ES2657038B1

ES2657038B1 - ROTARY HYBRID MOTOR WITH CROSS CYCLE

Info

Publication number: ES2657038B1
Application number: ES201631341A
Authority: ES
Inventors: Contreras Cruz Antonio Lopez
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: WO2018073476A1; ES2657038A1

Description

MOTOR HÍBRIDO ROTATIVO CON CICLO CROSSROTARY HYBRID MOTOR WITH CROSS CYCLE

D E S C R I P C I Ó ND E S C R I P C I O N

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un motor híbrido rotativo de dos tiempos, con opción de poder trabajar en cuatro tiempos, funcionando siempre con el nuevo ciclo termodinámico Cross de combustión interna, cuyo motor presenta la particularidad de que su contrapeso o contrapesos presentan una especial configuración que permite a la vez de actuar como elemento o elementos estabilizadores del motor, también pueden actuar como volante de inercia y embrague, volante de inercia y rotor eléctrico o como elemento compresor destinado a introducir aire al depósito de aire comprimido.The present invention relates to a hybrid two-stroke rotary engine, with the option of being able to work in four stages, always operating with the new thermodynamic cycle of internal combustion, whose motor has the particularity that its counterweight or counterweights have a special configuration which, while acting as an element or stabilizing elements of the motor, can also act as an inertia and clutch flywheel, flywheel and electric rotor or as a compressor element designed to introduce air to the compressed air tank.

Por último, el motor híbrido puede trabajar con el ciclo termodinámico Ericsson de combustión externa, sin añadir ningún sistema externo.Finally, the hybrid motor can work with Ericsson thermodynamic cycle of external combustion, without adding any external system.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

El documento español WO 2015/162324, siendo del mismo autor que el de esta patente, aunque comparte la misma geometría, el primer contrapeso, el segundo contrapeso, y el motor eléctrico entre la carcasa secundaria y principal, no puede trabajar con el ciclo termodinámico Cross de combustión interna, siendo el ciclo termodinámico Cross bastante superior a los ciclo Otto, Diesel, o Miller con el que podía funcionar el motor de la patente WO 2015/162324, ni mucho menos se menciona en la patente que pudiera funcionar con el ciclo termodinámico Ericsson de combustión externa, otorgando a esta patente otro gran beneficio puesto que esta tecnología tiene la virtualidad de ser reversible. Por un lado generaría energía eléctrica y energía calorífica si se le suministrase energía de manera externa a través de, la diferencia de temperaturas, sin gasto alguno de combustible y con cero gases contaminantes y por otro lado, si consume electricidad puede generar frío y calor, resultando ser en ambos modos de funcionamiento un motor 100% ecológico.The Spanish document WO 2015/162324, being from the same author as that of this patent, although it shares the same geometry, the first counterweight, the second counterweight, and the electric motor between the secondary and main housing, can not work with the thermodynamic cycle Internal combustion cross, the Cross thermodynamic cycle being much higher than the Otto, Diesel, or Miller cycle with which the engine of patent WO 2015/162324 could work, much less mentioned in the patent that could work with the cycle Ericsson thermodynamic external combustion, giving this patent another great benefit since this technology has the potential to be reversible. On the one hand it would generate electrical energy and heat energy if energy were supplied externally through the temperature difference, without any expenditure of fuel and with zero polluting gases and on the other hand, if it consumes electricity it can generate cold and heat, resulting in a 100% ecological engine in both modes of operation.

Tampoco hace ninguna mención al cambio de funcionamiento de dos tiempos a cuatro tiempos, mejorando la eficiencia termodinámica del ciclo Cross alrededor de un 1% respecto al funcionamiento en dos tiempos ya que, dicha mejora es debido a una mayor expansión de los gases quemados.It also makes no mention of the change of operation from two times to four times, improving the thermodynamic efficiency of the Cross cycle around 1% respect to the operation in two times since, said improvement is due to a greater expansion of the burned gases.

Pues bien, todas las mejoras descritas anteriormente es debido a; las válvulas rotativas eléctricas de entrada de aire dispuestas radialmente en la carcasa principal, retrasando o adelantando según convenga en cada momento el flujo de aire; a las válvulas rotativas eléctricas de salida de gases de la cámara principal; a la eliminación de las válvulas acopladas al eje tanto de la entrada de aire de la cámara secundaria como la de la entrada de aire de la cámara principal; y a las válvulas rotativas eléctricas de la cámara secundaria conectadas directamente con el depósito de aire comprimido que a su vez es el que alimenta a las cámaras principales según convenga.Well, all the improvements described above is due to; the rotary electric air inlet valves arranged radially in the main housing, delaying or advancing the flow of air as required at each moment; to the electric rotating valves for the gas outlet of the main chamber; to the elimination of the valves coupled to the axis of both the air inlet of the secondary chamber and that of the air inlet of the main chamber; and the electric rotary valves of the secondary chamber connected directly to the compressed air tank, which in turn feeds the main chambers as required.

Al tener la patente WO 2015/162324 una válvula acoplada al eje, cuyas lumbreras de entrada de aire son de forma axial, y no de forma radial como se describe en esta nueva patente origina que, el motor tenga que consumir aceite en la combustión para que los sellos de las caras del rotor puedan estar lubricados respecto al rozamiento sobre las caras laterales de las carcasas, no siendo así con las válvulas rotativas eléctricas dispuestas en forma radial.By having patent WO 2015/162324 a valve coupled to the shaft, whose air inlet ports are axially shaped, and not radially as described in this new patent, causes the engine to have to consume oil in the combustion for that the seals of the rotor faces can be lubricated with respect to the friction on the lateral faces of the housings, but not with the electric rotary valves arranged radially.

