ES2700131T3

ES2700131T3 - Válvula de transferencia de corredera de carrete en motor de ciclo dividido

Info

Publication number: ES2700131T3
Application number: ES14825949T
Authority: ES
Inventors: Benjamin Tour; Oded Tour; Gilad Tour; Ehud Sivan; Michael Wahl
Original assignee: Tour Engine Inc
Current assignee: Tour Engine Inc
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: WO2015009959A1; EP3022411A1; KR20160029098A; US20210095591A1; TR201818555T4; US20190055881A1; CN105637186A; CN105637186B; EP3022411A4; US10107178B2; US20170058759A1; KR102184145B1; US11230965B2; US20150315959A1; EP3441584B1; WO2015009959A9; EP3441584A1; EP3022411B1; HUE042205T2; US10598080B2

Abstract

Un motor de ciclo dividido que comprende: un primer cilindro (01) que alberga un primer pistón (03), en donde el primer pistón (03) realiza una carrera de admisión y una carrera de compresión, pero no realiza una carrera de escape; un segundo cilindro (02) que alberga un segundo pistón (04), en donde el segundo pistón (04) realiza una carrera de expansión y una carrera de escape pero no realiza una carrera de admisión; caracterizado por un cilindro (14) de válvula que alberga una válvula (15), la válvula (15) que comprende una cámara (16) interna que se acopla de forma fluida selectivamente al primer (01) y al segundo (02) cilindros, en donde la válvula (15) y la cámara (16) interna se mueven linealmente y de forma alternativa entre el cilindro (14) de válvula y con respecto al primer (01) y el segundo (02) cilindros, y en donde la válvula (15) tiene un puerto que acopla de forma fluida la cámara (16) interna al primer (01) y segundo (02) cilindros.

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula de transferencia de corredera de carrete en motor de ciclo dividido

[0001] Esta divulgación se refiere en general a motores de combustión interna de ciclo dividido, también conocidos como motores de ciclo dividido y, de forma más específica, a válvulas de transferencia.

[0002] Los motores de combustión interna convencionales incluyen uno o más cilindros. Cada cilindro incluye un pistón único que realiza cuatro carreras, comúnmente referidas, como carrera de admisión, de compresión, de combustión/potencia/expansión, y de escape. Juntas estas cuatro carreras forman un ciclo completo de un motor de combustión interna convencional. Sin embargo, cada parte del ciclo se ve afectado de forma diferente por el calor expulsado desde el fluido de trabajo en las paredes del pistón y el cilindro: durante la admisión y la compresión una tasa alta de rechazo de calor aumenta la eficiencia mientras que durante la combustión/expansión, un pequeño o nulo rechazo de calor lleva a la mejor eficiencia. Este requisito conflictivo no se puede satisfacer mediante un cilindro único dado que la temperatura de pared del pistón y el cilindro no se puede cambiar fácilmente de fría a caliente y de vuelta a fría dentro de cada ciclo. Un cilindro único de un motor de combustión interna convencional no se puede optimizar tanto como un compresor (requiere un entorno frío para un rendimiento de eficiencia óptima) como una cámara de combustión/expansor (requiere un entorno caliente y una expansión óptima del fluido de trabajo para un rendimiento de eficiencia óptima) en el mismo tiempo y espacio.

[0003] Los motores de combustión interna convencionales tienen una eficiencia de combustible baja, más de una mitad de la energía de combustibles perdida a través de la estructura del motor y salida de escape, sin añadir ningún trabajo mecánico útil. Una mayor causa de residuo térmico en motores de combustión interna convencionales es el sistema de refrigeración esencial (por ejemplo, radiador), el cual por sí solo disipa calor a una velocidad y cantidad mayores que el calor total realmente transformado en el trabajo útil. Además, los motores de combustión interna comerciales son capaces de aumentar eficiencia solo de forma marginal empleando métodos de rechazo de bajo calor en los cilindros, pistones y cámaras de combustión y mediante metodologías de recuperación de calor residual que añaden una complejidad y coste sustanciales.

[0004] Una ineficiencia adicional resulta de una alta temperatura en el cilindro durante las carreras de admisión y de compresión. Esta alta temperatura reduce la eficiencia volumétrica del motor y hace que el pistón trabaje de forma más difícil y, por tanto, reduce la eficiencia durante estas carreras.

[0005] Teóricamente, una relación de expansión mayor que la relación de compresión aumentará en gran medida la eficiencia del motor en un motor de combustión interna. En motores de combustión interna convencionales, la relación de expansión máxima típicamente la misma que la relación de compresión máxima. Además, los medios convencionales sólo pueden permitir una disminución en la relación de compresión a través de la sincronización de válvula (ciclos de Miller y Atkinson, por ejemplo) y pueden ser menos eficientes que el aumento de la eficiencia, que es posible si las cuatro carreras no se ejecutaran en un sólo cilindro.

[0006] Otra limitación de los motores de combustión interna convencionales es un proceso de combustión química incompleto, que reduce la eficiencia y provoca emisiones de escape nocivas.

[0007] Para abordar estos problemas, otros han divulgado previamente configuraciones de motor de combustión de pistón doble. Por ejemplo, la patente Estadounidense No. 1,372,216 de Casaday divulga un motor de combustión de pistón doble en el cual los cilindros y pistones están dispuestos en pares respectivos. El pistón del cilindro de encendido se mueve antes del pistón del cilindro de compresión. La patente Estadounidense No.

3,880,126 de Thruston y otros divulga un motor de combustión interna de ciclo dividido de dos tiempos. El pistón del cilindro de inducción se mueve de alguna manera menos de media carrera antes que el pistón de cilindro de potencia. El cilindro de inducción comprime una carga, y transfiere la carga al cilindro de potencia donde se mezcla con una carga residual de productos quemados del ciclo previo, y además comprimidos antes del encendido. La solicitud de patente Estadounidense No. 2003/0015171 A1 de Scuderi divulga un motor de combustión interna de ciclo de cuatro tiempos. Un pistón de potencia dentro de un primer cilindro (cilindro de potencia) está conectado a un cigüeñal y realiza las carreras de potencia y escape del ciclo de cuatro tiempos. Un pistón de compresión dentro de un segundo cilindro (cilindro de compresión) está también conectado al cigüeñal y realiza las carreras de admisión y de compresión del ciclo de cuatro tiempos durante la misma rotación del cigüeñal. El pistón de potencia del primer cilindro se mueve antes que el pistón de compresión del segundo cilindro. La patente Estadounidense No. 6,880,501 de Suh y otros divulga un motor de combustión interna que tiene un par de cilindros, cada cilindro que contiene un pistón conectado a un cigüeñal. Un cilindro está adaptado para las carreras de admisión y compresión. El otro cilindro está adaptado para las carreras de potencia y escape. La patente estadounidense No.

5,546,897 de Brackett divulga un motor de combustión interna de pistón alternativo de cilindro múltiple que puede realizar un ciclo de potencia de motor dos, cuatro o diésel.

[0008] El documento GB 2469939 A enseña un motor de ciclo dividido de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. El motor de ciclo dividido comprende una cámara de combustión que es alimentada con aire comprimido desde un cilindro de compresión. El combustible es inyectado en el aire mediante un inyector y es encendido mediante una bujía. El producto quemado pasa a través de una válvula dentro de un cilindro de expansión de un volumen mayor que el cilindro de compresión. La válvula se abre alrededor del TDC del cilindro y se cierra alrededor del BOC, mientras que las válvulas de escape del cilindro se abren alrededor del BOC y se cierran alrededor del TDC. Cada vuelta del cigüeñal comprende dos carreras compresor-pistón y dos carreras expansor-pistón. Las válvulas de cámara de combustión se abren secuencialmente separadas por la fase de combustión. El motor puede funcionar en modos de recuperación de aire a presión en los cuales aire comprimido del cilindro de compresión o de la compresión y los cilindros de escape se almacenan y admiten a través de una válvula para presurizar la cámara de combustión. El ciclo de motor puede incluir accionar mediante aire comprimido recuperado sin ignición, y bancos del cilindro, cada uno que comprende un cilindro de compresión y un cilindro de expansión con una cámara de combustión interpuesta, se pueden interconectar mediante un accionamiento de disco.

[0009] A la vista de esto es el objeto de la invención divulgar un motor de ciclo dividido mejorado que tenga un rendimiento mejorado y que tenga menos “espacio muerto” entre los cilindros.

[0010] De acuerdo con la invención, este objeto se logra mediante el motor de ciclo dividido de acuerdo con la reivindicación 1.

[0011] El motor de acuerdo con la invención gobierna de forma efectiva la transferencia del fluido de trabajo de una manera sincronizada y sin pérdida de presión desde el cilindro de compresión al cilindro de potencia, utilizando un sistema de válvula que es duradero con un alto nivel de sellado. Adicionalmente, la invención evita cilindros separados de acuerdo con la técnica anterior que están todos conectados mediante una válvula de transferencia o pasaje intermedio (tubo de conexión) del algún tipo que consigue un volumen sustancial de “espacio muerto” entre cilindros reduciendo la relación de compresión efectiva del motor por debajo de la de un motor convencional.

[0012] A la vista de las desventajas anteriores inherentes en los tipos conocidos de motor de combustión interna presentes en la actualidad en la técnica anterior, modos de realización descritos en el presente documento incluyen un motor de combustión interna con válvula de transferencia de corredera de carrete y cámara de combustión (SSCVCC) que utiliza cilindros de temperatura diferenciada que tienen el potencial de convertir la energía del combustible en trabajo mecánico de forma más eficiente que los motores de combustión interna convencionales. Algunos modos de realización de ejemplo utilizan una SSVCC novedosa para facilitar la transferencia eficiente y fiable del fluido de trabajo desde una cámara de compresión a una cámara de combustión. Aunque las válvulas de transferencia de corredera de carrete son utilizadas, en algunos casos, para demostrar algunos beneficios de los modos de realización, debería tenerse en cuenta que las reivindicaciones no están limitadas a la válvula de corredera de carrete y pueden incluir otras válvulas.

[0013] En un modo de realización de ejemplo, un motor de combustión interna con una SSCVCC incluye un primer cilindro acoplado a un segundo cilindro, un primer pistón situado dentro del primer cilindro y configurado para realizar las carreras de admisión y compresión pero no las carreras de escape, y un segundo pistón situado dentro del segundo cilindro configurado para realizar las carreras de potencia y escape pero no las carreras de admisión.

[0014] De forma alternativa, el primer y segundo cilindros se pueden considerar como dos cámaras separadas, que podrían estar acopladas directamente o indirectamente mediante un movimiento alternativo de una SSCVCC, en donde el primer pistón se dispone en la primera cámara y el segundo pistón se dispone en la segunda cámara y la cámara de combustión dentro de la corredera de carrete es una tercera cámara.

[0015] En un modo de realización de ejemplo adicional, un motor de ciclo dividido además incluye una válvula de admisión acoplada al primer cilindro, una válvula de escape acoplada a segundo cilindro y una SSCVCC que acopla directamente, o indirectamente (a través de una cámara de combustión separada, que es parte del carrete) una capa interna del primer cilindro a una cámara interna del segundo cilindro.

[0016] En un modo de realización de ejemplo adicional, el motor incluye dos varillas de conexión de pistón, un cigüeñal de compresión, un cigüeñal de potencia y dos varillas de conexión de cigüeñal. Las varillas de conexión conectan respectivos pistones a sus respectivos cigüeñales. El cigüeñal de compresión convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo del primer pistón. El cigüeñal de potencia convierte el movimiento alternativo del segundo pistón en un movimiento de salida de rotación del motor. El ángulo relativo del cigüeñal de compresión con respecto al ángulo relativo del cigüeñal de potencia pueden diferir entre sí implementando un retardo de ángulo de fase (retraso de fase) de tal manera que el pistón del cilindro de potencia se mueve antes que el pistón del cilindro de compresión. En algunos modos de realización de ejemplo, el retraso de fase podría ser tal que el pistón del cilindro de compresión se mueve antes del pistón del cilindro de potencia. En otro modo de realización más, el pistón del cilindro de compresión y el pistón del cilindro de potencia se mueven en fase (sin retraso de fase). El cigüeñal que conecta el mecanismo de ruedas engranaje transfiere la rotación del cigüeñal de potencia en rotación del cigüeñal de compresión. Los dos pistones y los dos cilindros podrían estar diseñados en línea entre sí (paralelos) u opuestos entre sí. En dicho modo de realización con una configuración en línea de los dos pistones y los dos cilindros, se podría instalar una capa de aislamiento de un material de baja conductividad térmica, por ejemplo, para separar el cilindro de compresión relativamente frío del cilindro de compresión relativamente caliente, tal y como es conocido comúnmente en la técnica.

[0017] En un modo de realización de ejemplo adicional, un motor de ciclo dividido además incluye un puerto de admisión acoplado al primer cilindro, un puerto de escape acoplado al segundo cilindro. El puerto de admisión y el puerto de escape se abren y se cierran mediante el movimiento alternativo de la SSCVCC. La SSCVCC acopla directamente a una cámara interna del primer cilindro a una cámara interna del segundo cilindro, o indirectamente a través de una cámara de combustión separada que es parte de la corredera de carrete.

[0018] En algunos modos de realización de ejemplo, la SSCVCC puede estar construida de varios componentes: un cilindro de carrete, una corredera de carrete, una cámara de combustión, que está ubicada dentro de la corredera de carrete, un puerto de cámara de combustión, un anillo de carrete en el lado de compresión, un anillo de carrete en el lado de expansión, un anillo estacionario (de retracción) montado en el cilindro de carrete, una varilla de conexión de carrete y un cigüeñal de carrete, un puerto de admisión y un puerto de escape. La cámara de combustión puede estar acoplada a o desacoplada de una cámara de compresión y una cámara de expansión dependiendo de la posición relativa del carrete como parte del movimiento alternativo de carrete.

[0019] En modos de realización de ejemplo, un motor de ciclo dividido incluye: un primer cilindro que agrega un primer pistón, en donde el primer pistón realiza una carrera de admisión y una carrera de compresión, pero no realiza una carrera de escape; un segundo cilindro que alberga un segundo pistón, en donde el segundo pistón realiza una carrera de expansión y una carrera de escape, pero no realiza una carrera de admisión; y una cámara de válvula que alberga una válvula, la válvula que comprende una cámara interna que se acopla de forma fluida selectivamente al primer y segundo cilindros, en donde la válvula y la cámara interna se mueven dentro de la cámara de válvula y con respecto al primer y segundo cilindros.

[0020] En algunos modos de realización de ejemplo, la cámara interna se acopla de forma fluida con el primer cilindro y se acopla de forma fluida con el segundo cilindro durante el movimiento de la válvula.

[0021] En algunos modos de realización de ejemplo, durante el movimiento de la válvula, la cámara interna se acopla de forma fluida al primer y segundo cilindros de forma simultánea, y la válvula y la cámara interna tienen una velocidad máxima y una aceleración mínima dentro de 15 grados del cigüeñal cuando la cámara interna está acoplada de forma fluida al primer y segundo cilindros de forma simultánea. En algunos modos de realización adicionales, la válvula y la cámara interna tienen una velocidad máxima y una aceleración mínima cuando la cámara interna está conectada de forma fluida al primer y segundo cilindros de forma simultánea.

[0022] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula no se acopla de forma fluida ni con el primer ni con el segundo cilindros, de forma concurrente, y la válvula y la cámara interna tienen una velocidad máxima y una aceleración mínima dentro de los 15 grados del cigüeñal cuando la cámara interna no se acopla de forma fluida ni con el primer ni con el segundo cilindro. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, la válvula y la cámara interna tienen una velocidad máxima y una aceleración mínima cuando la cámara interna no se acopla de forma fluida ni con el primer ni con el segundo cilindro.

[0023] En algunos modos de realización de ejemplo, el primer pistón alcanza su punto muerto superior cuando la cámara interna está acoplada de forma fluida al primer cilindro.

[0024] En algunos modos de realización de ejemplo, el primer cilindro tiene un puerto de admisión para recibir una mezcla de aire/combustible. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, el puerto de admisión está cerrado mediante una superficie de la válvula. En algunos modos de realización de ejemplo, el puerto de admisión está cerrado mediante una válvula de disco con movimiento vertical.

[0025] En algunos modos de realización de ejemplo, una bujía inician la combustión. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, la bujía está situada sobre la válvula y configurada para crear una chispa dentro de la cámara interna. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, la bujía está situada en la cámara de válvula y la válvula incluye un puerto de combustión que se alinea con la bujía para iniciar la combustión dentro de la cámara interna.

[0026] En algunos modos de realización de ejemplo, el motor está configurado para iniciar la combustión comprimiendo el fluido.

[0027] En algunos modos de realización de ejemplo, el primer pistón alcanza su punto muerto superior antes de que el segundo pistón alcance su punto muerto superior.

[0028] En algunos modos de realización de ejemplo, el segundo pistón alcanza su punto muerto superior antes de que el primer pistón alcance su punto muerto superior.

[0029] En algunos modos de realización de ejemplo, el primer y segundo pistones alcanzan sus respectivos puntos muertos superiores de forma concurrente.

[0030] En algunos modos de realización de ejemplo, el motor incluye anillos de sellado entre la válvula y la cámara de válvula. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, los anillos de sellado no se mueven con respecto a la cámara de válvula. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, los anillos de sellado se mueven con respecto a la cámara de válvula. En algunos modos de realización de ejemplo, los anillos de sellado incluyen un primer anillo de sellado que no se mueve con respecto a la cámara de válvula y un segundo anillo de sellado que se mueve con respecto a la cámara de válvula.

[0031] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula tiene un puerto que acopla de forma fluida la cámara interna al primer y segundo cilindros de forma simultánea.

[0032] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula tiene un primer puerto que acopla de forma fluida la cámara interna al primer cilindro y un segundo puerto que acopla de forma fluida la cámara interna al segundo cilindro.

[0033] En algunos modos de realización de ejemplo, un volumen interno del primer cilindro cuando el primer pistón está en su punto muerto inferior es mayor que un volumen interno del segundo cilindro cuando el segundo pistón está en su punto muerto inferior.

[0034] En algunos modos de realización de ejemplo, un volumen interno del primer cilindro cuando el primer pistón está en su punto muerto inferior es menor que un volumen interno del segundo cilindro cuando el segundo pistón está en su punto muerto inferior.

[0035] En algunos modos de realización de ejemplo, el motor incluye: un primer cigüeñal acoplado al primer pistón; un segundo cigüeñal acoplado al segundo pistón; un mecanismo de conexión de cigüeñal acoplado al primer y segundo cigüeñales y configurado para transmitir el movimiento entre el primer y segundo cigüeñales, el mecanismo de conexión de cigüeñal que comprende una varilla de conexión de cigüeñal que tiene un primer y un segundo extremos acoplados al primer y segundo cigüeñales, respectivamente.

[0036] En algunos modos de realización de ejemplo, el motor incluye un cigüeñal acoplado al primer y segundo pistones.

[0037] En algunos modos de realización de ejemplo, el motor incluye un primer cigüeñal acoplado al primer pistón; una primera rueda de engranaje acoplada al primer cigüeñal; un segundo cigüeñal acoplado al segundo pistón; una segunda rueda de engranaje acoplada al segundo cigüeñal; una tercera rueda de engranaje acoplada a la primera y segunda ruedas de engranaje y configurada para transmitir el movimiento entre la primera y segunda ruedas de engranaje.

[0038] En algunos modos de realización de ejemplo, la cámara interna, una cámara de compresión, y una cámara de expansión están dimensionadas para minimizar el espacio muerto.

[0039] En algunos modos de realización de ejemplo, un volumen interno del primer cilindro en el punto muerto superior es menor que un quinto del volumen interno del primer cilindro en el punto muerto inferior.

[0040] En algunos modos de realización de ejemplo, un volumen interno del segundo cilindro en su punto muerto inferior es menor que un quinto de un volumen interno del segundo cilindro en el punto muerto inferior.

[0041] En algunos modos de realización de ejemplo, el primer y segundo cilindros están dispuestos en una configuración seleccionada de, una configuración en línea, una configuración opuesta, y una configuración en V.

[0042] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula y la cámara interna se mueven linealmente y de forma alternativa dentro de la cámara de válvula. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales la válvula, es una válvula de carrete.

