotor define así relaciones volumétricas teóricas rt desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. La diferencia en el volumen de trabajo producida por la diferencia en la desviación de rotor también se puede utilizar para definir las relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o las relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor.
En otro ejemplo particular, la carcasa 32 de al menos uno de los conjuntos 11a, 11b de rotor incluye una o más cavidades en comunicación sucesiva con las cámaras 40 de combustión; ejemplos de tales cavidades se muestran en 68, 70, 72, y pueden definirse en la pared 38 periférica (cavidades 68, 70) y/o en la pared del extremo 54 (cavidad 72). El volumen de la(s) cavidad(s) 68, 70, 72 de carcasa (que puede ser cero cuando no se proporciona(n) tal(es) cavidad(es) 68, 70, 72) del primer conjunto 11a de rotor es desigual al del segundo conjunto 11b de rotor. Esta diferencia en el volumen de cavidad de carcasa afecta el volumen de trabajo de todas las cámaras 40 de combustión de los conjuntos 11a, 11b de rotor, de modo que los volúmenes de trabajo mínimo y/o máximo de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor difieren respectivamente de los volúmenes de trabajo mínimo y/o máximo de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Esta diferencia de volumen de trabajo entre los dos conjuntos 11a, 11b de rotor define así relaciones volumétricas teóricas rt desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Si la(s) cavidad(es) se comunican(n) con las cámaras 40 de combustión durante la fase de compresión del ciclo (por ejemplo, la cavidad 72), la diferencia en el volumen de cavidad de carcasa puede definir relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Si la(s) cavidad(es) se comunican(n) con las cámaras 40 de combustión durante la fase de expansión del ciclo (por ejemplo, la cavidad 68), la diferencia en el volumen de cavidad de carcasa puede definir relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor.
En otro ejemplo particular, la forma de la cavidad de rotor del primer conjunto 11a de rotor es diferente de la de la cavidad de rotor del segundo conjunto 11b de rotor. Por ejemplo, la forma periférica de las dos cavidades de rotor, es decir, la forma de las paredes 38, 38' periféricas de los dos conjuntos 11a, 11b de rotor, pueden ser diferentes entre sí. Esta diferencia en la forma de cavidad de rotor afecta el volumen de trabajo de todas las cámaras 40 de combustión de los conjuntos 11a, 11b de rotor, de modo que los volúmenes de trabajo mínimo y/o máximo de las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor difieren respectivamente de los volúmenes de trabajo mínimo y/o máximo de las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Esta diferencia de volumen de trabajo entre los dos conjuntos 11a, 11b de rotor define así relaciones volumétricas teóricas rt desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Si la diferencia en el perfil de cavidad de rotor se encuentra en la fase de compresión del ciclo, la diferencia en el perfil de cavidad de rotor puede definir relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor. Si la diferencia en el perfil de cavidad de rotor se encuentra en la fase de expansión del ciclo, la diferencia en el perfil de cavidad de rotor puede definir relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales entre las cámaras 40 de combustión del primer conjunto 11a de rotor y las cámaras 40 de combustión del segundo conjunto 11b de rotor.
En un ejemplo particular, un mismo conjunto 11 de rotor está configurado para tener al menos dos de sus cámaras 40 de combustión con relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales, teniendo relaciones volumétricas teóricas rt desiguales para estas cámaras 40 de combustión. Por ejemplo, el conjunto 11 de rotor puede tener dos cámaras 40 de combustión que tienen la misma relación volumétrica teórica rt (y, en consecuencia, la misma relación de compresión volumétrica efectiva rec, y las mismas relaciones de expansión volumétrica efectiva ref, donde las relaciones de compresión y expansión efectiva ref, rec pueden o no ser iguales entre sí), y una tercera cámara 40 de combustión que tiene una relación volumétrica teórica rt desigual a la de las otras dos cámaras 40 de combustión (y, en consecuencia, una relación de compresión volumétrica efectiva rec desigual a la de las otras dos cámaras 40 de combustión, y una relación de expansión volumétrica efectiva ref desigual a la de las otras dos cámaras 40 de combustión). En otro ejemplo, el conjunto 11 de rotor tiene tres cámaras de combustión con relaciones volumétricas teóricas rt desiguales (es decir, tres valores diferentes) y, en consecuencia, relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y relaciones de expansión volumétrica desiguales ref. Esto puede permitir, por ejemplo, tener al menos una cámara 40 de combustión con una relación de compresión volumétrica efectiva rec más baja que es más adecuada para presiones de pico, y al menos una cámara 40 de combustión con una relación de compresión volumétrica efectiva rec más alta que es más adecuada para condiciones de arranque; la relación de compresión volumétrica efectiva más alta y más baja rec puede ser respectivamente más alta o más baja que la relación de compresión volumétrica efectiva rec "media" que sería adecuada para acomodar los dos requisitos en conflicto en un conjunto de rotor "estándar" que tenga la misma relación de compresión volumétrica efectiva rec en todas las cámaras de combustión.
