BR112016000047B1 - Motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

motor de combustão interna a presente invenção refere-se a um motor de combustão interna, corrente alternada, dispondo de um conjunto de chassi fixo, e comporta ao menos um conjunto elementar denominado cilindro, co m centro o determinado em um eixo z do motor, contendo o referido cilindro um número inteiro n superior ou igual a 3, de sistemas pistão-biela-manivela igualmente divididos em revolução em torno do eixo z do motor, cada sistema pistão-biela-manivela contendo ao menos: um conjunto de pistão contendo a o menos uma face de cilindro (51), uma área de deslizamento (52) cuja interseção com uma borda da face de cilindro (51) é uma linha de ressalto, denominada levante máximo (53); e um dispositivo de vedação contendo a área de deslizamento (52). o motor compreende ainda um mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30), contendo ao menos uma árvore de transmissão (39), em rotação cíclica e uniforme, que aciona e posiciona o conjunto de pistão em relação ao conjunto do chassi, seguindo um movimento em um plano p perpendicular ao eixo z do motor. ao longo de um ciclo, o volume da câmara (35 ) atinge ao menos um mínimo, no momento do ciclo denominado ponto morto superior, e ao menos um máximo, no momento do ciclo denominado ponto morto inferior. no ponto morto superior, o volume da câmara (35) é delimitado pelas n porções. o motor contendo igualmente ao menos um dispositivo de sincronização, sincronizando em frequência e fase as n árvores de transmissão (39) dos n mecanismos cíclicos de transmissão e de orientação (30), de acordo com a sua divisão na revolução em torno do eixo z do motor, para um mesmo cilindro e dispositivo de sincronização atuantes em cada cilindro do motor.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção diz respeito à arquitetura cinemática e à disposição de um motor de combustão interna e alternativo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A maioria dos motores de combustão interna dispõem de câmara de combustão e de trabalho do fluido, cujo volume varia pelo movimento alternativo de um pistão em um cilindro. Uma rara exceção industrialmente testada e aprovada é o motor Wankel com pistão rotativo.

[003] O estado da técnica apresenta outras arquiteturas de motor a combustão munidos de uma câmara de combustão não convencional, ou seja, não incluindo pistão cilíndrico fazendo translação em um cilindro e câmara mais para compacta, tais como aquelas descritas nas patentes: • US 5 012 769 A de 7 de maio de 1991 (Cottingham Brent R [US]) • US 4 802 449 A de 7 de fevereiro de 1989 (Yang Ping [US]) • US 2008/087237 A1 de 17 de abril de 2008 (Dick Timber [US])

PROPORÇÃO ÁREA EM RELAÇÃO AO VOLUME / PERDAS TÉRMICAS

[004] A câmara de combustão no Ponto Morto Superior (PMS ou TDC - Top Dead Center), com tal disposição clássica pistão-cilindro, apresenta uma elevada proporção “área de parede sobre volume de câmara”, quando comparada ao mínimo geométrico possível proporcionado pela esfera, a saber, aproximadamente a metade, sem considerarmos os rebaixos cilíndricos que aumentam ainda mais essa proporção.

[005] As perdas térmicas pelas paredes da câmara de combustão e pelo cilindro, de um motor a explosão com combustão interna clássica, representando aproximadamente um terço do poder calorífico do combustível (para uma cilindrada unitária “automotiva” de aproximadamente 500 cm3). Assim sendo, diminuir esta área, mantendo por outro lado todas as outras medidas imutáveis, permitiria diminuir as perdas térmicas nas paredes e, portanto, melhorar o rendimento do motor. O melhor do estado da arte, neste aspecto, é proporcionado pelos motores a diesel com pistões opostos (2 tempos), diminuindo a relação área/volume da câmara de combustão.

FORÇAS DE PRESSÃO

[006] O mecanismo do clássico sistema pistão-biela-manivela é dimensionado, entre outros fatores, de acordo com as forças inerciais associadas ao regime máximo e de acordo com as forças máximas de pressão de cabeçote encontradas. Esta força de pressão de cabeçote é diretamente proporcional à área projetada do pistão, seguindo o eixo do cilindro, ou depende, no mesmo sentido, da constância do diâmetro do círculo na base de um cilindro. São justamente essas forças inerciais e de pressão que estabelecem, na proporção aproximada relativamente ao curso e, em parte, à massa do sistema pistão-biela-manivela, a massa do cabeçote, do cárter, dos cilindros e da parte de baixo do motor.

[007] Assim sendo, diminuir esta área projetada do pistão, mantendo por outro lado todas as outras medidas imutáveis, permitiria diminuir as forças de pressão e, portanto, reduzir a massa do sistema pistão-biela- manivela e de uma parte importante do motor.

[008] De acordo com a invenção, pela sua câmara de combustão de forma quase esférica no PMS, o motor melhora esses dois pontos precedentes. Efetivamente, para um determinado volume, a área das paredes da câmara no PMS e nas proximidades do PMS é inferior, até aproximadamente a metade no PMS: • o que diminui as perdas térmicas nas paredes no final da compressão, no momento da combustão / explosão e durante a expansão, o que aumenta o rendimento do motor. • O que diminui a somatória das forças geradas pela pressão sobre as paredes, se comparada à força de pressão aplicada em um cabeçote clássico mais aquela de um pistão clássico. Esta diminuição está efetivamente presente, mesmo que a câmara for formada pelas paredes de 3 ou 5 ou, idealmente, 4 faces de pistão. Associada a um sistema pistão-biela-manivela mais curto com dada cilindrada, este estado de coisas proporciona tornar mais leves as partes estruturais atuantes do motor e, portanto, reduzir o peso do motor como um todo.

DIAGRAMA DE DISTRIBUIÇÃO POR CICLO DE MILLER-ATKINSON

[009] O ciclo de Miller-Atkinson é eventualmente implantado nos motores de 4 tempos para melhorar o rendimento global. Esta condição é obtida de acordo com o motor: por meio de um atraso no fechamento da admissão, após o Ponto Morto Inferior (PMI ou BDC - Bottom Dead Center), deixando contidos os gases recém admitidos, ou por meio de um adiantamento no fechamento da admissão antes do Ponto Morto Inferior (PMI), limitando-se a admissão dos gases, criando assim, em ambos os casos, uma fase de compressão efetiva mais fraca que a fase de expansão efetiva, este que possibilita fazer com que os gases trabalhem mais no final da expansão, graças à sua pressão ainda considerável ao final da expansão (salvo na marcha lenta ou com carga muito reduzida), melhorando então o rendimento.

[010] Para os motores 2 tempos clássicos com um único pistão, o ciclo de Miller-Atkinson não pode ser implantado, pois para uma configuração clássica com varredura, os orifícios de admissão e de escapamento são fixos, o que sempre impõe uma fase de expansão inferior ou igual à fase de compressão. Igualmente, porque o escapamento começa antes da admissão. Isso é igualmente verdadeiro para os motores de 2 tempos com varredura unidirecional ou contínua: mono-pistão com orifício e válvula ou até mesmo para configurações com pistões opostos.

[011] De acordo com a invenção, na sua versão preferencial de 2 tempos, o motor adota o ciclo de Miller-Atkinson em virtude da sua distribuição “escalonada”. Efetivamente, os canais de admissão como de escapamento apresentam 2 partes em série de abertura/fechamento, a saber, os orifícios da câmara e, em seguida, o disco com orifícios. Assim sendo, contrariamente a um motor de 2 tempos clássico, um diagrama de distribuição assimétrico e otimizado pode ser implantado: • Abertura de escapamento retardada, sempre antes do PMI • Ângulo maior entre a abertura do escapamento e a abertura da admissão, a fim de dar o tempo necessário à redução da pressão dos gases na câmara a níveis inferiores àquela da admissão. • Ângulo menor entre o fechamento da admissão e o fechamento do escapamento, em um sentido ou no outro. • Fechamento completo (admissão e escapamento) retardado, bem depois do PMI, para colocar em ação o ciclo de Miller-Atkinson, ou seja, realizar uma fase de expansão efetiva superior à fase de compressão efetiva. EXEMPLO:

[012] Em geral, os motores de dois tempos clássicos simples, com pistão e orifícios, dispõem de uma varredura passível de aperfeiçoamento, em que a proporção de gases frios e queimados misturados pode ser considerável.

[013] Os motores de dois tempos a pistões opostos dispõem de orifícios de admissão e de escapamento opostos em cada extremidade do cilindro, possibilitando uma varredura unidirecional ou contínua.

[014] De acordo com a invenção, pelos seus orifícios situados na extremidade superior da câmara, pela admissão em uma extremidade e o escapamento na extremidade oposta, o motor coloca em ação tal varredura unidirecional ou contínua dos gases frios e queimados.

ATRITO DO PISTÃO

[015] As fricções no sistema pistão-biela-manivela de um motor clássico são relevantes. Particularmente, no início da expansão, a obliquidade da biela faz com que o pistão se cole fortemente contra o cilindro durante o seu movimento, gerando atrito. Da mesma forma, os mancais do virabrequim e de biela, mesmo que lubrificados, estão sujeitos ao atrito.

[016] De acordo com a invenção preferencial, o motor apresenta 4 sistemas pistão-biela-manivela, cada qual movendo o pistão por meio de um virabrequim e de uma cremalheira-pivô, ou seja, uma cinemática com pistão guiado. Não há mais obliquidade da biela como na situação interior. Portanto, esse atrito, associado de impulso lateral do pistão, é amplamente reduzido, mesmo quando substituído pelo deslizamento de uma sapata ou pelo rolamento de um rolo na cremalheira, mas cuja força é menor. Efetivamente, na invenção, dois pistões adjacentes se encostam ligeiramente em permanência sem se tocarem, ou seja, sem atrito. São os segmentos que se tocam para garantir a estanqueidade.

IGNIÇÃO A LASER

[017] Para iniciar a explosão, os motores a ignição comandada utilizam velas que geram um arco elétrico. A frente de chama parte da faísca da vela e se propaga na câmara, transmitindo uma parte do seu calor às paredes. O melhor rendimento da combustão é obtido quando: • o tempo de percurso da frente de chama for mínimo, ou seja, independentemente da turbulência, é necessário do ponto de vista geométrico uma câmara pequena ou compacta, idealmente esférica. • a transferência para as paredes do calor da frente de chama é atrasada. Idealmente realizado em uma câmara de combustão esférica cujo ponto de ignição está no centro.

[018] Em uma câmara de combustão esférica, tal como no motor de acordo com a invenção, uma vela estaria forçosamente posicionada na borda da esfera e não no centro, para poder ser resfriada e não apresentar ponto quente.

[019] Estudos foram feitos em laboratório para se criar uma ignição por raio laser. Uma ignição a laser permite uma ignição no centro da esfera, mediante focalização dos raios.

[020] Assim sendo, é em uma câmara de combustão esférica, como aquela do motor de acordo com a invenção, que a ignição por laser (com o laser focalizado sensivelmente no centro da câmara) oferece todo o seu potencial.

[021] Além disso, a fonte do laser pode estar situada no conjunto do chassi fixo e não no conjunto de pistão móvel, evitando os flexíveis elétricos de alimentação da fonte do laser. O conjunto de pistão dispõe de uma ótica de focalização em que uma face fica aparente na face do pistão, na câmara no PSM, e a outra face é visível na parte externa do conjunto de pistão, recebendo o raio laser no momento oportuno do ciclo.

CARÁTER ISOCÓRICO DA LEI DE VOLUME

[022] O regime máximo de um motor clássico a diesel é limitado pelo tempo de combustão do combustível, tempo este determinado, em dado regime, pela lei de volume da cinemática pistão-biela-manivela.

[023] De acordo com a invenção, o motor apresenta uma lei de volume mais isocórico no PMS, comparativamente a uma cinemática biela- manivela clássica de cilindrada e taxa de compressão idêntica, o que, para um motor com ignição por compressão, tal como na invenção, possibilita girar em um regime mais elevado que o motor clássico, mantendo-se o mesmo tempo para o combustível ser injetado, vaporizado e queimado.

ADAPTAÇÃO DOS REGIMES ENTRE MOTOR E CARGA

[024] A adaptação da variabilidade de regime do motor à carga a ser movida requer com frequência o emprego de ao menos de um redutor ou um multiplicador. Este último pode ser compacto e leve, quando se trata, por exemplo, de uma engrenagem planetária, entretanto, geralmente trata-se de um par de engrenagem roda-pinhão, solução técnica simples mas pesada e volumosa, pois toda a potência passa por um(a) único(a) ponto/linha de engrenamento.

[025] De acordo com a invenção, a adaptação da amplitude de regime do motor à carga a ser movida é efetivamente simplificada, pois o redutor já está presente na invenção e pode proporcionar uma redução da velocidade do eixo motor por 2,5 a 3:1 e até a 1:2 (ele aqui se torna multiplicador) em relação aos virabrequins. Como a potência passa, estando dividida, por 4 pontos/linhas de engrenamento (para um invento preferencial com N=4 virabrequins), cada dente transmite aproximadamente quatro vezes menos força, o tamanho é, portanto, reduzido. De acordo com a invenção, o redutor presente no motor com torque e redução idênticos é, portanto, mais leve que um clássico redutor com roda-pinhão.

[026] De acordo com a invenção, o motor permite evitar muito mais, mediante a adaptação da razão de transmissão do seu redutor, o emprego de um estágio de redução suplementar. Ele possibilita uma melhor adaptação ao regime da carga.

MOTOR À HÉLICE PARA AVIÃO

[027] A motorização aeronáutica de pequenos e médios aviões com hélice é geralmente realizada por um ou vários grupos motores acoplados a uma hélice, quer seja com saída direta do virabrequim do motor ou por meio de um redutor ligado ao virabrequim ou ao eixo de turbina de um turbopropulsor. O acréscimo de um redutor é um peso suplementar, mas que possibilita estabelecer regimes de hélice e de motor otimizados, maximizando a potência específica do motor. Muito raramente é adotada a rotação de duas hélices coaxiais contrarrotativas a partir de um mesmo motor, tal como, por exemplo, do avião de combate da Segunda Guerra Mundial: Spitfire, Mark 19 e 22 ou do bombardeiro estratégico da Guerra-Fria: Tupolev 95 “Bear”, pois esta escolha técnica é mais complexa, menos confiável e mais pesada.

[028] De acordo com a invenção, a saída motriz do motor pode ocorrer por meio de um duplo eixo-coaxial contrarrotativo, com relativa facilidade e um peso e um volume adicionais bem reduzidos, o que se aplica idealmente na propulsão de aviões com dupla hélice contrarrotativa coaxial cujo regime geralmente é de 1.500 rpm a 2.500 rpm, a ser interligado aos 2.000 a 5.000 rpm do motor clássico com pistões, correspondendo a uma gama habitual de 80 a 500 cavalos.

[029] Mantendo por outro lado todas as outras medidas imutáveis, com um redutor munido de uma mola de torção, para atenuar os picos de torque do motor.

EQUILÍBRIO

[030] De acordo com a invenção, o motor apresenta uma cinemática estaticamente equilibrada, de modo direto e natural e isso desde o modelo “de um cilindro”.

[031] Do ponto de vista dinâmico, o equilíbrio é garantido para todos os eixos, com exceção exclusiva da “inclinação lateral” (em outros termos, uma variação de torque em função da linha do eixo motor). Podendo, entretanto, ser facilmente atenuada ou até mesmo anulada por meio de eixos excêntricos que giram nas velocidades dos harmônicos.

