WO2009154511A1 - Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания - Google Patents

Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
WO2009154511A1
WO2009154511A1 PCT/RU2009/000290 RU2009000290W WO2009154511A1 WO 2009154511 A1 WO2009154511 A1 WO 2009154511A1 RU 2009000290 W RU2009000290 W RU 2009000290W WO 2009154511 A1 WO2009154511 A1 WO 2009154511A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
prechamber
rotor
internal combustion
stator
combustion engine
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000290
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Вячеслав Валентинович КУРНАЙКИН
Original Assignee
Kurnaykin Vyacheslav Valentino
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 Kurnaykin Vyacheslav Valentino filed Critical Kurnaykin Vyacheslav Valentino
Publication of WO2009154511A1 publication Critical patent/WO2009154511A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/02—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion characterised by the arrangement of the combustion chamber in the chamber in the plant
    • F02C5/04—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion characterised by the arrangement of the combustion chamber in the chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/10—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid forming a resonating or oscillating gas column, i.e. the combustion chambers having no positively actuated valves, e.g. using Helmholtz effect
    • F02C5/11—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid forming a resonating or oscillating gas column, i.e. the combustion chambers having no positively actuated valves, e.g. using Helmholtz effect using valveless combustion chambers

Definitions

  • the invention relates to engine building, in particular to rotary internal combustion engines.
  • the invention improves the efficiency, simplify the design and improve the operation of rotary engines.
  • the prechamber rotary internal combustion engine consists of a fixed cylindrical stator with built-in: prechamber (space for preparation and combustion of the working mixture), gas distribution valve, air inlet channel, working and exhaust gas outlet channels (exhaust window).
  • the prechamber rotary internal combustion engine has a rotor with a working zone, gears of the gas distribution valve shaft drive from the rotor shaft, end caps with a seal, an injector providing fuel through the nozzle to the prechamber, an air compressor driven by the rotor shaft through gears to create the necessary air pressure in the prechamber (for preparing the working mixture), electric air compressor (for creating the necessary air pressure in the air receiver before starting the engine), air ny receiver.
  • the invention relates to engine building, in particular rotary internal combustion engines, and can be used as a drive in various machines, power plants, automobiles, aircraft, shipbuilding and other industries related to the use of power plants.
  • Known rotary internal combustion engine consisting of a stator housing with an inner cylindrical surface and with a combustion chamber, a rotor with a profiled outer surface and one protrusion of the interface with the working surface of the stator, three compression dampers (including two at the inlet and outlet of the combustion chamber and the third diametrically opposite between the exhaust and suction manifolds) installed in the grooves of the stator with the possibility of contact with the profiled outer surface of the rotor for I have suction and compression cavities.
  • the objective of the invention is to avoid sealing the gap between the rotor and the stator, increasing reliability, power, efficiency, resource while reducing the weight and dimensions of the engine.
  • a prechamber rotary internal combustion engine comprising: a rotor with a working zone, a fixed housing with a prechamber, a gas distribution valve, inlet, outlet channels and windows, an air compressor to create the necessary degree of air compression in the prechamber through the air receiver (for various types of motor fuel), an injector for supplying fuel through the nozzle to the fuel pre-chamber, there is no need to seal the gap between the rotor and the stator, since air is compressed by an air compressor, the process Denmark and Working combustion mixture occurs in the prechamber separated from the working gas control valve rotor zones.
  • FIG. 1 shows a General view of a prechamber rotary engine
  • Figures 3.4 and 5 show sections of a prechamber rotary engine
  • figures 6, 7 and 8 show a longitudinal section of a prechamber rotary internal combustion engine with an impeller with blades as a rotor
  • the operation of the gas distribution valve is shown
  • Figures 9 and 10 show a general view of the prechamber turbine ICE
  • Figures 1 1.12 and 13 show sections of a prechamber turbine ICE.
  • a prechamber rotary internal combustion engine contains: a fixed housing 1 containing a gas distribution valve 5, a channel 6 for supplying compressed air to the prechamber, a channel 7 for the directional action of the outlet of working gases from the prechamber 2, a window 9 for exhaust gases to enter the exhaust pipe 18, a prechamber 2 with glow plugs located therein 3 and injector nozzles 4.
  • the engine has a rotor 8 with a working zone, gears 13 of the drive of the gas distribution valve shaft 12 from the rotor shaft 17, end caps 14 with a seal, injector 15 providing fuel through the nozzle 4 in prechamber 2, an air compressor 10 with a gear drive from the rotor shaft to create the necessary air pressure in the prechamber (for preparing the working
  • a prechamber rotary internal combustion engine operates as follows: air compressed by compressor 10 enters the air receiver 11. Air pressure is created in the air receiver to create the necessary compression ratio of the working mixture (different for different types of motor fuels) in the prechamber.
  • the air receiver is equipped with a safety valve. Air is supplied from the air receiver through channel 6, through the gas distribution valve 5 to the pre-chamber 2. After filling the pre-chamber with air with the necessary compression ratio and closing the inlet window with the gas distribution valve, the required amount of fuel is supplied through the nozzle 4 to the pre-chamber. At the beginning of the opening by the gas distribution valve 5 of the channel 7 of the directional action of the outlet of the working gases from the prechamber, a spark is supplied to the candle 3.
  • valve timing works as follows: a cylindrical shaft 12 having a feedthrough channel 19, the liners 22 rotates inside a stationary cylindrical sleeve 20 having an inlet window of the prechamber 21 and an outlet window of the channel directional action.
  • the gap between the sleeve 20 and the shaft 12 is sealed with a packing 23.
  • This design of the gas distribution valve can be used in piston internal combustion engines.