En un ejemplo particular, el conjunto 11 de rotor tiene cámaras 40 de combustión con una compresión volumétrica efectiva y/o relación de expansión rec, ref que tiene un primer valor para la primera cámara de combustión (por ejemplo, rec = 8,0 y/o ref = 8,0), un segundo valor para la segunda cámara de combustión (por ejemplo, rec = 8,2 y/o ref = 8,2), y un tercer valor para la tercera cámara de combustión (por ejemplo, rec = 7,8 y/o ref = 7,8). En otro ejemplo particular, el conjunto de rotor tiene cámaras 40 de combustión con una relación de compresión y/o de expansión volumétrica efectiva rec, ref que tiene un primer valor para la primera cámara de combustión (por ejemplo, rec = 7,8 y/o ref = 7,8), y un segundo valor para las otras dos cámaras de combustión (por ejemplo, rec = 8,0 y/o ref = 8,0). También son posibles otros valores, que incluyen mayores diferencias entre las cámaras 40 de combustión.
El conjunto 11 de rotor que tiene cámaras 40 de combustión con relaciones volumétricas rt, ref, rec desiguales puede usarse en un motor 12 que incluye un conjunto 11 de rotor único, o en un motor 12 que incluye múltiples conjuntos 11 de rotor, ya sea que este motor 12 sea parte de un conjunto 10 de motor compuesto, parte de cualquier otro conjunto de motor adecuado, o utilizado solo. En un motor con múltiples conjuntos 11 de rotor, todos los conjuntos 11 de rotor pueden configurarse con la misma distribución de relaciones volumétricas rt , ref, rec para sus cámaras 40 de combustión, o con diferentes distribuciones de las relaciones volumétricas rt, ref, rec. Por ejemplo, cada conjunto 11 de rotor podría tener una cámara 40 de combustión que tiene una relación volumétrica teórica rt desigual a la de las otras cámaras 40 de combustión del conjunto 11 de rotor, estando los conjuntos 11 de rotor configurados de manera similar entre sí, o configurados de manera diferente entre sí, por ejemplo, con cámaras de combustión de diferentes conjuntos de rotor que tienen relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o relaciones de expansión volumétrica efectiva ref desiguales . En otro ejemplo, uno solo de los conjuntos de rotor podría tener cámaras 40 de combustión con relaciones volumétricas teóricas rt desiguales mientras que el/(los) otro(s) conjunto(s) 11 de rotor del motor 12 tiene(n) cada uno cámaras 40 de combustión con relaciones volumétricas teóricas rt iguales.
Relaciones volumétricas teóricas rt desiguales y, en consecuencia, relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y relaciones de expansión volumétrica efectiva ref desiguales, entre las cámaras 40 de combustión de un mismo conjunto 11 de rotor se pueden obtener a través de cualquier configuración que permita que las cámaras 40 de combustión tengan volúmenes de trabajo mínimos y/o máximos desiguales. Como se detalla anteriormente, los volúmenes de trabajo desiguales de las cámaras 40 de combustión del mismo conjunto 11 de rotor se obtienen definiendo volúmenes desiguales para la/(las) ranura(s) 64, 64a, 64b de los flancos 66 de rotor (que incluye la definición de un volumen cero, es decir, omitiendo la ranura), o teniendo diferentes formas para los flancos 66, 66a, 66b de rotor que definen las cámaras 40 de trabajo. Por ejemplo, la forma del flanco 66 de rotor que define una, algunas o todas las cámaras 40 de combustión puede variar de la forma típica de trocoide usada en un motor Wankel.
