BRPI0902232A2 - aperfeiçoamento em motor a ar comprimido com duplo estágio - Google Patents

Abstract

APERFEIçOAMENTO EM MOTOR A AR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTáGIO compreendido por um bloco do motor formado a partir de um pistão alojado em uma camisa, cuja secção superior detém um bico injetor primário, ladeado por uma válvula de saída, enquanto lateralmente verifica-se um bico injetor secundário, sendo o braço do pistão fixado através de um pino na biela acoplada a um eixo excêntrico, apoiado sobre rolamentos, enquanto os extremos são acoplados a uma polia e um volante de inércia, sendo o motor de duplo estagio composto por uma biela triangular, fixado através de um pino a um pistão que desliza no interior de uma camisa, sobre e sob a qual verifica-se um canal entrada de pressão e de saida, dita biela detém na secção inferior um eixo excêntrico.

Description

"APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR A AR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTAGIO".

Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um"APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR A AR COMPRIMIDO COMDUPLO ESTAGIO", que visa proporcionar um motor ar comprimido comduplo estágio de força motriz, que visa um novo sistema de explosão comduplo estágio de força, onde temos um pistão a cada giro de 360 graus doeixo excêntrico, que correspondente a duas câmaras de pressão de ar, sendouma câmara superior e uma câmara inferior.

Vários são os tipos de motores utilizados para locomoção deveículos. A maioria dos automóveis utiliza um motor de combustão interna agasolina. Na câmara de combustão do motor, uma mistura de vapor degasolina e ar é comprimida e inflamada por uma centelha das velas. Osgases produzidos se expandem realizando o trabalho e, em seguida, sãoeliminados pelo escapamento, completando um ciclo que se repete.

Um motor que utiliza a gasolina como combustível realizatrabalho queimando uma mistura de vapor de gasolina e ar dentro de umcilindro. Por esta razão, é também chamado de motor de combustão interna.Quando a mistura de ar com combustível queima, formam-se gases quentes.

Estes se expandem rapidamente e empurram as partes interiores do motor,fazendo-as mover. Este movimento pode rodar hélices, ou operar máquinas.A potência de um motor à explosão, isto é, o trabalho que pode produzir, égeralmente expressa em cavalos-vapor ou watts.

Os motores à explosão são compactos e leves comparativamente asua potência, isto faz com que sejam mais usados em veículos, automóveis,cortadores de grama, motocicletas, ônibus, aviões e pequenos barcos. Osmotores à explosão também podem funcionar como usinas elétricas portáteis- por exemplo, para fornecer energia para acionar bombas e outras máquinasem fazendas.

Existem dois tipos principais de motores à explosão: motores demovimento alternado ou motores alternativos e motores rotativos. Osmotores alternativos possuem êmbolos que se movem para cima e parabaixo ou para frente e para trás. Uma parte chamada virabrequim transformaeste movimento alternado em movimento circular, giratório, que acionarodas. Um motor rotativo, conhecido também como motor Wenkel, utilizarotores no lugar de êmbolos. Os rotores produzem diretamente o movimentogiratório.

Os motores à explosão alternativos são classificados (1) pelonúmero de tempos ou percurso do êmbolo em cada ciclo, (2) pelo tipo decompressão, (3) pelo modo em que são refrigerados, (4) pelo arranjo de suasválvulas, (5) pelo arranjo de seus cilindros e (6) pela maneira com sãoalimentados com ar e combustível.

Os motores à explosão operam em um ciclo de dois tempos ou dequatro tempos. Um ciclo, ou modo de funcionamento do motor, significa ospassos que devem ser repetidos para a combustão da mistura ar -combustível nos cilindros. Os tempos são os movimentos de vaivém dosêmbolos. Um motor de quatro tempos tem um ciclo composto dos tempos deadmissão ou de aspiração; compressão; combustão ou explosão; e expulsãoou escapamento dos gases. Em um motor com ciclo de dois tempos, o ciclose opera combinando os tempos de admissão e compressão ao da explosão,ao fim do tempo de explosão. Ainda que os motores de dois tempos tenhambaixa eficiência, são mais simples de construir e de menor custo do que ummotor de quatros tempos e são empregados onde abaixo custo é importante,como, por exemplo, em um cortador de grama.Um motor de dois tempos desenvolve mais potência em relaçãoao peso e dimensão do que o motor de quatro tempos. Cada cilindro, em ummotor de dois tempos, produz uma explosão a cada volta do virabrequim.