Abstract

Форкамерный роторный ДВС решает проблему недолговечности уплотнения зазора между ротором и статором роторных ДВС, отсутствием необходимости уплотнения. Процесс образования и сгорания рабочей смеси происходит в форкамере. Форкамера расположена в статоре и отделена от рабочей зоны ротора газораспределительным клапаном. Сжатый воздух в форкамеру подаётся через газораспределительный клапан воздушным компрессором. Топливо в форкамеру подаётся через форсунку инжектором. После воспламенения рабочей смеси в форкамере, рабочие газы выходят через газораспределительный клапан по каналу направленного действия на рабочую зону ротора. Основной эффект достигается отсутствием возвратно-поступательных движений во всех узлах двигателя, повышая его ресурс, надёжность, мощность и обороты. Единый изобретательский замысел заключается в переносе камеры сгорания, отделённой от рабочей зоны газораспределительным клапаном.

Description

Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективности работы, упростить конструкцию и усовершенствовать работу роторных двигателей. Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания состоит из неподвижного цилиндрического статора со встроенными: форкамерой (пространство приготовления и сгорания рабочей смеси), газораспределительным клапаном, впускным воздушным каналом, каналами выхода рабочих и отработавших газов (выпускное окно). Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания имеет ротор с рабочей зоной, шестерни привода вала газораспределительного клапана от вала ротора, торцевые крышки с уплотнением, инжектор обеспечивающий подачу через форсунку горючего в форкамеру, воздушный компрессор с приводом от вала ротора через шестерни для создания необходимого давления воздуха в форкамере (для приготовления рабочей смеси), воздушный компрессор с электроприводом (для создания в воздушном ресивере необходимого давления воздуха перед запуском двигателя), воздушный ресивер.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к двигателестроению, в частности двигателям роторным внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве привода в различных машинах, энергетических установках, автомобилях, летательных аппаратах, судостроении и других отраслях, связанных с использованием силовых установок.
Известен роторный двигатель внутреннего сгорания по патенту РФ 2203430 от 2003.04.27, состоящий из корпуса статора с внутренней цилиндрической поверхностью и с камерой сгорания, ротора с профилированной внешней поверхностью и одним выступом сопряжения с рабочей поверхностью статора, трех компрессионных заслонок (в т.ч. двух на входе и выходе камеры сгорания и третьей диаметрально противоположной между выхлопным и всасывающими коллекторами), установленных в пазах статора с возможностью контакта с профилированной внешней поверхностью ротора для образования полостей всаса и сжатия.
Недостатками данного двигателя являются
- процесс всасывания топливной смеси происходит на целый оборот ротора раньше ее подачи в камеру сгорания, что сопряжено с ее оседанием на стенки камеры всасывания , как результат, снижение эффективности работы двигателя;
- в описании не указано, что удерживает заслонку на входе в камеру сгорания в открытом положении в период нагнетания горючей смеси в нее и что удерживает заслонку на выходе из камеры сгорания в открытом положении в период рабочего хода ротора;
1 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - наличие двух из трех заслонок без указания метода их работы подразумевает необходимость исполнения систем, управляющих ими, что сопряжено с организацией сложных кинематических или газовых систем. Если попытаться определить коэффициент использования общей рабочей поверхности двигателя к поверхности рабочего хода за один полный оборот вала, то в данном случае он близок к величине 0,5. При этом показателем эффективности также может быть соотношение поверхности рабочего хода к компрессионному ходу приготовления горючей смеси, который равен 1,0.
Задачей изобретения является уход от уплотнения зазора между ротором и статором, повышение надёжности, мощности, КПД, ресурса при снижении веса и габаритов двигателя.
