ES2861475T3 - Motor de combustión interna de pistón rotativo - Google Patents

Abstract

Motor de combustión interna de pistón rotativo (1) con una carcasa (2), que incluye una pared de la carcasa (3) que forma una cámara de trabajo (5), y en la que está dispuesto un pistón rotativo (6) que se extiende a través de la cámara de trabajo (5) y durante la rotación se desplaza a lo largo de la pared de la carcasa (3) que forma una superficie de rodadura con los bordes (17) del pistón rotativo (6), en donde en la cámara de trabajo (5) para el encendido de un carburante situado en la cámara de trabajo (5) una parte de la cámara de trabajo (5) sirve de cámara de combustión (9) con una pared de cámara de combustión (4), estando en la pared de la cámara de combustión (4) dispuesta al menos una ventana de microondas (4') en cuyo lado orientado hacia el exterior de la cámara de combustión (9) se encuentra un dispositivo (10; 18) para inyectar energía de microondas en forma de microondas en la cámara de combustión (9) de la cámara de trabajo (5), en donde al menos la pared de la cámara de combustión (4) está fabricada, al menos parcialmente, de un material permeable a la energía de microondas y apto para la combustión de carburante en la cámara de combustión (9), en particular cerámica o cristal de zafiro, caracterizado porque en la pared de la cámara de combustión (4) se disponen estructuras metálicas geométricas locales desiguales (11, 12) que, en función de su configuración, desvían las microondas reflejadas desde la cámara de combustión (9) de regreso nuevamente de forma concentrada o dispersa hacia la cámara de combustión.

Description

DESCRIPCIÓN

Motor de combustión interna de pistón rotativo

El invento trata de un motor de combustión interna de pistón rotativo según el término genérico de la reivindicación 1.

Tales motores son generalmente conocidos. El modelo de fabricación más conocido se conoce bajo el nombre de motor Wankel. A partir del documento DE 103 56 916 A1 se conoce el hecho de generar mediante energía de microondas, un encendido espacial en un motor de combustión interna en una cámara de combustión, con el fin de encender y quemar mejor el carburante introducido a través de una mezcla de carburante y aire. En el futuro se hablará generalmente de carburante, independientemente de que se trate de gasóleo, gasolina, hidrógeno o cualquier otro carburante adecuado para su funcionamiento. Para lograr el encendido de un carburante, se introducen mezclas de gas y carburante en la cámara de combustión. Éstas no se mencionan por separado en el texto en relación con el invento pero, no obstante, se dan por supuestas.

En los motores de combustión interna convencionales de pistón rotativo, una mezcla de gasolina y aire capaz de encenderse es comprimida en la cámara de trabajo en una cámara de combustión y llevada a la reacción/oxidación por medio de una bujía. La bujía forma una hendidura en la superficie de la cámara de trabajo, de modo que esta superficie que actúa como superficie de rodadura de los bordes del pistón rotativo tiene un desnivel que provoca una pérdida de compresión. Además, la ignición hace que la oxidación química se extienda esféricamente desde el lugar de la ignición en forma de un frente de presión y reacción (fase de combustión laminar) en la cámara de combustión alargada y plana y provoca una combustión laminar, lo que también conlleva una pérdida de compresión. Como resultado de esto, se producen pérdidas de eficiencia y contaminantes durante la combustión de los carburantes, como el hollín o el monóxido de carbono etc.

El documento DE 103 56 916 B3 da a conocer un método para encender la combustión de un carburante en una cámara de combustión de un motor mediante la inyección en la cámara de combustión de la radiación de microondas generada fuera de la cámara de combustión en una fuente de microondas, donde la combustión se distribuye en la cámara de combustión en un gran volumen por la entrada de energía en el carburante dispuesto en la cámara de combustión, y se enciende de forma sustancialmente simultánea, así como un dispositivo asociado para el encendido y un motor asociado.

El documento US 5 845 480 A describe un dispositivo de encendido para un motor de combustión interna, que consiste en una fuente de energía de microondas situada fuera de la cámara de combustión que emite energía de microondas hacia la cámara, y una fuente de energía láser infrarroja situada fuera de la cámara de combustión que emite energía láser hacia la cámara de combustión, de forma que se genera un plasma en la cámara de combustión que enciende la mezcla inflamable en la cámara de combustión. El plasma es preferentemente un plasma sin contacto que se genera en el espacio libre dentro de la cámara, espacialmente separado de la estructura de la pared de la cámara de combustión, y está dispuesto espacialmente separado del emisor de microondas. En un modelo de fabricación, la energía de microondas se emite a una frecuencia dentro de la respuesta de resonancia de la cámara de combustión.

