Motor rotativo de ciclo partido.

Motor rotativo de ciclo partido.

La invención consiste en un motor rotativo de ciclo partido,

en el que participa al menos una cámara principal (1), en la que es desplazable un rotor principal (3), de manera que dos de los cuatro tiempos de funcionamiento, expansión-escape, tiene lugar en dicha cámara principal (1), y los otros dos tiene lugar en una cámara secundaria (11), actuando de admisión y compresión, realizándose los cuatro tiempos en un determinado giro del motor, con la particularidad de que axialmente a la cámara principal, se establece una cámara secundaria (11) en la que juega un rotor secundario (17) que se encuentra desfasado unos grados con respecto al rotor principal, en funciones de contrapeso, así como de compresor, y elemento de bombeo de comburente hacia las cámaras de combustión principal/es, con la particularidad de que entre unas y otras cámaras se definen conducciones de entrada y salida de dichos gases así como medios para controlar la obturación y desobturación de dichas conducciones. Para compensar el desfase existente entre el rotor secundario en funciones de contrapeso y el rotor primario, se ha previsto la inclusión de un contrapeso segundario (18), que es aprovechado para generar energía eléctrica.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un motor rotativo de ciclo partido, que presenta la particularidad de que sus contrapesos presentan una especial configuración que permiten a la vez de actuar como elemento o elementos estabilizadores del motor, como elemento compresor destinado a proporcionar el flujo de aire o comburente que entra en las cámaras del motor, bien de forma directa, o a través de un depósito de aire comprimido, además de generar energía eléctrica.

El objeto de la invención es proporcionar un motor rotativo de ciclo partido con un menor número de piezas de motor, en el que los tiempos de funcionamiento se encuentran divididos en cámaras diferentes, permitiendo diferentes modalidades de funcionamiento, todo ello con un rendimiento elevado, sin necesidad de grandes cubicajes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el ámbito de aplicación práctica de la invención, son conocidos una gran variedad de motores rotativos, como puede ser el documento WO 9534749, en el que se describe un motor rotativo con admisión y escape axiales, en la que sus pistones realizan movimientos contrarios dentro de una cámara de explosión circular, de manera que la admisión de gases se produce mediante la sincronización de los pistones con unos discos que abren y cierran las correspondientes lumbreras, pudiéndose este proceso considerarse equivalente a una admisión atmosférica de un motor de combustión interna tradicional.

Consecuentemente, el rendimiento de este tipo de motores se ve sensiblemente limitado frente a motores sobrealimentados.

Si bien son conocidos diferentes tipos de mecanismos para llevar a cabo este tipo de

sobrealimentación, ya sea a través de los gases de escape expulsados (turbocompresores), o bien mediante elementos mecánicos (compresores) accionados por la transmisión del motor, este tipo de elementos constituyen elementos independientes del motor, con esta única función, de manera que, no permiten aunar varias funciones en un mismo elemento, simplificando la estructura del motor, y consecuentemente mejorándolo.

Si bien es cierto que en la patente británica GB 943693 se describe un motor rotativo en el que se establece un ventilador que actúa como volante de inercia, al que se pueden aplicar pesos para equilibrar la excéntrica y el rotor, dicho elemento tiene como finalidad principal refrigerar el motor, de manera que el mismo no controla ni regula la entrada y salida de gases que entran en las cámaras de dicho motor, no previéndose el empleo de y llenado a partir de este elemento de uno o mas depósitos de aire comprimido.

En cualquier caso, este tipo de motores presentan una estructuración sumamente compleja, con unos consumos de combustible elevados.

En este sentido, tradicionalmente, en los motores rotativos de cuatro tiempos, el hecho de producirse la combustión durante la carrera de expansión del cilindro produce una gran pérdida de potencia debido a la pérdida de presión que se experimenta en la expansión.

En definitiva, si bien existe una gran variedad de motores rotativos, ninguno presenta las características estructurales y funcionales del motor rotativo de ciclo partido objeto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El motor rotativo de ciclo partido que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, merced a una novedosa estructuración sumamente efectiva, con un menor número de piezas de motor, en el que los tiempos de funcionamiento se encuentran divididos en cámaras diferentes, permitiendo diferentes modalidades de funcionamiento.