En un ejemplo particular, el conjunto 11 de rotor con cámaras 40 de combustión que tienen relaciones volumétricas teóricas rt desiguales, relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y relaciones de expansión volumétrica efectiva ref desiguales, y el motor 12 con cámaras de combustión de diferentes conjuntos 11 de rotor que tienen relaciones volumétricas teóricas rt desiguales, relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o las relaciones de expansión volumétrica efectiva ref desiguales permiten adaptarse a los requisitos conflictivos de limitar la presión de pico durante la carga máxima al tiempo que proporcionan una capacidad de reencendido adecuada, por ejemplo, al proporcionar al menos dos relaciones de compresión volumétrica efectiva rec y/o relaciones de expansión volumétrica efectiva ref diferentes cada uno adaptado para uno de estos requisitos. En un ejemplo particular, la capacidad de reencendido, que es particularmente importante para aplicaciones de motores de aeronaves en las que la capacidad de arranque debe demostrarse en condiciones adversas a grandes altitudes (baja presión) y temperaturas ambiente frías, se puede proporcionar por tanto con un impacto mínimo en el rendimiento del motor a carga máxima.
Se entiende que una combinación cualquiera o cualquier combinación de las configuraciones del conjunto de rotor descritas en esta memoria se puede utilizar para obtener un conjunto de rotor que tenga una o más cámaras de combustión con una relación volumétrica teórica rt, una relación de compresión volumétrica efectiva rec y/o una relación de expansión volumétrica efectiva ref que tengan un valor particular. Por ejemplo, el volumen de trabajo de una, algunas o todas las cámaras de combustión de un conjunto de rotor se puede seleccionar para definir un valor deseado para la relación volumétrica teórica rt, seleccionando un volumen particular para la/(las) ranura(s) de flanco correspondientes, para otra(s) cavidad(es) de rotor que se comunica(n) con la(s) cámara(s) de combustión y/o para la(s) cavidad(es) de carcasa que se comunica(n) con la(s) cámara(s) de combustión; y/o seleccionando una forma periférica particular para el rotor y/o la cavidad de rotor; y/o seleccionando una distancia particular entre los ejes centrales de la parte del árbol excéntrico y del árbol de motor. La posición de los puertos 48, 50 de entrada y escape puede determinarse mediante la relación de compresión volumétrica efectiva rec y la relación de expansión volumétrica efectiva re deseadas para la cámara 40 de combustión.
En un ejemplo particular, una combinación cualquiera o cualquier combinación de las configuraciones del conjunto de rotor descritas en esta memoria se usa para obtener un conjunto de rotor que tiene una, algunas o todas sus cámaras de combustión que definen una relación volumétrica teórica rt correspondiente a cualquiera de los siguientes valores: 8,2 o menos; 8 o menos; 7,8 o menos; 7,5 o menos; 7,2 o menos; 6,5 o menos; 5,5 o menos; aproximadamente 8,2; aproximadamente 8; aproximadamente 7,5; aproximadamente 7,8; aproximadamente 7,2; aproximadamente 6,5; aproximadamente 5,5; aproximadamente 5; de 5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5, a 7,2, a 6,5 o a 5,5; de 5,5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5, a 7,2 o a 6,5; de 6,5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5 o a 7,2; de 7,2 a 8,2, a 8, a 7,8 o a 7,5; de 7,5 a 8,2, a 8 o a 7,8; de 7,8 a 8,2 o a 8; de 8 a 8,2.
En un ejemplo particular, una combinación cualquiera o cualquier combinación de las configuraciones del conjunto de rotor descritas en esta memoria se usa para obtener un conjunto de rotor que tiene una, algunas o todas sus cámaras de combustión que definen una relación de compresión volumétrica efectiva rec correspondiente a cualquiera de los siguientes valores: 8,2 o menos; 8 o menos; 7,8 o menos; 7,5 o menos; 7,2 o menos; 6,5 o menos; 5,5 o menos; aproximadamente 8,2; aproximadamente 8; aproximadamente 7,5; aproximadamente 7,8; aproximadamente 7,2; aproximadamente 6,5; aproximadamente 5,5; aproximadamente 5; de 5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5, a 7,2, a 6,5 o a 5,5; de 5.5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5, a 7,2 o a 6,5; de 6,5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5 o a 7,2; de 7,2 a 8,2, a 8, a 7,8 o a 7,5; de 7,5 a 8,2, a 8 o a 7,8; de 7,8 a 8,2 o a 8; de 8 a 8,2.