Por el documento WO 98/14703 se conoce un dispositivo para el encendido de carburantes en un motor de combustión interna que atomiza el carburante y lo introduce en la cámara de combustión por medio de la pulverización, con el fin de ser ionizado y quemado allí, por medio de la radiación electromagnética generada por un generador de radiación electromagnética colocado fuera de la cámara de combustión y conectado por medio de un emisor. En un ejemplo de fabricación se genera un campo magnético dentro de la cámara de combustión para promover la ionización del carburante en la cámara de combustión.

En consecuencia, el invento se basa en la tarea de lograr una mejor ignición del carburante en la cámara de combustión y una mejora del grado de eficiencia.

Según el invento, esta tarea se resuelve mediante un motor según la reivindicación 1. Otros modelos de fabricación ventajosos se desprenden de las sub-reivindicaciones referidas.

Según el invento, en la pared de la cámara de combustión está dispuesta al menos una ventana de microondas, en cuyo lado opuesto a la cámara de combustión se encuentra un dispositivo para inyectar la energía de microondas en forma de microondas en la cámara de combustión de la cámara de trabajo. En este contexto, ventana de microondas significa una zona sellada hacia el exterior que es permeable a las microondas. La pared de la cámara de combustión como parte de la pared de la carcasa, sirve de este modo como superficie de rodadura en la zona de la cámara de combustión. Debido a la disposición de la ventana de microondas en la pared de la cámara de combustión es posible, en principio, producir una superficie completamente lisa que es necesaria para la estanqueidad del pistón rotativo durante su movimiento a lo largo de la superficie de rodadura. Esto reduce la pérdida de compresión que se produce en los motores convencionales. En función de las necesidades, pueden estar dispuestas una o varias ventanas de microondas en la pared de la cámara de combustión, no siendo necesario que el material de la ventana de microondas sea diferente del resto del material de la pared de la cámara de combustión o incluso de la pared de la carcasa. El factor decisivo es que la zona que actúa como ventana de microondas es permeable a las microondas en contraste con su entorno. A este respecto, la permeabilidad de la ventana de microondas puede implementarse mediante una zona delimitada de material permeable a las microondas o mediante una sección más grande que es en sí misma permeable a las microondas pero que, a excepción de la zona que actúa como ventana de microondas, es impermeable a las microondas que inciden en la sección debido al apantallamiento. En el lado de la ventana de microondas opuesto a la cámara de combustión, se encuentra un dispositivo para inyectar la energía de microondas. El dispositivo para inyectar la energía de microondas puede comprender al menos una bujía de microondas en un orificio de la pared de la cámara de combustión, que puede conectarse mediante una guía de ondas de microondas o un generador de impulsos de microondas colocado directamente en la carcasa y sintonizado con ella.

Mediante la inyección de la energía de microondas es posible encender el carburante en la cámara de combustión. De este modo, el encendido local se consigue mediante una ignición espacial o por una ignición de capa marginal, donde el carburante se estimula de la forma más homogénea posible en todo el volumen de la cámara de combustión antes del encendido que se consigue mediante una absorción de la energía de las microondas de las partículas de carburante distribuida sobre la cámara de combustión. En este caso, la capacidad de absorción de las microondas, descrita por un parámetro del material tanó (t) y la profundidad de penetración asociada, juegan un papel esencial. La energía de las microondas se concentra en cantidad suficiente en tantas partes como sean posibles en la cámara de combustión, para conseguir un espacio de ignición espacial en la cámara de combustión mediante una pluralidad de gérmenes de ignición. Al mismo tiempo, debe retroreflejarse lo menos posible la energía de microondas de regreso hacia una fuente de microondas. Cuanto menor sea la reflexión mayor es la absorción y, por tanto, la absorción de energía de las partículas de carburante, para una ignición espacial.

La pared de la cámara de combustión está conformada al menos parcialmente de un material permeable a las microondas, como la cerámica o el zafiro, que es especialmente adecuado para este fin. En particular, éste también puede ser un material cerámico, preferiblemente con una pureza de >99% u otro material sólido permeable a las microondas. Esto puede hacerse de tal manera que la pared de la cámara de combustión tenga áreas individuales hechas de este material o que esté compuesta de todo el material y dentro de ella estén conformadas áreas a través de medidas adicionales que permiten el paso de la energía de microondas y así conforman la respectiva ventana de microondas.

En la pared de la cámara de combustión están dispuestas estructuras metálicas desiguales locales que, en función de la configuración, desvían de regreso las microondas reflejadas desde la cámara de combustión nuevamente hacia la cámara de combustión de forma concentrada o dispersada. Estas estructuras locales pueden presentar un diseño curvo y uniforme, como por ejemplo, las ondas de oscilación armónica, onda sinusoidal, por ejemplo, o un diseño anguloso. También es posible conformar las estructuras por medio de cuerpos en forma de esferas o similares. Con estas estructuras se puede lograr con precisión, un reflejo o la dispersión de las microondas, de modo que en las partes de la cámara de combustión donde la ignición del carburante normalmente no tendría lugar, el carburante puede ser energizado y encendido a través de incrementos de campo locales.

