Procedimiento de funcionamiento de un motor de explosión y motor de explosión según este procedimiento.

Procedimiento de funcionamiento de un motor (10) de explosión de dos tiempos del tipo alternativo, que comprende un depósito de agua

(23), por lo menos un cilindro (11), un pistón (12) móvil según un movimiento axial alternativo alojado en el interior de este cilindro, teniendo este pistón una cabeza y un brazo 5 articulado a esta cabeza, y por lo menos una válvula de admisión (19) y una válvula de escape (20) dispuestas en el cilindro (11) por encima de dicho pistón (12), procedimiento en el que se utiliza dihidrógeno gaseoso, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas siguientes:

a.- una primera etapa durante la cual se admite en un espacio de dicho cilindro (11) localizado por encima de la cabeza de dicho pistón (12) un volumen predeterminado de dihidrógeno gaseoso y un volumen predeterminado de una mezcla gaseosa que contiene oxígeno;

b.- una segunda etapa durante la cual se provoca mediante unos medios de encendido (22) la explosión de la mezcla de dihidrógeno gaseoso y oxígeno introducida en el cilindro (11), en el momento en que el pistón (12) ha sobrepasado el punto muerto superior (PMS);

c.- por lo menos una tercera etapa durante la cual se inyecta un volumen predeterminado de agua de dicho depósito (23) en dicho cilindro (11), en un espacio dispuesto por encima de dicho pistón (12), para transformar instantáneamente esta agua en vapor de agua a muy alta presión bajo el efecto del calor producido por la explosión de la mezcla de dihidrógeno gaseoso y oxígeno que contribuye a generar un par importante y para enfriar el motor; y

d.- una cuarta etapa durante la cual se evacua el vapor de agua producido por evaporación del agua inyectada y por la combustión del dihidrógeno gaseoso,

en las que dichas primera, segunda y tercera etapas de funcionamiento se efectúan mientras dicho pistón (12) pasa del punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI), mientras que dicha cuarta etapa de funcionamiento se efectúa mientras dicho pistón (12) pasa del punto muerto inferior (PMI) al punto muerto superior (PMS).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2010/001242.

Solicitante: Wathieu, Patrick.

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: 19 rue de l'Eglise St Etienne 1380 Lasne BELGICA.

Inventor/es: WATHIEU,PATRICK, WATHIEU,MICHÈLE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > Motores caracterizados por los dispositivos particulares... > F02B41/04 (en cilindros principales)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION... > Aparatos para alimentar los motores con combustibles... > F02M21/02 (con combustibles gaseosos (aparatos para la vaporización del combustible líquido por el calor F02M 31/00; motores provistos de un aparato de producción de gas a partir de un combustible sólido, p. ej. madera F02B 43/08))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > Motores caracterizados porque funcionan con combustibles... > F02B43/10 (Motores o plantas motrices caracterizados por la utilización de otros gases específicos, p. ej. acetileno, gas oxhídrico)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION... > Aparatos específicos conjugados con los motores... > F02M25/12 (implicando los aparatos medios para producir tales gases (utilización de rayos con producción simultánea de ozono F02M 27/06))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES... > Modo de funcionamiento de los motores que implican... > F02B47/02 (siendo las sustancias agua o vapor de agua)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ALIMENTACION EN GENERAL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION... > Aparatos específicos conjugados con los motores... > F02M25/03 (en los cilindros)

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de funcionamiento de un motor de explosiïn y motor de explosiïn segïn este procedimiento.

Campo tïcnico La presente invenciïn se refiere a un procedimiento de funcionamiento de un motor de explosiïn de dos tiempos del tipo alternativo, que comprende un depïsito de agua, por lo menos un cilindro, un pistïn mïvil segïn un movimiento axial alternativo alojado en el interior de este cilindro, teniendo este pistïn una cabeza y un brazo articulado a esta cabeza, y por lo menos una vïlvula de admisiïn y una vïlvula de escape dispuestas en el cilindro por encima de dicho pistïn, procedimiento en el cual se utiliza dihidrïgeno gaseoso.

Se refiere asimismo a un motor de explosiïn de dos tiempos del tipo alternativo, que comprende un depïsito de agua, por lo menos un cilindro, un pistïn mïvil segïn un movimiento axial alternativo alojado en el interior de este cilindro, teniendo este pistïn una cabeza y un brazo articulado a esta cabeza, por lo menos una vïlvula de admisiïn y por lo menos una vïlvula de escape dispuestas en el cilindro por encima de dicho pistïn.