El rotor solo tiene cinco puntos de contacto los cuales son; los tres sellos ubicados en la carcasa que contactan con la superficie radial del rotor y los sellos laterales ubicados por cada cara del rotor, que tiene contacto axialmente con las caras laterales. De esta manera, no consume aceite en la combustión puesto que, al tener las válvulas rotativas eléctricas de forma radial en la cámara principal, ninguna parte del rotor toca dicha cara radial de la cámara principal.The rotor only has five points of contact which are; the three seals located in the housing that contact the radial surface of the rotor and the lateral seals located on each side of the rotor, which has axial contact with the lateral faces. In this way, it does not consume oil in the combustion since, having the electric rotary valves radially in the main chamber, no part of the rotor touches said radial face of the main chamber.

Hay que resaltar que en la patente WO 2015/162324, la cámara principal es alimentada directamente por el rotor secundario, mientras que en esta nueva patente, aparte de prescindir de la válvula acoplada al eje para la entrada de aire y cierre de las cámaras secundarias, siendo suplida en esta nueva patente por las válvulas rotativas eléctricas en la carcasa secundaria, el rotor secundario alimenta directamente al depósito de aire comprimido y éste a las cámaras principales lo que origina una mejora del rendimiento ciclo termodinámico Cross de combustión interna puesto que, la energía requerida para comprimir aire, puede ser disminuida en caso de que el depósito de aire comprimido tenga una presión elevada. It should be noted that in the patent WO 2015/162324, the main chamber is fed directly by the secondary rotor, while in this new patent, apart from dispensing with the valve coupled to the shaft for the air intake and closing of the secondary chambers , being supplied in this new patent by the electric rotary valves in the secondary housing, the secondary rotor feeds directly to the compressed air reservoir and this one to the main chambers which causes an improvement of the internal combustion thermodynamic cycle performance since, the The energy required to compress air can be reduced if the compressed air tank has a high pressure.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

El motor rotativo que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, merced a una novedosa estructuración sumamente efectiva en la que el contrapeso o contrapesos del motor no solo actúan como elemento estabilizador, sino que actúan como volante de inercia y embrague, volante de inercia y rotor eléctrico o como compresores de aire que permiten controlar la entrada y salida de gases a través de un depósito de aire comprimido.The rotary engine that is recommended solves in a completely satisfactory way the problems previously exposed, thanks to a new highly effective structuring in which the counterweight or counterweights of the motor not only act as a stabilizing element, but act as a flywheel and clutch, steering wheel of inertia and electric rotor or as air compressors that allow controlling the entry and exit of gases through a compressed air tank.

Para ello, se parte de la estructura convencional de cualquier motor rotativo, en la que se establece una serie de cámaras en las que juegan respectivos rotores, con sus correspondientes lumbreras de entrada de aire y sus complementarias cámaras de salida de gases, así como con los clásicos alojamientos para los sistemas de encendido, inyectores etc, con la particularidad de que, se definen distintas cámaras paralelas en el motor en cada una de las cuales es desplazable un rotor secundario que en su giro provoca la admisión, compresión, y un rotor principal donde se realiza la explosión y el escape de la mezcla de combustible y comburente, mediante un ciclo de dos tiempos, en función de la disposición de las lumbreras y elementos de apertura y cierre asociadas a las mismas, con la particularidad de que, conjuntamente con estas cámaras de combustión participan paralelamente otras cámaras en las que se establecen sendos rotores secundarios, en funciones de contrapesos, pero con la particularidad de que uno de ellos desempeña las funciones de volante de inercia y embrague o volante de inercia y rotor eléctrico, y el otro, en dichas cámaras se producen por el propio desplazamiento del rotor, un efecto de aspiración e impulsión de gases que, a través de un depósito de aire comprimido, se controla la entrada y salida de gases a las cámaras de combustión.For this, part of the conventional structure of any rotary engine, which establishes a series of cameras in which they play respective rotors, with their corresponding ports of air intake and their complementary gas outlet chambers, as well as with the classic accommodations for the ignition systems, injectors etc, with the particularity that, different parallel chambers are defined in the engine in each of which a secondary rotor is displaceable that in its turn causes admission, compression, and a rotor where the explosion and the escape of the fuel and comburent mixture is carried out, by means of a two-cycle cycle, depending on the arrangement of the ports and opening and closing elements associated with them, with the particularity that, together with these combustion chambers other chambers participate in parallel in which secondary rotors are established, acting as counterweights, but with the particularity that one of them performs the functions of flywheel and clutch or inertial flywheel and electric rotor, and the other, in said chambers are produced by the displacement of the rotor itself, an effect of aspiration and impulsion of gases that , through a compressed air tank, the entry and exit of gases to the combustion chambers is controlled.

A partir de esta estructuración, se ha previsto que el motor se materialice preferentemente en un motor híbrido de dos tiempos, en el que en la entrada de admisión se disponen radialmente a la cámara o cámaras de combustión, de modo que el rotor secundario, que rota en sentido contrario al rotor principal, aspira e impulsa el aire a través de estas lumbreras, desde una cámara auxiliar, mientras que la salida de gases se produce de forma radial, mediante un barrido uniflujo, a través de cámaras establecidas en correspondencia con los vértices de la cámara de combustión, de manera que una vez que los gases acceden a estas cámaras se desplazan en el seno de las mismas, por medio de las correspondientes válvulas rotativas, alojadas en los extremos de la carcasa del rotor principal.From this structuring, it is provided that the engine is preferably embodied in a hybrid two-stroke engine, in which the radial intake is disposed radially to the combustion chamber or chambers, so that the secondary rotor, which rotates in the opposite direction of the main rotor, sucks and impels the air through these ports, from an auxiliary chamber, while the gas outlet is produced radially, by means of a uniform sweep, through chambers established in correspondence with the vertices of the combustion chamber, so that once the gases access to these chambers move within them, by means of the corresponding rotary valves, housed in the ends of the housing of the main rotor.

