ES2474151T3 - Motor de dos tiempos con bajo consumo y bajas emisiones - Google Patents

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ES2474151T3 ES10711737.6T ES10711737T ES2474151T3 ES 2474151 T3 ES2474151 T3 ES 2474151T3 ES 10711737 T ES10711737 T ES 10711737T ES 2474151 T3 ES2474151 T3 ES 2474151T3
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Abstract

Motor de dos tiempos, compuesto de un carter (11) que define at nnenos un cilindro (18) de motor, un inyector (58) para la inyeccion directa de combustible en el cilindro (18) de motor, un piston (20) de motor movil en el interior del cilindro (18) de motor entre un punto muerto superior y un punto muerto inferior, un ciguefial (14) soportado en el carter (11) con at menos dos cojinetes (2, 3) y que incluye al menos un pasador (83) de manivela, at menos una primera biela (15) articulada en el pist6n (20) de motor y el pasador (83) de manivela del ciguerial (14), una bomba (9) de aire, un tubo (32) principal conectado a la bomba (9) de aire que se comunica con el cilindro (18) de motor a traves una pluralidad de tubos (28) de barrido que se abren en dicho cilindro a traves de los puertos de barrido respectivos colocados inmediatamente por encima del pist6n (20) en su posici6n de punto muerto inferior, y un tubo (33) de escape que se abre en el cilindro (18) a traves de un puerto de escape localizado inmediatamente por encima del piston (20) en su posicion de punto muerto inferior, caracterizado por incluir at menos un tubo (29) auxiliar conectado a una fuente de aire presurizado y que fluye en dicho cilindro (18) a un nivel mas alto que los tubos (28) de barrido y los tubos (33) de escape, y una valvula (30) para abrir y cerrar selectivamente el tubo (29) auxiliar para la sobrealimentacion durante el funcionamiento y para la descompresiOn para reducir el par resistente en el arranque del motor.

Description

Motor de dos tiempos con bajo consumo y bajas emisiones
Campo tecnico
La presente invenciOn se refiere a un motor de dos tiempos, especialmente para uso automotriz.
Antecedentes de la tecnica
Como ya se sabe, el uso de un motor de dos tiempos se ha limitado principalmente al uso de motocicletas, lo que se debe sobre todo al reducido numero de componentes y la estructura simple consiguiente.
Otros aspectos positivos de un motor de dos tiempos, en comparacion con uno de cuatro tiempos, son la elevada potencia producida con el mismo desplazamiento y un par mas regular gracias a la disponibilidad de una carrera de expansion para cada revolucion del eje motriz.
Sin embargo, en el campo automotriz, los aspectos negativos han prevalecido sobre estas ventajas: un mayor consumo en comparaciOn con el de cuatro tiempos, la emisiOn de contaminantes, la necesidad de un mantenimiento masfrecuente.
El consumo y las emisiones, en particular, son objeto de regulaciones cada vez mas estrictas y una mayor atenciOn por parte del pUblico.
Todos
los fabricantes se comprometen a mejorar el rendimiento de los motores de cuatro tiempos esencialmente en dos frentes: por un lado, tratando de hacer el mejor uso del combustible en la camara de combustion (por consiguiente, pequefios motores con pequefias camaras de combustion para la maxima eficiencia, inyecciOn directa y sobrealimentaciOn), y por el otro, mejorando la eficiencia mecanica mediante la reduccion de la fricciOn y la
reducciOn de las perdidas por sobretension, usando dispositivos eficaces pero costosos que cambian la fase y la elevaciOn de valvulas; vale la pena recordar que en un motor de cuatro tiempos normal las perdidas mecanicas a potencia maxima alcanzan aproximadamente un 20% de la potencia maxima del motor.
En un motor disefiado para el trafico urbano, y por lo tanto usado principalmente a una velocidad media-baja, y con valores MEP de aproximadamente un 20-30% del MEP maxim°, las perdidas por fricciOn y sobretension afectan gravemente al consumo.
Un motor de dos tiempos al 30% del MEP tiene la mitad de las perdidas por fricci6n y un tercio de las perdidas por sobretension que un motor de cuatro tiempos; al 100% del MEP las perdidas por friccion para el de dos tiempos permaneceran por debajo de aproximadamente el 20%.
Cuando se analiza el rango de funcionamiento habitual de los coches con motores pequetios en el trafico urbano, el consumo especifico indicado para un motor de dos tempos alimentado por inyecci6n directa de gasolina es aproximadamente un 30% mas bajo que el de uno de cuatro tiempos con el mismo rendimiento.