[0043] En algunos modos de realización de ejemplo, el primer y segundo cilindros están aislados internamente uno del otro y el primer cilindro se mantiene a una temperatura más fría que el segundo cilindro.

[0044] En algunos modos de realización de ejemplo, el primer cilindro incluye una pluralidad de aletas de refrigeración de aire ubicadas en una superficie externa del primer cilindro y una pluralidad de pasajes de refrigeración de líquido dentro de su carcasa. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, el motor incluye un refrigerante líquido dentro de las aletas de refrigeración de aire y los pasajes de refrigeración de líquido, y en donde una temperatura del refrigerante líquido es controlada de forma mecánica o de forma eléctrica.

[0045] En algunos modos de realización de ejemplo, el segundo cilindro incluye una pluralidad de pasajes de calentamiento de escape para utilizar el calor proporcionado por los gases de escape expulsados por el segundo pistón para calentar adicionalmente segundo el cilindro y está térmicamente aislado del entorno circundante de manera que reduce la pérdida de energía térmica del segundo cilindro.

[0046] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula y la cámara interna rotan dentro de la cámara de válvula. En algunos modos de realización de ejemplo adicionales, la válvula y la cámara interna se mueven linealmente, así como rotativamente, dentro de la cámara de válvula.

[0047] En algunos modos de realización de ejemplo, el motor incluye: un tercer cilindro que alberga un tercer pistón, en donde el tercer pistón realiza una carrera de expansión y una carrera de escape, pero no realiza una carrera de admisión, y en donde la cámara interna se acopla de forma fluida selectivamente al primer, segundo y tercer cilindros, y en donde la válvula y la cámara interna se mueven con respecto al tercer cilindro.

[0048] En modos de realización de ejemplo, un método de funcionamiento de un motor de combustión incluye comprimir un fluido de trabajo en un primer cilindro, transferir el fluido de trabajo a la cámara interna de una válvula, y transferir el fluido de trabajo a un segundo cilindro. En algunos modos de realización de ejemplo, el primer cilindro alberga un primer pistón que realiza una carrera de admisión y una carrera de compresión, pero no realiza una carrera de escape. En algunos modos de realización de ejemplo, el segundo cilindro alberga un segundo pistón que realiza una carrera de expansión y una carrera de escape, pero no realiza una carrera de admisión.

[0049] En algunos modos de realización de ejemplo, transferir el fluido de trabajo a la cámara interna incluye transferir el fluido de trabajo comprimido desde el primer cilindro a la cámara interna. En algunos modos de realización de ejemplo, transferir el fluido de trabajo al segundo cilindro incluye transferir el fluido de trabajo comprimido desde la cámara interna a segundo cilindro. La válvula puede estar albergada en una cámara de válvula del motor. La válvula y la cámara interna pueden moverse dentro de la cámara de válvula del motor y con respecto al primer y segundo cilindros.

[0050] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula y la cámara interna se mueven linealmente y de forma alternativa dentro de la cámara de válvula y con respecto al primer y segundo cilindros. En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula tiene un puerto que acopla de forma fluida la cámara interna al primer y segundo cilindros de forma simultánea.

[0051] En algunos modos de realización de ejemplo, el método además incluye, durante el movimiento de la válvula, acoplar de forma fluida el primer cilindro y la cámara interna sin acoplar de forma fluida la cámara interna y el segundo cilindro.

[0052] En algunos modos de realización de ejemplo del método, la válvula y la cámara interna incluyen una velocidad máxima y una aceleración mínima dentro de 15 grados del cigüeñal cuando la cámara interna está acoplada de forma fluida al primer y segundo cilindros de forma simultánea.

[0053] En algunos modos de realización de ejemplo del método, la válvula y la cámara interna incluyen una velocidad máxima y una aceleración mínima cuando la capa interna está acoplada de forma fluida al primer y segundo cilindros de forma simultánea.

[0054] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el primer cilindro tiene un puerto de admisión, y el método incluye recibir una mezcla de aire/combustible a través del puerto de admisión. En algunos modos de realización de ejemplo, el método además incluye cerrar el puerto de admisión con una superficie de la válvula. En algunos modos de realización de ejemplo, el método además incluye cerrar el puerto de admisión con una válvula de disco con movimiento vertical.

[0055] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el segundo cilindro tiene un puerto de escape, y el método incluye expulsar gases de combustión a través del puerto de escape. En algunos modos de realización de ejemplo, el método además incluye cerrar el puerto de escape con una superficie de la válvula. En algunos modos de realización de ejemplo, el método además incluye cerrar el puerto de escape con una válvula de disco con movimiento vertical.

[0056] En algunos modos de realización de ejemplo, el método además incluye iniciar la combustión con una bujía. En algunos modos de realización de ejemplo del método, la bujía está situada sobre la válvula y el método incluye crear, con la bujía, una chispa dentro de la cámara interna. En algunos modos de realización de ejemplo del método, la bujía está situada en la cámara de válvula y la válvula incluye un puerto de combustión que se alinea con la bujía para iniciar la combustión dentro de la cámara interna.

[0057] En algunos modos de realización de ejemplo, el método además incluye iniciar la combustión comprimiendo el fluido.

[0058] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el primer pistón alcanza su punto muerto superior antes de que un segundo pistón alcance su punto muerto superior. En algunos modos de realización de ejemplo del método, el segundo pistón alcanza su punto muerto superior antes de que el primer pistón alcance su punto muerto superior. En algunos modos de realización de ejemplo del método, el primer y segundo pistones alcanzan sus puntos muerto superiores respectivos de forma concurrente.

[0059] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el motor incluye anillos de sellado entre la válvula y la cámara de válvula. En algunos modos de realización adicionales del método, los anillos de sellado no se mueven con respecto a la cámara de válvula. En algunos modos de realización adicionales del método, los anillos de sellado se mueven con respecto a la cámara de válvula. En algunos modos de realización adicionales del método, los anillos de sellado incluyen un primer anillo de sellado que no se mueve con respecto a la cámara de válvula y un segundo anillo de sellado que se mueve con respecto a la cámara.

[0060] En algunos modos de realización de ejemplo del método, un volumen interno del primer cilindro cuando un primer pistón está en su punto muerto inferior es mayor que un volumen interno del segundo cilindro cuando un segundo pistón está en su punto muerto inferior. En algunos modos de realización adicionales del método, un volumen interno del primer cilindro cuando el primer pistón está en su punto muerto inferior es menor que un volumen interno del segundo cilindro cuando el segundo pistón está en su punto muerto inferior.

[0061] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el motor incluye: un primer cigüeñal acoplado a un primer pistón; un segundo cigüeñal acoplado a un segundo pistón; un mecanismo de conexión de cigüeñal acoplado al primer y segundo cigüeñales y configurado para transmitir movimiento entre el primer y segundo cigüeñales, el mecanismo de conexión de cigüeñal que incluye una varilla de conexión de cigüeñal que tiene un primer y un segundo extremos acoplados al primer y segundo cigüeñales, respectivamente.

[0062] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el motor incluye un único cigüeñal acoplado al primer y segundo pistones.

[0063] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el motor incluye: un primer cigüeñal acoplado a un primer pistón; una primera rueda de engranaje acoplada al primer cigüeñal; un segundo cigüeñal acoplado a un segundo pistón; una segunda rueda de engranaje acoplada al segundo pistón; y una tercera rueda de engranaje acoplada a la primera y segunda ruedas de engranaje y configurada para transmitir el movimiento entre la primera y segunda ruedas de engranaje.

[0064] En algunos modos de realización de ejemplo del método, la cámara interna, una cámara de compresión, y una cámara de expansión están dimensionadas para minimizar un espacio muerto.

[0065] En algunos modos de realización de ejemplo del método, un volumen interno del primer cilindro cuando un primer pistón está en su punto muerto superior es menor que un quinto de un volumen interno del primer cilindro cuando el primer pistón está en el punto muerto inferior. En algunos modos de realización de ejemplo del método, el volumen interno del segundo cilindro cuando un segundo pistón está en el punto muerto superior es menor que un quinto del volumen interno del segundo cilindro cuando el segundo pistón está en el punto muerto superior.

[0066] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el primer y segundo cilindros están dispuestos en una configuración seleccionada de, una configuración en línea, una configuración opuesta, y una configuración en V.

[0067] En algunos modos de realización de ejemplo del método, la válvula es una válvula de carrete.

[0068] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el primer y segundo cilindros están aislados térmicamente entre sí y el método incluye mantener el primer cilindro a una temperatura más fría que el segundo cilindro.

[0069] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el primer cilindro incluye una pluralidad de aletas de refrigeración de aire ubicadas en una superficie externa del primer cilindro y una pluralidad de pasajes de refrigeración de líquido dentro de su carcasa. En algunos modos de realización de ejemplo del método, el motor además incluye un refrigerante líquido dentro de las aletas de refrigeración de aire y de los pasajes de refrigeración de líquido, y el método incluye controlar de forma mecánica o de forma eléctrica una temperatura del refrigerante líquido.

[0070] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el segundo cilindro incluye una pluralidad de pasajes de calentamiento de escape para utilizar el calor proporcionado por los gases de escape expulsados por un segundo pistón para calentar adicionalmente el segundo cilindro y está aislado térmicamente del entorno circundante de manera que reduce la pérdida de energía térmica del segundo cilindro.

[0071] En algunos modos de realización de ejemplo del método, el motor incluye un tercer cilindro que alberga un tercer pistón, en donde el tercer pistón realiza una carrera de expansión y una carrera de escape, pero no realiza una carrera de admisión, y la cámara interna se acopla de forma fluida selectivamente al primer, segundo y tercer cilindros, y la válvula y la cámara interna se mueven con respecto al tercer cilindro.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0072]

La figura 1 es una vista lateral en sección transversal simplificada de un aparato con SSCVCC de ciclo dividido en línea, de acuerdo con modos de realización de ejemplo, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 50 grados antes de que el pistón de compresión alcance su Punto Muerto Superior (TDC) y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 40 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 2 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 20 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 10 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 3 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 10 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado en su TDC.

La figura 4 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 5 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 5 grados después de que el pistón alcance su TDC.

La figura 5 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado en su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 10 grados después de su TDC.

La figura 6 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 10 grados después de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 20 grados después de su TDC.

La figura 7 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 30 grados después de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 40 grados después de su TDC.

La figura 8 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 60 grados después del TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 70 grados después de su TDC.

La figura 9 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 90 grados después de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 100 grados después de su TDC.

La figura 10 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 120 grados después de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 130 grados después de su TDC.

La figura 11 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 150 grados después de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 160 grados después de su TDC.

La figura 12 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 180 grados después de su TDC, que es el Punto Muerto Inferior (BDC), y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 170 grados antes de su TDC.

La figura 13 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 150 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 140 grados antes de su TDC.

La figura 14 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 120 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado 110 grados antes de su TDC.

La figura 15 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 90 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 80 grados antes de su TDC.

La figura 16 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 26 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado en el TDC, y la cámara de combustión dentro de la corredera de carrete es más pequeña que la mostrada en la figura 1.

La figura 17 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 13 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 13 grados después de su TDC, y la cámara de combustión dentro de la corredera de carrete es más pequeña que la mostrada en la figura 1.

La figura 18 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 1, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado en su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 26 grados después de su TDC, y la cámara de combustión dentro de la corredera de carrete es más pequeña que la mostrada en la figura 1.

La figura 19A es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido, en donde los puertos de admisión y de escape en las cámaras de compresión y de combustión, respectivamente, son abiertos y cerrados mediante válvulas de disco con movimiento vertical, y las válvulas de disco con movimiento vertical son accionadas por levas y un árbol de levas. La figura 19B es una vista frontal transparente de un aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 19A.

La figura 20 es una vista lateral en sección transversal simplificada de un aparato con SSCVCC de ciclo dividido opuesto, de acuerdo con modos de realización de ejemplo, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 90 grados antes de que el pistón de compresión alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 80 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC, de acuerdo con un modo de realización.

La figura 21 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 60grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 50 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 22 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 10 grados antes de su TDC, y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado en su TDC.

La figura 23 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado en su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 10 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 24 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 30 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 40 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 25 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 60 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 70 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 26 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 90 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 100 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 27 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 180 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado 170 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 28 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 20, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 150 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 140 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 29 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido opuesto, de acuerdo con modos de realización de ejemplo, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 20 grados antes de que el pistón de compresión alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 67 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 30 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 29, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado en el TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 47 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 31 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 29, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado 10 grados después de que el pistón de compresión alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 37 grados antes de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 32 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 29, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 47 grados después de que el pistón de compresión alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado en el TDC.

La figura 33 es una vista lateral en sección transversal simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 29, en donde el ángulo de cigüeñal de compresión es ilustrado a 67 grados después de que el pistón de compresión alcance su TDC y el ángulo de cigüeñal de potencia es ilustrado a 20 grados después de que el pistón de potencia alcance su TDC.

La figura 34 es una vista en 3D semitransparente simplificada del aparato con SSCVCC de ciclo dividido de la figura 33

La figura 35 es un gráfico que ilustra perfiles de presión para un motor de ciclo dividido de ejemplo que incorpora una SSVCC.

La figura 36 ilustra un método de funcionamiento de un motor de combustión, de acuerdo con modos de realización de ejemplo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODOS DE REALIZACIÓN DE EJEMPLO

[0073] Los modos de realización son descritos en detalle más abajo con referencia las figuras, en donde elementos similares son referidos con números similares a lo largo de todo el documento. Se entiende que las figuras no son necesariamente dibujadas escala. Ni que muestran necesariamente todos los detalles de los diversos modos de realización de ejemplo ilustrados. Más bien, muestran meramente ciertas características y elementos para proporcionar una descripción habilitante de los modos de realización de ejemplo.

[0074] En algunos modos de realización de ejemplo descritos en el presente documento, un motor de ciclo dividido incluye una cámara de válvula con una válvula que se dispone en el mismo. La válvula puede incluir una cámara interna que acopla de forma fluida selectivamente un cilindro frío y uno caliente del motor. La válvula de la cámara interna puede moverse dentro de la cámara de la válvula y con respecto a los cilindros caliente y frío.

[0075] en algunos modos de realización de ejemplo, la válvula puede experimentar fuerzas de inercia reducidas. Esto puede permitir aumentar la durabilidad y la fiabilidad. En algunos modos de realización de ejemplo, el motor puede experimentar ciclos termodinámicos que son similares a los ciclos de motores de cuatro tiempos.

[0076] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula puede tener una restricción de flujo mínima. El motor puede también permitir una caída de presión despreciable a través de los puertos de válvula, que puede proporcionar una transferencia eficiente de la carga de admisión comprimida desde el Cilindro Frío (cámara de compresión) al Cilindro Caliente (cámara de potencia).

[0077] La válvula puede estar equipada con anillos de pistón comunes que puede permitir un sellado de alta presión efectivo dentro de la cámara.

[0078] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula puede evitar o limitar los compromisos perjudiciales de motores de ciclo dividido tradicionales: sobrecompresión, almacenamiento de carga, pérdida de calor y combustión retardada, y dependencia de válvulas de movimiento rápido.

[0079] Con referencia la figura 1, de acuerdo con un modo de realización, una configuración en línea de un motor de ciclo dividido incluye: un cilindro 01 de compresión, un cilindro 02 de potencia, un pistón 03 de compresión, anillos 03A de pistón de compresión, un pistón 04 de potencia, anillos 04A de pistón de potencia, una cámara B de admisión/compresión y una cámara C de expansión/escape (tal y como se utiliza en el presente documento, “expansión” puede incluir o puede no incluir combustión dentro de la cámara C). También incluye dos varillas 05 y 06 de conexión de pistón respectivas, un cigüeñal 07 de compresión, un cigüeñal 08 de potencia, un mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal que incluye la rueda 09A de engranaje compresión, la rueda 09B de engranaje de potencia, y la tercera rueda 09C de engranaje que conecta la rueda 09B de engranaje de potencia a la rueda 09A de engranaje de compresión. Con referencia a una la figura 1, el motor de ciclo dividido también incluye un colector 10 de admisión, una cámara A, un puerto 11 de admisión, un colector 12 de escape, una cámara D, y un puerto 13 de escape. También incluye un cilindro 14 de carrete (también denominado cámara 14 de válvula), una corredera 15 de carrete, una estructura 16 de cámara de combustión, que está ubicada dentro de la corredera 15 de carrete, un puerto 16A de cámara de combustión, un anillo de carrete en el lado 17 de compresión, un anillo de carrete en el lado 18 de expansión, un anillo 19 estacionario (retráctil) montado en una ranura anular del cilindro 14 de carrete, una varilla 20 de conexión de carrete y un cigüeñal 21 de carrete. Con referencia aun a la figura 1, el motor de ciclo dividido también incluye una protrusión 22 de pistón de compresión y una protrusión 23 de pistón de potencia. El cilindro 01 de compresión es un cilindro de motor de pistón que alberga al pistón 03 de compresión, la cámara B de admisión o compresión, y el puerto 11 de admisión. El cilindro 02 de potencia es un cilindro de motor de pistón que alberga al pistón 04 de potencia, la cámara C de expansión o escape y el puerto 13 de escape. El pistón 03 de compresión y la cámara B de compresión asisten a las carreras de motor de admisión y de compresión (pero no a la carrera de escape). El pistón 04 de potencia y la cámara C de expansión asisten a las carreras de potencia y de escape (pero no a la carrera de admisión). Las varillas 05 y 06 de conexión conectan sus respectivos pistones a sus respectivos cigüeñales. El cigüeñal 07 de compresión convierte el movimiento de rotación en movimiento alternativo del pistón 03 de compresión. El movimiento alternativo del pistón 04 de potencias convertido en movimiento de rotación del cigüeñal 08 de potencia, que es convertido a movimiento o trabajo de rotación del motor (por ejemplo, el cigüeñal de potencia también puede servir como árbol de salida del motor). Las tres ruedas 09A, 09B y 09C de engranaje (que son referidas colectivamente como mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal) transforman la rotación del cigüeñal 08 de potencia en rotación del cigüeñal 07 de compresión. Tanto el pistón 03 de compresión como el pistón 04 de potencia pueden tener o puede que no tengan una estructura o protrusión 22 y 23 irregular, respectivamente. La función de estas protrusiones puede ser disminuir el espacio muerto. En un modo de realización de ejemplo, el cilindro 14 de carrete alberga a la corredera 15 de carrete y ambos son colocados encima y perpendiculares a tanto el cilindro 01 de compresión como el cilindro 02 de potencia. Las varillas 20 de conexión de carrete conectan la corredera 15 de carrete al cigüeñal 21 de carrete. El cigüeñal 21 de carrete convierte el movimiento en rotación de movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete. El cigüeñal 21 de carrete está conectado mecánicamente a través de un mecanismo de conexión mecánico al cigüeñal 08 de potencia, por tanto el cigüeñal 08 de potencia acciona al cigüeñal 21 de carrete. En otro modo de realización de ejemplo, un mecanismo de placa oscilante o mecanismo de árbol de levas podría ser utilizado para accionar la corredera 15 de carrete. La corredera 15 de carrete alberga una estructura 16 de cámara de combustión esférica, un puerto 16A de estructura de cámara de combustión y una cámara E de combustión (la cámara E puede estar aislada térmicamente). Durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, la cámara E de combustión alterna entre estar conectada de forma fluida a la cámara B de compresión y a la cámara C de expansión. En una fracción del movimiento alternativo del carrete 15, la cámara E de combustión podría estar conectada de forma fluida tanto a la cámara B de compresión como a la cámara C de expansión.

[0080] Durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, el puerto 11 de admisión puede abrirse y cerrarse cuando la corredera de carrete bloquea o desbloquea el puerto 11 de admisión. Por tanto, el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete acopla o desacopla de forma fluida la cámara A y la cámara B.

[0081] Durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, el puerto 13 de escape puede abrirse o cerrarse cuando la corredera 15 de carrete bloquea o desbloquea el puerto 13 de escape. Por tanto, el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete acopla o desacopla de forma fluida la cámara C y la cámara D.