DENOMINAÇÕES POR ANALOGIA COM O CLÁSSICO BIELA-MANIVELA.

[032] O invento descreve um motor de combustão cuja forma da câmara é complexa. Por analogia com o motor clássico, no âmbito da invenção, nomeia-se impropriamente cilindro esta porção elementar de motor contendo um volume elementar de trabalho ou câmara que não é cilíndrica.

[033] Igualmente, por força da linguagem, designa-se como sendo de um cilindro, de dois cilindros, três cilindros... um motor que, de acordo com a invenção, for constituído respectivamente por uma, duas, três. porções elementares de motores.

[034] Do mesmo modo, durante o ciclo do motor de acordo com a invenção, as posições correspondentes ao volume mínimo e ao volume máximo são, por analogia, respectivamente denominadas “ponto morto superior” e “ponto morto inferior”, muito embora, em seu movimento oscilante, os pistões do motor de acordo com a invenção não tenham mais ponto morto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[035] As imagens representam um motor de acordo com a invenção, aqui com 4 conjuntos de pistão por cilindro (onde N=4), salvo as imagens 4a, 4b e 4c onde N=5, sem limitar a invenção, mas para simplificar a compreensão mediante a visualização das imagens.

[036] A imagem 1 é um esquema cinemático genérico da invenção como um todo, mostrando para um cilindro do motor, um conjunto de pistão, movido por uma árvore de transmissão ou virabrequim e os seus contatos em relação às faces dos outros conjuntos de pistões, visto a partir do eixo Z do motor, em corte mediano.

[037] A imagem 2a é uma realização cinemática específica da imagem 1, em que os conjuntos de pistões são guiados entre si por uma cremalheira.

[038] A imagem 2b é uma realização cinemática específica da imagem 1, em que o conjunto do pistão inclui um pistão e uma face corta-fogo, em cremalheira e onde este pistão é guiado em rotação por uma cremalheira- pivô.

[039] A imagem 3 é uma realização cinemática específica da invenção, derivada da imagem 1, em que o conjunto do pistão é simplesmente um pistão guiado em rotação por uma cremalheira-pivô e munido de um dispositivo de vedação.

[040] A imagem 4a é a vista com ressalto oculto, em pontilhado da imagem 4b, com vista a partir do eixo do motor.

[041] A imagem 4b é um esquema das 5 faces imbricadas simplificadas, formando a câmara de um cilindro com 5 conjuntos de pistões, do motor.

[042] A imagem 4c é uma vista derivada da imagem 4b, em que se retirou as 2 faces adjacentes.

[043] A imagem 4d difere da imagem 4b ao apresentar 4 faces ao total, ao invés de 5, a partir de outro ponto de vista.

[044] As imagens 5a, 5b e 5c apresentam o volume da câmara de um cilindro com 4 conjuntos de pistões do motor, com diferentes ângulos de virabrequim.

[045] As imagens 6a e 6b são duas vistas ortogonais de um mesmo esquema cinemático do dispositivo de sincronização do motor, incluindo um eixo contrarrotativo.

[046] As imagens 7a, 7b e 7c apresentam várias variantes da ligação cremalheira pivô, que orienta o conjunto do pistão.

[047] A imagem 7d mostra um grande gráfico e um menor, ilustrando as trajetórias exatas dos pontos característicos de um pistão.

[048] As imagens 8a e 8b descrevem esquematicamente diferentes perfis possíveis da face de um conjunto de pistão.

[049] A imagem 9 detalha a face de um conjunto de pistão, vista de frente, vista ortogonal nas imagens 8a e 8b.

[050] As imagens 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 11a, 11b e 11c mostram diferentes vistas, cortes, detalhes e vistas explodidas de um conjunto de pistão do motor, de acordo com uma realização específica, com pistão segmentado com um anel.

[051] As imagens 12a, 12b, 12c, 13a e 13b mostram diferentes vistas gerais, cortes, vistas explodidas e detalhes de um conjunto de pistão do motor de acordo com outra realização específica, pistão munido de uma face corta-fogo, com o dispositivo anti-aceleração.

[052] As imagens 14a, 14b e 14c ilustram a realização específica com bomba injetora.

[053] As imagens 15a, 15b, 15c e 15d ilustram esquematicamente o mecanismo de distribuição, aqui o escapamento, em diferentes ângulos de virabrequim durante um ciclo.

[054] A imagem 16 é uma vista de perfil, no momento da admissão, mostrando o enchimento de um cilindro visto parcialmente.

[055] A imagem 17 apresenta o diagrama de distribuição e a curva de volume de um cilindro, segundo um exemplo de motor de acordo com a invenção.

[056] As imagens 18a e 18b são o corte mediano, perpendicular ao seu eixo Z de um mesmo motor realizado especificamente com conjuntos de pistões com face corta-fogo, em dois instantes específicos do ciclo: no ponto morto superior e em 60° de rotação de virabrequim.

[057] As imagens 18c e 18d são o corte mediano, perpendicular ao seu eixo Z de um mesmo motor, realizado especificamente com conjuntos de pistões de pistão segmentado com um anel de ressalto, em dois instantes específicos do ciclo: a 130° de rotação de virabrequim e a 180° no ponto morto inferior.

[058] As imagens 19a, 19b e 19c mostram em diferentes ângulos de visão, a montagem parcial de um cilindro do motor, incluindo dois conjuntos de pistões adjacentes de quatro, com os dois virabrequins correspondentes.

[059] As imagens 20a e 20b são a representação de frente e isométrica de um mesmo cilindro parcial do motor, incluindo as quatro cremalheiras e sistemas pistão-biela-manivela que incluem pistão e virabrequim.

[060] A imagem 21 apresenta em vista isométrica os elementos fixos de um cilindro do motor de acordo com a invenção.

[061] A imagem 22 é a representação dos elementos montados que compõem as imagens 20a, 20b e 21, sem os coletores.

[062] As imagens 23a e 23b mostram uma perspective em vista isométrica de um motor com um cilindro.

[063] As imagens 24a e 24b ilustram, em corte quebrado pelo eixo do motor, um motor de um cilindro completo em dois instantes diferentes do ciclo.

[064] A imagem 25 ilustra em um corte de um cilindro no ponto morto superior, uma realização específica do motor utilizando uma ignição por raio laser.

[065] A imagem 26 esquematiza um motor de um cilindro com a sua sobrealimentação.

[066] A imagem 27 esquematiza um motor de dois cilindros com uma disposição específica do seu escapamento.

[067] A imagem 28 esquematiza um motor de três cilindros sobrealimentado e com coletores específicos.

[068] A imagem 29 esquematiza um motor de três cilindros sobrealimentado e com uma disposição específica dos seus canos de escapamento.

[069] A imagem 30 esquematiza um motor de quatro cilindros sobrealimentado e com uma disposição específica dos seus coletores, coletores de admissão e canos de escapamento, assim como de dois turbocompressores.

[070] A imagem 31 apresenta um dispositivo de equilíbrio dos harmônicos 2 e 3 do motor.

AS IMAGENS DESCREVEM A INVENÇÃO E O SEU FUNCIONAMENTO ESQUEMAS CINEMÁTICOS

[071] A imagem 1 é um esquema cinemático genérico da invenção como um todo, mostrando para um cilindro do motor, um 1o conjunto de pistão com a sua face de cilindro (51a) e a sua área de deslizamento (52a), movido por uma árvore de transmissão (39) ou 1o virabrequim (40a), por meio e fazendo parte de um mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30) do 1o conjunto de pistão, aqui genérico, assim como os contatos que forçam este 1o conjunto de pistão contra as faces de cilindro (51b, 51c, 51d) e a área de deslizamento (52b, 52c, 52d) dos outros conjuntos de pistões adjacentes, parcialmente representadas.

[072] A área de deslizamento (52a) do 1o conjunto de pistão desliza contra a face de cilindro (51d) do 4o conjunto de pistão.

[073] A área de deslizamento (52b) do 2o conjunto de pistão desliza contra a face de cilindro (51a) do 1o conjunto de pistão.

[074] Nesta versão genérica, a 1a árvore de transmissão (39) ou virabrequim (40a) realiza rotações cíclicas, regulares de um ou dois giros por ciclo, de acordo com a complexidade e o intuito do mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30). Portanto, para rotações alternativas ou chamadas semirotativas, a invenção estaria limitada a um motor de um cilindro.

[075] Durante um ciclo, o volume de trabalho alcança pelo menos um mínimo (PMS) e ao menos um máximo (PMI). Este estado de coisas abre espaço para a possibilidade, tecnicamente deveras pouquíssimo factível, pois tornaria mais complexo o dispositivo de distribuição e o mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30), de um motor de 4 tempos com volumes de varredura ou deslocamento diferentes durante a compressão e da expansão, realizando um verdadeiro ciclo de Miller.

[076] O mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30), aqui representado esquematicamente, não é limitante para a invenção, podendo ser de vários tipos: • com pinhão cremalheira, solução complexa com um pinhão intermediário em rotação semirrotativa, para levar o conjunto de pistão em translação alternativa, pinhão movido por meio de uma biela pela árvore de transmissão em rotação contínua e uniforme. • manivela e biela para levar o conjunto do pistão montado na cremalheira em um movimento de translação alternativa.

[077] O mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30) do 1o conjunto de pistão, com os contatos de deslizamento das áreas de deslizamento de um conjunto de pistão na face de cilindro de um conjunto de pistão adjacente e envolvente, impõe a qualquer momento do ciclo, de modo cinemático, que o levante máximo (53) dos N conjuntos de pistões corte o eixo Z do motor, o que é igualmente imposto pela repetição da revolução dos componentes do motor em torno do seu eixo Z.

[078] A imagem 2a é uma realização cinemática específica da invenção, ilustrada a partir da imagem 1 em que os conjuntos de pistões são guiados entre si por uma cremalheira (32). Trata-se de uma realização cinematicamente possível, mas tecnicamente volumosa e complexa, portanto, não preferencial e não levada a maiores desenvolvimentos.

[079] A imagem 2b é uma realização cinemática específica da imagem 1, em que o conjunto do pistão inclui um pistão e uma face corta-fogo. O pistão (50a) é diretamente movido pelo virabrequim (40a), por meio do pino da manivela (42) e guiado em rotação por uma cremalheira pivô (62, 60). A face corta-fogo (68) que inclui a face de cilindro e a área de deslizamento (52a) pode se transladar por meio de uma ligação deslizante (69) em relação ao pistão, sendo impulsionada nesta translação por um sistema de mola (70), para manter a coesão da área de deslizamento (52a) contra a face de cilindro (51d) do pistão adjacente e envolvente. Igualmente, um dispositivo anti-aceleração (71) não detalhado vem auxiliar o sistema de mola (70) para que a força de coesão não varie em razão das forças inerciais às quais é submetida a face corta-fogo (68).

[080] A imagem 3 é uma realização cinemática específica e preferencial da invenção, por ser a mais simples, derivada da imagem 1, em que o conjunto do pistão é simplesmente um pistão (50a) movido diretamente pelo virabrequim (40a) por meio do pino da manivela (42), guiado em rotação por uma cremalheira-pivô (62, 60) e munido de um dispositivo de vedação (78) ao nível do levante máximo (53).

[081] Em todas essas opções de realização da invenção, o sentido de rotação dos virabrequins é indeterminado. A escolha do sentido de rotação depende principalmente do compromisso entre: primeiramente, a otimização dinâmica, ou seja, das forças inerciais e de pressão nas ligações, em particular a cremalheira pivô; assim como, em segundo lugar, da eficácia do diagrama de distribuição obtido com o auxílio da forma possível dos orifícios. IMBRICAÇÃO DAS FACES DE CILINDRO DOS CONJUNTOS DE PISTÕES E FORMA E VOLUME DA CÂMARA DE UM CILINDRO

[082] As imagens 4a, 4b, 4c e 4d ilustram esquematicamente a imbricação das N faces de cilindro (51a, 51b, 51c) dos N conjuntos de pistões de um cilindro do motor, essas N faces aprisionam um volume variável durante um ciclo, denominado “câmara (35) de um cilindro”. Na prática, dificilmente N pode ser igual a 5 ou mais, pode ser igual a 3, embora com potencial reduzido, e pode ser igual a 4 preferencialmente, sendo este número aquele que será considerado para todas as imagens, salvo 4a, 4b e 4c, as quais ilustram a disposição das 5 faces de um cilindro em uma realização do motor com 5 conjuntos de pistões.

[083] A imagem 4c, ao não representar 2 faces de cilindro adjacentes das 5, revela a câmara do cilindro (35), cujas faces de cilindro (51a, 51b, 51c) não comportam calota esférica.

[084] Distinguem-se os contatos entre faces, onde a área de deslizamento (52b) desliza contra a face de cilindro (51a)

[085] As imagens 5a, 5b e 5c, apresentam o volume da câmara de um cilindro de um motor de acordo com a invenção, dispondo de um mecanismo de transmissão e de orientação do tipo apresentado nas imagens 2a, 2b e 3, com diferentes ângulos de virabrequim durante o ciclo, respectivamente: • 0° com volume mínimo, igualmente denominado “ponto morto superior”, por analogia com o motor tradicional com pistão-biela- manivela. A área deste volume de câmara corresponde então às áreas porções de combustão das faces de cilindros, com margem de um dispositivo de vedação. • 90° na metade do curso, com volume e forma intermediários, • 180° com volume máximo, denominado por analogia “ponto morto inferior”. As imagens 5a, 5b e 5c mostram igualmente os 2 ápices de câmara (36s, 36i), bem como as calotas esféricas (55) das faces de cilindro dos conjuntos de pistões.

ACIONAMENTO DOS VIRABREQUINS E EIXO MOTOR

[086] As imagens 6a e 6b, representam o esquema cinemático do dispositivo de sincronização do motor, aqui realizado por um engrenamento dos 4 pinhões satélites (15a, 15b, 15c e 15d) dos 4 virabrequins em uma roda (12) central solidária com o eixo de saída (11) do motor, coaxial com o eixo z do motor.

[087] No funcionamento de uma realização preferencial do motor de acordo com a invenção, imposto por este dispositivo aqui engrenado, os virabrequins efetuam rotações contínuas de um giro por ciclo.

[088] Uma realização bem específica deste dispositivo de sincronização é igualmente obtida adicionando-se um segundo eixo contrarrotativo ao primeiro (11v), coaxial e envolvente em relação a este último, solidário com uma coroa (13) engrenada interiormente com N outros satélites suplementares (16a, 16b, 16c e 16d) coaxiais em relação aos primeiros. Tecnicamente, esses duplos satélites poderiam ser confundidos como idênticos, apresentando duas engrenagens diametralmente opostas, um no interior com a coroa (13), o outro no exterior com a roda (12), mas então as velocidades do eixo de saída (11) e do eixo contrarrotativo (11v) seriam razoavelmente diferentes.

[089] Esta disposição com eixo contrarrotativo se aplica bem especificamente à propulsão de aeronave com hélice, cada eixo movendo uma hélice, cada uma girando no sentido inverso da outra.

