ES2230026T3 - Motor de combustion interna. - Google Patents
Motor de combustion interna.Info
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Abstract
Un motor de combustión interna que comprende un bloque de cilindros que incluye al menos un diámetro de cilindro, un pistón motor el cual se corresponde en el diámetro de cilindro y está conectado a una varilla la cual a su vez está conectada al cigüeñal, un pistón de control que corresponde en el diámetro del cilindro y una cámara de combustión definida entre ambos dichos pistones; el pistón motor y el pistón de control desplazándose dentro del diámetro del cilindro en forma de causar una cámara de compresión de volumen variable, el motor incluyendo -medios de trasmisión hidráulica conectando dicho pistón de control al cigüeñal, -una pre-cámara definida entre el costado trasero del pistón de control con la cámara de combustión definida al costado activo del pistón de control; así, la cámara de combustión y la pre-cámara están separadas por el pistón de control, y -medios valvulares en el pistón de control para conectar la pre-cámara con la cámara de combustión en orden de proveer subsecuentemente aire a presión y mezcla de combustible a presión ingresando de la pre- cámara a la cámara de combustión, los medios valvulares conectados a los medios hidráulicos de trasmisión.
Description
Motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un motor de
combustión interna con medios que aumentan la compresión y
combustión, así como la admisión del aire y de la mezcla y el escape
de los gases. Más particularmente, la invención trata de un motor de
combustión interna que comprende al menos un diámetro del cilindro y
un pistón motor oscilando dentro del diámetro del cilindro, donde el
diámetro del cilindro desecha la tapa de diámetro del cilindro
convencional estática e incluye en su reemplazo un pistón motor de
control que oscila dentro del diámetro del diámetro del cilindro e
interactuando con el pistón motor para definir entre ambos, una
cámara de combustión de volumen variable, donde el pistón motor de
control es accionado por medios hidráulicos de trasmisión.
Es conocido el hecho que los motores de
combustión interna poseen tapas de diámetro del cilindros fijas, de
modo que la respectiva cámara de compresión oscilando dentro del
diámetro del diámetro del cilindro, queda definida entre dichas tapa
y el pistón de control. Es también conocido el hecho de remplazar
la tapa de diámetro del cilindro fija por un pistón de control, o
mejor, por un pistón motor adicional moviéndose directamente dentro
del diámetro del diámetro del cilindro o dentro de cavidades
adicionales o diámetros secundarios de diámetro del cilindros
secundarios para interconectar con el pistón motor para definir una
cámara de compresión y combustión de volumen variable. Todos estos
intentos hechos para idear estas motores de doble pistón motor han
fallado por incluir gran número de componentes mecánicos donde las
fuerzas de fricción, acoples y ajustes para garantizar el control
del ciclo de las operaciones han ocasionado que la operación del
motor resulte muy compleja e irrealizable.
La patente estadounidense n. 1.564.009 de Myers,
revela un motor a gas que comprende un diámetro del cilindro, un
pistón y tapa móvil definida por una válvula de pistón motor para
ser ajustada respecto a dicho pistón motor según el cual se varía el
espacio de compresión, medios de variación del espacio de compresión
y la cantidad de mezcla introducida dentro de dicho diámetro del
cilindro. La válvula de pistón es accionada por un resorte y una
leva que incluye numerosos perfiles, lo que causa que el sistema sea
casi imposible de operar a un alto número de revoluciones. Además,
no se incluyen cámaras de líquido a presión para accionar la válvula
de pistón para barrer gases quemados e inyectar la mezcla dentro de
la cámara de compresión.
La patente estadounidense n. 4.169.435 de
Faulconer Jr., explica un motor de combustión interna con un pistón
motor y un pistón de control moviéndose acercándose y alejándose
entre sí para definir entre ambos una cámara de combustión, con los
pistones estando conectados mediante un sistema de trasmisión a
cadena.
La patente estadounidense n. 3.312.206 de
Radovic, muestra un motor de combustión interna con un diámetro del
cilindro alojando dos pistones accionando recíprocamente acercándose
y alejándose entre sí para definir una cámara variable, estando uno
de los pistones conectado al cigüeñal y el otro accionado por una
leva.
La patente estadounidense n. 3.139.074 de Winn,
se refiere a un motor de combustión interna en el cual en el
interior del diámetro del cilindro un par de pistones accionando
recíprocamente acercándose y alejándose entre sí, definen una cámara
variable, estando uno de los pistones conectado al cigüeñal y el
otro siendo accionado por un sistema de brazos articulados que a su
vez son accionados por un sistema de rodillos de leva.
Otros motores a combustión interna tienen dos o
más pistones definiendo cámaras variables entre sí, son
reivindicados en otras patentes como las patentes estadounidenses n.
2.981.243 de Arndt; la n. 2.382.362 de Weinreb; la n. 1.835.138 de
Bowman; la n. 1.744.117 de Held; n. 1.574.062 de Bohemer; la n.