[0082] Durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, la estructura 16 de cámara de combustión, a través del puerto 16A de cámara de combustión, puede acoplarse o desacoplarse de forma fluida de la cámara B.

[0083] Durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, la estructura 16 de cámara de combustión, a través del puerto 16A de cámara de combustión, puede acoplarse o desacoplarse de forma fluida de la cámara C.

[0084] Para una porción predeterminada pequeña de ciclo de cigüeñal 21 de carrete, ± 30 grados, por ejemplo, desde el punto en el cual el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete pasa a través de su punto de carrera intermedio, las cámaras B, E y C pueden todas ellas estar conectadas de forma fluida a través del puerto 16A de cámara de combustión.

[0085] En modos de realización de ejemplo, un retardo de fase predeterminado es introducido a través de los cigüeñales 07 y 08, de tal manera que el pistón 04 de potencia conduce o sigue al pistón 03 de compresión. Las figuras 1-15 representan uno de dichos modos de realización de ejemplo en el cual el retardo de fase predeterminado que es introducido a través de los cigüeñales 07 y 08, es tal que el pistón 04 de potencia conduce al pistón 3 de compresión un ángulo de cigüeñal de 10 grados. En algunos modos de realización de ejemplo, puede que no haya un retraso de fase entre los pistones (los pistones están en fase).

[0086] En modos de realización de ejemplo, el fluido de trabajo (carga de aire-combustible) se dispone entre el colector 10 de admisión y el puerto de admisión es definido como la cámara A. El puerto 11 de admisión, ubicado en el cilindro 01 de compresión, puede gobernar el flujo del aire ambiente aspirado naturalmente o la carga de aire/combustible carburado, o la inducción forzada de la carga, en el cilindro 01 de compresión. La ubicación del pistón 03 de compresión cuando se abre y/o se cierra el puerto de admisión puede variar. En algunos modos de realización de ejemplo, la sincronización de la apertura y/o cierre del puerto de admisión puede variar. En un ejemplo, el puerto de admisión puede abrirse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 03 de compresión alcance su TDC a través de aproximadamente 50 grados del cigüeñal después de que el pistón 03 de compresión alcance su TDC. En un ejemplo, el puerto de admisión puede cerrarse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal alrededor del punto muerto inferior (BDC) del pistón 03 de compresión a través de aproximadamente 70 grados del cigüeñal después de que el pistón 03 de compresión alcance su BDC.

[0087] En un modo de realización, el puerto de admisión puede abrirse en un rango de grados del cigüeñal que comienza cuando el pistón 03 de compresión alcanza su t Dc a través de aproximadamente 10 grados del cigüeñal después de que el pistón 03 de compresión alcance su TDC. En el BDC, que es el extremo en la carrera de admisión, el fluido de trabajo puede continuar entrando en el cilindro debido a la dinámica de onda en el sistema de admisión y a la inercia de fluido. Por esta razón puede ser ventajoso cerrar el puerto de admisión después del BDC del pistón de compresión. En un modo de realización, el puerto 11 de admisión puede cerrarse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 03 de compresión alcance su BDC hasta aproximadamente 70 grados del cigüeñal después de que el pistón 03 de compresión alcance su BDC. En un ejemplo, el puerto de admisión puede cerrarse dentro de un rango más estrecho comenzando cuando el pistón 03 de compresión alcanza su BDC hasta aproximadamente 50 grados del cigüeñal después de que el pistón 03 de compresión alcance su TDC.

[0088] En modos de realización de ejemplo, el puerto 13 de escape ubicado en el cilindro 02 de potencia puede gobernar la expulsión de gases quemados. La ubicación del pistón 04 de potencia cuando el puerto de escape se abre puede variar. En algunos modos de realización de ejemplo, el puerto de escape puede abrirse aproximadamente 60 grados del cigüeñal antes de que el pistón 04 de potencia alcance su BDC a través de aproximadamente 20 grados del cigüeñal después de que el pistón 04 potencia alcance su BDC. La ubicación del pistón 04 de potencia cuando el puerto de escape se cierra puede también variar. En algunos modos de realización de ejemplo, el puerto de escape puede cerrarse aproximadamente 15 grados del cigüeñal antes de que el pistón 04 de potencia alcance su TDC a través de aproximadamente 5 grados del cigüeñal después de que el pistón 04 de potencia alcance su TDC.

[0089] En un modo de realización, el puerto de escape puede abrirse dentro de un rango que comienza cuando el pistón 04 de potencia está 15 grados del cigüeñal antes de su BDC a través de aproximadamente 15 grados del cigüeñal después de que el pistón 04 de potencia alcance su BDC. En un modo de realización, el puerto de escape puede cerrarse dentro de un rango preferido más estrecho que comienza 5 grados antes de que el pistón 04 de potencia alcance su TDC a través de aproximadamente cuando el pistón 04 de potencia alcance su TDC.

[0090] En un modo de realización, el cilindro 14 de carrete alberga la corredera 15 de carrete y ambos están colocados en encima y perpendiculares tanto al cilindro 01 de compresión como al cilindro 02 de potencia. Las varillas 20 de conexión de carrete conectan la corredera 15 de carrete al cigüeñal 21 de carrete. El cigüeñal 21 de carrete convierte el movimiento de rotación en movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete. La corredera 15 de carrete alberga una estructura 16 de cámara de combustión esférica (por ejemplo), un puerto 16A de estructura de cámara de combustión y una cámara E de combustión. Durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, la cámara E de combustión se alterna entre estar conectada de forma fluida a la cámara B de compresión y/o a la cámara C de expansión. Durante el mismo movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, el puerto 11 de admisión y el puerto 13 de escape pueden moverse hacia la posición abierta o cerrada.

[0091] Con referencia de nuevo a la figura 1, dentro del cilindro 01 de compresión está el pistón 03 de compresión. El pistón 03 de compresión se mueve con respecto al cilindro 01 de compresión en la dirección ascendente hacia su TDC (el mecanismo 09A de rueda de engranaje gira en sentido horario). Dentro del cilindro 02 de potencia está el pistón 04 de potencia. El pistón 04 de potencia se mueve con respecto al cilindro 02 de potencia en la dirección ascendente también (el mecanismo 09B de rueda de engranaje gira en sentido contrario), hacia su TDC. El cilindro 01 de compresión y el pistón 03 de compresión definen la cámara B. El cilindro 02 de potencia y el pistón 04 de potencia definen la cámara C. El volumen dentro de la estructura 16 de cámara de combustión define la cámara E de combustión. En algunos modos de realización de ejemplo, el pistón 04 de potencia se mueve antes que el pistón 03 de compresión. La cámara B puede estar en comunicación fluida con la cámara C cuando la cámara E de combustión está en comunicación fluida con tanto la cámara B cómo la cámara C (véanse por ejemplo las figuras 5 y 6). La cámara B, a través de la toma 11 de admisión, puede estar conectada de forma fluida con el fluido de trabajo entrante (carga de combustible/aire aspirado naturalmente carburado o carga de combustible/aire inducido forzado) a través de la cámara A. La cámara C, a través del puerto 13 de escape, puede estar conectada de forma fluida con el aire D ambiente, a través del colector 12 de escape y potencialmente otros aparatos (tal como un turbocompresor, un convertidor catalítico, u otros aparatos, tal y como es comúnmente conocido en la técnica). Cuando está en un estado abierto, el puerto 13 de escape permite que se expulsen los gases de escape.

[0092] Durante una carrera de combustión, el pistón 04 de potencia puede empujar a la varilla 06 de conexión de potencia, provocando que el cigüeñal 08 de potencia rote en sentido horario tal y como se ha ilustrado en las figuras 5, 6,7, 8, 9, 10, y 11. Durante una carrera de escape, las fuerzas de inercia (que pueden ser iniciadas por la masa del volante de inercia no mostrado) provoca que el cigüeñal 08 de potencia continúe su rotación en sentido horario y provoca que la varilla 06 de conexión de potencia mueva al pistón 04 de potencia, el cual a su vez expulsa el escape de combustible quemado a través del puerto 13 tal y como se ha ilustrado en las figuras 12, 13, 14, 15, 1, 2 y 3. La rotación del cigüeñal 08 de potencia articula la rotación, a través de un mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal, del cigüeñal 07 de compresión para mover el pistón 03 de compresión en una rotación sincronizada pero desplazada en fase (es decir, ambos cigüeñales rotan a la misma velocidad pero difieren en sus ángulos de cigüeñal respectivo). En otros modos de realización, puede que no haya un desplazamiento de fase entre los pistones, resultando en que ambos cigüeñales rotan en el mismo ángulo de cigüeñal.

[0093] En modos de realización de ejemplo, las posiciones relativas del pistón 04 de potencia y del pistón 03 de compresión pueden estar desplazadas en fase mediante una cantidad predeterminada para lograr una relación de compresión del motor deseada. En algunos modos de realización de ejemplo, el aparato de dos cilindros del motor de ciclo dividido utiliza por enfriamiento a presión convencional y métodos y sistemas de lubricación por aceite (no mostrados). En algunos modos de realización de ejemplo, los componentes de la cámara C de potencia están controlados por temperatura utilizando un sistema de refrigeración, por lo tanto refrigerando los componentes de la estructura de la cámara C de potencia (tales como el cilindro 02, el pistón 04, y partes del cilindro 14 de carrete y de la corredera 15 de carrete). En algunos modos de realización de ejemplo, algunos o todos los componentes se pueden fabricar de materiales resistentes a altas temperaturas tales como cerámica o utilizando recubrimientos cerámicos, hierro fundido, titanio, aleaciones de acero níquel, nanocompuestos, matrices compuestas, o acero inoxidable. En algunos modos de realización de ejemplo, el aparato de ciclo dividido puede utilizar un sistema de ignición por chispa de alta tensión bien conocido (no mostrado), así como un motor de arranque eléctrico para controlar la rotación inicial del motor.

[0094] Tal y como se explicó anteriormente, la varilla 05 de conexión de compresión conecta el cigüeñal 07 compresión con el pistón 03 de compresión provocando que el pistón 03 de compresión se mueva con respecto al cilindro de una manera alternativa. La varilla 06 de conexión de potencia conecta al cigüeñal 08 de potencia con el pistón 04 de potencia. Durante la fase de combustión, la varilla 06 de conexión de potencia transfiere el movimiento alternativo del pistón 04 de potencia al cigüeñal 08 de potencia, provocando que el cigüeñal de potencia rote. Durante la fase de escape, el cigüeñal 08 de potencia y el momento empujan al pistón 04 de potencia hacia arriba hacia su TDC, lo que provoca que los gases quemados se expulsen a través del puerto 13 de escape (carrera de escape).

[0095] Con referencia la figura 1, el cigüeñal 07 de compresión convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo del pistón 03 de compresión. El cigüeñal 07 de compresión conecta la varilla 05 de conexión de compresión con el mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal. El movimiento del mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal provoca que rote el cigüeñal 07 de compresión. La rotación del cigüeñal 07 de compresión produce el movimiento de la varilla 05 de conexión de compresión la cual a su vez mueve el pistón 03 de compresión con respecto a su carcasa 01 cilíndrica de una manera alternativa.

[0096] En varios modos de realización de ejemplo, las configuraciones estructurales del cigüeñal 07 de compresión y del cigüeñal 08 de potencia pueden variar de acuerdo con configuraciones y diseños de motor deseadas. Por ejemplo, factores de diseño del cigüeñal posibles pueden incluir: el número de cilindros dobles, el posicionamiento relativo de cilindros, el mecanismo de transmisión del cigüeñal, y la dirección de rotación. En un modo de realización de ejemplo (no mostrado), un único cigüeñal podría accionar tanto el pistón 03 de compresión como el pistón 04 de expansión a través de la varilla 05 de conexión de compresión y de la varilla 06 de conexión de pistón de potencia. Dicho único cigüeñal podría accionar múltiples pares de pistones 03 de compresión y pistones 04 de expansión.

[0097] El cigüeñal 08 de potencia conecta la varilla 06 de conexión de potencia con el mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal. A medida que sucede la combustión, el movimiento alternativo del pistón 04 de potencia provoca, a través de la varilla 06 de conexión de potencia, que el cigüeñal 08 de potencia, que también está acoplado al árbol de salida del motor (no mostrado), rote, lo cual provoca que el mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión rote el cigüeñal 07 de compresión, por lo tanto generando un movimiento alternativo del pistón 03 de compresión tal y como se describe anteriormente.

[0098] El mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal conecta el cigüeñal 08 de potencia con el cigüeñal 07 de compresión y por tanto proporciona ambos cigüeñales con una rotación sincronizada. Modos de realización alternativos pueden incluir, para el mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal, elementos de conexión de energía de rotación estándar tales como correas de distribución, engranajes de mecanismos de varilla múltiple, por ejemplo.

[0099] Las figuras 1 a 15 ilustran vistas en perspectiva del mecanismo 09 de ruedas de engranaje de conexión de cigüeñal acoplado a cigüeñales 07 y 08 que están acoplados a respectivas varillas 05 y 06 de conexión del pistón. Los cigüeñales 07 y 08 pueden estar orientados uno con respecto al otro de tal manera que proporcionan una diferencia de fase predeterminada entre el movimiento de otro modo sincronizado de los pistones 03 y 04. Una diferencia de fase predeterminada entre las posiciones de TDC del pistón de compresión y del pistón de potencia puede introducir un retardo de fase de pistón relativo o avance. En modos de realización de ejemplo, tal y como se ha ilustrado en las figuras 1 a 15, el retardo de fases introducido de tal manera que el pistón 04 de potencia se mueve ligeramente antes del pistón 03 de compresión, por lo tanto permitiendo que la carga comprimida sea entregada casi toda a la carrera de compresión y permitiendo al pistón 04 de potencia completar una carrera de escape completa. Dichas ventajas de los retardos de fase en los que el pistón de potencia conduce al pistón de compresión son también descritas en la patente Estadounidense No. 1,372,216 de Casaday y la solicitud de patente Estadounidense No. 2003/0015171 A1 de Scuderi, cuyos contenidos completos son incorporados por referencia en el presente documento en su totalidad. El control y la modulación del grado de retraso de fase podrían alterar la relación de compresión efectiva del motor. Cuanto mayor sea el retraso de fase, mayor es la relación de compresión. La modulación del retraso de fase podría servir para establecer una relación de compresión que podría ajustar mejor la combustión de un combustible particular, por ejemplo, un retraso de fase más alto y una relación de compresión más pequeña para gasolina y combustibles encendidos por chispa (SI) y un retraso de fase más pequeño y una relación de compresión más alta para diésel y combustibles encendidos por compresión (CI). La modulación del retraso de fase del motor de ciclo dividido podría atribuir capacidades de combustible múltiple al motor. En un modo de realización adicional, los cambios de retraso de fase dinámico (modulación) se pueden implementar mientras el motor está en un modo de funcionamiento o en un modo de reposo. La modulación dinámica de retraso de fase como función de las cargas, velocidad, temperatura, etcétera del motor puede incrementar el rendimiento del motor de forma significativa.

[0100] Tal y como se ha ilustrado en las figuras 1 a 15, mientras un arranque eléctrico (no mostrado) se acopla al árbol de salida de ciclo dividido (no mostrado), ambos cigüeñales 07 y 08 comienzan su rotación en sentido horario y ambos pistones 03 y 04 comienzan su movimiento alternativo. Tal y como se ha ilustrado en la figura 7, el pistón 03 de compresión y el pistón 04 de potencia se mueven en la dirección que aumenta el volumen de la cámara B y de la cámara C (hacia abajo en la figura 7 hacia el BDC de ambos pistones). Dado que el puerto 11 de admisión está en su estado abierto y debido a que el volumen de la cámara B aumenta de forma constante en esta fase, el combustible carburado o la carga de aire fresco (cuando se utiliza en un sistema de inyección de combustible) fluye desde la cámara A a través del puerto 11 de admisión dentro de la cámara B. La ubicación del pistón 03 de compresión cuando se abre el puerto de admisión pueda variar. En un ejemplo, el puerto de admisión puede abrirse unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 03 de compresión alcance su TDC a través de aproximadamente 50 grados del cigüeñal después de que el pistón 03 de compresión alcance su TDC. Tal y como se muestra en las figuras 08 a 12, respectivamente, el volumen de la cámara B aumenta a la vez que entra el flujo de carga de combustible-aire. Cuando el pistón 03 de compresión pasa más allá de su punto de BDC (por ejemplo, entre 25 grados antes del BDC hasta 70 grados después del BDC, tal y como se muestra en la figura 12), se cierra el puerto 11 de admisión, atrapando el contenido de la carga de aire-combustible (fluido de trabajo) en la cámara B. Mientras continúa la rotación en sentido horario de los cigüeñales (tal y como se muestra en las figuras 13, 14, 15, 1, 2, 3, 4 y 5) el volumen de la cámara B disminuye y la temperatura y presión de la carga de aire-combustible aumenta. Durante esta porción del ciclo en donde el volumen de la cámara B disminuye (figuras 13-15 y 1-5), la posición de la corredera 15 de carrete es tal que la estructura 16 de cámara de combustión esférica a través del puerto 16A de estructura de cámara de combustión está acoplada de forma fluida con el cilindro 01 de compresión, por lo tanto la cámara B está acoplada de forma fluida con la cámara E de combustión. Durante toda la carrera de compresión el fluido de trabajo está siendo comprimido en la cámara E de tal manera que al final de la carrera de compresión cuando el pistón 03 de compresión se aproxima a su TDC casi todo el fluido de trabajo ha sido transferido desde la cámara B a la cámara E y no queda casi nada de fluido de trabajo en la cámara B (figuras 3, 4 y 5). A medida que el pistón 04 de potencia se aproxima a su TDC (figuras 2 y 3), casi todo el fluido de trabajo quemado es empujado fuera de la cámara C a través del puerto 13 de escape abierto. Esto es debido a que el motor de ciclo dividido con SSCVCC está diseñado, en un modo de realización, para minimizar el volumen de la cámara C cuando el pistón 04 está en su TDC (figura 3). Esto también se debe a que la protrusión 23 disminuye adicionalmente el volumen muerto de la cámara C cuando el pistón 04 está en su TDC, llegando y eliminando, por ejemplo, el espacio muerto potencial en las proximidades del puerto (13) de escape. Cuando el pistón 04 de potencia pasa a través de su TDC (figuras 2 a 6), el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete cambia la estructura 16 de cámara de combustión y la cámara E de combustión de estar conectada de forma fluida a la cámara B y aceptar el fluido de trabajo comprimido a medida que el volumen de la cámara B se aproxima a cero, a estar conectada de forma fluida a la cámara C, cuando el volumen de la cámara C se aproxima a un volumen cero seguido por un aumento gradual en el volumen de la cámara C. Por tanto, la carga de combustible y el aire en la cámara B fluye a través de la cámara E dentro de la cámara C, la cual está aumentando gradualmente en volumen debido al movimiento del pistón 4 en contra del TDC. Se ha de señalar que en algunos modos de realización de ejemplo, para una pequeña fracción del ciclo, las tres cámaras (B, C y E) podrían estar conectadas de forma fluida (figuras 5 y 6).

