BRPI0803302A2 - motor a ar comprimido com duplo estágio - Google Patents

Abstract

MOTOR A AR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTáGIO constituído por um motor formado a partir de um bloco, com camisa do Motor, braço fixo do pistão, pistão do motor, retentor de vedação, câmara inferior, canal de saida e de entrada de ar inferior, válvula de saida de ar, válvula de entrada de ar, câmara superior e canal de saída e entrada de ar superior, sendo que o eixo excêntrico, detém um eixo virabrequim rotativo, parafusos prisioneiros do eixo, polia dentada do eixo, contra-balança do eixo braço da biela móvel, tampa da biela e seus prisioneiros pino do braço da biela e o mancal móvel excêntrico do eixo e mancal de força do eixo, sendo que o sistema de injeção eletrónica e composto pro, apoio de entrada dos bicos injetores, que também pode ser no cabeçote ou no bloco do motor, uma camera de pressão de ar no momento da injeção de ar para os pistões, enquanto a secção inferior detém furos de entrada de pressão para o acionamento do pistão, e centralmente bicos injetores eletrónico ou pneumático, e superiormente flauta de pressão de ar dos bicos injetores comunicantes a entrada de pressão de ar da flauta, sendo bicos injetores eletrónico ou pneumático dotados de plug de conexão de pulso.

Description

"MOTOR A AR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTÁGIO".

Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um"MOTOR A AR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTÁGIO", que visaproporcionar um motor com vários cilindros usando eixo de 45 graus deexplosão, sendo que em um giro do eixo temos duas explosões cadacilindro, com isto podemos fazer motores com vários números de cilindroscom grande torque e alta potência, usando para toda linha estacionária,geração de energia, para uso na agricultura, central de ar condicionado,indústrias, resfriamento do aquecimento global, despoluídor do aratmosférico, podendo ser utilizado em toda linha veicular.

Vários são os tipos de motores utilizados para locomoção deveículos. A maioria dos automóveis utiliza um motor de combustão interna agasolina. Na câmara de combustão do motor, uma mistura de vapor degasolina e ar é comprimida e inflamada por uma centelha das velas. Osgases produzidos se expandem realizando o trabalho e, em seguida, sãoeliminados pelo escapamento, completando um ciclo que se repete.

Um motor que utiliza a gasolina como combustível realizatrabalho queimando uma mistura de vapor de gasolina e ar dentro de umcilindro. Por esta razão, é também chamado de motor de combustão interna.

Quando a mistura de ar com combustível queima, formam-se gases quentes.Estes se expandem rapidamente e empurram as partes interiores do motor,fazendo-as mover. Este movimento pode rodar hélices, ou operar máquinas.A potência de um motor à explosão, isto é, o trabalho que pode produzir, égeralmente expressa em cavalos-vapor ou watts.

Os motores à explosão são compactos e leves comparativamente asua potência, isto faz com que sejam mais usados em veículos, automóveis,cortadores de grama, motocicletas, ônibus, aviões e pequenos barcos. Osmotores à explosão também podem funcionar como usinas elétricas portáteis- por exemplo, para fornecer energia para acionar bombas e outras máquinasem fazendas.

Existem dois tipos principais de motores à explosão: motores demovimento alternado ou motores alternativos e motores rotativos. Osmotores alternativos possuem êmbolos que se movem para cima e parabaixo ou para frente e para trás. Uma parte chamada virabrequim transformaeste movimento alternado em movimento circular, giratório, que acionarodas. Um motor rotativo, conhecido também como motor Wenkel, utilizarotores no lugar de êmbolos. Os rotores produzem diretamente o movimentogiratório.

Os motores à explosão alternativos são classificados (1) pelonúmero de tempos ou percurso do êmbolo em cada ciclo, (2) pelo tipo decompressão, (3) pelo modo em que são refrigerados, (4) pelo arranjo de suasválvulas, (5) pelo arranjo de seus cilindros e (6) pela maneira com sãoalimentados com ar e combustível.