1.557.710 de Lennon; la n. 1.521.077 de Clegg; la n. 1.464.164 de
Alaire; la n. 1.461.080 de Berger; la n. 1.138.919 de Willey et
al; la n. 1.135.942 de Logan; la patente alemana n.
3.117.133.
Muchos otros motores han sido desarrollados para
modificar el volumen de la cámara de compresión y aumentar la
proporción de compresión, como las patentes estadounidenses n.
4.250.843 de Chang; 5.195.469 de Syed; 5.197.432 de Ballheimer;
5.220.890 de Iwata; las publicaciones de Patentes Europeas n..
0426540 A1; 04338121 A1; y publicaciones de Patentes Internacional
n.. WO 92/09799; WO 93/23664 y WO 94/00681.
Es objeto de la presente invención proporcionar
un motor de combustión interna que comprenda al menos un diámetro
del cilindro y un pistón motor moviéndose en el interior del
diámetro del cilindro, en el cual la tapa fija de diámetro del
cilindro de un motor convencional es reemplazada por un pistón de
control interactuando con el pistón motor para definir una cámara
con combustión de volumen variable, siendo que el pistón de control
es accionada por un ensamblaje de transmisión hidráulica.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un motor de combustión interna con cámara de combustión
de volumen variable para obtener las mejores condiciones operativas
en cada ciclo de operación o etapas, tales como el índice de
compresión, llenado de la cámara de combustión, combustión y
escape.
Es otro objeto más de la presente invención
proporcionar un motor de combustión interna que provea medios para
obtener substancialmente la expulsión total del diámetro del
cilindro de los gases quemados, así como obtener el mejor ingreso de
la mezcla al interior de la cámara de combustión, donde la mezcla no
solo se obtiene por la succión del pistón motor, sino también es
inyectada dentro de la cámara por la presión generada por el pistón
de control moviéndose también dentro del cilindro.
Es además otro objeto de la presente invención
proporcionar un motor de combustión interna conteniendo un bloc de
diámetro del cilindro con al menos un diámetro del cilindro, un
pistón motor el cual oscila en el cilindro y es conectado a una
varilla la cual va conectada a un cigüeñal, un pistón de control que
corresponde en el cilindro y una cámara de combustión definida entre
ambos dichos pistones, el pistón motor y el pistón de control se
mueven dentro del diámetro del cilindro de manera que la cámara de
combustión defina un volumen variable, el motor comprende además
medios de transmisión hidráulicos que conectan dicho pistón de
control al cigüeñal.
Es además otro objeto proporcionar un motor de
combustión interna conteniendo un pistón motor actuando contra un
pistón de control y una cámara de combustión definida entre ambos
pistones, siendo el pistón de control controlada por medios de
trasmisión hidráulica para obtener el máximo poder del ciclo de
combustión generando la combustión una vez que el brazo de palanca
definido en el cigüeñal es el más largo, obteniendo por lo tanto el
mayor rendimiento, con las etapas o ciclos del motor que consisten
en etapa de admisión de la mezcla, etapa de compresión, etapa de
traslación, etapa de explosión y etapa de escape. Los medios de
trasmisión hidráulica están regulados para accionar coaxialmente con
el pistón motor y el pistón de control, a la misma o diferente
velocidad, en la misma o en dirección opuesta. Cuando el pistón de
control se desplaza en la misma dirección y velocidad que el pistón
motor motor, la cámara de combustión tendrá volumen constante,
mientras que si lo hacen a diferente velocidad la cámara de
combustión aumentará o disminuirá su volumen.
El movimiento combinado anteriormente indicado
del pistón de control y el pistón motor no solamente aumenta la
potencia durante la compresión y explosión sino también mejora la
expulsión total de los gases quemados sin que permanezcan residuos
en la cámara de compresión. Con el motor inventado se obtiene mayor
ahorro de combustible, la temperatura es menor, el calor es
rápidamente disipado, el cigüeñal no necesita ser reforzado; en
realidad puede ser más liviano que los convencionales ya que las
fuerzas de la combustión son trasmitidas a lo largo de un mejor
brazo con el cigüeñal a una posición angular abierta, donde no son
necesarios apoyos intermedios sino únicamente deben ser provistos en
los extremos del cigüeñal.
Los anteriormente indicados y otros objetos,
características y ventajas de esta invención serán mejor entendidos
con los dibujos y la descripción que se acompaña.
La presente invención es ilustrada mediante
ejemplos en los dibujos siguientes, en los cuales:
La Fig. 1 muestra una vista de corte transversal
en alzado, en un plano longitudinal I-I de la Fig.
2, de un motor de acuerdo a las formas de realización preferidas de
la invención, con los componentes del motor en la posición
correspondiente al ciclo de traslación y al recorrido circular de
los componentes del cigüeñal en líneas cortadas;
La Fig. 2 señala una vista de un corte
transversal parcial lateral en alzado, a lo largo del plano
II-II de la Fig. 1. con los componentes en el mismo
ciclo de traslación sin que se representen los pistones motor y de
control en corte transversal con fines aclaratorios.
