ES1065493U - Motor de explosion que gasifica por si mismo el combustible. - Google Patents
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Abstract
1. Motor de explosión que gasifica por sí mismo el combustible, motor de explosión de inyección directa que realizándole modificaciones en su árbol de levas, sobre la parte mecánica del citado árbol de levas que mueve la válvula de admisión, retardando la apertura de ésta con el fin de que con ambas válvulas cerradas se cree una depresión suficiente y modificando su momento de la inyección del combustible para que se realice en el momento de mayor depresión, instantes antes de abrirse la válvula de admisión, y de esta forma el combustible se gasifique y por consiguiente consigue una mejor homogeneización de la mezcla: aire combustible y por ende disminuya acusadamente la contaminación, el consumo, y hasta aumentar su rendimiento a pesar de la sensible fuerza que ha de hacer al crear la depresión que es compensada con el mejor rendimiento del combustible en forma gaseosa.
Description
Motor de explosión que gasifica por sí mismo el
combustible.
Motor de explosión para el mayor aprovechamiento
del combustible a emplear, y lo más importante: el reducir
principalmente los gases contaminantes residuales sin perder
rendimiento ni potencia por gasificar los combustibles a
emplear.
Nuestro proyecto es novedoso al conseguir
gasificar el combustible a usar, que es el objeto más importante de
esta invención, con grandes posibilidades de alcanzar el cenit del
mayor aprovechamiento de los hidrocarburos y combustibles de todo
tipo, aquél que hasta ahora se utiliza o el que se logra por medios
naturales por medios biológicos o químicos; en consecuencia todo
aquél combustible que tenga un cierto tipo de volatilidad y que su
fin esté destinado para el uso y movimiento de los motores de
explosión, sea para los automóviles o para uso en general en
motores de cuatro tiempos, o de dos, utilizados ambos en el uso de
industria de la automoción, naval e industrial. Además, y como una
de las consecuencias del cambio de la funcionalidad del diseño de
este nuevo motor, se consigue disminuir sensiblemente su precio,
pero mucho más importante es el que al conseguir gasificar el
combustible, se consigue reducir de forma muy notable los gases
residuales y contaminantes, que al fin y al cabo es la lucha del
investigador de este proyecto en casi todos sus trabajos de
investigación que ha desarrollado a lo largo de su vida.
Desde hace muchas décadas se ha buscado
conseguir la mayor homogeneidad en la mezcla del aire y combustible
en la cámara de compresión de los cilindros de los motores, en su
consecuencia se mejoraron los carburadores para pasar luego a
muchas diversas formas de inyección, todas con el fin de conseguir,
por medios mecánicos y aprovechando también las nuevas tecnologías
con los medios electrónicos que esta rama de la técnica pone al
alcance de la industria del motor, una mayor y mejor mezcla gaseosa
con la menor presencia del carburante en su estado líquido, y así
conseguir mejores resultados en el rendimiento y consumo y con la
mínima contaminación del medio ambiente por los gases resultantes; y
algo muy importante para la industria de automoción como es el
conseguir disminuir costos en su fabricación.
El motor de cuatro tiempos, como todos conocen
por lo general, realiza dos recorridos del cilindro para realizar
los tiempos de admisión, compresión, explosión y escape. Para ello
necesita que un árbol de levas sincronice el momento de apertura de
una de las válvulas para realizar la alimentación, el cierre de
ambas para la compresión, explosión y de nuevo de la otra para la
apertura para el escape de gases. Todos los procedimientos actuales
emplean la inyección de combustible con diseños que inyectan el
combustible antes o en la misma cámara del cilindro y lo más
difuminada posible; se realiza por medios de inyectores a
diferentes presiones para conseguir los fines comentados que en
definitiva es el lograr la mayor homogenización del combustible
empleado. Cosa que se ha conseguido algo y a duras penas, mejorar
pero que aún hay mucho combustible que en forma de gases no
quemados y contaminantes se despide a la atmósfera con sumo riesgo
para la vida de todos los seres vivos y que al parecer ayuda al
problema de cambio climático.
