ES2209438T3 - Procedimiento de funcionamiento y motor con inyeccion de aire comprimido adicional. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de funcionamiento para un motor con una cámara de inducción-compresión, una cámara de expansión-escape, ambas funcionando usando pistones recíprocos, y con una cámara de combustión, estando las tres cámaras separadas, caracterizado por el hecho de que está provisto de, al menos en la cámara de expansión-escape, un dispositivo para controlar la carrera del pistón de dicha cámara que provoca que dicho pistón se detenga en su punto muerto superior, y por el hecho de que la cámara de combustión está montada unida sin obturador a la parte superior del cilindro de expansión-escape, el pistón separando prácticamente la cámara de combustión de la cámara de expansión-escape en su punto muerto superior.

Description

Procedimiento de funcionamiento y motor con inyección de aire comprimido adicional.

La presente invención se refiere a vehículos terrestres y más en particular a aquellos que funcionan con una inyección de aire comprimido suplementario, que comprende un depósito de aire comprimido a alta presión.

Los motores cíclicos de combustión interna con cámara de combustión independiente y cámaras de compresión y expansión tales como los descritos en las patentes francesas 2319769 o alternativamente 2416344 permiten un cierto número de mejoras de funcionamiento sobre los motores convencionales, pero el tiempo destinado a la transferencia y la combustión de gases es muy corto y no permite una buena eficiencia.

En su solicitud de patente publicada WO 97/39232, el autor ha descrito un procedimiento para un motor cíclico de combustión interna con una cámara de combustión independiente de volumen constante en la cual la cámara de inducción-compresión, la cámara de combustión, y la cámara de expansión-escape consisten en tres partes separadas y enteramente independientes, y en la cual el ciclo de la cámara de inducción-compresión está adelantada a la cámara de expansión-escape de manera de permitir tiempos de combustión más largos. Una de las principales ventajas de este procedimiento es que la mezcla se quema verdaderamente en volumen constante por una longitud más prolongada de tiempo que en un motor convencional.

Una de las dificultades con esta clase de motor es el tiempo de establecer la presión en la cámara de expansión cuando se transfieren los gases entre la cámara de combustión y la cámara de expansión.

Para resolver este problema, y en otra solicitud de patente francesa 97/13313, el autor ha descrito un procedimiento para controlar el movimiento de los pistones de máquinas tales como motores o compresores, caracterizados por el hecho de que en su punto muerto superior, el pistón se detiene en su movimiento y se mantiene en esta posición de punto muerto superior por un largo período de tiempo y por lo tanto, a lo largo de un gran sector angular durante la rotación, de forma que lo siguiente puede tener lugar a volumen constante:

- las operaciones de encendido y combustión, en el caso de motores convencionales,

- las operaciones de inyección de combustible, en el caso de motores diesel,

- las operaciones de transferencia de gas y/o aire comprimido, respectivamente, en el caso de motores con cámaras de combustión y/o expansión independientes,

- las operaciones en el final del escape, en el principio de la inducción, en todos los casos de motores y otros compresores.

El pistón puede detenerse en el punto muerto superior y mantenerse allí por medios conocidos por aquellos iniciados en la técnica, por ejemplo, utilizando levas, piñones, etc., pero como preferencia, para permitir que el pistón se detenga en su punto muerto superior, el pistón se controla usando un dispositivo de palanca de presión que se controla por medio de un sistema de biela y manivela. El término "palanca de presión" se da a un sistema de dos brazos articulados, uno de los cuales tiene un extremo estacionario, o pivote, y el otro que puede moverse sobre un eje. Si se ejerce una fuerza aproximadamente en ángulos rectos al eje de los dos brazos, cuando están alineados, sobre la articulación entre estos dos brazos, entonces hace que se mueva el extremo libre. Este extremo libre puede estar conectado al pistón y provocar que se mueva. El punto muerto superior del pistón sucede cuando las dos varillas articuladas están prácticamente una a continuación de la otra (a aproximadamente 180º).

El eje de manivela se conecta por medio de una varilla de control de conexión al eje de articulación de los dos brazos. La posición de los varios elementos en el espacio y sus tamaños hacen posible alterar las características cinéticas del montaje. La posición del extremo estacionario determina un ángulo entre el eje de movimiento del pistón y el eje de los dos brazos cuando están alineados. La posición del eje de manivela determina un ángulo entre la varilla de control de conexión y el eje de los dos brazos cuando los mismos están alineados. La variación en el tamaño de estos ángulos y en las longitudes de las varillas y los brazos de conexión, determinan el ángulo de rotación del eje de manivela para el cual el pistón está estacionario en su punto muerto superior. Esto corresponde con el tiempo de parada del pistón.

En esta clase de motores, la transferencia de gases y, en particular, en modo térmico, de gases quemados, desde la cámara de combustión a la cámara de expansión se realiza a alta temperatura, y producir un sistema para abrir y cerrar a estas temperaturas es una perspectiva complicada.

La presente invención propone resolver este problema de la transferencia de presión desde la cámara de combustión a la cámara de expansión en una forma diferente al proponer un procedimiento de motor que involucran cámaras separadas, para inducción-compresión, expansión-escape y combustión y/o expansión a volumen constante que están separadas, y en cuyo procedimiento se monta, al menos en la cámara de expansión-escape, un dispositivo para controlar la carrera del pistón para permitir que éste último se detenga en su punto muerto superior. La cámara de combustión y/o expansión se monta unida sin ningún obturador en la parte superior de la cámara de expansión-escape, separando el pistón prácticamente la cámara de combustión de la cámara de expansión-escape en su punto muerto superior. Además, el ciclo de funcionamiento del cilindro de inducción-compresión puede tener algún retardo con respecto al ciclo del cilindro de expansión-escape de forma que el punto muerto superior del pistón del cilindro de expansión-escape se halla, al rotar el motor, adelantado del punto muerto superior del pistón del cilindro de inducción-compresión. Tan pronto como el pistón del cilindro de expansión alcanza su punto muerto superior, donde el mismo cierra parcialmente la cámara de combustión, está adelantado respecto del punto muerto superior del pistón de la cámara de inducción-compresión y permanece en su punto muerto superior durante la siguientes operaciones:

- comunicación entre la cámara de combustión y la cámara de inducción-compresión,

- llenado de dicha cámara de combustión con la mezcla de aire-combustible comprimida por el pistón de la cámara de inducción-compresión que alcanza su punto muerto superior,

- cierre de la comunicación entre la cámara de combustión y la cámara de inducción-compresión,

- encendido y combustión de la mezcla que genera un incremento de presión,

a continuación, tan pronto como el mismo comienza su carrera hacia bajo, produce un trabajo producido por medio del incremento de la presión. La combustión tiene lugar a un volumen realmente constante porque la mezcla se expande directamente sin transferencia dentro de la cámara de expansión, produciendo la fuerza de movimiento desde el inicio de la carrera descendente del pistón de expansión-escape.

El término "realmente constante" que se acaba de utilizar, regresa al estado de la técnica en que, en lenguaje común, utiliza el término de "combustión a volumen constante" aún cuando en un motor convencional el pistón siempre se halla en movimiento y el volumen por lo tanto nunca es realmente constante.

Estas ventajas, combinadas con un largo tiempo de combustión en una cámara compacta de combustión hace posible obtener emisiones mucho menores de contaminantes en el escape que los que pueden lograrse en motores convencionales.

Según una realización particular del procedimiento según la invención, es posible formar entre la cámara de compresión y la cámara de combustión un volumen de amortiguación en el cual se acumula aire comprimido que hará posible evitar efectos de sobretensión y caídas de presión debidas a los volúmenes muertos de transferencia y expansión durante el llenado de la cámara de combustión.

La forma de funcionamiento de la cámara de inducción-compresión puede por lo tanto variar sin que esto cambie en ninguna forma el principio de esta invención: mientras que en la práctica común sería conveniente utilizar un compresor de tipo pistón, puede utilizarse cualquier otro medio de producir aire comprimido - compresores únicos o de etapas múltiples del pistón, palas rotativas, de tipo de engranajes (Roots, Lyshom) o turbocompresores conducidos por medio de los gases de escape; tal como en ciertas aplicaciones es posible utilizar un depósito de aire en un cilindro (o cualquier otro contenedor) que se expandirá en la cámara de combustión, o aún aire comprimido de una red (en el ejemplo de un motor estacionario usado en una fábrica que emplea aire comprimido de una red).

