CÁMARA DE COMBUSTIÓN TUBULAR SIMÉTRICA.
Cámara de combustión tubular simétrica.
Se describe una cámara de combustión caracterizada por su geometría para mejorar la eficiencia energética de los motores de combustión,
concretamente, una cámara de combustión que contiene al menos dos cavidades tubulares simétricas respecto al centro geométrico de la cámara donde se ubican los pistones. La cámara de combustión se puede acoplar tanto a dos motores de 2 tiempos como a dos motores de 4 tiempos.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201001241.
Solicitante: MASÓ I REIG, Francesc Xavier.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: MASÓ BOSCH,Francisco.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F01B7/14 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR. › F01B MAQUINAS O MOTORES, EN GENERAL O DEL TIPO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO, p. ej. MAQUINAS DE VAPOR (del tipo con pistón rotativo u oscilante F01C; de desplazamiento no positivo F01D; motores de combustión F02; aspectos de la combustión interna de los motores con pistones alternativos F02B 57/00, F02B 59/00; máquinas de líquidos F03, F04; cigüeñales, cabezas de biela, bielas F16C; volantes F16F; órganos de transmisión para convertir un movimiento de rotación en movimiento alternativo, en general F16H; pistones, bulones de pistón, cilindros, para motores en general F16J). › F01B 7/00 Máquinas o motores con dos o más pistones alternativos en un mismo cilindro o dentro de cilindros prácticamente coaxiales (opuestos en relación al árbol principal F01B 1/08). › actuando en diferentes árboles principales.
- F02B75/28 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION. › F02B MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES DE COMBUSTION EN GENERAL (plantas de turbinas de gas F02C; plantas de motores de desplazamiento positivo de gas caliente o de productos de combustión F02G). › F02B 75/00 Otros motores, p. ej. motores de un solo cilindro. › Motores con varios pistones alternativos que se desplazan en el mismo cilindro o en cilindros sensiblemente coaxiales (opuestos con relación al árbol principal F02B 75/24).
Descripción:
Cámara de combustión tubular simétrica.
Campo técnico de la invención La presente invención describe una cámara de combustión caracterizada por su geometría para mejorar la eficiencia energética de los motores de combustión.
Antecedentes de la invención Los motores de combustión interna constan de una cámara de combustión o explosión en la que se produce la expansión de los gases después de la ignición del combustible catalizada por la bujía, en los motores de gasolina, o por el aumento de presión, en los motores diesel. Las cámaras de combustión también disponen de medios para la admisión del combustible y medios para la expulsión de los gases cada ciclo. Los gases generados son los responsables del movimiento de los pistones. Sin
embargo, es conocido por el experto en la materia que se
pierde una cantidad considerable de energía en los
impactos de las explosiones contra la junta de culata
del motor.
El estado de la técnica muestra diferentes disposiciones y formas de la cámara de combustión para obtener diferentes efectos técnicos. A título de ejemplo, ES2162407 describe una cámara de combustión con tres válvulas y una bujía en el centro de la misma para mejorar el funcionamiento del motor y reducir el tamaño del mismo.
Mientras que ES2047034 utiliza una cámara descentrada respecto al eje central para ahorrar combustible y
reducir los niveles de gases contaminantes.
Objeto de la invención El problema resuelto por la invención es aumentar el rendimiento energético de los motores: disminuir el consumo de combustible, reducir la emisión de gases, evitar las vibraciones y ruidos de los motores, reducir la temperatura de trabajo de los motores y eliminar medios adicionales de refrigeración. La solución encontrada por los inventores es la cámara de combustión simétrica descrita en las reivindicaciones. La presencia en la cámara de combustión de cavidades tubulares simétricas respecto al centro geométrico de la cámara, donde se ubicarán los cilindros, aumenta la eficacia energética, ya que con esta disposición se obtiene el máximo rendimiento de la fuerza expansiva de los gases proyectados contra las cabezas de los pistones enfrentados cuando la cámara de combustión se acopla a dos motores de dos tiempos o a dos motores de cuatro tiempos. La simetría del dispositivo hace que las fuerzas opuestas se contrarresten y se evita el uso de la culata del motor.
Descripción de las figuras La figura 1 muestra una cámara tubular (1) que comprende dos cavidades cilíndricas simétricas respecto al centro geométrico de la cámara ( 9) por donde se expanden los gases de la explosión desplazando la cabeza de los pistones ( 2) . La figura también muestra una bujía ( 6) utilizada como medio de ignición. La figura 2 muestra un esquema del funcionamiento de la cámara de combustión acoplada a dos motores de dos tiempos.La explosión de los gases de combustión, catalizada por la bujía (6) , desplaza a las cabezas de los pistones en sentidos opuestos. La biela (3) y elcigüeñal (4) transforman el movimiento rectilíneo en movimiento rotatorio que se transmite al eje principal de fuerza (5) .La figura muestra dos generadores eléctricos acoplados a los engranajes helicoidales intermedios (10) . La figura 3 muestra el grupo de engranajes helicoidales que transmiten las fuerzas de los ejes laterales al eje principal o central de fuerza (5) . La figura 4 y 5 muestran dos vistas de una cámara de combustión para acoplar a dos motores de cuatro tiempos (1) que comprende dos bujías (6) , una válvula de escape
(8) , una válvula de admisión (7) . La cámara de combustión
contiene dos cavidades cilíndricas (9) por donde se
desplazan los gases de combustión para emp ujar a los
pistones (2) .