Eneste punto, parece logic° plantear el problema de si un nuevo concepto de motor de dos tiempos es una alternativa valida a uno de cuatro tiempos en el campo del transporte ligero, y especialmente dentro de un entorno predominantemente urbano. \tease, por ejemplo, la publicaciOn de patente GB2249585.
Divulgacion de la invencion
El objetivo de la presente invencion es proporcionar un motor de dos tiempos mejorado que elimine las desventajas asociadas con los motores de dos tiempos tradicionales, pero que aproveche los aspectos positivos, de manera que pueda usarse con eficacia en el campo automotriz.
Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un motor de dos tiempos que sea especialmente adecuado para aplicaciones de accionamiento electric° o hibridas.
El objetivo mencionado anteriormente se logra con un motor de dos tiempos, de acuerdo con la reivindicacion 1.
Breve descripcion de los dibujos
Con el fin de entender mejor la presente invencion, se proporciona una descripci6n de dos realizaciones preferidas coma ejemplos no limitantes, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
Lafigura 1 es una secci6n de un motor de un solo cilindro de dos tiempos construido de acuerdo con la presente invencion, basado en una superficie perpendicular al eje del ciguerial, y que contiene el eje del cilindro;
Las figuras 2 a 8 son vistas esquernaticas y parciales que ilustran las posiciones de las partes principales del motor en diferentes angulos con respecto al eje motriz a traves de un ciclo; La figura 9 es una secci6n del motor de la figura 1 a lo largo de una superficie que contiene el eje del ciguerial y el eje del cilindro; Lafigura 10 es una secci6n transversal del motor basado en una superficie perpendicular al eje del cilindro;
• Lafigura 11 es una seccion de la sincronizaci6n del arbol de levas variable para el motor de la figura 1, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion; La figura 12 es una secci6n transversal de un motor de tres cilindros de acuerdo con una realizacion diferente de la presente invencion; y
Lafigura 4A es una vista esquernatica de las partes principales del motor de la figura 12, en una posiciOn que corresponde a la de la figura 4, de acuerdo con otra realizaciOn.
Mejor modo de realizar la invencion
Las figuras 1, 9 y 10 muestran un nuevo concepto de motor de un solo cilindro indicado en conjunto con el nOmero 10, que se aplica en particular, pero no exclusivamente, a vehiculos electricos o hibridos.
El motor 10 incluye un carter 11 que consiste en dos semicarteres 12, 13 y un ciguefial 14 soportado por dos cojinetes 2,3 en el carter 11. El carter 11 define en un lado un cilindro 18 de motor, que tiene un eje A, que contiene unpiston 20 de motor deslizante completo con unos segmentos 21 de carril y un anillo 22 de control de aceite, alojados en la parte inferior del piston. El piston 20 se articula en una biela 15 por medio de un pasador 19.
En otro lado del carter 11 hay un bomba 9 de aire que incluye un cilindro 23 de bomba, que tiene un eje B perpendicular al eje A, que contiene un pist6n 24 de bomba deslizante completo con unos segmentos 25 de carril y unanillo 26 de control de aceite. El piston 24 de bomba se articula en una biela 16 por medio de un pasador 27.
El ciguefial 14 tiene un pasador 83 de manivela en el que se articulan unas bielas 15, 16 a traves de unos cojinetes 4, 5 de bolas. Por razones econ6micas, el ciguerial 14 se construye preferentemente en tres piezas: dos semiarboles 14a, 14b y el pasador 83 de manivela que los conecta (figura 9).
La bomba 9 de aire, colocada con su eje perpendicular al del cilindro 18 de motor, tiene la ventaja de equilibrar las fuerzas de primer orden: el componente de equirotacion puede equilibrarse con el contrapeso del cigilierial 14 mientras que el componente de contrarotacion se opone al del motor y lo anula.
Los cojinetes 2, 3 principales del cigtierial 14 y los cojinetes 4, 5 de bolas se lubrican con aceite presurizado por medio de una bomba 17 colocada en el ciguefial 14; esta elecciOn tiene por objeto lograr unos niveles de sonido bajos.