De esta forma, las cámaras de combustión se controlan mediante válvulas rotativas, sincronizadas por motores eléctricos o mediante engranajes con el eje del motor, mediante las que se controla su obturación.In this way, the combustion chambers are controlled by rotary valves, synchronized by electric motors or by gears with the motor shaft, through which their sealing is controlled.

Estas válvulas se comunican a través de conductos internos con un depósito de aire comprimido, con el que se comunican la cámara o cámaras en las que juegan los rotores secundarios, conductos que adoptan una disposición radial, mientras que los huecos de aspiración de aire se disponen distribuidos equiangularmente en disposición axial sobre la cámara, estando los mismos igualmente asistidos por válvulas rotativas, sincronizadas por motores eléctricos, encargadas de controlar su obturación en función de la posición angular de dicho rotor secundario.These valves communicate through internal ducts with a tank of compressed air, with which the camera or cameras in which the secondary rotors play, conduits that adopt a radial arrangement, while the air suction openings are arranged. distributed equiangularly in axial arrangement on the chamber, these being equally assisted by rotary valves, synchronized by electric motors, responsible for controlling their sealing according to the angular position of said secondary rotor.

Debido a que las cámaras se encuentran separadas, y que se dispone de un tanque de aire comprimido junto con un regenerador y tanque de almacenamiento de calor, el motor puede operar con el ciclo Ericsson de combustión externa.Because the chambers are separated, and a compressed air tank is available along with a regenerator and heat storage tank, the motor can operate with the Ericsson external combustion cycle.

De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que la recuperación de la energía que se degrada en la frenada en forma de calor, pueda ser aprovechada introduciendo aire en el depósito de aire comprimido.According to another characteristic of the invention, it has been provided that the recovery of the energy that degrades during braking in the form of heat can be exploited by introducing air into the compressed air reservoir.

Para ello, parte del par que es necesario aplicar en la frenada del vehículo en el que el motor se encuentre instalado, se obtiene en parte por la fricción realizada por el mecanismo de freno, más el par que es necesario aplicar para mover el rotor secundario y así permitir que el par de la frenada se reparta tanto en el sistema de frenado (quitando tensión a los discos de freno) como para comprimir y almacenar aire en el depósito de aire comprimido para un posterior empleo del mismo en otro tipo de configuración de funcionamiento.For this, part of the torque that is necessary to apply in the braking of the vehicle in which the engine is installed, is obtained partly by the friction made by the brake mechanism, plus the torque that is necessary to apply to move the secondary rotor and thus allow the braking torque to be distributed both in the braking system (removing tension to the brake discs) and to compress and store air in the compressed air tank for later use in another type of configuration. functioning.

Paralelamente, también es posible meter aire en el/los depósito/s de aire comprimido, cuando el motor requiera relaciones de baja potencia, como son los casos de velocidad constante en llano o velocidades bajas pero constantes, o cuando el vehículo se encuentre parado (atascos, semáforos...etc) At the same time, it is also possible to put air in the compressed air reservoir (s), when the motor requires low power ratios, such as constant speed in the flat or low but constant speeds, or when the vehicle is stopped ( traffic jams, traffic lights ... etc)

Con este tipo de configuración, tanto el flujo de combustible como la corriente eléctrica para encender el sistema de encendido son desconectados, por lo que el rotor principal deja de funcionar y solo actúa el rotor secundario movido por la inercia del vehículo que se quiere frenar.With this type of configuration, both the flow of fuel and the electric current to turn on the ignition system are disconnected, so that the main rotor stops working and only the secondary rotor moved by the inertia of the vehicle to be braked.

Mediante este proceso de frenada regenerativa se puede optimizar la energía almacenada en los depósitos de aire comprimido, empleándola para aumentar la potencia del motor cuando se requiera, así como para, por ejemplo, el accionamiento de los frenos neumáticos o cualquier sistema que lo requiera, eliminando la necesidad de emplear un compresor adicional para generar aire comprimido, como es preciso en algunos tipos de vehículos.Through this regenerative braking process the energy stored in the compressed air tanks can be optimized, using it to increase the power of the engine when it is required, as well as, for example, the activation of the pneumatic brakes or any system that requires it, eliminating the need to use an additional compressor to generate compressed air, as is necessary in some types of vehicles.

En el proceso de frenada regenerativa, también se puede almacenar energía en forma de energía eléctrica debido a que, el primer motor eléctrico, ubicado entre el rotor secundario y el rotor principal, y el segundo contrapeso, que iría acoplado al volante de inercia y embrague, conectándose con el segundo motor eléctrico, generaría así energía eléctrica.In the process of regenerative braking, energy can also be stored in the form of electrical energy because, the first electric motor, located between the secondary rotor and the main rotor, and the second counterweight, which would be coupled to the flywheel and clutch , connecting with the second electric motor, would thus generate electric power.

Finalmente, el motor de la invención presenta otra ventaja y es debido a que, el segundo contrapeso en las funciones de volante de inercia y embrague, reduce los accidentes de aviones, drones,...etc, a cero puesto que, en caso de fallo del motor térmico, éste se desacoplaría y funcionaría solo con el motor eléctrico, asegurando una autonomía para poder aterrizar sin ningún tipo de problema.Finally, the engine of the invention has another advantage and is because the second counterweight in the flywheel and clutch functions reduces aircraft accidents, drones, ... etc, to zero since, in case of failure of the thermal engine, this one would be uncoupled and it would work only with the electric motor, assuring a autonomy to be able to land without any type of problem.