La Fig. 3 muestra una vista de corte transversal
en alzado del motor de la Fig., en un plano III-III
de la Fig. 4, en una posición intermedia de los componentes del
motor en el ciclo expansión/explosión, y los recorridos de los
componentes del cigüeñal ilustrados en líneas cortadas;
La Fig. 4 muestra una vista de un corte
transversal parcial lateral en alzado tomado a lo largo del plano
IV-IV de la Fig. 3, con los componentes en el mismo
ciclo de expansión/explosión, sin representarse los recorridos del
pistón motor motor;
La Fig. 5 muestra una vista de corte transversal
en alzado del motor de la Fig. 1, tomado en el plano
V-V de la Fig. 6, con los componentes del motor en
posición intermedia durante el ciclo escape, indicándose con líneas
cortadas el recorrido de los componentes del cigüeñal;
La Fig. 6 muestra una vista de un corte
transversal parcial lateral en alzado según el plano
VI-VI de la Fig. 5, con los componentes en el mismo
ciclo escape, sin que se representen los recorridos del pistón motor
motor;
La Fig. 7 representa una vista de corte
transversal en alzado del motor de Fig. 1, tomado a lo largo del
plano VII-VII de la Fig. 8, con los componentes del
motor en una posición durante el ciclo de admisión de mezcla, y los
recorridos circulares de los componentes del cigüeñal indicados en
líneas cortadas;
La Fig. 8 señala una vista de un corte
transversal parcial lateral en alzado, tomado a lo largo del plano
VIII-VIII de la Fig. 7, con los componentes en el
mismo ciclo de admisión de mezcla, y los pistones motor y de control
no ilustrados en corte transversal con fines esclarecedores;
La Fig. 9 muestra una vista de corte transversal
en alzado del motor de la Fig. 1 tomado según el plano
IX-IX de la Fig.10, con los componentes del motor en
una posición durante el ciclo compresión de mezcla, con
representación del movimiento circular de los componentes del
cigüeñal en líneas cortadas;
La Fig. 10 exhibe una vista de un corte
transversal parcial lateral en alzado, según el plano
X-X de la Fig. 9, con los componentes en el mismo
ciclo de compresión de mezcla, y los pistones motor y de control no
ilustrados en corte transversal con fines aclaratorios;
La Fig. 11 presenta una vista en sección de una
válvula manorreguladora de fluido de retorno que pasa a través del
circuito conectada en el conducto principal de comunicación;
La Fig. 12 muestra una vista en sección de la
válvula manorreguladora de fluido conectada en la cámara hidráulica
de los medios de transmisión hidráulica, con el fluido circulando en
una dirección;
La Fig. 13 exhibe una vista en sección de la
misma válvula manorreguladora de la Fig. 12, con el fluido
circulando en dirección opuesta;
La Fig. 14 señala una vista en sección de medios
valvulares en el pistón de control, con la válvula indicada con
línea continua en posición cerrada, y en líneas cortadas, la válvula
en posición abierta permitiendo la entrada de aire hacia el interior
de la cámara de combustión;
Fig. 15 muestra una vista de corte transversal en
alzado, similar a Fig. 1, de un motor según otra representación
alternativa de la invención.
Ahora, refiriéndonos en detalle a los dibujos, se
puede ver en las Figuras. 1-10 que el motor de la
invención comprende un bloque de cilindros B, que comprende por lo
menos un diámetro del cilindro 2, un pistón de control 1, y un
pistón motor 3, capaces de moverse recíprocamente dentro del
diámetro del cilindro 2, el pistón motor conectado al cigüeñal 4
mediante la varilla 5. El pistón de control está conectado al
cigüeñal a través de unos ingeniosos medios de transmisión
hidráulica a los cuales se hará referencia.
La biela 5 está conectada al cigüeñal en el
punto 24 de una manivela 6, que está a un radio o distancia del eje
7 que es mayor que el radio o distancia desde el eje 7 al punto 8 al
cual el vástago 9 está conectado al cigüeñal. El radio desde el eje
7 hasta el punto 8 es casi 15% menos que el radio desde el eje 7 al
punto 24. El vástago 9 está conectado también a la biela 10, la
cual, a su vez, está conectada a los medios hidráulicos de
trasmisión de esta invención.
El pistón de control y el pistón motor motor,
definen correspondiendo entre ambos en el diámetro del cilindro una
cámara de combustión 11 y los movimientos relativos de dichos
pistones están controlados por los medios de trasmisión en forma que
la cámara de combustión tenga volumen variable.
Los medios hidráulicos de trasmisión de acuerdo a
esta invención comprenden, por lo menos, una cámara hidráulica
formada por una primera cámara hidráulica 12 y una segunda cámara
hidráulica 13, ambas cámaras incluyen fluido a presión. Un primer
émbolo hidráulico14 corresponde en el interior del diámetro de la
cámara 12, y está conectado a través de una varilla 16 selladora que
se extiende al exterior de la cámara hidráulica y al interior del
diámetro del cilindro. Un segundo émbolo 15 hidráulico se
corresponde en el interior de la segunda cámara hidráulica 13 e
interactúa hidráulicamente con el primer émbolo, el segundo émbolo
estando conectado al cigüeñal a través del vástago 9.