Como preferencia, la cámara de combustión unida es de una forma similar a la de una esfera sin asperezas o esquinas para una mejor combustión, y de forma similar está aislada térmicamente por medio de un revestimiento con una barrera térmica hecha de cerámica y otros materiales aislantes calorífugos para asegurar que no hay pérdida de energía a través de las paredes que pueden por lo tanto mantenerse a muy altas temperaturas y por lo tanto asegurar que la llama no se extingue sobre dichas paredes, evitando así la producción de hidrocarburos no quemados en los gases de escape. Esta combinación lo hace posible para mejorar de forma apreciable las emisiones de gases contaminantes.

El procedimiento de funcionamiento del motor según la invención hace posible utilizar mezclas homogéneas de aire-combustible y la mezcla puede lograrse por medio de un carburador previo a la etapa de inducción-compresión, a pesar de que se prefiere un sistema de inyección (electrónico o mecánico). Sin embargo, la inyección directa dentro de la cámara de combustión también puede emplearse sin alternar en forma alguna el principio de funcionamiento de la invención.

El procedimiento de funcionamiento del motor según la invención también permite el uso de mezclas heterogéneas capaces de auto-encenderse como en los motores diesel. En este caso, la bujía instalada en la cámara de combustión se omite y se instala en dicha cámara de combustión un inyector directo de combustible diesel suministrado por medio de una bomba y su equipo del tipo comúnmente utilizado en los motores diesel.

La invención puede aplicarse para funcionar en un funcionamiento de energía-dual según las dos formas de suministro. En su solicitud de patente publicada WO 96/27737, el autor ha descrito un procedimiento para un motor con una cámara de combustión interna independiente, funcionando sobre un principio de modalidad-dual con dos tipos de energía utilizando tanto combustible convencional tal como gasolina o combustible diesel en la carretera (funcionando en un modo único sobre aire-combustible) o, a baja velocidad, particularmente en ciudades y suburbios, inyección de aire comprimido en la cámara de combustión (o cualquier otro gas no contaminante) para la exclusión de cualquier otro combustible (funcionando en la segunda modalidad sobre aire más aire comprimido suplementario).

Según otro aspecto de la presente invención, el procedimiento de funcionamiento de un motor según la invención adopta este principio de energía-dual y modalidad-dual. En la modalidad aire-combustible, la mezcla de aire-combustible se conduce y se comprime en una cámara de inducción-compresión independiente. Esta mezcla se transfiere entonces, aún a presión, dentro de la cámara de expansión-escape. Cuando el pistón de expansión-escape se detiene en su punto muerto superior, la cámara de combustión está a volumen constante y la mezcla se enciendo de forma de aumentar su temperatura y su presión. La combustión continúa mientras el pistón se halla estacionario en su punto muerto superior y luego esta mezcla se expande directamente sin ser transferida en la cámara de expansión y escape, para producir trabajo en la misma. Los gases expandidos se descargan luego a la atmósfera a través de un conducto de escape.

En la modalidad de aire más aire comprimido suplementario, a baja energía, el inyector de combustible no está ya operativo; cuando el pistón de expansión-escape se halla estacionario en su punto muerto superior, la cámara de combustión se halla a volumen constante y allí se introduce dentro de la cámara de combustión, apreciablemente después que (libre de combustible) el aire comprimido desde la cámara de inducción-compresión se ha introducido dentro de esta cámara, una dosis de aire comprimido suplementario de un depósito exterior en el que el aire se almacena a alta presión, por ejemplo, 200 bares, y a temperatura ambiente. Esta dosis de aire comprimido a temperatura ambiente se calentará en contacto con la masa de aire a alta temperatura contenido en la cámara de combustión, que en este caso se vuelve una cámara de expansión, se expandirá, y la mezcla de dos masas de aire incrementa la presión obtenida en la cámara para permitir que la fuerza de movimiento se entregue durante la expansión.

La invención también puede aplicarse para funcionar en la modalidad energía-única de aire más aire comprimido suplementario. En su solicitud de patente publicada WO 97/4884, el autor describe la instalación de este tipo de motor que funciona en modalidad única, con aire más aire comprimido suplementario, en vehículos de servicios, como por ejemplo autobuses urbanos, taxis, camiones de reparto y similares.

Este tipo de motor de modalidad-dual o energía-dual (aire y gasolina o aire y aire comprimido suplementario) puede de hecho convertirse para su uso preferencial en ciudades, por ejemplo, en todos los vehículos y más en particular en autobuses urbanos u otros vehículos de servicio (taxis, camiones de basura, etc.), en una modalidad única de aire-aire comprimido suplementario por medio de la omisión de todos los elementos que son específicos para el funcionamiento del motor con un combustible convencional, tal como el tanque, el circuito de combustible, inyectores, etc.

Según otra característica de la invención, el procedimiento de funcionamiento de un motor según la invención también emplea el principio de energía-única modalidad-única con la inyección de aire comprimido suplementario en la cámara de combustión que se vuelve entonces una cámara de expansión. Además, el aire introducido por medio del motor puede filtrarse y purificarse a través de uno o más filtros de carbón o utilizar algún otro procedimiento mecánico o químico o una criba molecular, u algún otro filtro de forma de producir un motor reductor de la contaminación. En el presente texto, el uso de la expresión "aire" debe también entenderse como incluyendo "cualquier gas no contaminante".

Para funcionar en la modalidad de aire comprimido la presente invención propone otro procedimiento de funcionamiento para el motor de aire comprimido, en el cual se monta un dispositivo para controlar la carrera del pistón que provoca que este último se detenga en su punto muerto superior. El cilindro de inducción-compresión se aísla - ya sea por medio del desacople o volviéndolo no operativo por medio de mantener sus válvulas cerradas o abiertas, u omitiéndolo cuando el motor de diseña para operar sólo en una modalidad única de modalidad de aire comprimido. El motor funciona con un cilindro de expansión-escape que tiene un puerto de escape y una cámara de expansión independiente unida. Durante la carrera ascendente del pistón de dicha cámara de expansión-escape, durante el ciclo de escape, el puerto de escape se cierra de forma de permitir que algunos de los gases expandidos se vuelvan a comprimir a una temperatura y presión altas en la cámara de expansión en la cual, mientras el pistón se halla estacionario en su punto muerto superior, se inyecta una dosis de aire comprimido suplementaria desde un depósito de almacenamiento, provocando así un incremento en la presión en dicha cámara, produciendo trabajo por medio de conducir el pistón nuevamente hacia su carrera descendente.

El motor funciona así con una expansión (por lo tanto una carrera de energía) en cada revolución del cigüeñal en un ciclo que, a pesar de ser fundamentalmente diferente, puede compararse con aquel de un motor de dos tiempos en la medida en que hay una expansión para cada revolución del motor.

Como preferencia, el procedimiento de funcionamiento del motor según la invención comprende un sistema para recuperar la energía térmica ambiente como se describe por el autor en su solicitud de patente FR 97/00851, en la cual el aire comprimido contenido en el depósito de almacenamiento a muy alta presión, por ejemplo 200 bares, y temperatura ambiente, por ejemplo 20ºC, anterior a su uso final a una presión por debajo de 30 bar, por ejemplo, se expande a una presión cercana a la presión que se necesita para su uso final en un sistema de volumen variable, por ejemplo en un pistón en un cilindro, produciendo trabajo que puede recuperarse y utilizarse a través de cualquier medio conocido, mecánico, eléctrico, hidráulico o similar. Esta expansión con trabajo consecuentemente enfría el aire comprimido que se ha expandido a una presión cercana a la presión de utilización a una muy baja temperatura, por ejemplo -100ºC. Este aire comprimido, expandido a su presión de utilización y a muy baja temperatura, se envía entonces dentro de un intercambiador donde intercambia calor con el aire ambiente, y se calienta a una temperatura cercana a la temperatura ambiente, e aumenta de esta forma en presión y/o volumen, recuperando la energía de calentamiento tomada de la atmósfera.