NUEVO CICLO TERMODINÁMICONEW THERMODYNAMIC CYCLE

Debido a las válvulas rotativas eléctricas y la entrada de aire proveniente del depósito de aire comprimido, se ha creado un nuevo "ciclo termodinámico Cross”, que mejora a los ciclos termodinámicos Otto, Diesel, Atkinson, Miller y HEHC.Due to the electric rotary valves and the air inlet from the compressed air tank, a new "Cross thermodynamic cycle" has been created, which improves the thermodynamic cycles Otto, Diesel, Atkinson, Miller and HEHC.

El ciclo termodinámico Cross se describe más detalladamente en el registro de propiedad intelectual, con número de solicitud: M-004437/2015.The Cross thermodynamic cycle is described in more detail in the intellectual property register, with application number: M-004437/2015.

El llamado ciclo termodinámico Cross, figura 8, con la misma relación de compresión, aumenta entre un 9%-12% el rendimiento del ciclo real Otto, sin perder potencia. The so-called Cross thermodynamic cycle, figure 8, with the same compression ratio, increases the performance of the Otto real cycle by 9% -12%, without losing power.

Opcionalmente, el motor puede estar asistido por un turbocompresor, accionado por los gases de escape del motor, de manera que el rotor secundario puede disminuir su volumen respecto al del rotor primario para actuar en funciones de elemento de bombeo lo que supone una mejora en las pérdidas por compresión y fricción por lo que, el ciclo Cross tendrá un mayor rendimiento termodinámico. Ningún motor mejora el rendimiento termodinámico al añadir un turbocompresor.Optionally, the engine can be assisted by a turbocharger, driven by the exhaust gases of the engine, so that the secondary rotor can decrease its volume with respect to the primary rotor to act as pumping element which is an improvement in the losses by compression and friction so, the Cross cycle will have a higher thermodynamic performance. No engine improves the thermodynamic performance by adding a turbocharger.

Procesos del ciclo Cross:Cross cycle processes:

1- 2: Proceso Isóbaro (V1/T1=V2/T2), Cede calor (cede aire) al exterior.1- 2: Isobaric process (V1 / T1 = V2 / T2), yields heat (gives air) to the outside.

2- 3: Proceso Isotérmico (P2V2=P3V3), Compresión de los gases provenientes del primer contrapeso (sobrealimentado)2- 3: Isothermal Process (P2V2 = P3V3), Compression of gases from the first counterweight (supercharged)

3- 4: Proceso Isócoro (P3/T3=P4/T4), Combustión, aporte de calor a volumen constante real.3-4: Isócoro process (P3 / T3 = P4 / T4), Combustion, contribution of heat to real constant volume.

4- 5: Proceso Isotérmico (P4V4=P5V5), Expansión larga, fuerza o parte del ciclo que entrega trabajo.4- 5: Isothermal process (P4V4 = P5V5), Long expansion, force or part of the cycle that delivers work.

5- 1: Proceso Isócoro (P5/T5=P1/T1), Escape, cesión del calor residual al ambiente a volumen constante.5-1: Isócoro process (P5 / T5 = P1 / T1), Escape, transfer of residual heat to the environment at constant volume.

En la fig.10, se puede observar con detalle todos los procesos descritos anteriormente.In fig.10, all the processes described above can be observed in detail.

La principal ventaja del ciclo Cross frente al ciclo Miller es debido a que, mantiene de manera real un volumen constante en el proceso isócoro 3-4 descrito anteriormente y que debido, a las válvulas rotativas eléctricas de entrada de aire y salida de gases de escape, pueden adelantar o retrasar según convenga la entrada y salida de los gases, buscando siempre la máxima eficiencia termodinámica del ciclo Cross.The main advantage of the Cross cycle compared to the Miller cycle is that it maintains a constant volume in the isochoric process 3-4 described above and that due to the electric rotary valves for air inlet and exhaust , can advance or delay as appropriate the entry and exit of gases, always looking for the maximum thermodynamic efficiency of the Cross cycle.

La ventaja de tener las válvulas rotativas eléctricas es que dependiendo de los diferentes tipos de parámetros como la; temperatura atmosférica, entrada de combustible, régimen de giro, temperatura de las cámaras,...etc, el rendimiento termodinámico Cross siempre tendrá la máxima eficiencia energética en todos los regímenes de giro del motor. The advantage of having electric rotary valves is that depending on the different types of parameters such as; atmospheric temperature, fuel inlet, rate of rotation, temperature of the chambers, ... etc, the thermodynamic performance Cross will always have the maximum energy efficiency in all engine speeds.

De esta manera, ha de tenerse en cuenta también, que la etapa de admisión y compresión se encuentra en un lóbulo independiente, perteneciente al propio motor, frente a la carrera de expansión y escape, esta configuración permite dimensionar ambos lóbulos de manera independiente, con el añadido de almacenar todo el aire del compresor en un tanque de aire comprimido, que es el que alimenta a las cámaras principales, sin tener que recurrir al sistema de cierre adelantado de válvulas de admisión para diferenciar la carrera de admisión frente a la carrera de expansión, por lo que con el presente sistema las pérdidas por bombeo se reducen al mínimo frente al citado ciclo Miller, mientras que el rendimiento volumétrico de llenado del lóbulo aumenta.In this way, it must also be taken into account, that the admission and compression stage is in an independent lobe, belonging to the engine itself, in front of the expansion and exhaust race, this configuration allows to dimension both lobes independently, with the addition of storing all the air from the compressor in a compressed air tank, which feeds the main chambers, without having to resort to the advance closing system of inlet valves to differentiate the intake stroke from the intake stroke. expansion, so that with the present system the losses by pumping are reduced to the minimum compared to the aforementioned Miller cycle, while the volumetric filling performance of the lobe increases.