Según una conformación preferente, al menos la pared de la cámara de combustión está dispuesta sin cambiar la superficie de rodadura en la pared de la carcasa que forma la cámara de trabajo sin rebaje como en los motores convencionales. Esto significa que en la pared de la cámara de combustión no se disponen una o varias ventanas de microondas separadas, sino que toda la pared de la cámara de combustión está conformada esencialmente por el mismo material y en esta pared de la cámara de combustión una o varias ventanas de microondas, es decir, partes permeables a las microondas, se integran en esta pared de la cámara de combustión sin que se produzcan desniveles en la superficie de rodadura. Esto puede hacerse de tal manera que, o bien sólo la pared de la cámara de combustión está integrada en la pared de la carcasa, o bien se dispone una capa de pared adicional en toda la pared de la carcasa que rodea la cámara de trabajo, además de la pared de la cámara de combustión, con lo que la cámara de trabajo está revestida con esta capa de pared adicional.

Convenientemente, las estructuras geométricas locales desiguales están conformadas en forma de partículas introducidas en la pared de combustión o en forma de capa de polvo metálico. Cuando se utiliza material cerámico, por ejemplo, éste se aplica a una capa de soporte prensada y presinterizada (compacto verde), por lo que los desniveles pueden estar ya presentes o sólo se producen en esta fase por los conocidos procesos de conformación adecuados, como el laminado, el fresado, etc. La superficie preparada puede ahora ser vaporizada metálicamente, dopada con polvo metálico o tratada de cualquier otra forma adecuada conocida para dotarla de una capa metálica. Posteriormente se pueden practicar agujeros mediante láser, grabado o mediante otro proceso común, que luego permiten el paso de microondas a través de ellos y servir como microondas. Posteriormente se aplica una capa permeable a las microondas que consiste en un material cerámico o vidrio de zafiro. Preferentemente, mediante un rectificado de precisión adicional se obtiene un inserto acabado que puede insertarse en la pared de la carcasa o también en la pared del pistón, que puede asegurarse contra la rotación mediante arrastre de forma.

Según otro modelo de fabricación preferente, la pared de la cámara de combustión está provista de una capa metálica que se extiende en la dirección longitudinal de la pared de la cámara de combustión en el lado que se aleja de la pared de la cámara de combustión o dentro de la pared de la cámara de combustión, presentando dicha capa metálica al menos una abertura para el paso de microondas. La capa metálica puede ser aplicada mediante vapor en el exterior, con las correspondientes aberturas grabadas, dependiendo de la aplicación. En la conformación dentro de la pared de la cámara de combustión está dispuesta una capa metálica que se extiende en la dirección longitudinal de la pared de la cámara de combustión, que presenta al menos una abertura para el paso de las microondas, de forma similar a lo descrito anteriormente en relación con las estructuras metálicas locales. Esta pared puede formarse durante la fabricación de la pared de la carcasa, en particular a partir de material cerámico, pudiendo ser incrustada, espolvoreada, aplicada mediante vapor y co-sinterizada y cocida. Después de inyectar las microondas en la cámara de combustión, las microondas son reflejadas por el pistón metálico rotatorio y golpean la carcasa metálica del motor a través del material cerámico de la pared de la cámara de combustión, desde donde son lanzadas de nuevo hacia la cámara de combustión. Dado que el material cerámico también provoca una atenuación de las microondas, las capas metálicas, además del material cerámico, pueden servir como una superficie reflectante que acorta el camino de las microondas a través del material cerámico. Por supuesto, estas superficies metálicas presentan aberturas allí donde se inyectan las microondas.

En otra conformación del motor de combustión de pistón rotativo según el invento, el dispositivo comprende para inyectar las microondas al menos un generador de impulsos de microondas unido a la carcasa, a través del cual las microondas se inyectan a la cámara de combustión. Dicho generador de impulsos de microondas se describe en el documento EP 15170029.1. El al menos un generador de impulsos de microondas adosado está situado exactamente en la parte respectiva de la ventana de microondas o bien tiene lugar una distribución por medio de un canal que actúa como guía de ondas de microondas en el canal de la pared de la carcasa. El al menos un generador de impulsos de microondas está montado preferentemente en dirección axial, de modo que las microondas se introducen lateralmente, preferentemente en paralelo a un eje longitudinal de la carcasa. Así, con una disposición adecuada, por medio de uno o varios canales de microondas acoplados en el caso de un gran número de motores de combustión interna de pistón rotativo sucesivamente dispuestos en serie y que actúan sobre un árbol de transmisión común, las microondas, después de ser introducidas en la pared de la carcasa del primer motor de combustión interna de pistón rotativo, también pueden ser introducidas en la pared de la carcasa de los siguientes motores de combustión de pistón rotativo para ser inyectadas en la respectiva cámara de combustión.