También como preferencia, el procedimiento de funcionamiento de un motor según la invención comprende un sistema de calentamiento térmico como ha descrito el autor en su solicitud de patente FR 98/00877, en la cual propone una solución que incrementará la cantidad de energía que puede usarse y que está disponible, caracterizada por el hecho de que el aire comprimido, antes de ser introducido en la cámara de combustión y/o expansión, desde el depósito de almacenamiento ya sea directamente o habiendo pasado a través del intercambiador de calor aire-aire y antes de introducirse en la cámara de combustión, se dirige a través de un calentador térmico en el cual su presión y/o volumen se incrementan más antes de introducirse en la cámara de combustión y/o expansión, incrementando así considerablemente el rendimiento que puede lograrse por medio del motor.

El uso de un calentador térmico tiene la ventaja de que puede catalizarse una combustión limpia continua o de la cual lograrse reducir la contaminación por medio de cualquier medio conocido con vista a obtener niveles infinitamente bajos de emisiones contaminantes.

Otro aspecto según la invención propone otro procedimiento que permite que el motor funcione en la modalidad de energía dual - funcionando con aire más aire comprimido suplementario en ciudades y funcionando con aire más combustible convencional en la carretera - cuando se ha omitido la cámara de inducción-compresión. El ciclo para abrir y cerrar la válvula de escape, que se abre en cada revolución del motor sobre parte de la carrera ascendente del pistón, varía durante el funcionamiento para abrir durante la carrera ascendente del pistón cada dos revoluciones. Añadido a esto, el motor tiene una entrada de aire y combustible tal como gasolina, aceite diesel o similar, permitiendo la introducción de una carga de mezcla de carburante que se introduce durante la carrera descendente del pistón comprimida en la cámara de expansión que se vuelve entonces en una cámara de combustión, en dicha cámara la mezcla se quema y luego se expande, produciendo trabajo por medio de retornar el pistón y luego descargando en el escape según el ciclo del motor convencional de cuatro tiempos.

Según otro aspecto de la invención, la invención propone un procedimiento de triple modalidad de energía dual de funcionamiento en el cual el motor funciona ya sea con aire comprimido sin calentamiento adicional, por ejemplo cuando se conduce en la ciudad con contaminación cero, o con aire comprimido que se ha calentado por medio de combustión externa en un calentador térmico proporcionado con combustible convencional, por ejemplo para circular en los suburbios, con una contaminación infinitamente menor, o para conducir en la carretera, con combustión interna y con la entrada de aire y de gasolina (u otro combustible) permitiendo la introducción de una carga de mezcla de carburante que se introduce durante la carrera descendente del pistón luego comprimido en la cámara de expansión que se vuelve así una cámara de combustión, en la cual la mezcla se quema y luego se expande, produciendo trabajo y descargando a la atmósfera según el ciclo del motor convencional de cuatro tiempos.

Las tres modalidades de funcionamiento descritas anteriormente - aire más aire comprimido suplementario, aire más aire comprimido suplementario calentado por medio de un quemador y aire más combustible - pueden usarse separadamente o en combinación, la modalidad de abrir y cerrar los conductos de escape y de entrada, los procedimientos y dispositivos para cambiar de una modalidad a otra, se controlan por medio de dispositivos electrónicos, de dispositivos electromecánicos, de dispositivos mecánicos o similares, y los combustibles y los gases usados pueden variar sin cambiar en forma alguna el principio de la invención. Asimismo, las válvulas de entrada y de salida pueden controlarse ventajosamente por medio de sistemas eléctricos, neumáticos o hidráulicos controlados por medio de un ordenador electrónico según los parámetros de funcionamiento.

Otros objetivos, ventajas y características de la invención serán evidentes a partir de la lectura de la descripción, a modo de ejemplo no limitante, de un número de realizaciones, haciendo esta descripción referencia a algunos dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 muestra de forma esquemática una vista en sección transversal de una realización del motor según la invención en la cual la cámara de expansión-escape se controla por medio de un sistema para controlar la carrera del pistón y que comprende una cámara de combustión unida.

La Figura 2 muestra el mismo motor después de que se ha introducido la mezcla de aire-combustible en la cámara de combustión en el momento del encendido.

La Figura 3 muestra el mismo motor al inicio de la fase de expansión.

La Figura 4 muestra el mismo motor durante el escape y la compresión.

La Figura 5 muestra otra modalidad de funcionamiento vista esquemáticamente en sección transversal en la cual un volumen amortiguador para acumular aire comprimido se instala entre el compresor y la cámara de combustión, en el momento de la entrada de la mezcla comprimida de aire-combustible en la cámara de combustión.

La Figura 6 muestra el mismo motor en el momento de ignición.

La Figura 7 muestra el mismo motor durante la expansión.

La Figura 8 muestra el mismo motor en el final del escape.

La Figura 9 muestra esquemáticamente, visto en sección transversal, un motor según la invención equipado con un dispositivo para inyectar aire suplementario para el funcionamiento en modalidad dual de funcionamiento en energía dual.

La Figura 10 muestra este mismo motor en su punto muerto inferior en el principio de la fase de escape.

La Figura 11 muestra esquemáticamente, visto en sección transversal, un motor de aire comprimido según la invención descrito en su punto muerto superior.

La Figura 12 muestra este motor durante el escape.

La Figura 13 muestra este motor durante la recompresión.

La Figura 14 muestra una vista en sección transversal de este motor equipado con un dispositivo para recuperar la energía calorífica del ambiente y con un dispositivo de combustión continua.

La Figura 15 muestra una vista en sección transversal de un motor de combustión interna de energía dual según la invención, durante la inducción.

La Figura 16 muestra este motor en el momento del encendido.

La Figura 17 muestra este motor durante la expansión.

La Figura 18 lo muestra durante el escape.

La Figura 19 muestra esquemáticamente, en sección longitudinal, un motor según la invención equipado para funcionar en una modalidad triple de funcionamiento de energía dual.

Las Figuras 1 a 4 muestran una realización del motor según la invención en el cual las cámaras de inducción y compresión y expansión y escape están cada una controladas por medio de un sistema de biela y manivela de conexión y pistón deslizando dentro de un cilindro, visto en sección transversal, que muestra la cámara de compresión 1, la cámara de combustión a volumen constante 2 en la cual hay una bujía 3, unida con la cámara de expansión 4. La cámara de compresión 1 está conectada a la cámara de combustión 2 por medio de un conducto 5, cuya apertura y cierre está controlado por medio de un obturador sellado 6. La cámara de combustión 2 está unida a la cámara de expansión 4 y se abre sobre esta última en su parte superior.

La cámara de compresión es provista de aire comprimido por medio de un conjunto convencional de pistón-compresor: un pistón 9 que se desliza en un cilindro 10 controlado por medio de una biela de conexión 11 y una manivela 12. La mezcla nueva de aire-combustible entra a través de un conducto de entrada 13, cuya abertura es controlada por medio de la válvula 14.

La cámara de expansión controla un conjunto de motor con un pistón equipado con un dispositivo para controlar la carrera del pistón en cuyo dispositivo el pistón 15 (descrito en su punto muerto superior), deslizándose en un cilindro 16, es controlado por medio de una palanca de presión. El pistón 15 está conectado por medio de su eje al extremo libre 15A de una palanca de presión que consiste en un brazo 17 articulado sobre un eje común 17A a otro brazo 17B fijado de forma que puede pivotar sobre un eje estacionario 17C. Unido al eje 17A común a los dos brazos 17 y 17B hay una varilla de control de conexión 17D conectada a la muñeca 18A de un cigüeñal 18 que rota sobre su eje 18B. Al rotar el cigüeñal, la varilla de control de conexión 17D ejerce una fuerza sobre el eje común 17A de los dos brazos 17 y 17B de la palanca de presión, permitiendo así que el pistón 15 se mueva a lo largo del eje del cilindro 16, y a su vez transmite al cigüeñal 18 las fuerzas ejercidas sobre el pistón 15 durante la carrera de energía, causando de esta forma que rote. El eje estacionario 17C se ubica lateralmente con respecto al eje a lo largo del cual se mueve el pistón 15 y determina un ángulo A entre el eje de movimiento del pistón y el eje de alineación X'X de los dos brazos 17 y 17B cuando están alineados. El cigüeñal se ubica lateralmente con respecto al eje del cilindro y/o de la palanca de presión y su posición determina un ángulo B entre la varilla de control de conexión 17D y el eje de alineación X'X de los dos brazos 17 y 17B cuando están alineados. Por medio de la variación de los ángulos A y B y las longitudes de los diversos varillas y brazos de conexión, las características de la cinética del conjunto se modifican para obtener una curva asimétrica que representa la carrera del pistón 1 y para determinar el ángulo de rotación del cigüeñal para el cual el pistón 15 es estacionario en su punto muerto superior. Los gases quemados se descargan a través de un conducto de escape 19, cuya apertura está controlada por medio de la válvula 20.