Hay que recordar que a diferencia del ciclo Miller, el ciclo Cross se encuentra incorporado en el propio diseño del motor, sin necesidad de incorporar otros sistemas independientes, que aumentan el peso, el volumen y las pérdidas mecánicas del sistema.It must be remembered that unlike the Miller cycle, the Cross cycle is incorporated in the engine design itself, without the need to incorporate other independent systems, which increase the weight, volume and mechanical losses of the system.

Respecto al ciclo termodinámico HEHC, el ciclo termodinámico Cross es superior (aunque tengan el mismo rendimiento teórico) debido a que, el motor está sobrealimentado de manera natural, lo que origina un incremento de potencia y unos niveles de contaminación aún más bajos, por lo que la relación potencia/rendimiento es superior.With respect to the thermodynamic cycle HEHC, the thermodynamic cycle Cross is superior (although they have the same theoretical yield) because, the engine is supercharged naturally, which causes an increase in power and pollution levels even lower, so that the power / performance ratio is higher.

De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que el eje del motor que conecta el primer contrapeso con el rotor principal pueda ser utilizado para generar energía eléctrica, actuando a modo de rotor eléctrico, de manera que entre las carcasas de los rotores, se disponga el correspondiente estator, permitiendo así generar energía eléctrica y optimizar el sistema, sin necesidad del clásico alternador, evitando así el empleo de transmisiones que necesitan de continuo mantenimiento.According to another feature of the invention, it is provided that the motor shaft connecting the first counterweight to the main rotor can be used to generate electric power, acting as an electric rotor, so that between the housings of the rotors, the corresponding stator is available, thus allowing to generate electric power and optimize the system, without the need of the classic alternator, thus avoiding the use of transmissions that need continuous maintenance.

Por su parte, el segundo contrapeso, puede dimensionarse en funciones de volante de inercia y embrague o volante de inercia y motor eléctrico, así como constituir el eje motriz de un generador de aire comprimido.For its part, the second counterweight, can be dimensioned as flywheel and clutch or inertial flywheel and electric motor functions, as well as constituting the drive shaft of a compressed air generator.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that will be made next and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to an example preferred embodiment of the same, is accompanied as an integral part of said description, a set of plans where with an illustrative and non-limiting, the following has been represented:

La figura 1.- Muestra un detalle en alzado frontal del despiece de la cámara secundaria de un motor rotativo realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención, en la que juega el rotor secundario.Figure 1 shows a detail in front elevation of the exploded view of the secondary chamber of a rotary engine realized according to the object of the present invention, in which the secondary rotor plays.

La figura 2.- Muestra un detalle en alzado frontal del despiece de la cámara de combustión de un motor rotativo realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención, en la que juega el rotor principal.Figure 2 shows a detail in front elevation of the exploded view of the combustion chamber of a rotary engine made according to the object of the present invention, in which the main rotor plays.

La figura 3.- Muestra, de acuerdo con una vista en alzado frontal del tanque de aire comprimido.Figure 3 shows, according to a front elevation view of the compressed air tank.

La figura 4.- Muestra una representación esquemática en perfil del eje con el rotor eléctrico incorporado entre los dos rotores y el segundo contrapeso en las configuraciones de volante de inercia con el embrague y volante de inercia con el segundo rotor eléctrico.Figure 4 shows a schematic representation in profile of the shaft with the electric rotor incorporated between the two rotors and the second counterweight in the flywheel configurations with the clutch and flywheel with the second electric rotor.

La figura 5.- Muestra una representación esquemática en frontal del segundo contrapeso y motor eléctrico.Figure 5 shows a schematic representation in front of the second counterweight and electric motor.

La figura 6.- Muestra una representación esquemática en frontal de la cámara principal en la que se detalla la entrada de aire a las cámaras principales.Figure 6 shows a schematic front view of the main chamber in which the air inlet to the main chambers is detailed.

La figura 7.- Muestra una representación esquemática del funcionamiento del motor con el ciclo termodinámico Ericsson de combustión externa, iniciando el proceso en la parte más fría del motor, resultando ser la cámara secundaria, pasando a continuación al depósito de aire comprimido, para luego pasar el aire al regenerador y tanque de almacenamiento de calor, terminando el proceso en la cámara principal resultando ser la zona caliente del motor.Figure 7.- Shows a schematic representation of the operation of the engine with the Ericsson thermodynamic cycle of external combustion, initiating the process in the coldest part of the engine, resulting to be the secondary chamber, passing then to the compressed air tank, for later pass the air to the regenerator and heat storage tank, finishing the process in the main chamber resulting to be the hot zone of the engine.

La figura 8.- Muestra una representación del funcionamiento del motor con y sin el nuevo ciclo termodinámico Cross. El funcionamiento del nuevo ciclo termodinámico Cross es posible debido a que, la cámara principal es alimentada directamente por el tanque de aire comprimido, y a que las válvulas de entrada de aire de la cámara principal, junto con las de salida de gases, son totalmente eléctricas.Figure 8 shows a representation of the operation of the engine with and without the new Cross thermodynamic cycle. The operation of the new thermodynamic cycle Cross is possible because the main chamber is directly powered by the compressed air tank, since the air inlet valves of the main chamber, together with the gas outlet valves, are fully electric.

La figura 9.- Muestra la entrada y las salidas de calor del nuevo ciclo termodinámico Cross de combustión interna. Pudiendo variar por las válvulas rotativas eléctricas y por la alimentación directa del depósito de aire comprimido.Figure 9.- Shows the heat input and outputs of the new Cross thermodynamic cycle of internal combustion. Being able to vary by the electric rotary valves and by the direct supply of the compressed air tank.