El procedimiento que el Motor que se describirá
en esta patente, emplea para realizar la gasificación es tan
antiguo como lo son todos estudios y las leyes de las propiedades
de los gases nobles empleados en física y en la dinámica de
fluidos.
A lo largo de los siglos se ha aprovechado la
propiedad de los líquidos volátiles o
semi-volátiles que a ciertas presiones atmosféricas,
al pasar de una cierta presión a otra menor, estos se gasifican
absorbiendo calor de su entorno. Empleados por esta propiedad en
los aparatos refrigeradores y otros.
Nuestro motor consigue el objeto de la invención
añadiendo un tiempo más mediante un nuevo diseño de la
mecánica.
Si se desea realizar un motor de nuevo diseño
con las características del que es producto de esta invención, para
la entrada de aire, si bien puede conseguirse en los automóviles
actuales realizando un cambio modificando el árbol de levas para
adecuarlo a nuestro fin de crear el vacío suficiente para gasificar
el combustible que se le inyecta, así como el momento de la
inyección, la válvula que utiliza nuestro proyecto sobre este nuevo
motor no tiene necesidad del árbol de levas. Esta válvula puede ser
de las llamadas de alivio, u otras parecidas que consigan el mismo
fin: que permanecen cenadas y se abren a una determinada presión en
la dirección que nos interese. Tan sólo nos referiremos a ella por
su finalidad y no por su calidad ni marca especifica, ya que se
supone que el fabricante usará la de mejor rendimiento y que le de
la mayor garantía de funcionamiento y durabilidad.
El motor tiene algunas modificaciones respecto a
los tradicionales, a saber: toda la cámara superior entre pistón y
culata, en el momento de terminar el recorrido para el movimiento
de escape y cuando en los motores actuales comenzaría la admisión
con la válvula de admisión abierta, en nuestro nuevo diseño no
existe la de admisión, o en los actuales a modificar ésta se
encuentra con la válvula cenada, tanto la de admisión como la de
escape y, como decimos, sólo en el caso de que tan solo se quiera
realizar un cambio en el árbol de levas y momento de la inyección,
para conseguir lo que en esta patente se reivindica que es el crear
vacío y gasificar el combustible que se le inyecta sin ninguna
entrada abierta al aire del exterior. Por lo que en la admisión se
ha de añadir un primer tiempo que es el de "depresión o vacío"
que va aumentando según desciende el cilindro hasta a una altura
estudiada para el combustible que se utiliza y donde, en el caso de
realizar un nuevo motor bajo nuestro diseño, se encuentra una
entrada a la admisión de aire con una válvula (la llamaremos de
alivio o desahogo) con un muelle que, "a presión atmosférica
normal de funcionamiento", acciona el cierre de la misma al
exterior. En el mismo y preciso instante en el que va a llegar a la
citada entrada o "toma de admisión" repetimos que cuando la
depresión de la cámara ha llegado a crear un vacío suficiente, se
produce la inyección del combustible que ha de ser lo más atomizado
posible como es el caso de lo que consigue con los actuales
inyectores o con alguno que lo mejore, si cabe. El combustible, que
gracias al vació creado por el descenso del pistón por el cilindro
con todas las entradas cenadas, el combustible se expande
gasificándose, que es el fin buscado en este proyecto. El pistón
sigue descendiendo y unos milímetros más abajo del instante de
haberse originado la inyección del combustible, se encuentra con la
tobera de admisión donde la válvula, debido a la "depresión
atmosférica" generada, se adviene y abre la entrada del aire al
exterior que así queda hasta el descenso total del cilindro por la
cámara, en donde ya se habrá equilibrado la presión, siendo
prácticamente "normal", gracias a la gasificación del
combustible que ha sido inyectado y al aire que ha penetrado en la
cámara a través de la válvula lateral y que se ha mezclado con el
combustible ya gasificado. Este aire, así como la cantidad de
combustible, es regulado dependiendo de la necesidad de fuerza del
motor a ejercer en ese momento. Cuando la presión en el cilindro es
prácticamente normal y el muelle de la válvula de admisión se
encuentra libre de depresión, ésta, gracias al muelle que posee,
cierra el compartimiento de entrada de aire, ayudada también al
iniciar la ascensión del pistón que crea presión en su interior y
la empuja, o, en el caso que sólo se modifique el árbol de levas y
la inyección, éste cierra la válvula de admisión y así comienza el
tercer tiempo del motor con el ascenso, comprimiendo la mezcla,
prácticamente sin partículas líquidas, hasta el final del recorrido
donde se origina en su momento, que ahora explicaremos, el arco
eléctrico en la bujía y que conlleva al cuarto tiempo: la explosión
con la expansión y el empuje del pistón transmitiendo el trabajo al
cigüeñal y el quinto con la ascensión del pistón con la válvula de
escape abierta.