El cigüeñal 18 conduce el compresor a la misma velocidad a través de un enlace 21 con un desplazamiento angular entre los puntos muertos superiores del pistón de expansión y del pistón de compresión, estando este último retardado por medio de un ángulo de rotación que se elige según el tiempo deseado de combustión. El compresor puede montarse también sobre el mismo cigüeñal en el cual el desplazamiento angular de la muñeca hace posible lograr el desplazamiento de los puntos muertos superiores sin cambiar en modo alguno el principio del dispositivo de la invención, que en esta instancia se muestra con un enlace 21, realizado para una ilustración más simple.

La Figura 1 describe el motor cuando el pistón compresor 9 está cerca de su punto muerto superior y el obturador 6 se acaba de abrir para permitir que la cámara de combustión a volumen constante 2 para ser alimentada con mezcla fresca de aire-combustible mientras que el pistón 15 de la cámara de expansión 4 se halla en su punto muerto superior y permanecerá allí por un cierto período de rotación del motor, por ejemplo 110º.

Continuando la rotación en dirección horaria, en la Figura 2, el pistón compresor 9 acaba de pasar su punto muerto superior y está comenzando su carrera descendente: el obturador 6 se acaba de cerrar y cierra el conducto 5, la válvula de entrada 14 se abre para permitir el reabastecimiento con mezcla fresca de aire-combustible desde el compresor (admisión). Tan pronto como el obturador 6 se cierra, el encendido se inicia por medio de la bujía 3 y la mezcla de aire-combustible se quema en la cámara unida al cilindro de expansión-escape a volumen constante 2, mientras el pistón de expansión 15 permanece en su punto muerto superior durante el período de combustión.

Los cigüeñales 12 y 18 continúan con su rotación - la Figura 3 describe la situación aproximadamente 100º más tarde - el pistón de expansión 15 acaba de empezar su carrera descendente y los gases bajo muy alta presión contenidos en la cámara de combustión unida 2 se expanden en la cámara de expansión 4, empujando hacia atrás el pistón 15 y proporcionando así la carrera de energía, mientras el pistón de compresión 9 se halla en el proceso de completar la entrada de mezcla de carburante fresca y la válvula de entrada 14 se cierra.

La expansión continuará por aproximadamente 180º de rotación del cigüeñal, la Figura 4, la válvula de escape 20 se abre y el pistón 15 descarga los gases quemados y expandidos dentro del conducto de escape 19, mientras que el pistón compresor 9 comprimirá la mezcla de aire-combustible en la cámara de compresión 1 y el obturador 6 se abrirá para permitir la entrada de la mezcla de aire-combustible dentro de la cámara a volumen constante 2 nuevamente, para reiniciar el ciclo (Figura 1).

Se entenderá fácilmente que por cada revolución del cigüeñal (motor y compresor) hay una expansión correspondiente (o carrera de energía) y que la elección de desplazamiento entre el punto muerto superior del pistón compresor 9 y el punto muerto superior del pistón de expansión 15, y el tiempo que el pistón de expansión 15 está estacionario en su punto muerto superior determina el tiempo de combustión de la mezcla en la cámara de combustión a volumen constante 2.

Además, el volumen de expansión desplazado por medio del pistón de expansión 15 puede ser mayor que el volumen desplazado por medio del compresor 9. Esta diferencia puede determinarse según las diferencias en las curvas de compresión y expansión politrópicas con vista a obtener la menor presión posible en el final de la etapa de expansión, siendo ésta la marca de una buena eficiencia y de bajas emisiones acústicas.

Las Figuras 5 a 8 describen, en vistas en forma de diagrama en sección transversal, otra realización del motor según la invención en el cual, entre el compresor y la cámara de combustión a volumen constante 2, hay un volumen amortiguador de aire comprimido 22 suministrado con aire comprimido por medio de cualquier medio apropiado a través del conducto 22A, siento este volumen mantenido a presión prácticamente constante y teniendo el efecto de evitar ciertos efectos de sobretensión y las caídas de presión que se deben al volumen muerto de transferencia y a la expansión durante el llenado de la cámara de combustión 2. El conducto 5, cuya apertura y cierre están controlados por medio del obturador 6, conecta el volumen amortiguador de aire comprimido 22 a la cámara de combustión unida con la cámara de expansión y de escape (2) y comprende un inyector de combustible 24 destinado a producir la mezcla de aire-combustible apreciablemente antes de que se introduzca dentro de la cámara de combustión 2. Un obturador 25, también instalado en este conducto, permite ajustar la carga introducida en la cámara de combustión (regulador).

La Figura 5 describe el motor cuando el obturador 6 se acaba de abrir para permitir que el aire comprimido mezclado con el combustible atomizado por medio del inyector 24 dentro de la cámara de combustión a volumen constante 2 a través del conducto 5 mientras el pistón de expansión se halla en su punto muerto superior después de su carrera ascendente durante la cual los gases que se han quemado y expandido en el ciclo previo han sido conducidos fuera hacia la atmósfera a través del conducto 19 (habiéndose abierto la válvula de escape 20).

Tan pronto como la mezcla se ha introducido en la cámara de combustión unida e independiente 2, Figura 6, el obturador 6 se cierra nuevamente y la cámara de combustión independiente 2 se aísla, luego se usa la bujía 3 para iniciar el encendido y la mezcla de aire-combustible se quema en la cámara de combustión a volumen constante 2 mientras el pistón de expansión 15 permanece en su punto muerto superior.

El cigüeñal 18 continúa su rotación, Figura 7, y el pistón de expansión 15 realiza su carrera descendente y los gases bajo muy alta presión contenidos en la cámara de combustión unida 2 se expanden en la cámara de expansión 4 empujando el pistón 15 hacia atrás y proporcionando así la carrera de energía.

La expansión continúa por aproximadamente 180º de rotación del cigüeñal 18 hasta el punto muerto inferior y luego la válvula de escape 20 se abre y el pistón 15 en su carrera ascendente, Figura 8, descarga los gases quemados y expandidos en el conducto de escape 19, hasta el punto muerto superior. Después de esto, el obturador 6 se abre para permitir la entrada de una nueva carga de mezcla fresca de aire-combustible en la cámara de volumen constante 2 y para reiniciar el ciclo (Figura 5).

Se observará que con la introducción de un volumen amortiguador de aire comprimido, el principio de funcionamiento del motor permanece igual. Sin embargo, el compresor de aire se vuelve completamente independiente, ya no ha de tener una sincronización angular con respecto al cigüeñal del motor 18, y la elección de este principio se facilita entonces y de esta forma, por ejemplo, pueden utilizarse los compresores rotativos. Además, a mayor sea el tamaño de ese volumen amortiguador, mayor será la amortiguación de los efectos de la sobretensión y las caídas de presión en el volumen de transferencia y en la expansión durante el llenado de la cámara de combustión.