Las primera y segunda cámaras hidráulicas tienen
comunicación mediante fluido a través de al menos un conducto de
comunicación que comprende un conducto superior 17 y un conducto
inferior 18. Una válvula compensadora de volúmenes 19 está conectada
en el conducto inferior para compensar la presión del líquido que
pasa por dicho conducto, y una válvula compensadora de fluido 20
está conectada a la primera cámara 13. La válvula 20 está conectada
a un conducto compensador 21 teniendo un orificio superior 38 y un
orificio inferior 38', comunicando las segundas cámaras superior 22
y la inferior 26 separadas por el émbolo 15. Cuando el émbolo 15 se
mueve hacia arriba y su borde superior cierra el orificio 36, su
borde inferior descubre el orificio 38', así el fluido pasa de la
cámara 22 vía conducto 21 a la cámara 26. De la misma manera, por un
conducto 21' con sus correspondientes orificios superior e inferior
es provisto para la transferencia de fluido desde la cámara 26 hacia
la 22 cuando el émbolo se mueve descendiendo. La cámara 12 es
dividida por el primer correspondiente émbolo en una primera cámara
superior 27 y una primera cámara inferior 30, de manera que el
conducto 17 permite la circulación recíproca de fluido entre las
primeras y segundas cámaras superiores 27 y 22, y el conducto 18 de
comunicación inferior la permite entre las primeras y segundas
cámaras inferiores 30 y 26.
Un tanque 23 contiene fluido y comunicación con
la cámara de fluido 13, como indica la referencia 49 en la Fig. 10.
El tanque opera para mantener un permanente flujo de fluido
necesario para la operación de los medios de trasmisión; este tanque
proveedor cuenta con válvulas para regular el abastecimiento de
fluido sin afectar la operación del sistema.
En función de esta invención, los puntos 8 y 24
están angularmente desplazados en 100º-130º, en orden que la
velocidad relativa del pistón motor y de el pistón de control sean
diferentes entre sí, según lo cual el volumen óptimo de la cámara de
combustión es obtenido en el correspondiente ciclo de operación del
motor. En otras palabras, el punto en que el cigüeñal en el cual el
vástago del segundo émbolo es conectado está angularmente desplazado
respecto a la rotación del movimiento del cigüeñal en
aproximadamente 100º atrasado respecto al punto en el cigüeñal
donde es conectado el pistón motor. Así, el pistón motor y el pistón
de control se desplazan a distintas velocidades y ello es debido a
que los puntos pivotantes 8 y 24 son excéntricos respecto al eje de
rotación del cigüeñal. De este modo, en ciertos sectores de arco de
rotación el pistón motor se mueve hacia el pistón de control a alta
velocidad, en otros sectores el pistón de control y el pistón motor
se desplazan a la misma velocidad y en otra porción del círculo el
pistón de control se mueve alejándose del pistón motor a alta
velocidad. Estas condiciones fueron seleccionadas para lograr que
la palanca del brazo del vástago sea óptima en el ciclo explosión,
trasmitiendo de esa manera toda la energía al cigüeñal. Durante este
ciclo, el pistón de control se mantiene estática y firme para
resistir la explosión sin retroceder.
Las Figuras 1 y 2 muestran el motor inventado
durante el ciclo traslación, en los cuales la distancia angular de
los puntos 8 y 24 están indicados por flechas T y P, mientras los
recorridos longitudinales de los pistones 1 y 3 están señalados por
flechas T1 y P1. Cuando el pistón motor 3 se mueve a lo largo en
retroceso hacia su punto muerto inferior, el punto 24 de la biela 5
lentamente se mueve en arco de unos 60º, el émbolo 15 en el interior
de la cámara 13 se mueve rápidamente, indicado por E1, ocasionando
que el émbolo 14 se traslade hacia abajo, indicado por E2, y el
pistón de control se desplace rápidamente como indica T1 hacia el
pistón motor 3 incrementando así la compresión en la cámara 11. Así,
se logra una sobrecompresión en la cámara de combustión. Esto puede
ser visualizado por la longitud de los desplazamientos T1 P1. Es
fácil ver que la cámara 11 tiene el menor volumen cuando se aproxima
al punto donde la explosión se producirá, a saber cuando el ciclo
traslación finalice. El sombreado S indica cómo el volumen de la
cámara 11 ha decrecido comparándola con su volumen al comienzo de
este ciclo. Durante el ciclo traslación, el pistón de control 1 se
mueve avanzando hacia el pistón motor 3 para acercarse y acercarse
hasta que la cámara 11 esté en la posición de la bujía 25. Ese
movimiento de el pistón de control 1es producido por el movimiento
ascendente del émbolo 15 que presiona el fluido dentro de la cámara
interior 22, conducto 17 y cámara superior 27. El movimiento del
émbolo 14 presiona el fluido dentro de la cámara 30, parte del cual,
desplazado por el conducto18 ingresa a la cámara 26.