El cilindro 23 de bomba y el cilindro 18 de motor estan conectados por un tubo 32 principal que se comunica con un
colector 34 de admision a traves de un grupo de valvulas unidireccionales con unos listones 37. El tubo 32 principal se comunica con el interior del cilindro 18 de motor a traves de una pluralidad de puertos 28 de transferencia que se abren en los puertos respectivos colocados inmediatamente por encima del piston 20 en el punto muerto inferior. Los puertos 28 de transferencia, que tienen una seccion transversal sustancialmente rectangular, se inclinan hacia arriba, avanzando desde el tubo 32 principal hacia el cilindro 18, y se distribuyen alrededor de este ultimo (figura 10)
conla excepcion del area diametralmente opuesta al tubo 32, que contiene el puerto de salida para un tubo 33 de escape. El puerto del tubo 33 de escape, que tambien tiene una secci6n transversal sustancialmente rectangular, se establece inmediatamente por encima del piston colocado en el punto muerto inferior.
El tubo 32 principal esta conectado al cilindro 18 por un tubo 29 auxiliar que se ramifica aguas arriba desde los
puertos 28 de transferencia, se inclina hacia arriba y fluye en el cilindro 18 a un nivel mas alto que los conductos 28 de transferencia y el tubo 33 de escape. El tubo 29 auxiliar sirve tanto para la sobrealimentacion como para la descompresion.
El tubo 29 auxiliar se interseca con un asiento 38 cilindrico, proporcionado de manera tangencial en la pared del
cilindro 18, que aloja una valvula 30 giratoria que gira a la misma velocidad que el cigOefial 14, pero en la direcci6n opuesta, y soportado por dos cojinetes 85, 86 de bolas; la valvula 30 giratoria es cilindrica y se acopla hermeticamente al asiento 38 para cerrar el tubo 29, pero tiene una ranura 31 anular configurada para abrir el tubo 29 de sobrealimentaciOn cuando se alinea con el mismo.
La forma curvada de la valvula 30 giratoria provoca un desequilibrio estatico y dinamico que puede equilibrarse totalmente mediante unos alivios 77 apropiados hechos en dicha valvula, fuera del area que se orienta hacia el tubo
29.
A pesar del acoplamiento preciso entre la valvula 30 giratoria y el asiento 38, con el fin de eliminar el riesgo de fugas dela conexi6n, pueden hacerse dos muescas en los lados de la ranura en la valvula 31 para dar cabida a dos anillos 78 de piston que cooperan de manera estatica, a traves de una precarga elastica, con la superficie del asiento 38.
Cot-no ya se ha mencionado, debido a su configuracion especifica, la valvula 30 debe girar en la direcciOn opuesta al motor. La transmision de movimiento se localiza fuera del carter 11, conno se muestra en la figura 9, dentro de un carter 39 y la cubierta 40 en el lado en el que tambi6n se aloja la bomba 17 de aceite. Una cadena 42 transmite el movimiento desde un pifiOn 43 enchavetado en el cigUerial 14 a un pifion 44 montado de forma inactiva en un eje 41 loco; un par de engranajes 45 y 46 se usan para invertir el movimiento, el primero integral con la rueda 44 dentada de cadena y el otro enchavetado en el eje de la valvula 30 giratoria.
Esta transmisi6n, completamente lubricada por el aceite del motor, tambien acciona la bomba 47 de gasolina de alta
ores& a traves de una varilla 48 de empuje que coopera con un cojinete 49 montado en un asiento 59 excentrico proporcionado en el engranaje 46, enchavetado en el eje de la valvula 30 giratoria.
Las figuras 1, 9 y 10 muestran una version simplificada de la valvula 30, disefiada para hacer funcionar el motor 10 solo en la version sobrealimentada; por lo tanto, no se preve la exclusion del tubo 29.
Esta version del motor 10 es especialmente adecuada para su uso como un motor-generador para recargar las
baterias de los vehiculos electricos ("amplificador de autonomia"). En este caso, la maquina electrica este colocada en un lado del motor como se muestra en la figura 9, con el rotor 88 enchavetado en el ciguefial 14 y el estator 81 insertado en un asiento del semicarter 12 del motor.
Uncabezal 74 esta montado en el cilindro 18 de motor que delimita la camara 7 de combustion y aloja un inyector 58 colocado para producir una inyecci6n directa en la direcci6n sustancialmente opuesta al flujo de barrido, y una bujia
36.
El tubo 33 de escape se interseca con un orificio 50 cilindrico que aloja una valvula 51 para controlar la seccion til del tubo de escape. Este dispositivo sirve para reducir la potencia del motor, facilitando de este modo la permanencia de los gases de combustion dentro del cilindro, estabilizando el Ilenado, mejorando la regularidad del motor a baja carga, especialmente cuando este inactivo, reduciendo definitivamente gran parte de la irregularidad cfclica del motor, con ventajas con respecto a las emisiones y el consumo.
