ES2898228T3 - Motor de combustión interna de dos tiempos - Google Patents

Abstract

Sistema de motor para combustible de dihidrógeno, el sistema que comprende un motor de combustión interna de dos tiempos (700) que comprende un cárter del motor (701) que tiene una caja superior (702) y una caja inferior (703) que contiene aceite para lubricar un pistón (706) desde una posición de punto muerto inferior hasta una posición de compresión, el motor de dos tiempos (700) que comprende medios de sellado que, en todo momento y en todas las circunstancias, confinan el aceite en la caja inferior (703), en donde la caja superior (702) comprende un puerto de admisión (712) para la introducción de un combustible gaseoso a base de dihidrógeno y dioxígeno y un puerto de escape (714) que, manteniendo el aceite en la caja inferior (703), solo descarga vapor de agua cargado con combustible gaseoso no consumido, el sistema de motor que comprende un dispositivo de recirculación (72) conectado al puerto de escape (714), el dispositivo (72) para recircular los gases de escape que permite recuperar el combustible gaseoso no consumido y reinyectarlo en el puerto de admisión (712).

Description

DESCRIPCIÓN

Motor de combustión interna de dos tiempos

La presente invención se relaciona con los campos del transporte y las energías renovables. Más particularmente, la invención se refiere a un sistema de tracción mediante el uso energías renovables para remolcar un vehículo, preferentemente un vehículo acuático.

Se debe señalar que la expresión “vehículo acuático” corresponde en este documento a un vehículo que transita por vía navegable, sea fluvial o marítima.

Inicialmente, el transporte acuático de mercancías y personas por todas las vías navegables, pero también los viajes para actividades profesionales (pesca, vigilancia, actividades científicas, policiales y militares, turismo, etc.), así como también la navegación recreativa, tenían muchas ventajas. De hecho, la navegación hace uso, directamente en el lugar de uso, de la energía eólica, que es gratuita y completamente renovable. Además, la navegación también tiene la ventaja de no producir emisiones ni contaminación para producir o explotar esta energía.

El contexto económico del siglo XX, en particular la necesidad de transportar cada vez mayores cantidades de mercancías y/o personas cada vez más rápidamente, ha llevado a la sustitución del uso de la energía eólica por el uso de combustibles fósiles como fuente de energía de movimiento. Ante esta cara del desarrollo, los inconvenientes de la energía eólica, que no se almacena y cuya disponibilidad es intermitente o inexistente en determinados cauces fluviales, se han vuelto prohibitivos. De esta forma se puede establecer que la navegación ya no es adecuada para nuestras necesidades corrientes y futuras.

Hoy en día, la navegación solo se usa para el placer y la competición y, salvo raras excepciones, el transporte, especialmente marítimo y fluvial, usa combustibles fósiles como fuente de energía de movimiento.

Sin embargo, el comienzo del siglo XXI ha sacado a la luz un agotamiento de los recursos de combustibles fósiles, que hasta ahora eran abundantes y, en ocasiones, incluso se consideraban ilimitados. Esta reducción en la disponibilidad de combustibles fósiles se refleja en un aumento constante de los precios en los mercados internacionales. Como resultado, el consumo de combustibles fósiles está teniendo un impacto cada vez mayor en el costo del transporte.

Por ejemplo, el lector puede tener en cuenta los documentos US1750201 o GB2249585 en la apreciación de la siguiente invención.

Además, el consumo de combustibles fósiles también tiene un impacto en el medio ambiente y la salud pública. Por un lado, se acepta que la combustión de combustibles fósiles provoca una contaminación directa generada por las emisiones de la combustión (CO² , partículas, etc.). Estas emisiones de combustión contribuyen al deterioro de las condiciones ambientales, como la reducción de la capa de ozono, debido en particular a la amplificación del efecto invernadero, la calidad del aire y la calidad de las aguas fluviales o marítimas. Esta degradación ambiental, a su vez, afecta a la fauna y la flora. A su vez, la salud pública se ve afectada por estas degradaciones ambientales que son, en particular, fuentes de trastornos respiratorios, cutáneos y metabólicos. Por otro lado, el uso de combustibles fósiles también implica la contaminación generada aguas arriba durante su extracción, procesamiento y transporte y aguas abajo durante la descontaminación de equipos.

Finalmente, incluso si se trata de un fenómeno localizado, la contaminación accidental impacta fuertemente en el medio ambiente, la fauna y la flora en un área particular cercana al lugar del accidente. Ante los inconvenientes de usar combustibles fósiles como fuente de movimiento, se han desarrollado proyectos de motorización eléctrica alimentados por energía solar. Estos proyectos permiten concebir soluciones viables a largo plazo.

Sin embargo, en la actualidad, la energía solar tiene el inconveniente de ser intermitente, y el almacenamiento de energía solar en forma de electricidad generada por paneles fotovoltaicos en baterías presenta una serie de problemas y no es una solución satisfactoria. Incluso si, durante operaciones, la producción de electricidad mediante paneles fotovoltaicos no es contaminante, el almacenamiento de electricidad en baterías no es tan ventajoso.

Primero, la fabricación de una batería es contaminante y requiere recursos limitados, por ejemplo, litio, cobalto o manganeso. Además, una batería tiene un diseño complejo; puede incluir un electrolito específico formado por sales complejas, electrodos formados por óxidos metálicos o grafito, etc., que son todos elementos a aislar para su reciclaje. A partir de estos hallazgos, queda claro que desechar o reciclar una batería no es un acto trivial, sino complejo, consume energía y contamina.

Se ha concebido otra solución alternativa con el uso de la electrólisis y en particular la alimentación de un motor eléctrico por medio de una pila de combustible. Sin embargo, actualmente, la pila de combustible tiene una eficiencia de cadena energética demasiado baja para ser explotada.

Muchos países, como Francia, tienen vías navegables extensas o accesos marítimos múltiples que forman rutas de transporte que ya no se usan lo suficiente. En este contexto, la presente invención tiene como objetivo aprovechar este transporte. A estos efectos, la presente invención proporciona una solución para generar el movimiento de un vehículo a partir de energías renovables, sean cuales sean las condiciones meteorológicas.

Para ello, el solicitante ha desarrollado un sistema de tracción de un vehículo, que comprende medios de producción eléctrica que alimentan generadores de gas de combustión. Ventajosamente, los gases de combustión se almacenan en una unidad de almacenamiento presurizada que alimenta un motor térmico, mientras que los medios de producción eléctrica comprenden paneles fotovoltaicos, un generador eólico y/o un generador mareomotriz. Más particularmente, con el fin de optimizar la eficiencia del sistema de tracción, el solicitante ha desarrollado un motor de combustión interna de dos tiempos adecuado para ser alimentado con una mezcla de gases.

En este contexto, la invención se refiere a un motor de combustión interna de dos tiempos que comprende un cárter del motor que comprende una caja superior y una caja inferior que contiene aceite para lubricar un pistón desde una posición de punto muerto inferior a una posición de compresión, el motor de dos tiempos que comprende medios de sellado que, en todo momento y en cualquier circunstancia, confinan el aceite en la caja inferior.