Tïcnica anterior

Existen numerosos tipos de motores basados en la combustiïn de un carburante, en particular un carburante fïsil. El principio de funcionamiento de estos motores es bien conocido, aunque estos ïltimos aïos se hayan aportado algunos perfeccionamientos importantes que tienden a aumentar el rendimiento, disminuir el consumo y reducir la contaminaciïn, y sigan aïn por hacer. Por otra parte, se sabe que numerosas fuentes de energïa naturales y, principalmente, las reservas de carburantes fïsiles estïn disminuyendo. Ademïs, la agricultura, cuyos productos podrïan permitir generar aceites o etanoles, en particular de colza y de caïa de azïcar, debe permitir ante todo alimentar a la poblaciïn humana y animal. Actualmente, los recursos agrïcolas ya no bastan para alcanzar estos objetivos.

Por tanto, es ventajoso buscar fuentes de energïa que sean a la vez abundantes y que tengan la ventaja de ser renovables para subvenir a las necesidades que estïn en constante crecimiento. El sol y el viento ya se utilizan ampliamente para producir energïa elïctrica, pero se plantea el problema del almacenaje de esta energïa, lo cual reduce el campo de su utilizaciïn.

El agua dulce puede representar una soluciïn atrayente, pero el recalentamiento del planeta demuestra que este recurso tiene asimismo el riesgo de disminuir, ya que es indispensable en prioridad para subvenir a las necesidades de la poblaciïn humana, de la vida animal y de la vida vegetal.

Por el contrario, el agua de mar representa el 70% de la superficie del globo y se regenera segïn las lluvias y la fusiïn de los glaciares. La utilizaciïn del agua de mar como fuente energïtica puede representar una alternativa interesante a las fuentes de energïa actuales, con la condiciïn de poner a punto un medio simple, econïmico y eficaz para explotarla con vistas a la producciïn de energïa.

El motor alternativo actual, alimentado por carburantes fïsiles o carburantes sintïticos, sea de dos o de cuatro tiempos, representa todavïa hoy en dïa una de las formas mïs eficaces de producir energïa mecïnica directamente utilizable para asegurar todas las funciones de accionamiento, de propulsiïn, de tracciïn o similares explotables inmediatamente. En efecto, la presiïn ejercida por una detonaciïn sobre la cabeza de un pistïn de un motor de este tipo es sustancialmente perpendicular a la superficie de ïste y provoca su desplazamiento generando el movimiento rotativo de un ïrbol de salida de este motor. Aunque los dispositivos rotativos como el motor Wankel y la cuasiturbina se han desarrollado para evitar la obligaciïn de transformar un movimiento alternativo en un movimiento rotativo, el ïngulo con el cual se ejerce la presiïn de la explosiïn o de la expansiïn es menos favorable que sobre un motor alternativo. Se observarï que la cuasiturbina ofrece un ïngulo ligeramente mejor que el del procedimiento Wankel.

Uno de los inconvenientes principales del motor alternativo actual se debe al hecho de que la explosiïn que genera una liberaciïn de energïa intensa se produce mientras el pistïn estï en el punto muerto superior (PMS) . En este momento, el brazo de palanca definido por el ïngulo de la biela y el centro del cigïeïal es el mïs pequeïo.

Para que las condiciones sean ideales, la explosiïn, en el motor alternativo, deberïa intervenir mientras la biela estï horizontal con respecto al eje del cigïeïal, es decir, mientras el brazo de palanca es tambiïn mïximo. Ciertos sistemas, tales como el motor pistola, proponen diferir la explosiïn con el fin de que sus efectos mïximos intervengan mientras el pistïn del motor alternativo correspondiente ha sobrepasado en varias decenas de grados su punto muerto superior (PMS) .

Resulta de ello que los motores de explosiïn actuales, que utilizan carburantes fïsiles o similares, aun cuando tienen relativamente buenas prestaciones, no permiten producir energïa mecïnica en condiciones ïptimas. Ademïs, la utilizaciïn de combustibles fïsiles que estïn en vïas de agotamiento, estï destinada a detenerse en un futuro relativamente prïximo. Por ïltimo, la utilizaciïn de combustibles fïsiles es contaminante, puesto que expulsa masas de anhïdrido carbïnico y partïculas no quemadas, en parte responsables del recalentamiento climïtico y de la contaminaciïn de nuestra atmïsfera.