En un ejemplo particular, una combinación cualquiera o cualquier combinación de las configuraciones del conjunto de rotor descritas en esta memoria se usa para obtener un conjunto de rotor que tiene una, algunas o todas sus cámaras de combustión que definen una relación de expansión volumétrica efectiva re correspondiente a cualquiera de los siguientes valores: 8,2 o menos; 8 o menos; 7,8 o menos; 7,5 o menos; 7,2 o menos; 6,5 o menos; 5,5 o menos; aproximadamente 8,2; aproximadamente 8; aproximadamente 7,5; aproximadamente 7,8; aproximadamente 7,2; aproximadamente 6,5; aproximadamente 5,5; aproximadamente 5; de 5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5, a 7,2, a 6,5 o a 5,5; de 5.5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5, a 7,2 o a 6,5; de 6,5 a 8,2, a 8, a 7,8, a 7,5 o a 7,2; de 7,2 a 8,2, a 8, a 7,8 o a 7,5; de 7,5 a 8,2, a 8 o a 7,8; de 7,8 a 8,2 o a 8; de 8 a 8,2.
La descripción anterior pretende ser solo ilustrativa, y un experto en la materia reconocerá que se pueden realizar cambios en las realizaciones descritas sin apartarse del alcance de la invención divulgada. Por ejemplo, se entiende que los diversos ejemplos de configuraciones de rotor y/o de carcasa se pueden combinar para obtener relaciones de compresión volumétrica efectiva rec desiguales y/o relaciones de expansión volumétrica efectiva re desiguales para cámaras de combustión de un mismo conjunto de rotor o de diferentes conjuntos de rotor. Otras modificaciones que se sitúen dentro del alcance de la presente invención serán evidentes para los expertos en la materia, a la luz de una revisión de esta divulgación, y se pretende que dichas modificaciones se sitúen dentro de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Un motor (12) de combustión interna rotativo que comprende:
una carcasa (32) que tiene una cavidad de rotor; y
un rotor (34) recibido en la cavidad de rotor y que coopera con la carcasa (32) para definir una pluralidad de cámaras (40) de combustión en la cavidad de rotor, teniendo cada una de las cámaras (40) de combustión un volumen de trabajo respectivo que es variable y una relación volumétrica teórica definida como una relación de un valor máximo del volumen de trabajo respectivo a un valor mínimo del volumen de trabajo respectivo a lo largo de una revolución del rotor (34), en donde al menos una primera y una segunda de las cámaras (40) de combustión tienen relaciones volumétricas teóricas desiguales, y la primera cámara (40) de combustión está bordeada por un primer flanco del rotor (34) y la segunda cámara (40) de combustión está bordeada por un segundo flanco del rotor (34), caracterizado por que:
los flancos (66) primero y segundo tienen formas diferentes entre sí;
el primer flanco (66) incluye una ranura que tiene un volumen desigual al de una ranura del segundo flanco; o el primer flanco (66) incluye una ranura (64) y el segundo flanco (66) está libre de ranuras.
2. El motor (12) de combustión interna rotativo según se define en la reivindicación 1, en donde la relación volumétrica teórica de una tercera de las cámaras (40) de combustión es desigual a las relaciones volumétricas teóricas de la primera y segunda cámaras (40) de combustión.
3. El motor (12) de combustión interna rotativo según se define en cualquier reivindicación anterior, en donde el motor (12) de combustión interna rotativo es un motor Wankel, teniendo la cavidad de rotor una forma epitrocoide con dos lóbulos, teniendo el rotor (34) un perfil generalmente triangular definido por tres partes de ápice espaciadas circunferencialmente.