Os motores à explosão operam em um ciclo de dois tempos ou dequatro tempos. Um ciclo, ou modo de funcionamento do motor, significa ospassos que devem ser repetidos para a combustão da mistura ar -combustível nos cilindros. Os tempos são os movimentos de vaivém dosêmbolos. Um motor de quatro tempos tem um ciclo composto dos tempos deadmissão ou de aspiração; compressão; combustão ou explosão; e expulsãoou escapamento dos gases. Em um motor com ciclo de dois tempos, o ciclose opera combinando os tempos de admissão e compressão ao da explosão,ao fim do tempo de explosão. Ainda que os motores de dois tempos tenhambaixa eficiência, são mais simples de construir e de menor custo do que ummotor de quatros tempos e são empregados onde abaixo custo é importante,como, por exemplo, em um cortador de grama. Um motor de dois temposdesenvolve mais potência em relação ao peso e dimensão do que o motor dequatro tempos. Cada cilindro, em um motor de dois tempos, produz umaexplosão a cada volta do virabrequim. Mas em um motor de quatro tempos,um cilindro produz uma explosão, uma volta sim, outra não do virabrequim.

Quando um êmbolo se move de baixo para cima em um cilindro, comprimea mistura de ar e gasolina na câmara de combustão. Um número conhecidocomo razão de compressão, indica proporção da mistura comprimida. Ummotor de alta compressão pode ter uma razão de compressão de dez paraum. Tal motor comprime a mistura a 1/10 do seu volume original. Um motorde baixa compressão tem uma razão de oito para um.

Os motores de alta compressão queimam a gasolina com maiseficiência que os de baixa compressão. Entretanto, os motores de altacompressão necessitam de gasolina com alto índice de octana. A maioria dasgasolinas de alto índice de octana contém aditivos de chumbo, quedanificam os aparelhos denominados conversores catalíticos, colocados nosistema de exaustão a fim de remover poluentes. No início da década de1970, por esta e outras razões, os fabricantes reduziram as razões decompressão - e a necessidade de octanagem - dos motores de veículos.

No primeiro estágio do ciclo de combustão, chamado indução, oar é aspirado para o interior do cilindro, penetrando nele através da válvulade entrada.

Durante o segundo estágio, a compressão, o pistão sobe ecomprime o ar dentro do cilindro, em proporção muito mais elevada do quenum motor a gasolina comum.

Na ignição, o combustível é injetado no ar comprimido a altatemperatura, entrando em combustão espontânea e forçando o movimentodo pistão para baixo.

No último estágio, denominado exaustão, os gases que seformaram na fase anterior são expelidos do interior do cilindro pelomovimento ascendente do pistão.

No motor a diesel a descida do pistão não aspira a mistura decombustível; somente ar puro entra no cilindro. E, quando o pistão sedesloca para cima, apenas esse ar sofre compressão. A compressão internano cilindro atinge um grau muito mais elevado que nos motores a gasolina -suas taxas de compressão vão de 14:1 a 25:1. Em conseqüência, atemperatura do ar comprimido eleva-se consideravelmente, chegando aultrapassar os 700°. À medida que o pistão se aproxima do limite máximo deseu curso, um fino jato de combustível é impulsionado para o interior docilindro. Devido à alta compressão, o ar fica tão quente que, ao receber ocombustível, faz este entrar em combustão espontânea, dispensando apresença da vela de ignição (ou ignição eletrônica).

Como no motor a diesel o volume de ar aspirado para o interior docilindro é sempre o mesmo, a velocidade da máquina é controlada apenaspela quantidade de combustível fornecida pelo injetor.

O motor a diesel permite adaptações para funcionar compraticamente qualquer tipo de combustível, desde os óleos vegetais, até ogás natural e a gasolina de alta octanagem; porém, o mais comum eadequado é o óleo diesel destilado do óleo mineral cru. O óleo diesel é maisvolátil que a gasolina e seu ponto de combustão situa-se aproximadamente a75°C.