El motor de combustión interna de dos tiempos se caracteriza porque la caja superior comprende un puerto de admisión para la introducción de un combustible gaseoso a base de dihidrógeno y dioxígeno y un puerto de escape que, al mantener el aceite en la carcasa inferior, solo descarga vapor de agua cargado de combustible gaseoso no consumido, el sistema de motor comprende un dispositivo de recirculación conectado al puerto de escape, el dispositivo de recirculación de los gases de escape que permite recuperar el combustible gaseoso no consumido y reinyectarlo en el puerto de admisión. Ventajosamente, el sistema de motor de acuerdo con la invención permite recuperar todo el combustible gaseoso no consumido. Como resultado, la eficiencia del motor de combustión interna de dos tiempos se optimiza al tiempo que se elimina cualquier emisión contaminante de la combustión de combustible y/o aceite lubricante del motor.

En una primera característica de la invención, el dispositivo de recirculación comprende un intercambiador de calor que separa el vapor de agua de la mezcla de gases no consumidos por condensación.

En una segunda característica de la invención, los medios de sellado comprenden un miembro de sellado provisto en la parte superior del pistón. El miembro de sellado hace posible mantener el aceite en la caja inferior desde la posición del punto muerto inferior del pistón hasta el puerto de admisión y/o el puerto de escape.

En una tercera característica de la invención, los medios de sellado comprenden dos elementos de sellado para obstruir el puerto de escape y el puerto de admisión, respectivamente. Ventajosamente, los elementos de sellado aseguran que el aceite se mantenga en la caja inferior cuando el pistón alcanza o pasa por los puertos de admisión y/o el puerto de escape. Más particularmente, los elementos de sellado están montados lateralmente en el pistón y se extienden longitudinalmente a ambos lados del pistón.

En una cuarta característica de la invención, el motor de combustión interna de dos tiempos comprende un mezclador dispuesto aguas arriba del puerto de admisión, el mezclador permite mezclar el dihidrógeno y el dioxígeno, ambos presurizados, para crear el combustible gaseoso adecuado para combustión por termocatálisis. Ventajosamente, el mezclador comprende además una entrada de aire comprimido para mezclar el dioxígeno y el dihidrógeno con aire comprimido y variar la concentración de dioxígeno y dihidrógeno en el combustible gaseoso. La variación de la concentración de dioxígeno y dihidrógeno en el combustible gaseoso permite modular la velocidad del motor.

Preferentemente, el mezclador está conectado al puerto de admisión a través de un conducto de admisión. Además, se debe señalar que el combustible gaseoso no consumido en la salida del dispositivo de recirculación se reinyecta a través de una línea de recuperación en el mezclador.

En una quinta característica de la invención, dentro de la caja superior, el puerto de escape se coloca más alto que el puerto de admisión.

En otra modalidad de la invención, los medios de sellado comprenden, en la caja inferior, un sistema de expansión que ayuda a mantener el aceite en la caja inferior en todo momento y en todas las circunstancias.

Ventajosamente, el miembro de sellado y el sistema de expansión cooperan para aislar herméticamente la caja superior de la caja inferior en todo momento y en todas las circunstancias, evitando que el aceite pase de la caja inferior a la cámara de combustión. Esto supera uno de los principales inconvenientes de un motor convencional de dos tiempos que quema aceite en la cámara de combustión, emitiendo así residuos de combustión de aceite extremadamente contaminantes.

Otras particularidades y ventajas resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de dos modalidades ilustrativas no limitantes de la invención, que se muestran en las Figuras 1 a 11 adjuntas, en las que: - la Figura 1 es una representación de un vehículo acuático equipado con un sistema de tracción de acuerdo con la invención;

- la Figura 2 es un dibujo esquemático de un sistema de tracción de acuerdo con una primera ilustración de una modalidad de la invención;

- las Figuras 3 a 10 son representaciones de la cinemática de un motor de gas de dos tiempos usado en el sistema de tracción de acuerdo con una segunda modalidad ilustrativa de la invención;

- la Figura 11 es una representación esquemática de un dispositivo para transformar la energía cinética de un fluido en energía mecánica, este dispositivo de transformación equipa el vehículo de la Figura 1.

La presente invención se refiere a un sistema de tracción 1 de un vehículo 2, preferentemente un vehículo acuático 2 adecuado para navegar por rutas fluviales y/o marítimas. Ventajosamente, el sistema de tracción 1 de acuerdo con la invención permite accionar los medios de propulsión de un vehículo 2, cualesquiera que sean las condiciones meteorológicas, a partir de energías renovables, como la energía solar, la energía eólica y también la energía hidráulica para un vehículo acuático.

Teniendo esto en cuenta, el sistema de tracción 1 que se muestra en las Figuras 1 y 2 comprende medios 3 para producir electricidad a partir de energías renovables.

A estos efectos, los medios 3 de producción de electricidad son adecuados para captar energía solar por medio de un panel fotovoltaico 30, preferentemente un ensamble 31 de paneles fotovoltaicos 30. En el caso particular de un vehículo acuático 2, los paneles fotovoltaicos 30 usados comprenden un recubrimiento exterior compatible con el uso marino, es decir, un recubrimiento exterior particularmente resistente a condiciones de corrosión por alta salinidad. Los medios 3 de producción de electricidad comprenden un convertidor 32 a la salida de los paneles fotovoltaicos 30, que permite producir electricidad a una determinada tensión.

En el ejemplo que se muestra en la Figura 1, para proporcionar la máxima exposición a los rayos del sol, los paneles fotovoltaicos 30 están dispuestos a la altura de un toldo 20 del vehículo 2.

Se debe señalar que los paneles fotovoltaicos 30 pueden montarse junto con un sistema de optimización de exposición para variar la orientación de los sensores fotovoltaicos. El sistema de optimización de la exposición puede estar formado, por ejemplo, por conectores adecuados para variar la inclinación de los paneles fotovoltaicos 30.

Además, para optimizar la producción de electricidad, los medios 3 para producir electricidad comprenden un dispositivo de energía eólica y un dispositivo hidráulico, respectivamente adecuados para producir electricidad mediante la captura del flujo de agua o aire que circula en la cercanía del vehículo acuático 2. Cada dispositivo eólico e hidráulico produce electricidad a través de un alternador y está conectado a un convertidor 32 para proporcionar electricidad a una tensión particular.

Sin embargo, la integración tanto de un dispositivo de energía eólica como de un dispositivo hidráulico en un vehículo 2 presenta limitaciones para las que el estado de la técnica para dispositivos eólicos e hidráulicos no propone una solución.

De hecho, existen al menos dos tipos de dispositivos de energía eólica: una turbina eólica de “eje horizontal”, que es la más común y tiene palas perpendiculares al eje de rotación y al flujo de aire, y una turbina eólica de “eje vertical”. En ambos casos, estas turbinas tienen un rotor que debe colocarse lo más alto posible para estar expuestas a flujos de aire regulares que no se vean afectadas por las turbulencias presentes tanto en el suelo como en la superficie del agua. Además, el rotor de las turbinas eólicas de eje horizontal debe disponerse más alto porque comprende palas verticales, que deben ser grandes para accionar el rotor y el alternador en rotación. Sin embargo, tales características son incompatibles con las limitaciones de un vehículo 2 destinado a moverse mientras captura flujos de aire de múltiples orientaciones para generar electricidad.