[090] A imagem não é restritiva para a invenção, pois, efetivamente, os eixos de saída (11 e 11v) podem ser munidos, em sua ligação com a roda (12) e a coroa (13), de amortecedor de torque ou de molas de torção, para atenuar as flutuações de torque do motor. Roda (12) e coroa (13) poderiam igualmente ser invertidas com a permutação da posição dos satélites (15 e 16) no mesmo eixo.

LIGAÇÃO CREMALHEIRA-PIVÔ E FORMA ESPECÍFICA DE CREMALHEIRA

[091] As imagens 7a, 7b e 7c apresentam várias variantes da ligação chamada cremalheira-pivô (62) que orienta o conjunto de pistão ou o pistão (50) por meio de um elemento móvel (61) em uma cremalheira fixa (60u) e pivotante sobre este último.

[092] A imagem 7a mostra a mais simplificada realização em que é um rolo (61u) que rola na cremalheira (60u).

[093] A imagem 7b mostra uma realização com uma sapata rolante (61w), munida de rolos (61x). A vantagem desta solução é que os pontos de contato de rolamento não mudam de lado na cremalheira (60v), em relação ao rolo (61u) simples.

[094] A imagem 7c mostra uma realização com uma sapata deslizante (61v), mais simples, mais compacta e com maior atrito se comparada às duas precedentes.

[095] Essas 3 ilustrações imagem 7a, 7b e 7c não são limitantes, pois a invenção pode igualmente considerar elementos deslizantes ou rolantes e cremalheiras montadas em dupla, dublês idênticos de acordo com uma translação no eixo Z do motor, que é o eixo de projeção das três vistas. Igualmente, embora mais volumosa, a inversão é tecnicamente possível: a ranhura é um trilho curvo e fixo que suporta, em ambas as 2 faces, o contato rolante dos rolos da sapata rolante.

[096] Uma sapata híbrida é igualmente possível, deslizando contra um primeiro lado de cremalheira (60v) e rolando contra o segundo lado de cremalheira por meio de um rolete (61x).

[097] A imagem 7d mostra um grande gráfico e um menor, aumento parcial do primeiro, ilustrando as trajetórias precisas dos pontos característicos de um pistão, de acordo com uma realização preferencial da invenção contendo um conjunto de pistão composto de um pistão segmentado e um mecanismo de transmissão por virabrequim (40), em rotação contínua, bem como um mecanismo de orientação de pistão por cremalheira pivô.

[098] Os segmentos pretos espessos e contínuos ilustram, para um ângulo de virabrequim do ciclo, a posição dos dois pivôs e do levante máximo (53) do pistão (50).

[099] Os segmentos pretos espessos e descontínuos ilustram a mesma coisa com ângulo de virabrequim diferente.

[0100] A trajetória de cremalheira (60) obtida por cálculo é um exemplo de resolução ilustrada, para um motor cujo eixo Z, eixo normal nesta visão, é a origem do gráfico graduado em milímetros (mm) e cujo eixo dos 4 virabrequins (40) está a a*84 mm deste último. Os pinos da manivela de virabrequins são excêntricos de a*16,3 mm; a distância ortogonal entre o pivô do pistão (50) e o seu levante máximo é de a*56,1 mm; a distância entre o pivô (42) do pistão e o pivô de cremalheira (62) é de a*86,7 mm.

[0101] A trajetória de cremalheira (60) é uma curva, a mais regular possível, passando sensivelmente o mais proximamente de 5 pontos de coordenadas: 1. (X= a*69,4 ; Y= a*95,8) 2. (X= a*77,2 ; Y= a*91,8) 3. (X= a*85,0 ; Y= a*85,3) 4. (X= a*92,8 ; Y= a*76,0) 5. (X= a*100,7; Y= a*62,2)

[0102] Quando o fator de escala a=1, essas dimensões e coordenadas correspondem a um motor de cilindrada volumétrica de aproximadamente 500 cm3, para um ângulo de perfil de face de pistão (54) em “V” de 90°, podendo ser adaptadas para outros tamanhos de motor, de acordo com a invenção, graças a este fator de escala. Cada dimensão e coordenada pode igualmente variar muito ligeiramente.

[0103] Na realidade, como retorno inverso deste cálculo, como o motor de acordo com a invenção impõe as geometrias e posições das peças e aquela bem específica desta determinada trajetória de cremalheira (60) e pelo fato de o levante máximo (53) do pistão cortar o eixo Z do motor nos dois ápices de câmara, essas condições asseguram cinematicamente que a qualquer momento do ciclo a amplitude de variação do curso de trabalho em translação da segmentação, ou seja, o seu movimento de translação relativo entre o pistão e o levante máximo é inferior a 0,3 mm (para a=1).

[0104] Na realidade, é o levante máximo que, situado no anel de ressalto, será forçado a partir do pistão para preencher esta pequena diferença de posição, variando ao longo de um ciclo. CONSTITUIÇÃO DOS CONJUNTOS DE PISTÃO: PREFERENCIALMENTE COM PISTÃO SEGMENTADO OU ENTÃO NÃO PREFERENCIALMENTE COM FACE CORTA-FOGO

[0105] As imagens 8a e 8b descrevem esquematicamente diferentes perfis de face de pistão (54) possíveis da face de cilindro (51) de um conjunto de pistão, vistos de acordo com um eixo de deslizamento W, eixo que é a direção de translação retilínea que gera por varredura de um desses perfis a porção de deslizamento (48u) da face de cilindro. O perfil é globalmente côncavo, parcialmente fechado no ponto O, cuja posição evolui ao longo de um ciclo, com o eixo Z do motor e o pistão se afastando e se aproximando.

[0106] A posição do eixo Z do motor, no extremo anotado (Z-), corresponde ao ponto morto superior, ao passo que o extremo anotado (Z+) corresponde ao ponto morto inferior. As imagens 8a e 8b mostram igualmente a calota esférica (55) e o forma arredondada do perfil (54u), sem mostrar a convexidade (55u) da face de cilindro na sua realização preferencial, como na imagem 11a.

[0107] O invento não impõe a simetria a esses perfis. O levante máximo (53) não é forçosamente retilíneo nas suas zonas em que passa o ápice da câmara (53s, 53i), indicadas na imagem 9.

[0108] A imagem 8a apresenta um perfil dito em forma de “V”, com ponta arredondada.

[0109] A imagem 9, de acordo com um modo específico de realização da invenção, detalha esquematicamente a face de cilindro de um conjunto de pistão, vista de frente, com: o levante máximo (53), a calota dita calota esférica (55), o orifício (58w) por onde desemboca o injetor ou a vela de ignição, bem como os orifícios de admissão (56s) e de escapamento (56i), os quais podem ter aberturas múltiplas com uma grade, mas respeitando um alinhamento em relação ao levante máximo (59v) do conjunto de pistão adjacente envolvido, deslizando sobre esta face de cilindro e que vem descobrir os orifícios ao longo de um ciclo, colocando em comunicação as transferências (57) com a câmara (35), tal como ilustrado na abertura ou no fechamento dos orifícios (59v), no ponto morto superior (59w) e no ponto morto inferior (59u). A utilização de orifícios (56s e 56i) para a distribuição, associada a um mecanismo de transmissão e de orientação incluindo um virabrequim em rotação contínua e uniforme, tal como ilustrado nas imagens 2a, 2b e 3, impõe neste modo específico e preferencial da invenção que seja um motor a combustão com ciclo de dois tempos. O dispositivo de vedação não está representado.

[0110] A face de cilindro se subdivide em duas porções: • a porção de deslizamento (48u) que suporta o deslizamento da área de deslizamento do conjunto do pistão adjacente envolvido, • a porção de combustão (48v), na qual não há deslizamento e que confina a câmara (35), no momento da combustão, próxima do ponto morto superior.

[0111] A separação entre essas duas porções é a posição do levante máximo da face adjacente no ponto morto superior (59w).

[0112] As imagens 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 11a, 11b e 11c mostram diferentes vistas, cortes e vistas explodidas de um conjunto de pistão, composto de um pistão (50) com a sua segmentação, de acordo com uma realização específica e preferencial do conjunto de pistão da invenção, denominado “com pistão segmentado e anel de ressalto” (75).

[0113] O conjunto de pistão é munido de roletes (61u) duplos, o que implica igualmente cremalheiras duplas. As imagens 10a e 10e são vistas em correspondência, de frente e de cima a partir do eixo Z do motor. As imagens 10b, 10c e 10d detalham a segmentação composta do anel de ressalto (75), do segmento secundário (78), da junta cega (76) e dos seus dentes (77) que se encaixam nos dentes correspondentes presentes no pistão. Os dois segmentos (75, 78) são livres para se transladarem ligeiramente no pistão, seguindo o eixo de deslizamento W visível na imagem 11b, entretanto, eles são mantidos neste movimento, por um lado, pela pressão de um dispositivo de mola não representado, situado no fundo dos anéis do pistão, idealmente molas com lâminas onduladas e, por outro lado, pelo contato contra a face do pistão adjacente e envolvente, não representado. As juntas cegas (76) se transladam na direção do seu dente, da melhor forma simplesmente perpendicular à direção da porção de levante máximo (53) próxima, sendo forçadas no oco, aqui retilíneo, do anel de ressalto (75) por meio um dispositivo de mola não representado. Essas relativas restrições de movimento impõem uma junta cega (76) retilínea. O segmento secundário (78), que garante uma função de vedação ou de raspagem, materializa com o anel de ressalto (75) a área de deslizamento (52), quase ininterrupta, para limitar os vazamentos de gás quando esta área de deslizamento (52) passar pelos orifícios (56s e 56i) da porção de deslizamento da face de cilindro do pistão adjacente e envolvente, não representado.

[0114] Todos esses posicionamentos, contatos e meios de manutenção sob pressão possibilitam fechar a câmara de modo topológico.

[0115] Na imagem 10a, distinguem-se as duas transferências (57s e 57i) e os orifícios de admissão (56s) e de escapamento (56i). Esta representação não é limitante e o condutor ao escapamento (57i) pode comportar uma ou várias aletas de refrigeração, ele pode ser um elemento adicional, fixado ao pistão, ou até mesmo originado da mesma matéria.

[0116] A imagem 10e mostra o pivô do pino da manivela de virabrequim (42) e o pivô de cremalheira (62) do rolo. Aqui o pistão está reforçado com 4 reforços e vazado, para maior realismo.

[0117] A imagem 10f representa o anel de ressalto (75), ilustrando além da sua espessura, o fato de ele ser liso. Ele inclui o levante máximo (53) e as suas porções (53s, 53i) onde se movem as extremidades superiores e inferiores da câmara. Nessas porções, o levante máximo (53), na sua realização concreta, comporta um pequeno chanfro ou arredondamento ou outra usinagem que suprima o corte do ressalto, de pequena dimensão, aproximadamente 0,2 mm ou menos para o chanfro, para possibilitar um funcionamento isostático, ou seja, uma imbricação das faces de cilindro (51) e áreas de deslizamento (52) entre si, para formar as duas extremidades, em que pese uma dispersão dimensional das peças. Concretamente, cada extremidade superior (36s) e inferior (36i) comporta então uma pequeníssima passagem com seção inferior a 0,1 mm2, gerando um “blow-by” ou vazamento de gás, com vazão relativamente reduzida que não afeta a compressão do motor.

[0118] As imagens 11a e 11b mostram a convexidade (55u) da face de cilindro (51), que protege os segmentos (75, 78) dos gases quentes, afastando-os da câmara, que apenas toca a face de cilindro do pistão adjacente e envolvente não representado, enquanto é a área de deslizamento (52) que desliza nesta última.

[0119] É possível distinguir na vista explodida da imagem 11c os dutos de admissão (57s) e de escapamento e a sua comunicação com os orifícios (56s) da face de cilindro (51) do pistão e a sua segunda abertura ao nível da parte plana do duto de transferência (64).

[0120] Para garantir uma boa vedação com o disco rotativo (22), durante o funcionamento, esta parte plana do duto de transferência (64), pode estar ligada ao duto (57) por meio de um fole elástico, possibilitando alguns décimos de milímetros de compressão e, assim, a absorção das dispersões geométricas entre os N dutos de transferência (57) dos N pistões (50), ou as dilatações térmicas, em relação a um mesmo disco rotativo (22).

[0121] A página com o detalhamento E da imagem 11c mostra a segmentação: o anel de ressalto (75), o segmento de vedação (78), a junta cega (76) e os seus dentes (77), correspondentes àqueles presentes no pistão (50).

[0122] As imagens 12a, 12b, 12c, 13a e 13b mostram diferentes vistas gerais, cortes, vistas explodidas e detalhes de um conjunto de pistão do motor de acordo com uma realização específica não preferencial, pois complexa, composta de um pistão (50) munido de uma face corta-fogo (68), com o dispositivo anti-aceleração e equipado aqui com um simples rolo (61u). O conjunto de pistão é denominado “com face corta-fogo”.

[0123] A imagem 12a é o corte da imagem 12b, vista segundo o eixo Z do motor e passando pelo centro O do cilindro, corte A-A indicado na vista de frente, imagem 12c. É possível distinguir o injetor ou vela (58), desembocando na câmara, atravessando a face corta-fogo (68) podendo deslizar sobre o pistão (50) e sendo mantido(a) sob pressão pela mola (70) contra a face corta-fogo do conjunto de pistão adjacente e envolvente, não representado.

[0124] A imagem 12c mostra o obturador superior (65), montagem de acordo com uma realização específica não preferencial, disposto sobre a face de cilindro (51) e possibilitando o fechamento do orifício (56s), recobrindo- o para obstruir a transferência em determinados momentos do ciclo.

[0125] A seção cortada B-B ilustrando a imagem 13a mostra o sistema anti-aceleração, duplamente composto por uma alavanca (71u), pivotante no pistão (50) no pivô (71v), equipado com uma massa centrífuga (71w) e movendo a face corta-fogo (68) na sua translação em relação ao pistão (50) por meio de uma ligação de transmissão (71x), visível na vista explodida da imagem 13b, que mostra igualmente o pistão (50), as duas alavancas (71u), a face corta-fogo (68), que inclui os dutos de transferência e dois segmentos secundários (78). INJEÇÃO DIRETA POR BOMBA INJETORA

[0126] As imagens 14a, 14b e 14c ilustram uma realização específica do conjunto de pistão da invenção, denominada “bomba injetora” (58v), em que esta última é aqui ativada por uma alavanca (44) com rolo que toca um came (43) fazendo parte do pino da manivela do virabrequim (40). Por analogia, o pino da manivela de virabrequim (40) se comporta como uma árvore de cames para um cabeçote que é o pistão.

[0127] A imagem 14b é o corte mediano passando pelo centro O do cilindro, em vista parcial da imagem 14a, vista segundo o eixo Z do motor de um conjunto de pistão equipado com bomba injetora (58v), enquanto a imagem 14c é uma vista isométrica mostrando o virabrequim (40) e a alavanca (44).