Metade do petróleo consumido no Brasil se destina ao transporteterrestre em que menos de 20% da energia é efetivamente usada e o restanteperdido para o meio ambiente. Esta é a maior causa de poluição urbana dopaís e contribui também para o aquecimento do planeta.

Os índices de eficiência e emissão estão muito aquém dosteoricamente possíveis e uma das soluções promissoras para melhorá-losserá através do uso dos VEHs, que permitem um salto qualitativo nestesentido.

Trata-se de um sistema especial de acionamento de veículos. Oveículo é acionado eletricamente e a energia que demanda é continuamentesuprida por um gerador instalado a bordo, dispensando as recargas debaterias. O termo "híbrido" deriva do uso combinado de um motor decombustão interna (para acionar o gerador) e do motor elétrico.

Esta combinação permite ao VEH grande autonomia epossibilidade de rápido reabastecimento que os usuários esperam do veículoconvencional com o baixo ruído, aceleração suave e benefícios ambientaiscaracterísticos do veículo elétrico, sem necessidade de conectar o veículo àrede elétrica para recarga de bateria.

Os benefícios práticos de VEHs incluem comprovada economiade combustível e níveis de emissão muito reduzidos quando comparadoscom veículos convencionais.

Ocorre que muitos desses sistemas, além de poluírem o meioambiente, possuem um alto custo operacional e de manutenção.

Assim, após longo período de estudo o inventor desenvolveu um"MOTOR A AR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTÁGIO" constituídopor um motor formado a partir de um bloco, com camisa do Motor, braçofixo do pistão, pistão do motor, retentor de vedação, câmara inferior, canalde saída e de entrada de ar inferior, válvula de saída de ar, válvula deentrada de ar, câmara superior e canal de saída e entrada de ar superior,sendo que o eixo excêntrico, detém um eixo virabrequim rotativo, parafusosprisioneiros do eixo, polia dentada do eixo, contra-balança do eixo braço dabiela móvel, tampa da biela e seus prisioneiros pino do braço da biela e omancai móvel excêntrico do eixo e mancai de força do eixo, sendo que osistema de injeção eletrônica e composto pro, apoio de entrada dos bicosinjetores, que também pode ser no cabeçote ou no bloco do motor, umacâmera de pressão de ar no momento da injeção de ar para os pistões,enquanto a secção inferior detém furos de entrada de pressão para oacionamento do pistão, e centralmente bicos injetores eletrônico oupneumático, e superiormente flauta de pressão de ar dos bicos injetorescomunicantes a entrada de pressão de ar da flauta, sendo bicos injetoreseletrônico ou pneumático dotados de plug de conexão de pulso.

Para que se possa obter uma perfeita compreensão do que foradesenvolvido, são apensos desenhos ilustrativos aos quais fazem-sereferências numéricas em conjunto com uma descrição pormenorizada quese segue, onde a:

Figura 1 mostra o pistão no ponto morto superior recebendopressão de ar com a válvula de entrada de ar aberta injetando ar e abrindopassagem de pressão de ar para o movimento do pistão para o ponto mortoinferior, transmitindo força para o eixo excêntrico rotativo. Neste momento apressão que esta na parte inferior do Pistão é devolvida para fora do cilindropor intermédio do canal de saída de Ar que fica na lateral da camisa domotor e que se encontra com a válvula de saída de ar para a atmosfera.

Figura 2 Mostra o Pistão no ponto morto inferior recebendopressão de Ar com a válvula de entrada de ar aberta, injetando o Ar eabrindo passagem de pressão de Ar para o movimento do Pistão do pontomorto inferior transmitindo força e pressão para o eixo excêntrico. Nestemomento a pressão que esta na parte superior do pistão é devolvida parafora do cilindro por intermédio do canal de saída de ar que fica na partesuperior da camisa que se encontra com a válvula de saída de ar aberta paraa atmosfera.