De la misma forma, existen varios tipos de dispositivos hidráulicos, también conocidos como turbina mareomotriz, que permiten captar un flujo de agua y generar electricidad mediante el uso de un alternador. En general, se trata de una gran turbina que gira mediante un flujo hidráulico, por ejemplo, una corriente de mar. Sin embargo, para ser abordado en un vehículo acuático 2, una turbina debe ser de dimensiones modestas y al mismo tiempo tener suficiente torque para permitir la captación de flujos hidráulicos, cualquiera que sea su orientación.

En este contexto, el solicitante ha desarrollado una solución técnica que permite captar tanto un flujo de agua como un flujo de aire, sea cual sea su dirección, para canalizarlo en un flujo laminar, y acelerar el flujo laminar en la dirección de una turbina adecuada para accionar un alternador.

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, el sistema de tracción 1 está equipado con un dispositivo 33 para transformar la energía cinética de un flujo de fluido 3300 en energía mecánica por medio de una turbina 3301, montada de manera giratoria y adecuada para entrar en rotación en respuesta a la energía cinética de un flujo de fluido 3300. El flujo de fluido 3300 se muestra en la Figura 11 mediante flechas orientadas hacia el dispositivo de transformación 33. Aquí, la turbina 3301 es, por ejemplo, del tipo de jaula de ardilla, en otras palabras, una turbina que comprende una rueda de paletas montada sobre un eje de rotación. El eje de rotación es perpendicular al flujo de fluido y está conectado a un receptor mecánico rotatorio 3302, como un alternador, para transformar la energía de rotación mecánica de la turbina 3301 en energía eléctrica (que se muestra en la Figura 11).

En el ejemplo que se muestra en la Figura 11, el dispositivo de transformación 33 comprende miembros sensores multidireccionales 3303 para detectar un flujo de fluido 3300, que hacen posible detectar un flujo de fluido 3300 cualquiera que sea su orientación, y medios de guía 3304, para generar un flujo de fluido laminar 3305 hacia la turbina 3301. Se debe señalar que el flujo de fluido laminar 3305 se muestra en la Figura 11 mediante flechas ubicadas dentro del dispositivo de transformación 33 que siguen los medios de guía hacia la turbina 3301.

Aquí, los medios de guía 3304 del flujo de fluido 3300 son preferentemente horizontales y están formados por una cámara de múltiples lados 3306 que se extiende horizontalmente. La cámara de múltiples lados 3306 está delimitada, por encima y por debajo, respectivamente, por un piso superior y un piso inferior 3307 que se extienden en una dirección paralela a la cámara de múltiples lados 3306, y lateralmente por caras 3308 que se extienden perpendicularmente a la cámara de múltiples lados 3306 sobre una superficie de altura definida.

Como se muestra en la Figura 1, con vistas a integrar el dispositivo de transformación 33 en el vehículo 2, las caras laterales 3308 de la cámara de múltiples lados 3306 se fusionan con un bastidor 21 del vehículo 2. En el caso de un dispositivo de transformación 33 que actúa como turbina sumergida o parcialmente sumergida, las caras laterales 3308 de la cámara de múltiples lados 3306 se fusionan con las paredes externas 210 del bastidor 21 del vehículo 2 aquí, en el casco 211 del vehículo 2, ya sea cerca de la línea de flotación del vehículo 2 o de modo que esté completamente sumergido más abajo de la línea de flotación del vehículo 2.

Por el contrario, en el caso de un dispositivo de transformación 33 que actúa como turbina eólica, éste debe estar dispuesto en una estructura de aire del bastidor 21 del vehículo 2, por ejemplo, en el toldo 20. En este caso, las caras laterales 3308 de la cámara de múltiples lados 3306 se fusionan con las paredes laterales exteriores 200 del toldo 20.

En el ejemplo que se muestra en la Figura 11, cada cara lateral 3308 comprende miembros sensores 3303 para detectar un flujo de fluido 3300, y cada miembro sensor 3303 está formado por una aleta móvil 3309 en rotación alrededor de un eje. De esta característica se deduce que cada miembro de detección 3303 está montado de forma móvil entre una posición cerrada y una posición abierta. Por tanto, cuando el miembro de detección 3303 está en la posición cerrada, ejerce una reacción mecánica al flujo de fluido 3300, dividiendo la cámara de múltiples lados 3306. A la inversa, cuando el miembro de detección 3303 está en la posición abierta, el flujo de fluido 3300 entra en la cámara de múltiples lados 3306.

En el presente ejemplo, el miembro sensor 3303 está diseñado mecánicamente para desplazarse desde una posición cerrada a una posición abierta y viceversa. Para este propósito, cada miembro de detección 3303 tiene un umbral de reacción mecánica particular 3310, que se muestra en la Figura 11 por una flecha de reacción. Este umbral de reacción mecánica 3310 puede acondicionarse, por ejemplo, por medio de medios mecánicos resilientes que limitan la rotación del miembro sensor 3303 alrededor de su eje. Por lo tanto, cuando un flujo de fluido alcanza una velocidad suficiente para aplicar al miembro sensor 3303 una fuerza mayor que su umbral de reacción mecánica 3310, el miembro sensor 3303 pasa de su posición cerrada a su posición abierta. Una vez que el miembro sensor 3303 está en la posición abierta, el flujo de fluido 3300 entra en la cámara de múltiples lados 3306.

Como se muestra en la Figura 11, la cámara de múltiples lados 3306 incluye un canal de guía 3311 para guiar el flujo de fluido 3300. El canal de guía 3311 tiene la particularidad de estar delimitado lateralmente por todas las caras laterales 3308 de la cámara de múltiples lados 3306 y por una pared interior 3312, que se enrolla sobre sí misma para seguir la orientación de las caras laterales 3308. Para estos fines, la pared interior 3312 tiene una primera sección 3313 conectada desde un primer lado 3314 a una cara lateral 3308 dispuesta en un primer extremo 3315 del canal de guía 3311, extendiéndose la primera sección 3313 en la dirección longitudinal de la cámara de múltiples lados 3306. Un segundo extremo 3316 opuesto al primer extremo 3314 de la primera sección 3313 está conectado a una segunda sección 3317 de la pared interior 3312, que actúa como unión con un primer extremo 3318 de una tercera sección 3319 de la pared interior 3312. La tercera sección 3319 también se extiende en la dirección longitudinal de la cámara de múltiples lados 3306 hasta un segundo extremo 3320, que está opuesto al primer extremo 3318 y en el cual la pared interior 3312 se extiende por una cuarta sección 3321 ubicada en un segundo lado 3322 del canal de guía 3311. La cuarta sección 3321 de la pared interior 3312 define una zona de unión 3323, que marca el final del canal de guía 3311 y se comunica con un canal de aceleración 3324.

En el presente ejemplo, el canal de aceleración 3324 se extiende longitudinalmente en un espacio formado entre las primera y tercera secciones 3313, 3319 de la pared interior 3312 hasta la turbina 3301, que está colocada cerca de la segunda sección 3317 de la pared interior 3312. Ventajosamente, la cuarta sección 3321 de la pared interior 3312 contribuye a reducir la sección de un puerto del canal de aceleración 3324, promoviendo la aceleración del flujo de fluido laminar 3305 por medio del efecto Venturi. Ventajosamente, la aceleración del flujo de fluido laminar 3305 permite aumentar el torque de la turbina 3301 y así optimizar la eficiencia de producción de electricidad del dispositivo de transformación 33.