Las Figuras 9 y 10 describen un motor según la invención equipado, para una modalidad de funcionamiento dual de energía dual, con un inyector de aire complementario 24A y un depósito de almacenamiento de aire comprimido a muy alta presión 23 para permitirle funcionar sin contaminación en áreas urbanas en las cuales el motor funciona sin inyectar combustible pero por medio de la inyección de una dosis de aire comprimido suplementario dentro de la cámara de combustión 2 (que se vuelve entonces una cámara de expansión) para producir un aumento en la presión. En éstas Figuras de un motor cíclico de combustión interna, se proporciona a la cámara de combustión unida 2 un volumen amortiguador de aire comprimido 22, proporcionado con aire comprimido por medio de cualquier medio apropiado a través de un conducto 22A, y mantenido prácticamente a presión constante y que tiene el efecto de evitar ciertos efectos de sobretensión y de caídas de presión debidos al volumen muerto de transferencia y a la expansión durante el llenado de la cámara de combustión 2. El conducto 5, cuya apertura y cierre están controlados por medio del obturador 6, conecta el volumen amortiguador de aire comprimido 22 a la cámara de combustión 2 unida con las cámaras de expansión y de escape 4 y comprende un inyector de combustible 24 destinado a producir la mezcla de aire-combustible apreciablemente antes de que se introduzca en la cámara de combustión 2. Un obturador 25, también instalado en este conducto, hace posible regular la carga que entra en la cámara de combustión (regulador).

En éstas mismas Figuras 9 y 10, el motor también está equipado con un dispositivo para controlar la carrera del pistón, dispositivo en el cual el pistón 15, deslizándose en un cilindro 16, está controlado por medio de una palanca de presión, cuyo funcionamiento y descripción son idénticos a los descritos para la Figura 1.

En el funcionamiento en la carretera con combustible convencional, el motor funciona como se describe en las Figuras 5 a 8.

En el funcionamiento a baja energía, el inyector de combustible 24 ya no funciona y cuando, en su rotación, el motor se halla en el punto muerto superior del pistón del cilindro de expansión 16, Figura 9, sólo funciona el inyector de aire suplementario 24A e introduce en la cámara una dosis de aire comprimido suplementario desde el cilindro de almacenamiento a alta presión 23, expandido a una presión ligeramente superior a la presión obtenida en la cámara de combustión 2 para permitir que se transfiera, esta masa de aire comprimido suplementario se calentará en contacto con el aire comprimido contenido en la cámara y la mezcla de estas dos masas de aire conlleva un aumento apreciable en la presión para producir trabajo durante la expansión. La expansión continúa por aproximadamente 180º de rotación del cigüeñal 18 hasta que el punto muerto inferior, entonces la válvula de escape 20 se abre y el pistón 15, en su carrera ascendente, Figura 10, descarga los gases expandidos en el conducto de expansión 19 hasta que alcanza su punto muerto superior.

Las Figuras 11 a 13 muestran en forma de diagrama en sección transversal un motor de única energía de aire según la invención equipado con un dispositivo para controlar la carrera del pistón en el cual el pistón 15 (descrito en la Figura 11 en su punto muerto superior), se desliza en un cilindro 16, controlado por una palanca de presión. El pistón 15 está conectado por medio de su eje al extremo libre 15A de la palanca de presión que consiste en un brazo 17 articulado sobre un eje común 17A a otro brazo 17B que se fija de forma de poder pivotar sobre un eje estacionario 17C. Unido al eje 17A común a los dos brazos 17 y 17B es una varilla de control de conexión 17D conectada a la muñeca 18A de un cigüeñal 18 que rota sobre su eje 18B. Al rotar el cigüeñal, la varilla de control de conexión 17D ejerce una fuerza sobre el eje común 17A de los dos brazos 17 y 17B de la palanca de presión, permitiendo así que el pistón 15 se mueva a lo largo del eje del cilindro 16 y a su vez transmite al cigüeñal 18A las fuerzas ejercidas sobre el pistón 15 para moverse a lo largo del eje del cilindro 16 y a su vez transmite al cigüeñal 18A las fuerzas ejercidas sobre el pistón 15 durante la carrera de energía, provocando así que rote. El eje estacionario 17C se ubica lateralmente con respecto al eje de movimiento del pistón 15 y determina un ángulo A entre el eje de movimiento del pistón y el eje de alineación X'X de los dos brazos 17 y 17B cuando se alinean. El cigüeñal se ubica lateralmente con respecto al eje del cilindro y/o de la palanca de presión y su posición determina un ángulo B entre la varilla de control de conexión 17D y el eje de alienación X'X de los dos brazos 17 y 17B cuando están alineados. Por medio de la variación de los ángulos A y B y las longitudes de las diferentes varillas y brazos de conexión, las características cinéticas del conjunto se modifican para obtener una curva asimétrica de la carrera del pistón 15 y para determinar el ángulo de rotación del cigüeñal para el cual el pistón está estacionario en su punto muerto superior. Ubicado sobre esta colección de pistones, varillas de conexión y cigüeñales hay una cabeza de cilindro 11 que comprende, por un lado, un puerto de escape 19, cuya apertura y cierre se realizan por medio de una válvula de escape 20 y, por otra parte, una cámara de expansión 2 que, una vez provista de aire comprimido suplementario por medio de un inyector 24A, está por lo tanto bajo presión, Figura 11. Durante la rotación, el aire comprimido contenido en la cámara de expansión 2 se expande, conduciendo al pistón 15 hacia atrás hasta llegar a su punto muerto inferior, produciendo entonces su carrera de energía, permaneciendo la válvula de escape 20 cerrada durante esta fase. Prácticamente en el punto muerto inferior, la válvula de escape 20 se abre y el pistón 15 en su carrera ascendente, Figura 12, empuja hacia la atmósfera, a través del conducto de escape 19, algo de aire comprimido que se ha expandido en el ciclo previo. Durante la carrera ascendente del pistón 15 y en un momento dado, por ejemplo a mitad de camino de dicha carrera, Figura 13, se cierra nuevamente la válvula de escape y el pistón volverá a comprimir el resto de los gases que permanecen en el cilindro, creando una alta presión y una alta temperatura (masa caliente) en la cámara de expansión 14. Tan pronto como el pistón se detiene en su punto muerto superior como en la Figura 11, el inyector 15 se acciona entonces para permitir que una dosis de aire comprimido suplementario del depósito de almacenamiento de alta presión 23 se inyecte y que cree un aumento en la presión de la cámara de expansión para repetir el ciclo durante la expansión, produciendo fuerza motriz.

Aquellos entendidos en la técnica pueden elegir el momento en que el escape se cierra para adecuar los parámetros deseados y elegidos tales como la temperatura final y la presión al final de la compresión sin cambiar en modo alguno el principio de la invención.

La Figura 14 muestra un motor según la invención equipada con sistemas para recuperar energía calórica del ambiente y para calentamiento. El motor está equipado con un dispositivo para recuperar energía calórica del ambiente en la cual la expansión con trabajo del aire comprimido a alta presión almacenado en el depósito 23 se realiza en un conjunto de una varilla de conexión 53 y un pistón de trabajo 54 acoplado directamente a un cigüeñal 18C conectado al cigüeñal del motor 18 por medio de un dispositivo de transmisión 21A. Este pistón 54 se desliza en un cilindro ciego 55 y determina una cámara de trabajo 35 dentro de la cual se abren, por un lado, un conducto de entrada de aire a alta presión 37, cuya apertura y cierre están controlados por medio de una válvula accionada eléctricamente 38 y, por otra parte, un conducto de escape 39 conectado a un intercambiador de calor aire-aire o radiador 41 que está conectado por medio de un conducto 42 a un volumen amortiguador a presión de uso final prácticamente constante 43. Durante el funcionamiento cuando el pistón de trabajo 54 está en su punto muerto superior, la válvula accionada eléctricamente 38 se abre y luego se cierra nuevamente para dejar entrar una carga de aire comprimido a muy alta presión que se expandirá, retornando al pistón 54 hasta su punto muerto inferior, produciendo trabajo, y conduciendo el cigüeñal 18C a través de la varilla de conexión 53 y conduciendo el cigüeñal del motor 18 a través del dispositivo de transmisión 21A. Durante la carrera ascendente del pistón 54, la válvula de escape 40 accionada eléctricamente se abre y el aire comprimido prácticamente se expande a la presión de costumbre y a muy baja temperatura contenida en la cámara de trabajo se descarga (en la dirección de la flecha F) en el intercambiador aire-aire o radiador 41. De esta forma, este aire se calentará a una temperatura cercana a la temperatura ambiente y aumentará su volumen al entrar al volumen amortiguador 43 habiendo recuperado una cantidad no significativa de energía de la atmósfera.