Lavalvula 51 este integrada en un grupo 62 de colector de escape aplicado al cilindro 18 por medio de unos tornillos 69, como se muestra mas claramente en las figuras 1 y 10. El grupo 62 incluye un colector 60 con una cavidad interna que extiende el tubo 33 de escape hasta que se interconecta con el sistema 61 de escape, y aloja la valvula
51.
Lavalvula 51 este compuesta pot-un elemento conformado con una superficie 79 de parte cilindrica, que coopera con un asiento 50 obtenido en el cilindro 18. Este elemento se bloquea con unos tornillos 89 en un vastago 90 adecuadamente conformado para facilitar la disipaci6n de calor. En ambos lados de la valvula 51, al comienzo de la
parte cilindrica del vastago 90, estan los asientos para los anillos 91 de pist6n que trabajan precargados en un asiento 92 cilindrico del alojamiento, formando una barrera eficaz contra las fugas de gas. En los extremos del vastago 90 estan las juntas 93 y los cojinetes 94, 95 de soporte.
El colector 60 tiene una camara 63 amplia para el refrigerante, cuyas grandes superficies de transferencia de calor pueden evitar que se sobrecaliente el grupo. En un extern° del vastago 90 hay un sensor 64 de posiciOn, y en el otro un motor 65 electric° bidireccional para cambiar la posici6n de la valvula 51.
Este dispositivo se controla electrOnicamente y, en este tipo de motor, debe integrarse con la posiciOn de una valvula 87 reguladora colocada en el conducto 34 de entrada.
El motor 10 este refrigerado por liquido mediante una bomba 70 centrifuga colocada en la cubierta de cierre de la
maquina electrica en la que el impulsor, accionado por el ciguerial 14, este pre-ensamblado. El refrigerante se envia par la bomba 70 a una cavidad 71 hecha en el semicarter 12 del motor que tambien contiene el estator 81, para refrigerar la maquina electrica; a partir de aqui, sale de una hendidura 72 y entra en el cilindro donde se encuentra un canal 73 que fuerza el refrigerante a nivelarse con la superficie externa del tuba 33 de escape y la camara 63 de refrigeracion del grupo 62 que aloja la valvula 51, y a continuacion avanza hacia el cabezal 74 y sale del termostato
75para entrar en el radiador (no mostrado).
El sistema tambien este equipado con un circuito que hace recircular el liquido en el interior del motor durante la fase
• decalentamiento cuando el termostato este cerrado.
El funcionamiento del motor 10 se describe a partir de la posicion de la figura 2, en la que el pistOn 20 de motor este en el punto muerto inferior, con el puerto de transferencia y el puerto de escape completamente abiertos mientras que el piston 24 de bomba esta en fase de compresi6n total y, par lo tanto, este descargando aire en el cilindro 18 de motor a traves del tuba 32 principal y el tuba 28 de transferencia, realizando una fase de barrido para expulsar residuos de combustion. La ranura 31 de la valvula 30 giratoria se prepara para abrir el tubo 29 de
sobrealimentaciOn.
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La figura 3 muestra el pist6n 20 de motor que ha empezado a ascender hacia el TDC, reduciendo el puerto de de transferencia y el puerto de escape, mientras que la valvula 30 giratoria abre rapidamente el tubo 29 de sobrealimentaciOn, y el piston 24 de bomba, mientras asciende, acaba de superar su velocidad maxima.
Lafigura 4 muestra el pist6n 20 de motor que ha cerrado los puertos de transferencia de los conductos 28, finalizando de este modo la fase de barrido, y se prepara para cerrar tambien el tubo 33 de escape, mientras que la
ranura 31 de la valvula 30 giratoria mantiene el tubo 29 de sobrealimentaciOn completamente abierto, alimentado por la etapa final de la elevaciOn del piston 24 de bomba, y este a punto de comenzar la inyecciOn de combustible a traves del inyector 58.
La figura 5 muestra de nuevo el tubo 29 de sobrealimentaciOn abierto con el piston 24 de bomba que ha alcanzado su TDC y el pist6n 20 de motor que este cerrando el puerto del tubo 29 de sobrealimentacion, finalizando de este modo la fase de Ilenado del cilindro y comenzando a mezclar el combustible-aire inyectado por el inyector 58 contra
la corriente de barrido. lnmediatamente despues, el pist6n 20 de motor tambien cierra el tubo 29 de
sobrealimentacion, mientras que el pist6n 24 de la bomba de aire invierte su movimiento y se mueve hacia su punto muerto inferior, dando lugar a la fase de admisiOn con el grupo de valvula con unas tiras 35 unidireccionales que permiten que el aire entre en el tubo 32; mientras tanto, el piston 20 de motor se aproxima al punto de ignicion y detiene la inyeccion de combustible, seguido por el calentamiento y la combustion.