Para la apertura de la válvula de escape en el
quinto tiempo en el que asciende el pistón para desocupar del
cilindro los gases quemados, se ha diseñado además una válvula
electromagnética como incremento al proyecto y que también figurará
en las reivindicaciones, aún cuando no es necesario para el
funcionamiento de lo que estimamos que es el centro del mismo como
lo más importante del proyecto que a nuestro juicio es, en primer
lugar: ese primer tiempo en el que juega el crear el suficiente
vacío atmosférico, segundo: la situación de la tobera de admisión
(que puede variar de situación, altura o tamaño y tipo de válvula)
para crear el vacío y originar la gasificación o volatizar el
combustible. No obstante lo incorporamos porque creemos que
desarrollarlo puede ser lo suficientemente importante como para
descender la cantidad de los componentes mecánicos que dispone el
motor y que ante esta modificación en el nuevo motor abarataría su
construcción ya que con el acoplar este tipo de válvula de escape a
este proyecto se puede conseguir eliminar el árbol de levas y todo
su necesario componente mecánico: correa de distribución etc.
La comentada válvula en cuestión está formada
por uno o dos electroimanes que en el juego, del eje que mueven,
funcionen en los dos sentidos dependiendo de la polaridad de la
tensión que se aplique a su bobinado, siendo su condición de reposo
en la de cierre gracias a un muelle que le obliga a un leve ascenso
pero que le ayuda al electroimán a ser esa la posición
"normal", de cerrado, y que otro eje de otro electroimán le
retiene introduciéndose en una muesca para tal fin, para que, sin
necesidad de estarse aplicando tensión al bobinado que consumiría
algo de potencia eléctrica de batería o alternador, no pueda bajar
dicha nueva válvula de escape durante el primer tiempo, hasta que
otra tensión inversa le haga retroceder dejando libre el eje del
electroimán que hace de válvula de escape y bajar cuando se realice
el quinto tiempo de escape de "gases" quemados.
La válvula eléctrica es un electroimán en el que
el eje vertical, en la parte baja, contiene la válvula de cierre o
apertura del escape de la cámara del cilindro, esta válvula tiene
una muesca en la parte superior a un tercio de su final. Al tercio
de la altura del electroimán vertical se le une otro que su eje,
éste horizontal, está preparado para que, en su posición de reposo,
se introduzca en la muesca de la parte superior de la válvula de
escape con el fin de mantener a ésta prisionera en posición de
cierre hasta que el eje del electroimán con el eje horizontal reciba
una tensión polarizada para que se retire de la muesca, al tiempo
que el electroimán vertical recibe una tensión con la polaridad
conveniente para que el eje de la válvula de escape descienda y
abra el paso de los gases de escape del cilindro. Una vez
finalizado el escape de gases, cuando el pistón está en su parte
superior y vaya a comenzar el primer tiempo (antes del comienzo de
la creación vacío o depresión, ya que en el caso de realizarlo ya
descendiendo el pistón necesitaría mayor potencia y por tanto
consumo de batería para elevar la válvula), en el que el
electroimán vertical, que contiene el eje de la válvula de escape,
recibe tensión inversa que hace que el eje ascienda y el
electroimán con el eje horizontal la tensión polarizada para que
cierre sobre la muesca obligándola a mantenerse cerrada mientras
comienza de nuevo un nuevo ciclo de "tiempos" del motor.