ES18156181T 2017-02-09 2018-02-09 Motor de combustión interna rotativo con relaciones volumétricas desiguales Active ES2877173T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/428,303 US10526961B2 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Rotary internal combustion engine with unequal volumetric ratios

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2877173T3 true ES2877173T3 (es) 2021-11-16

Family

ID=61192739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18156181T Active ES2877173T3 (es) 2017-02-09 2018-02-09 Motor de combustión interna rotativo con relaciones volumétricas desiguales

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10526961B2 (es)
EP (2) EP3892818B1 (es)
CA (1) CA2992207A1 (es)
ES (1) ES2877173T3 (es)
PL (1) PL3361046T3 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10526961B2 (en) * 2017-02-09 2020-01-07 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with unequal volumetric ratios

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3236213A (en) * 1961-07-10 1966-02-22 Yanmar Diesel Engine Co Rotary type compound internal combustion engines
US3941522A (en) 1974-09-13 1976-03-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Modified rotary compressor yielding sinusoidal pressure wave outputs
US3958906A (en) * 1974-12-23 1976-05-25 Briggs & Stratton Corporation Rotary engine with modified trochoidally shaped inner wall
US3998054A (en) * 1975-04-16 1976-12-21 Whitestone Bruce G Rotary mechanism with improved volume displacement characteristics
US4091789A (en) * 1977-02-11 1978-05-30 Curtiss-Wright Corporation Stratified charge fuel injection system for rotary engine
US4531694A (en) 1982-10-18 1985-07-30 Soloy Conversions, Ltd. Turbine engine drive and mounting assembly for fixed wing aircraft
US5168846A (en) * 1991-06-14 1992-12-08 Paul Marius A Rotary engine with variable displacement
GB9313905D0 (en) 1993-07-06 1993-08-25 Rolls Royce Plc Shaft power transfer in gas turbine engines
US5537973A (en) 1995-07-19 1996-07-23 Wittry; David B. Rotary engine with glow ignition system
US6266952B1 (en) * 1998-10-28 2001-07-31 Ewan Choroszylow Process for controlling compressors
WO2004074655A1 (en) 2003-02-24 2004-09-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Low volumetric compression ratio integrated turbo-compound rotary engine
KR100680775B1 (ko) * 2004-09-24 2007-02-09 주식회사 원택 로터리 엔진
IL170165A (en) * 2005-08-08 2010-12-30 Haim Rom Wankel and similar rotary engines
US7753036B2 (en) 2007-07-02 2010-07-13 United Technologies Corporation Compound cycle rotary engine
JP4930479B2 (ja) * 2007-10-17 2012-05-16 マツダ株式会社 ロータリーピストンエンジン及びその設計方法
US8656888B2 (en) 2011-07-28 2014-02-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with variable volumetric compression ratio
US9027345B2 (en) 2011-07-28 2015-05-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound engine system with rotary engine
AT512369B1 (de) 2011-08-04 2013-10-15 Avl List Gmbh Rotationskolbenmaschine
AT512152B1 (de) * 2011-12-19 2013-06-15 Avl List Gmbh Rotationskolbenmaschine
US9926843B2 (en) 2012-07-20 2018-03-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound cycle engine
US10107195B2 (en) 2012-07-20 2018-10-23 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound cycle engine
US9410441B2 (en) 2012-09-13 2016-08-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Turboprop engine with compressor turbine shroud
US10526961B2 (en) * 2017-02-09 2020-01-07 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with unequal volumetric ratios
JP7159662B2 (ja) * 2018-07-17 2022-10-25 マツダ株式会社 ロータリピストンエンジン

Also Published As

Publication number Publication date
US10526961B2 (en) 2020-01-07
US20200123970A1 (en) 2020-04-23
EP3361046B1 (en) 2021-05-12
EP3892818B1 (en) 2024-05-01
EP3361046A1 (en) 2018-08-15
PL3361046T3 (pl) 2021-11-22
US11261781B2 (en) 2022-03-01
EP3892818A1 (en) 2021-10-13
US20180223728A1 (en) 2018-08-09
CA2992207A1 (en) 2018-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11187146B2 (en) Compound engine system with rotary engine
US10697365B2 (en) Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US10138804B2 (en) Rotary internal combustion engine
US10533486B2 (en) Method of operating an engine having a pilot subchamber at partial load conditions
EP2559847A2 (en) Rotary internal combustion engine with exhaust purge and method of operating the engine
US10557407B2 (en) Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US10801394B2 (en) Rotary engine with pilot subchambers
ES2841063T3 (es) Motor de combustión interna con rotor que tiene superficie periférica desplazada
ES2877173T3 (es) Motor de combustión interna rotativo con relaciones volumétricas desiguales
EP3628839B1 (en) Engine assembly with multiplie rotary engine stacks