ES2411829B1

ES2411829B1 - Motor axial de inyeccion

Info

Publication number: ES2411829B1
Application number: ES201100265A
Authority: ES
Inventors: Sergio SOTO BERGADO
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2031-03-01
Also published as: ES2411829A2; ES2411829R1

Abstract

Comprende en la realización de un dispositivo mecánico denominado motor axial de inyección, basado en un émbolo rotativo que es impulsado por los gases procedentes de la combustión de un combustible de tipo fluido, proporcionando con su funcionamiento energía mecánica, pudiendo ser utilizado en aplicaciones autónomas y en aplicaciones estacionarias.

Description

MOTOR AXIAL DE INYECCIÓN

5: Objeto de la invención

lO 15 20 25: El objeto al cual se refiere la presente invención que se pretende patentar, se define mediante la siguiente descripción, lo cual no pretende ser limitativo de su alcance. Comprende en la realización de un dispositivo mecamco denominado motor axial de inyección. basado en un émbolo rotativo con caras activas distanciadas que se extienden circunferencialmente, al cual circundan varias cámaras de combustión en donde se producen la inyección de la mezcla combustible/comburente y posteriormente la combustión y expansión de ésta, produciendo el giro del émbolo. Cuyas características fundamentales consisten en; una fabricación sencilla, sin complejidad de mecanismos, particularmente respecto a las partes que se desgastan, de peso ligero y pequeño tamaño, capaz de funcionar con gasolina, gas o con casi cualquier otro combustible de tipo fluido y carente de sistema de lubricación puede conseguir un reducido gasto de combustible. Proporciona con su funcionamiento, energía mecánica obtenida de la energía química de un combustible fluido extraída a través de un proceso de combustión, pudiendo ser utilizado entre otras, en aplicaciones autónomas y en aplicaciones estacionarias, para:

lO Proporcionar energía mecánica a una maquina autónoma (por ejemplo: vehículos híbridos).

30: 2° Proporcionar energía mecánica a una maquina estacionaria (por ejemplo: generadores de energía eléctrica).

Sector de la técnica

35: La invención se encuadra dentro de los dispositivos mecánicos, en el sector técnico de los motores de combustión interna.

Estado de la técnica

40: Siempre se ha sentido la necesidad dc motores de combustión interna de menor consumo y de mayor rendimiento. Los motores rotativos han demostrado en estos sentidos ser importantes alternativas a los motores convencionales de émbolo.

El rendimiento de un motor está basado en parte en si hace uso pleno de la

energía disponible en la expansión de los gases quemados. Las limitaciones en el tamaño del volumen disponible para la expansión de los gases durante la combustión ha constituido un problema para hacer un uso pleno de la energía disponible de la combustión de los gases en los motores

rotativos existentes. Como consecuencia. resulta una limitación del rendi

miento cuando se produce el escape antes de haberse expansionado totalmente los gases quemados, esto es, antes de completar la carrera de trabajo.

Por tanto, se presenta la necesidad de un motor rotativo que, por el uso

eficiente del espacio en el propio motor, ofrezca un volumen relativa mente grande para la expansión de los gases con el fin de aprovechar la energía disponible de la combustión de los gases. La memoria de patente GB-A-I 531 541 da a conocer un motor de com

bustión interna rotativo con un rotor cilíndrico que tiene dos ranuras

distanciadas que se extienden circunferencialmente con válvulas de contacto que dividen las ranuras en cámaras de aspiración y compresión y

cámaras de expansión y escape, respectivamente.

La memoria de patente DE-A-822312 da a conocer una cámara de combustión interna con excéntricas gemelas que forman cámaras de compresión y de trabajo independientes y con una cámara común de traspaso. La memoria de patente US 2009/010 1 103 A1 da a conocer un motor de combustión interna rotativo tipo Wankel de rotor triangular.

Descripción de la invención

El objeto al cual se refiere la invención que se pretende patentar se detalla mediante la siguiente descripción, lo cual no pretende ser limitativo de su

alcance.

La presente invención, constituyente por si misma de una evidente novedad dentro de su campo de aplicación, consiste en la realización de un dispositivo mecánico, denominado motor axial de inyección. El motor axial de inyección, que la presente memoria propone, tiene como principio de funcionamiento la obtención de un movimiento de rotación mediante el proceso de combustión de un combustible de tipo fluido que da como resultado la expansión de unos gases que ocasionan mediante su fuerza expansiva un movimiento cíclico de impulso de un émbolo rotativo

haciéndole rotar en un movimiento de centro único, para con ello, originar energía mecánica.