De forma más expeditiva, en esta conformación se dispone al menos de un canal de microondas que se extiende en la pared de la carcasa y que está conectado al menos a una ventana de microondas. Este canal de microondas puede integrarse posteriormente en la pared de la carcasa, por ejemplo mediante fresado u otras medidas adecuadas, o en una capa cerámica de la pared de la cámara de combustión antes de la sinterización final. La superficie del al menos un canal de microondas puede estar provista adicionalmente de una capa metálica, interrumpiéndose la capa metálica en las partes en las que las microondas salen del canal de microondas. De este modo, la energía de microondas puede entrar en la cámara de combustión, ya que las microondas que oscilan en el canal de microondas y que son reflejadas por las paredes pueden salir a través de al menos una abertura. En principio, el canal de microondas también puede, en su caso, presentar ramificaciones. Sin embargo, el canal de microondas también puede estar conformado simplemente a través del material permeable a las microondas de la pared de la cámara de combustión, donde la pared metálica de la carcasa conforma un lado reflectante del canal de microondas. Según sea necesario, una capa reflectante metálica puede estar dispuesta en o sobre el material permeable a las microondas. En la disposición con varios motores de combustión interna de pistón rotativo, pueden estar dispuestos sucesivamente tales canales de microondas, al menos uno. Dado que, en las cámaras de combustión individuales en tal caso, el encendido tiene lugar en diferentes momentos, las ondas de microondas son entonces conducidas a través de todas las aberturas o canales de microondas, generando sin embargo sólo el encendido en la cámara de combustión en la que el carburante está en el correspondiente estado inflamable.

En otra conformación preferente, el dispositivo para inyectar las microondas de una bujía de microondas según la solicitud de patente EP 15157298.9, está dispuesto en al menos un orificio de la pared de la cámara de combustión. Este se une con su extremo final con la pared de la cámara de combustión permeable a las microondas, que conforma la ventana de microondas para esta bujía de microondas.

Dado que el pistón rotativo suele estar fabricado en un material metálico, éste ya conforma una superficie reflectante para las microondas con su superficie. En otra conformación favorable del invento, en el pistón rotativo está dispuesta al menos parcialmente una capa reflectante de un material que es transparente a la energía de microondas y que es adecuado para la combustión del carburante en la cámara de combustión, en particular cerámica o cristal de zafiro, en la que están dispuestas estructuras metálicas geométricas locales desiguales que, dependiendo del diseño, reflejan de nuevo hacia la cámara de combustión de forma concentrada o dispersada las microondas que inciden en el pistón rotativo. Las estructuras metálicas geométricas, como se ha descrito anteriormente en relación con dichas estructuras en la pared de la cámara de combustión, pueden producirse sin puntos de penetración de microondas. Convenientemente, las estructuras geométricas locales desiguales tienen, por tanto, la forma de partículas introducidas en la capa reflectante o como capa de polvo metálico. Esto permite controlar la concentración o la dispersión de las microondas en la cámara de combustión de forma selectiva.

Según una conformación preferente, la pared de la cámara de combustión y/o la capa reflectante están formadas, al menos parcialmente, como un prefabricado sinterizado insertable en la pared de la carcasa o en la pared del pistón. Esto puede hacerse de manera que sólo la pared de la cámara de combustión se inserta en la pared de la carcasa o la pared de la carcasa se reviste con una capa de pared que encierra toda la cámara de trabajo. Lo mismo ocurre con el pistón rotativo (metálico), que también puede estar completamente rodeado por una capa de pared de este tipo. Esto simplifica la fabricación de motores de combustión interna de pistón rotativo de este tipo.

Según otra conformación del invento, el dispositivo para la inyección de las microondas comprende un generador de microondas que genera microondas con una frecuencia de 25 GHz a 95 GHz, preferentemente 30 a 75 GHz, y que presenta una unidad de control del momento de ocurrencia, la frecuencia, la amplitud y el tipo de inyección de las microondas. Por tipo de inyección se entiende si la inyección presenta impulsos individuales o paquetes de impulsos o cualquier otra variante posible del control de las microondas.

Preferentemente, el dispositivo para la inyección de las microondas puede comprender un generador de microondas que introduce las microondas en paquetes de impulsos y que, preferentemente, las mantiene incluso después de la ignición de un carburante. De este modo se optimiza la combustión del carburante además del encendido y también se estimula la combustión del carburante después del encendido.

Una ventaja particular del motor es que las microondas pueden introducirse con respecto a un cigüeñal de forma controlada en ángulo, de manera que se pueda realizar un control exacto del encendido. Además, es posible construir un motor de pistón rotativo de este tipo sin una junta entre el pistón rotativo y la pared de la carcasa y prever sólo un espacio entre el pistón rotativo y la pared de la carcasa, por ejemplo de 0,5 mm, sin ninguna pérdida significativa de rendimiento, pero simplificando la producción.