[0101] Tal y como se mencionó anteriormente, durante una parte del ciclo de motor con SSCVCC representado en las figuras 12 a 15 y en las figuras 1 a 5, que constituyen la carrera de compresión completa, la carga de airecombustible en la cámara B fluye dentro de la cámara E. Durante la parte del ciclo de motor representada en las figuras 5 a 11 que constituyen la carrera de expansión (potencia), la carga de aire-combustible en la cámara E fluye dentro de la cámara C. En un modo de realización, durante la parte del ciclo que es representada en la figura 4 y en la figura 5, el punto del ciclo en el cual se logra la compresión máxima del fluido de trabajo. Este también se podía describir como el punto en el cual la suma de los volúmenes en las cámaras B, E y C es el más pequeño, cuando estas tres cámaras están acopladas todas de forma fluida. En un modo de realización, la acumulación de presión debido a la combustión se puede sincronizar para componer encima de este punto de compresión máxima. En un cierto punto predeterminado (por ejemplo, mientras el pistón 03 de compresión se aproxima a su TDC, tal y como se ilustra en las figuras 3 a 5, aunque, algunos modos de realización de ejemplo pueden introducir un retraso o avance) la combustión de la carga de aire-combustible es iniciada a través de un mecanismo de ignición, tal como una ignición por compresión o por encendido, bujía. En configuraciones de motor de ignición por compresión, se incorpora un sistema de inyección de combustible a alta presión con la sincronización de la inyección de combustible que determina la sincronización de combustión. A medida que el pistón 03 de compresión se aproxima a su TDC (figuras 3 y 4), casi todo el trabajo de fluido comprimido fue empujado a través del puerto 16A de cámara de combustión desde la cámara B a la cámara E. Esto es debido a que el motor de ciclo dividido con SSCVCC está diseñado, en un modo de realización, para tener una alguna mínima, que significa tener el volumen de la cámara B tan bajo como sea posible cuando el pistón 03 está en su TDC (figura 5). Esto también es debido a la protrusión 22 que disminuye adicionalmente el volumen de la cámara B cuando el pistón 03 está en su TDC, llenando y eliminando, por ejemplo, el espacio muerto potencial en las inmediaciones del puerto 11 de admisión. Cuando el pistón 03 de compresión pasa a través de su TDC (figuras 4-6), se desarrolla la combustión en la cámara E de combustión seguido por el desacoplamiento de la cámara E de combustión de la cámara B de compresión (figura 7). Este desacoplamiento es debido al movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete en contra de la cámara B y a la presencia del anillo 19 de retracción (estacionario).

[0102] En otros modos de realización, podía haber al menos una anillo de retracción (estacionario) o 2 o 3 o más anillos 19 de retracción, así como un único o múltiples anillos de sellado expandidos montados en ranuras anulares en el carrete de la corredera o una combinación de anillos estacionarios de expansión y retracción.

[0103] Las figuras 4 a 12 ilustran la carrera de potencia, de acuerdo con modos de realización de ejemplo. A medida que sucede la combustión, aumentan las presiones en las cámaras B, E y C. El par motor neto gira al cigüeñal de potencia en sentido horario (así como al cigüeñal de compresión acoplado). En algunos modos de realización de ejemplo, la sincronización de carrete y la sincronización de chispa podrían establecerse de tal manera que la presión aumenta sólo en las cámaras E y C.

[0104] La ignición por compresión o por encendido por bujía (sincronizada con la inyección de combustible) puede suceder en una ubicación predeterminada dentro del ciclo de motor que es ilustrado en las figuras 2 a 7, aunque se puede permitir alguna desviación en algunos modos de realización de ejemplo. Las bujías podrían estar ubicadas en el cilindro 14 de carga y la chispa podría alcanzar la cámara E de combustión una vez que se ha alineado una abertura en la estructura 16 de cámara de combustión (no mostrada) con los electrodos de bujía. De forma alternativa, las bujías podrían estar ubicadas en el cilindro 01 de compresión cerca del puerto 11 de admisión o en el cilindro 02 de potencia cerca del puerto 13 de escape.

[0105] Con referencia ahora a la figura 7, cuando el pistón 03 de compresión estirado hacia atrás desde su posición de TDC, de acuerdo con modos de realización de ejemplo, el puerto 11 de admisión vuelve a abrirse, por lo tanto permitiendo que una nueva carga A de aire-combustible entre la cámara B a lo largo de toda la carrera de admisión (figuras 7 a 12).

[0106] Con referencia ahora las figuras 10 a 12, en modos de realización de ejemplo, la carrera de escape puede comenzar aproximadamente de 40 a 60 grados del cigüeñal antes de que el pistón 04 de potencia alcance su posición de BDC (figura 12). En el ciclo que es dado como un ejemplo de un modo de realización, la carrera de escape comienza cuando el pistón 04 de potencia lanza su posición de BDC (figura 2C). El puerto 13 de escape se abre y los gases de escape quemado son empujados fuera de la cámara C a través del puerto 13 de escape dentro del entorno D ambiente. Aunque la sincronización de las carreras del motor es dada en modos de realización de ejemplo, debería entenderse que la sincronización descrita en el presente documento se puede ajustar en algunos modos de realización de ejemplo.

[0107] En algunos modos de realización de ejemplo, la iniciación de la combustión sucede (iniciada/sincronizada) rápidamente antes o después de que el volumen total del cilindro de compresión más el volumen del cilindro de expansión más el volumen de la cámara E de combustión (cámaras B, C y E) alcancen su volumen mínimo combinado (por ejemplo, 20 grados del cigüeñal antes o después del punto de volumen mínimo combinado, y en algunos modos de realización de ejemplo, 5 grados del cigüeñal antes o después del punto de volumen mínimo combinado). Este volumen mínimo se puede alcanzar mientras la cámara E de combustión esté acoplada de forma fluida tanto a la cámara B como a la cámara C, es decir, el fluido puede fluir desde la cámara B de compresión a la cámara C de combustión (figuras 5-6) a través de la cámara E de combustión. Para un motor de encendido por chispa (SI), la presión de pico en la combustión puede ocurrir de 0-40 grados de cigüeñal después del punto de volumen mínimo y, en algunos modos de realización de ejemplo, de 5-25 grados del cigüeñal después del punto de volumen mínimo, mientras la cámara E esta acoplada de forma fluida con la cámara C. Para un motor de encendido por compresión (CI), la presión pico de la combustión puede ocurrir de 0-25 grados del cigüeñal después del punto de volumen mínimo y, en algunos modos de realización de ejemplo, de 5-15 grados del cigüeñal después del punto de volumen mínimo.

[0108] En algunos modos de realización de ejemplo, un motor puede alcanzar la mejor sincronización mínima (MBT) de 14 a 28 grados del cigüeñal de potencia después de que el volumen del cilindro de compresión total más el volumen del cilindro de expansión más la cámara E alcancen su volumen mínimo combinado.

[0109] Con referencia la figura 1, la SSCVCC puede incluir en general un cilindro 14 de carrete, una corredera 15 de carrete, una cámara 16 de combustión, que está ubicada dentro de la corredera 15 de carrete, un puerto 16A de cámara de combustión, un anillo de carrete en el lado 17 de compresión, un anillo de carrete en el lado 18 de expansión, un anillo 19 estacionario (de retracción) de cilindro de carrete, una varilla 20 de conexión y un cigüeñal 21 de carrete. Cuando se utilizan los modos de realización de las figuras 1-15, la SSCVCC puede separar la cámara B de compresión y la cámara C de combustión. En esta situación, cada Cámara puede incluir regiones de presión del fluido diferentes. El movimiento de la SSCVCC dentro del cilindro 14 de carrete puede permitir el acoplamiento o desacoplamiento de comunicación fluida entre la cámara B y la cámara C a través de la cámara E. Durante la carrera de compresión, tal y como se ilustra en la figura 12-15 y 1-4, la posición de la SSCVCC dentro del cilindro 14 de carrete puede evitar una transferencia de fluido a alta presión desde la cámara B de compresión dentro de la cámara C de potencia a medida que el fluido de trabajo de la carrera de compresión está siendo restringido de pasar lateralmente a través de los huecos entre el cilindro 14 de carrete y la corredera 15 de carrete debido al anillo 17 de carrete y al anillo 19 de retracción (estacionario) de cilindro de carrete. Durante la carrera de compresión (figuras 12-15 y 1-4), el fluido de trabajo está siendo transferido desde la cámara B a la cámara E. Una vez que la cámara E contiene la gran mayoría de fluido de trabajo comprimido, durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, la cámara E de combustión primero acopla la cámara B con la cámara C, de manera que las cámaras B, E y C están acopladas de forma fluida (figuras 5 y 6), seguido por el desacoplamiento de la cámara B (figura 7) de las cámaras E y C. En un modo de realización de ejemplo, en esta parte del ciclo de cigüeñal 08 (figura 7), tanto la carrera de admisión (del siguiente ciclo) comienza en el filtro 01, como la carrera de potencia continua en el cilindro 02 de potencia. La posición de la SSCVCC dentro del cilindro 14 de carrete puede evitar una transferencia de fluidos a alta presión desde la cámara C de potencia dentro de la cámara B de compresión a medida que el fluido de trabajo de la carrera de potencia está siendo restringido de pasar lateralmente a través de los huecos entre el cilindro 14 de carrete y la corredera 15 de carrete debido al anillo 18 de carrete y al anillo 19 de retracción (estacionario) de cilindro de carrete. La carrera de potencia es representada en las figuras 4-12, en las cuales el fluido de trabajo quemado es expandido tanto en la cámara E como en la cámara C. Tal y como se ha ilustrado en la figura 7, cuando el pistón 04 de potencia se aproxima a su BDC el puerto 13 de escape se abre y se expulsa el gas quemado y disminuye la presión residual en la cámara C. La carrera de escape completa es representada en la figura 12-15 y 1-3, en las cuales el fluido de trabajo quemado ya expandido es expulsado de la cámara C a través del puerto 13 de escape al punto D ambiente. La carrera de admisión es representada en la figura 7-12, en las cuales la siguiente cantidad de fluido de trabajo es inducida dentro de la cámara B a través del puerto 11 de admisión. Una vez que se cierra el puerto 11 de admisión (figura 12), la carrera de compresión es representada en la figura 12-15 y 1-4, en las cuales la siguiente cantidad de trabajo de fluido está siendo comprimida desde la cámara B dentro de la cámara E a través del puerto 16A de cámara de combustión.

[0110] Las figuras 16-18 representan otro modo de realización de una SSCVCC, en la cual todos los componentes son similares a los componentes representados en las figuras 1-15 (y son marcados por los mismos números) aparte de dos modificaciones: la primera modificación es que el volumen de la estructura 16 de cámara de combustión y de la cámara E de combustión son alrededor de un tercio, por ejemplo, en volumen en comparación a los componentes representados en las figuras 1-15. Para un conjunto dado de especificaciones de motor, la sola reducción de los volúmenes de la estructura 16 de cámara de combustión y de la cámara E de combustión puede provocar que el motor tenga una relación de compresión más alta. Una relación de compresión más alta es deseada cuando se utilizan combustibles tales como diésel y gas natural. En las figuras 1-15, durante el funcionamiento del motor, la gran mayoría de volumen barrido, que es inducido durante la carrera de admisión (figuras 6-12) está siendo comprimido y transferido durante la carrera de compresión (figuras 12-15 y 1-4), dentro de la cámara E (mientras el pistón 03 de compresión alcanza su TDC con sólo un pequeño residuo de fluido de trabajo en la cámara B). Por tanto, reduciendo el volumen de la cámara E, por ejemplo en un 50%, se puede casi doblar la relación de compresión. Sin embargo, la relación de compresión también se puede reducir incrementando el retraso de fase entre los movimientos de los dos pistones: la segunda modificación representada en las figuras 16-18 con respecto a las figuras 1-15 es que el retraso de fase entre el pistón 03 de compresión y el pistón 04 de potencia se aumentó a 26 grados desde 10 grados, respectivamente. Por lo tanto, aumentar el retraso de fase entre los dos pistones tiene el efecto de reducir la relación de compresión. Por consiguiente, tanto las figuras 1-15 como las figuras 16-18, como modos de realización de ejemplo, tienen aproximadamente la misma relación de compresión de 10 a 1. Por tanto, la reducción de volumen de la estructura 16 de cámara de compresión aumentó la relación de compresión, mientras que el aumento del retraso de fase disminuyó la relación de compresión. La combinación de estas dos modificaciones (reducción de los volúmenes de la estructura 16 de cámara de compresión y de la cámara E de combustión y modulación del retraso de fase entre los dos pistones) puede ser útil con el fin de diseñar un motor con relación de compresión variable modulando el volumen de la cámara de compresión o el retraso de fase, por ejemplo.

[0111] Con referencia la figura 16, los mismos componentes son marcados por los mismos números que en la figura 3. En el modo de realización de ejemplo representado en la figura 16, el volumen de la cámara E es aproximadamente un tercio del volumen de la cámara E en la figura 3. Tanto en la figura 3 como en la figura 16 el pistón de potencia está en su TDC. En la figura 16, el pistón de compresión está 26 grados del cigüeñal antes de su TDC mientras que la figura 3, el pistón de compresión está 10 grados del cigüeñal antes de su TDC, por tanto la figura 16 de la figura 3 tienen un retraso de base de 26 y 10 grados del cigüeñal, respectivamente.

[0112] Con referencia la figura 17, los mismos componentes son marcados por los mismos números que en la figura 4. En la figura 17 el pistón de potencia está a 13 grados del cigüeñal antes de su TDC y el pistón de compresión está a 13 grados del cigüeñal después de su TDC. Como un modo de realización de ejemplo de la figura 17, este es el punto de compresión máxima del fluido de trabajo, que también es el punto de volumen máximo del volumen combinado de las cámaras B, E y C. Se ha de señalar que en este punto las cámaras B, E y C están acopladas de forma fluida y cada cámara contiene al menos un tercio del fluido de trabajo comprimido. Tal y como se explicó anteriormente, en algunos modos de realización de ejemplo, este es un punto preferido para que se desarrolle la combustión con el fin de añadir la presión inducida por la combustión a la presión de compresión. La figura 4 representa el pistón inferior que está a 5 grados del cigüeñal antes de su TDC y el pistón de compresión está a 5 grados de cigüeñal antes de su TDC, y también muestra el punto de compresión máxima. Sin embargo, disminuyendo el retraso de fase entre los dos pistones en el modo de realización de ejemplo representado en la figura 4, puede tener un pequeño efecto en la relación de compresión ya que la mayoría del fluido de trabajo está ya comprimido en la cámara E, mientras que disminuir el retraso de fase entre los dos pistones en el modo de realización de ejemplo representado en la figura 17 podría provocar un aumento significativo de la relación de compresión en la cámara E, ya que se empujará a más fluido de trabajo desde las cámaras B y C dentro de la cámara E significativamente más pequeña. Esta modulación del retraso de fase en el modo de realización de ejemplo de la figura 17, puede provocar una modulación en la relación de compresión del motor. Esto podría ser una ventaja cuando se diseñan, por ejemplo, motores de combustible múltiples.

[0113] Con referencia la figura 18, los mismos componentes son marcados por los mismos números que en la figura 5 y ambas figuras representan el final del proceso de trasferencia de fluido de trabajo desde la cámara B a través de la cámara E hasta la cámara C. En la figura 18, el pistón de potencia está a 26 grados del cigüeñal después de su TDC y el pistón de compresión está en su TDC, mientras que en la figura 5 el pistón de potencia está a 10 grados del cigüeñal después de su TDC y el pistón de compresión está en su TDC.

[0114] La figura 19A es una vista lateral en sección transversal simplificada de un motor con SSCVCC de ciclo dividido, en donde los puertos de admisión y de escape en la cámara de compresión y de combustión, respectivamente, son abiertos y cerrados mediante válvulas de disco con movimiento vertical. El motor incluye un pistón 03 de compresión y un pistón 04 de potencia, y un único cigüeñal 09 acciona los pistones 03 de compresión y 04 de potencia a través de varillas (05 y 06, respectivamente) de conexión, de acuerdo con un modo de realización. El pistón 03 de compresión es colocado dentro del Cilindro 01 Frío, y forma la cámara (B) de admisión/compresión. El pistón 04 de potencia es colocado dentro del Cilindro 02 Caliente y forma la cámara (C) de expansión/escape. La SSCVCC 15 es colocada dentro del cilindro 14 dedicado y contiene la cámara (E) de combustión. La SSCVCC 15 contiene a la cámara (E) de combustión y está colocada dentro del cilindro 14 dedicado, que puede también ser referido como una cámara 14 de válvula.

[0115] El puerto 11A de salida del cilindro de compresión acopla de forma fluida la cámara (B) de compresión y la cámara interna de SSCVCC (cámara (E) de combustión). El puerto 13A de entrada del cilindro de expansión acopla de forma fluida la cámara (C de expansión y la cámara interna de SSCVCC (cámara (E) de combustión). Los anillos 17, 18, 19A y 19B de sellado están situados sobre la SSCVCC para sellar la cámara 14 de válvula dedicada dentro del motor, y para sellar las cámaras B E y C entre sí, excluyendo cuando sus puertos en perspectiva se alinean.

[0016], la SSCVCC está conectada mecánicamente a la salida de motor mediante una varilla de conexión (no mostrada) a través de un gancho 15A de varilla de conexión. Un árbol 24 de levas con una leva 25 de admisión y una leva 26 de escape acciona la válvula (30) de admisión y una válvula de escape (no mostrada). Para controlar de forma independiente las respectivas temperaturas de pared del Cilindro Frío y Caliente, cada uno tiene su propio circuito de refrigeración líquido de temperatura regulada (27 para el Cilindro Frío y 28 para el Cilindro Caliente) así como medios 29 para aislar los dos cilindros entre sí.

[0117] La figura 19B es una vista frontal transparente del cilindro de compresión de la figura 19A que ilustra la ubicación de las válvulas de disco con movimiento vertical con respecto a la SSCVCC. Las válvulas de disco con movimiento vertical están ubicadas de manera que no interfieren con el movimiento de la SSCVCC. El cabezal 30 de válvula de disco con movimiento vertical está representado en la figura 19B desasentado del asiento 31 de válvula de disco con movimiento vertical, es decir, cuando el cilindro de compresión está realizando su carrera de admisión. La rotación del cigüeñal 24 provoca que la leva 25 de válvula de admisión mueva al vástago 25A de válvula de admisión hacia y en contra de la cámara (B) de compresión, asentando y desasentando el cabezal 30 de válvula de admisión del asiento 31 de válvula de admisión. En el motor de ejemplo de las figuras 19A y 19B, las válvulas de disco con movimiento vertical están desfasadas del centro pero son posibles otras disposiciones.

[0018] Las figuras 20-28 representan otro modo de realización de un motor de ciclo dividido con SSCVCC, en el cual el cilindro 101 de compresión y el cilindro 102 de potencia están dispuestos en una configuración opuesta (a diferencia de las figuras 1-18, en las cuales el cilindro 01 de compresión y el cilindro 02 de potencia están dispuestos en una configuración en línea). Aunque hay varias similitudes entre la sincronización y posicionamiento de los componentes en las figuras 1-18, se repite una descripción parcial del funcionamiento de un motor de ciclo dividido con SSCVCC de configuración opuesta en este caso por claridad.