Las Figuras 3 y 4 muestran la operación del motor
durante el movimiento después del ciclo de explosión denominado
durante la etapa de expansión, durante el cual el pistón motor se
desplaza hacia abajo mientras el pistón de control permanece en su
posición sin retroceder debido al efecto de bloqueo que ejerce el
fluido de la cámara 27. Así, el pistón motor 3 se desplaza
rápidamente hacia abajo como está indicado por P3, el punto
pivotante 24 se mueve angularmente según el arco indicado por P2, el
émbolo15 permanece estático en el momento de la explosión cerrando
el orificio 36 del conducto 17, y el émbolo 14 permanece en su
posición bloqueado por el fluido de la cámara 27. Los émbolos de
tiempo 14 y 15 permanecen prácticamente estáticos y no comprometen
la estructura siempre que sea debido a un efecto hidráulico durante
el movimiento del vástago 9 con la pivotante conexión 8 a lo largo
del arco indicado por la flecha T2 en las Figuras 3 y 4.
También debe ser remarcado que la regulación de
las posiciones relativas y las dimensiones de los componentes del
motor son substancialmente simples y la explosión es producida una
vez que se alcanza la mejor palanca con el punto 24, denominado
después de moverse a lo largo del arco P2 de la Figura 3. Los
ajustes y arreglos del motor pueden ser fácilmente obtenidos,
cualquiera de los dos, adelantando o retrasando la relación entre el
pistón motor y el pistón de control.
Las Figuras 5 y 6 muestran los componentes del
motor durante el ciclo escape, donde el pistón motor 3 se ha movido
hacia su punto muerto inferior y el pistón de control 1 comienza su
rápido movimiento en retroceso hacia arriba. El pistón de control 1
incluye una válvula 28 que actúa por la presión del fluido de los
medios de trasmisión hidráulica para su apertura y cierre de las
entradas de aire 28' El diámetro del cilindro 2 incluye en su parte
final superior en la pre-cámara 11', entradas de
ingreso de aire 2'
Cuando el pistón de control 1 se desplaza hacia
arriba, la válvula 28 se abre para permitir que el aire contenido en
la pre-cámara 11' entre a la cámara 11 y de esa
manera asista en la remoción y expulsión de gases quemados a través
de una ranura de escape 29 Esta expulsión es llevada a cabo en
óptima manera cuando el pistón de control se mueve hacia arriba
rápidamente. Ese efecto está ilustrado con las indicaciones P1 y T1.
La operación de la válvula 28 resultará más evidente en posterior
referencia a la Figura 14.
Los puntos 8 y 24 se mueven según indican los
arcos T6 y P6. Así, el émbolo 15 se desplaza rápidamente hacia abajo
a lo largo del recorrido E7 ocasionando también un rápido movimiento
hacia arriba del émbolo 14 por E6 y el pistón de control 1 que
recorre T5. El fluido es presionado dentro de la cámara 27 y parte
se desplaza a través del conducto 17 hacia la cámara 22.
Simultáneamente, el fluido de la cámara 26 se dirige a través del
conducto 18 a la cámara 30.
Las Figuras 7 y 8 ilustran el pistón motor en el
final del ciclo escape y en el inicio de la admisión de la mezcla
combustible-aire. Las porciones de las líneas
cortadas y sólidas de las porciones T7 y P7 indican esto. Más
precisamente, el ciclo escape es completado cuando el pistón motor
3 en su recorrido hacia arriba cierra la ranura de escape 29,
claramente indicada en la Figura 7.
El pistón motor 3 se desplaza hacia arriba en el
ciclo compresión indicado en las Figuras 9 y 10, y mientras el
pistón de control 1 se mueve lentamente y lejos de su punto muerto
superior a lo largo de la flecha indicada por T9, el pistón motor 3
se mueve rápidamente según indica esquemáticamente la larga flecha
P9 para conformar la cámara de combustión 11 indicada por la
superficie sombreada S. Los arcos T10 y P10 indican los recorridos
de los puntos de inserción en los cuales el cigüeñal ha rotado en 8
y 24 respectivamente. El arco T10 está relacionado con el recorrido
T9 y el arco P10 lo está con el recorrido P9. Entonces el pistón de
control 1 y el pistón motor 3 se mueven hacia abajo juntos, con el
pistón de control 1 moviéndose rápidamente según lo indicado por la
larga flecha T1 en Figuras 1 y 2, y el pistón motor 3 se mueve
lentamente como indica la flecha corta P1 en dichas figuras. Una vez
que arriban a la posición indicada en las Figuras 1 y 2, se genera
la chispa y se produce el ciclo explosión que se visualiza en las
Figuras 3 y 4.
Los émbolos 14 y 15 tienen distinto diámetro y
distintas carreras; tales diámetros y carreras han sido
interrelacionadas para que ambos émbolos proporcionen constante
trasmisión de fluido. El diseño de los émbolos 14 y 15 así como el
de las cámaras 12 y 13 dependerá del comportamiento deseado para el
pistón de control 1 y cualquier relación de dimensión debe ajustarse
a los conceptos de esta invención.
