Inventos patentados en España.

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Inventos patentados en España en los últimos 80 años. Clasificación Internacional de Patentes CIP 2013.

Motor de combustión con entrada de aire a sobrepresión.

Modelo de Utilidad. Resumen:

1. Motor de combustión interna con entrada de aire a sobrepresión, que está caracterizado porque a la estructura habitual de un motor de combustión se la han añadido los siguientes elementos: 1º el pistón presenta un ensanche en su parte inferior de mayor diámetro; 2º El cilindro presenta un ensanche en su parte inferior de mayor diámetro

, ajustado al ensanche del pistón; 3º presenta una cámara de aspiración previa conformada por el volumen generado con el ensanchamiento del cilindro; 4º presenta una válvula de aspiración del aire exterior que funciona por la propia aspiración y compresión generadas en la cámara de aspiración; 5º presenta una válvula de retención que funciona en su apertura, por la presión del aire de la cámara de aspiración, y su cierre por la contrapresión de la cámara de acumulación; 6º presenta una cámara de acumulación adosada al exterior del bloque del motor y que va desde la válvula de retención a la culata del motor.

Solicitante: ALMÉCIJA MOLINA, Arturo.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ALMÉCIJA MOLINA,Arturo.

Fecha de Publicación de la Concesión: 17 de Mayo de 2013.

Clasificación Internacional de Patentes: F02B3/00 (Motores con compresión de aire y adición subsiguiente de combustible).

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Descripción:

MOTOR DE COMBUSTION CON ENTRADA DE AIRE A SOBREPRESION

La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a la modificación de un motor de combustión interna de manera que la entrada de aire al mismo se realice a sobrepresión introduciendo de esta forma en el cilindro, más cantidad de aire en cada ciclo. ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Los motores de combustión interna son sobradamente conocidos tanto las versiones diesel como gasolina, existen además sistemas que añaden sobrepresión a la entrada de aire con elementos externos al propio motor como los turbo compresores que entran en funcionamiento a partir de un número determinado de revoluciones.

La invención descrita en esta memoria, plantea la modificación de un motor de combustión interna tanto de versión diesel como gasolina, mediante el ensanche de una parte del pistón y del cilindro, constitución de una cámara de aspiración previa y una cámara de acumulación de aire a sobrepresión, de forma que el propio funcionamiento del motor genere aire a sobrepresión para ser introducido mediante las válvulas de admisión en la cámara de explosión. DESCRIPCION DE LA INVENCiÓN

Los motores de combustión requieren la entrada de un combustible y de aire para que dicha combustión se pueda realizar, la entrada de estos elementos se produce por las válvulas de admisión, a medida que las revoluciones del motor aumentan, la velocidad de apertura y cerrado de las válvulas aumenta, por lo tanto el tiempo para introducir aire y el correspondiente porcentaje de oxigeno imprescindible para una correcta combustión disminuye, provocando una combustión incompleta lo que provoca mayor consumo de carburante y mayor volumen de gases contaminantes.

Los motores actuales, con entrada de aire a presión atmosférica, tienen

circunstancias que limitan su eficacia. A partir de un número de revoluciones existe un deficiente llenado de aire en los cilindros, esto se ha mejorado en parte con el aumento del número de válvulas en algunos motores; igualmente los turbo compresores que aprovechan los gases de escape para mover una turbina que introduzca mas aire en los cilindros mejora la combustión, pero a partir de elevadas revoluciones que es cuando entra en funcionamiento.

La presente invención plantea mediante la modificación con un ensanche del pistón y de una parte del cilindro y añadiendo una cámara de aspiración previa y una cámara de acumulación con sus correspondientes válvulas y elementos accesorios, que por el movimiento normal del pistón y desde las primeras revoluciones se tome aire en la cámara de aspiración previa y que este aire sea introducido en la cámara de acumulación a sobrepresión, de manera que al aperturarse la válvula de admisión la sobrepresión del aire de la cámara de acumulación aumente el caudal del mismo introducido en la cámara de explosión, incrementando el porcentaje de oxigeno, de esta forma no es necesario aumentar el número de válvulas, ni recurrir al turbo. La cámara de explosión puede ser mayor, no hay que agotar la relación de compresión, con lo que se mejora el problema de combustión anticipada en los motores de gasolina. En los motores diesel se amplía mucho la posibilidad de calcular la relación de compresión en los cilindros, con lo que poder hacer pistones menos pesados y poder aumentar el número de revoluciones. Al existir un mayor aporte de oxigeno, se produce una mejor combustión, lo que disminuye las emisiones de humos, al arrancar, agotamiento de las marchas o acelerar. El llenado del cilindro por la sobrepresión del aire es total a cualquier revolución, incluso a ralentí, por la que la respuesta a la aceleración es mayor.