[0119] Con referencia a la figura 20, de acuerdo con un modo de realización, el cilindro de motor de ciclo dividido con SSCVCC de configuración opuesta incluye: un cilindro 101 de compresión, un cilindro 102 de potencia, un pistón 103 de compresión, anillos 103A de pistón de compresión, un pistón 104 de potencia, anillos 104A de pistón de potencia, una cámara B de admisión/compresión, y una cámara C de expansión/escape. También incluye dos varillas 105 y 106 de conexión de pistón, respectivas, un cigüeñal 107 de compresión y un cigüeñal 108 de potencia. Un mecanismo de conexión del cigüeñal que conecta el cigüeñal 108 de potencia y un cigüeñal 107 de compresión no es mostrado en las figuras 20-28, pero podría ser, por ejemplo, un mecanismo basado en engranajes similar al componente 09 de las figuras 1-18 o cualquier otro mecanismo de conexión mecánico, tal como correas, varillas de conexión y cadenas. Con referencia a una la figura 20, el motor de ciclo dividido también incluye un colector 110 de admisión, una cámara A, un puerto 111 de admisión, un colector 112 de escape, una cámara D, y un puerto 113 de escape. También incluye un cilindro 114 de carrete, una corredera 115 de carrete, una cámara 116 de combustión, que está ubicada dentro de la corredera 115 de carrete, un puerto 116A de cámara de combustión que puede estar acoplado o desacoplado con el cilindro 101 de compresión y un puerto 116B de cámara de combustión que puede estar acoplado o desacoplado con el cilindro 102 de potencia. Con referencia a un a la figura 20, el motor de ciclo dividido con SSCVCC también incluye un anillo de carrete en el lado 117 de compresión, un anillo de carrete en el lado 118 de expansión, y dos anillos 119A y 119B estacionarios (de retracción) del cilindro de carrete, ubicados en ranuras anulares del cilindro 114 de carrete próximas al puerto 111 de admisión y al puerto 113 de escape, respectivamente. Con referencia a un a la figura 20, el motor de ciclo dividido también incluye una varilla 120 de conexión de carrete y un cigüeñal 121 de carrete, una protrusión 122 de pistón de compresión y una protrusión 123 de pistón de potencia. El cilindro 101 de compresión es un cilindro de motor de pistón que alberga al pistón 103 de compresión, la cámara B de admisión o compresión, y el puerto 111 de admisión. El cilindro 102 de potencia es un cilindro de motor de pistón que alberga al pistón 104 de potencia, la cámara C de expansión o escape y el puerto 113 de escape. El pistón 103 de compresión y la cámara B de compresión asisten a las carreras de motor de admisión y de compresión (pero no a la carrera de escape). El pistón 104 de potencia y la cámara C de expansión asisten a las carreras de potencia y de escape (pero no a la carrera de admisión). Las varillas 105 y 106 de conexión conectan sus respectivos pistones a sus respectivos cigüeñales. El cigüeñal 107 de compresión convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo del pistón 103 de compresión. El movimiento alternativo del pistón 104 de potencia es convertido en un movimiento de rotación del cigüeñal 108 de potencia, que es convertido a un movimiento o trabajo de rotación del motor (por ejemplo, el cigüeñal de potencia también puede servir como el árbol de salida del motor). El mecanismo de conexión de cigüeñal (no mostrado) transforma la rotación del cigüeñal 108 de potencia en rotación del cigüeñal 107 de compresión. Tanto el pistón 103 de compresión como el pistón 104 de potencia pueden tener o puede que no tengan una estructura o protrusión 122 y 123 irregular, respectivamente. La función de estas protrusiones puede ser disminuir el espacio muerto. En un modo de realización de ejemplo, el cilindro 114 de carrete alberga a la corredera 115 de carrete y ambos están colocados perpendiculares a tanto el cilindro 101 de compresión como el cilindro 102 de potencia que son opuestos entre sí. Las varillas 120 de conexión de carrete conectan la corredera 115 de carrete al cigüeñal 121 de carrete. El cigüeñal 121 de carrete convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete. El cigüeñal 121 de carrete está conectado a través del mecanismo de conexión mecánico al cigüeñal 108 de potencia, por tanto el cigüeñal 108 de potencia acciona al cigüeñal 121 de carrete. En otro modo de realización de ejemplo, un mecanismo de placa oscilante o mecanismo de árbol de levas puede ser utilizado para accionar la corredera 115 de carrete, por ejemplo. La corredera 115 de carrete alberga una estructura 116 de cámara de combustión ovalada (podría ser esférica o de otra forma), puertos 116A y 116B de estructura de cámara de combustión, y una cámara E de combustión. Durante el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, la cámara E de combustión alterna entre estar conectada de forma fluida a la cámara B de compresión y a la cámara C de expansión. Durante una porción del movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, la cámara E de combustión puede estar conectada de forma fluida tanto a la cámara B de compresión como a la cámara C de expansión.

[0120] Durante el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, el puerto 111 de admisión puede abrirse o cerrarse cuando la corredera 115 de carrete bloquea o desbloquea el puerto 111 de admisión. Por tanto, el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete acopla o desacopla de forma fluida la cámara A y la cámara B.

[0121] Durante el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, el puerto 113 de escape puede abrirse o cerrarse cuando la corredera 115 de carrete bloquea desbloquea el puerto 113 de escape. Por tanto, el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete acopla o desacopla de forma fluida la cámara C y la cámara D.

[0122] Durante el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, la estructura 116 de cámara de combustión, a través del puerto 116A de cámara de combustión, puede acoplarse o desacoplarse de forma fluida de la cámara B.

[0123] Durante el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, la estructura 116 de cámara de combustión, a través del puerto 116B de cámara de combustión, puede acoplarse o desacoplarse de forma fluida de la cámara C.

[0124] Para una porción predeterminada pequeña del ciclo del cigüeñal 121 de carrete, ± 30 grados, por ejemplo, desde el punto en el cual el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete pasa a través de su punto de carrera intermedio, las cámaras B, E y C pueden estar todas ellas conectadas de forma fluida a través de los puertos 116A y 116B de cámara de combustión.

[0125] En modos de realización de ejemplo, un retardo de fase predeterminado es introducido a través de los cigüeñales 107 y 108, de tal manera que el pistón 104 de potencia conduce o sigue al pistón 103 de compresión. Las figuras 20-28 representan uno de dichos modos de realización de ejemplo en los que el retardo de fase predeterminado que es introducido a través de los cigüeñales 07 y 08 de manera que el pistón 104 de potencia conduce al pistón 103 de compresión 10 grados de ángulo del cigüeñal.

[0126] En modos de realización de ejemplo, el fluido de trabajo (carga de aire-combustible) se dispone entre el colector 110 de admisión y el puerto 111 en la cámara A. El puerto 111 de admisión, ubicado en el cilindro 101 de compresión, puede gobernar el flujo del aire ambiente aspirado naturalmente o de la carga de aire-combustible carburada, o forzar la inducción de la carga, dentro del cilindro 101 de compresión. La ubicación del pistón 103 de compresión cuando se abre y/o se cierra el puerto de admisión puede variar. En algunos modos de realización de ejemplo, la sincronización de la apertura y/o cierre del puerto de admisión puede variar. En un ejemplo, el puerto de admisión puede abrirse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 103 de compresión alcance su TDC a través de aproximadamente 50 grados del cigüeñal después de que el pistón 103 de compresión alcance su TDC. En un ejemplo, el puerto de admisión puede cerrarse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal alrededor del BDC del pistón 103 de compresión a través de aproximadamente 70 grados del cigüeñal después de que el pistón 103 de compresión alcance su BDC.

[0127] En un modo de realización, el puerto de admisión puede abrirse en un rango de grados del cigüeñal comenzando cuando el pistón 103 de compresión alcanza su TDC a través de aproximadamente 10 grados del cigüeñal después de que el pistón 103 de compresión alcanza su TDC. En el BDC, que es el final de la carrera de admisión, el fluido de trabajo puede continuar entrando en el cilindro debido a la dinámica de onda en el sistema de admisión y la inercia del fluido. Por esta razón, puede ser ventajoso cerrar el puerto de admisión después del BDC del pistón de compresión. En un modo de realización, el puerto 111 de admisión puede cerrarse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 103 de compresión alcance su BDC hasta aproximadamente 70 grados del cigüeñal después de que el pistón 103 de compresión alcance su BDC. En un ejemplo, el puerto de admisión puede cerrarse con un rango más estrecho comenzando cuando el pistón 103 de compresión alcanza su BDC hasta aproximadamente 50 grados del cigüeñal después de que el pistón 103 de compresión alcanza su TDC.

[0128] En modos de realización de ejemplo, el puerto 111 de escape ubicado en el cilindro 102 de potencia puede gobernar la expulsión de los gases quemados. La ubicación del pistón 104 de potencia cuando el puerto de escape se abre puede variar. En algunos modos de realización de ejemplo, el puerto de escape puede abrirse aproximadamente 60 grados del cigüeñal antes de que el pistón 104 de potencia alcance su BDC a través de aproximadamente 20 grados del cigüeñal después de que el pistón 104 de potencia alcance su BDC. La ubicación del pistón 104 de potencia cuando se cierra el puerto de escape puede también variar. En algunos modos de realización de ejemplo, el puerto de escape puede cerrarse aproximadamente 15 grados del cigüeñal antes de que el pistón 104 de potencia alcance su TDC hasta aproximadamente 5 grados del cigüeñal después de que el pistón 104 alcance su ^{T d C .}

[0129] En un modo de realización, el puerto de escape que puede abrirse dentro de un rango que comienza cuando el pistón 104 de potencia alcance su BDC hasta aproximadamente 30 grados del cigüeñal después de que el pistón 104 de potencia alcance su BDC. En un modo de realización, el puerto de escape puede cerrarse dentro de un rango preferido más estrecho que comienza en 5 grados antes de que el pistón 104 de potencia alcance su TDC hasta aproximadamente cuando el pistón 104 de potencia alcance su TDC.

[0130] En un modo de realización, el cilindro 114 de carrete alberga a la corredera 115 de carrete y ambos están situados perpendiculares a tanto el cilindro 101 de compresión como el cilindro 102 de potencia. Las varillas 120 de conexión de carrete conectan la corredera 115 de carrete al cigüeñal 121 de carrete. El cigüeñal 121 de carrete convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete. La corredera 115 de carrete alberga una estructura 116 de cámara de combustión ovalada (por ejemplo), los puertos 116A y 116B de estructura de cámara de combustión, y la cámara E de combustión. Durante el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, la cámara E de combustión se alterna entre estar conectada de forma fluida a la cámara B de compresión y/o a la cámara C de expansión. Durante el mismo movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, el puerto 111 de admisión y el puerto 113 de escape se mueven hacia posiciones abiertas o cerradas.

[0131] La descripción detallada del ciclo termodinámico de la configuración en línea del motor de ciclo dividido con SSCVCC (figuras 1- 15) es muy similar al ciclo termodinámico de la configuración opuesta del motor de ciclo dividido con SSCVCC, y por lo tanto los principios y sincronizaciones de válvula descritos para la configuración en línea pueden aplicar a la configuración opuesta también.

[0132] La descripción detallada del ciclo termodinámico de la configuración en línea del motor de ciclo dividido con SSCVCC representada en las figuras 1-15 es muy similar al ciclo termodinámico de la configuración opuesta del motor de ciclo dividido con SSCVCC representada en las figuras 20-28 y por lo tanto los principios y sincronizaciones de válvula descritos para la configuración en línea pueden aplicar a la configuración opuesta también.

[0133] La descripción de los efectos de la reducción del volumen de la cámara E de combustión y la modificación del retraso de fase para la configuración en línea de motor de ciclo dividido con SSCVCC (figuras 16-18) puede aplicar a la configuración opuesta de motor de ciclo dividido con SSCVCC también (figuras 20-28).

[0134] Con referencia de nuevo a la figura 20, la SSCVCC puede en general incluir un cilindro 114 de carrete, una corredera 115 de carrete, una cámara 116 de combustión, que está ubicada dentro de la corredera 115 de carrete, puertos 116A y 116B de cámara de combustión, un anillo de carrete en el lado 117 de compresión, un anillo de carrete en el lado 118 de expansión, anillos 119A y 119B estacionarios (de retracción) del cilindro de carrete, una varilla 120 de conexión de carrete y un cigüeñal 121 de carrete. Cuando se utiliza en los modos de realización de las figuras 20-28, la SSCVCC puede separar la cámara B de compresión y la cámara C de combustión. En esta situación, cada cámara puede incluir regiones de diferente presión de fluido. El movimiento de la corredera 115 de carrete dentro del cilindro 114 de carrete puede permitir el acoplamiento o desacoplamiento de comunicación fluida entre la cámara B y la cámara C a través de la cámara E. Durante la carrera de compresión, tal y como se ilustra en las figuras 28, 20 y 21 la posición de la SSCVCC dentro del cilindro 114 de carrete puede evitar una transferencia de fluido a alta presión desde la cámara B de compresión dentro de la cámara C de potencia ya que el fluido de trabajo de la carrera de compresión está siendo restringido de pasar lateralmente a través de los huecos entre el cilindro 114 de carrete y la corredera 115 de carrete debido al anillo 117 de carrete y a los anillos 119A y 119B de retracción (estacionarios) del cilindro de carrete. Durante la carrera de compresión (figuras 28, 20 y 21), el fluido de trabajo es transferido desde la cámara B a la cámara E. Una vez que la cámara E contiene la gran mayoría del fluido de trabajo comprimido, durante el movimiento alternativo de la corredera 115 de carrete, la cámara E de combustión primero acopla la cámara B con la cámara C, de tal manera que las cámaras B, C y E están acopladas de forma fluida (figuras 22 y 23), seguido por el desacoplamiento de la cámara B (figura 24) de las cámaras E y C. En un modo de realización de ejemplo, como esta parte del ciclo 108 de cigüeñal (figura 24), tanto la carrera de admisión (del siguiente ciclo) comienza en el cilindro 101 como la carrera de potencia continúa en el cilindro 102 de potencia. La posición de la SSCVCC dentro del cilindro 114 de carrete puede evitar la transferencia de fluido a alta presión desde la cámara C de potencia dentro de la cámara B de compresión ya que el fluido de trabajo en la carrera de potencia está siendo restringido de pasar lateralmente a través de los huecos entre el cilindro 114 de carrete y la corredera 115 de carrete debido al anillo 118 de corredera y a los anillos 119A y 119B de restricción (estacionarios) del cilindro de carrete. La carrera de potencia es representada en las figuras 22-26, en las cuales el fluido de trabajo quemado en la cámara E es expandido tanto en la cámara E como en la cámara C (a través del puerto 116B de cámara de combustión). Tal y como se ha ilustrado en la figura 27, el puerto 113 de escape está justo próximo a abrirse y tal y como se ilustra en la figura 28, el puerto 113 de escape ya está abierto y los gases quemados se expulsan (y la alta presión de la cámara C disminuye). La carrera de escape representada en las figuras 28 y 20-22, en las cuales el fluido de trabajo quemado ya expandido es expulsado de la cámara C a través del puerto 113 de escape y del colector 112 de escape (y potencialmente otro aparato) al punto D ambiente. La carrera de admisiones representada en las figuras 24-26 y finaliza en la figura 27, en la cual la siguiente cantidad de fluido de trabajo es inducida dentro de la cámara B a través del puerto 111 de admisión. Una vez que el puerto 111 de admisión se cierra (figura 27), la carrera de compresión que representan las figuras 28 y 20-21, en las cuales la siguiente porción de fluido de trabajo está siendo comprimida desde la cámara B dentro de la cámara E a través del puerto 116A de cámara de combustión.

[0135] El motor de ciclo dividido con SSCVCC divide las carreras realizadas en motores de combustión interna convencionales mediante un único pistón y cilindro en dos cilindros térmicamente diferenciados en los cuales cada cilindro ejecuta la mitad del ciclo de cuatro tiempos. Un cilindro relativamente “frío” ejecuta la admisión y la compresión, pero no la carrera de escape y un cilindro “caliente” ejecuta la combustión y el escape, pero no la carrera de admisión. Una configuración opuesta de motor de ciclo dividido con SSCVCC, como se representa en las figuras 20-28 para un modo de realización de ejemplo, puede implementar de forma más fácil cilindros térmicamente diferenciados en comparación a una configuración en línea de motor de ciclo dividido con SSCVCC (como se representa en las figuras 1-15 para un modo de realización de ejemplo) mientras que el empaquetamiento de una configuración en línea de motor de ciclo dividido con SSCVCC es más convencional en comparación con una configuración opuesta de motor de ciclo dividido con SSCVCC.

[0136] Las figuras 29-34 representan otro modo de realización de un motor de ciclo dividido con SSCVCC, en el cual el cilindro 201 de compresión y el cilindro 202 de potencia están dispuestos en una configuración opuesta (similar a las figuras 20-28 en las cuales el cilindro 101 de compresión y el cilindro 102 de potencia están dispuestos en una configuración opuesta, pero a diferencia de las figuras 1-18 en las cuales el cilindro 01 de compresión y el cilindro 02 de potencia están dispuestos en una configuración en línea). El modo de realización representado en las figuras 29-34 puede permitir la implementación de un proceso termodinámico casi ideal separando completamente las fases de compresión, combustión y expansión, tal y como se explicará más abajo. Aunque hay diversas similitudes entre la sincronización, el modo de funcionamiento y el posicionamiento de los componentes en el modo de realización descrito en las figuras 20-28 y el modo de realización descrito en las figuras 29-34, se proporciona una descripción parcial del modo de realización representado en las figuras 29-34 en este caso por claridad con una atención en las diferencias entre los dos modos de realización. Las figuras 29-34 no describen el funcionamiento del motor completo sino más bien se centran en la manera única mediante la cual el fluido de trabajo comprimido puede ser transferido, quemado y expandido, en este modo de realización de ejemplo.

[0137] Con referencia a la figura 29, de acuerdo con un modo de realización, el cilindro del motor de ciclo dividido con SSCVCC de configuración opuesta incluye: un cilindro 201 de compresión, un cilindro 202 de potencia, un pistón 203 de compresión (la flecha negra representa la dirección del movimiento del pistón 203), un pistón 204 de potencia (la flecha negra representa la dirección del movimiento del pistón 204), una cámara B de compresión, y una cámara C de expansión, un puerto 207 de compresión y un puerto 208 de expansión. El diseño también incluye los siguientes componentes que no son representados en la figura 29 pero que son similares en estructura y función a los componentes correspondientes que son representados en las figuras 1-28: dos varillas de conexión de pistón respectivas, un cigüeñal de compresión y un cigüeñal de potencia, un mecanismo de conexión de cigüeñal que conecta el cigüeñal de potencia, un cigüeñal de compresión, una válvula de disco de desplazamiento vertical de admisión y una válvula de disco de desplazamiento vertical de escape (las válvulas de disco de desplazamiento vertical de admisión y de escape son representadas en la figura 34 como los componentes 205 y 206, respectivamente), una varilla de conexión de carrete y un cigüeñal de carrete. Con referencia a una la figura 29, el motor de ciclo dividido también incluye un cilindro 214 de carrete, una corredera 215 de carrete (la flecha negra representa la dirección del movimiento de la corredera 215 de carrete), una cámara 216 de combustión, que está ubicada dentro de la corredera 215 de carrete, un puerto 216A de cámara de combustión que puede acoplarse o desacoplarse con el cilindro 201 de compresión, y un puerto 216B de cámara de combustión que puede acoplarse o desacoplarse con el cilindro 202 de potencia y un puerto 216C de cámara de combustión que puede acoplarse o desacoplarse con una bujía (la bujía no es mostrada en la figura 29 pero es mostrada como el componente 211 en las figuras 31 y 34). Con referencia a un a la figura 29, el motor de ciclo dividido con SSCVCC también incluye los siguientes anillos en la parte del carrete que está más próxima al cilindro 201 de compresión: un anillo 217A de control de aceite de carrete lateral, un anillo 217B de compresión de carrete, que está ubicado más central que el anillo 217A de control de aceite pero en estrecha proximidad al anillo 217A de control de aceite, un segundo anillo 217C de compresión de carrete más central, y un tercer anillo 217D de compresión en una estrecha proximidad relativa a los puertos 216A y 216B de cámara de combustión. Con referencia a una la figura 29, el motor de ciclo dividido con SSCVCC también incluye los siguientes anillos en la parte del carrete que está más próxima al cilindro 202 de expansión. Un anillo 218A de control de aceite de carrete lateral, un anillo 218B de compresión de carrete, que está ubicado más central que el anillo 218A de control de aceite pero en estrecha proximidad al anillo 218A de aceite de carrete, un segundo anillo 218C de compresión de carrete más central y un tercer anillo 218D de compresión de carrete en una estrecha proximidad relativa a los puertos 216A y 216B de cámara de combustión, pero en el lado opuesto a los puertos 216A y 216B relativos al anillo 217D de compresión de carrete. Con referencia a una la figura 29, el motor de ciclo dividido con SSCVCC también emplea una protrusión 222 del pistón de compresión y una protrusión 223 del pistón de potencia. El cilindro 201 de compresión es un cilindro de motor de pistón que alberga un pistón 203 de compresión, una cámara B de compresión y una válvula de admisión (la válvula de admisión no es mostrada en la figura 29 pero es mostrada como el componente 205 en la figura 34). El cilindro 202 de potencia es un cilindro de motor de pistón que alberga un pistón 204 de potencia, una cámara C de expansión y una válvula de escape (la válvula de escape no es mostrada en la figura 29 pero es mostrada como componente 206 en la figura 34). El pistón 203 de compresión y la cámara B de compresión asisten a las carreras del motor de admisión y de compresión. El pistón 204 de potencia y la cámara C de expansión asisten a las carreras de potencia y de escape. Las varillas de conexión conectan sus respectivos pistones a sus respectivos cigüeñales (no mostrados). El cigüeñal de compresión convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo del pistón de compresión (no mostrado). El movimiento alternativo del pistón 204 de potencia es convertido en un movimiento o trabajo de rotación del cigüeñal de potencia que es convertido a un movimiento de rotación del motor (no mostrado; por ejemplo, el cigüeñal de potencia también puede servir como el árbol de salida del motor y puede accionar la corredera 215 de carrete). El mecanismo de conexión de cigüeñal (por ejemplo, un tren de engranajes, un accionamiento de cadena, un accionamiento de correa, etcétera) transforma la rotación del cigüeñal de potencia en rotación del cigüeñal de compresión (no mostrado). Tanto el pistón 203 de compresión como el pistón 204 de potencia pueden tener o puede que no tengan una estructura o protrusión 222 y 223 irregular, respectivamente. La función de estas protrusiones puede ser disminuir el espacio muerto. En el modo de realización de ejemplo, el cilindro 214 de carrete alberga a la corredera 215 de carrete y ambos están situados perpendiculares a tanto el cilindro 201 de compresión como el cilindro 202 de potencia que son opuestos entre sí. Una varilla de conexión de carrete (no mostrada) conecta la corredera 215 de carrete a un cigüeñal de carrete (no mostrado). El cigüeñal de carrete (no mostrado) convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete. El cigüeñal de carga está configurado a través de un mecanismo de conexión mecánico (por ejemplo, un tren de engranajes, un accionamiento de cadena, accionamiento de correa, etcétera) al cigüeñal de potencia, por tanto el cigüeñal de potencia acciona al cigüeñal de carrete (no mostrado). La corredera 215 de carrete alberga una estructura 216 de cámara de combustión esférica (podría ser ovalada o de cualquier otra forma), puertos 216A, 216B y 216C de estructura de cámara de combustión y una cámara E de combustión. En un modo de realización de ejemplo representado en las figuras 29-34, durante el movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete, la cámara E de combustión alterna entre estar acoplada o desacoplada de forma fluida a la cámara B de compresión y a la cámara C de expansión. Durante el movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete, en los modos de realización de ejemplo representados en las figuras 29-34, la cámara E de combustión también puede ser desacoplada de forma fluida de tanto la cámara B de compresión como la cámara C de expansión durante una porción limitada del ciclo (tal y como se muestra en la figura 31). En otro modo de realización, durante el movimiento alternativo del carrete 215, la cámara E de combustión puede o puede que no esté conectada de forma fluida tanto a la cámara B de compresión como a la cámara C de expansión (similar al modo de realización representado en las figuras 1-28).