Lafigura 6 muestra el pist6n 20 de motor, que, descendiendo desde el TDC debido a la mezcla de combustion previamente comprimida y encendida por la bujia 36 en la camera de combustion, comienza a abrir la hendidura del tubo 29 de sobrealimentaciOn (antes de la descarga), que sin embargo se cierra por la superficie cilindrica de la valvula 30 giratoria.
Si es necesario, puede hacerse un canal 35 en la valvula 30 giratoria (como se muestra en la figura) del espesor y la longitud adecuados, lo que permitira que parte del gas quemado fluya en el tubo 32 principal, antes de abrir la hendidura en el tubo 33 de escape, permitiendo de este modo que una cierta cantidad de los gases de escape recirculen (EGR), cuando sea necesario, mientras que el piston 24 de bomba alcanza su punto muerto inferior y complete su fase de admision.
La figura 7 muestra el piston 20 de motor que ha comenzado la aperture del puerto del tubo 33 de escape a traves del que los gases de escape empezaran a fluir hacia fuera debido a su presiOn. Al mismo tiempo, el pist6n 24 de bomba, que este 90° adelantado con respecto al piston 20 de motor, ha completado una parte inicial de su compresiOn, enviando aire al tubo 32 principal y, a continuaciOn, al cilindro a traves de los puertos 28 de
transferencia para expulsar los residuos de combustiOn de la combustiOn anterior, tan pronto como otra parte de la carrera descendente haga que se abran los puertos 28, con el pist6n 24 de bomba en la fase de sunriinistro como se muestra en figura 8.
Esto complete todo el ciclo que se repite en cada vuelta del cigOefial.
En las figures 2 a 8, la valvula 30 giratoria este siempre en la posiciOn de sobrealimentacion.
Si no se requiere que el motor produzca la potencia maxima, la valvula 30 puede colocarse en una posicion girada aproximadamente 90°, en la direcciOn opuesta a la del giro, usando un convertidor 76 de fase, como se muestra en lafigura 11, aplicado al extern° del eje que mueve la valvula giratoria.
Un engranaje 52 loco (que sustituye al engranaje 46 de la realizaciOn de las figuras 1, 9 y 10) este montado en la valvula 30 y accionado por el cigOefial 14 por medio de un engranaje, cadena o de otro modo. Otro elemento 53 este bloqueado en el extremo de la parte cilindrica de la valvula 30 a la que se ajusta adecuadamente mediante una
esfera 54. La conexion entre el engranaje 52 y el elemento 53 se hace con un tubo 55 corto con ranuras en espiral internas que se extienden simetricamente, inclinandose en sentido opuesto a un conducto en el centro. El tubo 55 corto, que se conecta en angulo con el engranaje 52 y el elemento 53 mediante las esferas 56 que se alojan en los carriles adecuados en el engranaje 52 y en el elemento 53, es integral con la valvula 30, y puede deslizarse en los conductos en espiral del tubo 55 corto.
El tubo 55 corto puede moverse axialmente con una horquilla 57 dirigida por un accionador controlado electronicamente (no mostrado). Cuando el tubo 55 corto se desplaza axialmente, las esferas 56 fuerzan el engranaje 52 y el otro elemento 53 en una posici6n relative diferente, cambiando de este modo la sincronizaci6n.
Al examinar de nuevo las figures esquernaticas 3 -8, con respecto a la posician que la valvula 30 giratoria adopta en condiciones de carga parcial (indicadas con trazos), se observe que en la figura 4, que al principio mostraba un tubo 29 totalmente sobrealimentado, el tubo este cerrado, mientras que en las figuras 6 y 7, que describen la posibilidad de crear un canal 35 en la superficie de la valvula para hacer recircular los gases de escape a plena potencia, esta °poi& todavia este disponible, si fuera necesaria, creando de este modo una continuidad con una semi& adecuada
para el modo de gas reducido que, si fuera necesario, sera sin duda inferior al obtenido a plena potencia, teniendo en cuenta que la potencia se reduce estrangulando la valvula 51 presente en el tubo de escape, que ya este cargado
con una buena cantidad de gases de escape.