La Figura 14 indica una válvula 28 de acuerdo a
la preferida realización de esta invención, cuya válvula tiene,
entre otros propósitos, la admisión de aire dentro de la cámara 11.
Como ya fue explicado, el aire ingresado por los orificios 28' sirve
para expulsar los gases quemados fuera del diámetro del cilindro a
través de la ranura de escape 29. El aire penetra a la cámara 11
completamente limpio, a presión, por la presurización generada en
dicha pre-cámara durante el movimiento hacia arriba
de el pistón de control. La operación de la válvula 28 es
incrementada por el sistema de trasmisión hidráulica que será
explicado. El vástago 16 que conecta al émbolo 14 al pistón de
control 1 incluye un conducto interno 31 en comunicación de fluido
con la cámara 30. Una cámara interna 32 está definida dentro del
vástago 16 por un émbolo interno 33 alojado en la cámara 32, y cuyo
émbolo está conectado al tallo 34 que tiene en su extremo final la
válvula 28. Esta válvula 28 está normalmente cerrada por acción de
un resorte 35 proporcionado a esos fines para mantenerla cerrada
mientras se mantenga una determinada presión diferencial entre ambos
costados, superior e inferior de el pistón de control.
La válvula 28 se mantiene abierta, como está
indicado con línea cortada en la Figura 14, cuando el pistón de
control se desplaza hacia arriba hasta su punto muerto superior,
durante la parte final del ciclo escape y en el ciclo admisión.
Después, durante el ciclo compresión, la válvula 28 permanece
cerrada como se indica con línea continua en la Figura 14. Esta
válvula también permanece cerrada durante el ciclo traslación, con
el pistón de control y el pistón motor desplazándose ambos hacia
abajo. Después de la explosión de la mezcla explosiva dentro de la
cámara de combustión, con el pistón motor moviéndose rápidamente
hacia su punto muerto inferior y la ranura de escape 29 queda al
descubierto, la válvula 28 se abre debido a la depresión generada en
la cámara 11, lo que permite que un aire de barrido entre en la
cámara de combustión para garantizar el vaciado completo de los
gases quemados. Este fluir de aire continúa entrando, y servirá
durante el próximo ciclo admisión cuando el pistón de control se
desplace hacia arriba y la mezcla producida por el ingreso de
combustible por el conducto F y el de aire por los orificios 2', es
comprimida y pasa por los orificios 28' dentro de la cámara 11.
En el ciclo admisión, cuando el pistón de control
se desplaza rápidamente hacia arriba, el fluido contenido en la
cámara 26 es presionado y parte pasa a través del conducto 18 a la
cámara 30, entrando también al conducto 31 y activando el émbolo 33
para abrir la válvula. Alternativamente, el orificio 36 del conducto
17, tiene un corte derecho en su borde superior para obtener una
interrupción instantánea y no progresiva del paso de fluido por el
conducto 17, para obtener eficiencia y precisión en la detención y
cambio en la dirección del émbolo que controla el pistón de
control.
La cámara 22 está provista también de una
hendidura circular 37 en las sección del orificio 36; la hendidura
sirve para asegurar que el fluido que ingrese proveniente del
conducto 17 lo haga en todo el perímetro del émbolo 15 sin causar
indeseadas presiones laterales que podrían ocasionar movimientos
laterales del émbolo y desgastes prematuros.
La Figura 11 indica un detallado corte de la
válvula 19 instalada en el conducto 18. La válvula 19 es una válvula
compensadora de fluido actuando como reservorio temporal de fluido
cuando un exceso de presión es detectado en la corriente de fluido.
La válvula 19 comprende un cuerpo cilíndrico 45 conectado al
conducto 18 y conteniendo un émbolo 46 cerrando la entrada del
fluido por la acción de un resorte 47 pero permitiéndolo según un
predeterminado valor de presión del fluido. La presión del resorte
47 puede ser regulado por el tornillo 48.
Las Figuras 12 y 13 muestran un detalle de la
válvula 20 intercalada en el conducto 21 para compensar las varias
presiones por variaciones y cambios en la dirección del flujo y
presiones hidráulicas, particularmente cuando trabaja a baja
velocidad. La válvula 20 es una válvula de doble efecto y cuenta con
un alojamiento 40 con un pistón motor hueco 41 que por acción del
resorte 42 cierra el paso del fluido cuando la presión es baja. El
alojamiento 41 también aloja un segundo pistón motor 43 que por
acción del resorte 44, cierra la circulación del fluido, en
dirección opuesta a la señalada en la Figura 12, donde la presión es
baja. La dirección de los fluidos es la indicada en las Figuras 12 y
13.