[0138] Con referencia a las figuras 29-33, durante el movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete, la cámara E y la estructura 216 de cámara de combustión, a través del puerto 216A de cámara de combustión y el puerto 207 de compresión, pueden estar acopladas o desacopladas de forma fluida de la cámara B.

[0139] Con referencia a las figuras 29-33, durante el movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete, la cámara E y la estructura 216 de cámara de combustión, a través del puerto 216B de cámara de combustión, pueden estar acopladas o desacopladas de forma fluida de la cámara C.

[0140] Con referencia a las figuras 29-33, durante el movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete, la estructura 216 de cámara de combustión, a través del puerto 216C de cámara de combustión, puede estar expuesta o no expuesta directamente a una bujía (la bujía no es mostrada en la figura 29 pero es mostrada como el componente 211 en las figuras 31 y 34).

[0141] Para una posición predeterminada pequeña de ciclo de cigüeñal de carrete, ± 30 grados, por ejemplo, del punto en el cual el movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete pasa a través de su punto de carrera intermedio, la cámara E puede desacoplarse de tanto la cámara B cómo la cámara C y puede tener una combustión iniciada y desarrollada únicamente en la cámara E. La combustión puede continuar desarrollándose y suceder tanto en la cámara E como en la cámara C una vez que están acopladas de forma fluida.

[0142] En los modos de realización de ejemplo, un retardo de fase predeterminado es introducido a través de los cigüeñales del pistón de compresión y del pistón de potencia, de tal manera que el pistón 204 de potencia conduce o sigue al pistón 203 de compresión. Las figuras 29-33 representan uno de dichos modos de realización de ejemplo en los cuales el retraso de fase predeterminado que es introducido a través de los cigüeñales del pistón de compresión y del pistón de potencia, es tal que el pistón 203 de compresión conduce al pistón 204 de potencia un ángulo de cigüeñal de 47 grados.

[0143] En los modos de realización de ejemplo, la válvula de admisión (la válvula de admisión no es mostrada en la figura 29 pero es mostrada como el componente 205 la figura 34) está compuesta de un árbol que tiene una superficie de sellado con forma cónica, tal y como es conocido de forma común en la técnica como una válvula de disco con movimiento vertical. La válvula de admisión, ubicada en el cilindro 201 de compresión, controla el flujo del aire ambiente aspirado naturalmente o la carga aire/combustible quemada, o la inducción forzada de la carga, dentro del cilindro 201 de compresión. El cilindro 201 de compresión tiene al menos una válvula de admisión. En algunos modos de realización de ejemplo, la ubicación de la válvula de admisión, con respecto a la posición del pistón 203 de compresión, función, y funcionamiento puede ser similares o idénticos a las válvulas de admisión de los motores de combustión interna de cuatro tiempos convencionales. La ubicación del pistón 203 de compresión cuando se abre y/o se cierra la válvula de admisión puede variar. En algunos modos de realización de ejemplo, la sincronización de la apertura y/o cierre de la válvula de admisión puede variar. En un ejemplo, la válvula de admisión puede abrirse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 203 de compresión alcance su TDC hasta aproximadamente 40 grados del cigüeñal después de que el pistón 203 de compresión alcance su TDC. En un ejemplo, la válvula de admisión puede cerrarse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal después de que el pistón 203 de compresión alcance su BDC hasta aproximadamente 70 grados del cigüeñal después de que el pistón 203 de compresión alcance su BDC.

[0144] En un modo de realización, la válvula de admisión puede abrirse cuando el pistón 203 de compresión alcanza su TDC a través de aproximadamente 10 grados del cigüeñal después de que el pistón 203 de compresión alcance su TDC. En el BDC, que es el final de la carrera de admisión, el fluido de trabajo continúa entrando al cilindro debido a la inercia de la carga. Por esta razón puede ser ventajoso cerrar la válvula de admisión después del BDC del pistón de compresión. En un modo de realización, la válvula de admisión puede cerrarse dentro del rango de unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 203 de compresión alcance su BDC hasta aproximadamente 70 grados del cigüeñal después de que el pistón 203 de compresión alcance su BDC. En un ejemplo, la válvula de admisión puede cerrarse dentro de un rango más estrecho comenzando cuando el pistón 203 de compresión alcanza su BDC hasta aproximadamente 50 grados de cigüeñal después de que el pistón 203 de compresión alcanza su TDC.

[0145] En modos de realización de ejemplo, la válvula de escape (la válvula de escape no es mostrada en la figura 29 pero es mostrada como el componente 206 en la figura 34) está compuesta de un árbol que tiene una superficie de sellado de forma cónica, tal y como es conocido de forma común en la técnica como una válvula de disco con movimiento vertical. La válvula de escape, ubicada en el cilindro 202 de potencia puede gobernar la expulsión de gases quemados. El cilindro 202 de potencia tiene al menos una válvula de escape. En algunos modos de realización de ejemplo, la ubicación de la válvula de escape, la función y funcionamiento pueden ser similares o idénticos a las válvulas de escape de motores de combustión interna de cuatro tiempos convencionales. La ubicación del pistón 204 de potencia cuando se abre la válvula de escape puede variar. En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula de escape puede abrirse aproximadamente 60 grados del cigüeñal antes de que el pistón 204 de potencia alcance su BDC hasta aproximadamente 20grados del cigüeñal después de que el pistón 204 de potencia alcance su BDC. La ubicación del pistón 204 de potencia cuando se cierra la válvula de escape también puede variar. En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula de escape puede cerrarse aproximadamente 15 grados del cigüeñal antes de que el pistón 204 de potencia alcance su TDC hasta aproximadamente 5 grados del cigüeñal después de que el pistón 204 de potencia alcance su TDC.

[0146] En un modo de realización, la válvula de escape puede abrirse dentro de un rango que comienza cuando el pistón 204 de potencia alcance su BDC hasta aproximadamente 30 grados del cigüeñal después de que el pistón 204 de potencia alcance su BDC. En un modo de realización, la válvula de escape puede cerrarse dentro de un rango preferido más estrecho que comienza en 5 grados antes de que el pistón 04 de potencia alcance su TDC hasta aproximadamente cuando el pistón 204 de potencia alcance su TDC.

[0147] En un modo de realización, el cilindro 214 de carga alberga a la corredera 215 de carrete y ambos están colocados perpendiculares al cilindro 201 de compresión como el cilindro 202 de potencia. Las varillas de conexión de carrete conecta la corredera 215 de carrete al cigüeñal de carrete. El cigüeñal de carrete convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete. La corredera 215 de carrete alberga una estructura 216 de cámara de combustión esférica (por ejemplo), puertos 216A, 216B y 216C de estructura de cámara de combustión, y una cámara E de combustión. Durante el movimiento relativo de la corredera 215 de carrete, la cámara E de combustión alterna entre estar conectada de forma fluida a la cámara B de compresión o a la cámara C de expansión.

[0148] Con referencia de nuevo al modo de realización de las figuras 29-33, las cuales representan con más detalle la porción del ciclo de la SSCVCC que incluye la transferencia del fluido de trabajo desde la cámara B a través de la cámara E a la cámara C. Con referencia la figura 29, la SSCVCC puede separar la cámara B de compresión y la cámara C de combustión, de tal manera que cada cámara puede incluir regiones de diferente presión de fluido de trabajo. Durante la carrera de compresión el fluido de trabajo es transferido desde la cámara B a la cámara E. Unos pocos grados del cigüeñal antes de que el pistón 203 de compresión alcance el TDC (figura 29), la posición de la corredera 215 de carrete dentro del cilindro 214 de carrete puede prevenir la trasferencia de fluido a alta presión desde la cámara B de compresión dentro de la cámara C de potencia debido al anillo 218C de carrete. Cuando el pistón 203 de compresión alcanza su TDC (figura 30) que es el final de la carrera de compresión, casi todo el fluido de trabajo comprimido es transferido desde la cámara B a la cámara E a través del puerto 207 de compresión y el puerto 216A de cámara de combustión. La posición de la corredera 215 de carrete dentro del cilindro 214 de carrete puede evitar la transferencia de fluido alta presión desde la cámara B de compresión y la cámara E dentro de la cámara C de expansión debido al anillo 218D de carrete. Esto es debido a que en el momento en el que el pistón 203 de compresión está en el TDC (figura 30) el fluido de trabajo comprimido está siendo restringido de pasar lateralmente a través de los huecos entre el cilindro 214 de carrete y la corredera 215 de carrete debido al anillo 218D de carrete y al anillo 217C de carrete. Una vez que la cámara E contiene la gran mayoría de fluido de trabajo comprimido, durante el movimiento alternativo continuado de la corredera 215 de carrete (figura 31), la cámara E de combustión se desacopla de la cámara B debido al anillo 217D de carrete, mientras aún se está desacoplando de la cámara C, debido al anillo 218D de carrete. Por tanto, la cámara E contiene la gran mayoría de fluido de trabajo comprimido que puede ser encendido por la bujía 211, que está ubicada en el cilindro 214 de carrete y está en alineación con el puerto 216C de cámara de combustión (figura 31). En un modo de realización de ejemplo, en esta parte del ciclo (figura 31), la carrera de admisión del siguiente ciclo comienza en el cilindro 201 cuando la válvula de admisión se abre (no mostrada) y el pistón 203 de compresión comienza su movimiento hacia su BDC. También, en esta parte del ciclo (figura 31), el pistón 204 de potencia se aproxima a su TDC, empujando la porción final del fluido de trabajo quemado a través de la válvula de escape abierta (no mostrada). Siguiendo a ello, una vez que el pistón de potencial alcanza su TDC (figura 32) se cierra la válvula de escape (no mostrada). Durante el movimiento alternativo continuado de la corredera 215 de carrete (flecha negra) la cámara E se acopla a la cámara C a través del puerto 216B de cámara de combustión y el 208 de expansión, tal y como se representa en la figura 32. Por consiguiente, el fluido de trabajo de combustión es expandido tanto en la cámara E como en la cámara C, que aumentan sus volúmenes debido al movimiento del pistón 204 de potencia lejos de su TDC (flecha negra en el pistón 204). La transferencia no deseada de fluido de trabajo a alta presión desde la cámara E de combustión y la cámara C de potencia de vuelta a la cámara B de compresión está siendo restringida debido al anillo 217D de carrete (figura 32). El anillo 218C de carrete restringe la pérdida no deseada de fluido de trabajo a alta presión desde la cámara E de combustión y la cámara C de potencia lateralmente a través de los huecos entre el cilindro 214 de carrete y la corredera 215 de carrete. El comienzo de la carrera de potencia es representado en las figuras 32 y 33, en las cuales el fluido de trabajo quemado en la cámara E es expandido tanto en la cámara E como en la cámara C (a través del puerto 216B de cámara de combustión y del puerto 208 de expansión). Las figuras 32 y 33 representan también la carrera de admisión continuada, en la cual se induce la siguiente carga de fluido de trabajo dentro de la cámara B.

[0149] La descripción de la porción del ciclo termodinámico del SSCVCC que incluye primero la transferencia de fluido de trabajo desde la cámara B a la cámara E, y sólo después de que la cámara E se desacople de la cámara B se transfiere el fluido de trabajo, como una segunda etapa, desde la cámara E a la cámara C es proporcionado más arriba para el modo de realización de ejemplo representado en las figuras 29-33. Para este modo de realización de ejemplo, el resto del ciclo de motor (la continuación de la carrera de admisión seguida por una carrera de compresión en el cilindro 201 y la continuación de la carrera de potencia seguidas por una carrera de escape en el cilindro 202) puede ser similar a los ciclos del termodinámicos y procesos representados en las figuras 1-28.

[0150] La figura 34 es un dibujo 3D de acuerdo con un modo de realización (que también es representado en la figura 29-33 en 2D) que representa un modo de disponer la SSCVCC junto con las válvulas de disco con movimiento vertical de admisión y escape. La figura 34 representa sólo una selección parcial de los componentes del modo de realización que incluye: un cilindro 201 de compresión, un cilindro 202 de potencia, una válvula 205 de disco con movimiento vertical de admisión, una válvula 206 de disco con movimiento vertical de escape, un puerto 208 de expansión, y una placa 210 de conexión de motor, que sirve como un cabezal de cilindro para ambos cilindros. Con referencia a un a la figura 34, el motor de ciclo dividido también incluye una bujía 211, varios canales 212 de refrigeración de placa de conexión (en los cuales se está haciendo circular el aceite o refrigerante), un cilindro 214 de carrete, una corredera 215 de carrete, una cámara de combustión ubicada dentro de la corredera 215 de carrete (no mostrada) y un puerto 216A de cámara de combustión. La placa 210 de conexión de motor también sirve como el cabezal de motor para tanto el cilindro 201 de compresión como el cilindro 202 de potencia. La placa 210 de conexión de motor también alberga al cilindro 214 de carrete y a la corredera 215 de carrete.

[0151] La figura 34 representa un puerto 216B de cámara de combustión en alineación total con el puerto 208 de expansión, que permite el acoplamiento de la cámara E de combustión con la cámara C de potencia. La figura 34 representa en 3D la misma parte del ciclo de motor que se representa en 2D en la figura 33, en la cual el fluido de trabajo quemado en la cámara E se expande tanto en la cámara E como en la cámara C.

[0152] La figura 34 también representa, de acuerdo con un modo de realización, una manera de disponer el cilindro 214 de carrete y la corredera 215 de carrete junto con válvulas 205 y 206 de disco con movimiento vertical de admisión y de escape, respectivamente. La placa 210 de conexión puede, por ejemplo, albergar el cilindro 214 de carrete y la corredera 215 de carrete de tal manera que cubre únicamente la mitad del cilindro 201 de compresión y los cabezales 202 de cilindro de potencia. Esto permite un movimiento alternativo de la corredera 215 de carrete para acoplar y desacoplar los puertos 216A y 216b de cámara de combustión con el puerto 207 de compresión y el puerto 208 de expansión, respectivamente. La mitad restante del cabezal del cilindro 201 de compresión, que no está cubierta por el cilindro 214 de carrete, puede albergar una válvula 205 de admisión. La mitad restante del cabezal del cilindro 202 de compresión, que no está cubierta por el cilindro 214 de carrete puede albergar la válvula 206 de escape. El modo de realización de ejemplo representado en la figura 29-34 describe el desacoplamiento completo de las cámaras B, E y C en tres cámaras separadas, durante un intervalo de ángulo del cigüeñal finito (la trasferencia del fluido de trabajo del cilindro 01 de compresión al cilindro 02 de potencia). Esto se puede utilizar para implementar un ciclo termodinámico con una combustión isocórica real en la cámara E. Sí, adicionalmente, la cámara E puede estar construida de materiales de una baja conductividad térmica (por ejemplo cerámica), el ciclo termodinámico resultante se aproxima de forma estrecha al ciclo adiabático ideal desconocido para maximizar la eficiencia térmica. Después de que el pistón 203 de compresión alcanza el TDC, el fluido de trabajo se dispone casi completamente dentro de la cámara E. A medida que la corredera 215 de carrete continúa desplazándose hacia el cilindro 202 de potencia (figuras 30 y 31), la cámara E se desacopla del cilindro de compresión (cámara B). En este punto, se puede iniciar la ignición (a través de la bujía 211 a través del puerto 216C de bujía) mientras que la corredera 215 de carrete continúa desplazándose hacia el cilindro de potencia (cámara C). Si se completa la combustión (o casi se completa) antes de que la corredera 215 de carrete alcance el puerto 208 de expansión (figura 32), entonces la combustión se aproxima de forma muy estrecha una combustión isocórica. Si la combustión no se completa antes de que la corredera 215 de carrete alcance al puerto 208 de expansión, entonces la combustión continua tanto en la cámara E como en la cámara C.

[0153] El motor de ciclo dividido con SSCVCC y los modos de realización de ejemplo representados en las figuras 1-34 dividen las carrera realizadas por un único pistón y cilindro de motores de combustión interna convencionales en dos cilindros térmicamente diferenciados en los cuales cada cilindro oculta la mitad del ciclo de cuatro tiempos. Un cilindro relativamente “frío” ejecuta la admisión y la compresión, pero no ejecuta la carrera de escape y un cilindro “caliente” térmicamente aislado ejecuta la combustión (o parte de la combustión) y el escape, pero no la carrera de admisión. La cámara E también puede estar térmicamente aislada. En comparación con los motores convencionales, este sistema ventajoso puede permitir al motor de ciclo dividido funcionar a temperaturas de pared de cámara de combustión más altas y a temperaturas de pared de cámara de admisión y de compresión más bajas. Utilizando temperaturas de pared de cámara de combustión más altas se reduce los requisitos de refrigeración del motor mientras que manteniendo las temperaturas de pared de cámara de admisión y de compresión más bajas se reducen los requisitos de energía de compresión, y por tanto se potencia la eficiencia del motor. De forma adicional, la cámara E térmicamente aislada (estructuras 16, 116 y 216 de cámara de combustión del entorno externo) y el cilindro de potencia, de acuerdo con modos de realización de ejemplo, pueden reducir pérdidas térmicas externas y por tanto permiten que una porción mayor de la energía térmica del combustible sea convertida en trabajo útil. El cilindro de potencia puede estar térmicamente aislado o puede que no esté térmicamente aislado.

[0154] El motor de ciclo dividido con SSCVCC y los modos de realización de ejemplo representados en las figuras 1-34 pueden utilizar la captura de calor de escape y la reutilización de calor durante el escape, de acuerdo con algunos modos de realización de ejemplo (no mostrados; se describen detalles adicionales en la patente Estadounidense No. 7,273,023, cuya divulgación es incorporada por referencia en el presente documento en su totalidad). El gas de escape se desplaza a través de los pasajes, por lo tanto conduciendo el calor de vuelta dentro de las paredes del cilindro de potencia. Los pasajes pueden rodear la cámara de una manera helicoidal, discurriendo a lo largo de la longitud de la cámara y de vuelta de nuevo al escape ambiente. El cilindro 01, 101 y 201 de potencia también puede utilizar una cubierta 38 de aislamiento externo (por ejemplo, una estructura en nido de abeja o equivalente), que evita la pérdida de calor. Mientras tanto, las temperaturas del cilindro 02, 102 y 202 de compresión pueden reducirse utilizando difusores de calor (aletas de refrigeración si se refrigera por aire).