También instalado sobre el conducto 42 entre el intercambiador aire-aire 41 y el volumen amortiguador 43 es un calentador térmico 56, que consiste en quemadores 57 que aumentarán considerablemente la temperatura y por lo tanto la presión y/o el volumen del aire comprimido originado (en la dirección de la flecha F) desde el intercambiador aire-aire 41 al pasar a través de la bobina de intercambio de calor 58.

Las Figuras 15 a 18 describen el motor según otro aspecto de la invención, visto en forma de diagrama en sección transversal y modificado para funcionar según la invención en un principio de modalidad dual usando dos tipos de energía, empleando tanto combustible convencional tal como gasolina o aceite diesel en la carretera (funcionamiento de modalidad única con aire-combustible) o, a baja velocidad, particularmente en áreas urbanas y suburbanas, utilizando un añadido de aire comprimido a la cámara de combustión, el pistón 15, deslizándose en un cilindro 16, está controlado por medio de una palanca de presión, cuya descripción y funcionamiento son idénticos a lo que se ha descrito en la Figura 1.

Ubicada sobre esta colección de pistones, varillas de conexión y cigüeñales hay una cabeza de cilindro 11, que comprende, por una parte, un puerto de escape 19, cuya apertura y cierre se realizan por medio de una válvula de escape 20, la cámara de combustión unida 2 y por otro lado, un puerto de entrada 13A, cuya apertura y cierre están controlados por medio de una válvula 14A. Cuando el motor funciona en una modalidad de aire más aire comprimido suplementario, la válvula de entrada 13A no funciona y permanece cerrada y el motor por lo tanto funciona como se describe en las Figuras 11 a 13, sobre una cierta velocidad de, por ejemplo, 60 km/h cambiando a modalidad térmica con una mezcla de aire-combustible, el ciclo que gobierna la apertura y el cierre de la válvula de escape 20 se altera de forma que esta válvula se abre durante la carrera ascendente del pistón sólo cada dos revoluciones del motor mientras que la válvula de entrada 13A se abre también cada dos revoluciones durante la carrera descendente del pistón 15, el motor puede de esta manera cambiar modalidad y ciclo, durante la carrera descendente del pistón 15, Figura 15, la válvula de entrada 13A se abre y el pistón introduce una mezcla de aire y gasolina entregada por el inyector 24, esta mezcla entonces se comprime durante la carrera ascendente del pistón 15, Figura 16, en la cámara de combustión 2 donde se enciende durante el encendido iniciado por medio de la bujía 3, luego se expande, retornando al pistón 15 durante la carrera de energía, Figura 17, hasta el punto muerto inferior donde la válvula de escape 20 se abre y entonces la mezcla se descarga a la atmósfera a través del conducto de escape 19 en la carrera ascendente del pistón 15, Figura 18. Cuando el pistón se halla en su punto muerto superior, la válvula de entrada 13A se abre para reiniciar otro ciclo (como en la Figura 15). De esta manera el motor funciona en un ciclo convencional de cuatro carreras.

La Figura 19 describe un conjunto de motor de energía dual de triple modalidad según la invención, capaz de funcionar tanto con aire más aire comprimido suplementario con carga liviana, o con aire comprimido más aire comprimido suplementario calentado por medio de un calentador térmico, estando las dos modalidades anteriores en un ciclo con una carrera de energía por revolución, o aún alternativamente, en una modalidad de aire térmico más combustible con combustión interna con una carrera de energía cada dos revoluciones. Es posible ver en esta Figura todos los elementos compatibles con un funcionamiento como tal, a saber un pistón 15 que se desliza en un cilindro 16 controlado por medio de una palanca de presión, cuyo funcionamiento y descripción son idénticos a lo que se describió en la Figura 1.

Ubicado sobre esta colección de pistones, varillas de conexión y cigüeñales hay una cabeza de cilindro 11 que comprende, por un lado, un puerto de escape 19, cuya apertura y cierre se realizan por medio de una válvula de escape 20, la cámara de combustión unida 2 y, por otro lado, un puerto de entrada 13A, cuya apertura y cierre son controlados por medio de una válvula 14A. El motor está equipado con un dispositivo para recuperar energía calórica del ambiente en el cual la expansión, con trabajo, del aire comprimido a alta presión almacenado en el depósito 23 se realiza en un conjunto de una varilla de conexión 53 y un pistón de trabajo 54 acoplado directamente a un cigüeñal 18C conectado al cigüeñal del motor 18 por medio de un dispositivo de transmisión 21A. Este pistón 54 se desliza en un cilindro ciego 55 y que determina una cámara de trabajo 35 dentro de la cual se abre, por un lado, un conducto de entrada de aire a alta presión 37, cuya apertura y cierre están controlados por medio de una válvula accionada eléctricamente 38 y, por otro lado, un conducto de escape 39 conectado al intercambiador de calor aire-aire o radiador 41 que está conectado por medio de un conducto 42 a un volumen amortiguador prácticamente a presión constante final de uso 43. Durante el funcionamiento cuando el pistón de trabajo 54 se halla en su punto muerto superior, la válvula 38 eléctricamente accionada se abre y luego se vuelve a cerrar para permitir la entrada de una carga de aire comprimido a muy alta presión que se expandirá, retornando el pistón 54 hasta su punto muerto inferior y conduce el cigüeñal 18C a través de la varilla de conducción 53 y conduce el cigüeñal del motor 18 a través del dispositivo de transmisión 21A. Durante la carrera ascendente del pistón 54, la válvula de escape accionada eléctricamente 40 se abre y se descarga aire comprimido pero expandido y a muy baja temperatura contenido en la cámara de trabajo (en la dirección de la flecha F) en el intercambiador aire-aire o radiador 41. Este aire se calentará a una temperatura cercana a la temperatura ambiente y aumentará el volumen al entrar al volumen amortiguador 43 habiendo recuperado una cantidad no significativa de energía de la atmósfera.

También ajustado sobre el conducto 42A entre el intercambiador aire-aire 41 y el volumen amortiguador 43 es un calentador térmico 56 que consiste en quemadores 57 que incrementará de forma considerable la temperatura y por lo tanto la presión y/o el volumen del aire comprimido, originando (en la dirección de las flechas F) desde el intercambiador de aire-aire 41 al pasar a través de la bobina intercambiadora de calor 58.

Además, también formado en esta cabeza de cilindro 11 hay un puerto de entrada 13A, cuya apertura y cierre están controlados por medio de una válvula 14A. Cuando el motor funciona en una modalidad de aire más aire comprimido suplementario, la válvula de entrada 13A no funciona y permanece en posición cerrada, y el motor por lo tanto funciona como se describe en las Figuras 11 a 13, y el dispositivo para recuperar la energía calórica del ambiente funciona preferentemente en esta modalidad. Por encima y más allá de una cierta velocidad de, por ejemplo, 50 km/h, el dispositivo de calentamiento puede ponerse en funcionamiento por medio del encendido de los quemadores 57 para permitir un incremento en el rendimiento mientras que al mismo tiempo permanece con una contaminación muy baja debido a la combustión catalizada continua, y en consecuencia, más allá de una velocidad más alta, por ejemplo de 70 km/h, el inyector de aire comprimido suplementario 24A ya no funciona, el quemador 57 se apaga y hay un cambio a la modalidad térmica (combustión interna) utilizando una mezcla de aire-combustible y el ciclo que gobierna la apertura y el cierre de la válvula de escape 20 se altera de forma que ésta se abre durante la carrera ascendente del pistón sólo cada dos revoluciones del motor mientras que la válvula de entrada 13A se abre también cada dos revoluciones durante la carrera descendente del pistón 15, el motor puede así cambiar de ciclo, durante la carrera descendente del pistón 15, Figura 15, la válvula de entrada 13A se abre y el pistón introduce una mezcla de aire y gasolina y esta mezcla entonces se comprime durante la carrera ascendente del pistón 15, Figura 16, en la cámara de combustión 2 donde se enciende durante el encendido iniciado por medio de la bujía 3, luego se expande, retornando al pistón 15 hacia atrás durante la carrera de energía, Figura 17, hasta el punto muerto inferior donde se abre la válvula de escape 20 y la mezcla se descarga entonces a la atmósfera a través del conducto de escape 19 durante la carrera ascendente del pistón 15, Figura 18. Entonces se abre la válvula de entrada para reiniciar un ciclo adicional como en la Figura 15. El motor funciona así en una modalidad convencional de cuatro carreras.