Figura 3 4 mostra a camisa do pistão com canal de entrada esaída superior e canal de entrada e saída inferior com retentores na tampainferior.

Figura 5 mostra o pistão com braço fixo e biela móvel para omovimento de baixo para e de cima para baixo, com a biela móvel no braçodom pistão fixo fazendo seu movimento de força por intermédio de pressãoque o pistão recebe na câmera superior; quando desse descarrega para fora apressão que esta na câmera inferior e novamente recebe pressão de baixopara cima descarregando a pressão que esta na câmera superior; desta formatemos duas forças no mesmo pistão e no mesmo gero, sendo que temosforça debaixo para cima e de cima para baixo, formando seu giro rotativo doeixo excêntrico, toda esta força é direcionada ao centro do veio do eixovirabrequim do eixo rotativo.

Figura 6 mostra o eixo virabrequim no ponto morto superior como pistão em cima acionado pela câmera inferir de pressão de ar edescarregando na câmera superior pelo canal de saída e entrada de pressão de ar.

Figura 7 mostra o eixo virabrequim no ponto morto inferior com opistão embaixo acionado pela câmera superior de pressão de ar, Eixovirabrequim, Biela e Braço fixo do Pistão acionado na câmera superior edescarregando na câmera inferior pelo canal de saída e entrada de pressãode ar.

Figura 8 mostra a vista do eixo excêntrico rotativo com seusângulos e grau de explosão, sendo que se trato de um eixo com váriosexcêntricos móvel dependendo do número de pistão que é utilizado nomotor.A cada 45 graus de giro no eixo é acionado uma força de pressão dear na câmera, sendo de uma em uma para não haver força sobre força noeixo.

Neste caso o motor de 02 cilindros forma 04 forças - motor de 4cilindros forma 8 forças - motor de 5 cilindros forma 10 forças - motor de 6cilindros forma 12 forças - motor de 7 cilindros forma 14 forças - motor de8 cilindros forma 16 forças - motor de 9 cilindros forma 18 forças e o motorde 10 cilindros forma 20 forças e assim sucessivamente, formando umagrande potência com menos número de cilindros, sempre dependendo dograu de explosão do eixo virabrequim rotativo que é responsável pelo pontode distribuição de força do motor.

Trata-se de um sistema inovador porque o torque de força ésempre multiplicado por dois devido a força na câmera superior e na câmerainferior. O eixo virabrequim rotativo se torna rotativo não só no giro, mastambém no seu espaço de força que recebe durante os 360 graus de giroporque se encosta uma força na outra força e se trata de um eixo de doistempo com duas explosões de pressão.

Figura 9 e 10 mostra o sistema de injeção eletrônica que o motorpode receber para distribuir toda força no ponto morto inferior e superiorludindo diferentes potências e rendimentos a considerar no motor, a potênciaa considerar no motor que classifica-se em :

1a potência teórica - é a potência que o otor forneceria se fosseinteiramente transformada em energia mecânica toda energia calorífica quese produz

2a potência indicada - é a potência que o motor poderia fornecerse fosse transformado completamente a força transmitida ao emblo empotência efetiva sobre o veio motor.

3a potência efetiva - é a potência utilizada no veio motor, chama-se por isto potência no veio.

4a potência mássica - é a potência do motor por quilograma depeso, exprimi-se em cavalo vapor.