Mas em um motor de quatro tempos, um cilindro produz uma explosão, umavolta sim, outra não do virabrequim. Quando um êmbolo se move de baixopara cima em um cilindro, comprime a mistura de ar e gasolina na câmara decombustão. Um número conhecido como razão de compressão, indicaproporção da mistura comprimida. Um motor de alta compressão pode teruma razão de compressão de dez para um. Tal motor comprime a mistura a1/10 do seu volume original. Um motor de baixa compressão tem uma razãode oito para um.

Os motores de alta compressão queimam a gasolina com maiseficiência que os de baixa compressão. Entretanto, os motores de altacompressão necessitam de gasolina com alto índice de octana. A maioria dasgasolinas de alto índice de octana contém aditivos de chumbo, quedanificam os aparelhos denominados conversores catalíticos, colocados nosistema de exaustão a fim de remover poluentes. No início da década de1970, por esta e outras razões, os fabricantes reduziram as razões decompressão - e a necessidade de octanagem - dos motores de veículos.

No primeiro estágio do ciclo de combustão, chamado indução, oar é aspirado para o interior do cilindro, penetrando nele através da válvulade entrada.

Durante o segundo estágio, a compressão, o pistão sobe ecomprime o ar dentro do cilindro, em proporção muito mais elevada do quenum motor a gasolina comum.

Na ignição, o combustível é injetado no ar comprimido a altatemperatura, entrando em combustão espontânea e forçando o movimentodo pistão para baixo.

No último estágio, denominado exaustão, os gases que seformaram na fase anterior são expelidos do interior do cilindro pelomovimento ascendente do pistão.

No motor a diesel a descida do pistão não aspira a mistura decombustível; somente ar puro entra no cilindro. E, quando o pistão sedesloca para cima, apenas esse ar sofre compressão. A compressão internano cilindro atinge um grau muito mais elevado que nos motores a gasolina -suas taxas de compressão vão de 14:1 a 25:1. Em conseqüência, atemperatura do ar comprimido eleva-se consideravelmente, chegando aultrapassar os 700°. À medida que o pistão se aproxima do limite máximo deseu curso, um fino jato de combustível é impulsionado para o interior docilindro. Devido à alta compressão, o ar fica tão quente que, ao receber ocombustível, faz este entrar em combustão espontânea, dispensando apresença da vela de ignição (ou ignição eletrônica).

Como no motor a diesel o volume de ar aspirado para o interior docilindro é sempre o mesmo, a velocidade da máquina é controlada apenaspela quantidade de combustível fornecida pelo injetor.

O motor a diesel permite adaptações para funcionar compraticamente qualquer tipo de combustível, desde os óleos vegetais, até ogás natural e a gasolina de alta octanagem; porém, o mais comum eadequado é o óleo diesel destilado do óleo mineral cru. O óleo diesel é maisvolátil que a gasolina e seu ponto de combustão situa-se aproximadamente a75°C.

Metade do petróleo consumido no Brasil se destina ao transporteterrestre em que menos de 20% da energia é efetivamente usada e o restanteperdido para o meio ambiente. Esta é a maior causa de poluição urbana dopais e contribui também para o aquecimento do planeta.

Os índices de eficiência e emissão estão muito aquém dosteoricamente possíveis e uma das soluções promissoras para melhorá-losserá através do uso dos VEHs, que permitem um salto qualitativo nestesentido.

Trata-se de um sistema especial de acionamento de veículos. Oveículo é acionado eletricamente e a energia que demanda é continuamentesuprida por um gerador instalado a bordo, dispensando as recargas debaterias. O termo "híbrido" deriva do uso combinado de um motor decombustão interna (para acionar o gerador) e do motor elétrico.