La figura 10.- Muestra el movimiento del rotor en una de las cámaras, siendo posible la realización del ciclo Cross por las válvulas rotativas eléctricas y por la alimentación directa del depósito de aire comprimido.Figure 10 shows the movement of the rotor in one of the chambers, making it possible to carry out the Cross cycle by the electric rotary valves and by the direct supply of the compressed air tank.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

El presente ejemplo de realización preferente se ha realizado en base a un motor híbrido rotativo de dos tiempos, en el que participa una cámara principal (16) de combustión con su correspondiente rotor principal (17), un motor eléctrico acoplado al eje del rotor (30), una cámara secundaria (1) con su rotor secundario (2) en funciones de primer contrapeso que se comunica con la cámara principal (16) a través de un depósito de aire comprimido (14) y un segundo contrapeso en funciones de volante de inercia y embrague (32) o volante de inercia y rotor eléctrico (33), de manera que, el número de estas cámaras principales (41) puede multiplicarse sin que ello afecte a la esencia de la invención, así como la distribución interna de las mismas, que en este caso se ha elegido una distribución en triángulo, en la que por cada 120° que gira el eje se produce una explosión.The present preferred embodiment example has been made based on a hybrid two-stroke rotary engine, in which a main combustion chamber (16) with its corresponding main rotor (17), an electric motor coupled to the rotor shaft ( 30), a secondary chamber (1) with its secondary rotor (2) acting as the first counterweight communicating with the main chamber (16) through a compressed air tank (14) and a second counterweight in steering wheel functions of inertia and clutch (32) or flywheel and electric rotor (33), so that the number of these main chambers (41) can be multiplied without affecting the essence of the invention, as well as the internal distribution of the same, that in this case a distribution in triangle has been chosen, in which for every 120 ° that the axis turns an explosion takes place.

Pues bien, como se acaba de comentar, en el motor de la invención participa una cámara principal (16) de combustión, de configuración esencialmente en triangulo, en cuyo seno juega un rotor principal (17), asociado al eje (4) del motor, mediante el que se posibilitan las diferentes posiciones para dicho rotor tal y como muestra la figura 2, definiéndose unas cámaras de sellado internas (19) con sus correspondientes sellos (20) que aseguran la estanqueidad en los desplazamientos angulares del rotor principal (17).Well, as just discussed, in the engine of the invention a main combustion chamber (16) is involved, essentially in a triangle configuration, in whose bosom plays a main rotor (17), associated with the axis (4) of the engine , by means of which the different positions for said rotor are enabled as shown in Figure 2, defining internal sealing chambers (19) with their corresponding seals (20) that ensure the tightness in the angular displacements of the main rotor (17) .

Mediante un depósito de aire comprimido (14) se destina comburente a través de los conductos (15) a la cámara principal (16), proveniente de las cámaras del rotor secundario, dando el acceso de dicho aire las válvulas eléctricas (9), situadas en la cámara secundaria (1).By means of a compressed air reservoir (14) comburent is passed through the conduits (15) to the main chamber (16), coming from the secondary rotor chambers, the access of said air to the electric valves (9), located in the secondary chamber (1).

En dicha cámara principal (16) se define un alojamiento (21) para los inyectores, sistema de encendido, y elementos similares, contando radialmente en sus extremos con cámaras de salida de gases (26) asistidas por las correspondientes válvulas eléctricas rotativas (27), afectadas de una escotadura (28) y de un orificio (29) para salida controlada de los gases de escape.In said main chamber (16) is defined a housing (21) for the injectors, ignition system, and similar elements, counting radially at their ends with gas outlet chambers (26) assisted by the corresponding rotary electric valves (27) , affected by a recess (28) and an orifice (29) for controlled exit of the exhaust gases.

Pues bien, de acuerdo con la esencia de la invención, se ha previsto que el motor incorpore al menos una cámara secundaria (1), axial a la cámara principal (16), en la que juega igualmente un rotor secundario (2), que está desfasado 180° con respecto al rotor principal (17) en orden a actuar como contrapeso, si bien dicho elemento actúa igualmente a modo de compresor, definiéndose unas lumbreras de aspiración de aire (7) asistidas por las válvulas eléctricas rotativas (9), con su correspondiente orificio (10) de control del caudal de entrada, de manera que el aire aspirado por el propio efecto de giro del rotor secundario (2) sale de la cámara secundaria a través de sendos conductos (12) establecidas en correspondencia con sus vértices, las cuales están asistidas por las complementarias válvulas eléctricas rotativas (9), que a través del conducto (11) recirculan el aire aspirado hacia un depósito de aire comprimido (14), de manera que en el depósito de aire comprimido (14) se definen unos conductos (15) de comunicación hacia las lumbreras o tomas perimetrales (23) de entrada de aire de la cámara principal, regulada por unas válvulas eléctricas rotativas (24) que introducen dicho aire en las cámaras principales (41) de combustión a través de las lumbreras (42).Well, according to the essence of the invention, it is provided that the motor incorporates at least one secondary chamber (1), axial to the main chamber (16), which also plays a secondary rotor (2), which it is 180 ° out of phase with respect to the main rotor (17) in order to act as a counterweight, although said element also acts as a compressor, defining air suction ports (7) assisted by the rotary electric valves (9), with its corresponding orifice (10) for controlling the inlet flow rate, so that the air sucked by the spinning effect of the secondary rotor (2) leaves the secondary chamber through two conduits (12) established in correspondence with its vertices, which are assisted by the complementary rotating electric valves (9), which through the duct (11) recirculate the sucked air towards a compressed air tank (14), so that in the compressed air tank or (14) communication ducts (15) are defined towards the ports or perimeter inlets (23) of air inlet of the main chamber, regulated by rotating electrical valves (24) that introduce said air into the main chambers (41). ) of combustion through the ports (42).