Como inferem os desenhos, podemos verificar que o "MOTOR AAR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTÁGIO" constituído por um motor(1), formado a partir de um bloco (2), com camisa do motor (3), braço fixodo pistão (4), pistão do motor (5), retentor de vedação (6), câmara inferior(7), canal de saída e de entrada de ar inferior (8), válvula de saída de ar (9),válvula de entrada de ar (10), câmara superior (11) e canal de saída eentrada de ar superior (12), sendo que o eixo excêntrico (13), detém um eixovirabrequim rotativo (14), parafusos prisioneiros do eixo (15), polia dentadado eixo (16), contra-balança do eixo (17), braço da biela móvel (18), tampada biela e seus prisioneiros (19), pino do braço da biela (20), e mancaimóvel excêntrico do eixo e mancai de força do eixo (21), sendo que osistema de injeção eletrônica e composto por apoio de entrada dos bicosinjetores (22), que também pode ser no cabeçote ou no bloco do motor, umacâmera de pressão de ar no momento da injeção de ar para os pistões (23),enquanto a secção inferior (24) detém furos de entrada de pressão para oacionamento do pistão (25), e centralmente bicos injetores eletrônico oupneumático (26), e superiormente flauta de pressão de ar dos bicos injetores(27) comunicantes a entrada de pressão de ar da flauta (28), sendo bicosinjetores eletrônico ou pneumático (26), dotados de plug de conexão depulso (29)

Com base no descrito é dado a perceber que o "MOTOR A ARCOMPRIMIDO COM DUPLO ESTÁGIO" traz grandes vantagens para osusuários e principalmente para o meio ambiente, pois o motor a consideratodas estas potências, reaproveitando 40% do ar que é utilizado etransformando-se em nova força dentro das câmaras superior e câmerasinferior.

Sendo que, com este novo sistema o motor entra na altasustentabilidade econômica produzindo 90% do ar que ele próprio consomee transformando em energia mecânica, além de trabalhar com compressor deprodução de ar admitindo o ar da atmosfera e comprimindo para o tanque dear de baixa pressão, se realimenta o próprio motor e pode ser usado comoforça motriz todo tipo de energia fosseis ou não fosseis, Ar Comprimido,Gás Natural - Óleo Diesel - Gasolina - Álcool - Hidrogênio - Biodiesel -Pressão de água - Pressão de óleo Hidráulico - Pressão de vapor - energiasolar e com temperatura de caldeiras.

O sistema de alimentação do motor pode ser acionado por sistemamecânico, válvulas, válvulas gavetas, válvulas pneumáticas, por janelas epela própria injeção eletrônica. Por ser inovador e até então nãocompreendido no estado da técnica se enquadra perfeitamente dentro doscritérios que definem a patente de invenção. Suas reivindicações são asseguintes.

Claims (2)

1.

- "MOTOR A AR COMPRIMIDO COM DUPLO ESTÁGIO"caracterizado por um motor (1) formado a partir de um bloco (2), comcamisa do motor (3), braço fixo do pistão (4), pistão do motor (5), retentorde vedação (6), câmara inferior (7), canal de saída e de entrada de ar inferior(8), válvula de saída de ar (9), válvula de entrada de ar (10), câmara superior(11) e canal de saída e entrada de ar superior (12), sendo que o eixoexcêntrico (13), detém um eixo virabrequim rotativo (14), parafusosprisioneiros do eixo (15), polia dentada do eixo (16), contra-balança do eixo(17), braço da biela móvel (18), tampa da biela e seus prisioneiros (19),pino do braço da biela (20), e mancai móvel excêntrico do eixo e mancai deforça do eixo (21), sendo que o sistema de injeção eletrônica e compostopor apoio de entrada dos bicos injetores (22), que também pode ser nocabeçote ou nó bloco do motor, uma câmera de pressão de ar no momentoda injeção de ar para os pistões (23), enquanto a secção inferior (24) detémfuros de entrada de pressão para o acionamento do pistão (25), ecentralmente bicos injetores eletrônico ou pneumático (26), e superiormenteflauta de pressão de ar dos bicos injetores (27) comunicantes a entrada depressão de ar da flauta (28), sendo bicos injetores eletrônico ou pneumático(26), dotados de plug de conexão de pulso (29).