En resumen, puede decirse que con este dispositivo es posible calibrar por separado el canal 35 que cortocircuita los gases de escape en funciOn de la carga del motor.
La valvula 30 giratoria, entre sus muchas funciones, tambien incluye la descompresi& para reducir el par resistente en el arranque del motor, como se muestra en la figura 5; debe tenerse en cuenta que la eficiencia de la bomba de aire se reduce a la velocidad de arranque, no siendo capaz, por lo tanto, de comprimir el aire a traves del tubo de alimentacion. Con la valvula 30 giratoria en la posicion de sobrealimentacion, el piston 20 de motor comienza la fase de compresiOn, no despues de que se cierre el tubo 33 de escape, sino despues de que se cierre el puerto del tuba 29 de alimentacion; por lo tanto, se retrasara la compresiOn, con una doble ventaja: cuando el brazo de palanca determined° par el radio de la manivela este al maxim° (coma en la posici6n de la figura 5) la presiOn dentro del cilindro es baja y, par lo tanto, hay poca resistencia. A continued& aumenta la presi6n, cuando el pist6n 20 de motor se aproxima al TDC, en cuyo punto disminuye el brazo de palanca con el resultado de que habra muy poca
resistencia a la torsi6n.
La reducciOn del par resistente tras el arranque es especialmente ventajosa en las aplicaciones que requieren volver a arrancar con frecuencia el motor, par ejennplo, los sistemas de arranque y parada.
Lafigura 12 ilustra una segunda realized& de la presente invenciOn, que consiste en un motor de tres cilindros indicado en su totalidad con el numero 100 y especialmente adecuado para la trawl& en el campo automotriz.
En la descripciOn de la figura 12, par razones de conveniencia, los elementos que realizan las mismas funciones ya descritas para el motor de un solo cilindro, se muestran con los mismos nCimeros de referenda.
Para alimentar el aire en el motor 100, es preferible usar una bomba de suministro continuo compatible con las caracteristicas del motor, en lugar de una bomba de piston como en los de un solo cilindro, porque si se fracciona la cilindrada, esta soluciOn ya no es una ventaja, ni en terminos de costes ni de tamafio.
Para reducir el flujo de aire con cargas parciales, puede usarse una transmisiOn de motor-bomba con un convertidor continuo de velocidad, o una solucion simplificada con una transmisiOn de relaciOn fija y un obturador de aire en la
admisiOn de la bomba, accionado electronicamente, que sustituye a la funciOn de la valvula reguladora de mariposa. Este dispositivo debe controlarse en combined& con la reducciOn del puerto de escape que es el principal responsable de la manipulacion de cargas parciales.
La bomba de aire, no mostrada, alimenta el motor desde un puerto 66 de admision que se comunica con una camera 82 que se ramifica en los puertos 28 de transferencia; el motor 100, sin embargo, sigue funcionando de la misma manera que ya se ha descrito para la version de un solo cilindro.
Lafigura 12 muestra una secciOn a la altura de los puertos 28 de transferencia y a traves del eje de la valvula 30 giratoria y el eje 90 de las valvulas 51 reguladoras de los tubas 33 de escape. A diferencia de la version de un solo cilindro, en esta versiOn de tres cilindros, puesto que se requiere tanto la operaci6n de gas sobrealimentado como la parcial, la valvula 30 giratoria este conformada para realizar todas las funciones que este dispositivo puede manejar y que ya se han descrito en la version de un solo cilindro. En resunnen, la valvula 30 giratoria tiene las ranuras 31
para controlar los tubos 29 de sobrealimentacion respectivos, las ranuras 77 para equilibrar la valvula 30, y los canales 35 con secci6n diferenciada para manejar la cantidad de la recirculacion de gases de connbustiOn en las diversas condiciones de funcionamiento del motor.
Incluso en el motor 100, coma ya se ha explicado para el de un solo cilindro, en el modo sobrealimentado, es decir,
cuando, coma se muestra en la figura 4, durante el ascenso del pistOn 20 de motor los puertos 28 de transferencia estan ahora cerrados, la ranura 31 mantiene el tuba 29 abierto para la sobrealimentaciOn; esto puede ser ütiI para aumentar el Ilenado cuando se usan combustibles de alto octanaje alternativos, asi coma para retrasar la compresion durante el arranque, reduciendo de este modo el trabajo empleado en esta funciOn, como se ha explicado para la versiOn de un solo cilindro.