No existe curva de potencia, el ascenso es siempre lineal ascendente, desde revoluciones al mínimo hasta el máximo que soporten los órganos constitutivos del motor. El consumo de combustible disminuye, al realizarse una mejor combustión.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para la mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria, se acompaña una representación de una realización práctica del motor de combustión con entrada de aire a sobrepresión.

En la figura 1, se representa una sección transversal del motor, donde 1 es el árbol de levas, 2 la válvula de escape, 3 la válvula de admisión, 4 la cámara de acumulación (característica de la invención) , 5 el cilindro, 6 válvula de retención (característica de la invención) , 7 válvula de aspiración libre (característica de la invención) , 8 embolo o pistón, 9 ensanche del pistón (característica de la invención) , 10 cámara de aspiración previa (característica de la invención) , 11 biela, 12 ensanche del cilindro (característica de la invención) , 13 colector de escape, 14 tubo de aspiración del exterior.

En la figura 2 se representa una sección del motor, donde 1 es el árbol de levas, 15 es el eje de balancines, 16 polea, 17 escape, 18 admisión, 19 correa de distribución, 8 pistón, 10 cámara de admisión previa, 12 ensanche del cilindro, 20 el cigüeñal, 9 ensanche del pistón.

En la figura 3 se representa una sección de parte del motor, donde 21 es el colector de admisión, 7 válvula de aspiración libre, 22 hueco para succión, 23 hueco para expulsión, 6 válvula de retención, 12 ensanche del cilindro, 24 bloque del motor.

En la figura 4 se representa una sección de parte del motor, donde 14 es la aspiración del exterior, 7 válvula de aspiración, 4 cámara de acumulación, 3 válvula de admisión, 2 válvula de escape, 8 embolo o pistón, 9 ensanche del pistón, 24 bloque del motor, 16 polea del árbol de levas, 25 filtro de aire, 26 salida de gases al exterior, 6 válvula de retención. DESCRIPCION DE UNA REALlZACION PREFERIDA

Utilizando un motor tradicional de combustión interna se realizan una serie de modificaciones mediante las cuales obtendremos una entrada de aire a sobrepresión.

Pistón y ensanche circular del pistón: Figura 1, elementos 8 y 9, la parte inferior del pistón adquiere un ensanchamiento escalonado, con un diámetro mayor en la base entre un 41, 5% Y un 50% aproximadamente que en la parte superior. A la longitud normal del pistón, que define su cubicaje, se le añade la longitud del ensanchamiento, en medida suficiente para la colocación de los segmentos (1/3 de la longitud normal del pistón aproximadamente) , este alargamiento debido al ensanche no ha de suponer una mayor altura del cilindro ni del bloque del motor.

El ángulo oscilatorio de la biela no se ve afectado, pues el ensanchamiento y su longitud, quedan fuera de dicho ángulo. Cilindro y ensanche del cilindro: Figura 1 elementos 5 y 12, este nuevo cilindro tiene en su parte normal elemento 5, el mismo diámetro correspondiente a su pistón, es decir el bloque del motor y la culata siguen teniendo la misma anchura que un motor tradicional incluida la cámara de refrigeración por agua.

El cilindro en su parte inferior se ensancha, adquiriendo el mismo tamaño que el ensanche escalonado del pistón elemento 12. El bloque del motor tiene la misma anchura, solo que la anchura de la cámara de refrigeración, ahora es la cámara de aspiración previa.