Como se muestra en la Figura 11, cuando el flujo de fluido 3300 ingresa a la cámara de múltiples lados 3306 por medio de la cara lateral 3308 más alejada del canal de aceleración 3324 ubicado en el primer lado 3315 del canal de guía 3311, el flujo de fluido 3300 se canaliza hacia un flujo de fluido laminar 3305 y dirigido directamente hacia la turbina 3301. Ventajosamente, el canal de guía 3311 coopera con el canal de aceleración 3324 para restringir el flujo de fluido laminar 3305 para que siga una carrera sustancialmente en forma de espiral.

Por el contrario, si el flujo de fluido 3300 entra a través de una cara lateral 3308 que tiene una o más caras laterales 3308 aguas arriba de su posición, en otras palabras, hacia el primer lado 3315 del canal de guía 3311, en este caso el flujo de fluido 3300 que entra en la cámara de múltiples lados 3306 coloca primero la cámara de múltiples lados 3306 bajo presión, y luego el canal de guía 3311 convierte el flujo de fluido 3300 en un flujo de fluido laminar 3305 y lo dirige hacia la turbina 3301 a través del canal de aceleración 3324; al pasar por dicho canal, el flujo de fluido laminar 3305 se acelera por medio del efecto Venturi, es decir, por el estrechamiento del puerto del canal de aceleración 3324.

Se debe señalar que cuando un flujo de fluido 3300, 3305 entra en la cámara de múltiples lados 3306, el flujo de fluido 3300, 3305 aplica una presión interna a los miembros sensores 3303, y aumenta así su umbral de reacción mecánica 3310 contra un flujo de fluido externo 3300. Ventajosamente, esta característica solo promueve la entrada del flujo de fluido 3300 más potente dentro de la cámara de múltiples lados 3306. Por lo tanto, cuando cambia la orientación del flujo de fluido más fuerte 3300, los miembros de detección 3303 reaccionan: el miembro de detección 3303 correspondiente a la orientación anterior del flujo de fluido más fuerte 3300 se cierra y, al mismo tiempo, el nuevo elemento de detección 3303, ubicado en el eje de la nueva orientación del flujo de fluido más fuerte 3300, se abre para dejarlo entrar en la cámara de múltiples lados 3306.

Como se muestra en la Figura 1, la detección de un flujo de fluido 3300 en una cámara de múltiples lados 3306 que se extiende horizontalmente hace posible aumentar la compacidad y promueve la colocación de varios dispositivos de transformación 33 uno encima del otro. Aquí, el vehículo 2 está equipado con varios dispositivos de transformación 33, dispuestos en el toldo 20 del vehículo 2, actuando, así como una turbina eólica, el toldo 20 también está cubierto con paneles fotovoltaicos 30, y también en el casco 211 del vehículo 2, donde actúan como turbina mareomotriz.

El uso de un canal de aceleración 3324 para acelerar el flujo de fluido laminar 3305 permite estimar que la potencia eléctrica de la turbina 3301 sigue aproximadamente el “límite de Betz”. Mediante el uso de la fórmula del “límite de Betz”, es posible estimar una potencia en vatios a partir, en particular, de la velocidad del fluido, de acuerdo con la siguiente fórmula:

Pw= 16/27 x y2 x p x s x V3

donde

Pw = potencia en vatios

p = densidad del fluido

S = área superficial en m2

V = velocidad del fluido en m/s

En el ejemplo que se muestra en la Figura 2, la producción de electricidad útil a la salida de los medios 33 para producir electricidad se transmite a un convertidor 32, que suministra electricidad a los generadores de gas de combustión 4 a una tensión particular. Aquí, los generadores de gas 4 están formados por celdas de electrólisis 40, que están organizadas en grupos. Preferentemente, las celdas de electrólisis 40 están organizadas en tres grupos: un grupo solar 41 que es energizado por los paneles fotovoltaicos 30, un grupo eólico 42 que es alimentado por un dispositivo de transformación 33 que actúa como una turbina eólica, y una unidad hidráulica 43 que es alimentada por un dispositivo de transformación 33 que actúa como turbina mareomotriz.

Preferentemente, cada grupo 41, 42, 43 de celdas de electrólisis 40 comprende varias celdas de electrólisis 40 conectadas en paralelo. Los tres grupos 41, 42, 43 de las celdas de electrólisis 40 también están conectados en paralelo entre sí.

Como se explica en la Tabla 1 más abajo, los medios 3 para producir electricidad permiten un suministro basado en tres tipos de energía renovable (solar, eólica, hidráulica), con al menos un grupo 41, 42, 43 de celdas de electrólisis 40 correspondiente a la energía renovable que está disponible. La capacidad de producir electricidad a partir de tres energías renovables diferentes permite mantener la producción de gases de combustión de forma casi continuada. Cada fuente de energía renovable tiene una disponibilidad que depende de las condiciones atmosféricas. Aquí, los 3 medios para producir electricidad pueden producir electricidad casi constantemente, superando el problema de intermitencia habitual de las fuentes de energía renovables.

Tabla 1

En este ejemplo, las celdas de electrólisis 40 reciben agua de un depósito o de un entorno acuático circundante si el vehículo 2 es acuático.

Cada grupo 41, 42, 43 de celdas electrolíticas 40 se suministra con un catalizador o electrolito como cloruro de sodio acuoso (NaCl) en forma iónica (Na+ (ac), Cl-(ac)), que está presente de forma natural en el agua de mar.

De manera conocida, la electrólisis del agua permite producir dihidrógeno y dioxígeno en forma gaseosa de acuerdo con la siguiente ecuación:

2 H²O (1) -> O² (g) 2 H² (g)

Estos dos gases mezclados bajo presión tienen propiedades de combustión notables que se desea aprovechar en el contexto del sistema de tracción 1 de la presente invención.

Sin embargo, estas propiedades de combustión nos obligan a aislar el dihidrógeno y el dioxígeno entre sí y a almacenarlos de forma independiente. Para ello, de manera conocida, durante la electrólisis del agua, se forma dioxígeno mediante una reacción de oxidación en el ánodo de una celda de electrólisis 40. Por el contrario, el dihidrógeno se forma mediante una reacción de reducción en el cátodo. En este contexto, es posible aislar la producción de dihidrógeno de la producción de dioxígeno separando el cátodo y el ánodo.

Siguiendo este precepto, por ejemplo, cada celda de electrólisis 40 montada en el sistema de tracción 1 puede consistir en una cámara rellenada con un electrolito que corresponde a un líquido electrolítico acuoso a presión. Aquí, el líquido electrolítico acuoso designa agua cargada con sales electrolíticas que promueven la conductividad y la formación de dioxígeno y dihidrógeno.

En el presente ejemplo, la cámara de cada celda de electrólisis 40 comprende un compartimento de transición equipado con un suministro de electrolito que promueve las reacciones de oxidación/reducción y con un suministro de agua caliente presurizada 400, que complementa la entrada mecánica con un diferencial de presión y/o volumen de tal manera que el electrolito permanezca dentro de la celda de electrólisis 40.

El compartimento de transición está conectado a un compartimento anódico, en donde está dispuesto un electrodo anódico o ánodo completamente sumergido, y a un compartimento catódico, en donde está dispuesto un electrodo catódico o cátodo completamente sumergido. Se debe señalar que el compartimento de transición también permite el flujo de corriente eléctrica entre el ánodo y el cátodo.