Con el motor según el invento, se evitan las desventajas conocidas de la pérdida de compresión debido a que la superficie de rodadura no tiene desniveles y la ignición espacial de las partículas de carburante individuales. Es posible proporcionar cualquier energía de encendido requerida en cualquier punto y producir una combustión uniforme en toda la cámara de combustión ajustando el número de ventanas de microondas y seleccionando los parámetros correspondientes para las microondas. Básicamente son posibles todas las opciones de diseño de la superficie de funcionamiento. Incluso es posible una cámara de trabajo con una sección transversal circular. Además, mediante la selección del material y el diseño de la carcasa del motor se puede diseñar según la aplicación, especialmente si se utiliza un material sinterizado como por ejemplo un material cerámico.

El motor según el invento permite también el control preciso del inicio de la ignición espacial de un carburante en una cámara de combustión, de modo que se consigue una combustión óptima del carburante, poco contaminante y con un rendimiento mayor en comparación con los motores de combustión convencionales. En general, el invento permite el encendido seguro de mezclas magras de carburante/aire/gas, lo que elimina un enriquecimiento adicional para el encendido y conduce a resultados de menor consumo de carburante. Los contaminantes y su formación pueden ser controlados por la temperatura de combustión y por la proporción de mezcla de aire y carburante. La combustión según el invento procede más rápidamente que con los encendidos convencionales. De este modo, la combustión es más "fría", por lo que la eficiencia aumenta. Además, en principio, los procesos de combustión más fríos producen menores emisiones de contaminantes. La combustión más fría reduce la concentración de óxidos de nitrógeno en los gases de escape del carburante. Debido al encendido espacial, el proceso de combustión es significativamente menos dependiente del progreso de la combustión en forma de llamas de difusión. De este modo se evitan más pérdidas de calor y se consigue un aumento del rendimiento. La fase de calentamiento de la cámara de combustión y del aire en la zona de oxidación es significativamente menor con este tipo de combustión.

En lo que sigue, el invento se explica con más detalle por medio de bocetos esquemáticos. Otras características del invento resultan de la siguiente descripción del invento junto con las reivindicaciones y el dibujo adjunto. Se muestra en la:

figura 1, una vista esquemática de un motor de combustión interna de pistón rotativo con un generador de impulsos de microondas que está montado oblicuamente en la carcasa del motor de combustión interna de pistón rotativo en una vista frontal (figura 1a) y en una sección transversal esquemática de la carcasa (figura 1b) a lo largo de la línea A-A de la figura 1a, así como diversas conformaciones (figura 1c a la figura 1e) del detalle X de la pared de la carcasa que da a la cámara de trabajo y de la pared del pistón rotativo;

figura 2, es una vista esquemática de un motor de combustión de pistón rotativo con un generador de impulsos de microondas que está montado en dirección axial en la carcasa del motor de combustión de pistón rotativo en una vista frontal (figura 2a) con una sección transversal en alzado de la carcasa en la zona del montaje del generador de impulsos de microondas y en una sección transversal esquemática de la carcasa (figura 2b) a lo largo de la línea A-A de la figura 2a;

figura 3, una vista esquemática en sección transversal similar a la de la figura 1b con una bujía de microondas en lugar del generador de impulsos de microondas;

figura 4, una vista esquemática similar a la figura 1b con una sección transversal en alzado con diferentes revestimientos metálicos de la pared de la cámara de combustión, una vez en el lado orientado hacia la cámara de trabajo (figura 4a) y en el lado opuesto a la cámara de trabajo (figura 4b);

figura 5, una representación similar a la figura 1b (figura 5a) con una vista en sección ampliada a lo largo de la línea A-A (figura 5b) con una primera disposición de los revestimientos metálicos y las capas reflectantes formadas con ellos; y

figura 6 una representación similar a la figura 1b (figura 6a) con una vista en sección ampliada a lo largo de la línea B-B (figura 6b) con una segunda disposición de revestimientos metálicos y capas reflectantes formadas con los mismos.

En las figuras 1 y 2 se muestran dos conformaciones diferentes del motor 1, diferenciándose dichas conformaciones en que los generadores de impulsos de microondas 10 se fijan de forma diferente. La figura 3 muestra la fijación de una bujía de microondas 18 en lugar del generador de impulsos de microondas 10 de la figura 1. La descripción del motor 1 con una carcasa 2 y las disposiciones que se encuentran allí son válidas en todos los demás aspectos para las configuraciones de las figuras 1, 2 y 3. Esto también es válido para los detalles X de las figuras, que sólo se muestran en las figuras 1c, 1d y 1e.