[0155] El motor de ciclo dividido con SSCVCC y los modos de realización de ejemplo representados en las figuras 1-34 pueden estar diseñados para mejorar la eficiencia haciendo el primer cilindro más pequeño que el segundo cilindro (no mostrado; detalles adicionales son descritos dentro de la patente Estadounidense 2010/0186689 A1 cuya divulgación es incorporada por referencia en el presente documento en su totalidad), de acuerdo con modos de realización de ejemplo. Un mayor volumen en los cilindros 02,102 y 202 de potencia (el segundo cilindro) con respecto al cilindro 01, 101 y 201 (el primer cilindro) permite una relación de expansión más grande que la relación de compresión, respectivamente. El volumen de expansión añadido permite una conversión adicional de calor y presión a trabajo mecánico. Una relación de expansión más grande que la relación de compresión puede aumentar de forma significativa la eficiencia del motor en un motor de combustión interna, similar a ciclos Miller y Atkinson realizados en motores convencionales, por ejemplo. Teniendo una relación de expansión más grande que la relación de compresión podría tenerse un mejor diseño con motores de ciclo dividido que en motores convencionales ya que el tamaño y forma de cada cilindro (tanto el cilindro de compresión como el cilindro de expansión) se podrían diseñar de forma independiente uno del otro.

[0156] El motor de ciclo dividido con SSCVCC y los modos de realización de ejemplo representados en las figuras 1-34 pueden diseñarse para tener capacidades de súper carga, de acuerdo con modo de realización de ejemplo (no mostrados; detalles adicionales se describen dentro de la patente Estadounidense 2010/0186689 A1 cuya divulgación es incorporada por referencia en el presente documento en su totalidad). Por consiguiente, el volumen del cilindro de compresión está diseñado para ser más grande que el volumen del cilindro de potencia, por lo tanto permitiendo que se reciba y se comprima un volumen mayor de mezcla de aire/combustible en la cámara B de compresión. Durante la carrera de compresión, el volumen más grande y la presión aumentada de la mezcla de aire/combustible comprimida (es decir, una mezcla de combustible “súper-cargada”) en la cámara B de compresión es transferida dentro de la cámara C a través de la cámara E. De forma alternativa, cuando se utiliza una inyección directa, una cantidad mayor de combustible se puede inyectar en la cámara C de combustión del cilindro de potencia. Ambos enfoques proporcionan más potencia y par (una mayor densidad de potencia) durante la carrera de potencia.

[0157] La figura 35 es un gráfico que ilustra perfiles de presión para un motor de ciclo dividido de ejemplo que incorpora una SSCVCC. Se realizó una simulación para un motor con un retraso de fase nulo y con cada cilindro teniendo una capacidad de 500 cc. El motor se hizo funcionar a 2400 rpm durante un único ciclo. La presión (unidad:bar) es representada en el eje Y y el ángulo de cigüeñal es representado a lo largo del eje X. Las presiones en cada uno de, el Cilindro Caliente o cámara de potencia virtual entre sí (línea gris oscura) el Cilindro Frío o cámara de compresión (línea negra), y la SSCVCC (línea gris discontinua) son representados en el gráfico.

[0158] El ciclo termodinámico es también representado: la carrera de compresión del Cilindro Frío es representada mediante la línea negra entre los puntos 1 y 2 y la línea gris discontinua representa la presión en la SSCVCC que está conectada de forma fluida con el Cilindro Frío durante esta parte del ciclo; la combustión dentro de la SSCVCC y del Cilindro Caliente es representada por la línea gris discontinua y la línea gris entre los puntos 2 y 3; la expansión (carrera de potencia) del fluido de trabajo de combustión en la SSCVCC, mientras está acoplado de forma fluida al Cilindro Caliente e representada por la línea gris clara discontinua y la línea gris oscura entre los puntos 3 y 4; la carrera de admisión del siguiente ciclo es mostrada por la línea negra entre los puntos 2 y 4; y la carrera de escape mostrada por la línea gris oscuro entre los puntos 1 y 5.

[0159] Debería señalarse que, por claridad, la línea gris discontinua (presión de SSCVCC) ha sido desplazada hacia arriba ligeramente de manera que no se solapa con otras líneas en la figura 35. Sin embargo, la línea discontinua entre los puntos 1 y 2 es la misma que la línea negra (cilindro frío) y entre los puntos 3 y 4 es prácticamente la misma que la línea gris oscura.

[0160] Con referencia de nuevo a la figura 35, la presión en el Cilindro Frío es baja a 180 grados del cigüeñal (punto 1) y se eleva lentamente a medida que continúa la carrera de compresión. En el punto 2, la carrera de compresión está casi completada y el trabajo de fluido ha sido transferido a la SSCVCC. Después de 0 grados del cigüeñal, el pistón de compresión se mueve en contra del punto muerto superior y la presión dentro del Cilindro Frío empieza a caer rápidamente. La válvula/puerto de admisión se abre y el fluido de trabajo es conducido durante este periodo.

[0161] Con referencia de nuevo a la figura 35, la presión en el Cilindro Caliente es también baja en -180 grados del cigüeñal (punto 1) y continúa permaneciendo baja durante la fase de escape y hasta que el cilindro caliente está acoplado de forma fluida a la SSCVCC (punto 5). En o antes del punto, la válvula/puerto de escape se cierra. En ese punto (punto 5), la presión en el Cilindro Caliente se eleva de repente a medida que el fluido comprimido en la SSCVCC llena el volumen de cámara de combustión disponible. Cuando la SSCVCC se acopla con el Cilindro Caliente (punto 2), el fluido de trabajo comprimido y quemado llena cualquier pequeño volumen existente (Cámara C) en el Cilindro Caliente, cuando el pistón de potencia está en el punto muerto superior. La combustión sucede en el punto 2 y después del mismo, la presión dentro de la SSCVCC y el Cilindro Caliente continúa elevándose debido a la expansión del fluido de trabajo. La carrera de potencia comienzan el punto 3 y la presión cae hasta que el pistón de combustión alcanza el punto muerto inferior (punto 4). La válvula/puerto de escape puede abrirse en el punto 4.

[0162] Una caída de presión despreciable a través de los puertos de la SSCVCC es demostrada por la curva discontinua amarilla y la curva azul que coinciden de forma estrecha en la figura 35 (mientras el puerto de entrada de la SSCVCC está alineado con el puerto de salida del cilindro de compresión; entre los puntos 1 y 2), y mientras el puerto de salida de la SSCVCC está abierto y acoplado con el puerto de entrada del cilindro de expansión (entre los puntos 3 y 4) tal y como ve por las curvas roja y amarilla discontinuas que coinciden de forma estrecha. El puerto de salida de la SSCVCC es el mismo puerto que el puerto de entrada de la SSCVCC en la configuración en línea (figuras 1-19) y un segundo puerto en una configuración opuesta (figuras 20-33). Por consiguiente, utilizando una SSCVCC puede que no se provoque una pérdida de presión sustancial y se puede asegurar la trasferencia eficiente de la carga de admisión comprimida desde el Cilindro Caliente al Cilindro Frío. Un experto en la técnica también puede notar que el motor de ciclo dividido de la figura 35 emula prácticamente al ciclo termodinámico de motores de 4 tiempos tradicionales (ciclo integrado) sin pérdidas de energía (debido a la transferencia del fluido de trabajo entre el Cilindro Frío y Caliente) que se pueden sufrir por los motores de ciclo dividido de la técnica anterior.

[0163] El perfil de presión de la figura 35 es ofrecido por propósitos de ejemplo. Debería señalarse que estas curvas pueden cambiar cuando se utilizan diferentes tamaños de cilindro. Por ejemplo, las curvas pueden ser diferentes cuando se implementa un motor de ciclo dividido que tiene una relación de expansión más grande que la relación de compresión, con un área por debajo de la curva entre los puntos 3 y 4 que aumenta, indicando una eficiencia más alta.

[0164] Minimizar el volumen muerto puede ser beneficioso en motores de ciclo dividido en general y en motores de ciclo dividido con una SSCVCC, en particular. En un motor de ciclo dividido típico hay al menos 3 casos potenciales de volumen muerto, y para una facilidad de descripción se utilizará el diseño del motor con SSCVCC actual como un ejemplo. Los 3 casos potenciales de volumen muerto son: 1) cuando el pistón 03 de compresión está en su TDC (figura 5), cualquier volumen residual en la cámara B es considerado un volumen muerto dado que contendrá fluido de trabajo comprimido que no sería transferido a las cámaras E y C para participar en la carrera de potencia (combustión); 2) cuando el pistón 04 de potencia está en su TDC (figura 3) cualquier volumen residual en la cámara C es considerado un volumen muerto dado que provocará una descompresión parcial del fluido de trabajo en la cámara E cuando la estructura 16 de cámara de combustión (también ver las estructuras 116 y 216) a través del puerto 16A de cámara de combustión se conecta de forma fluida con la cámara C de expansión (la descompresión del fluido de trabajo sin realizar ningún trabajo reduce la eficiencia); y 3) cualquier porción del volumen dentro de la cámara E que contiene fluido de trabajo que se evita que participe en la carrera de potencia (combustión) es considerado un volumen muerto ya que no quemar este fluido de trabajo reduce la eficiencia. Este tercer tipo de volumen muerto es menos aplicable para un motor de ciclo dividido con SSCVCC, y más relevante para otros motores de ciclo dividido que tienen tubos de conexión entre la cámara B y la cámara C, en los cuales el tubo de conexión contiene fluido de trabajo que no es quemado. La válvula de transferencia de corredera de carrete y la cámara de combustión tal y como se ha ilustrado en los diversos modos de realización en las figuras 1 a 33 reducen las 3 fuentes de volumen muerto que se describieron anteriormente: 1) cuando el pistón 03 de compresión está en su TDC (figura 5) en una proximidad máxima al cabezal de cilindro, casi todo el fluido de trabajo ha sido trasferido desde el cilindro 01 de compresión y la cámara B a la cámara E. La protrusión 22 además elimina cualquier volumen muerto residual. Casi todo el fluido de trabajo es transferido a la cámara E para participar en la carrera de potencia (combustión) posterior; 2) cuando el pistón 04 de potencia está en su TDC (figura 3), en proximidad lo más próxima a su cabezal de cilindro, la protrusión 23 de cámara de combustión elimina cualquier volumen muerto residual en la cámara C. Por lo tanto, cuando la corredera 15 de carrete y la estructura 16 de cámara de combustión se conectan de forma fluida a la cámara C de expansión (figuras 4 y 5), casi no sucede ninguna descompresión del fluido de trabajo en la cámara C. Evitando la descompresión del fluido de trabajo en esta etapa del ciclo se evita una eficiencia reducida; y, 3) a lo largo de la carrera de potencia (figuras 4 a 12), la cámara E está en conexión fluida directa con la cámara C. Por lo tanto, todo el fluido de trabajo dentro de la cámara E está participando en la carrera de combustión (potencia). Utilizar las protrusiones 22 y 23 es un ejemplo de cómo eliminar cualquier volumen muerto residual en las cámaras B y C respectivamente. Hay otros métodos conocidos en la técnica para eliminar cualquier volumen muerto residual, por ejemplo teniendo dos cabezales de pistón conformados con un perfil curvado hacia fuera.

[0165] Un modo de realización de ejemplo de una SSCVCC se expondrá a continuación con referencia las figuras 1-35. La SSCVCC puede ser utilizada como una válvula de transferencia y una cámara de combustión en los modos de realización descritos anteriormente con respecto a las figuras 1-15. Debería entenderse que el uso de una SSCVCC no está limitado a los modos de realización descritos anteriormente con respecto a las figuras 1-15, sino que puede ser utilizada en otras aplicaciones, incluyendo otros tipos de motores de ciclo dividido, motores de cuatro tiempos, motores rotatorios y compresores, por ejemplo. Las propiedades de la SSCVCC son particularmente ventajosas para situaciones en las que válvulas de disco de movimiento vertical convencionales podrían requerir perfiles de leva demasiado agresivos para satisfacer los requerimientos de flujo. Las propiedades de una SSCVCC pueden ser ventajosas ya que sustituyen la necesidad de utilizar válvulas de disco con movimiento vertical convencionales muy rápidas. Dado que cualquier motor de ciclo dividido conocido utiliza al menos una válvula de transferencia, y dado que otros requisitos de funcionamiento del perfil de leva de válvula de transferencia de ciclo dividido son aproximadamente de 2-6 veces más pronunciados que las válvulas de un motor IC común, el uso de una SSCVCC como parte de cualquier motor de ciclo dividido es de gran valor.

[0166] Las varillas 20 de conexión de carrete conectan a la corredera 15 de carrete con el cigüeñal 21 de carrete, que convierte el movimiento de rotación en un movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete. Las velocidades de la corredera 15 de carrete (velocidades alternativas) son las más altas al final de la carrera de compresión y al comienzo de la carrera de potencia (figuras 3-7). Esta velocidad alta es beneficiosa dado que una vez que casi todo el fluido de trabajo comprimido ha sido trasferido desde la cámara B a la cámara E, la cámara E necesita ser desacoplada rápidamente de la cámara B y lanzado para quemarse y expandirse mientras se acopla con la cámara C. En contraste, las velocidades de la corredera 15 de carrete son las más bajas durante la mayoría de la carrera de compresión y de la carga de potencia (figuras 12-15 y 1-2 para la carrera de compresión, y figuras 8-12 para la carrera de potencia). Esta velocidad de corredera de carrete bajas beneficiosa dado que proporciona un amplio tiempo para que el fluido de trabajo comprimido se ha transferido desde la cámara B a la cámara E durante la carrera de compresión (figuras 12-15 y 1-2), y también proporciona un amplio tiempo para que el fluido de trabajo de combustión se expanda desde la cámara E mientras se acopla con la cámara C (figuras 8-12). Por tanto, el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete que puede ser gobernado por ecuaciones de movimiento de la varilla de conexión de cigüeñal (en un modo de realización de ejemplo, el cigüeñal 21 y la varilla 20 de conexión) es ventajoso para el uso en un motor de ciclo dividido. Sin embargo, se podrían utilizar otros mecanismos de accionamiento, como los conocidos en la técnica, para transmitir el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete, tal como el uso de un árbol de levas y un mecanismo de levas, mecanismos de placa oscilante (como los utilizados en bombas hidráulicas y mecanismos de ángulos del rotor de helicóptero), un accionamiento hidráulico y neumático, un accionamiento eléctrico y mecanismos de control electrónico, por ejemplo. Dichos mecanismos podrían añadir una sincronización variable al movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete.

[0167] Con referencia a las figuras 1-18 de acuerdo con un modo de realización, se representa una configuración en línea de un motor de ciclo dividido en la cual el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete es utilizado para transferir el fluido de trabajo comprimido desde la cámara B de compresión a la cámara C de expansión. El movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete es también utilizado para abrir y cerrar el puerto 11 de admisión y el puerto 13 de escape y mediante ello acoplar y desacoplar la cámara A de fluido de trabajo entrante y la cámara B, y acoplar y desacoplar la cámara C de expansión y la cámara D de fluido de trabajo de expulsado, respectivamente. Sin embargo, se podrían utilizar otros mecanismos de accionamiento, como los conocidos en la técnica, para abrir y cerrar los puertos de admisión y de escape, tal como válvulas de disco con movimiento vertical de admisión y de escape accionadas mediante mecanismos de la técnica conocidos tales como árboles de levas, por ejemplo, tal y como se ha representado en la figura 19. Otros mecanismos de actuación, tales como los conocidos en la técnica, podrían ser una segunda corredera de carrete que abre y cierra los puertos de admisión y de escape, por ejemplo. Una configuración en línea de un motor de ciclo dividido puede tener un cilindro 14 de carrete y una corredera 15 de carrete que pueden ambos ser colocados encima y perpendiculares a tanto el cilindro 01 de compresión como el cilindro 02 de potencia de tal manera que solapan (cubren) solo parte de los cabezales del cilindro 01 de compresión y del cilindro 02 de potencia, dejando un amplio espacio (superficie) para otro mecanismo de accionamiento para abrir y cerrar los puertos de admisión y escape, tal como válvulas de disco con movimiento vertical de admisión y de escape (por ejemplo, figura 19) o un segundo carrete (no mostrado). Se podrían realizar modificaciones similares a los modos de realización de configuración opuesta, tales como los representados en las figuras 20-34.

[0168] De acuerdo con un modo de realización de ejemplo, la válvula de transferencia puede incluir un movimiento de rotación dentro de la Cámara de válvula dedicada, o una combinación de tanto movimientos lineales como de rotación. Utilizando la nomenclatura de las figuras 1-34 por propósitos de ejemplo, este movimiento de rotación se puede utilizar para acoplar la cámara B a la cámara E durante la carrera de compresión y para acoplar la cámara E a la cámara C durante la carrera de expansión (potencia). Los anillos de carrete y los anillos estacionarios (de retracción) de cilindro de carrete y otros anillos y mecanismos de sellado optimizados para sellar elementos mecánicos rotativos, pueden estar todos ellos lubricados y refrigerados como sea necesario para asegurar su durabilidad como es conocido en la técnica. En estos modos de realización, la Cámara de válvula dedicada en el motor puede o puede que no sea un cilindro, como se puede utilizar en los modos de realización descritos anteriormente con referencia las figuras 1-34. El movimiento de rotación puede ser una rotación continua en una sola dirección o la dirección de rotación puede alternar entre en sentido horario o en sentido antihorario con el fin de acoplar la cámara B a la cámara E durante la carrera de compresión y acoplar la cámara E a la cámara C durante la carrera de expansión (potencia).

[0169] Con referencia a las figuras 1-34, de acuerdo con un modo de realización de ejemplo, los cilindros 14, 114 y 124 de carrete y las correderas 15, 115 y 225 de carrete y cualquier anillo de carrete y anillos estacionarios (de retracción) de cilindro de carrete pueden estar todos ellos lubricados y refrigerados como sea necesario para asegurar su durabilidad tal y como es conocido en la técnica. Adicionalmente, necesita entenderse que la geometría y el posicionamiento relativo de los diversos elementos como se muestra en las figuras 1-34 son a modo de ejemplo y que, por ejemplo, se podrían añadir otros elementos de sellado y de lubricación a otros componentes de motor, tal y como es conocido en la técnica.

[0170] De acuerdo con un modo de realización de ejemplo, una cámara 16 de combustión que está ubicada dentro de la corredera 15 de carrete , tiene un puerto 16A de cámara de combustión. La cámara 16 de combustión puede tener un puerto adicional (no mostrado en las figuras 1-15), dirigido hacia el lado opuesto de la Cámara 16 de combustión (180 grados con respecto al puerto 16A). La función de este segundo puerto (no mostrado) es minimizar las fuerzas laterales (perpendiculares al movimiento alternativo del carrete 15) en la corredera 15 del carrete en el momento de la combustión. La cámara 16 de combustión puede tener más de uno de dichos puertos adicionales. Superficies seleccionadas del cilindro 14 de carrete pueden tener un recubrimiento cerámico para evitar el sobrecalentamiento de las superficies del cilindro 14 de carrete que están expuestas a la combustión a través de dichos puertos. Dichos puertos no están alineados con las cámaras B y C (el puerto 16A de cámara de combustión puede estar alineado con las cámaras B y C). Se pueden añadir otros puertos a la cámara 16 de combustión con el fin de permitir la entrega de combustible cuando estos puertos están alineados con las toberas de inyector de combustible ubicadas en el cilindro 14 de carrete (durante el movimiento alternativo de la corredera 15 de carrete).

[0171] De acuerdo con un modo de realización de ejemplo, la corredera 15 de carrete puede tener dos o más cojinetes lineales, (no mostrados) a ambos lados de la corredera 15 de carrete y en línea con el movimiento alternativo.

[0172] Aunque el modo de realización anteriores descrito con respecto a los engranajes, se podrían utilizar otros elementos de conexión de energía de rotación, tales como correas, varillas y cadenas de conexión, por ejemplo, para sincronizar el movimiento del pistón de compresión y el pistón de combustión.