Los compartimentos de cátodo y ánodo comprenden una salida de agua cargada con dihidrógeno 401 y una salida de agua cargada con dioxígeno 402 respectivamente, que están ambas conectadas a un separador de agua/gas adecuado para separar el dioxígeno y/o dihidrógeno del líquido electrolítico acuoso. A la salida del separador de agua/gas, el dihidrógeno y el dioxígeno se envían respectivamente a un circuito de compresión/almacenamiento 403, 404 específico de esta manera, mientras que el electrolito sigue una tubería de retorno para regresar a la cámara de la celda de electrólisis 40.

Como se muestra en la Figura 2, cada celda de electrólisis 40 de cada grupo 41, 42, 43 está conectada al circuito de compresión/almacenamiento de dihidrógeno 403 y al circuito de compresión/almacenamiento de dioxígeno 404. Cada circuito de almacenamiento 403, 404 permite encaminar el dihidrógeno y el dioxígeno, respectivamente, a una unidad de almacenamiento presurizada 5 dedicada al mismo. Así, el sistema de tracción 1 incluye una primera unidad de almacenamiento 50 dedicada al almacenamiento de dihidrógeno y una segunda unidad de almacenamiento 51 dedicada al almacenamiento de dioxígeno.

Cada unidad de almacenamiento 50, 51 está equipada con un compresor 52 adecuado para comprimir el gas antes de almacenarlo. El compresor 52 está dispuesto en la entrada 53, 54 de un recinto de almacenamiento 55, 56, que incluye un primer interruptor de presión de seguridad para controlar la presión interna del recinto de almacenamiento 55, 56. El primer interruptor de presión de seguridad está programado para activar una advertencia, por ejemplo, una advertencia sonora, cuando la presión se acerca a un umbral de resistencia mecánica predeterminado.

Además, para evitar cualquier rotura accidental del recinto de almacenamiento 55, 56, está encerrado en un compartimento de seguridad de vacío de baja presión 59, 60, por ejemplo, a una presión de menos de 5 bares. El compartimento de seguridad está equipado con un segundo presostato de seguridad configurado para eliminar cualquier fuga, incluso mínima, del recinto de almacenamiento 55, 56. Así, en el caso de una ligera variación en la presión de un compartimento de seguridad 59, 60, detectada por el segundo presostato, dicho interruptor está programado para disparar una advertencia, por ejemplo una señal sonora, señalando una presión anormal del compartimento de seguridad 59, 60. Así, es posible detener todo el sistema, vaciar el compartimento 59, 60 al que se refiere la advertencia, localizar la región de rotura y tratarla.

Además, en la salida 57, 58 de cada recinto de almacenamiento 55, 56 está dispuesta una válvula de expansión que permite despresurizar el gas almacenado, al menos parcialmente, antes de que, a menor presión, entre en un circuito de suministro 6 para alimentar un motor térmico 7.

Como se indicó anteriormente por la fórmula para la electrólisis del agua, esta reacción produce el doble de cantidad y, por lo tanto, el doble de volumen de dihidrógeno que de dioxígeno. Este parámetro se tiene en cuenta en el diseño del recinto de almacenamiento de dihidrógeno 55, que tiene una capacidad de almacenamiento que duplica la capacidad de almacenamiento del recinto de almacenamiento de dioxígeno 56.

En el ejemplo que se muestra en la Figura 2, el circuito de suministro 6 comprende un primer tubo 60, que transporta el dihidrógeno a presión desde su unidad de almacenamiento 50 a un mezclador 61. En paralelo, un segundo tubo 62 transporta el dioxígeno a presión desde su unidad de almacenamiento 51 al mezclador 61. El mezclador 61 mezcla dihidrógeno y dioxígeno, ambos presurizados, para crear una mezcla de gases adecuada para la combustión por termocatálisis. El mezclador 61 también incluye un suministro de aire comprimido para permitir que el mezclador mezcle aire comprimido con dioxígeno y dihidrógeno.

Ventajosamente, el suministro de aire comprimido a una presión sustancialmente idéntica a la del dihidrógeno y el dioxígeno permite variar la riqueza o concentración de combustible de la mezcla de combustión para modular la velocidad del motor térmico 7 a partir del 0 % cuando el calor el motor 7 se detiene al 100 % cuando el motor térmico 7 está a máxima velocidad.

Además, el suministro de aire comprimido también promueve la combustión y la disponibilidad del oxidante añadiendo dioxígeno del recinto de almacenamiento de dioxígeno 56 al dioxígeno naturalmente disponible en el aire comprimido.

Finalmente, el suministro de aire comprimido fácilmente disponible permite completar, a menor coste, la volumetría de mezcla de gases necesaria para el funcionamiento del motor térmico 7.

En la salida del mezclador 61, la mezcla de gases se inyecta en el motor térmico 7 a través de un conducto de admisión 63.

Del mismo modo que para el recinto de almacenamiento 55, 56, el circuito de alimentación 6 puede tener una envolvente de seguridad dotada de un presostato para cada uno de estos elementos: las tuberías 60, 62, el mezclador 61, el conducto de admisión 63, etc.

En una primera modalidad ilustrativa de la invención, el sistema de tracción 1 está equipado con un motor térmico 7 estándar. El conducto de admisión 63 suministra una admisión 70 del motor térmico 7 con una mezcla de gases a una baja presión, preferentemente entre algunos cientos de milibares y algunos bares.

Ventajosamente, se reconoce que la combustión de la mezcla de dihidrógeno/dioxígeno gaseoso presurizado solo produce vapor de agua de acuerdo con la siguiente fórmula:

² H² (g)+O² (g)=H²O (g)

El dihidrógeno y el dioxígeno son gases de combustión; aquí, el dihidrógeno juega un papel como combustible, mientras que el dioxígeno juega su papel habitual como oxidante, complementado con el dioxígeno del aire comprimido. En este contexto, el escape 71 del motor térmico 7 contiene vapor de agua y una fracción no consumida de la mezcla de gases introducida inicialmente en la admisión 70 del motor térmico 7. Para evitar que los gases de escape 71 escapen del motor térmico 7 y optimizar la eficiencia del motor térmico 7, el sistema de tracción 1 comprende un dispositivo de recirculación de gases de escape 72 que está dispuesto en el escape 71.

En este ejemplo, el dispositivo de recirculación de gases de escape 72 permite capturar los gases de combustión no consumidos directamente en el escape 71 del motor térmico 7 y reinyectarlos en la admisión 70 del motor térmico 7. Para ello, el dispositivo de recirculación 72 comprende un intercambiador de calor para condensar los gases de escape para obtener agua caliente entre 70 °C y 90 °C, que se carga con gases de combustión no consumidos. Para reinyectar los gases de combustión no consumidos en el motor térmico 7, el dispositivo de recirculación 72 es adecuado para separar el vapor de agua de los gases de combustión no consumidos. En este ejemplo, el vapor de agua se separa de los gases de combustión no consumidos por condensación. A presión atmosférica, el vapor de agua se condensa a una temperatura inferior a 100 °C, mientras que el dihidrógeno y el dioxígeno no pueden condensarse a presión atmosférica a temperaturas positivas.

Para condensar el vapor de agua, el dispositivo de recirculación 72 usa un líquido de transferencia de calor. Aquí, el dispositivo de recirculación 72 consta de un intercambiador de calor que usa agua fría como líquido de transferencia térmica. El agua fría tiene preferentemente una temperatura más abajo de 20 °C y proviene de una línea de suministro de agua 7200 alimentada por una bomba hidráulica 7201.