' Otro metodo para suministrar aire para esta version de varios cilindros puede ser la que se muestra en la figura 4A, en la que hay dos lineas de suministro de aire, un tuba 66 principal de baja ores& que alimenta los puertos 28 de
• transferencia a traves de la camera 82, y otro tuba 84 de ramificaciOn o separado, formado en un colector 67 aplicado al cilindro 18 por media de unos tornillos 68 y alimentado a una presion mas alta, que se comunica con el
tubo 29. La valvula 30 giratoria, que tiene la ranura 31 descrita, se proporciona en el tuba 29 para continuar alimentando el cilindro 18 de escape cerrado a traves del tuba 29 de sobrealimentacion. Este sistema tiene coma objetivo lograr una mayor potencia especifica asociada con un rendimiento excelente par debajo del promedio a baja potencia para la alimentacion a baja presi6n.
Tambien se ha previsto colocar un variador 76 de sincronizaciOn en el extrenno de la valvula ao, a partir del que se transmite movimiento al engranaje 52, de manera similar a la descrita con referencia a la figura 11.
En este motor, la potencia Iambi& se reduce principalmente estrangulando los tubos 33 de escape, de la misma manera y con las mismas ventajas ya descritas con respecto a la versiOn de un solo cilindro. En el grupo 62 de
•
colector de escape, las valvulas 51 de parte cilindrica (no mostradas en la figura 12) trabajan orientadas hacia los
asientos 50 obtenidos en el bloque 80 de cilindro y se aplican al vastago 90 adecuadamente conformado con las juntas 93 y los cojinetes 94 y 95 de soporte en el extern°. La unidad de valvula se nnonta en un colector 60
•
recubierto por el liquid° refrigerante, que, despues de montarse en el cilindro, se conecta al tubo 33 de escape en el sistema de escape (no mostrado). En ambos extremos del vastago 90, hay un sensor 64 de posicion y un motor 65 electric° bidireccional para cambiar la posiciOn de la valvula 51 reguladora.
Cuando se examinan las caracteristicas de los motores 10 y 100 construidos de acuerdo con la presente invencion, las ventajas proporcionadas son evidentes.
En primer lugar, con la valvula 30 multifuncion es posible gestionar con facilidad y eficacia la sobrealimentaciOn, y reducir el par resistente tras el arranque descomprimiendo el cilindro. Preferentemente, la misma valvula tambien es capaz de manejar la recirculaciOn de los gases de escape.
Las ventajas adicionales proporcionadas por estos motores, construidos de acuerdo con la presente invenciOn, son las siguientes:
eliminaciOn de las perdidas de mezcla fresca tras la descarga, debido al barrido de aire y la inyeccion directa de combustible en el cilindro con un inyector montado en el cabezal y dirigido en la direccion opuesta al flujo de barrido;
barrido mucho mas eficaz que en los motores de dos tiempos convencionales; posibilidad de dosificar la cantidad correcta de gases de escape que deben hacerse recircular; eliminacion de las fugas de aceite lubricante, con ventajas en terminos de reduccion de emisiones contaminantes, reducciOn de dep6sitos de carbono y, por consiguiente, reducci6n del trabajo de mantenimiento;
posibilidad de aumentar la relacion de compresiOn, obteniendo por lo tanto una presion media mayor para el ciclo; esto es posible por la evaporacion de la gasolina en el cilindro y por la refrigeracion consiguiente de aire carburado; la ventaja se mantiene incluso con una potencia parcial, gracias a una pequefia camera de
combusti6n; posibilidad de usar combustibles alternativos.
Los beneficios anteriores cuentan con los propios de los motores de dos tiempos, en comparacion con los motores de cuatro tiempos:
menos peso y dimensiones totales mas pequefias;
menos consumo especifico con gas estrangulado; mayor uniformidad de par debido at hecho de que los ciclos CAIles son el doble que los realizados por un motor de cuatro tiempos durante el mismo intervalo de tiempo;
reduccion del esfuerzo mecanico en las bielas, ya que con los mismos pares el promedio de presiOn eficaz del
ciclo es la mitad que el de un cuatro tiempos; posibilidad de usar cameras de combustion de alta eficiencia debido a la ausencia de valvulas; reducciOn de la complejidad y, por lo tanto, un mantenimiento nnas facil.