El motor axial de inyección produce un par de fuerza cuando arranca, lo

que implica que' no es necesario provocar el movimiento del elemento

móvil, esto es, el émbolo, para que se pueda iniciar el ciclo si la posición del émbolo es la correcta con respecto a las cámaras de combustión. Si el sensor del sistema de control detecta en el momento del arranque que el émbolo no esta adecuadamente posicionado, actúa sobre el dispositivo de

encendido de motor, por ejemplo, un iniciador de inercia, para rotarlo

ligeramente y colocarlo conforme, momento en el que en las cámaras de combustión se produce la inyección atomizada y a alta presión del combustible y el comburente mediante sendos inyectores y acto seguido un dispositivo de encendido, por ejemplo, una bujía, provoca la ignición de la mezcla. En el caso de disponer de válvula de alivio la presión creada dentro de las cámaras de combustión a efecto de la combustión una vez alcanza cierto umbral es aliviada bruscamente por la válvula de alivio, impactando en las caras activas del émbolo y proporcionándole un impulso de arranque. Si carece de válvula de alivio se conseguirá una menor eficiencia. Una vez en marcha el motor axial de inyección emplea la fuerza expansiva de los gases resultantes de las combustiones de la mezcla combustible/comburente para su funcionamiento, repitiendo su ciclo. Al impactar los gases de la combustión en las caras activas del émbolo este es impulsado siguiendo un recorrido rotativo de centro único en el

que a medida que gira y cuando sus caras activas quedan expuestas nueva

mente ante las salidas de los gases de la combustión provenientes de las

cámaras de combustión, repetidamente se vuelven a producir las combus

tiones. El sensor del sistema de control detecta una vez en funcionamiento y mientras el émbolo rota, la posición del émbolo e indica el momento en el que han de producirse la inyección y la ignición de la mezcla en el momento oportuno. Son de estas expansiones del flujo resultante de las combustiones las que presionan en las caras activas de las que el émbolo recibe su energía expansiva transformándola en energía mecánica. Los gases de las combustiones luego de hacer su trabajo de impulso son absorbidos y expulsado

hacia el exterior por los orificios de escape por el propio giro de el

émbolo. Debido a la estructura y situación particular de las cámaras de combustión en el motor axial de inyección, la velocidad y la forma en la que impactan

los gases que de ellas son expulsados tras la combustión hacia las caras

activas del émbolo, provocan un relativo alto impulso energético sobre el émbolo rotativo.

Con su funcionamiento, el motor axial de inyección proporciona energía mecánica, pudiéndose utilizar entre otras, en aplicaciones autónomas (por

ejemplo: vehiculos híbridos) yen aplicaciones estacionarias (por ejemplo: grupos electrógenos).

Descripción de las figuras

Para complementar la descripción que se esta realizando y con objeto de

facilitar una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos en la cual con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura l. Es una vista explosionada de un motor axial de inyección según

una fonna de realización de la presente invención.

Figura 2. Es una vista en perspectiva y en transparencia que demuestra la

estructura general de un motor axial de inyección según una forma de realización de la presente invención.

Figura 3. Es una vista transversal y en transparencia que demuestra la

estructura general de un motor axial de inyección según una forma de

reali zación de la presente invención.

Modos de realizar la invención

La presente invención se ilustra adicionalmente mediante el siguiente ejemplo, lo cual no pretende ser limitativo de su alcance.

Ejemplo

En general, el funcionamiento del motor se produce dentro de un alojamiento O bloque motor (1) y (la). Un émbolo rotativo (6) gira dentro de este bloque motor (1). El émbolo (6) puede estar soportado de forma giratoria dentro del bloque (1) por cojinetes separados (no representados)

: o bien por el control de estrechas tolerancias entre el exterior del émbolo

(6): en su ajuste en el interior del bloque (1). El émbolo (6) comprende un árbol motor o eje (6a) de menor diámetro que el émbolo (6) y que se prolonga concéntricamente hacia fuera por cada lado del émbolo (6). El aprovechamiento útil del motor axial de inyección puede conseguirse por la conexión mecánica de diversos sistemas al árbol motor (6a). Por ejemplo, el giro del árbol motor (6a) puede utilizarse para propulsar un gene

rador eléctrico.

El émbolo rotativo comprende también diversas caras activas (7) dispuestas circunferencialmente y salidas de gases (8) que comunican con las lumbreras de escape (8a) y dirigen estos gases hacia el exterior. Dos retenes anulares (13) y (14) están situados en la periferia del émbolo