Para ello, se parte de la estructura convencional de cualquier motor rotativo, en la que se

establece una serie de cámaras en las que juegan respectivos rotores, con sus correspondientes lumbreras de entrada de aire y sus complementarias cámaras de salida de gases, así como con los clásicos alojamientos para los sistemas de encendido, inyectores etc, con la particularidad de que, se define al menos un rotor principal, un rotor secundario en funciones de contrapeso, y un segundo contrapeso, de manera que los cuatro tiempos clásicos de funcionamiento (admisión-compresión-expansión-escape) tienen lugar en dos cámaras diferentes, actuando uno de los lóbulos del rotor como compresor y asumiendo la admisión y la compresión, mientras que el segundo lóbulo actúa como motor produciendo la expansión y el escape, lo que permite que los cuatro tiempos se realicen en un determinado giro del motor.

El motor puede disponer indistintamente de una o dos cámaras de combustión principales, con sus correspondientes rotores, de manera que paralelamente a la/las mismas, se establece otra cámara en las que se establece un rotor secundario, en funciones de contrapeso, pero con la particularidad de que en dicha cámara se produce por el propio desplazamiento del rotor, un efecto de aspiración e impulsión de gases que, a través de los correspondientes compartimentos entre unas y otras cámaras, se aprovechan para controlar la entrada y salida de gases a las cámaras de admisión-compresión y expansión-escape.

Este contrapeso está desfasado un cierto número de grados con respecto a los rotores principales, con lo que, como se verá más adelante, el mismo se complementa con un segundo contrapeso con el que se compensa este desfase.

La principal ventaja de la división por un lado de la admisión y la compresión y por otro lado la explosión y escape permiten mejorar las prestaciones en cuanto a potencia efectiva y a reducción de cilindrada, y por lo tanto una consecuente reducción de consumo (reduciendo aún más si aplicamos un turbocompresor).

Al añadirle un turbocompresor (movido por los gases de escape), las dimensiones del rotor secundario se reducen (Mejorando el ciclo Miller), por lo tanto, aumenta el contrapeso segundo.

La principal ventaja que presentan este sistema frente al ciclo Miller es debido al hecho de que la etapa de admisión y compresión se encuentra en un lóbulo independiente frente a la

carrera de expansión y escape, esta configuración permite dimensionar ambos lóbulos de manera independiente sin tener que recurrir al sistema de cierre adelantado de válvulas de admisión para diferenciar la carrera de admisión frente a la carrera de expansión, por lo que con este sistema las pérdidas por bombeo se reducen al mínimo frente al ciclo Miller, mientras que el rendimiento volumétrico de llenado del lóbulo aumenta.

Otra de las características principales por las que este tipo de configuración crea una gran diferenciación con respecto a los ciclos tradicionales de funcionamiento es el hecho que la combustión se produce después de que el rotor de expansión alcance el punto muerto superior, es decir durante la carrera de expansión. Tradicionalmente el hecho de producirse la combustión durante la carrera de expansión del cilindro producía una gran pérdida de potencia debido a la pérdida de presión que se experimentaba en la expansión, para contrarrestar este efecto, en el motor se intenta crear las condiciones propias de una combustión producida al alcanzar el rotor principal el punto muerto superior, para ello introducimos en la cámara del rotor principal aire mezclado con combustible a alta presión a la vez que se pretende que la combustión del combustible se produzca lo más próximo al punto muerto superior a pesar que el pistón está comenzando a realizar la carrera de expansión.

Además el hecho de realizarse la combustión durante la carrera de descenso del cilindro permite una optimización de entrega de par.

A partir de esta estructuración, el rotor secundario, rota en dirección contraria al rotor principal, aspira e impulsa el aire a través de una serie de conductos de aire comprimido que acceden a las cámaras principales, las cuales disponen axialmente de una serie de lumbreras por las que son expulsados los gases de escape.

En cuanto al rotor principal, en el mismo se definen dos lóbulos, de manera que en uno de ellos en el extremo y parte del lateral se definen una serie de conductos internos, mientras que el otro lóbulo carece de los mismos.

De forma más concreta, uno de los conductos se materializa en un conducto de salida de gases, de manera que los mismos escapan al entrar en dicho conducto y salir por las lumbreras de la cámara principal de forma axial, obteniéndose una expansión completa, de

forma análoga al ciclo de Atkinson.

Paralelamente, en dicho lóbulo se establecen adicionalmente dos conductos convenientemente independizados, para la entrada y salida de aire, de manera que, cuando dicho lóbulo se encuentra en el punto muerto superior, y los gases...