Preferentemente, en el caso de un vehículo acuático 2, la bomba hidráulica 7201 extrae agua del entorno circundante. Para evitar la obstrucción de las tuberías del sistema de tracción 1, se lleva a cabo una filtración gravimétrica en la bomba 7201, por ejemplo, por medio de un filtro cerámico multinivel.

En la salida del dispositivo de recirculación 72, por un lado, el condensador de vapor de agua se descarga hacia una descarga 7202, pasando por una primera línea de descarga 7203, mientras que los gases de combustión no consumidos se reinyectan a través de un conducto de recuperación 74 al mezclador 61. Se debe señalar que los gases de combustión no consumidos se comprimen en la entrada del mezclador 61 de tal manera que el mezclador 61 suministra una mezcla de gas homogénea a igual presión al conducto de admisión 63.

Además, el agua caliente que ha servido como líquido de transferencia térmica para enfriar los gases de escape se recoge en la salida del dispositivo de recirculación 72 y se transfiere a través de una línea de recirculación 740 a un mezclador/válvula de agua caliente 8.

El sistema de tracción 1 comprende además un sistema de refrigeración 75 para el motor térmico 7. El sistema de enfriamiento 75 para el motor térmico 7 usa una circulación de líquido de transferencia térmica para enfriar el motor 7. Aquí, el sistema de refrigeración 75 usa agua fría como líquido de transferencia térmica. Como en el caso del dispositivo de recirculación 72, el agua fría tiene preferentemente una temperatura más abajo de 20 °C y proviene de una rama 7204 de la línea de suministro de agua 7200.

En la salida del sistema de enfriamiento 75, el agua caliente producida durante el enfriamiento del motor térmico 7 se transfiere hacia el mezclador/válvula de agua caliente 8 a través de una línea de recuperación 7500.

En este contexto, el mezclador/válvula de agua caliente 8 recibe el agua caliente del sistema de refrigeración 75 del motor térmico 7 y el dispositivo de recirculación 72, y luego transfiere una primera porción de esta agua caliente a un circuito de alimentación 80 hacia los canales de suministro de agua caliente 400 bajo las células de electrólisis 40. El mezclador/válvula 8 emite una segunda porción del agua caliente a una descarga 7202 a través de una segunda línea de descarga 83.

Además, el sistema de tracción 1 comprende un sistema de seguridad antirretorno de llama 9, que comprende un primer par de válvulas de retención de llama dispuestas a la entrada y salida del mezclador 61, una segunda válvula de llama de retención flexible dispuesta en la admisión 70 y a un escape 72 del motor térmico 7, y un tercer par de válvulas de retención dispuestas en la entrada y salida del intercambiador del dispositivo de recirculación de escape 73.

El uso de un motor térmico estándar 7 permite adaptar fácilmente el sistema de tracción 1 a una flota de vehículos 2 ya en circulación e implementar un circuito de suministro reversible 6 adecuado para conmutar a un suministro de combustible fósil en caso de escasez momentánea de suministro de gases de combustión basados en energía renovable. Sin embargo, el uso de un motor térmico estándar tiene una baja eficiencia para convertir la energía de los gases de combustión en energía mecánica.

En una segunda modalidad ilustrativa de la invención, que se muestra en las Figuras 3 a 10, el solicitante se ha esforzado por desarrollar un nuevo motor térmico de dos tiempos que conserva las principales ventajas del motor térmico de dos tiempos estándar al tiempo que elimina sus principales inconvenientes.

En general, un motor térmico de dos tiempos tiene las ventajas de tener una estructura mecánica sencilla que facilita su mantenimiento, de ser más potente, menos engorroso y más ligero que un motor de cuatro tiempos del mismo cilindro, que se puede usar en todas las posiciones sin modificación sustancial, de tener un intervalo de uso muy amplio, desde velocidades bajas de menos de 2000 rpm hasta velocidades muy altas de más de 30000 rpm, de un buen rendimiento de aproximadamente 430 hp/L sin turbo ni compresor, y, en el caso de un motor de inyección directa de dos tiempos de bajo consumo de combustible, menos de 3 L/100 km.

A pesar de todas estas ventajas, el motor térmico de dos tiempos, anteriormente ampliamente usado, ha sido reemplazado gradualmente por el motor de cuatro tiempos, más complejo, que es mucho menos contaminante. De hecho, en los motores de dos tiempos, dos fenómenos principales generan una contaminación de escape significativa: demasiada distancia recorrida por el pistón antes de cerrar el orificio de escape, lo que provoca una pérdida de combustible no quemado, y emisiones de aceite más o menos quemados que se emiten a la atmósfera y que proceden de un lubricante presente en el combustible para lubricar el cilindro. Esto se debe a que el combustible se alimenta a la caja inferior, donde el combustible se precomprime antes de pasar a través del cilindro a la caja superior. Como resultado, el motor de dos tiempos no tiene lubricación debido a la presencia de aceite aislado y guardado en la caja inferior. Por tanto, el aceite lubricante se mezcla con aire y combustible.

Como se muestra en las Figuras 3 a 10, el solicitante ha desarrollado un motor de combustión interna de dos tiempos 700 que tiene un cárter del motor 701 dividido en dos compartimentos, aislados entre sí en todo momento y en todas las circunstancias. De hecho, el cárter del motor 701 comprende una caja superior 702, en la que se forma una cámara de combustión 7020, y una caja inferior 703. La caja superior 702 y la caja inferior 703 están conectadas por un cilindro 704. En este ejemplo, la caja inferior 703 es rellenada con aceite que asegura una buena lubricación del cigüeñal 705, que está dispuesto dentro de la caja inferior 703. El aceite del motor también sirve para lubricar un pistón 706, que es móvil entre una posición de reposo, en la que se coloca en el cilindro 704 entre la caja superior 702 y la caja inferior 703, y una posición de compresión, en la que alcanza a la parte superior 7021 de la cámara de combustión 7020. La parte superior 7021 de la cámara de combustión 7020 está ubicada en la caja superior 702, opuesta a la caja inferior 703. Durante un ciclo del motor, el pistón 706 se mueve de una posición a la otra deslizándose en movimiento de traslación dentro del cilindro 704 desde la caja inferior 703 hasta la parte superior 7021 de la cámara de combustión 7020, y posteriormente desciende hacia la caja inferior 703 para completar el ciclo del motor.

Aquí, el cigüeñal 705 está conectado excéntricamente al pistón 706 a través de una varilla 707. La varilla 707 está conectada por un enlace mecánico que gira axialmente con respecto al pistón 706 y excéntricamente con respecto al cigüeñal 705 con la ayuda de una rótula mecánica. Esta conexión mecánica excéntrica de la varilla 707 en el cigüeñal 705 permite transformar el movimiento de traslación del pistón 706, durante el ciclo del motor, en un movimiento de rotación continuo del cigüeñal 705. Además, el cigüeñal 705 es integral con un eje de rotación que a su vez está conectado a un receptor mecánico giratorio adecuado para medios de accionamiento para propulsar el vehículo 2.

En este ejemplo, el motor de dos tiempos 700 comprende medios de sellado que cooperan con el pistón 706 para aislar herméticamente la caja superior 702 de la caja inferior 703 en todo momento durante el ciclo del motor y en todas las circunstancias.