Cámara de aspiración previa: Figura 1 elemento 10, es el volumen que se genera por el ensanchamiento escalonado del pistón y del cilindro, el aire que llega a esta zona accede por el hueco de succión figura 3 elemento 22. La longitud de la cámara de aspiración es idéntica a la longitud del desplazamiento del pistón con una tolerancia de 2 o 3 milímetros, para que el ensanche no golpee con la parte no ensanchada del cilindro.

El volumen de aire generado es igual al cubicaje del pistón-cilindro para un ensanchamiento del 41, 5% Y del 125% si el diámetro del ensanche escalonado llega al 50%.

Válvula de aspiración libre: figura 1 elemento 7, es una válvula de accionamiento libre, funciona por la propia aspiración y compresión de la cámara de aspiración previa. Su cabeza es circular al igual que su asiento, su vástago o cola se desliza por unas guías que están provistas de unos casquillos de material resistente al desgaste y la dilatación, con una tolerancia suficiente para evitar atascos aun estando caliente ya que su movimiento ha de ser absolutamente libre, si bien lleva dos resorte helicoidales o muelles de poca presión pero suficiente para obligarla a volver a su asiento, oponiendo cierta resistencia a la apertura. Esta presión de los muelles, es vencida por el vacio que hace el ensanche del pistón, al desplazarse hacia el punto muerto inferior, al invertir el proceso justo al empezar a ascender, la presión que se crea cierra la válvula. La misión de los muelles es oponerse a la apertura y esta fuerza de resistencia y oposición, siempre menor que la fuerza del vacío, hacen que la apertura y cierre sea eficaz, no produciéndose rebotes, creándose un chorro de aire de entrada que a altas revoluciones parecería continuo, con un tiempo de cerrado muy breve y un tiempo de apertura más dilatado. Válvula de retención: Figura 1 elemento 6, Es una válvula de accionamiento libre, es decir se abre por la presión del aire que llega de la cámara de aspiración previa y se cierra por la contrapresión que se produce en la cámara de acumulación. Las características de esta válvula son idénticas a las de la válvula de aspiración libre antes descrita. Cámara de acumulación: Figura 1 elemento 4, es un volumen adosado al exterior del bloque del motor, que va desde la válvula de retención hasta la culata del motor. Tiene la capacidad de almacenar el aire que llega desde la cámara de aspiración previa atravesando la válvula de retención en dos desplazamientos:

Primer desplazamiento: El que se efectúa en el tiempo de compresión del

pistón. Segundo desplazamiento: El que se efectúa en el tiempo de escape del pistón. El aire que viene a presión desde la cámara de aspiración previa, pasa primero por el hueco de expulsión figura 3-23, continua hacia la válvula de retención y sigue por la cámara de acumulación, llega a la culata y continua hasta la cámara de explosión una vez abierta la válvula de admisión. Desde la cámara de aspiración previa, en el tiempo de compresión, se introduce un volumen de aire en la cámara de acumulación, la válvula de retención se cierra, la válvula de admisión también está cerrada. Desde la cámara de aspiración previa en el tiempo de escape, introduce un segundo volumen de aire en la cámara de acumulación, la válvula de retención se cierra, la válvula de admisión también está cerrada. Así obtenemos dos volúmenes de aire en la cámara de acumulación. Seguidamente el pistón baja haciendo admisión, se abre la válvula de admisión y los dos volúmenes de aire acumulados pasan al cilindro. este doble volumen de aire a sobrepresión, llena por completo el cilindro. El funcionamiento del sistema en cada ciclo es: El aire llega desde el exterior a través del filtro (fig.4-25) y tubo de aspiración de aire (fig.4-14) . Primer tiempo (Admisión) , el pistón o embolo y su ensanche inician la primera carrera hacia el punto muerto inferior, la válvula de admisión está abierta y la válvula de escape cerrada. La cámara de aspiración previa (fig.1-10) hace un fuerte vacio y se abre por primera vez la válvula de aspiración de aire del exterior (fig. 1-7) , el aire pasa por el hueco de succión (fig.3-22) y llega por primera vez a la cámara de aspiración previa, la válvula de retención está cerrada por la presión del aire que tiene la cámara de acumulación y por la succión que produce la cámara de aspiración previa.