El motor 1 presenta una pared de carcasa 3 con una capa de pared 22, que encierra una cámara de trabajo 5 en la que está montado de forma rotatoria un pistón rotativo 6 alrededor de un eje de rotación 7. El borde 17 del pistón rotativo 6 se desplaza a lo largo de la capa de pared 22 de la pared de la carcasa 3. La parte de la cámara de trabajo 5 en la que se encuentra un carburante comprimido por la rotación del pistón rotativo 6 se denomina cámara de combustión 9, y la zona de la capa de pared 22 asociada a la cámara de combustión 9 se denomina pared de la cámara de combustión 4. Al menos la pared de la cámara de combustión 4 está conformada por un material permeable a las microondas, concretamente por cerámica. Sin embargo, en el ejemplo de fabricación, no sólo la pared de la cámara de combustión 4 sino toda la zona de la pared de la carcasa 3 que rodea la cámara de trabajo 5 con una capa de pared 22, está hecha de un material cerámico. La capa de pared 22 está formada por insertos. Asimismo, el pistón rotativo 6 presenta también una capa reflectante 8 de material cerámico. En las figuras 1a y 1b, el generador de impulsos de microondas 10 está dispuesto oblicuamente con respecto a la carcasa 2 y se sitúa esencialmente en la parte en la que incide en la pared de la cámara de combustión 4, perpendicular a ésta. El generador de impulsos de microondas 10 puede estar atornillado a la carcasa 2 o puede fijarse a la carcasa 2 por medio de un cierre de bayoneta. El generador de impulsos de microondas 10 es objeto de la solicitud de patente paralela EP 15170029.1 y dispone de un dispositivo de control adecuado para controlar las microondas. La zona 4' de la cámara de combustión contigua al generador de impulsos de microondas 10 en la pared de la cámara de combustión representa la ventana de microondas 4 a través de la cual las microondas que salen del generador de impulsos de microondas 10 se inyectan a la cámara de combustión 9. Esta zona puede, como se muestra a modo de ejemplo en la figura 4, presentar también superficies de guía metálicas 15 incorporadas en la pared de la cámara de combustión 4:

En principio, microondas son reflejadas por el metal, de modo que las microondas inyectadas a la cámara de combustión 9 son microondas que se encuentran en toda la cámara de combustión 9 y energizan el carburante que se encuentra dentro de toda la cámara de combustión 9 y hacen que se encienda. Dado que tanto el pistón rotativo 6 como la carcasa 2 suelen ser de metal, las microondas inyectadas a la cámara de combustión 9 se reflejan de un lado a otro entre el pistón rotativo 6 y la carcasa 2. Si las paredes que forman las paredes de la cámara de combustión 9 están hechas de un material permeable a las microondas, como en el ejemplo de fabricación, la pared de la cámara de combustión 4 o la capa reflectante 8 en la carcasa metálica 2 o en un núcleo metálico 14 del pistón rotativo 6, las microondas se atenúan ligeramente, pero siguen siendo sujetadas en la cámara de combustión 9.

Adicionalmente, bien en la pared de la cámara de combustión 4 y/o en la capa reflectante 8, puede estar dispuesta una capa metálica 11 impermeable a las microondas que durante la fabricación de la pared de la cámara de combustión 4 o de la capa reflectante 8 ha sido especialmente diseñada, con el fin de reducir las reflexiones de las microondas para dirigir las reflexiones de las microondas o también para acortar el camino a través de la pared de la cámara de combustión hacia la reflexión. Así, por ejemplo, para una dispersión o concentración durante la reflexión, por ejemplo en las zonas de la cámara de combustión 9' o 9", se puede incorporar, por ejemplo, una capa metálica en forma de onda 11 como la mostrada en la figura 1c o una capa metálica estructurada no uniforme 11 según la figura 1d. Allí donde no se desee una dispersión o concentración específica, la capa de metal 11 es plana o adaptada a la curvatura de la capa de pared 22. También es posible introducir partículas metálicas 12, como se muestra en la figura 1e, en la pared de la cámara de combustión 4 o en la capa reflectante 8, respectivamente. Dado que el recorrido a través de la capa permeable a las microondas de la pared de la cámara de combustión 4 o de la capa reflectante 8 se reduce por la capa metálica 11, la atenuación de las microondas a lo largo de este recorrido también se reduce. A este respecto, una capa metálica plana 11 o adaptada a la curvatura respectiva puede ser simplemente integrada.