Por supuesto la invención no está restringida en ninguna forma a las realizaciones descritas e ilustradas; está sujeta a numerosas variaciones accesibles para aquellos entendidos en la técnica, dependiendo en la aplicación que se afronte y sin apartarse en modo alguno del espíritu de la invención.

Claims (23)

1. Procedimiento de funcionamiento para un motor con una cámara de inducción-compresión, una cámara de expansión-escape, ambas funcionando usando pistones recíprocos, y con una cámara de combustión, estando las tres cámaras separadas, caracterizado por el hecho de que está provisto de, al menos en la cámara de expansión-escape, un dispositivo para controlar la carrera del pistón de dicha cámara que provoca que dicho pistón se detenga en su punto muerto superior, y por el hecho de que la cámara de combustión está montada unida sin obturador a la parte superior del cilindro de expansión-escape, el pistón separando prácticamente la cámara de combustión de la cámara de expansión-escape en su punto muerto superior.

2. Procedimiento de funcionamiento para un motor según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el ciclo de funcionamiento de la cámara de inducción-compresión está retardado con respecto al ciclo de la cámara de expansión-escape de forma que el pistón de la última, alcanzando su punto muerto superior, está adelantado del punto muerto superior del pistón de la cámara de inducción-compresión y permanece en su punto muerto superior durante las siguientes funciones:

- la comunicación entre la cámara de combustión y la cámara de inducción-compresión,

- el llenado de dicha cámara de combustión con la mezcla de aire-combustible comprimida por el pistón de la cámara de inducción-compresión al alcanzar su punto muerto superior,

- el cierre de la comunicación entre la cámara de combustión y la cámara de inducción-compresión,

- el encendido y combustión de la mezcla que origina un aumento en la presión,

a continuación, tan pronto como comienza su carrera descendente, produce trabajo provocado por medio del aumento de la presión.

3. Procedimiento de funcionamiento para un motor según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que el motor funciona con mezclas de auto-encendido heterogéneas, en cuyo procedimiento se acciona un inyector de combustible para iniciar la combustión tan pronto como la cámara de combustión se aísla de la cámara de inducción-compresión.

4. Procedimiento de funcionamiento para un motor según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la cámara de combustión es una porción de una esfera unida con la cámara de expansión y escape.

5. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que al menos una de las cámaras - combustión y expansión - está revestida con una barrera térmica hecha de un material de revestimiento aislante.

6. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que, instalado entre la cámara para la inducción y compresión de gases frescos y la cámara unida independiente de combustión, hay un volumen amortiguador para los gases comprimidos de esta manera de forma de evitar efectos de sobre-tensión y de caídas de presión que se deben al volumen muerto de transferencia entre las cámaras, y a la expansión parcial de los gases mientras se llena la cámara de combustión, un conducto de conexión y su sistema de apertura y cierre controlado por lo tanto ubicado entre el volumen amortiguador y la cámara de combustión.

7. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, utilizando el funcionamiento en energía dual y modalidad dual, caracterizado por el hecho de que cuando funciona a baja energía, por ejemplo en tráfico urbano, la cámara de inducción-compresión ya no es provisto de combustible y por el hecho de que se introduce en la cámara de combustión, apreciablemente después que se ha introducido en ésta cámara el aire comprimido (libre de combustible) desde la cámara de inducción-compresión, una dosis de aire comprimido suplementario desde un depósito externo en el cual el aire se almacena bajo una presión inicial alta, por ejemplo 200 bares y a temperatura ambiente, esta dosis de aire comprimido suplementario a temperatura ambiente, en contacto con la masa de aire a alta temperatura contenida en la cámara de combustión que en este caso se vuelve una cámara de expansión, calentándose, expandiéndose y aumentando la presión predominante en la cámara de combustión de forma que durante la expansión permite la entrega de fuerza motriz, y en que cuando funciona en alta energía, por ejemplo en la carretera, el motor se suministra con combustible y funciona según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, utilizado en un funcionamiento en modalidad de energía única y modalidad única de aire más aire comprimido suplementario, caracterizado por el hecho de que todos los elementos que se necesitan para suministrar al motor un combustible convencional se omiten, y por el hecho de que se introduce en la cámara de combustión, apreciablemente después de que se ha introducido en ésta cámara aire comprimido (libre de combustible) desde la cámara de inducción-compresión, una dosis de aire comprimido suplementario desde un depósito externo en el que el aire se almacena bajo una presión inicial alta, por ejemplo 200 bares y a temperatura ambiente, esta dosis de aire comprimido suplementario a temperatura ambiente, en contacto con la masa de aire a alta temperatura contenida en la cámara de combustión que en este caso se vuelve una cámara de expansión, calentándose, expandiéndose y aumentando la presión predominante en la cámara de combustión para permitir que la energía motriz se entregue debido a la expansión.

9. Procedimiento de modalidad única de funcionamiento de aire comprimido para un motor, que comprende una cámara de expansión-escape que funciona con la ayuda de un pistón que se desliza en un cilindro, y equipado con un puerto de escape y una cámara de expansión unida independiente, caracterizado por el hecho de que la cámara de expansión-escape está equipada con un dispositivo para controlar la carrera del pistón causando que éste último se detenga en su punto muerto superior, en el cual el cilindro de inducción-compresión se ha omitido y por el hecho de que, durante la carrera ascendente del pistón de la cámara de expansión-escape, durante el ciclo de escape, el puerto de escape se cierra para permitir que algunos de los gases previamente expandidos se vuelva a comprimir a una alta temperatura y alta presión en la cámara de expansión dentro de la cual, mientras el pistón se halla estacionario en su punto muerto superior, una dosis de aire comprimido suplementario se inyecta desde una depósito de almacenamiento, provocando así un aumento de la presión en la cámara de expansión, produciéndose trabajo por medio del retorno del pistón nuevamente en su carrera descendente.

10. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por el hecho de que antes de introducirse en la cámara de expansión, el aire comprimido contenido en el depósito de almacenamiento de alta presión se expande con trabajo produciendo una caída en su temperatura y luego se envía a un intercambiador para intercambiar calor con el aire ambiente para calentarlo e incrementar así su presión y/o su volumen por medio de la recuperación de energía calórica del ambiente.

11. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por el hecho de que antes de introducirse en la cámara de expansión, el aire comprimido del depósito de almacenamiento se dirige ya sea directamente o habiendo pasado a través del intercambiador de calor aire-aire, en un calentador térmico donde su presión y/o su volumen puede incrementarse aún más.

12. Procedimiento de funcionamiento para un motor según la reivindicación 9 utilizado en funcionamiento de energía dual, caracterizado por el hecho de que el ciclo para la apertura y el cierre de la válvula de escape que se abre en cada ciclo del motor sobre parte de la carrera ascendente del pistón cada dos revoluciones y por el hecho de que el motor está equipado con una entrada de aire y combustible que introduce dentro del cilindro una carga de mezcla carburante que se introduce durante la carrera descendente del pistón y luego comprimido en la cámara de expansión unida, que se vuelve entonces una cámara de combustión, en la cual la mezcla se quema y luego se expande, produciendo trabajo por medio de la conducción del pistón hacia atrás y luego descargando en el escape según el ciclo convencional del motor de cuatro carreras.

13. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en una modalidad de triple uso, caracterizado por el hecho de que el motor funciona ya sea con aire comprimido sin calentar y con contaminación cero o con aire comprimido que se ha calentado por medio de combustión externa en un calentador térmico provisto de combustible convencional con contaminación prácticamente cero, o con combustión interna por medio de la introducción de aire y combustible, permitiendo que se introduce una carga de mezcla de carburante en la cámara de expansión, dentro de la cual la mezcla se quema y luego se expande, produciendo trabajo y se descarga en el escape según el ciclo de un motor convencional de cuatro carreras, logrando de ésta forma el funcionamiento de triple modalidad.

14. Procedimiento de funcionamiento en un uso de triple modalidad según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que las tres modalidades de funcionamiento descritas con anterioridad - aire más aire comprimido suplementario, aire más aire comprimido suplementario calentado por medio de un quemador, aire más combustible - pueden utilizarse separadamente o en combinación.