Al mismo tiempo el pistón en su descenso hace un fuerte vacio y llena de aire el cilindro con el aire que existe comprimido en la cámara de acumulación, dos volúmenes almacenados del ciclo anterior. El pistón y su ensanche, termina este primer tiempo con la cámara de aspiración previa llena de aire y el cilindro igualmente. Segundo tiempo (compresión) , El pistón con su ensanche inician la primera carrera hacia el punto muerto superior, la válvula de escape está cerrada y también la válvula de admisión. La válvula de aspiración del aire exterior se ha cerrado por la presión que se produce en la cámara de aspiración previa. Esta contrapresión pasa por el hueco de succión. El aire por la presión circunda el pistón y comienza a salir por el hueco de expulsión (fig.3-23) , este aire empuja la válvula de retención abriéndola. El aire llega a la cámara de acumulación y se produce un primer almacenamiento. Al mismo tiempo, el pistón en su carrera al punto muerto superior, comprime los gases que entraron en el cilindro en el tiempo de admisión. Generando dos volúmenes de aire en la cámara de explosión. Cuando el pistón esta cercano al punto muerto superior, según cálculos del avance de inyección, se inyecta el combustible en la cámara de explosión y se iniciará el tiempo de fuerza o combustión. Tercer tiempo (explosión) , el pistón y su ensanche inician la segunda carrera hacia el punto muerto inferior, por la fuerza de la explosión, las válvulas de admisión y escape están cerradas. La cámara de aspiración previa hace un fuerte vacio y se abre por segunda vez la válvula de aspiración de aire del exterior. El aire pasa por el hueco de succión y llena por segunda vez la cámara de aspiración previa. La válvula de retención está cerrada por la presión del aire contenido en la cámara de acumulación y por la succión que produce la cámara de aspiración previa. La cámara de acumulación mantiene el aire que se almacenó en el tiempo de compresión. Cuando el pistón está cercano al punto muerto inferior, según los cálculos del avance de apertura de escape, comienza a abrirse la válvula de escape, para que la potencia de la explosión no incida en el punto muerto inferior. Termina este tercer tiempo de explosión, con el cilindro comenzando a hacer escape y la cámara de aspiración previa llena de aire, la cámara de acumulación con un volumen de aire y la válvula de retención cerrada. Cuarto tiempo (escape) , salida de gases quemados al exterior y segundo volumen de aire que entra en la cámara de acumulación. El pistón y su ensanche inician su segunda carrera hacia el punto muerto superior. La válvula de escape está abierta y la válvula de admisión cerrada. La válvula de aspiración del aire exterior se ha cerrado por la presión que se produce en la cámara de aspiración previa, esta contrapresión llega pasando por el

hueco de succión. El aire por la presión circunda el pistón y comienza a salir por el hueco de expulsión, este aire empuja la válvula de retención abriéndola, el aire llega a la cámara de acumulación y se produce un segundo almacenamiento que se suma al almacenado en el tiempo de compresión.

Aumenta fuertemente la presión y el volumen de aire en la cámara de acumulación. Este volumen de aire se utilizará para ajustar el volumen de aire que tenga que pasar al cilindro en el tiempo de admisión y el sobrante se liberará por la válvula de escape, que retrasará su cierre según cálculo del retraso de cierre de escape.

En el siguiente tiempo de admisión, la válvula de admisión tiene adelantada




Reivindicaciones:

1. Motor de combustión interna con entrada de aire a sobrepresión, que está caracterizado porque a la estructura habitual de un motor de combustión se la han añadido los siguientes elementos: 1° el 5 pistón presenta un ensanche en su parte inferior de mayor diámetro; 2° El cilindro presenta un ensanche en su parte inferior de mayor diámetro, ajustado al ensanche del pistón; 3° presenta una cámara de aspiración previa conformada por el volumen generado con el ensanchamiento del cilindro; 4° presenta una válvula de aspiración del aire exterior que funciona 10 por la propia aspiración y compresión generadas en la cámara de aspiración; 5° presenta una válvula de retención que funciona en su apertura, por la presión del aire de la cámara de aspiración, y su cierre por la contrapresión de la cámara de acumulación; 6° presenta una cámara de acumulación adosada al exterior del bloque del motor y que va desde la 15 válvula de retención a la culata del motor.

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