De forma análoga a como sucede en la cámara principal (16), para asegurar una perfecta estanqueidad en el movimiento rotativo del rotor secundario (2), se ha previsto que en la superficie interior de dicha cámara se definan cámaras de sellado (5) asistidas por los correspondientes sellos (6).In a similar way to what happens in the main chamber (16), in order to ensure a perfect seal in the rotary movement of the secondary rotor (2), it has been foreseen that on the interior surface of said chamber sealed sealing chambers (5) are defined. by the corresponding stamps (6).

A partir de la correspondiente transmisión, no representada en las figuras, se hace que el rotor principal (17) gire en sentido contrario respecto al rotor secundario (2) y al segundo contrapeso en funciones de volante de inercia y embrague (32) o volante de inercia y rotor eléctrico (33), de manera que, el eje (4) hace girar al rotor (30) eléctrico que lleva incorporado. From the corresponding transmission, not shown in the figures, the main rotor (17) is rotated in the opposite direction with respect to the secondary rotor (2) and the second counterweight as flywheel and clutch (32) or steering wheel of inertia and electric rotor (33), so that the shaft (4) rotates the electric rotor (30) that is incorporated.

Debido a la configuración del motor de tener separada la cámara principal (16) zona caliente junto con sus válvulas rotativas eléctricas (24) y (27), de la cámara secundaria (1) zona fría con sus válvulas rotativas eléctricas (9), junto con el tanque de aire comprimido (14), el motor puede trabajar con el ciclo termodinámico Ericsson de combustión externa, cuando el regenerador y el depósito de almacenamiento de calor (43) junto con la cámara principal (16), tengan una diferencia de temperatura respecto a la cámara secundaria (1).Due to the configuration of the motor having separate the main chamber (16) hot zone together with its electric rotary valves (24) and (27), from the secondary chamber (1) cold zone with its electric rotary valves (9), together with the compressed air tank (14), the engine can work with the external combustion Ericsson thermodynamic cycle, when the regenerator and the heat storage tank (43) together with the main chamber (16) have a temperature difference with respect to the secondary chamber (1).

De esta manera, el motor generaría energía a partir de la diferencia de temperatura, pudiendo operar el ciclo Ericsson, tanto en ciclo abierto como en cerrado.In this way, the motor would generate energy from the temperature difference, being able to operate the Ericsson cycle, both in open cycle and in closed cycle.

El funcionamiento del motor con el ciclo termodinámico Ericsson de combustión externa, tiene la ventaja de no producir niveles contaminantes ni de consumir combustible, teniendo la posibilidad de trabajar con fuentes de calor que provienen de energías renovables tales como, la energía solar o biomasa.The operation of the engine with the Ericsson thermodynamic cycle of external combustion, has the advantage of not producing polluting levels or consuming fuel, having the possibility of working with heat sources that come from renewable energies such as solar energy or biomass.

Por lo tanto, el funcionar con el ciclo termodinámico Ericsson de combustión externa, el motor híbrido rotativo podría recargar las baterías eléctricas del vehículo, o alimentar a otros sistemas externos sin gasto alguno de combustible y con cero niveles de contaminación.Therefore, operating with the Ericsson thermodynamic cycle of external combustion, the rotary hybrid engine could recharge the vehicle's electric batteries, or feed other external systems without any expense of fuel and with zero levels of contamination.

Por último, el motor puede pasar de un motor de dos tiempos a cuatro tiempos debido a que, las válvulas de entrada de aire (24) y salida de gases (27) de la carcasa de la cámara principal (16) son eléctricas por lo que, a través de la unidad de control del vehículo puede cambiar la configuración en tiempo real, sin necesidad de añadir sistemas externos. El operar el motor en cuatro tiempos, implica una mejora en el ciclo termodinámico Cross de alrededor de un 1% respecto al funcionamiento de dos tiempos, ocasionado por una expansión más larga en los gases quemados, proceso isotérmico 4-5 descrito anteriormente.Finally, the motor can be switched from a two-stroke to four-stroke engine because, the air inlet valves (24) and the gas outlet (27) of the main chamber housing (16) are electric, so that, through the vehicle control unit can change the configuration in real time, without the need to add external systems. Operating the engine in four stages implies an improvement in the Cross thermodynamic cycle of around 1% compared to the two-stroke operation, caused by a longer expansion in the burned gases, isothermal process 4-5 described above.

La alimentación directa de las cámaras cámaras principales (41) de combustión a través del depósito de aire comprimido (14), junto con las válvulas rotativas eléctricas (24) de la carcasa principal (16), origina la ventaja de; no quemar aceite; trabajar con el ciclo termodinámico Cross de combustión interna sin la necesidad de añadir otros sistemas externos; poder trabajar según las necesidades con el ciclo termodinámico Ericsson de combustión externa sin necesidad de añadir otros sistemas externos y cambio de funcionamiento del motor híbrido de dos tiempos a cuatro tiempos. The direct feeding of the chambers main chambers (41) through the compressed air tank (14), together with the electric rotary valves (24) of the main casing (16), gives the advantage of; do not burn oil; work with the internal combustion thermodynamic cycle without the need to add other external systems; able to work according to the needs with the Ericsson thermodynamic cycle external combustion without the need to add other external systems and change the operation of the two-stroke, four-stroke hybrid engine.