15. Procedimiento de funcionamiento para un motor según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, caracterizado por el hecho de que el aire introducido por medio de del motor se filtra y se purifica a través de una o más etapas de filtración elegidos entre procedimientos de carbón activado, procedimientos mecánicos, procedimientos químicos y tamices moleculares, para lograr un motor reductor de la contaminación.

16. Dispositivo de motor para implementar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que comprende una cámara de combustión (2) que está unida a la cámara de expansión (4) que comprende en sí misma un pistón (15) controlado por medio de un dispositivo para controlar la carrera del pistón, que causa que el pistón se detenga en su punto muerto superior por un período de una rotación angular que puede ser tanto como 150º, y que consiste en una palanca de presión (17, 17A, 17B, 17C) estando el mismo controlado por medio de una varilla de conexión (17D) conectada a la muñeca (18A) de un cigüeñal de motor (18) que rota sobre su eje (18B) y conduciendo, a través de un cigüeñal de compresión (12) y una varilla de conducción (11), un pistón de inducción-compresión (9) en una cámara de compresión (1) conectada a la cámara de combustión (2) por medio de un conducto (5), cuya apertura y cierre están controlados por medio de un obturador sellado (6), y caracterizado por el hecho de que el cigüeñal (12) de la cámara de inducción-compresión está conducido a través de un vínculo mecánico (21) por medio del cigüeñal del motor (18) y temporizado con un retraso en el ciclo de forma que el pistón de expansión-escape (15) llega y permanece en su punto muerto superior mientras:

- el obturador (6) se abre,

- la cámara de combustión se llena con la mezcla comprimida por medio del pistón de compresión (9) al alcanzar su punto muerto superior,

- el obturador (6) se cierra,

- la bujía (3) produce el encendido,

- y tiene lugar la combustión de los gases, generando un aumento de la presión en la cámara (2) y regresando el pistón de expansión (15), produciendo trabajo conocido como carrera de trabajo.

17. Dispositivo de motor para implementar el procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que comprende una cámara de combustión (2) que está unida con la cámara de expansión (4) que comprende un pistón (15) controlado por medio de un dispositivo para controlar la carrera del pistón, causando que el pistón se detenga en su punto muerto superior por un largo período de rotación angular, consistiendo este dispositivo de control en una palanca de presión (17, 17A, 17B, 17C) estando el mismo controlado por medio de una varilla de conexión (17D) conectada a la muñeca (18A) de un cigüeñal de motor (18) que rota sobre su eje (18B) y conduce, a través de un cigüeñal compresor (12) y una varilla de conexión (11), un pistón de inducción-compresión (9) en una cámara de compresión (1) conectado a la cámara de combustión (2) por medio de un conducto (5), cuya apertura y cierre están controlados por medio de un obturador sellado (6), caracterizado por el hecho de que un volumen amortiguador (22) se ubica entre un compresor que está conectado a éste volumen por medio de un conducto (23), en que una válvula de cierre (25) se inserta entre este volumen amortiguador y el conducto (5) comprende un inyector de combustible (24), y por el hecho de que tan pronto como el pistón (15) alcanza su punto muerto superior, y mientras se halla estacionario en esta posición, el obturador (6) se abre y el inyector de combustible (24) se acciona para introducir una carga de mezcla comprimida dentro de la cámara (2), luego el obturador se cierra nuevamente y se inicia el encendido por medio de una bujía (3) para provocar la combustión que generará un aumento en la presión en la cámara (2) y regresa al pistón de expansión (15), produciendo trabajo conocido como carrera de energía.

18. Dispositivo de motor para implementar el procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que la cámara de combustión (2) toma un inyector de aire comprimido suplementario (24A) alimentado desde un depósito de almacenamiento de baja energía (23), y que, durante el funcionamiento a baja energía, inyecta una dosis de aire comprimido suplementario mientras el inyector de combustible (24) no se acciona, y provoca un aumento en la presión en la cámara de combustión (2) que produce trabajo por medio de la expansión durante la carrera descendente del pistón.

19. Dispositivo de motor para implementar el procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que la cámara de expansión (2) está unida con la cámara de expansión (4) que comprende un pistón (15) controlado por medio de un dispositivo para controlar la carrera del pistón, causando que el pistón se detenga en su punto muerto superior por un largo período de la rotación angula y que consiste en una palanca de presión (17, 17A, 17B, 17C) a su vez controlada por medio de una varilla de conexión (17D) conectada a la muñeca (18A) de un cigüeñal de motor (18) que rota sobre su eje (18B), estando dicha cámara de combustión provista por medio de un inyector (24A) de aire comprimido suplementario de un depósito de alta presión (23), y en que la válvula de escape (20) que cierra el conducto de escape (19) se abre prácticamente en el punto muerto inferior del pistón y se cierra nuevamente durante la carrera ascendente de dicho pistón (15) de forma de volver a comprimir en la cámara de expansión (2) el gas restante, produciendo una masa caliente de aire comprimido que, tan pronto como el pistón se detiene en su punto muerto superior, se inyecta una dosis fresca de aire comprimido suplementario, causando que la presión en dicha cámara se eleve y produciendo trabajo durante la expansión ya desde el inicio de la carrera descendente del pistón (15).

20. Dispositivo de motor para implementar el procedimiento según las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por el hecho de que ubicado entre el depósito de almacenamiento (23) y el inyector de aire comprimido suplementario (24A) se halla un pistón (54) acoplado directamente al eje de conducción (18) y que se desliza en un cilindro ciego (55) que forma una cámara de trabajo (35) dentro de la cual se abre, por una parte, un conducto de entrada de aire a alta presión (37), cuya apertura y cierre están controlados por medio de una válvula controlada eléctricamente (38) y, por otro lado, un conducto de escape (39) conectado al intercambiador de calor aire-aire o radiador (41) estando el mismo conectado por medio de un conducto (42) a un volumen amortiguador (43) a una presión final de uso prácticamente constante, y por el hecho de que el aire comprimido a muy alta presión se expande, regresando el pistón y produciendo trabajo con un descenso de la temperatura y luego se descarga (F) en el intercambiador aire-aire (41) para calentarse y aumentar la presión y/o el volumen.

21. Dispositivo de motor para implementar el procedimiento según las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por el hecho de que ubicado entre el depósito de almacenamiento de alta presión (23) y el inyector de aire comprimido suplementario (24A) se halla un calentador térmico (56) que consiste en quemadores (57) que aumenta la temperatura y por lo tanto la presión y/o el volumen del aire comprimido que se origina (F) desde el depósito de alta presión (23) al pasar a través de la bobina de intercambio (58).

22. Dispositivo de motor según la reivindicación 21, caracterizado por el hecho de que el aire comprimido del depósito de alta presión (23) pasa a través de un intercambiador aire-aire según la reivindicación 20.

23. Dispositivo de motor para implementar el procedimiento según las reivindicaciones 13 y 14, caracterizado por el hecho de que el dispositivo para controlar la carrera del pistón, que causa que el pistón se detenga en su punto muerto superior por un largo período de la rotación angular, que consiste en una palanca de presión (17, 17A, 17B, 17C) estando el mismo controlado por medio de una varilla de conexión (17D) conectada a la muñeca (18A) de un cigüeñal (18) que rota sobre su eje (18B) se desliza en un cilindro (16) topa con una cabeza de cilindro (11) que comprende una cámara de combustión unida (2) dentro de la cual se abre, por un lado, un conducto de entrada, comprendiendo el mismo un inyector de combustible (24), cuya apertura y cierre están controlados por medio de una válvula (14A) y, por otro lado, un conducto de escape (19), cuya apertura y cierre están controlados por medio de una válvula (20) que puede, dependiendo de la modalidad de funcionamiento, abrir tanto cada dos revoluciones del motor durante la carrera ascendente del pistón o en cada revolución sólo durante parte de la carrera ascendente del pistón, y una bujía (3) y un inyector de aire comprimido suplementario (24A) provisto de aire comprimido por medio de un depósito de almacenamiento de aire comprimido a alta presión (23), permitiendo este conjunto que el motor funcione en dos modalidades, ya sea provisto con aire comprimido suplementario para baja energía o provisto de una carga de carburante utilizando combustible convencional, para energías mayores.