Por ultimo, es evidente que los motores 10, 100 descritos puede modificarse o cambiarse sin alejarse del alcance de las reivindicaciones.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    •
    1.Motor de dos tiempos, compuesto de un carter (11) que define at nnenos un cilindro (18) de motor, un inyector (58)
    para la inyeccion directa de combustible en el cilindro (18) de motor, un piston (20) de motor movil en el interior del cilindro (18) de motor entre un punto muerto superior y un punto muerto inferior, un ciguefial (14) soportado en el
    •
    carter (11) con at menos dos cojinetes (2, 3) y que incluye al menos un pasador (83) de manivela, at menos una primera biela (15) articulada en el pist6n (20) de motor y el pasador (83) de manivela del ciguerial (14), una bomba
    (9) de aire, un tubo (32) principal conectado a la bomba (9) de aire que se comunica con el cilindro (18) de motor a
    traves una pluralidad de tubos (28) de barrido que se abren en dicho cilindro a traves de los puertos de barrido respectivos colocados inmediatamente por encima del pist6n (20) en su posici6n de punto muerto inferior, y un tubo (33) de escape que se abre en el cilindro (18) a traves de un puerto de escape localizado inmediatamente por encima del piston (20) en su posicion de punto muerto inferior, caracterizado por incluir at menos un tubo (29) auxiliar conectado a una fuente de aire presurizado y que fluye en dicho cilindro (18) a un nivel mas alto que los tubos (28) de barrido y los tubos (33) de escape, y una valvula (30) para abrir y cerrar selectivamente el tubo (29)
    auxiliar para la sobrealimentacion durante el funcionamiento y para la descompresiOn para reducir el par resistente en el arranque del motor.
  2. 2.
    Motor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el tubo (29) auxiliar proviene del tubo (33) principal y par que la bomba (9) es la fuente de aire presurizado.
  3. 3.
    Motor de acuerdo con la reivindicaciOn 1, caracterizado por que la valvula (30) es una valvula giratoria acoplada hermeticamente a un asiento (38) cilindrico que se interseca con el tuba (29) auxiliar y tiene at menos una ranura
    (31) tangencial capaz de alinearse selectivamente por si misma con el tuba (33) principal.
  4. 4. Motor de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la valvula (30) incluye un canal (35) configurado para permitir que los gases de escape recirculen desde el cilindro (18) a traves del tubo (29) auxiliar, antes de que se abra el puerto de escape.
  5. 5. Motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por incluir un transformador
    (76) de fase asociado con dicha valvula (30) y configurado para girar la valvula (30) en un angulo determinado, para excluir la sobrealimentaciOn en condiciones de carga parcial.
  6. 6. Motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por incluir una valvula (51) reguladora para reducir el tubo (33) de escape en condiciones de carga parcial, estando la valvula (51) reguladora
    alojada preferentemente en un colector (60) en contacto con una camara (63) de refrigeracion que se comunica con el circuito de refrigeraciOn del motor.
  7. 7.
    Motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por ser un motor (10) de un solo cilindro.
  8. 8.
    Motor de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que la bomba incluye un cilindro (24) de bomba alojado en el motor (10), un piston (23) de bomba que se desliza en el cilindro (24) de bomba, y una segunda biela
    (16) articulada en el mismo pasador (83) de manivela del ciguefial (14).
  9. 9. Motor de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que el cilindro (18) de motor y el cilindro (24) de bomba tienen unos ejes (A, B) respectivos dispuestos sustancialmente a 900 entre si.
  10. 10.
    Motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por incluir una maquina electrica integrada con un estator (81) alojado en el carter (11) y un rotor (88) conectado at ciguerial (14).
  11. 11.
    Motor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el motor es un motor
    (100) de varios cilindros.
  12. 12. Motor de acuerdo con la reivindicacion 11, caracterizado par incluir al menos una bomba de suministro continuo
    • que alimenta aire en los cilindros.
  13. 13. Motor de acuerdo con la reivindicaciOn 12, caracterizado por que incluye una camara (82) conectada a los puertos (28) de transferencia de cada cilindro (18) y un tubo (66) principal que conecta la camara a la bomba.
  14. 14. Motor de acuerdo con la reivindicacion 13, caracterizado por incluir medios para suministrar aire a los tubos
    (29) auxiliares de cada cilindro (18) a una presiOn mas alta que la del aire en el tubo (66) principal.
  15. 15. Motor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por incluir una bomba (17) de aceite para la lubricacion forzada de los cojinetes (2, 3) y el pasador (83) de manivela.
    8
    Fig, I
    Fig. 2 Fig. 3
    Fig. 4 Fig. 4A
    6 5
    44 GO 9 6 2 \--1— 4 /
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    Fig 10
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