La Figura 15 indica un corte seccional de otra
realización de la invención donde se han mantenido los mismos
números de referencia para identificar los mismos componentes
equivalentes ilustrados en las figuras remanentes. Esta realización
está provista de medios de sobrecarga de aire para proporcionar al
motor con carga de aire a presión extra durante la combustión. Los
medios de sobrecarga comprenden un tercer émbolo 49, llamado émbolo
de sobrecarga, conectado al vástago 10, éste émbolo accionando
dentro de una cámara de aire a presión 50 definida por un tubo
cilíndrico 51 y en comunicación con la parte superior del diámetro
del cilindro, en particular con la pre-cámara 11'
para proveer aire a presión dentro del diámetro del cilindro
actuando contra el costado superior de el pistón de control 1. Una
válvula de control 52 está conectada a un conducto entre la cámara
de aire a presión 50 y la pre-cámara 11' para
permitir que el aire pase en una sola dirección, hacia el interior
de la pre-cámara. De acuerdo a este aspecto de la
invención, la evacuación de los gases quemados y el ingreso de la
mezcla de combustible se produce por medio de dos ondas entrando en
la pre-cámara. Cuando el pistón motor está por
alcanzar su punto muerto superior, el pistón de control se mueve
hacia el pistón motor. Este movimiento produce un vacío en la
pre-cámara 11' y el aire naturalmente entra en la
pre-cámara por efecto de la succión del vacío a
través de la entrada de aire 53 provista con una válvula de un solo
sentido 54, llamada válvula de chequeo. Así, el aire a presión es
atrapado dentro de la pre-cámara 11'. Después que la
explosión se ha producido y el pistón motor está por alcanzar la
ranura de escape 29, el émbolo 49 estará en su punto muerto superior
y todo el aire a presión dentro de la cámara 50 habrá sido
transferido a la pre-cámara 11'aumentando mucho de
esta manera la presión dentro de la pre-cámara 11'.
Cuando la ranura de escape 29 es descubierta, la presión dentro de
la cámara 11 cae drásticamente y la diferencia de presión entre la
cámara de combustión 11 y la pre-cámara 11' causa la
apertura de la válvula 28 y el aire a presión de la cámara 11'
súbitamente entra en la cámara de combustión 11 barriendo
completamente los gases quemados por la ranura de escape 29. Esta es
la primera onda o chorro aumentando la remoción completa de los
gases quemados.
Las presiones entre la pre-.cámara y la cámara de
combustión están ahora ecualizadas. Entonces, el pistón motor 3 se
mueve hacia arriba y cierra la ranura de escape 29, el inyector F
inyecta el combustible en la pre-cámara 11', que se
mezcla con el aire a presión. El pistón de control 3 se mueve
rápidamente hacia arriba comprimiendo la mezcla en la
pre-cámara, de lo cual resulta nuevamente una
diferencia de presión entre la pre-cámara y la
cámara de combustión 11, causando que la válvula 28 se abra y
permita la entrada de la mezcla, de acuerdo a la mencionada segunda
onda de ingreso. Esta segunda onda produce una gran turbulencia
dentro de la cámara de combustión, lo que favorecerá la próxima
explosión. También, de acuerdo a esta invención, el motor que se
presenta cuenta con medios complementarios para el arranque. Los
medios de arranque comprenden un dispositivo para almacenar energía
hidráulica a alta presión para ser usada en el arranque del motor
cuando se necesite. El dispositivo comprende un depósito de fluido a
presión 55 para almacenar el fluido a presión, estando el depósito
conectado a una segunda cámara superior 22 por un conducto 56. En
esa conexión existe una válvula de control a alta presión 57 que se
abre cuando la presión en la cámara 22 excede predeterminado valor
de presión y permanece cerrada cuando la presión vuelve al valor
deseado. La válvula 57 obra permitiendo solo el paso del fluido a
presión de la cámara 22 al depósito 55, donde el fluido es
almacenado para activar al motor cuando lo necesite. El fluido pasa
por la válvula 57 una vez que el émbolo 15 pasa y cierra el orificio
36 y así comprime el fluido contenido entre el orificio y la parte
de arriba de la cámara 22. Otra válvula de control 58, que resiste
una presión mayor que la soportada por la válvula 57, está ubicada
en el conducto 56, y cuando se abre guía el exceso de fluido al
depósito 23 para almacenarlo cuando el depósito 55 está lleno. El
depósito 23 cuenta con una válvula de baja presión 60 para regular
la presión en su interior.
Mientras que realizaciones preferidas han sido
descritas e ilustradas, es obvio que los entendidos pueden efectuar
cambios y modificaciones sin apartarse del alcance del invento como
se lo ha definido en las reivindicaciones que se anexan.
Claims (16)
1. Un motor de combustión interna que comprende
un bloque de cilindros que incluye al menos un diámetro de cilindro,
un pistón motor el cual se corresponde en el diámetro de cilindro y
está conectado a una varilla la cual a su vez está conectada al
cigüeñal, un pistón de control que corresponde en el diámetro del
cilindro y una cámara de combustión definida entre ambos dichos
pistones; el pistón motor y el pistón de control desplazándose
dentro del diámetro del cilindro en forma de causar una cámara de
compresión de volumen variable, el motor incluyendo
- medios de trasmisión hidráulica conectando
dicho pistón de control al cigüeñal,
- una pre-cámara definida entre
el costado trasero del pistón de control con la cámara de
combustión definida al costado activo del pistón de control; así, la
cámara de combustión y la pre-cámara están separadas
por el pistón de control, y
- medios valvulares en el pistón de control para
conectar la pre-cámara con la cámara de combustión
en orden de proveer subsecuentemente aire a presión y mezcla de
combustible a presión ingresando de la pre-cámara a
la cámara de combustión, los medios valvulares conectados a los
medios hidráulicos de trasmisión.