[0128] Essas três imagens 14a, 14b e 14c não restringem a disposição desta bomba injetora (58v) unicamente a um conjunto de pistão com face corta-fogo como representado, mas a bomba injetora pode igualmente ser integrada a um conjunto de pistão com pistão segmentado ou outro. Esta solução de bomba injetora destina-se à injeção direta de combustível tipo diesel, para uma ignição por compressão, mas sem limitar a invenção, a qual pode utilizar uma injeção direta clássica, sobretudo para motores com ignição comandada, utilizando gasolina. Neste caso, o injetor dispõe do seu tubo flexível de gasolina sob pressão e do seu comando elétrico, igualmente flexível. Ainda neste caso, o orifício pelo qual desemboca o injetor pode estar posicionado na porção de deslizamento da face de cilindro, para possibilitar, no início de compressão, uma injeção cujo spray seja amplo e vise o centro da câmara neste momento do ciclo. O invento pode igualmente, de acordo com um modo não preferencial, adotar uma injeção indireta situada, por exemplo, no coletor de admissão, para um motor com ignição comandada.

[0129] As imagens 15a, 15b, 15c e 15d ilustram esquematicamente uma realização específica e preferencial do mecanismo de distribuição da invenção, aqui o escapamento, com diferentes ângulos de virabrequim (40) ao longo de um ciclo. A admissão funciona com base na mesma arquitetura, com flechas de sentido oposto, é claro, bloqueios angulares e desenhos de orifício diferentes.

[0130] O disco rotativo (22i) é movido através da sua roda dentada (18), pelo engate do pinhão de ataque do disco rotativo (17), solidário com o virabrequim (40). A velocidade do disco rotativo (22i) é em média de um quarto de giro por ciclo ou para um giro de virabrequim (40), pois este mecanismo de distribuição aplica-se a um motor com ciclo dois tempos. A velocidade do disco rotativo é de um quarto em média, pois seria possível não limitar a invenção com roda (18) e pinhão (17) a primitivos circulares, mas adotar primitivos com dentes não circulares, para otimizar ainda o diagrama, aqui de escapamento.

[0131] Portanto, o disco rotativo (22i) faz girar os seus quatro orifícios (23i), os quais em uma face passam em frente dos quatro orifícios fixos (21i) do coletor de escapamento (20i), e que podem, na outra face, cruzar os quatro orifícios de condutores ao escapamento (57i), os quais apresentam um movimento oscilante, próprio ao pistão que os sustenta. Assim, todos esses orifícios, de acordo com a sua forma precisamente determinada, forma ideal que não é aquela ilustrada por essas quatro imagens 15a, 15b, 15c e 15d, mas que se aproxima o suficiente delas para efeito de ilustrar o funcionamento, abrem ou fecham o escapamento em momentos precisos do ciclo do motor, em conformidade com o diagrama de distribuição da imagem 17.

[0132] A imagem 15a, com ângulo de virabrequim de 180°, em que o seu pino da manivela está o mais afastado do eixo Z do motor, ou seja, no ponto morto inferior, ilustra o escapamento com orifícios recobertos ao máximo ou quase.

[0133] A imagem 15b, com um ângulo virabrequim de 0°, em que o seu pino da manivela está o mais próximo do eixo Z do motor, ou seja, no ponto morto superior, ilustra um fechamento completo do escapamento com orifícios não se recobrindo.

[0134] A imagem 15c, com ângulo de virabrequim de 120°, ou seja, em um momento próximo da abertura do escapamento, mostra um fechamento completo, pois os orifícios (23i) do disco rotativo não se comunicam com os orifícios dos condutores ao escapamento (57i).

[0135] A imagem 15d, com ângulo de virabrequim de 220°, ou seja, em um momento próximo do fechamento do escapamento, mostra uma abertura parcial, pois os orifícios (23i) do disco rotativo estão pela metade faceando os orifícios dos condutores ao escapamento (57i) e parcialmente em frente aos orifícios (21i) do coletor (20i) fixo.

[0136] Essas quatro imagens 15a, 15b, 15c e 15d não limitam o mecanismo de distribuição da invenção. Efetivamente, o acionamento do disco rotativo (22i) pode ser realizado por meio de um pinhão intermediário e equipado com um sistema de defasagem angular.

[0137] A imagem 16, embora ilustre a admissão, completa as quatro imagens precedentes, pois através de uma vista em corte do cilindro, de acordo com um plano que passa pelo eixo Z do motor, mostra a disposição dos orifícios e dutos entre si. O disco rotativo (22s) plano está em contato permanente com as suas duas faces entre o plano do coletor de admissão (20s), contendo seus orifícios (21s) e as partes planas (64) dos dutos de transferência (57s). Vê-se como o ar admitido no coletor (20s) e, em seguida, nos dutos de transferência (57s) desemboca no cilindro pelos orifícios de admissão (56s), dentre os quais dois estão representados em corte, dentre os três representados dos quatro deste cilindro.

[0138] Esta imagem 16 não é limitante da invenção, pois ela não ilustra a utilização de um disco suplementar (24) que seria intercalado entre o coletor (20s) e o disco rotativo (22s), duplamente unidos pelas suas faces planas e paralelas contra a face plana desses dois últimos. Este disco suplementar (24), munido de N orifícios repartidos cuja forma se adequaria aos orifícios do disco rotativo e do coletor, para alterar o diagrama de distribuição mediante ajuste por rotação em função do eixo Z do motor, a posição angular deste disco suplementar (24), o que é mais simples que realizar uma defasagem do disco rotativo (22).

[0139] Essas quatro imagens 15a, 15b, 15c e 15d e a imagem 16, ilustram o sistema de distribuição do motor de acordo com a invenção com realização preferencial. Efetivamente, o dispositivo de distribuição, sem o disco rotativo (22) certamente funcionaria com áreas de abertura menores e um diagrama de distribuição mais limitado. Entretanto, a necessidade do disco rotativo reside igualmente no fato de ela fechar os coletores (20) fora das fases de admissão e de escapamento, evitando as perdas de pressão e comunicações inapropriadas entre gases.

[0140] A imagem 17 apresenta o diagrama de distribuição do motor em versão preferencial, com uma realização específica da invenção em ciclo de dois tempos. A abscissa X indica o ângulo dos virabrequins em graus.

[0141] A barra (85s) representa a margem angular de abertura de admissão entre câmara (35) e duto de transferência (57s).

[0142] A barra (86s) representa a margem angular de abertura de admissão entre duto de transferência (57s) e coletor (20s).

[0143] A barra (85i) representa a margem angular de abertura de escapamento entre câmara (35) e duto de transferência (57i).

[0144] A barra (86i) representa a margem angular de abertura de escapamento entre duto de transferência (57i) e coletor (20i).

[0145] Para se ter admissão ou escapamento, é preciso a abertura das 2 barras: abertura entre câmara (35) e duto de transferência (57) e abertura entre duto de transferência (57) e coletor (20).

[0146] Aqui os valores angulares das margens de abertura são dados para um funcionamento realista, sem otimização.

[0147] A curva (87) representa o volume de um cilindro, identificado na ordenada em função de X.

[0148] Observa-se aqui que as margens de abertura entre câmara e duto de transferência são simétricas em torno do ponto morto inferior (180°), mas diferentes entre admissão e escapamento, em função da própria disposição das faces de pistão entre si e dos seus orifícios, além da própria cinemática do motor. Ao contrário, o diagrama de abertura entre duto de transferência e coletor é assimétrico, graças à liberdade de forma que proporcionam os orifícios dos dois discos rotativos, dos coletores e das seções planas de dutos de transferência (64). Esta assimetria ou liberdade do diagrama possibilita adotar com eficácia o ciclo de Miller-Atkinson, caracterizado por um curso ou aqui um volume de expansão efetiva (88v) superior ao volume de compressão efetiva (88u), sendo a diferença dos dois o volume extra de expansão (88w) que pode atingir de 0 % até +80 % do volume de compressão efetiva (88u).

[0149] Esta assimetria e liberdade no diagrama de distribuição possibilita igualmente deixar mais tempo para permitir a queda de pressão entre a abertura do escapamento e a abertura da admissão, evitando assim um refluxo dos gases de escapamento na abertura da admissão nesta última. O tempo angular, necessário ao enchimento sob pressão da admissão do cilindro após o fechamento do escapamento e antes do fechamento da admissão, pode igualmente ser otimizado.

[0150] Se necessário, em certa medida, durante o funcionamento do motor de acordo com a invenção, essas margens angulares de admissão e de escapamento podem ser alteradas, por meio de defasagens dos discos rotativos (22) ou com um disco suplementar (24) (não representado), regulável angularmente em torno do eixo Z do motor e disposto entre um coletor (20s / 20i) e o disco rotativo (22s /22i) correspondentes.

FUNCIONAMENTO DO MOTOR

[0151] As quatro imagens 18a, 18b, 18c e 18d ilustram o funcionamento do motor de acordo com dois modos específicos de realização da invenção, através de um corte de um cilindro, perpendicular ao eixo Z do motor, passando pelo seu centro O, em diferentes momentos do ciclo. Elas mostram os conjuntos de pistões, em um modo de realização específico, compostos dos pistões (50) e face corta-fogo (68) nas imagens 18a e 18b, os injetores e/ou velas (58), os pinos da manivela de virabrequins (42) e as cremalheiras (60u) e o seu pivô (62), bem como a câmara (35) de volume e forma variáveis. As imagens 18c e 18d apresentam um conjunto de pistão, realizado de acordo com um modo específico do tipo com pistão segmentado.

[0152] A imagem 18a ilustra o ponto morto superior, para um ângulo de virabrequim de 0°, em que o volume de câmara (35) é mínimo e aqui confinado em um volume quase esférico, em todo caso bem compacto, apresentando uma área de parede mínima, graças às quatro calotas esféricas (55) que equipam as porções de combustão (48v) das faces de cilindro (51).

[0153] A imagem 18b ilustra um instante intermediário do ciclo, para um ângulo de virabrequim de 60°, em que a câmara (35) tem um volume maior que o mínimo e uma forma sempre compacta.

[0154] A imagem 18c ilustra um instante intermediário do ciclo, para um ângulo de virabrequim de 130°, tendo ao fundo, nas proximidades do ápice da câmara, uma abertura parcial dos quatro orifícios das faces de cilindro dos pistões (56i: arbitrariamente de escapamento).

[0155] A imagem 18d ilustra o ponto morto inferior, para um ângulo de virabrequim de 180°, em que o volume de câmara (35) é máximo, com abertura completa dos quatro orifícios do fundo (56i).

[0156] O outro modo de compreender o funcionamento e a estanqueidade do motor consiste em ver que os pistões (50) se triscam sem se tocar, a qualquer momento do ciclo, com um espaçamento muito reduzido e muito pouco variável durante o ciclo, pela forma e pelo posicionamento ambos criteriosos da trajetória de cremalheira, entre outras dimensões. São os segmentos (75) ou as faces corta-fogo (68) que fecham o volume da câmara com as faces de cilindro e garantem a vedação, em todos os levantes máximos, de extremidade de câmara à outra.

[0157] Essas quatro imagens 18a, 18b, 18c e 18d não limitam a invenção, na realidade, outras disposições de velas e injeção direta são possíveis, passando por uma vela e um injetor no mesmo pistão ou igualmente um injetor que não desemboca pela calota esférica ou pela porção de combustão, mas que desemboque na porção de deslizamento, no caso de um motor com ignição comandada, para permitir uma injeção no início de compressão, espalhando o spray no centro da câmara, com preferência pelas configurações com uma divisão equilibrada em torno do eixo Z do motor.

[0158] Essas quatro imagens 18a, 18b, 18c e 18d mostram os injetores e velas, mas não mostram as suas entradas elétricas e de combustível. Esta omissão não limita a invenção. Efetivamente, essas entradas podem ser fios ou dutos, flexíveis e deformáveis elasticamente, ou até mesmo conduítes telescópicos articulados. VISÃO GERAL DE UM MOTOR DE UM CILINDRO

[0159] O conjunto das imagens, da imagem 19a à imagem 23b, mostra um motor de um cilindro, de acordo com uma realização específica da invenção, que é completado pelos seus elementos constitutivos, à medida que são visualizadas as imagens, e cujos conjuntos de pistão são uma realização preferencial do tipo com pistão segmentado com um anel de ressalto.

[0160] As imagens 19a, 19b e 19c, de acordo com diferentes ângulos de visão, a partir do eixo Z do motor para a imagem 19a e isométrica para as duas outras, mostram a montagem parcial de um cilindro do motor, incluindo dois conjuntos de pistões adjacentes, de um total de quatro, com os seus dois pistões (50) e os dois virabrequins (40) correspondentes, orientados em 90°, ou seja, em uma posição intermediária do ciclo. Nota-se a imbricação de um pistão no outro, com um contato ocorrendo na face de cilindro (51), pelo anel de ressalto (75).

[0161] Pelo seu ângulo de visão, a imagem 19c possibilita mostrar a câmara (55). Um virabrequim comporta um pinhão (17) de ataque de um disco rotativo. Vê-se que a calota esférica (55), côncava na face de cilindro (51) sobre o pistão, possibilita a obtenção de uma relação Superfície / Volume da câmara, reduzida, próxima daquela da esfera, quando o volume de câmara é mínimo (PMS).

[0162] As imagens 20a e 20b, mostram, no ponto morto inferior do ciclo, um mesmo cilindro, parcial mais com as quatro cremalheiras fixas e as suas laterais (60u, 60v), sobre as quais rolam os rolos (61u), e quatro sistemas pistão-biela-manivela, cada um contendo um pistão (50) e um virabrequim (40) cujos moentes (41) são visíveis. Nota-se igualmente a extremidade superior (36s) da câmara, vista pela parte externa desta última.

[0163] A imagem 21 apresenta, para um cilindro, os seus elementos fixos, ligados ao conjunto do chassi, a saber, aqui 4 cremalheiras (60u), o coletor superior (20s) e o coletor inferior (20i), dos quais se percebe os 4 orifícios (21i), o quadro porta-virabrequim (10) que assume a forma de dois quadros, elementos estruturais, pois retomam as forças transmitidas pelos virabrequins ao nível da sua 2 vezes 4 mancais de moentes.

[0164] A imagem não é limitante da invenção: • ela poderia comportar 2 vezes quatro cremalheiras (60u) se os pistões fossem do tipo com duplo rolo ou com elemento deslizante. • os elementos fixos não estão representados interligados entre si, o que não é o caso na realidade, mas esta opção simplifica a explicação e a representação. Na realidade, um cárter interligaria todos esses elementos entre si e seria igualmente desmontável, como sugere o desenho do quadro porta-virabrequim (10) pelas fendas ao nível dos mancais para moentes dos virabrequins, muito embora, na realidade, essas fendas não permitam uma montagem do motor, pois estão voltadas para dentro.

[0165] Um cárter do motor de acordo com a invenção pode ter 2 partes, cujo plano de recorte é mediano, perpendicular ao eixo Z para um motor de um cilindro ou passando pelo eixo Z do motor e pelos eixos de 2 virabrequins opostos, ou passando pelo eixo Z e entre os eixos dos virabrequins, para um motor multicilíndrico, ou outro.

[0166] A imagem 22 representa um cilindro quase completo. Nota- se, em relação às imagens 20b e 21, o acréscimo do disco rotativo superior (22s) com os seus quatro orifícios (23s), acionado através da sua roda dentada (18) pelo pinhão de ataque do disco rotativo (17).

[0167] As imagens 23a e 23b mostram uma montagem completa dos elementos que compõem um motor de um cilindro de acordo com a invenção. Evidentemente, essas duas imagens 23a e 23b não limitam a invenção, para o motor de um cilindro do qual elas mostram os principais elementos. Não estão visíveis os elementos de fixação, os cárteres recobertos, as entradas de corrente e de gasolina nos injetores e/ou nas velas...