Ventajosamente, el aislamiento de la caja inferior 703 con respecto a la caja superior 702, en todo momento y en todas las circunstancias, permite evitar que el aceite del motor presente en la caja inferior 703 pase a la cámara de combustión 7020, donde debería parcial y/o totalmente quemarse y/o emitirse como escape. Por lo tanto, esta característica contribuye a la eliminación de emisiones contaminantes de escape, ya que el aceite de la caja inferior 703 nunca pasa a la cámara de combustión 7020. Además, ya no es necesario introducir compuestos adicionales para lubricar el cilindro 704 para facilitar la carrera del pistón 706 durante el ciclo del motor. Estos compuestos adicionales, que hasta ahora estaban parcialmente quemados y emitidos por el motor en el escape, eran una fuente importante de contaminación.

Debido al aislamiento de la caja superior 702 con respecto a la caja inferior 703, el motor de dos tiempos 700 incluye una entrada de admisión 70 del motor, de la cual el puerto de admisión 712 está formado directamente desde un primer lado 7022 de la caja superior 702 en la zona de la cámara de combustión 7020. Por tanto, ya no es necesario añadir lubricante al combustible para engrasar el cilindro 704.

Ventajosamente, la introducción de una mezcla de gases presurizados permite reducir las dimensiones del puerto de admisión 712 con respecto a las del puerto de admisión de un motor térmico estándar. En el contexto de la cinemática del pistón 706, la reducción de las dimensiones del puerto de admisión 712 hace posible optimizar la cooperación entre el pistón 706 y el puerto de admisión 712. De hecho, es posible colocar el puerto de admisión 712 en una posición más óptima para limitar la carrera del pistón 706 entre el puerto de admisión 712 y un puerto de escape 714 dispuesto más alto que el puerto de admisión. Esta característica hace posible limitar el tiempo de lavado de la cámara de combustión 7020 con una mezcla de gas fresco antes de reiniciar un ciclo del motor. Esta característica reduce ventajosamente el consumo de mezcla de gases. Aquí, el puerto de admisión 712 está conectado a un conducto de admisión 63 a través del cual pasa un flujo de un gas presurizado adecuado para la combustión por termocatálisis.

De manera conocida, cuando el motor de dos tiempos 700 está en funcionamiento, el aceite contenido en la caja inferior 703 aumenta de temperatura y se expande. Por tanto, el volumen de aceite contenido en la caja inferior 703 se expande del 8 % al 15 % de su volumen frío. En consecuencia, los medios de sellado sirven para mantener el aislamiento hermético entre la caja inferior 703 y la caja superior 702, pero también para evitar que el aceite expandido se escape a través del puerto de admisión 712 y/o el puerto de escape 714. Ventajosamente, los medios de sellado contribuyen a evitar que el aceite lubricante sea emitido por el motor de dos tiempos 700 como escape. Para ello, los medios de sellado comprenden al menos un miembro de sellado 710, que equipa el pistón 706, preferentemente en la parte superior 711 del pistón 706. En este ejemplo, el pistón comprende un miembro de sellado 710 formado por dos segmentos dispuestos uno cerca del otro, rodeando los dos segmentos al pistón 706 en su parte superior 711.

El miembro de sellado 710 hace posible aislar la caja inferior 703 de la caja superior 702 de la posición del punto muerto inferior del pistón (que se muestra en la Figura 10) hasta que el miembro de sellado 710 alcanza y pasa el puerto de admisión 712 y/o el puerto de escape 714 (que se muestra en las Figura 4 a 6). En esta situación de la cinemática del pistón 706, para que el aceite no se escape de la caja inferior 703, los medios de sellado comprenden dos elementos de sellado laterales 710a, 710b. Los elementos de sellado laterales 710a, 710b están montados en el pistón 706 para obstruir el puerto de escape 714 y el puerto de admisión 712 respectivamente. Para estos fines, los elementos de sellado laterales 710a, 710b se extienden longitudinalmente a cada lado del pistón 706.

En la práctica, los elementos de sellado laterales 710a, 710b están formados respectivamente por dos segmentos que se extienden en una dirección longitudinal perpendicular a aquella en la que se extiende el miembro de sellado 710. En virtud de su configuración, los elementos de sellado laterales 710a, 710b contribuyen a confinar el aceite de la caja inferior 703 y así evitar cualquier emisión contaminante en el escape del motor de dos tiempos 700.

En otra modalidad, los elementos de sellado 710a, 710b pueden reemplazarse con un sistema de expansión 709, que está formado por una membrana expansible. La membrana expansible puede estar hecha de un material polimérico y/o compuesto que tenga propiedades mecánicas de deformación. Estas propiedades mecánicas de deformación permiten que la membrana se deforme durante la carrera hacia arriba y hacia abajo del pistón 706. Al deformarse, la parte superior de la membrana se deforma y/o expande para obstruir el puerto de admisión 712 y/o el puerto de escape: 714. Durante la carrera descendente del pistón 706, la membrana se retrae y vuelve a su forma original.

En otra modalidad, los elementos de sellado 710a, 710b pueden reemplazarse con válvulas montadas en los puertos de admisión 712 y/o puertos de escape 714. Ventajosamente, cuando el miembro de sellado 710 alcanza y/o pasa por los puertos de admisión 712 y/o los puertos de escape 174, las válvulas están configuradas para obstruirlos. En este ejemplo, el flujo de gases presurizados corresponde a la mezcla de gas dihidrógeno/dioxígeno/aire presurizado que proviene del mezclador 61 a través del conducto de admisión 63.

Para generar la combustión de la mezcla gaseosa, el motor de dos tiempos 700 comprende un sistema de ignición 716 adecuado para crear un arco eléctrico capaz de catalizar térmicamente la combustión de la mezcla gaseosa presurizada y comprimida en el ciclo. Aquí, el sistema de ignición 716 está formado por bujías dispuestas en la parte superior 7021 de la cámara de combustión 7020.

Además, el motor de dos tiempos 700 comprende un escape 71, cuyo puerto de escape 714 está formado en un segundo lado 7023 de la caja superior 702 en la cámara de combustión 7020. Aquí, dentro de la caja superior 702, el puerto de escape 714 se coloca más alto que el puerto de admisión 712.

Ventajosamente, el puerto de escape 714 comprende un sistema mecánico que permite variar la altura de la abertura del puerto de escape 714 que permite limitar las pérdidas de carga gaseosa, en particular para regímenes de motor bajos y medios. Esta característica aumenta el torque y la flexibilidad del motor de combustión interna de dos tiempos.

En el presente ejemplo, el puerto de escape 714 está conectado a un conducto de escape 715 que transporta los gases de escape del motor al dispositivo de recirculación 72, permitiendo recuperar los gases de combustión no consumidos y subsecuentemente reinyectarlos en la admisión 70.

El motor de combustión interna de dos tiempos 700 comprende un sistema 75 de refrigeración para el cilindro 704. Como se describió anteriormente, en el caso de un vehículo acuático 2, el sistema de enfriamiento 75 es un circuito abierto que utiliza el agua fría del medio de la línea de suministro de agua 7200, que es alimentada por la bomba hidráulica 7201.