Claims

1a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, being of the type of those that incorporate main combustion chambers (41) in which the corresponding main rotor (17) plays, with its corresponding air inlet ducts (42) and its complementary gas outlet chambers (26), as well as with the classic housings (21) for ignition systems, injectors and the like, characterized in that, the air inlet valves (24) and the gas outlet valves (27) ), are rotary electric valves housed in the main chamber (16) radially, so that being rotary electric valves, can advance or delay the entry of air from the compressed air tank (14) to the main chambers (41 ), being able to also advance or delay the exit of gases from the main chambers (41), for which it directly affects the electric rotary valves (24) and (27), in a greater thermodynamic efficiency, and due to, the valves electric rotating cells (24), does not burn oil in the combustion process, causing few polluting gases, including the engine at least a second axial counterweight to the main chamber (16), which can perform the functions of flywheel and clutch (32) or also flywheel and electric rotor (33), together with at least one secondary chamber (1), axial to the main chamber (16), in which plays a secondary rotor (2) as a first counterweight and pumping element of the inlet and outlet gases of the main combustion chamber (41) through, the electric rotary valves (9) of the secondary chamber (1) and the compressed air reservoir (14), with the particularity that between one and the other chamber an electric motor is defined, in which the stator (31) and the rotor (30) are located, the electric rotor (30) being coupled to the motor shaft (4); the engine is expected to materialize in a two-stroke engine, in which for every 120 ° that its shaft rotates an explosion occurs, and it can also materialize in a four-stroke engine because, for every 240 ° that its axis an explosion occurs, this change being possible in real time through, the electric rotary valves (9) with direct connection to the compressed air tank (14), with the peculiarity that radially to the main chamber (16) , that is to say, on its side walls, a series of conduits (42) of oxidizer inlet are established, which communicate with respective perimeter outlets (23), these ducts (42) being assisted by the electric rotary valves (24), with radial holes (25).

2a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claim 1a, characterized in that the secondary rotor (2) absorbs air and introduces it into the compressed air tank (14) at through, the electric rotary valves (9) with their axial (10) and radial (11) holes, then passing to the regenerator and heat storage tank (43), heating the air that is introduced through the rotary valves (24) in the main chambers (41) of combustion of the main casing (16), which is at a higher temperature than the secondary chamber (1), to then expel said air located in the main chambers (41) through of the electric rotary valves (27), said air being directed to the regenerator and the heat storage tank (43), thus yielding the air with greater heat energy to the air with lower heat energy.

3a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a and 2a, characterized in that the rotary valves (9) are electric and directly direct the air absorbed by the secondary rotor (2) to the compressed air tank (14), which in turn, it feeds the main chambers (41), they can advance or delay the entry of said air into the compressed air tank (14) since, if the pressure level in said compressed air tank (14) is high, the valves (9) being electric can advance the air intake in said compressed air tank (14) with the consequence of, lower energy losses at the time of compressing air, causing greater thermodynamic efficiency.

4a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claim 1, characterized in that in the secondary chamber (1), air suction ports (7) are installed axially, assisted by the rotary electric valves (9) and located at the ends (8) of the chamber, with its corresponding holes (10) for controlling the inlet flow rate and other radial holes (11) connecting the duct (12) of the secondary chamber with the duct (13) of the compressed air tank (14)

5a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claim 1, characterized in that sealing chambers (5) are provided on the inner surface of the secondary chamber (1) assisted by the corresponding seals (6) for sealing the secondary rotor (2). ) in its angular displacements.

6a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claim 1, characterized in that in the main chamber (16), air inlet ports or perimeter outlets (23) are established radially, which comes from the ducts (15) of the compressed air reservoir (14), assisted by the rotating electric valves (24), located in the lateral zones (22), with their corresponding radial holes (25) for controlling the flow of entrance that are connected to the port (42) radially to the main chamber (16), to end in the main chambers (41).

7a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a and 5a, characterized in that in the main chamber (16), sealing chambers (19) are established with their corresponding seals (20) for sealing the main rotor (17) in its angular displacements.

8a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a and 5a, characterized in that the main chamber (16) has radially at its ends with gas outlet chambers (26) assisted by the corresponding rotary electric valves (27), affected by a recess (28) and an orifice (29) for controlled exhaust gas outlet.

9a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a and 2a, characterized in that the secondary chamber (1), axial to the combustion chamber (16), in which the secondary rotor (2) plays as a first counterweight and pumping element towards the compressed air reservoir (14) through the conduit (12), feeds the main combustion chambers (41).

10a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a and 2a, characterized in that in the axis (4) that connects the primary rotor (17) through the hole (18) with the secondary rotor (2) through the hole (3), is established with a tertiary rotor (30) that constitutes the electric rotor, feeding the stator (31) of the electric motor.

11a.- Hybrid rotary engine with a Cross cycle, according to claim 1, characterized in that the engine can be assisted by a turbocharger, driven by the exhaust gases, so that the secondary rotor (2) can have dimensions or masses smaller than the primary rotor (17), causing an increase in the thermodynamic efficiency, due to the lower energy costs of the first counterweight determined by the secondary rotor (2).

12a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claim 1, characterized in that the second counterweight in terms of flywheel and electric rotor (33), consists of a stator (36) and another rotor (38) of axial shape.

13a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a and 2a, characterized in that the motor, due to its geometric characteristics and its electrical components, works both with the internal combustion thermodynamic cycle and with the external combustion thermodynamic cycle due to , the electric rotary valves (9) of the secondary housing of the secondary chamber (1), which direct the air directly to the compressed air tank (14), to then pass to the electric rotary valves (24) and (27) of the main housing (16), generating much more efficient energy in both cases.

14a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a, 6a and 8a, characterized in that the motor can change the operation of a two-stroke engine to a four-stroke engine in real time due to the compressed air tank (14) , to the electric rotary valves (9) of the secondary housing of the secondary chamber (1) and to the electric rotary valves (24) and (27) of the main housing (16), saving fuel and decreasing contamination levels.

15a.- Hybrid rotary motor with Cross cycle, according to claims 1a and 2a, characterized in that the regenerator and heat energy storage system (43), can be heated by the exhaust gases when working with the internal combustion thermodynamic cycle, coming from of the main chambers (41) and controlled by the electric rotary valves (27) as well as by other systems that may or may not belong to the rotary hybrid engine.