[0168] Em relação às 7 imagens precedentes, aparece o dispositivo de sincronização e o eixo de saída (11) do motor, que através da sua roda (12), engrena os quatro satélites (15), cada qual fazendo girar um virabrequim.

[0169] Essas duas imagens mostram igualmente a compacidade do motor de um cilindro.

[0170] As imagens 24a e 24b ilustram em corte, o motor de um cilindro completo das duas imagens 23a e 23b precedentes, realização específica da invenção, em dois instantes diferentes do ciclo, respectivamente no ponto morto inferior e no ponto morto superior. Elas completam a imagem 16 sobre a distribuição.

[0171] A seção é cortada verticalmente pelo eixo Z do motor. Assim sendo, à esquerda, o plano de corte atravessa um virabrequim (40) e, à direita, ele atravessa um rolo (61) na sua cremalheira (60u).

[0172] A imagem 24a, com o auxílio da flecha preta espessa representando a trajetória dos gases, mostra a admissão dos gases frios na câmara (35) pelo coletor de admissão (20s) e pelos dutos de transferência superiores (57s), e o escapamento dos gases queimados da câmara (35) pelos dutos de transferência (57i) e pelos coletores inferiores (20i), o que caracteriza uma câmara denominada com “varredura contínua ou unidirecional”.

[0173] A imagem 24b possibilita apreciar a compacidade da câmara (35), a sua forma quase esférica no ponto morto superior. Nota-se igualmente que os discos rotativos (22s e 22i) fecham os orifícios dos coletores e os dutos de transferência (57i, 57s) dos pistões (50).

[0174] Essas duas imagens 24a e 24b não limitam a invenção. Efetivamente, como eles são forçados contra os coletores de admissão (20s) e de escapamento (20i), um dos dois discos rotativos (22s ou 22i) pode comportar um mecanismo de manutenção, sob pressão e em contato, das seções planas de duto de transferência (64) dos pistões e de compensação das dilatações diferenciais. Este mecanismo de manutenção interviria de sorte a tornar “mais espesso” um dos dois discos rotativos.

[0175] Essas quatro imagens 23a, 23b, 24a e 24b não representam a ligação pivô que mantém o eixo de saída (11) junto a um elemento fixo do motor, isso por razões de simplificação e para efeito de clareza. Evidentemente, na realidade esta ligação é indispensável, como apresentado na imagem 6b. IGNIÇÃO A LASER

[0176] A imagem 25 ilustra, em um corte de um cilindro no ponto morto superior, uma realização específica do motor de acordo com a invenção, utilizando uma ignição por raio laser. Aqui, o raio laser é emitido por um primeiro subdispositivo ótico (46u) fixo, contendo, portanto, a fonte do laser e orientando os seus raios (45) na direção de um segundo dispositivo ótico (46v), cuja fixação ao pistão (50) móvel mantém, evidentemente, a estanqueidade da câmara (35) e do qual uma face ótica desemboca na câmara e focaliza o raio em um ponto (45u) situado o mais proximamente do centro da câmara (35), em um momento do ciclo que precede ligeiramente o ponto morto superior. O alinhamento ótico ideal dos dois subdispositivos óticos (46u, 46v) é obtido aproximadamente neste momento do ciclo, quando ocorre a ignição da fonte do laser.

[0177] Em modo de funcionamento específico do motor de acordo com a invenção, com carga parcial, situação em que a câmara conservaria ao menos 40% dos gases residuais oriundos do ciclo precedente, o ponto de focalização (45u) poderia estar sempre situado o mais próximo do eixo Z do motor, mas mais alto na câmara (35), portanto, do lado da admissão, para se ter a certeza de inflamar os gases frios admitidos. DISPOSIÇÕES DO MOTOR SOBREALIMENTADO E MULTICILINDROS

[0178] O conjunto das imagens, da imagem 26 à imagem 30, mostra disposições possíveis e específicas do motor de acordo com a invenção, do motor de um cilindro ao de quatro cilindros, com diferentes dispositivos de sobrealimentação possíveis, sem pretender a exaustão.

[0179] O dispositivo de sobrealimentação é classicamente composto do lado da admissão por ao menos um compressor, por exemplo, não exaustivo, do tipo centrífugo ou volumétrico, com rotores de lóbulos engrenados ou paletas ou axial... e/ou do lado do escapamento por ao menos uma máquina de expansão, por exemplo, não exaustivo, do tipo turbina, axial, centrípeta, máquina volumétrica, com pistão. Essas máquinas de expansão e de compressão acionando ou sendo acionadas por uma ligação mecânica com o eixo do motor (compound mecânica), com engate direto ou por meio de redutor com razão de redução fixa ou via transmissão com variação contínua ou, entre elas, com engate direto como no turbocompressor clássico ou ao menos por um motor ou gerador elétrico (compound elétrica).

[0180] A imagem 26 esquematiza um motor de um cilindro com a sua sobrealimentação. Aqui a representação do motor de um cilindro está simplificada ao extremo, simbolizada por este losango com 2 cantos retos situados sobre o eixo Z do motor e os dois outros cantos arredondados, para simbolizar a câmara em corte, além de dois pistões simbolizados pelos dois quadrados laterais. A câmara é varrida pelos gases no sentido da flecha: os gases frios são admitidos pelo alto, os gases queimados escapam por baixo. Os pistões são interligados às linhas de virabrequim, dos quais 2 são simbolizados pelo seu eixo (99), indicado na imagem 27, e movidos por meio do seu satélite (15) que se engrena à roda (12) ligada ao eixo de saída. Os coletores de admissão e de escapamento (20i) são simbolizados e conectados ao dispositivo de sobrealimentação (95), aqui genérico, por meio das flechas.

[0181] Esses símbolos são retomados nas imagens subsequentes, da imagem 27 à imagem 30, em que eles representam os mesmos elementos.

[0182] A imagem 27 esquematiza um motor de dois cilindros sem sobrealimentação representada e com uma disposição específica do seu escapamento. As indicações 0° e 180° indicam a defasagem relativa dos ângulos dos pinos da manivela de um mesmo virabrequim, aqui para um ciclo de dois tempos com 360° de rotação de virabrequim. Portanto, os dois cilindros estão em oposição de fase.

[0183] Na leitura do sentido das flechas em sua câmara, o cilindro superior escapa para baixo, ao passo que o cilindro inferior escapa para o alto, seus canos de escapamento foram então associados em um único coletor, denominado “coletor de escapamento 2 em 1” (90).

[0184] A imagem 28 esquematiza um motor de três cilindros, defasados entre si em um terço de ciclo na leitura das indicações de ângulos: 0°, 120° e 240°, motor sobrealimentado e com coletores específicos. Observamos um coletor de escapamento 2 em 1, com base no mesmo princípio, um coletor de admissão 1 em 2 (91u). São observadas válvulas de retenção (93) tanto na admissão quanto no escapamento, as quais devem, se o motor funcionar em ciclo de Miller-Atkinson, permitir um bombeamento na partida do motor, para alimentar as câmaras com gás frio sem requerer a utilização de compressor volumétrico nem de compressor elétrico, ausentes no dispositivo de sobrealimentação (95) que não comportaria então nada além de uma turbocompressão clássica, livre de rotação, com um ou vários estágios em série ou em paralelo...

[0185] A imagem 29 esquematiza um motor de três cilindros sobrealimentado, em que os canos de escapamento são dispostos para formar um coletor denominado “coletor de escapamento 3 em 1” (92), no qual cada um dos três coletores do coletor de escapamento, com conexão anterior à turbina (96), apresenta o mesmo comprimento ou o mesmo volume, para permitir um ajuste ou uma regulagem entre os 3 cilindros, as ondas de pressão de escapamento na entrada da turbina (96).

[0186] Esta turbina (96) acionando um compressor (97), fazendo então parte do dispositivo de sobrealimentação, agora parcialmente representado do lado da admissão (95u). A admissão é em pente, sem originalidade.

[0187] A imagem 30 esquematiza um motor de quatro cilindros sobrealimentado. Aqui, os cilindros adjacentes funcionam em oposição de fase a 0°/180° e 90°/270° de defasagem e os seus escapamentos são reunidos aos pares, dois a dois por coletores, denominados “canos de escapamento 2 em 2” (91). Em seguida, os escapamentos são reunidos por coletores denominados “canos de escapamento 2 em 1” (90u), cada qual alimentando uma turbina (96). Esses coletores dispõem igualmente de válvulas (94) cujo fechamento de um mesmo lado, ou seja, das duas ramificações de um coletor de escapamento 2 em 1 (90u) alimentando uma mesma turbina (96), permite, em funcionamentos com carga média ou parcial do motor, concentrar os gases de escapamento na metade dos turbocompressores, para conservar a sua eficácia.

[0188] A admissão é clássica, em pente com apenas um coletor de admissão 1 em 2 no centro, proveniente do sistema de sobrealimentação parcialmente representado (95u).

EQUILÍBRIO DINÂMICO ANTI-INCLINAÇÃO LATERAL

[0189] A imagem 31 apresenta um dispositivo de equilíbrio dos harmônicos 2 e 3 do torque de inclinação lateral do motor conforme a invenção, segundo o seu eixo Z. Efetivamente, pela sua disposição em repetição circular de N conjuntos de pistões oscilantes e N virabrequins, em torno de um eixo Z, o motor é equilibrado estaticamente em função do seu eixo Z, mas apresenta dinamicamente um torque denominado de “inclinação lateral”, segundo o seu eixo Z, devido à inércia dos sistemas pistão-biela-manivela em movimento, além da flutuação do torque do motor no eixo de saída. Para equilibrar totalmente esta inclinação lateral inercial do motor, portanto, é preciso anular ou atenuar os harmônicos 2, 3, 4... (variável de acordo com N) de rotação segundo o eixo Z, naturalmente gerados pelo movimento de oscilação dos pistões. Podendo o harmônico 1 ou fundamental ser classicamente equilibrado por meio de contrapesos nos virabrequins ou por simples anulação a partir de dois cilindros.

[0190] Esta imagem 31 mostra a anulação do harmônico 2, por uma disposição, aqui de dois eixos excêntricos (81), diametralmente opostos em relação ao eixo Z do motor, girando no mesmo sentido, mas em oposição de fase, por engrenagem através do pinhão de ataque do eixo excêntrico de harmônico 2 (82u), com as duas rodas movendo o eixo excêntrico (80), cada qual solidária com um dos dois virabrequins (40a e 40c) diametralmente opostos. Pela razão de transmissão dupla dos perímetros primitivos da roda que move o eixo excêntrico (80) em relação àquela do pinhão de ataque do eixo excêntrico de harmônico 2 (82u), o eixo excêntrico gira assim a uma velocidade duas vezes maior que os virabrequins, o que corresponde ao harmônico 2. Esta velocidade é dupla, em média por cada meio ciclo, mas poderia flutuar com um pinhão de ataque de eixo excêntrico de harmônico 2 (82u) no primitivo não circular, para ajustar ainda mais a atenuação das vibrações, fazendo eventualmente a economia de eixos excêntricos de harmônicos superiores.

[0191] Para a anulação do harmônico 3, é o mesmo princípio com um par de pinhões de ataque de eixo excêntrico (82v) de harmônico 3, girando 3 vezes mais rápido que os mesmos dois virabrequins que os movem.

[0192] Esta ilustração 31 não é nada além de um exemplo ilustrado de uma realização específica da invenção, que não limita as realizações possíveis de tal dispositivo de equilíbrio da invenção, dispositivo não indispensável, sobretudo a partir de três cilindros e mais. Ao invés de um par de eixos excêntricos diametralmente opostos, a invenção pode dispor de quatro eixos excêntricos igualmente divididos em torno do eixo Z do motor, para um mesmo harmônico, e movidos tanto por quatro quanto por dois virabrequins.

ACICLISMO

[0193] Cada mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30) comporta ao menos uma árvore de transmissão (39), em rotação contínua e uniforme. Aqui a rotação contínua e uniforme é entendida como em qualquer motor de combustão e alternativo: de acordo com a carga, o regime, o número de cilindros... em regime dito constante, os virabrequins e o eixo de saída giram com aciclismo.

DISPOSITIVO DE LUBRIFICAÇÃO / REFRIGERAÇÃO

[0194] Ele não é excessivamente mais específico que aquele de outro motor convencional ou motor com pistão rotativo Wankel, a não ser pelo fato de uma refrigeração exclusivamente líquida com óleo ser mais simples que uma refrigeração à água, pois o óleo ou o circuito de óleo já está presente para a lubrificação.

[0195] Seguindo um modo específico de realização da invenção, o óleo é levado classicamente pelos mancais de pinos da manivela de virabrequins, para perto das áreas da câmara, através de diferentes canais no pistão.

[0196] Para a versão de conjunto de pistão com face corta-fogo, os dutos de refrigeração em torno da câmara de combustão podem ser dispostos bem próximos na face corta-fogo ou senão na interface de deslizamento/atrito entre a face e o pistão ou no próprio pistão.

[0197] Em seguida, o óleo pode ser evacuado, preferencialmente por centrifugação a partir das bordas do conjunto de pistão, em direção ao cárter/chassi, idealmente de acordo com um esquema de ejeção perpendicular ao eixo Z do motor, que não passe pelos orifícios da frente dos conjuntos de pistões, para não introduzir lubrificante.

[0198] Os condutores ao escapamento podem comportar aletas de refrigeração.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0199] Neste aspecto, o objeto principal é um motor de combustão interna e alternativo, dispondo de um conjunto do chassi, fixo, incluindo ao menos um conjunto elementar denominado “cilindro”, de centro O determinado em um eixo Z do motor, contendo o referido cilindro: ■ um número inteiro N, N superior ou igual a 3, de sistemas pistão-biela-manivela igualmente divididos em revolução em torno do eixo Z do motor, cada sistema pistão-biela-manivela contendo ao menos os seguintes elementos: o Um conjunto de pistão contendo ao menos: ■ uma face de cilindro (51), área globalmente regular e globalmente côncava em relação a um eixo de deslizamento W identificado em relação ao conjunto de pistão, eixo em torno do qual ela se curva, sendo este eixo perpendicular ao eixo Z do motor; ■ uma área de deslizamento (52) cuja interseção com uma borda da face de cilindro (51) é uma linha de ressalto, denominada “levante máximo” (53) e ■ um dispositivo de vedação contendo a área de deslizamento (52). ■ Um mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30), contendo ao menos uma árvore de transmissão (39), em rotação cíclica e uniforme, que aciona e posiciona o conjunto de pistão em relação ao conjunto do chassi, seguindo um movimento em um plano P perpendicular ao eixo Z do motor. • Cilindro no qual a área de deslizamento (52) do conjunto de pistão de posição M, desliza com contato sobre uma porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) do conjunto de pistão de posição M-1, denominado “conjunto de pistão adjacente e envolvente”, do conjunto de pistão de posição M denominado “adjacente e envolvido”, e a área de deslizamento do primeiro conjunto de pistão (52a) desliza com contato sobre uma porção de deslizamento da face de cilindro (51d) do conjunto de pistão de posição N, M sendo um número inteiro retomando os valores de 1 a N, as N faces de cilindro (51a, 51b, 51c,...) dos N conjuntos de pistões, delimitando sozinhas, em cada dispositivo de vedação, entre si, em torno do centro O do cilindro, um volume de trabalho denominado “câmara” (35), o A qualquer momento de um ciclo, todos os N levantes máximos (53) dos N conjuntos de pistões, se cruzam em uma extremidade superior (36s) e em uma extremidade inferior (36i) situadas no eixo Z do motor, de ambos os lados do centro O do cilindro, o Ao longo de um ciclo, o volume da câmara (35) atinge ao menos um mínimo, no momento do ciclo denominado “ponto morto superior”, e ao menos um máximo, no momento do ciclo denominado “ponto morto inferior”, o No ponto morto superior, o volume da câmara (35) é delimitado pelas N porções, denominadas “porções de combustão” (48v), das faces de cilindro (51a, 51b, 51c...) dos N conjuntos de pistões, sendo essas porções de combustão (48v) adjacentes às porções de deslizamento (48u), • Cilindro contendo um dispositivo de distribuição, que garante durante um ciclo, o escapamento, a admissão e o confinamento dos gases na câmara (35),

[0200] O motor contendo igualmente ao menos um dispositivo de sincronização, sincronizando em frequência e fase as N árvores de transmissão (39) dos N mecanismos cíclicos de transmissão e de orientação (30), de acordo com a sua divisão na revolução em torno do eixo Z do motor, para um mesmo cilindro e dispositivo de sincronização atuantes em cada cilindro do motor.