Teniendo en cuenta las características del motor de combustión interna de dos tiempos 700 que se han descrito, el ciclo del motor comprende una etapa de admisión, que se muestra en la Figura 3. Durante esta etapa de admisión, el pistón 706 está en la posición de reposo, dejando así el puerto de admisión 712 y el puerto de escape 714 en la posición abierta. La mezcla de dihidrógeno/dioxígeno gaseoso presurizado entra en la cámara de combustión 7020 a través del puerto de admisión 712. Aquí, el flujo de gas se muestra esquemáticamente mediante flechas que entran desde el conducto de entrada 63 hacia la cámara de combustión 7020.

El ciclo del motor comprende una etapa de compresión, que se muestra en las Figuras 4 y 5. Durante estas etapas, el pistón 706 pasa de su posición de reposo a su posición de compresión, y el pistón 706 se despliega hacia la parte superior 7021 de la cámara de combustión 7020. Los miembros de sellado 710 sellan luego herméticamente los puertos de admisión y escape 712, 714. Esta característica promueve una buena compresión de la mezcla de gases presente en la cámara de combustión 7020, y el segundo miembro de sellado 710 ubicado en la parte inferior 713 del pistón 706 permite aislar la caja inferior 703 de la admisión del motor 70 cuando el pistón 706 está en la posición de compresión o cerca de la posición de compresión (que se muestran en las Figuras 5 a 7).

Como se muestra en la Figura 6, el ciclo del motor comprende una etapa de ignición de la mezcla de gas, que ocurre cuando el pistón 706 alcanza su posición de compresión y su parte superior 711 está ubicada en la cercanía de la parte superior 7021 de la cámara de combustión 7020. En este momento, el sistema de ignición 716 genera un arco eléctrico que desencadena la combustión de la mezcla de gas comprimido. Aquí, el arco eléctrico está simbolizado por una chispa 717 ubicada entre el pistón 706 y la parte superior 7021 de la cámara de combustión 7020.

La combustión de la mezcla de gas comprimido es seguida por una etapa de expansión, en donde el pistón 706 es empujado hacia su posición de reposo por la expansión del gas que sigue a la combustión, siendo causada la rotación del cigüeñal 707 por el descenso de la varilla 707, que sigue el movimiento del pistón 706 (que se muestra en la Figura 7).

El ejemplo de la Figura 8 muestra una etapa de escape que corresponde al momento en el ciclo del motor en donde el pistón 706 se empuja hacia atrás más bajo que el puerto de escape 714. El puerto de escape permite entonces que los gases de combustión y los gases de combustión no consumidos escapen de la cámara de combustión 7020. Aquí, el escape de los gases de escape después de la combustión se muestra mediante una flecha dentro del puerto de escape 714, que sale de la cámara de combustión 7020 hacia el conducto de escape 715.

Para iniciar un nuevo ciclo de motor, el ciclo de motor comprende un paso de lavado de la cámara de combustión 7020, que se muestra en las Figuras 9 y 10. Esta etapa consiste en la evacuación de los gases de la combustión del ciclo de motor que termina a través del puerto de escape 714 y reemplazarlos con una mezcla de gas presurizado fresca. Por tanto, esta etapa sólo es posible cuando el pistón 706 se empuja hacia atrás más bajo que el puerto de admisión 712 dentro del cilindro 704, en cuya situación el puerto de admisión 712 está abierto y permite la entrada de la mezcla de gas (que se muestra por flechas).

Después de la etapa de lavado, comienza un nuevo ciclo de motor como se describió anteriormente.

Se debe señalar que aquí, el excedente de mezcla de gases usado para lavar la cámara de combustión 7020 se recupera en el dispositivo de recirculación 72 para ser reinyectado en el puerto de admisión 712 (ver arriba). Esta característica permite aumentar la eficiencia del motor de dos tiempos 700 y evitar cualquier emisión de contaminantes después de un ciclo de motor.

En otra característica de la invención, tal motor de dos tiempos 700 también puede equipar un vehículo terrestre tal como un automóvil.

Sin embargo, en algunos casos particulares, por ejemplo, para un pequeño vehículo acuático 2 o un vehículo terrestre 2, o bien en casos raros donde las condiciones atmosféricas no permiten una producción suficiente de dihidrógeno y dioxígeno para el funcionamiento del motor de combustión interna de dos tiempos 700, la producción de dihidrógeno y dioxígeno se puede lograr de manera fuera de borda y desincronizada gracias a las energías renovables explotadas en la presente invención.

Para superar este problema, se proporciona que, a la manera de un vehículo convencional, el usuario de dicho vehículo 2 pueda, antes de moverse, llenar estas unidades de almacenamiento 55, 56 con dihidrógeno y dioxígeno en forma gaseosa o en forma de gas licuado.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de motor para combustible de dihidrógeno, el sistema que comprende un motor de combustión interna de dos tiempos (700) que comprende un cárter del motor (701) que tiene una caja superior (702) y una caja inferior (703) que contiene aceite para lubricar un pistón (706) desde una posición de punto muerto inferior hasta una posición de compresión, el motor de dos tiempos (700) que comprende medios de sellado que, en todo momento y en todas las circunstancias, confinan el aceite en la caja inferior (703), en donde la caja superior (702) comprende un puerto de admisión (712) para la introducción de un combustible gaseoso a base de dihidrógeno y dioxígeno y un puerto de escape (714) que, manteniendo el aceite en la caja inferior (703), solo descarga vapor de agua cargado con combustible gaseoso no consumido, el sistema de motor que comprende un dispositivo de recirculación (72) conectado al puerto de escape (714), el dispositivo (72) para recircular los gases de escape que permite recuperar el combustible gaseoso no consumido y reinyectarlo en el puerto de admisión (712).

2. Sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de recirculación (72) comprende un intercambiador de calor que separa el vapor de agua de la mezcla de gases no consumidos por condensación.

3. Sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de sellado comprenden un miembro de sellado (710) proporcionado en la parte superior del pistón (706).

4. Sistema de motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de sellado comprenden dos elementos de sellado (710a, 710b) para obstruir el puerto de escape (714) y el puerto de admisión (712), respectivamente.

5. Sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos de sellado (710a, 710b) están montados lateralmente en el pistón (706) y se extienden longitudinalmente a cada lado del pistón (706).

6. Sistema de motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende un mezclador (61) dispuesto aguas arriba del puerto de admisión (712), el mezclador (61) que permite mezclar el dihidrógeno y el dioxígeno, ambos presurizados, con el fin de crear el combustible gaseoso adecuado para la combustión por termocatálisis.

7. Sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el mezclador (61) comprende además una entrada de aire comprimido para mezclar el dioxígeno y el dihidrógeno con aire comprimido y variar la concentración de dioxígeno y dihidrógeno en el combustible gaseoso.

8. Sistema de motor de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el mezclador (61) está conectado al puerto de admisión (712) a través de un conducto de admisión (70).

9. Sistema de motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el combustible gaseoso no consumido en la salida del dispositivo de recirculación (72) se reinyecta a través de un conducto de recuperación (74) en el mezclador (61).

10. Sistema de motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, dentro de la caja superior (702), el puerto de escape (714) está posicionado más alto que el puerto de admisión (712).

11. Sistema de motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los medios de sellado comprenden, en la caja inferior (703), un sistema de expansión (709) que ayuda a mantener el aceite en la carcasa inferior (703) en todo momento y en todas las circunstancias.