No obstante y relatado el funcionamiento del
mismo, esta válvula de escape se puede resumir a una válvula de
cierre por deslizamiento horizontal que por inducción
electromagnética o hidráulica exterior, su eje o núcleo, pueda
realizar las dos funciones con un solo electroimán o bomba
hidráulica y que en su parte electromagnética explicaremos también
en las reivindicaciones. Esta variación puede llevarse por la
cuestión de que para un desarrollo de 3.000 vueltas de un motor de
cuatro tiempos, la variación de posición del electroimán sería de
750, y con la instalación de los dos electroimanes puede llegar a
ser más conflictivo su funcionamiento.
Otra innovación que aplicamos a nuestro motor de
cinco tiempos para el control del momento del encendido, aun cuando
todas y cada una de ellas pueden ser independientes en sus
incorporaciones en los motores, es un sensor de presión eléctrico
que nos informa por medio de la tensión resultante o la variación de
resistencia, en qué posición se encuentra el pistón dentro del
cilindro. El motor debería de llevar dos circuitos electrónicos
independientes que informen de la posición del pistón para realizar
las funciones necesarias para su funcionamiento correcto. En primer
lugar, a falta del principal por ser el hipotético caso de sufrir
una avería, llevaría un control, creemos ya usado actualmente para
un fin parecido, en el eje exterior del cigüeñal y del tipo de
posición, y que mediante uno o varios imanes permanentes informen
de la trayectoria de los pistones y su posición, y así determinar,
mediante el circuito electrónico secundario, a falta del
funcionamiento del principal, el momento de encendido apertura o
cierre de la válvula de escape y demás y no quede el automóvil
inmovilizado.
Funcionando el principal, su funcionamiento
aprovecharía los dos circuitos: el secundario sólo para el cierre o
apertura de la válvula de los gases de escape y el detector de
presión en cada cámara de los cilindros que informaría del momento
idóneo para producir el encendido. Dependiendo del citado momento
conseguiríamos el mejor rendimiento del motor, aún cuando por el uso
y desgaste del motor, éste fuera perdiendo sus presiones
originales, lo explicaré: al girar la llave, el motor de arranque
hace que giren los cuatro pistones ejerciendo sus tiempos sin
producirse arco; momento el en el que el circuito principal detecta
el momento de mayor presión en la cámara de cada cilindro
determinando que momento será el preciso para cada cilindro del
motor (pero pudiéndose variar, adelantándolo o retrasando y por
medio de ajustes en el circuito del microprocesador por el mecánico
o ingeniero competente) y produciéndose entonces el encendido. Por
lo que teniendo en memoria el momento de mayor presión en el
cilindro, al detectar el sensor de presión que el pistón está en esa
posición (como indicábamos adelantada o atrasada por ajuste del
técnico en cada revisión) de mejor rendimiento enviaría la orden
del arco produciéndose la explosión. Así en cada cilindro
En la figura nº 1 (tiempo 0) en el que ha de
comenzar el tiempo 1, podemos observar que el pistón (1) se
encuentra en la parte superior, la válvula de escape (11) acaba de
cerrarse y la bobina del electroimán (8) se encuentra en posición en
el que su núcleo se introduce en la muesca del núcleo que conforma
a su vez el eje de la válvula de escape (11), y ambas bobinas (8) y
(9) están sin tensión aplicada y en reposo. El circuito, que hemos
representado como un presostato, se encuentra en posición cero, la
válvula (3) está en posición que cierra la boca de entrada de aire
lateral (4) y a su vez es tapada por el mismo cilindro.
El motor ha girado sin arrancar (sin explosionar
una vuelta) y el circuito del microprocesador (12) ha detectado al
comprimir y mediante el presostato (7) que ahora está a cero, pero
que antes le envió la información del momento de mayor compresión
en el interior de la cámara entre pistón (1) y culata. Por lo tanto
está preparado para comenzar a funcionar en un régimen normal.