[0201] Em uma realização específica da invenção, temos para o mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30): • A árvore de transmissão (39) em rotação cíclica ser uma porção com manivela de um único virabrequim (40), cujos moentes (41) pivotam no quadro porta-virabrequim (10), em um eixo paralelo ao eixo Z do motor, e cujo pino da manivela (42), de eixo paralelo aos moentes (41), pivota no conjunto de pistão, constituindo um mecanismo de transmissão do conjunto de pistão, • Ele interliga cinematicamente cada conjunto de pistão ao conjunto de pistão adjacente e envolvente, através de uma ligação com cremalheira (32), de trajetória que é sensivelmente geradora da porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) do conjunto de pistão envolvente.

[0202] Em uma realização preferencial da invenção, em oposição ao caso precedente, temos para o mecanismo cíclico de transmissão e de orientação: • A árvore de transmissão (39) em rotação cíclica ser uma porção com manivela de um único virabrequim (40), cujos moentes (41) pivotam no quadro porta-virabrequim (10), em um eixo paralelo ao eixo Z do motor e realiza uma rotação contínua e uniforme, de um giro por ciclo, e cujo pino da manivela (42), de eixo paralelo aos moentes (41), pivota no conjunto de pistão, constituindo um mecanismo de transmissão do conjunto de pistão; • Ele compreende um mecanismo de orientação (31) do conjunto de pistão que o interliga ao conjunto do chassi.

[0203] Em uma realização preferencial da invenção, com base no caso precedente, o mecanismo de orientação (31) do conjunto de pistão é uma ligação cinemática denominada “por cremalheira pivô”, definida por uma ligação cremalheira entre uma cremalheira (60u) de trajetória de cremalheira (60) determinada, fixa, materialmente ligada ao conjunto do chassi e entre um elemento móvel (61), móvel ao longo da referida cremalheira (60u) e pivotante por meio uma ligação pivô denominada “pivô de cremalheira” (62) no conjunto de pistão, seguindo um eixo paralelo ao eixo Z do motor, sendo a referida trajetória de cremalheira (60) curva e plana, em um plano perpendicular ao eixo Z do motor.

[0204] Em uma realização preferencial da invenção, particularizando ainda mais o caso precedente, o elemento móvel (61) faz parte do grupo constituído de: • um rolo (61u), rolando na cremalheira (60u) materialmente em forma de ranhura, seguindo o sentido do contato com uma ou outra das laterais de cremalheira (60v) desta ranhura, cujo espaçamento mantém o rolo (61u) com folga mínima, tendo o rolo como eixo o pivô de cremalheira (62). • uma sapata deslizante (61v), deslizando na cremalheira (60u) materialmente em forma de ranhura, contra as laterais de cremalheira (60v) desta ranhura, cujo espaçamento mantém a referida sapata com folga mínima e pivotando seguindo o pivô de cremalheira (62) no conjunto de pistão. • uma sapata rolante (61w), se munida de rolos (61x), rolante na cremalheira (60u) materialmente em forma de ranhura, contra as laterais de cremalheira (60v) desta ranhura, cujo espaçamento mantém a referida sapata rolante (61w) com folga mínima e pivotando seguindo o pivô de cremalheira (62) no conjunto de pistão. • uma sapata deslizante e rolante, combinação dos dois pontos precedentes, munida de rolos (61x) posicionados para garantir unicamente o contato de rolamento em um único lado contra uma única lateral de cremalheira (60v), e para garantir, do outro lado, contra a outra lateral de cremalheira, um deslizamento.

[0205] Em uma realização específica da invenção, com base nos dois casos precedentes, temos para o eixo Z do motor tomado como origem de coordenadas (x=0 mm; y=0 mm): • em que o eixo dos 4 virabrequins (40) está a uma distância sensivelmente de a*84 mm do eixo Z do motor. Os eixos de virabrequim estão situados em número de dois no eixo dos X e de dois no eixo dos Y, eixos nos quais estão expressas as coordenadas dos pontos abaixo. • em que os pinos da manivela de virabrequins são excêntricos de sensivelmente a*16,3 mm • a distância ortogonal entre o eixo do pivô do pistão (50) com o pino da manivela (42) e o seu levante máximo (53) é de sensivelmente a*56,1 mm • a distância entre o pivô do pistão (50) com o pino da manivela (42) e o pivô de cremalheira (62) é de sensivelmente a*86,7 mm. • a trajetória de cremalheira (60) é uma curva a mais regular possível, passando sensivelmente o mais proximamente de 5 pontos de coordenadas: 1. (X= a*69,4; Y= a*95,8) 2. (X= a*77,2; Y= a*91,8) 3. (X= a*85,0; Y= a*85,3) 4. (X= a*92,8; Y= a*76,0) 5. (X= a*100,7; Y= a*62,2)

[0206] Em uma realização preferencial da invenção, com base em todos os casos precedentes, para cada cilindro, o dispositivo de distribuição é constituído de um dispositivo de admissão e de um dispositivo de escapamento, distintos, tais como: • Cada dispositivo de admissão ou de escapamento compreende ao menos: o um coletor de admissão (20s) ou de escapamento (20i), rigidamente ligado ao conjunto do chassi, dispondo de uma face plana, perpendicular ao eixo Z do motor, do lado do centro O do cilindro; o um disco rotativo (22), plano, fino e perpendicular ao eixo Z do motor, a uma distância quase fixa do centro O, movido em rotação seguindo o eixo Z do motor, em um sentido ou no outro, com velocidade de rotação média de um N-écimo de giro por ciclo, por meio de um mecanismo de transmissão de disco rotativo (22), e tendo, das suas duas faces planas perpendiculares ao eixo Z do motor, portanto, uma primeira face plana deslizando contra a face plana do coletor (20); • Para cada dispositivo de admissão ou de escapamento, o coletor (20) e o disco rotativo (22) dispõem cada um de N orifícios (21, 23) de forma determinada, divididos em repetição regular de revolução em torno do eixo Z do motor, possibilitando abrir e fechar a passagem do disco rotativo (22) ao coletor (20), através dos seus orifícios (21, 23), de acordo com o momento do ciclo, • Cada dispositivo de admissão ou de escapamento contendo em cada conjunto de pistão dois dutos de transferência (57): um condutor ao escapamento (57i) e um duto de transferência de admissão (57s), cuja extremidade mais distante do centro O do cilindro contém uma borda plana, denominada “parte plana do duto de transferência” (64), perpendicular ao eixo Z do motor, deslizando sobre a segunda face plana do disco rotativo (22), sendo os dutos de transferência (57) colocados em comunicação durante um período determinado durante o ciclo, em um momento próximo do ponto morto inferior: o do mesmo lado do duto de transferência (57), duto de transferência colocado em comunicação, portanto, com a abertura de um dos N orifícios do disco rotativo (22), o do outro lado do duto de transferência (57), durante um segundo período determinado durante o ciclo, duto de transferência (57) colocado em comunicação, portanto, com a câmara (35), por meio de um orifício de admissão (56s) ou de um orifício de escapamento (56i), criteriosamente projetado e posicionado na porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) do conjunto de pistão, pela passagem e pelo posicionamento, diante deste orifício da área de deslizamento (52), do conjunto de pistão adjacente deslizando sobre esta porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51).

[0207] Em uma realização específica, baseada no caso precedente, o mecanismo de transmissão de disco rotativo (22) é uma engrenagem da qual uma roda dentada tem como eixo de rotação o eixo Z do motor e é solidária com o disco rotativo (22), denominada “roda dentada do disco rotativo” (18) e engrenada com esta roda; diretamente ou por meio de um pinhão intermediário, com uma defasagem eventualmente regulável por meio de um conversor de fase disposto no referido mecanismo de acionamento de disco rotativo (22); o pinhão dentado solidário do virabrequim (40) e coaxial, denominado “pinhão de ataque do disco rotativo” (17).

[0208] Em uma realização específica da invenção, com base nos dois casos precedentes, ao menos um dispositivo de admissão ou de escapamento comporta um segundo disco fino e plano, denominado “disco suplementar” (24), fixo mas regulável, intercalado, duplamente deslizante seguindo dois planos perpendiculares ao eixo Z do motor, entre o disco rotativo (22) e o coletor (20), de tal forma que, pela variação da sua posição angular em torno do eixo Z do motor e a forma específica dos seus N orifícios (25), divididos em repetição regular de revolução em torno do eixo Z do motor, os instantes de abertura e/ou de fechamento das passagens dos dutos de transferência (57) ao coletor (20) possam ser avançados ou retardados no ciclo do motor, criando assim uma distribuição variável.

[0209] Em uma realização bem específica da invenção, com base nos três casos precedentes, a face de cilindro (51) do conjunto de pistão está munida, para os orifícios de admissão (56s) e/ou de escapamento (56i), de um dispositivo de obturação de orifício, contendo ao menos uma placa denominada “obturador de orifício” (65) que fecha o duto de transferência (57), adjacente a este orifício, durante toda a fase em que o duto de transferência (57) não está em comunicação com a câmara (35).

[0210] Em uma realização bem específica da invenção, com base nos quatro casos precedentes, o dispositivo de distribuição, em função da forma determinada dos orifícios dos dispositivos de admissão e de escapamento, adota o ciclo de Miller-Atkinson, em outros termos um diagrama de distribuição em que o volume de expansão efetiva (88v) é superior ao volume de compressão efetiva (88u).

[0211] Em uma realização específica, para qualquer configuração precedente, o dispositivo de sincronização dos N mecanismos cíclicos de transmissão e de orientação é constituído de um eixo de saída (11), o eixo Z do motor, contendo ao menos uma roda (12) (ou pinhão) dentada de eixo, o eixo Z do motor, engrenada com N pinhões (ou rodas) dentados, denominados satélites (15), estando cada um rigidamente ligado ou sendo originado materialmente nas árvores de transmissão (39) ou virabrequim (40) e coaxial.

[0212] Neste último caso, temos em posição coaxial ao eixo de saída (11) um segundo eixo de saída, denominado eixo contrarrotativo (11v), ou seja, girando em sentido inverso do eixo de saída (11) e envolvendo-o, portanto, pivotante seguindo o eixo Z do motor, contendo uma coroa (13) dentada engrenada interiormente a N outros pinhões satélites, denominados “satélites suplementares” (16), cada qual estando rigidamente ligado ou sendo materialmente originado nas árvores de transmissão (39) ou virabrequim (40) e coaxial.

[0213] Em uma realização específica, para qualquer configuração precedente, a face de cilindro (51) de ao menos um dos N conjuntos de pistões dispõe de uma porção de deslizamento (48u) tendo uma forma que é uma parte da área gerada pela varredura, seguindo uma translação retilínea de eixo de deslizamento W, com perfil de face de pistão (54), contido em um plano, globalmente côncavo em torno do centro O do cilindro.

[0214] Em uma realização baseada neste último caso, o perfil de face de pistão (54) está em forma de “V” com ponta arredondada, gerando uma porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) que é uma parte de uma área regular, contendo duas áreas planas, que une, em continuidade de tangência, um setor de cilindro de eixo paralelo ao eixo de deslizamento W.

[0215] Em uma realização específica, para qualquer configuração precedente, a face de cilindro (51), com ao menos um dos N conjunto de pistões, dispõe de uma porção de combustão (48v) que inclui, na sua zona central e até a proximidade da sua periferia, uma porção de uma calota sensivelmente esférica ou oval, denominada calota esférica (55), côncava em torno do centro O do cilindro, que aplicada N vezes nos N conjuntos de pistões, forma no ponto morto superior, uma câmara (35) de forma globalmente esférica ou oval, tendo por eixo principal de revolução o eixo Z do motor e tendo como centro o centro O do cilindro.

[0216] Em uma realização específica, para qualquer configuração precedente, a face de cilindro (51) de ao menos um dos N conjuntos de pistões dispõe de uma porção de combustão (48v) que compreende, na sua zona periférica adjacente ao levante máximo (53), ou seja, na sua zona central em que não se movem as extremidades de câmara (36s e 36i), uma convexidade (55u), forma cuja área trisca sem tocar a face de cilindro (51) do conjunto de pistão adjacente e envolvente e se afasta ligeiramente do levante máximo (53), recobrindo-o parcialmente.

[0217] Em uma realização preferencial, para qualquer dos casos precedentes, o conjunto de pistão é composto: • De um pistão (50), contendo: o os meios pivôs exteriores do pivô do pino da manivela (42) de virabrequim (40) e do pivô de cremalheira (62) do elemento móvel (61), pivôs de eixos paralelos ao eixo Z do motor, o quase toda a área da face de cilindro (51) do conjunto pistão, o cada duto de transferência (57) de admissão (57s) e de escapamento (57i), fixado no pistão (50) ou solidário. o Do dispositivo de vedação contendo, portanto, a área de deslizamento (52) do conjunto de pistão, o levante máximo (53) do conjunto de pistão e a extremidade da face de cilindro (51) do pistão, portanto, adjacente ao levante máximo (53) ao menos nas porções de ressalto superior e inferior (53s e 53i) em que se movem extremidades superior e inferior de câmara (36s e 36i), ligado ao pistão por uma ligação cinemática de tipo cremalheira, possibilitando a translação da área de deslizamento (52), do levante máximo (53) e da porção de face de cilindro (51), não estando ligada ao pistão, translação seguindo o eixo de deslizamento W.