1a.- Motor rotativo de ciclo partido, que siendo del tipo de los que incorporan una serie de cámaras en las que juegan respectivos rotores, con sus correspondientes tomas de entrada de aire y sus complementarias cámaras de salida de gases, así como con los clásicos alojamientos para los sistemas de encendido, inyectores etc, caracterizado porque en el mismo participa al menos una cámara principal (1), en la que es desplazable un rotor principal (3), de manera que los tiempos de funcionamiento, concretamente los tiempos de expansión y escape tienen lugar en la cámara principal (1), habiéndose previsto la inclusión de al menos una cámara secundaria, en la que juega un rotor secundario (17) en funciones de contrapeso, encargado a su vez de llevar a cabo los tiempos de admisión y compresión, y que actúa como elemento de bombeo de aire o comburente tanto a las cámaras principales como a los depósitos de aire comprimido, con la particularidad de que entre unas y otras cámaras se definen conducciones de entrada y salida de dichos gases así como medios para controlar la obturación y desobturación de dichas conducciones, con la particularidad de que el rotor secundario (17) en funciones de contrapeso está desfasado con respecto al rotor principal, de manera que el conjunto se equilibra mediante un segundo contrapeso (18), asociado a medios de generación de energía eléctrica.

2a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, caracterizado porque el mecanismo definido por el rotor secundario alimenta a un depósito de aire comprimido.

3a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, caracterizado porque la cámara principal (1 -1 -1 ), presenta una de configuración o sección interna triangular, a base de un cuerpo central que se corresponde con la cámara principal (1), y dos elementos en funciones de tapas laterales (1 -1 ) o paredes laterales de dicha cámara, en cuyo seno juega el rotor principal (3), asociado al eje (6) del motor, a través del correspondiente mecanismo excéntrico, incluyendo unas cámaras de sellado internas (7) con sus correspondientes sellos (8) de estanqueidad del rotor principal (3) en sus desplazamientos angulares.

4a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, caracterizado porque en cada rotor principal (3), se definen dos lóbulos extremos, de manera que en uno de ellos en el

extremo y parte del lateral se definen una serie de conductos internos, materializados en un conducto de salida de gases (32), y dos conductos convenientemente independizados (33- 34), para entrada y salida de aire.

5a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicaciones 1a y 3a, caracterizado porque la cámara secundaria se comunica con un depósito de aire comprimido, de alimentación de las lumbreras de la cámara de combustión, a través de sendas cámaras (27) establecidas en correspondencia con sus vértices, las cuales están asistidas por las complementarias válvulas rotativas (28).

6a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, caracterizado porque en la cámara secundaria (11), se establecen axialmente sobre las paredes laterales de dicha cámara, unas lumbreras de aspiración de aire (13) estando asistidas en una de dichas paredes por una válvula rotativa (24) con un orificio (25) de control del flujo del aire de entrada en las cámaras, mientras que en la cara o pared opuesta de dicha cámara secundaria (11) se establece una válvula rotativa (22) con un orificio (23) para paso del aire comprimido.

7a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, caracterizado porque axialmente a la cámara de combustión (1), sobre una de sus paredes laterales, se establecen axialmente tres lumbreras (12) de escape, mientras que en la cara o pared opuesta de dicha cámara se establecen axialmente una serie de orificios (2) de entrada y salida de aire para refrigeración de las cámaras.

8a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, caracterizado porque en la superficie interior de la cámara secundaria (11) se establecen cámaras de sellado (29) asistidas por los correspondientes sellos (30).

9a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicaciones 1a y 3a, caracterizado porque la cámara secundaria (11), axial a la cámara de combustión, en la que juega el rotor secundario en funciones de contrapeso y elemento de bombeo de los gases de entrada y salida de la cámara de combustión principal, y que alimenta al deposito de aire comprimido, se conecta a un sistema de frenada regenerativa para restar tensión a los frenos del

vehículo en el que se instale el motor.

10a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, caracterizado porque incorpora un turbocompresor movido por los gases de escape asociado a los conductos de admisión 5 del motor, en cuyo caso, el contrapeso primario presenta unas dimensiones menores, compensándose dicha reestructuración con un incremento de las dimensiones del contrapeso secundario.

11a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicación 1a, 2a y 7a, caracterizado porque 10 en correspondencia con las válvulas (28) establecidas en los vértices de la cámara secundaria (11), se define una vía de recirculación del aire impulsado hacia un depósito de aire comprimido que alimenta a la cámara principal, accediendo a esta mediante conductos asistidos por electroválvulas (4).

12a.- Motor rotativo de ciclo partido, según reivindicaciones 1a y 11a, caracterizado porque

en correspondencia con las válvulas (28) establecidas en los vértices de la cámara secundaria (11) se definen conductos o tomas (19) de entrada de aire atmosférico, desobturables por las válvulas rotativas en orden a que el rotor principal (3) no trabaje el vacío.