En la figura nº 2 vemos que todo sigue en la
misma posición salvo que el pistón (1) ha descendido hasta la
posición en la que aún está cerrando la boca de admisión (4), que
permanece cerrada, el presostato (7) (se relata sólo a título
informativo para mejor compresión ya que no es operativa esa
información, de momento) ha bajado e indica menos atmósferas,
creando, con la bajada del pistón, un vacío en el interior de la
cámara (15), y en ese preciso momento se ha inyectado (5) el
combustible que pasa a gasificarse por el efecto del cambio de
presión, enfriando su interior y elementos colindantes, así como
cualquier tipo de flama que hubiera quedado por los anteriores
movimientos del motor. Hemos finalizado el primer tiempo de los
cinco de dos recorridos del pistón (1): el vacío o de depresión
atmosférica.
En la figura nº 3 podemos observar que el pistón
(1) ha seguido descendiendo y la misma depresión que se había
creado en el interior de la cámara (15) ha abierto, atrayéndola
hacia el interior, la válvula (3) pasando el aire al interior por la
tobera (4) y mezclándose con el gas resultante de la expansión
molecular del combustible. Por el efecto de absorción del pistón
(1) al bajar, la mantiene abierta hasta el final de su recorrido,
en el que, como es natural el "presostato" (7) marca más menos
cero atmósferas, por lo que hemos finalizado el segundo tiempo:
admisión.
En la figura nº 4 podemos apreciar que el pistón
(1) comienza a ascender, el muelle de la válvula (3), al
encontrarse sin la fuerza de atracción del pistón, ha dejado la
válvula (3) en posición de cierre y es presionada a cerrarse
herméticamente por la propia presión que ejerce el pistón (1) al
ascender. La válvula de escape (11) sigue cerrada y las bobinas (8)
y (9) en la misma posición anterior. Según asciende el pistón (1)
va aumentando la presión en el dispositivo que figura en la figura
como un presostato y va informando al microprocesador la presión
resultante hasta llegar al cenit del ascenso, hemos finalizado el
tercer tiempo: la compresión.
En la figura nº 5 podemos apreciar que el pistón
(1) ha llegado al final del recorrido de ascenso y el dispositivo,
en la figura un presostato (7), ha informado al microprocesador
(12) que el pistón (1) se encuentra en el punto máximo de
compresión de la cámara (15) calculado para realizar la emisión de
alta tensión a la bujía (6). Así lo hace y se produce la explosión.
La fuerza de la expansión provoca el empuje violento del pistón (1)
hacia abajo ejerciendo fuerza en el cigüeñal (2) que transmite al
mecanismo de tracción o cambio del automóvil, barco, maquina etc.
que ha de mover. Esa fuerza hace que a pesar de bajar el pistón
(1), la válvula (3) esté aún cerrando la tobera (4) mientras la de
escape (11) sigue cerrada. Se ha concluido el cuarto tiempo:
explosión.
En la figura nº 6 observamos que el pistón
comienza a subir, poco antes la bobina (8) ha recibido la tensión
con la polarización debida para que su núcleo se retire y la (9)
para que su núcleo, una vez libre, empuje abajo su extremo que es
la válvula de escape (11) dejando salir los gases quemados, mientras
la válvula (3) se mantiene cerrada por la ascensión del pistón (1)
y por el pequeño empuje del muelle que en posición de reposo la
fuerza a estar cerrada. Ya el pistón (1) en la posición superior,
la bobina (9) recibe la tensión con su correspondiente polaridad
que hace que la válvula de escape (11) ascienda y cierre y la bobina
(9) al recibir su correspondiente tensión, con su debida polaridad,
deje presionado el núcleo-eje de la válvula de
escape(11). Se ha concluido el quinto tiempo: escape.
El motor se encuentra de nuevo en posición de
iniciar sus tiempos de funcionamiento en ese pistón.