Задачи достигаются тем, что в форкамерном роторном ДВС, содержащем: ротор с рабочей зоной, неподвижный корпус с форкамерой, газораспределительным клапаном, впускными, выпускными каналами и окнами, воздушный компрессор для создания в форкамере через воздушный ресивер необходимой степени сжатия воздуха (для различных видов моторных топлив), инжектора для подачи через форсунку в форкамеру топлива, отсутствует необходимость в уплотнении зазора между ротором и статором, так как сжатие воздуха производится воздушным компрессором, процесс создания и сгорания рабочей смеси происходит в форкамере отделённой от рабочей зоны ротора газораспределительным клапаном.
Сущность изобретения поясняется чертежами с указанием основных частей из которых состоит форкамерный роторный ДВС, где на фигурах 1 и 2 показан общий вид форкамерного роторного ДВС, на фигурах 3,4 и 5 показаны разрезы форкамерного роторного ДВС, на фигурах 6, 7 и 8 показан продольный разрез форкамерного роторного ДВС с рабочим колесом с лопатками в качестве ротора, показана работа газораспределительного клапана, на фигурах 9 и 10 показан общий вид форкамерного турбинного ДВС, на фигурах 1 1,12 и 13 показаны разрезы форкамерного турбинного ДВС.
Форкамерный роторный ДВС содержит: неподвижный корпус 1 содержащий газораспределительный клапан 5, канал 6 подачи в форкамеру сжатого воздуха, канал 7 направленного действия выхода рабочих газов из форкамеры 2, окно 9 выхода отработанных газов в выхлопную трубу 18, форкамеру 2 с расположенными в ней свечей накаливания 3 и форсунки инжектора 4. Двигатель имеет ротор 8 с рабочей зоной, шестерни 13 привода вала газораспределительного клапана 12 от вала ротора 17, торцевые крышки 14 с уплотнением, инжектор 15 обеспечивающий подачу через форсунку 4 горючего в форкамеру 2, воздушный компрессор 10 с приводом шестерней от вала ротора для создания необходимого давления воздуха в форкаме (для приготовления рабочей
2 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) смеси), воздушный компрессор 16 с электроприводом (для создания в воздушном ресивере необходимого давления воздуха перед запуском двигателя), воздушный ресивер 1 1 со встроенным предохранительным (регулирующим давлении воздуха в ресивере) клапаном.
Форкамерный роторный ДВС работает следующим образом: воздух сжимаемый компрессором 10 поступает в воздушный ресивер 11. В воздушном ресивере создаётся давление воздуха для создания необходимой степени сжатия рабочей смеси (различное для различных видов моторных топлив) в форкамере. Воздушный ресивер оснащён предохранительным клапаном. Из воздушного ресивера воздух подаётся по каналу 6, через газораспределительный клапан 5 в форкамеру 2. После наполнения форкамеры воздухом с необходимой степенью сжатия и закрытия впускного окна газораспределительным клапаном, через форсунку 4 в форкамеру инжектором 15 подаётся необходимое количество топлива. При начале открытия газораспределительным клапаном 5 канала 7 направленного действия выхода рабочих газов из форкамеры на свечу 3 подаётся искра. В форкамере происходит воспламенение рабочей смеси. Образовавшиеся рабочие газы выходя из форкамеры через канал 7 направленного действия отдают свою энергию рабочему колесу (ротору) 8, приводя его во вращение. Отработавшие газы выводятся через выпускное окно 9 в выхлопную трубу 18.
Экономический эффект достигается высоким КПД, меньшим расходом топлива из- за снижения сил инерции и трения, простотой конструкции и изготовления форкамерного ДВС.
Клапан газораспределитель работает следующим образом: цилиндрический вал 12 имеющий проходной канал 19, вкладыши 22 вращается внутри неподвижной цилиндрической втулки 20 имеющей впускное окно форкамеры 21 и выпускное окно канала направленного действии. Зазор между втулкой 20 и валом 12 уплотняется сальниковым уплотнением 23. Преимуществами использования этого клапана являются:
1 Простота конструкции
2 Низкая себестоимость
3 Долговечность достигающаяся в двое меньшими оборотами относительно рабочего колеса и охлаждением его поверхности со всех сторон воздухом (находящемся под давлением во впускном канале) и рабочей смесью (находящейся в форкамере).
4 Простотой ремонта или замены.
5 Не зависанием при больших оборотах.
Данная конструкция газораспределительного клапана может применяться и в поршневых ДВС.
3 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