2. El motor de reivindicación 1, donde los medios
de trasmisión hidráulica comprenden al menos una cámara hidráulica
que incluye fluido a presión, un primer émbolo hidráulico
correspondiente dentro de la cámara hidráulica y conectado al pistón
de control mediante un vástago sellando y extendido hacia fuera de
la cámara hidráulica y hasta dentro del diámetro del cilindro, un
segundo émbolo hidráulico correspondiente dentro de la cámara
hidráulica e hidráulicamente interactuando con el primer émbolo, el
segundo émbolo conectado a un vástago extendido hacia fuera de la
cámara hidráulica y conectada al cigüeñal.
3. El motor de reivindicación 2, donde al menos
una cámara hidráulica comprende una primera y una segunda cámara
hidráulica, ambas primera y segunda tienen comunicación de fluido
por al menos un conducto de comunicación, el primer émbolo
corresponde al interior de la primera cámara y el segundo émbolo al
interior de la segunda cámara.
4. El motor de reivindicación 3, donde la primer
y segunda cámara están divididas por el primer y segundo émbolo en
respectiva primera cámara posterior, segunda cámara posterior,
primer cámara activa y segunda cámara activa, al menos un conducto
de comunicación mencionado comprende un conducto de comunicación
posterior en el movimiento de fluido con la primera y segunda
cámaras posteriores, y un conducto de comunicación activa en el
movimiento de fluido con la primera y segunda cámaras activas.
5. El motor de reivindicación 2, donde el vástago
que conecta al segundo émbolo al cigüeñal está conectado a un punto
a un radio del cigüeñal menor que el radio del punto en el cigüeñal
al cual la varilla que conecta el pistón motor está conectada al
cigüeñal.
6. El motor de reivindicación 5, donde el punto
del cigüeñal en que el segundo émbolo está conectado angularmente
desplazado, en la dirección rotacional del movimiento del cigüeñal,
al menos 100º atrasado respecto al punto en que el pistón motor
está conectado al cigüeñal.
7. El motor de reivindicación 4, donde los medios
valvulares de el pistón de control incluyen una válvula accionada
por la presión del fluido de los medios de trasmisión hidráulica
para abrir y cerrar la válvula de admisión en el pistón de control,
para comunicar la pre-cámara con la cámara de
combustión.
8. El motor de reivindicación 7, donde el vástago
que conecta el primer émbolo a el pistón de control incluye un
conducto interno de varilla en comunicación fluida con la primer
cámara activa y la válvula en el pistón de control, para operar la
válvula.
9. El motor de reivindicación 4, donde el
conducto activo de comunicación incluye una válvula reguladora de
presión para compensar la presión del fluido que pasa a través del
conducto.
10. El motor de reivindicación 4, donde la
segunda cámara posterior está conectada a una válvula compensadora
de presión de fluido.
11. El motor de reivindicación 2, donde el primer
y segundo émbolos tienen distintos diámetros.
12. El motor de reivindicación 2, donde el primer
y segundo diámetro del cilindros tienen distintas carreras y
diámetros, dichos carreras y diámetros están proporcionalmente
interrelacionados en orden a que ambos émbolos proporcionen
transmisión constante de fluido.
13. El motor de reivindicación 2, donde el
diámetro del cilindro incluye, en su parte superior, orificios de
entrada de aire en comunicación con la
pre-cámara.
14. El motor de reivindicación 2, donde el
vástago que conecta el segundo émbolo al cigüeñal incluye un tercer
émbolo correspondiente dentro de una cámara de presión de aire en
comunicación fluida con la pre-cámara en orden de
proveer aire a presión dentro de la pre-cámara para
actuar contra el costado trasero de el pistón de control, una
válvula de control está conectada entre la cámara de aire a presión
y la pre-cámara para permitir que el aire pase solo
dentro de la pre-cámara.
15. El motor de reivindicación 14, donde la parte
superior del diámetro del cilindro incluye un orificio de entrada de
aire en comunicación con la pre-cámara, el orificio
de entrada de aire incluye una válvula de control para permitir solo
la entrada de aire a la pre-cámara.
16. El motor de reivindicación 2, donde la
segunda cámara posterior está conectada a un depósito de fluido a
presión, una válvula de control está conectada entre la segunda
cámara posterior y el depósito para permitir que el fluido a presión
pase solo de la cámara al depósito, el depósito contiene fluido a
alta presión para arrancar el motor, el depósito está conectado a
una válvula reguladora y contenedor.
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