Como puede verse en las figuras 1a y 1b, el motor presenta una carcasa estrecha 2, en la que se encuentra la cámara de trabajo 5 con el pistón rotativo 6 indicado esquemáticamente. Una ventaja de este tipo de motores de combustión interna de pistón rotativo 1 es que una pluralidad de tales motores de combustión de pistón rotativo en forma de disco dispuestos uno al lado del otro, actúan en diferentes momentos sobre un árbol de transmisión común no mostrado. En particular, para este caso es conveniente disponer el generador de impulsos de microondas 10 como se muestra en la figura 2. Esto permite mediante canales correspondientemente conformados distribuir las microondas inyectadas a todas las carcasas 2 de los motores dispuestos uno al lado del otro. Como puede verse en la figura 2b, el generador de impulsos de microondas 10 está dispuesto de tal manera que inyecta las microondas en el borde de la cámara de combustión 4 permeable a las microondas. En este modelo de fabricación más sencillo, la pared de la cámara de combustión 4 conforma el canal que conduce las microondas, en el que puede conformarse una pared del canal por medio de la pared metálica de la carcasa 3 y la otra pared opuesta por medio de una capa aplicada a la pared de la cámara de combustión 4 o dentro de la pared de la cámara de combustión 4 con una abertura para el paso de las microondas (no mostrada). Sin esta capa, toda la superficie orientada en la dirección de la cámara de combustión 4 constituye ya la ventana de microondas 4' a través de la cual se inyectan las microondas en la cámara de combustión 4 (como se muestra en la figura 4). También pueden introducirse lateralmente en la pared de la cámara de combustión 4 superficies metálicas adicionales 15 (Figura 4). La figura 2a muestra la pared metálica de la carcasa 3, atravesándose el generador de impulsos de microondas 10 a través de una abertura 16 en la pared lateral 3". Si sólo se utiliza una carcasa 2 en forma de disco, la pared metálica opuesta 3' de la carcasa 2 está cerrada. Si se disponen varias carcasas 2 una al lado de la otra, sólo se cierra la pared 3' de la última carcasa 2, mientras que todas las demás carcasas 2 presentan una abertura correspondiente 16 (con o sin relleno cerámico) en ambas paredes 3' y 3", para transmitir las microondas. También es posible que para estas carcasas las paredes laterales 3', 3" sean de un material cerámico con las superficies metálicas que conforman el canal en las paredes 3', 3". Este canal conductor de microondas en un modelo de fabricación especial también puede estar conformado dentro de la pared metálica de la carcasa 3. En este caso, la capa cerámica 22 con sus inserciones metálicas conforma las aberturas de microondas / ventanas de microondas, o bien la terminación de la guía de ondas. Si las estructuras metálicas 11 permeables a las microondas también están dispuestas en la pared de la cámara de combustión 4, es necesario que en las zonas asociadas a las aberturas 16 también estén presentes aberturas en esta capa metálica 11 impermeable a las microondas (no mostrada). Por supuesto, el canal 13 también puede tener ramificaciones y, como se ha explicado anteriormente, puede conectarse a otras carcasas 2.

En la disposición de una pluralidad de motores 1 como se ha descrito anteriormente, el lado posterior de la carcasa 2 de un motor 1 conforma el lado frontal de la carcasa del otro motor 1. De este modo, con un diseño correspondiente de los lados delantero y posterior de la carcasa 2 en forma de disco, se puede diseñar la distribución del aire de alimentación y del aire de escape a la cámara de trabajo de la respectiva carcasa 2. La figura 2a muestra para ello a modo de ejemplo una abertura de aire de escape 21 en forma de agujero alargado, que desemboca en una salida de aire redonda 20 en la figura 2b. Correspondientemente la entrada de aire 19 en la figura 2b está en contacto con una abertura de aire no mostrada en el otro lado de la carcasa 2. Un motor construido de este modo a partir de discos individuales y que, por tanto, presenta varios pistones, es especialmente potente y tiene pocas vibraciones.

En lugar del generador de impulsos de microondas 10 según la figura 1b, puede introducirse en la carcasa 2 una bujía de microondas 18 según la figura 3, donde la bujía de microondas 18 contacta con su extremo la pared de la cámara de combustión 4. Las demás medidas opcionales descritas anteriormente con respecto al direccionamiento de las microondas debido a las reflexiones pueden mantenerse. La figura 3 muestra la bujía de microondas 18 con una ventana de microondas 18' perteneciente a esta bujía de microondas 18, pero que no es necesario que esté presente porque la capa de pared cerámica 22 conforma la ventana de microondas 4'. La bujía de microondas 18 está conectada a un generador de impulsos de microondas adecuado, no mostrado, a través de guías de ondas de microondas.

En la figura 4, se muestra a título ilustrativo la capa de la pared 22 en la zona de la pared de la cámara de combustión 9 con una capa metálica adicional 13 en el lado opuesto a la cámara de combustión 4 (figura 4a) y con una capa metálica adicional 13' en el lado de la cámara de combustión 4 (figura 4b), cada una de ellas provista de una abertura 23 para la ventana de microondas 4', así como superficies metálicas laterales 15. Las piezas restantes que son comunes con las piezas explicadas en las figuras precedentes están marcadas de forma correspondiente