Формула изобретения
Форкамерный роторный ДВС содержащий воздушный компрессор с приводом от вала ротора через шестерни для создания необходимого давления воздуха в форкаме (для приготовления рабочей смеси), воздушный компрессор с электроприводом (для создания в воздушном ресивере необходимого давления воздуха перед запуском двигателя), воздушный ресивер, неподвижный цилиндрический статор со встроенными форкамерой (пространство приготовления и сгорания рабочей смеси), газораспределительным клапаном, впускным воздушным каналом, каналами выхода рабочих и отработавших газов, а так же двигатель имеет ротор с рабочей зоной, шестерни привода вала газораспределительного клапана от вала ротора, торцевые крышки с уплотнением, инжектор обеспечивающий подачу через форсунку горючего в форкамеру.
На данном принципе работы форкамерного роторного ДВС предлагается использовать следующие варианты компоновок:
1 Форкамерный роторный ДВС с размещенной в статоре одной и более форкамер и ротором с одной или более рабочими зонами в качестве рабочего колеса.
2 Форкамерный роторный ДВС с размещённой в статоре одной и более форкамер и ротором с лопатками в качестве рабочего колеса. При оснащении статора двумя и более форкамерами (на один ротор) допускается в целях экономии топлива (при отсутствии необходимости создания крутящего момента) отключать дополнительные форкамеры. Для чего дополнительные форкамеры оснащаются электромагнитными клапанами расположенными на каналах подачи сжатого воздуха перед газораспределительными клапанами. Прекращение подачи топлива производится инжектором.
3 Форкамерный турбинный ДВС с форкамерами расположенными по краю торцевой крышки 24 и турбиной 25 в качестве рабочего колеса.
4 Форкамерный роторный или турбинный ДВС с клапанами как у поршневого ДВС в место газораспределительного клапана.
4 ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2009/000290 2008-06-16 2009-06-08 Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания WO2009154511A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008124534 2008-06-16
RU2008124534/06A RU2387851C2 (ru) 2008-06-16 2008-06-16 Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009154511A1 true WO2009154511A1 (ru) 2009-12-23