[0173] En algunos modos de realización de ejemplo, los datos del rendimiento del motor se pueden recoger y procesar para optimizar adicionalmente el rendimiento de la SSCVCC descrita en el presente documento. De forma más específica, se pueden utilizar elementos mecánicos adicionales o elementos electromagnéticos para ajustar de forma precisa todo (o parte) de las sincronizaciones y transiciones de accionamiento de la SSCVCC entre los estados abierto y cerrado, incluyendo la sincronización de la válvula variable de la válvula de motor. Estos elementos podrían estar sujetos a sistemas de control de motor (no mostrados en las figuras), tal y como es conocido de forma común en la técnica.

[0174] . En algunos modos de realización de ejemplo, la SSCVCC puede estar accionada mediante dos árboles de accionamiento o árboles de levas que actúan desde ambos lados de la SSCVCC. En un punto durante el ciclo donde el primer árbol de accionamiento tira de la SSCVCC, el segundo árbol de accionamiento tira de la SSCVCC. En algunos modos de realización de ejemplo, tener dos de dichos árboles de levas equilibra las fuerzas que actúan sobre la SSCVCC.

[0175] . En los modos de realización descritos en el presente documento en las figuras 1-34, una bujía puede estar ubicada en el cabezal del cilindro de compresión del motor, en el cabezal del cilindro de expansión, tanto en el cabezal de cilindro de compresión como el de expansión (dos unidades de bujía), en el cilindro 14, 114 y 214 de carrete, o en la corredera 15, 115 y 215 de carrete. Como un ejemplo, con referencia las figuras 1-15, pero también aplicable a la figura 16-34, si una bujía se ubica en el cilindro 14 de carga, entonces la estructura 16 de cámara de combustión puede tener un puerto que podría estar alineado con la bujía en el momento de descarga (chispa) de esta manera, la chispa podría penetrar en la cámara E a través de este puerto se inicia la combustión del fluido de trabajo comprimido dentro de la cámara E de combustión. Si la bujía está ubicada en la corredera 15 de carga, entonces se puede utilizar un aparato para transferir la alta tensión desde el cilindro 14 de carrete hasta la bujía en la corredera 15 de carrete (con la ubicación del terminal de alta tensión dentro del cilindro 14 de carrete dictando la sincronización de chispa, similar al suministro de una alta tensión a la bujía mediante un distribuidor de chispa de motor IC común). Teniendo la bujía ubicada en el cabezal de cilindro de compresión se permite avanzar de forma adicional la sincronización de encendido, lo que puede ser beneficioso durante una rotación de motor a alta velocidad. Teniendo la bujía ubicada en el cabezal del cilindro de expansión se puede asegurar una combustión continua ya que el combustible puede que no se queme completamente en la SSCVCC. Teniendo la bujía ubicada dentro del cilindro 14 de carrete se puede iniciar la combustión en la SSCVCC. Colocando una o más bujías en una o más ubicaciones se pueden proporcionar cualquiera de las ventajas anteriores y se proporciona al operario más opciones.

[0176] . La figura 36 ilustra un método 300 de funcionamiento de un motor de combustión, de acuerdo con modos de realización de ejemplo. El método 300 incluye comprimir un fluido de trabajo en un primer cilindro, transferir el fluido de trabajo a una cámara interna de válvula, y transferir el fluido de trabajo a un segundo cilindro. En algunos modos de realización de ejemplo, el primer cilindro alberga un primer pistó, ese pistón realiza una carrera de admisión y una carrera de compresión, pero no realiza una carrera de escape. En algunos modos de realización de ejemplo, el segundo cilindro alberga uno que realiza una carrera de expansión y una carrera de escape, pero que no realiza una carrera de admisión.

[0177] En algunos modos de realización de ejemplo, transferir el fluido de trabajo a una cámara interna de válvulas incluye transferir el fluido de trabajo comprimido desde el primer cilindro a la cámara interna. La válvula está albergada en una cámara de válvula del motor. La válvula y la cámara interna se mueven dentro de la cámara de válvula del motor y con respecto al primer y segundo cilindros.

[0178] En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula y la cámara interna se mueven linealmente y de forma alternativa dentro de la cámara de válvula y con respecto al primer y segundo cilindros. En algunos modos de realización de ejemplo, la válvula tiene un puerto que acopla de forma fluida la cámara interna al primer y segundo cilindros, de forma simultánea.

[0179] En algunos modos de realización de ejemplo, el método 300 además incluye, durante el movimiento de la válvula, acoplar de forma fluida el primer cilindro y la cámara interna sin acoplar de forma fluida la cámara interna y el segundo cilindro.

[0180] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, la válvula y la cámara interna incluyen una velocidad máxima y una aceleración mínima dentro de 30 grados del cigüeñal cuando la capa interna está acoplada de forma fluida al primer y segundo cilindros, de forma simultánea.

[0181] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, la válvula y la cámara interna incluyen una velocidad mínima y una aceleración máxima cuando la cámara interna está acoplada de forma fluida al primer y segundo cilindros, de forma simultánea.

[0182] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el primer cilindro tiene un puerto de admisión, y el método 300 incluye recibir una mezcla de aire/combustible a través del puerto de admisión. En algunos modos de realización de ejemplo, el método 300 además incluye cerrar el puerto de admisión con una superficie de la válvula. En algunos modos de realización de ejemplo, el método 300 además incluye cerrar el puerto de admisión con una válvula de disco con movimiento vertical.

[0183] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el cilindro secundario tiene un puerto de escape y el método 300 incluye expulsar gases quemados a través del puerto de escape. En algunos modos de realización de ejemplo, el método 300 además incluye cerrar el puerto de escape con una superficie de la válvula. En algunos modos de realización de ejemplo el método 300 además incluye cerrar el puerto de escape con una válvula de disco con movimiento vertical.

[0184] En algunos modos de realización de ejemplo, el método 300 además incluye iniciar la combustión con una bujía. En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, la bujía está situada en la válvula y el método 300 incluye crear, con la bujía, una chispa dentro de la cámara interna. En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, la bujía está situada en la cámara de válvula y la válvula incluye un puerto de combustión que se alinea con la bujía para iniciar la combustión dentro de la cámara interna.

[0185] En algunos modos de realización de ejemplo, el método 300 además incluye iniciar la combustión mediante la compresión del fluido.

[0186] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el primer pistón alcanza su punto muerto superior antes de que el segundo pistón alcance su punto muerto superior. En algunos modos de ejemplo del método 300, el segundo pistón alcanza su punto muerto superior antes de que el primer pistón alcance su punto muerto superior. En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el primer y segundo pistones alcanzan sus respectivos puntos muertos superiores de forma concurrente.

[0187] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el motor incluye anillos de sellado entre la válvula y la cámara de válvula. En algunos modos de realización adicionales del método 300, los anillos de sellado no se mueven con respecto a la cámara de válvula. En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, los anillos de sellado se mueven con respecto a la cámara de válvula. En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, los anillos de sellado incluyen un primer anillo de sellado que no se mueve con respecto a la cámara de válvula y un segundo anillo de sellado que se mueve con respecto a la cámara de válvula.

[0188] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, un volumen interno del primer cilindro cuando el primer pistón está en su punto muerto inferior es mayor que un volumen interno del segundo cilindro cuando el segundo pistón está en su punto muerto inferior. En algunos modos de realización del método 300, un volumen interno del primer cilindro cuando el primer pistón está en su punto muerto inferior es menor que un volumen interno del segundo cilindro cuando el segundo pistón está en su punto muerto inferior.

[0189] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el motor incluye, un primer cigüeñal acoplado al primer pistón; un segundo cigüeñal acoplado al segundo pistón; un mecanismo de conexión de cigüeñal acoplado al primer y segundo cigüeñales y configurado para transmitir el movimiento entre, el primer y segundo cigüeñales, el mecanismo de conexión de cigüeñal que incluye una varilla de conexión de cigüeñal que tiene un primer y segundo extremos acoplados al primer y segundo cigüeñales, respectivamente.

[0190] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el motor incluye un único cigüeñal acoplado al primer y segundo pistones.

[0191] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el motor incluye: un primer cigüeñal acoplado al primer pistón; una primera rueda de engranaje acoplada al primer cigüeñal; un segundo cigüeñal acoplado al segundo pistón; una segunda rueda de engranaje acoplada al segundo cigüeñal; una tercera rueda de engranaje acoplada a la primera y segunda ruedas de engranaje y configurada para transmitir el movimiento entre la primera y segunda ruedas de engranaje.

[0192] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, la cámara interna, una cámara de compresión, y una cámara de expansión están dimensionadas para minimizar el espacio muerto.

[0193] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, un volumen interno del primer cilindro en el punto muerto superior es menor que un quinto del volumen interno del primer cilindro en el punto muerto inferior. En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, un volumen interno del segundo cilindro en el punto muerto superior es menor que un quinto del volumen interno del segundo cilindro en el punto muerto inferior.

[0194] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el primer y segundo cilindros están dispuestos en una configuración seleccionada de, una configuración en línea, una configuración opuesta, y una configuración en V.

[0195] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, la válvula es una válvula de carrete.

[0196] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el primer y segundo cilindros están aislados térmicamente entre sí y el método 300 incluye mantener el primer cilindro a una temperatura más fría que el segundo cilindro.

[0197] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el primer cilindro incluye una pluralidad de aletas de refrigeración de aire ubicadas en una superficie externa del primer cilindro y una pluralidad de pasajes de refrigeración de líquido dentro de su carcasa. En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el motor además incluye un refrigerante líquido dentro de las aletas de refrigeración de aire y pasajes de refrigeración de líquido, y el método 300 incluye controlar de forma mecánica de forma eléctrica una temperatura del refrigerante líquido.

[0198] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el segundo cilindro incluye una pluralidad de pasajes de calentamiento de escape para utilizar el calor proporcionado por los gases de escape expulsados por el segundo pistón para calentar adicionalmente el segundo cilindro y está aislado térmicamente del entorno circundante de manera que reduce la pérdida de energía térmica desde el segundo cilindro.

[0199] En algunos modos de realización de ejemplo del método 300, el motor incluye un tercer cilindro que alberga un tercer pistón, en donde el tercer pistón realiza una carrera de expansión y una carrera de escape, pero no realiza una carrera de admisión, y la cámara interna se acopla de forma fluida selectivamente al primer, segundo, y tercer cilindros, y la válvula y la cámara interna se mueven con respecto al tercer cilindro.

[0200] Aunque algunos modos de realización de ejemplo del presente documento describe en una SSCVCC con un único puerto, debería notarse que se pueden utilizar dos o más aberturas. En algunos modos de realización de ejemplo, las aberturas adicionales pueden participar en la transferencia de un fluido de trabajo comprimido desde una cámara de compresión a una cámara de expansión. En algunos modos de realización de ejemplo, las aberturas adicionales pueden proporcionar un puerto de acceso para una bujía.

[0201] Aunque algunos modos de realización de ejemplo en el presente documento describen en un motor con una configuración opuesta (180 grados) o en línea (90 grados), otros modos de realización pueden incluir motores de otros ángulos de desfase, tal como configuraciones en V con un ángulo de desfase entre 90 y 180 grados.

[0202] Aunque algunos modos de realización de ejemplo en el presente documento describen en un cilindro de expansión para un cilindro de compresión, debería señalarse que otros modos de realización pueden incluir múltiples cilindros de expansión para cada cilindro de compresión, tal como relaciones 2:1 o 3:1, por ejemplo. Múltiples cilindros de expansión a cilindro de compresión son descritos en la solicitud de patente Estadounidense No. 14/362,101.

[0203] Tal y como se utiliza en el presente documento, el término “espacio muerto” (o “volumen muerto” o “volumen de abertura”) puede entenderse que se refiere a un área de la cámara de compresión o de la cámara de combustión o entre una cámara de combustión y una cámara de compresión en un motor de ciclo dividido, en donde el espacio contiene fluido de trabajo comprimido que no participa en la combustión. Dicho espacio muerto puede ser una válvula de transferencia o un tubo de conexión, u otra estructura que evita que el fluido sea transferido y quemado. Otros términos se pueden utilizar para describir dichas estructuras. Ejemplos específicos de espacio muerto son discutidos a lo largo de toda esta divulgación, pero no están necesariamente limitados a dichos ejemplos.

[0204] Tal y como se utiliza en el presente documento, el término “fluido” puede entenderse como que incluye tanto estados líquidos como gaseosos.

[0205] Tal y como se utiliza en el presente documento, “grados de cigüeñal” se puede entender como que se refiere a una porción de una rotación del cigüeñal, en donde una rotación total equivale a 360 grados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un motor de ciclo dividido que comprende:

un primer cilindro (01) que alberga un primer pistón (03), en donde el primer pistón (03) realiza una carrera de admisión y una carrera de compresión, pero no realiza una carrera de escape;

un segundo cilindro (02) que alberga un segundo pistón (04), en donde el segundo pistón (04) realiza una carrera de expansión y una carrera de escape pero no realiza una carrera de admisión; caracterizado por un cilindro (14) de válvula que alberga una válvula (15), la válvula (15) que comprende una cámara (16) interna que se acopla de forma fluida selectivamente al primer (01) y al segundo (02) cilindros, en donde la válvula (15) y la cámara (16) interna se mueven linealmente y de forma alternativa entre el cilindro (14) de válvula y con respecto al primer (01) y el segundo (02) cilindros, y en donde la válvula (15) tiene un puerto que acopla de forma fluida la cámara (16) interna al primer (01) y segundo (02) cilindros.

2. El motor de la reivindicación 1, en donde durante el movimiento de la válvula (15), la cámara (16) interna se acopla de forma fluida con el primer cilindro (01) y se acopla de forma fluida con el segundo cilindro (02) de forma separada.

3. El motor de la reivindicación 1, en donde la válvula (15) y la cámara (16) interna comprenden una velocidad máxima y una aceleración mínima cuando la cámara (16) interna está acoplada de forma fluida al primer (01) y segundo (02) cilindros de forma simultánea, en donde, de forma preferible, la válvula (15) y la cámara (16) interna comprenden una velocidad máxima y una aceleración mínima dentro de 15 grados del cigüeñal cuando la cámara (16) interna está acoplada de forma fluida al primer (01) y al segundo (02) cilindros de forma simultánea.

4. El motor de la reivindicación 1, en donde el primer cilindro (01) tiene un puerto (11) de admisión para recibir una mezcla de aire/combustible, en donde, de forma preferible, el puerto (11) de admisión está cerrado por una superficie de la válvula (15).

5. El motor de la reivindicación 1, en donde el segundo cilindro (02) tiene un puerto (13) de escape para expulsar gases quemados, en donde, de forma preferible, el puerto (13) de escape está cerrado por una superficie de la válvula (15).

6. El motor de la reivindicación 1, que además comprende una bujía (211) para iniciar la combustión, en donde, de forma preferible, la bujía (211) está situada sobre la válvula (15) y configurada para crear una chispa dentro de la cámara (16) interna, en donde, de forma preferible, la bujía (211) está situada en el cilindro (14) de válvula y la válvula (15) comprende un puerto de combustión que se alinea con la bujía para iniciar la combustión dentro de la cámara (16) interna.

7. El motor de la reivindicación 1, en donde el motor está configurado para iniciar la combustión mediante la compresión del fluido, o en donde el primer pistón (03) alcanza su punto muerto superior antes de que el segundo pistón (04) alcance su punto muerto superior, o en donde el segundo pistón (04) alcanza su punto muerto superior antes de que el primer pistón (03) alcance su punto muerto superior, o en donde el primer (03) y el segundo (04) pistones alcanzan sus respectivos puntos muertos superiores, de forma concurrente.

8. El motor de la reivindicación 1, que además comprende anillos (17, 18, 19A, 19B) de sellado entre la válvula (15) y el cilindro (14) de válvula, en donde, de forma preferible, los anillos (17, 18, 19A, 19B) de sellado no se mueven con respecto al cilindro (14) de válvula, o en donde, de forma preferible, los anillos (17, 18, 19A, 19B) de sellado comprenden un primer anillo de sellado que no se mueve con respecto al cilindro (14) de válvula y un segundo anillo de sellado que se mueve con respecto al cilindro (14) de válvula.

9. El motor de la reivindicación 8, en donde los anillos (17, 18, 19A, 19B) de sellado se mueven con respecto al cilindro (14) de válvula.

10. El motor de la reivindicación 1, en donde un volumen interno del primer cilindro (01) cuando el primer pistón (03) está en su punto muerto inferior es mayor que un volumen interno del segundo cilindro (02) cuando el segundo pistón (04) está en su punto muerto inferior, o en donde un volumen interno del primer cilindro (01) cuando el primer pistón está en su punto muerto inferior es menor que un volumen interno del segundo cilindro (02) cuando el segundo pistón (04) está en su punto muerto inferior.

11. El motor de la reivindicación 1, que además comprende:

un primer cigüeñal (07) acoplado al primer pistón (03);

un segundo cigüeñal (08) acoplado al segundo pistón (04);

un mecanismo de conexión de cigüeñal acoplado al primer (07) y el segundo (08) cigüeñales y configurado para transmitir el movimiento entre el primer (07) y el segundo (08) cigüeñales, el mecanismo de conexión de cigüeñal que comprende una varilla de conexión del cigüeñal que tiene un primer y segundo extremos acoplados al primer (07) y el segundo (08) cigüeñales, respectivamente.

12. El motor de la reivindicación 1, que además comprende un único cigüeñal acoplado al primer (03) y al segundo (04) pistones.

13. El motor de la reivindicación 1, que además comprende:

un primer cigüeñal (07) acoplado al primer pistón (03);

una primera rueda (09A) de engranaje acoplada al primer cigüeñal (07);

un segundo cigüeñal (08) acoplado al segundo pistón (04);

una segunda rueda (09B) de engranaje acoplada al segundo cigüeñal (08); y

una tercera rueda (09C) de engranaje acoplada a la primera (09A) y segunda (09B) ruedas de engranaje y

configurado para transmitir el movimiento entre la primera (09A) y la segunda (09B) ruedas de engranaje.

14. El motor de la reivindicación 1, en donde la cámara interna, una cámara de compresión, y una cámara de expansión están dimensionadas para minimizar el espacio muerto, o en donde un volumen interno del primer cilindro (01) en el punto muerto superior es menor que un quinto de un volumen interno del primer cilindro (01) en el punto muerto inferior, o en donde un volumen interno del segundo cilindro (02) en el punto muerto superior es menor que un quinto del volumen interno del segundo cilindro (02) en el punto muerto inferior, o en donde el primer (01) y el segundo (02) cilindros están dispuestos en una configuración seleccionada de, una configuración en línea, una configuración opuesta, y una configuración en V, o en donde la válvula (15) es una válvula de carrete, o en donde el primer (01) y el segundo (02) cilindros están aislados térmicamente uno del otro y el primer cilindro (01) se mantiene a una temperatura más fría que el segundo cilindro (02), o en donde el primer cilindro (01) además comprende una pluralidad de aletas de refrigeración de aire ubicadas en una superficie externa del primer cilindro (01) y una pluralidad de pasajes de refrigeración de líquido dentro de su carcasa, preferiblemente, además que comprende un refrigerante líquido dentro de las aletas de refrigeración de aire y de los pasajes de refrigeración de líquido, y en donde una temperatura del refrigerante líquido está controlada de forma mecánica o de forma eléctrica.

15. El motor de la reivindicación 1 en donde el segundo cilindro (02) además comprende una pluralidad de pasajes de calentamiento de escape para utilizar el calor proporcionado por los gases de escape expulsados por el segundo pistón (04) para calentar adicionalmente el segundo cilindro (02) y está térmicamente aislado del ambiente circundante de manera que reduce la pérdida de energía térmica desde el segundo cilindro (02), o además que comprende

un tercer cilindro que alberga un tercer pistón, en donde el tercer pistón realiza una carrera de expansión y una carrera de escape, pero no realiza una carrera de admisión, y en donde

la cámara (16) interna se acopla de forma fluida selectivamente al primer (01), al segundo (02) y al tercer cilindros, y en donde la válvula (15) y la cámara (16) interna se mueve con respecto al tercer cilindro.