Esta combinação permite ao VEH grande autonomia epossibilidade de rápido reabastecimento que os usuários esperam do veículoconvencional com o baixo ruído, aceleração suave e benefícios ambientaiscaracterísticos do veículo elétrico, sem necessidade de conectar o veículo àrede elétrica para recarga de bateria.

Os benefícios práticos de VEHs incluem comprovada economiade combustível e níveis de emissão muito reduzidos quando comparadoscom veículos convencionais.

Ocorre que muitos desses sistemas, além de poluírem o meioambiente, possuem um alto custo operacional e de manutenção.

O motor de ar comprimido do mesmo titular esta caracterizado ummotor formado a partir de um bloco, com camisa do Motor, braço fixo dopistão, pistão do motor, retentor de vedação, câmara inferior, canal de saídae de entrada de ar inferior, válvula de saída de ar, válvula de entrada de ar,câmara superior e canal de saída e entrada de ar superior, sendo que o eixoexcêntrico, detém um eixo virabrequim rotativo, parafusos prisioneiros doeixo, polia dentada do eixo, contra-balança do eixo braço da biela móvel,tampa da biela e seus prisioneiros pino do braço da biela e o mancai móvelexcêntrico do eixo e mancai de força do eixo, sendo que o sistema deinjeção eletrônica e composto por, apoio de entrada dos bicos injetores, quetambém pode ser no cabeçote ou no bloco do motor, uma câmera de pressãode ar no momento da injeção de ar para os pistões, enquanto a secçãoinferior detém furos de entrada de pressão para o acionamento do pistão, ecentralmente bicos injetores eletrônico ou pneumático, e superiormenteflauta de pressão de ar dos bicos injetores comunicantes a entrada depressão de ar da flauta, sendo bicos injetores eletrônico ou pneumáticodotados de plug de conexão de pulso.

Assim, após longo período de estudo o inventor desenvolveu um"APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR A AR COMPRIMIDO COMDUPLO ESTÁGIO" compreendido por um bloco do motor formado a partirde um pistão alojado em uma camisa, cuja secção superior detém um bicoinjetor primário, ladeado por uma válvula de saída, enquanto lateralmenteverifica-se um bico injetor secundário, sendo o braço do pistão fixadoatravés de um pino na biela acoplada a um eixo excêntrico, apoiado sobrerolamentos, enquanto os extremos são acoplados a uma polia e um volantede inércia, sendo o motor de duplo estagio composto por uma bielatriangular, fixado através de um pino a um pistão que desliza no interior deuma camisa, sobre e sob a qual verifica-se um canal entrada de pressão e desaída, dita biela detém na secção inferior um eixo excêntrico.

Desenho n° 1 - Mostra o pistão n° 1 que está no ponto mortoinferior recebendo pressão de ar comprimido que é acionado pelo bicoinjetor n° 3 que se encontra na face inferior da camisa n° 2; neste momentotemos uma força do ponto morto inferior para o ponto morto superior que éacionado pela biela n°5e interligado no eixo excêntrico n° 7 formando umaforça de 180 graus no próprio eixo excêntrico de baixo para cima.

Motor de dupla estágio de força ar comprimido atmosférico,podemos utilizar no motor de 1 segundo ou vários cilindros no mesmobloco. Sendo que o motor de 1 cilindro temos a mesma força de 2 cilindrosconvencional.

Todo sistema de pressão é aproveitado neste motor, porque nãotemos perca no levante do pistão de baixo para cima, como nos motoresatuais.

Podemos utilizar estes motores para todos os fins de trabalho quedepende de força motriz:

Motor estacionários para geração de energia, para agricultura epara linha automotiva. Gerando potência necessária para cada demanda nomercado.

Quando o pistão n° 1 é deslocado do ponto morto superior para oinferior abre a válvula de saída inferior que fica localizada na face inferiorda camisa.

Neste momento descarrega o ar que está na face inferior do pistãon° 1 formando força em vice versa, fora nos dois lados de cima pára baixo edebaixo para cima, transmitindo para o eixo excêntrico que é interligadocom a biela n° 5, gerando cada pistão 360 graus de força no eixo excêntrico.Sendo que nos motores atuais o mais próximo é o motor de 2 tempos quetemos apenas 180 graus de força cada pistão no giro 180 graus do eixo.