[0218] Em uma realização específica, baseada na realização precedente, o dispositivo de vedação é composto: o de um anel de ressalto (75) contendo: o todo o levante máximo (53) do conjunto do pistão, o uma parte da área de deslizamento (52) adjacente em toda a extensão do levante máximo (53) o a borda da face de cilindro (51) do conjunto de pistão, adjacente às porções de ressalto superior (53s) e inferior (53i) do levante máximo (53), o referido anel de ressalto (75) está cinematicamente ligado ao pistão (50), por meio de uma manutenção em um anel do pistão (50), criando uma ligação cinemática de tipo cremalheira que autoriza unicamente a translação retilínea de eixo de deslizamento W em relação ao pistão (50) e forçando este último contra a face de cilindro (51) do outro pistão faceado, ou seja, do pistão (50) do conjunto de pistão adjacente e envolvente, por meio de um dispositivo de mola • de duas juntas cegas (76), uma superior (76s) e uma inferior (76i), cada qual disposta ao longo ou sensivelmente paralela à porção de ressalto superior (53s) e à porção de ressalto inferior (53i) do levante máximo (53), cada porção suportando a trajetória de uma das extremidades de câmara, superior (36s) ou inferior (36i), onde cada junta cega (76): o é delimitada em uma zona alongada e se confunde na face de cilindro (51), o está em contato de canto com o anel de ressalto (75), possibilitando-lhe uma translação linear seguindo uma direção paralela à porção de ressalto superior (53s) ou inferior (53i), o é forçada contra este anel de ressalto (75), por meio de um dispositivo de mola, o dispõe, no seu comprimento, de dentes (77) em relevo, correspondentes e acopláveis, com folga mínima, aos dentes presentes no pistão (50), permitindo um movimento de translação, de direcionamento do acoplamento.

[0219] Em uma realização bem específica, baseada na realização precedente, o dispositivo de vedação inclui igualmente um ou vários segmento(s) secundário(s) (78), de tal forma que: o a sua forma corresponde sensivelmente à decalagem do anel de ressalto (75) na área de deslizamento (52) o ele contém uma parte da área de deslizamento (52), não adjacente ao levante máximo (53), mas próxima ao longo de todo o levante máximo (53) o ele(s) está(estão) em contato (em contato por bloco) com o anel de ressalto (75), ao menos ao nível das porções de ressalto superior (53s) e inferior (53i), materializando com este anel de ressalto (75) a área de deslizamento (52) o ele está cinematicamente ligado ao pistão (50), por meio de uma manutenção em um anel do pistão, criando uma ligação cinemática de tipo cremalheira que autoriza unicamente a translação de eixo de deslizamento W em relação ao pistão (50) e forçando este referido segmento secundário (78) contra a face de cilindro (51) do outro pistão faceado, ou seja, do pistão (50) do conjunto de pistão adjacente e envolvente, por meio de um dispositivo de mola.

[0220] Em uma realização específica, baseada em qualquer das realizações precedentes, com exceção das três últimas, o conjunto de pistão é composto de: • Um pistão (50), contendo os meios pivôs exteriores do pivô do pino da manivela (42) de virabrequim (40) e do pivô de cremalheira (62) do elemento móvel (61), sendo esses pivôs eixos paralelos ao eixo Z do motor • Uma face corta-fogo (68), contendo a face de cilindro (51), a área de deslizamento (52), o levante máximo (53) e os dutos de transferência (57), e podendo efetuar em relação ao pistão (50) um movimento guiado de translação retilínea por meio de uma ligação cremalheira (69) de eixo paralelo ao eixo de deslizamento W, com baixa amplitude, por deslizamento ou rolamento, a área de deslizamento (52), contendo ao menos uma ranhura sensivelmente transladada do levante máximo (53), ranhura que acolhe um segmento secundário (78), de vedação e/ou raspador, com os seus meios de manutenção sob pressão, seguindo o eixo de deslizamento W; • Um dispositivo de manutenção sob pressão da face corta- fogo (68) do conjunto de pistão número N, da sua área de deslizamento (52), sobre a face de cilindro (51) da face corta-fogo (68) do conjunto de pistão número N-1, adjacente e envolvente, constituído de uma ou várias molas (70), trabalhando sensivelmente no eixo de deslizamento W entre o pistão (50) e a face corta-fogo (68); • Um dispositivo anti-aceleração (71) possibilitando anular quase completamente a força inercial à qual está submetida a face corta-fogo (68) ao longo do seu movimento cíclico de oscilação, dispositivo que é constituído de ao menos uma alavanca anti-aceleração (71u), de tal modo que: o Incluindo uma massa centrífuga (71w) em sua extremidade, trazendo o seu centro de gravidade diretamente para a direção do eixo Z do motor, do centro de gravidade da face corta-fogo (68); o Pivotando em um eixo perpendicular ao eixo de deslizamento W em relação ao pistão (50); o Movendo, pela sua extremidade oposta, por uma ligação de transmissão (71x), a face corta-fogo (68) em seu movimento de translação relativa seguindo o eixo de deslizamento W, com um braço de alavanca multiplicador de esforço, com um coeficiente multiplicador igual às potências mássicas da face corta-fogo (68) dividido pela massa da(s) alavanca(s) anti- aceleração (71u) munido da sua(s) massa(s) centrífuga(s) (71w).

[0221] Em uma realização específica, baseada em qualquer dos casos anteriores, incluindo um número K de cilindros, K superior ou igual a 2, em que as K vezes N árvores de transmissão (39) ou porções de virabrequins (40) de cada um dos N sistemas pistão-biela-manivela dos K cilindros são orientadas paralelamente ao eixo Z do motor para serem N vezes coaxiais, sendo acionadas em modo síncrono e defasadas do número K de cilindro, formando assim um número N de árvores de transmissão idênticas ou de virabrequins (40) idênticos, para cada um de acordo com um eixo denominado linha de virabrequim (99), virabrequins incluindo então K pinos da manivela (42) defasados em 360°/K se o motor estiver em funcionamento a 2 tempos ou 720°/K se o motor estiver em funcionamento a 4 tempos.

[0222] Em uma realização específica, baseada no caso precedente, dois coletores (20) do mesmo tipo (admissão ou escapamento) de cilindros adjacentes são pareados 2 a 2, pois igualmente adjacentes, já que esses dois cilindros têm direções opostas seguindo o eixo Z do motor, de fluxo de varredura dos gases em sua câmara (35), proximamente ao momento do ponto morto inferior e dispõem de ao menos um coletor de admissão ou de escapamento. Esses coletores pareados são denominados “coletor de admissão 1 em 2” (91u), “coletor de escapamento 2 em 1” (90) e “coletor de escapamento 2 em 2” (91).

[0223] Uma realização específica, baseada em qualquer das configurações precedentes, contém ao menos uma injeção direta ou vela de ignição (58), sustentada por um pistão (50) ou um conjunto de pistões e montada de forma estanque, com a cabeça do injetor ou da vela de ignição desembocando na câmara (35) por um orifício (58w) ao nível da face de cilindro (51) do conjunto de pistão, desembocando sistematicamente na porção de combustão da face de cilindro (51) para uma vela e um injetor de motor com ignição por compressão.

[0224] Em uma realização específica, baseada no caso precedente, o injetor direto (58) é do tipo bomba injetora (58v), comandado por um dispositivo de comando de injeção e movido pelo virabrequim (40) ou pela árvore de transmissão (39) do mesmo conjunto de pistão onde este referido virabrequim (40) comporta um came (43) no seu pino da manivela (42) e se comporta como uma árvore de cames à cabeça, para um cabeçote cujo papel aqui é desempenhado pelo pistão (50) ou pelo conjunto de pistões que comporta então um mecanismo de acionamento da compressão da bomba injetora (58v), mecanismo de acionamento que pode consistir em uma alavanca de injetor (44).

[0225] Em uma realização específica, baseada em qualquer dos casos anteriores, ao menos um cilindro dispõe de no mínimo um sistema de ignição por laser, focalizando o seu raio laser (45) na câmara (35) por meio de um dispositivo ótico que deixa passar o comprimento de onda do referido laser, do qual uma face está situada na porção de combustão da face de cilindro (51) de um conjunto de pistão, sistema de ignição por laser caracterizado por um ou vários elementos do seguinte grupo: • O ponto de focalização do raio laser (45u), ou seja, o ponto de ignição está situado proximamente ao centro da câmara (35), ou seja, do centro O do cilindro, no momento da ignição por pulso de laser, momento um pouco adiantado em relação ao ponto morto superior • O dispositivo ótico é constituído de dois subdispositivos óticos, o segundo subdispositivo ótico (46v) fixado no pistão (50) ou conjunto de pistão e o primeiro subdispositivo ótico (46u) situado no conjunto do chassi, fixo e contendo a fonte do laser. O raio laser se encaminha desde o primeiro subdispositivo ótico (46u) fixo e, em seguida, através do segundo subdispositivo ótico (46v) móvel, sendo os dois subdispositivos separados pelo vácuo que separa o conjunto do pistão do conjunto do chassi ou cárter do motor, estando os dois subdispositivos óticos posicionados alinhados, um em relação ao outro, de modo oticamente aceitável no momento do ciclo em que ocorre o feixe de laser. • O dispositivo ótico assim como a fonte do laser estão situados no conjunto do pistão. A alimentação elétrica da fonte do laser é flexível e vai do conjunto do chassi fixo ao conjunto do pistão móvel.

[0226] Uma realização específica, baseada em qualquer dos casos anteriores, comporta ao menos um dispositivo de equilíbrio dinâmico, composto de ao menos dois eixos excêntricos (81) dispostos em divisão circular equilibrada em torno do eixo Z do motor, pivotante seguindo eixos paralelos ao eixo Z do motor, cada um movido em rotação por engrenagem com uma árvore de transmissão (39) ou virabrequim (40), através de uma roda que aciona o eixo excêntrico (80) solidário com o virabrequim e por meio de um pinhão de ataque de eixo excêntrico (82u ou 82v, seguindo o harmônico) ligado ao eixo excêntrico (81), em velocidade média, de mesma frequência que o harmônico do torque inercial de inclinação lateral, consoante o eixo Z do motor que deva ser atenuado.

[0227] Uma realização específica, baseada em qualquer dos casos precedentes, é munida de um dispositivo de sobrealimentação (95) contendo um ou vários elementos, combinados ou não, ou idênticos e duplicados do seguinte grupo: • Um compressor volumétrico na admissão, portanto, movido mecanicamente com uma razão fixa pelo eixo de saída do motor (11) • Um compressor volumétrico ou centrífugo movido eletricamente • Um cárter de compressão, ligado ao conjunto do chassi e de captura, para cada cilindro, do volume em torno dos conjuntos de pistões, pelo qual passam os gases de admissão antes do coletor de admissão (20s) e onde ocorre uma compressão quando o volume de câmara (35) aumenta. • Um turbocompressor simples, o compressor (97) comprimindo os gases do circuito de admissão, a turbina (96) capturando os gases de escapamento. • Um turbocompressor, cujo eixo mecânico está diretamente ligado a um motor-gerador elétrico. • Um turbocompressor, cujo eixo está mecanicamente ligado por um redutor ao eixo de saída do motor. • Uma turbina compound mecânica, ou seja, mecanicamente ligada ao eixo de saída do motor. • Um escapamento sem turbina, em particular para um motor de um cilindro, de acordo com a invenção. • Um radiador de ar de sobrealimentação, refrigerando os gases admitidos no motor após um estágio de compressão. • Um circuito fechado de recirculação dos gases de escapamento que capta uma fração dos gases de escapamento para reintroduzi-la nos gases de admissão, • Um radiador dos gases de escapamento em recirculação, refrigerando a fração dos gases admitidos provenientes dos gases de escapamento. • Válvulas (94) para fechar ao menos uma ramificação de escapamento na seção anterior a uma turbina de um circuito de escapamento que contenha várias turbinas em paralelo.

[0228] Uma realização específica, baseada nos casos precedentes, incluindo ao menos dois cilindros e cujo dispositivo de sobrealimentação (95) inclui ao menos um turbocompressor e válvulas de retenção (93) no circuito de admissão e no circuito de escapamento, e não inclui nenhum compressor volumétrico.

[0229] Em uma realização específica, baseada em qualquer dos casos anteriores, cada conjunto de pistão é resfriado pelo óleo de lubrificação, circulando sob pressão, através de ao menos um canal presente no virabrequim (40), chegando ao nível do mancal do pino da manivela (42) e se encaminhando em seguida por vários canais, no interior do pistão (50), até a proximidade das paredes quentes que são as porções de combustão (48v) e porções de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) do conjunto de pistão, assim como o condutor ao escapamento (57i), e, em seguida, o óleo é ejetado no espaço que envolve os conjuntos de pistões e os virabrequins (40), enclausurado no interior de um cárter motor ligado ao conjunto do chassi.

[0230] Em uma realização específica, dispositivo do grupo: • Um veículo terrestre ou marinho ou aéreo, • grupo moto-propulsivo incluindo uma hélice diretamente acoplada ou um rotor, • grupo moto-propulsivo incluindo duas hélices contrarrotativas coaxiais diretamente acionadas, • Uma cadeia de tração híbrida, em série ou em paralelo, cujo motor de combustão é híbrido, elétrico ou pneumático ou hidráulico, • Um dispositivo de cogeração composto de ao menos um segundo motor termodinâmico com ciclo de Rankine, • Um gerador de potência elétrica,

[0231] Dispositivo, tal qual equipado de um motor de combustão segundo qualquer das especificidades precedentes.

NOMENCLATURA DO MOTOR

[0232] Peças são qualificadas como superior e inferior, para facilitar a representação. Isso não estabelece qualquer orientação do motor. Por convenção:

[0233] s = Superior = admissão / i = Inferior = escapamento, para um motor de um cilindro. Um motor multicilíndrico pode comportar inversões.

[0234] Os sufixos a, b, c, d... designam os N diferentes elementos dos grupos cinemáticos, preferencialmente em número de 4.

[0235] Os sufixos u, v, w, x designam um elemento próximo. Designação dos elementos e conjuntos / Observações

Claims (17)

1. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, e alternativo, dispondo de um conjunto de chassi fixo, caracterizado por comportar ao menos um conjunto elementar denominado cilindro, com centro O determinado em um eixo Z do motor, contendo o cilindro: • um número inteiro N, N superior ou igual a 3, de sistemas pistão-biela-manivela igualmente divididos em revolução em torno do eixo Z do motor, cada sistema pistão-biela-manivela contendo ao menos os seguintes elementos o um conjunto de pistão contendo ao menos: • uma face de cilindro (51), área globalmente regular e globalmente côncava em relação a um eixo de deslizamento W identificado em relação ao conjunto de pistão, eixo em torno do qual ela se curva, sendo este eixo perpendicular ao eixo Z do motor; • uma área de deslizamento (52) cuja interseção com uma borda da face de cilindro (51) é uma linha de ressalto, denominada levante máximo (53) e • um dispositivo de vedação contendo a área de deslizamento (52); o um mecanismo cíclico de transmissão e de orientação (30), contendo ao menos uma árvore de transmissão (39), em rotação cíclica e uniforme, que aciona e posiciona o conjunto de pistão em relação ao conjunto do chassi, seguindo um movimento em um plano P perpendicular ao eixo Z do motor, • cilindro no qual a área de deslizamento (52) do conjunto de pistão de posição M, desliza com contato sobre uma porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) do conjunto de pistão de posição M-1, denominado conjunto de pistão adjacente e envolvente, do conjunto de pistão de posição M denominado adjacente e envolvido, e a área de deslizamento do primeiro conjunto de pistão (52a) desliza com contato sobre uma porção de deslizamento da face de cilindro (51d) do conjunto de pistão de posição N, M sendo um número inteiro retomando os valores de 1 a N, as N faces de cilindro (51a, 51b, 51c) dos N conjuntos de pistões, delimitando sozinhas, em cada dispositivo de vedação, entre si, em torno do centro O do cilindro, um volume de trabalho denominado câmara (35), o a qualquer momento de um ciclo, todos os N levantes máximos (53) dos N conjuntos de pistões, se cruzam em uma extremidade superior (36s) e em uma extremidade inferior (36i) situadas no eixo Z do motor, de ambos os lados do centro O do cilindro, o ao longo de um ciclo, o volume da câmara (35) atinge ao menos um mínimo, no momento do ciclo denominado ponto morto superior, e ao menos um máximo, no momento do ciclo denominado ponto morto inferior, o no ponto morto superior, o volume da câmara (35) é delimitado pelas N porções, denominadas porções de combustão (48v), das faces de cilindro (51a, 51b, 51c...) dos N conjuntos de pistões, sendo essas porções de combustão (48v) adjacentes às porções de deslizamento (48u), • cilindro contendo um dispositivo de distribuição, que garante durante um ciclo o escapamento, a admissão e o confinamento dos gases na câmara (35), o motor contendo igualmente ao menos um dispositivo de sincronização, sincronizando em frequência e fase as N árvores de transmissão (39) dos N mecanismos cíclicos de transmissão e de orientação (30), de acordo com a sua divisão na revolução em torno do eixo Z do motor, para um mesmo cilindro e dispositivo de sincronização atuantes em cada cilindro do motor.

2. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, no tocante ao mecanismo cíclico de transmissão e de orientação: • a árvore de transmissão (39) em rotação cíclica ser uma porção com manivela de um único virabrequim (40), cujos moentes (41) pivotam no quadro porta-virabrequim (10), em um eixo paralelo ao eixo Z do motor e realiza uma rotação contínua e uniforme, de um giro por ciclo, e cujo pino da manivela (42), de eixo paralelo aos moentes (41), pivota no conjunto de pistão, constituindo um mecanismo de transmissão do conjunto de pistão; • ele compreende um mecanismo de orientação (31) do conjunto de pistão que o interliga ao conjunto do chassi.

3. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo mecanismo de orientação (31) do conjunto de pistão ser uma ligação cinemática denominada “por cremalheira pivô”, definida por uma ligação cremalheira entre uma cremalheira (60u) de trajetória de cremalheira (60) determinada, fixa, materialmente ligada ao conjunto do chassi e entre um elemento móvel (61), móvel ao longo da cremalheira (60u) e pivotante por meio de uma ligação pivô denominada “pivô de cremalheira” (62) no conjunto de pistão, seguindo um eixo paralelo ao eixo Z do motor, sendo a trajetória de cremalheira (60) curva e plana, em um plano perpendicular ao eixo Z do motor, em que o elemento móvel (61) fazer parte do grupo constituído por: • um rolo (61u), rolante na cremalheira (60u) materialmente em forma de ranhura, seguindo o sentido do contato sobre uma ou outra das laterais de cremalheira (60v) desta ranhura, cujo espaçamento mantém o rolo (61u) com folga mínima, tendo o rolo (61u) como eixo o pivô de cremalheira (62), • uma sapata deslizante (61v), deslizando na cremalheira (60u) materialmente em forma de ranhura, contra as laterais de cremalheira (60v) desta ranhura, cujo espaçamento mantém a sapata (61v) com folga mínima e pivotando seguindo o pivô de cremalheira (62) no conjunto de pistão, • uma sapata rolante (61w), se munida de rolos (61x), rolante na cremalheira (60u) materialmente em forma de ranhura, contra as laterais de cremalheira (60v) desta ranhura, cujo espaçamento mantém a sapata rolante (61w) com folga mínima e pivotando seguindo o pivô de cremalheira (62) no conjunto de pistão, • uma sapata deslizante e rolante, combinação dos dois pontos precedentes, munida de rolos (61x) posicionados para garantir unicamente o contato de rolamento em um único lado contra uma única lateral de cremalheira (60v), e para garantir, do outro lado, contra a outra lateral de cremalheira, um deslizamento.

4. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por para cada cilindro, o dispositivo de distribuição ser constituído de um dispositivo de admissão e um dispositivo de escapamento, distintos, de tal forma que: • cada dispositivo de admissão ou de escapamento inclui ao menos: o um coletor de admissão (20s) ou de escapamento (20i), rigidamente ligado ao conjunto do chassi, dispondo de uma face plana, perpendicular ao eixo Z do motor, do lado do centro O do cilindro; o um disco rotativo (22), plano, fino e perpendicular ao eixo Z do motor, a uma distância quase fixa do centro O, movido em rotação seguindo o eixo Z do motor, em um sentido ou no outro, com velocidade de rotação média de um N-écimo de giro por ciclo, por meio de um mecanismo de transmissão de disco rotativo (22), e tendo, das suas duas faces planas perpendiculares ao eixo Z do motor, portanto, uma primeira face plana deslizando contra a face plana do coletor (20); • para cada dispositivo de admissão ou de escapamento, o coletor (20) e o disco rotativo (22) dispõem cada um de N orifícios (21, 23) de forma determinada, divididos em repetição regular de revolução em torno do eixo Z do motor, possibilitando abrir e fechar a passagem do disco rotativo (22) ao coletor (20), através dos seus orifícios (21, 23), de acordo com o momento do ciclo, • cada dispositivo de admissão ou de escapamento contendo em cada conjunto de pistão dois dutos de transferência (57): um condutor ao escapamento (57i) e um duto de transferência de admissão (57s), cuja extremidade mais distante do centro O do cilindro contém uma borda plana, denominada parte plana do duto de transferência (64), perpendicular ao eixo Z do motor, deslizando sobre a segunda face plana do disco rotativo (22), sendo os dutos de transferência (57) colocados em comunicação durante um período determinado durante o ciclo, em um momento próximo do ponto morto inferior: o do mesmo lado do duto de transferência (57), duto de transferência (57) colocado em comunicação, portanto, com a abertura de um dos N orifícios do disco rotativo (22); o do outro lado do duto de transferência (57), durante um segundo período determinado durante o ciclo, duto de transferência (57) colocado em comunicação, portanto, com a câmara (35), por meio de um orifício de admissão (56s) ou de um orifício de escapamento (56i), criteriosamente projetado e posicionado na porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) do conjunto de pistão, pela passagem e pelo posicionamento, diante deste orifício da área de deslizamento (52), do conjunto de pistão adjacente deslizando sobre esta porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51).

5. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo mecanismo de transmissão de disco rotativo (22) ser uma engrenagem da qual uma roda dentada tem como eixo de rotação o eixo Z do motor e é solidária com o disco rotativo (22), denominada roda dentada do disco rotativo (18) e engrenada com esta roda; diretamente ou por meio de um pinhão intermediário, com uma defasagem eventualmente regulável por meio de um conversor de fase disposto no mecanismo de acionamento de disco rotativo (22); o pinhão dentado solidário do virabrequim (40) e coaxial, denominado pinhão de ataque do disco rotativo (17).

6. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado por ao menos um dispositivo de admissão ou de escapamento comportar um segundo disco fino e plano, denominado disco suplementar (24), fixo mas regulável, intercalado, duplamente deslizante seguindo dois planos perpendiculares ao eixo Z do motor, entre o disco rotativo (22) e o coletor (20), de tal forma que, pela variação da sua posição angular em torno do eixo Z do motor e a forma específica dos seus N orifícios (25), divididos em repetição regular de revolução em torno do eixo Z do motor, os instantes de abertura e/ou de fechamento das passagens dos dutos de transferência (57) ao coletor (20) possam ser avançados ou retardados no ciclo do motor, criando assim uma distribuição variável.

7. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo dispositivo de distribuição, em função da forma determinada dos orifícios dos dispositivos de admissão e de escapamento, adotar o ciclo de Miller-Atkinson, em outros termos um diagrama de distribuição em que o volume de expansão efetiva (88v) é superior ao volume de compressão efetiva (88u).

8. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo dispositivo de sincronização dos N mecanismos cíclicos de transmissão e de orientação (30) ser constituído de um eixo de saída (11), o eixo Z do motor, contendo ao menos uma roda (12)(pinhão) dentada de eixo, o eixo Z do motor, engrenada com N pinhões (rodas) dentadas, denominados satélites (15), estando cada um rigidamente ligado ou sendo originado materialmente nas árvores de transmissão (39) ou virabrequim (40) e coaxial.

9. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, sendo coaxial ao eixo de saída (11), um segundo eixo de saída, denominado “eixo contrarrotativo” (11v), ou seja, girando em sentido inverso do eixo de saída (11) e envolvendo-o, portanto, pivotante seguindo o eixo Z do motor, conter uma coroa (13) dentada engrenada interiormente a N outros pinhões satélites, denominados satélites suplementares (16), cada qual estando rigidamente ligado ou sendo materialmente originado nas árvores de transmissão (39) ou virabrequim (40) e coaxial.

10. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela face de cilindro (51) de ao menos um dos N conjuntos de pistões dispor de uma porção de deslizamento (48u) tendo uma forma que é uma parte da área gerada pela varredura, seguindo uma translação retilínea de eixo de deslizamento W, com perfil de face de pistão (54), contido em um plano, globalmente côncavo em torno do centro O do cilindro, em que o perfil de face de pistão (54) estar em forma de “V” com ponta arredondada, gerando uma porção de deslizamento (48u) da face de cilindro (51) que é uma parte de uma área regular, contendo duas áreas planas, que une, em continuidade de tangência, um setor de cilindro de eixo paralelo ao eixo de deslizamento W.

11. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela face de cilindro (51), com ao menos um dos N conjunto de pistões, dispor de uma porção de combustão (48v) que inclui, na sua zona central e até a proximidade da sua periferia, uma porção de uma calota esférica ou oval, denominada calota esférica (55), côncava em torno do centro O do cilindro, que aplicada N vezes nos N conjuntos de pistões, forma, no ponto morto superior, uma câmara (35) de forma globalmente esférica ou oval, tendo como eixo principal de revolução o eixo Z do motor e tendo como centro o centro O do cilindro.

12. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo conjunto de pistão ser composto: • de um pistão (50), contendo: o os meios pivôs exteriores do pivô do pino da manivela (42) de virabrequim (40) e do pivô de cremalheira (62) do elemento móvel (61), pivôs de eixos paralelos ao eixo Z do motor, o quase toda a área da face de cilindro (51) do conjunto pistão, o cada duto de transferência (57) de admissão (57s) e de escapamento (57i), fixado no pistão (50) ou solidário, • do dispositivo de vedação contendo, portanto, a área de deslizamento (52) do conjunto de pistão, o levante máximo (53) do conjunto de pistão e a extremidade da face de cilindro (51) do pistão (50), portanto, adjacente ao levante máximo (53) ao menos nas porções de ressalto superior e inferior (53s e 53i) em que se movem extremidades superior e inferior de câmara (36s e 36i), ligado ao pistão (50) por uma ligação cinemática de tipo cremalheira, possibilitando a translação da área de deslizamento (52), do levante máximo (53) e da porção de face de cilindro (51), não estando ligada ao pistão (50), translação seguindo o eixo de deslizamento W.

13. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo dispositivo de vedação igualmente incluir um ou vários segmento(s) secundário(s) (78), de tal modo que: o a sua forma corresponde à decalagem do anel de ressalto (75) na área de deslizamento (52), o ele contém uma parte da área de deslizamento (52), não adjacente ao levante máximo (53), mas próxima ao longo de todo o levante máximo (53), o ele(s) está(estão) em contato (em contato por bloco) com o anel de ressalto (75), ao menos ao nível das porções de ressalto superior (53s) e inferior (53i), materializando com este anel de ressalto (75) a área de deslizamento (52), o ele está cinematicamente ligado ao pistão (50), pela ligação em um anel do pistão, criando uma ligação cinemática de tipo cremalheira que autoriza unicamente a translação de eixo de deslizamento W em relação ao pistão (50) e forçando o segmento secundário (78) contra a face de cilindro (51) do outro pistão faceado, ou seja, do pistão (50) do conjunto de pistão adjacente e envolvente, por meio de um dispositivo de mola.

14. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por incluir um número K de cilindros, K superior ou igual a 2, em que as K vezes N árvores de transmissão (39) ou porções de virabrequins (40) de cada um dos N sistemas pistão-biela-manivela dos K cilindros são orientadas paralelamente ao eixo Z do motor para serem N vezes coaxiais, sendo acionadas em modo síncrono e defasadas do número K de cilindro, formando assim um número N de árvores de transmissão idênticas ou de virabrequins (40) idênticos, para cada um de acordo com um eixo denominado linha de virabrequim (99), virabrequins incluindo então K pinos da manivela (42) defasados em 360°/K se o motor estiver em funcionamento a 2 tempos ou 720°/K se o motor estiver em funcionamento a 4 tempos.

15. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por conter ao menos uma injeção direta ou vela de ignição (58), sustentada por um pistão (50) ou um conjunto de pistões e montada de forma estanque, com a cabeça do injetor ou da vela de ignição desembocando na câmara (35) por um orifício (58w) ao nível da face de cilindro (51) do conjunto de pistão, desembocando sistematicamente na porção de combustão da face de cilindro (51) para uma vela e um injetor de motor com ignição por compressão.

16. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado por estar munido de um dispositivo de sobrealimentação (95) contendo um ou vários elementos, combinados ou não, ou idênticos e duplicados do seguinte grupo: • um compressor volumétrico na admissão, portanto, movido mecanicamente com uma razão fixa pelo eixo de saída do motor (11); • um compressor volumétrico ou centrífugo movido eletricamente; • um cárter de compressão, ligado ao conjunto do chassi e de captura, para cada cilindro, do volume em torno dos conjuntos de pistões, pelo qual passam os gases de admissão antes do coletor de admissão (20s) e onde ocorre uma compressão quando o volume de câmara (35) aumenta; • um turbocompressor simples, o compressor (97) comprimindo os gases do circuito de admissão, a turbina (96) capturando os gases de escapamento; • um turbocompressor, cujo eixo mecânico está diretamente ligado a um motor-gerador elétrico; • um turbocompressor, cujo eixo está mecanicamente ligado por meio de um redutor ao eixo de saída do motor; • uma turbina compound mecânica, ou seja, mecanicamente ligada ao eixo de saída do motor; • um escapamento sem turbina, em particular para um motor de um cilindro, de acordo com a invenção; •um radiador de ar de sobrealimentação, resfriando os gases admitidos no motor após um estágio de compressão; • um circuito fechado de recirculação dos gases de escapamento que capta uma fração dos gases de escapamento para reintroduzi-la nos gases de admissão; • um radiador dos gases de escapamento em recirculação, resfriando a fração dos gases admitidos proveniente dos gases de escapamento; • válvulas (94) para fechar ao menos uma ramificação de escapamento na seção anterior a uma turbina de um circuito de escapamento que contenha várias turbinas em paralelo.

17. MOTOR DE COMBUSTÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por equipar um dispositivo do grupo: • um veículo terrestre, marinho ou aéreo, • grupo moto-propulsivo incluindo uma hélice diretamente acoplada ou um rotor, • grupo moto-propulsivo incluindo duas hélices contrarrotativas coaxiais diretamente acionadas, • uma cadeia de tração híbrida, em série ou em paralelo, cujo motor de combustão é híbrido, elétrico ou pneumático ou hidráulico, • um dispositivo de cogeração composto de ao menos um segundo motor termodinâmico com ciclo de Rankine, • um gerador de potência elétrica.

Images