La figura 6 muestra un croquis de la cámara de combustión
(1) con dos bujías (6) .
Descripción detallada de la invención La cámara de combustión comprende, junto a las válvulas de admisión, válvulas de escape y medios para la
ignición, dos cilindros conectados a la cámara de combustión que están distribuidos simétricamente respecto al centro geométrico de la cámara. En un modo preferente, la cámara comprende una cavidad tubular formando un ángulo de 180°, pero pueden ser posibles otras configuraciones como cuatro cavidades formando ángulos de 90°. Frente a la cavidad tubular se ubican los pistones que son impulsados por la acción de los gases de combustión. La cámara de combustión debe poseer medios para la admisión del combustible, medios para la expulsión de los gases en cada ciclo y medios de ignición, es decir una bujía para los motores de gasolina o medios para la compresión para los motores diesel.En un modo preferente las cavidades tubulares de ambos extremos terminan en forma de cono truncado y el diámetro de la base menor del cono truncado es la mitad del diámetro de la base mayor del cono truncado e igual al diámetro del cilindro o sus múltiplos.Con esta disposición geométrica se obtiene el máximo de rendimiento de la fuerza expansiva de los gases proyectados contra las cabezas de los pistones
enfrentados. La cámara de combustión se puede acoplar a dos motores de dos tiempos o a dos motores de cuatro tiempos eliminándose la culata presente en los motores actuales. En modo preferente, la cámara de combustión se acopla a dos motores de dos tiempos ya que éstos son más ligeros y más sencillos de fabricar que los motores de cuatro tiempos. En esta disposición de dos motores de dos tiempos los medios de admisión y de expulsión se localizan al final del recorrido de los pistones. La citada disposición permite aumentar el rendimiento de los motores ya que se eliminan completamente las pérdidas de energía por la percusión de la explosión contra la culata. La explosión de los gases de combustión desplaza a las cabezas de los pistones en sentidos opuestos. La biela y el cigüeñal transforman el movimiento rectilíneo en movimiento rotatorio que se transmite al eje principal de fuerza. La ventaja de la invención, como se observa en la figura 5, es que las fuerzas producidas por los pistones opuestos se transmiten de forma aditiva al eje principal de fuerza. Es decir, dado que las moléculas de los gases calientes en expansión se apoyan entre sí y en direcciones opuestas, queda suprimido el golpe de explosión contra las culatas rígidas, reduciéndose las pérdidas de energía que se transforman en trabajo mecánico al incidir directamente sobre las cabeza de los pistones dispuestos simétricamente. Además, el movimiento rectilíneo alternativo se transforma en un movimiento rotario aditivo. En otro modo preferente, como muestra la figura 2, en los ejes helicoidales intermedios se pueden acoplar uno o dos generadores para cargar las baterías del sistema, para generar la chispa en las bujías en cada ciclo del motor o para utilizar la electricidad generada como fuerza motriz alternativa. Dado el reducido tamaño de los motores de dos tiempos, el sistema formado por la cámara de combustión es idóneo para todo tipo de vehículos y aparatos tales como: motores fuera borda, bombas de agua, coches híbridos, generadores eléctricos. En un modo especial, el sistema es adecuado para motocicletas debido a que las temperaturas de los gases de escape son menores que los motores convencionales, evitándose el riesgo de quemaduras con el tubo de escape. El volumen de la cámara de combustión es proporcional aldiámetro de los cilindros. El experto en la materia puede
fabricar cualquier cámara para cualquier cilindrada de
motor.
La cámara de combustión simétrica se utilizó para
construir un prototipo de propulsor experimental de 100
ce conectado a un generador eléctrico de 12V 85Ah para
analizar el efecto de eliminar las culatas. Los datos obtenidos muestran que a igual potencia, el consumo de combustible se reduce un 45-50% comparado con los motores con culatas, ya que se estimó un consumo del motor de 100 ce aproximado de 250-290 ml de combustible en 30 minutos de funcionamiento a 2500 rpm.Además, la temperatura de los gases de escape fue de 160-1700C y la temperatura de la cámara tubular no superó los 176°C. Dada la simetría del sistema durante su funcionamiento no se produjeron vibraciones. A modo de ejemplo, con el motor a 2500 rpm y sin medios adicionales de suspensión o amortiguación no se derramó el agua de un vaso lleno que se colocó encima del motor.
10
Reivindicaciones:
l. Cámara de combustión (1) que comprende medios de admisión y de escape (7, 8) , medios de ignición ( 6) caracterizada porque contiene al menos dos cavidades tubulares simétricas (9) respecto al centro geométrico de la cámara donde se ubican los pistones (2) .
2. Cámara de combustión según la reivindicación 1 caracterizada porque las cavidades tubulares terminan en forma de cono truncado.
3. Cámara de combustión según la reivindicación 2 caracterizada porque el diámetro de la base menor del cono truncado es la mitad del diámetro de la base mayor del cono truncado e igual al diámetro del cilindro o sus múltiplos.
4. Cámara de combustión según las reivindicaciones 1-3 caracterizada porque está acoplada a dos motores de 2 tiempos.
5. Cámara de combustión según la reivindicaciones 1-3 caracterizada porque se acopla a dos motores de 4 tiempos.
6. Motores que contienen la cámara de combustión de las reivindicaciones 1-3.
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