La publicaciïn WO 2005/119015 describe un motor de hidrïgeno de cuatro tiempos que necesita un primer ciclo de funcionamiento en el que el aire es aspirado para ser comprimido con el fin de elevar su temperatura. Este aire caliente se utiliza para provocar la explosiïn de una mezcla de vapor de agua e hidrïgeno inyectada en el cilindro cuando el pistïn en el punto muerto superior durante un segundo ciclo de funcionamiento. Durante la subida del pistïn al final del segundo ciclo, el vapor de agua es evacuado por una vïlvula de escape, se condensa y puede ser reutilizado para un nuevo ciclo. El agua puede servir asimismo para enfriar el motor haciïndola circular alrededor del pistïn.

Las publicaciones DE 102 19 009 y JP 2008 063980 describen unos motores de hidrïgeno de dos tiempos en los que la mezcla de aire e hidrïgeno es comprimida en el cilindro del pistïn y la explosiïn de la mezcla es generada en el punto muerto superior del pistïn por una bujïa de encendido.

Estas soluciones denominadas ecolïgicas no son ïptimas, ya que necesitan todas ellas una fase de compresiïn que consume energïa.

Exposiciïn de la invenciïn La presente invenciïn propone una alternativa que tiene por objetivo suprimir la contaminaciïn de los gases de escape producidos habitualmente por los motores tïrmicos actuales, ofreciendo un motor de explosiïn cuyo funcionamiento estï optimizado de tal manera que la energïa producida en el curso del ciclo de funcionamiento sea utilizada del mejor modo para generar unas fuerzas mecïnicas, suprimiendo al mismo tiempo la utilizaciïn de combustibles fïsiles difïciles y peligrosos de extraer y utilizando sustancias renovables indefinidamente en el planeta.

Con este fin, el procedimiento segïn la invenciïn se caracteriza porque comprende las etapas de la parte caracterizadora de la reivindicaciïn 1.

De forma ventajosa, el procedimiento comprende una etapa preliminar durante la cual se produce, por electrolisis del agua de dicho depïsito, dihidrïgeno gaseoso, del cual se extrae por lo menos un volumen predeterminado durante dicha primera etapa de funcionamiento del motor.

Durante dicha etapa preliminar se utiliza preferentemente agua salada contenida en dicho depïsito para producir dihidrïgeno gaseoso por electrolisis y enfriar... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de funcionamiento de un motor (10) de explosiïn de dos tiempos del tipo alternativo, que comprende un depïsito de agua (23) , por lo menos un cilindro (11) , un pistïn (12) mïvil segïn un movimiento axial

alternativo alojado en el interior de este cilindro, teniendo este pistïn una cabeza y un brazo articulado a esta cabeza, y por lo menos una vïlvula de admisiïn (19) y una vïlvula de escape (20) dispuestas en el cilindro (11) por encima de dicho pistïn (12) , procedimiento en el que se utiliza dihidrïgeno gaseoso, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas siguientes:

a. una primera etapa durante la cual se admite en un espacio de dicho cilindro (11) localizado por encima de la cabeza de dicho pistïn (12) un volumen predeterminado de dihidrïgeno gaseoso y un volumen predeterminado de una mezcla gaseosa que contiene oxïgeno;

b. una segunda etapa durante la cual se provoca mediante unos medios de encendido (22) la explosiïn de la 15 mezcla de dihidrïgeno gaseoso y oxïgeno introducida en el cilindro (11) , en el momento en que el pistïn (12) ha sobrepasado el punto muerto superior (PMS) ;

c. por lo menos una tercera etapa durante la cual se inyecta un volumen predeterminado de agua de dicho depïsito (23) en dicho cilindro (11) , en un espacio dispuesto por encima de dicho pistïn (12) , para transformar instantïneamente esta agua en vapor de agua a muy alta presiïn bajo el efecto del calor producido por la explosiïn de la mezcla de dihidrïgeno gaseoso y oxïgeno que contribuye a generar un par importante y para enfriar el motor; y

d. una cuarta etapa durante la cual se evacua el vapor de agua producido por evaporaciïn del agua inyectada y 25 por la combustiïn del dihidrïgeno gaseoso,

en las que dichas primera, segunda y tercera etapas de funcionamiento se efectïan mientras dicho pistïn (12) pasa del punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI) , mientras que dicha cuarta etapa de funcionamiento se efectïa mientras dicho pistïn (12) pasa del punto muerto inferior (PMI) al punto muerto superior (PMS) .

2. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque comprende una etapa preliminar durante la cual se produce, por electrolisis de un volumen determinado de agua de dicho depïsito (23) , dihidrïgeno gaseoso del cual se extrae por lo menos un volumen predeterminado durante dicha primera etapa.

3. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 2, caracterizado porque la electrolisis del agua de dicho depïsito (23) se efectïa segïn un procedimiento de electrolisis a alta temperatura.

4. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 2, caracterizado porque durante dicha etapa preliminar, se utiliza agua salada para producir dihidrïgeno gaseoso por electrolisis.

5. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, realizado por un motor (10) que tiene varios cilindros (11) que comprenden cada uno de ellos un pistïn (12) alojado en uno de dichos cilindros, caracterizado porque se efectïa el conjunto de las primera, segunda, tercera y cuarta etapas individualmente en cada uno de los cilindros (11) de dicho motor (10) , estando cada una de dichas etapas efectuadas en uno de los cilindros (11) desplazada en el tiempo con

respecto a la etapa correspondiente efectuada en otro de dichos cilindros (11) de dicho motor (10) .

6. Motor de explosiïn de dos tiempos del tipo alternativo (10) , que comprende un depïsito de agua (23) , por lo menos un cilindro (11) , un pistïn mïvil (12) segïn un movimiento axial alternativo alojado en el interior de este cilindro, teniendo este pistïn una cabeza y un brazo articulado a esta cabeza, por lo menos una vïlvula de admisiïn (19) y por lo menos una vïlvula de escape (20) dispuestas en el cilindro por encima de dicho pistïn, caracterizado porque comprende:

a. unos medios (19, 19a, 21a) para admitir durante una primera etapa, en dicho cilindro (11) , en un espacio localizado por encima de la cabeza de dicho pistïn (12) , un volumen predeterminado de dihidrïgeno gaseoso 55 y un volumen predeterminado de una mezcla gaseosa que contiene oxïgeno,

b. unos medios de encendido (22) para provocar, durante una segunda etapa, la explosiïn de la mezcla de dihidrïgeno gaseoso y oxïgeno admitida en el cilindro (11) , en el momento en el que el pistïn (12) ha sobrepasado el punto muerto superior (PMS) ,

c. unos medios (21b) para inyectar durante por lo menos una tercera etapa, un volumen predeterminado de agua de dicho depïsito (23) , en dicho cilindro (11) , en un espacio dispuesto por encima de dicho pistïn (12) , para transformar instantïneamente esta agua en vapor de agua a muy alta presiïn bajo el efecto del calor producido por la explosiïn del dihidrïgeno gaseoso y oxïgeno que contribuye a generar un par importante, y

para enfriar el motor, y

d. unos medios (20, 20a) para evacuar durante una cuarta etapa, el vapor de agua producido por evaporaciïn del agua inyectada y la combustiïn del dihidrïgeno gaseoso, en el que dichas primera, segunda y tercera etapas de funcionamiento se efectïan mientras dicho pistïn (12) pasa del punto muerto superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI) , y dicha cuarta etapa de funcionamiento se efectïa mientras dicho pistïn (12)

pasa del punto muerto inferior (PMI) al punto muerto superior (PMS) .

7. Motor segïn la reivindicaciïn 6, caracterizado porque comprende unos medios (27) para producir por electrolisis del agua de dicho depïsito (23) , dihidrïgeno gaseoso.

8. Motor segïn la reivindicaciïn 7, caracterizado porque dicho depïsito de agua (23) contiene agua salada para producir dihidrïgeno gaseoso por electrolisis.

9. Motor segïn la reivindicaciïn 7, caracterizado porque dichos medios para producir el dihidrïgeno gaseoso son unos medios para efectuar electrolisis a alta temperatura. 15

10. Motor segïn la reivindicaciïn 6, caracterizado porque dichos medios para admitir durante una primera etapa un volumen predeterminado de dihidrïgeno gaseoso comprenden un inyector (21a) .

11. Motor segïn la reivindicaciïn 6, caracterizado porque dichos medios para admitir durante una primera etapa un

volumen predeterminado de una mezcla gaseosa que contiene oxïgeno, comprenden una vïlvula de admisiïn (19) asociada a una tubuladura de admisiïn (19a) .

12. Motor segïn la reivindicaciïn 6, caracterizado porque dichos medios para inyectar un volumen predeterminado de agua en dicho cilindro (11) comprenden un inyector (21b) conectado a travïs de una bomba de inyecciïn (30) al 25 depïsito de agua (23) .

13. Motor segïn la reivindicaciïn 6, teniendo este motor varios cilindros (11) que comprenden cada uno un pistïn (12) alojado en el cilindro, caracterizado porque comprende unos medios de mando para que, en cada uno de los cilindros (11) , las etapas correspondientes a uno de los cilindros sean desplazadas en el tiempo con respecto a las 30 etapas correspondientes en cada uno de los demïs cilindros.