Es importante señalar que la posición, por tanto
su funcionamiento, de la válvula de escape (11) con sus
correspondientes bobinas (8) y (9), es dado por un circuito de
posición colocado en el eje exterior del cigüeñal, aunque éste puede
estar colocado en cualquier sitio que comparta los tiempos y la
sincronización necesaria para su correcto funcionamiento y presten
la información al microprocesador, circuito electrónico (12) para
realizar las funciones de cierre o apertura de las válvulas de
escape (11).
Por último nos referiremos a la figura nº 6 en
los apartados (8A) y (8B) en las que podemos observar que se trata
de un mecanismo también electromagnético en el que la apertura
circular central sería la tobera de escape, el nuevo componente,
que tiene un eje que hace de núcleo, el cual es el accionado hacia
el interior o exterior de la bobina, dependiendo de la polaridad, y
que este núcleo porta en su extremo la pieza que hace de válvula de
escape. Su funcionamiento sería rítmico, deslizamiento al interior
o al exterior, ante la necesidad de cierre o apertura de la tobera
de escape dependiendo del tiempo y momento del motor. En definitiva
al aplicársele una tensión continua, por ejemplo: borne A + borne B
- se deslizaría hacia el interior por lo que cerraría la tobera de
escape (11) y al ser el borne A - y el B + , y deslizarse al
exterior la abriría para el paso de los gases quemados.
Claims (4)
1. Motor de explosión que gasifica por sí mismo
el combustible, motor de explosión de inyección directa que
realizándole modificaciones en su árbol de levas, sobre la parte
mecánica del citado árbol de levas que mueve la válvula de
admisión, retardando la apertura de ésta con el fin de que con
ambas válvulas cerradas se cree una depresión suficiente y
modificando su momento de la inyección del combustible para que se
realice en el momento de mayor depresión, instantes antes de
abrirse la válvula de admisión, para que de esta forma el
combustible se gasifique y por consiguiente se consigue una mejor
homogeneización de la mezcla: aire combustible y por ende disminuya
acusadamente la contaminación, el consumo, y hasta aumentar su
rendimiento a pesar de la sensible fuerza que ha de hacer al crear
la depresión, pero que es compensada con el mejor rendimiento del
combustible en forma gaseosa.
2. Motor de explosión que gasifica por sí mismo
el combustible, según reivindicación anterior, un motor de
explosión que en este caso se ha fabricado con el cambio de incluir
una tobera en un lateral (4) con una válvula (3) que se acciona sin
accionamiento mecánico sobre la misma, siendo por la presión o por
depresión de ésta, dependiendo de situación en altura de la tobera
(4) y del momento de los cinco ciclos del pistón: depresión,
admisión, compresión, explosión y escape. Originando que en su
funcionamiento pueda crear el vacío suficiente en la cámara del
motor (15) como para que al inyectar el combustible se gasifique o
se homogenice con el aire superando en ello a toda la técnica
actual de molecular el combustible por medio de inyectores en los
motores de explosión hasta el momento.
3. Motor de explosión que gasifica por sí mismo
el combustible, según reivindicaciones anteriores, válvula de
escape que para su accionamiento suple el árbol de levas por un
mecanismo electromagnético (8), (9) y (11), en situación vertical
en las figura 01 y restantes o en forma horizontal mediante los
componentes nº (8A) y (8B) de la figura 6.
4. Motor de explosión que gasifica por sí mismo
el combustible, según reivindicaciones anteriores, modificación en
el motor de explosión por el que se modifica el circuito que
realiza el encendido mediante un detector de presión (7) en cada
cilindro, con la utilidad de detectar, antes de la explosión, el
momento en el que la presión en el interior del cilindro es la
idónea para producir la descarga del arco y tener el mejor
rendimiento, momento que se memoriza en un circuito electrónico
(12) y que a partir de ese momento señalará, sobre el cilindro que
corresponda, dado éste por un indicador de posición (13), el
momento más idóneo para enviar la alta tensión y así originar la
chispa del encendido de forma electrónica.
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