Desenho n° 2 - Mostra quando o pistão n° 1 está no ponto mortosuperior fechando o bico injetor n° 3 e abrindo o bico injetor superior;abrindo passagem de pressão de ar comprimido e atmosférico que nestemomento temos uma força do ponto morto superior para o ponto mortoinferior que é acionado pela biela n° 5 e interligado no eixo excêntrico n° 7formando uma força de 180 graus no próprio eixo excêntrico de cima parabaixo; sendo assim no mesmo giro do pistão temos 360 graus de força acada pistão do motor.

Desenho n° 3 - mostra uma biela dupla força triangular quefornece uma velocidade angular da biela que esta relacionado ao rendimentodo motor entre a quantidade de energia recolhida e a quantidade de energiafornecida para o eixo excêntrico do motor.

Para resolver temos que aumentar o numero de pressão em cadacilindro, para aumentar o numero de pressão para cada cilindro, devemosque desenvolver o motor com duplo estagio que é pressão na câmarasuperior e pressão na câmara inferior do pistão.

Usando a camisa do cilindro fechada embaixo, favorece esteaumento de numero de pressão, ou seja, duas pressão em cada cilindro, umapressão na câmara superior, outra na câmara inferior do cilindro.

O aumento de velocidade do regime do motor a ar, se torna difícildevido à velocidade da pressão do ar ser bem menor que a velocidade dopistão do motor.

Desenho n°. 4 - Apresenta um motor com biela, pistão, eixoexcêntrico, camisa, entrada para pressão de ar, saída para pressão de ar,cilindro do pistão fechado em baixo e bloco do motor.

Desenho n°. 05 - Mostra o bloco do motor n°. 50, com o eixoexcêntrico n°. 15, biela triangular n°. 16, com camisa e conjunto do pistãon°. 18, com câmara superior n°. 17, com câmara inferior n° 21, janela parasaída de ar superior n° 20, janela para entrada de ar superior n° 19, janelapara entrada de ar inferior n° 23, janela para saída de ar inferior n° 22; sendoacionado pela pressão do ar comprimido gerando força para o eixoexcêntrico n°. 15 do ponto morto superior para o ponto morto inferior. Nestemomento abre a janela n°. 22 da câmara inferior n° 21 devolvendo para omeio ambiente ar puro e limpo; quando o conjunto do pistão n°. 18 chega noponto morto inferior, o eixo excêntrico n°. 15 já recebeu 180° graus de forçamotriz, sendo que com meia volta já completou dois ciclo do trabalho.

Desenho n°. 06 - Mostra o bloco do motor n°. 50, com eixoexcêntrico n°. 15, biela triangular n°. 16, com camisa e conjunto do pistãon° 18, câmara inferior n°. 21, janela para entrada de ar inferior n°. 23, janelapara saída de ar inferior n°. 22, câmara superior n° 17, janela para saída dear superior n°. 20, janela para entrada de ar superior n° 19, sendo acionadopela pressão do ar comprimido gerando força para o eixo excêntrico n° 15;do ponto morto inferior para o ponto morto superior, neste momento abre ajanela n°. 20 devolvendo para o meio ambiente ar puro e limpo; quando oconjunto do pistão n°. 18 chega ao ponto morto superior, o eixo excêntricon°. 15, já recebeu mais 180° graus de força motriz, completando o ciclo de360° graus gerando força motriz, com quatro tempos em um só giro do eixo.

Trata-se de um motor revolucionário, porque com quatro temposde trabalho fornece força de 360° graus no eixo excêntrico em apenas umgiro do eixo.

Todo sistema de alimentação do motor é gerenciado pela injeçãoeletrônica que trabalha interligada as janelas de entrada e saída de ar dopróprio motor. Motor revolucionário porque com apenas um pistão formaduas força motriz no mesmo giro sendo que, o motor de um cilindro setransforma em dois cilindros sendo multiplicado o mesmo numero decilindros; uma nova geração de motor que pode ser construído em tamanhomenor com grande potência usando ar atmosférico comprimido comoenergia e todas as energias já existentes no mercado.