Las figuras 5 y 6 muestran en las figuras 5b y 6b posibles configuraciones de las aberturas grabadas en la capa metálica 13' para influir en las reflexiones de las microondas una vez inyectadas en la cámara de combustión 4. Las piezas restantes que son comunes con las piezas explicadas en la figura 4 están marcadas de forma correspondiente.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Motor de combustión interna de pistón rotativo (1) con una carcasa (2), que incluye una pared de la carcasa (3) que forma una cámara de trabajo (5), y en la que está dispuesto un pistón rotativo (6) que se extiende a través de la cámara de trabajo (5) y durante la rotación se desplaza a lo largo de la pared de la carcasa (3) que forma una superficie de rodadura con los bordes (17) del pistón rotativo (6), en donde en la cámara de trabajo (5) para el encendido de un carburante situado en la cámara de trabajo (5) una parte de la cámara de trabajo (5) sirve de cámara de combustión (9) con una pared de cámara de combustión (4), estando en la pared de la cámara de combustión (4) dispuesta al menos una ventana de microondas (4') en cuyo lado orientado hacia el exterior de la cámara de combustión (9) se encuentra un dispositivo (10; 18) para inyectar energía de microondas en forma de microondas en la cámara de combustión (9) de la cámara de trabajo (5), en donde al menos la pared de la cámara de combustión (4) está fabricada, al menos parcialmente, de un material permeable a la energía de microondas y apto para la combustión de carburante en la cámara de combustión (9), en particular cerámica o cristal de zafiro, caracterizado porque en la pared de la cámara de combustión (4) se disponen estructuras metálicas geométricas locales desiguales (11, 12) que, en función de su configuración, desvían las microondas reflejadas desde la cámara de combustión (9) de regreso nuevamente de forma concentrada o dispersa hacia la cámara de combustión.

2. Motor de combustión interna de pistón rotativo según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos la pared de la cámara de combustión (4) está integrada en la pared de la carcasa (3) sin ninguna variación en la superficie de rodadura, de tal manera que en la pared de la cámara de combustión (4) están integradas partes que sirven de ventana de microondas (4'), siendo permeables para las microondas, sin que para ello se produzcan desniveles en la superficie de rodadura.

3. Motor de combustión interna de pistón rotativo según la reivindicación 1, caracterizado porque las estructuras geométricas locales desiguales están configuradas en forma de partículas (12) introducidas en la pared de la cámara de combustión (4) o como una capa de polvo metálico (11).

4. Motor de combustión interna de pistón rotativo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pared de la cámara de combustión (4) está provista con una capa metálica (11) impermeable a las microondas que se extiende en dirección longitudinal de la pared de la cámara de combustión (4), que incluye al menos una abertura para el paso de las microondas.

5. Motor de combustión interna de pistón rotativo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque que el dispositivo (10; 18) para inyectar las microondas incluye al menos un generador de impulsos de microondas (10) que está dispuesto en la carcasa (2), preferentemente en dirección axial de la carcasa (2).

6. Motor de combustión interna de pistón rotativo según la reivindicación 5, caracterizado porque en la pared de la carcasa (3) está dispuesto al menos un canal de microondas que está conectado con al menos una ventana de microondas (4').

7. Motor de combustión interna de pistón rotativo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque que en el pistón rotativo (6) se encuentra, al menos parcialmente, una capa reflectante (8) hecha de un material permeable para la energía de microondas y adaptada a una combustión de carburante en la cámara de combustión (9), en particular cerámica o cristal de zafiro, en la que se disponen estructuras metálicas geométricas locales desiguales (11, 12) que, según su configuración desvían de regreso de forma concentrada o dispersa las microondas que inciden en el pistón rotativo (6) hacia la cámara de combustión (9).

8. Motor de combustión interna de pistón rotativo según la reivindicación 7, caracterizado porque las estructuras geométricas locales desiguales están configuradas en forma de partículas (12) introducidas en la capa reflectante (8) o como una capa de polvo metálico (11).

9. Motor de combustión interna de pistón rotativo según la reivindicación 3 u 8, caracterizado porque al menos la pared de la cámara de combustión (4) y/o la capa reflectante (8) están configurados, al menos parcialmente, como un inserto prefabricado sinterizado que se puede insertar en la pared de la carcasa (3) o en la carcasa (2) o bien en una pared del pistón (14).

10. Motor de combustión interna de pistón rotativo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo (10; 18) para inyectar las microondas incluye una bujía de microondas (18) o un generador de microondas (10), que se encuentra directamente junto a la ventana de microondas (4') en la pared de la cámara de combustión (4).

11. Motor de combustión interna de pistón rotativo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo (10; 18) para inyectar las microondas comprende un generador de microondas (10), que genera microondas con una frecuencia de 25 GHz a 95 GHz, preferentemente de 30 GHz a 75 GHz, e incluye una unidad de control para el momento de ocurrencia, la frecuencia, la amplitud y el tipo de inyección de las microondas.

12. Motor de combustión interna de pistón rotativo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo (10; 18) para inyectar las microondas comprende un generador de microondas (10) que, mediante un dispositivo de control, introduce las microondas en paquetes de impulsos y, preferentemente, las conserva incluso después de que se haya encendido un carburante.