(6) para procurar estanqueidad en las caras activas (7) a las presiones de los gases provenientes de las cámaras de combustión (2). La estanqueidad entre el bloque (1) y el émbolo (6) y sus caras activas (7) se consigue por

las estrechas tolerancias que se aplican. En unas cámaras de combustión

(2), que están unidas al bloque (1) Y se comunican mediante unas lumbreras (12) Y de manera que queden enfrentadas a las caras activas (7), es donde se realizan los trabajos de inyección y combustión de la mezcla combustible/comburente a través de unos inyectores de combustible (4) y comburente (5) y un dispositivo de encendido de la mezcla, por ejemplo en este caso, una bujía (3). A la salida de las cámaras de combustión (2) y procurándolas estanqueidad, puede existir un retén, por ejemplo, una válvula de alivio (11), tarada para su apertura a una determinada presión y que permite contener a la mezcla combustible/comburente una vez inyectada y hasta su combustión y expansión, momento en el que llega a su umbral de aguante, cede y deja escapar violentamente en dirección de las caras activas (7), situadas en el émbolo (6), los gases producidos en las cámaras de combustión (2). Un sistema de control formado por un sensor

(9) que detecta la posición y un dispositivo de encendido de motor, en este caso por ejemplo, un iniciador de inercia (10) que provee de movimiento en el arranque al émbolo (6), forman el motor axial de inyección.

En síntesis, se proporciona un motor axial de inyección (fig. 1) que comprende una carcasa o bloque motor (1) y (la) con lumbreras (12) en la

unión con las cámaras de combustión (2). formado en material resistente e

inalterable, por ejemplo de metal, un émbolo rotativo (6) con dos retenes periféricos (13) y (14), esta constituido por un material resistente e inalterable y preferente de forma circular para evitar vibraciones, dispone de un

árbol motor o eje (6a) de menor diámetro, que tiene varias caras activas

(7) dispuestas circunferencialmente y salidas de gases (8) que comunican con las lumbreras de escape (8a). Unas cámaras de combustión (2) en cuyo interior se produce la inyección de la mezcla, cierta compresión, debida a la alta presión con la que se inyectan, y finalmente la combustión. Esto, se realiza mediante los elementos que forman el sistema de alimentación y que esta compuesto por; los inyectores de combustible (4) y comburente (5) y un dispositivo de encendido de la mezcla, por ejemplo en este caso, una bujía (3). Generalmente, una válvula de alivio (11) cierra y procura estanqueidad a la cámara de combustión (2) y permanece cerrada hasta que la presión en el interior de la cámara de combustión (2) supera el umbral establecido, momento en el que cede y deja salir los gases a presión de la mezcla combustible/comburente que se han creado en ellas como consecuencia de su combustión, hacia las caras activas (7) situadas en el émbolo (6), produciendo el giro del émbolo (6). El sislema de con-trol se compone de un sensor (9) y un dispositivo de encendido de motor, en este caso por ejemplo, un iniciador de inercia (10).

Claims

REIVINDICACIONES

5

l. Motor Axial de Inyección, dispositivo mecánico para originar energía

mecánica a partir de la energía química de un combustible fluido mediante

un proceso de combustión, caracterizado porque comprende:

lO

un bloque motor (1, la) cuya forma interior es cilíndrica y en el cual

perimetralmente hayal menos dos lumbreras (12) y lateralmente dos

aberturas, una a cada lado;

al menos un émbolo rotativo (6) que incluye en su perímetro al menos

una cara activa (7) y una salida de gases (8), es atravesado por su centro

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por un árbol motor (6a), estando el émbolo rotativo (6) y el árbol motor

(6a) alojados en el interior del bloque motor (1, la) y saliendo los

extremos del árbol motor (6a) por las aberturas laterales del bloque motor

(1, la);

al menos dos cámaras de combustión (2) cada una cerrada por una

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válvula de alivio (11) Y aplicadas sobre una lumbrera (12) del bloque

motor (1 , la), cada cámara dispone de un inyector de combustible (4), un

inyector de comburente (5) y una bujía (3);

un sensor (9) junto con un dispositivo de encendido (10) se anclan en el

exterior del bloque motor (1 , 1 a) próximo al árbol motor (6a).

25
2. Motor Axial de Inyección, según la reivindicación (1), caracterizado

porque en el interior de cada una de las cámaras de combustión (2) se

produce la mezcla combustible-comburente y la combustión.

30

3. Motor Axial de Inyección, según la reivindicación (1), caracterizado

porque las válvulas de alivio (11) están taradas para ceder a una

determinada presión producida dentro de la cámaras de combustión (2) a

causa de la combustión.

35

4. Motor Axial de Inyección, según la reivindicación (1), caracterizado

porque el émbolo rotativo (6) recibe en al menos una de sus caras activas

(7) y cuando está enfrentada a una de las lumbreras (12) los gases de la

combustión.

40

5. Motor Axial de Inyección, según la reivindicación (1), caracterizado

porque los gases de escape son absorbidos por el movimiento del émbolo

y expulsados a través del árbol motor (6a) por la lumbrera de escape (8a).

5 lO

6. Motor Axial de Inyección, según la reivindicación (1)~ caracterizado porque un dispositivo de encendido motor (10) en conjunto con un sensor (9) procura movimiento al émbolo rotativo (6) y al árbol motor (6a) en el momento del arranque y una vez en marcha.

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