O motor ar comprimido corresponde a quatro tempos com apenasum giro do pistão.

1o tempo (pressão);

2o tempo (expansão);

3o tempo (escape);

4o tempo (compressão do ar).

O 1o tempo (pressão) ocorre quando o pistão chega no pontomorto superior na virada do cubo da biela.

O 2o tempo (expansão) ocorre quando o pistão esta descendo parao ponto morto inferior antes de chegar a secção inferior.

O 3o tempo (escape) ocorre quando o pistão começa sua subida doponto morto inferior para o ponto morto superior até atingir acima do meiodo seu curso.

O 4o tempo (compressão do ar) ou a energia do ar ocorre quandoo pistão passa do meio do seu curso para cima do ponto morto superiorcomprimindo o ar de volta para a câmara superior, sendo denominadocompressão de ar.

Como inferem os desenhos, podemos verificar que o"APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR A AR COMPRIMIDO COMDUPLO ESTÁGIO" constituído por um bloco do motor (50) formado apartir de um pistão (1) alojado em uma camisa (2), cuja secção superior (3)detém um bico injetor primário (4), ladeado por uma válvula de saída (5),enquanto lateralmente verifica-se um bico injetor secundário (6), sendo obraço do pistão (7) fixado através de um pino (8) na biela (9) acoplada a umeixo excêntrico (10), apoiado sobre rolamentos (Il)5 enquanto os extremos(12) são acoplados a uma polia (13) e um volante de inércia (14), sendo omotor de duplo estagio composto por uma biela triangular (15), fixadoatravés de um pino (16) a um pistão (17) que desliza no interior de umacamisa (18), sobre e sob a qual verifica-se um canal entrada de pressão (19)e de saída (20), dita biela detém na secção inferior (21) um eixo excêntrico (22).

Com base no descrito é dado a perceber que o"APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR A AR COMPRIMIDO COMDUPLO ESTÁGIO" traz grandes vantagens para os usuários eprincipalmente para o meio ambiente, pois no motor de ar comprimido todovolume de ar que é comprimido dentro da câmera de pressão é transformadoem energia térmica que favorece o rendimento do motor por intermédio debiela triangular com dupla força que está interligada ao eixo excêntrico domotor.

No motor de duplo estágio de força ar comprimido atmosférico,podemos utilizar um ou vários cilindro no mesmo bloco. Sendo que nomotor de um cilindro temos a mesma força de 2 cilindros convencional.

Todo sistema de pressão é aproveitado neste motor, porque nãotemos perca no levante do pistão de baixo para cima, como nos motoresatuais.

Podemos utiliza estes motores para todos os fins de trabalho quedepende de força motriz: motor estacionários para geração de energia, paraagricultura e para linha automotiva. Gerando potência necessária para cadademanda no mercado.

O aumento de velocidade do regime do motor a ar, se torna difícildevido a velocidade da pressão do ar ser bem menor que a velocidade dopistão do motor.

Por ser inovador e até então não compreendido no estado datécnica se enquadra perfeitamente dentro dos critérios que definem a patentede invenção. Suas reivindicações são as seguintes.

Claims (2)

1.

- "APERFEIÇOAMENTO EM MOTOR A AR COMPRIMIDOCOM DUPLO ESTÁGIO" caracterizado por um bloco do motor (50)formado a partir de um pistão (1) alojado em uma camisa (2), cuja secçãosuperior (3) detém um bico injetor primário (4), ladeado por uma válvula desaída (5), enquanto lateralmente verifica-se um bico injetor secundário (6),sendo o braço do pistão (7) fixado através de um pino (8) na biela (9)acoplada a um eixo excêntrico (10), apoiado sobre rolamentos (Il)5enquanto os extremos (12) são acoplados a uma polia (13) e um volante deinércia (14), sendo o motor de duplo estagio composto por uma bielatriangular (15), fixado através de um pino (16) a um pistão (17) que deslizano interior de uma camisa (18), sobre e sob a qual verifica-se um canalentrada de pressão (19) e de saída (20), dita biela detém na secção inferior(21) um eixo excêntrico (22).