Family

ID=41434271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000290 WO2009154511A1 (ru) 2008-06-16 2009-06-08 Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2387851C2 (ru)
WO (1) WO2009154511A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9038594B2 (en) 2011-07-28 2015-05-26 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US9528434B1 (en) 2011-07-28 2016-12-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US10557407B2 (en) 2011-07-28 2020-02-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
US10544732B2 (en) 2011-07-28 2020-01-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary internal combustion engine with removable subchamber insert
RU2550234C2 (ru) * 2012-10-10 2015-05-10 Евгений Павлович Елистратов Двигатель внутреннего сгорания
RU2606035C1 (ru) * 2015-10-16 2017-01-10 Владимир Александрович Никитин Роторно - лопастной двигатель с отдельной вращающейся камерой сгорания
US10041402B2 (en) 2016-05-12 2018-08-07 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal combustion engine with split pilot injection
US10145291B1 (en) 2017-10-10 2018-12-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary engine and method of combusting fuel
US10801394B2 (en) 2017-11-29 2020-10-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotary engine with pilot subchambers
RU2718465C2 (ru) * 2018-02-05 2020-04-08 Григорьев Виктор Миронович Способ работы двигателя внутреннего сгорания пятитактного раздельного выпуска газов, турбодвигатель и турбина (варианты)
RU202173U1 (ru) * 2020-07-23 2021-02-05 Герман Васильевич Половинкин Роторный двигатель с внешней камерой сгорания

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US817814A (en) * 1904-06-01 1906-04-17 Engineering And Dev Company Of New York Rotary engine.
US4807440A (en) * 1987-02-24 1989-02-28 Ahmed Salem Internal combustion engine
US5237811A (en) * 1990-12-26 1993-08-24 Stockwell James K Rotary internal combustion engine apparatus
RU2102619C1 (ru) * 1991-10-21 1998-01-20 Орбитал Энджин Компани (Аустралия) ПТИ Лимитед Способ дозирования топлива, устройство для его осуществления, способ дозирования текучих сред и устройство для его осуществления
US5845479A (en) * 1998-01-20 1998-12-08 Electric Power Research Institute, Inc. Method for providing emergency reserve power using storage techniques for electrical systems applications

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US817814A (en) * 1904-06-01 1906-04-17 Engineering And Dev Company Of New York Rotary engine.
US4807440A (en) * 1987-02-24 1989-02-28 Ahmed Salem Internal combustion engine
US5237811A (en) * 1990-12-26 1993-08-24 Stockwell James K Rotary internal combustion engine apparatus
RU2102619C1 (ru) * 1991-10-21 1998-01-20 Орбитал Энджин Компани (Аустралия) ПТИ Лимитед Способ дозирования топлива, устройство для его осуществления, способ дозирования текучих сред и устройство для его осуществления
US5845479A (en) * 1998-01-20 1998-12-08 Electric Power Research Institute, Inc. Method for providing emergency reserve power using storage techniques for electrical systems applications

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008124534A (ru) 2009-12-27
RU2387851C2 (ru) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009154511A1 (ru) Форкамерный роторный двигатель внутреннего сгорания
US10968820B2 (en) Method of combusting fuel in a rotary internal combustion engine with pilot subchamber and ignition element
US9771860B2 (en) Internal combustion engine with common rail pilot and main injection
CA2844015C (en) Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
EP2551448B1 (en) Rotary internal combustion engine with pilot subchamber and method of injecting fuel
US9399947B2 (en) Internal combustion engine with pilot and main injection
US10557407B2 (en) Rotary internal combustion engine with pilot subchamber
KR20110083603A (ko) 연소가 간헐적인 연소 터빈
CA2978592A1 (en) Method of operating an engine having a pilot subchamber at partial load conditions
EP3152401B1 (en) Rotary motor
RU2324830C1 (ru) Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора
RU202524U1 (ru) Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания
RU2411375C2 (ru) Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
CN102996236A (zh) 轮环样气缸环转活塞发动机
RU2441992C1 (ru) Роторно-поршневой дизельный двигатель
RU127407U1 (ru) Барабанный двигатель
RU2743607C1 (ru) Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания
RU2382890C2 (ru) Устройство четырехтактного бесшатунного двигателя внутреннего сгорания, работающего на пылевидном топливе
RU2241131C1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
CN104963739A (zh) 一种带旋转式供排气系统的发动机
CZ309445B6 (cs) Rotační spalovací motor
PL145453B2 (en) Turbine combustion engine in particular for powering vehicles
CN204877660U (zh) 一种涡轮增压汽油机
RU2425233C1 (ru) Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания
RU2280180C1 (ru) Роторный двигатель внутреннего сгорания

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09766916

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 21.04.2011)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09766916

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1