ES2900427B2 - Motor de explosion - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Motor de explosión

Sector de la técnica.

La presente invención se refiere a un motor de explosión y es aplicable en el sector dedicado a la fabricación de motores de explosión.

Estado de la técnica anterior

Actualmente son ampliamente conocidos en el mercado los motores de explosión que disponen de varios cilindros provistos de una válvula para la admisión de combustible, de una bujía para la ignición y de unos pistones que se desplazan en el interior de los respectivos cilindros entre un punto muerto superior y un punto muerto o inferior.

En este tipo de motores los pistones se encuentran montados en unas bielas que transforman el movimiento lineal de los pistones en un movimiento de giro de un cigüeñal.

Los pistones se encuentran continuamente en movimiento, cubriendo los cuatro tiempos de admisión, compresión, explosión y escape. El desplazamiento de cada uno de los pistones durante el tiempo de explosión proporciona la energía necesaria para mantener en movimiento los otros tres pistones. Por tanto, una parte importante de la fuerza generada durante la explosión es consumida por el propio funcionamiento del motor, y la necesidad de que cada pistón realice cuatro carreras por cada explosión genera mucha fricción de los pistones con los cilindros, mucho desgaste tanto en las bielas como en los cilindros y que se caliente el motor.

Por tanto, el problema técnico que se plantea, es el desarrollo de un motor de explosión que presente unas características adecuadas para eliminar la problemática mencionada anteriormente.

Explicación de la invención

El motor de explosión objeto de esta invención es del tipo descrito en el preámbulo de la reivindicación primera, y que comprende: - una serie de cilindros paralelos provistos de una bujía conectada a unos medios de alimentación eléctrica, una válvula de admisión, y una salida de gases situada en una zona próxima al punto muerto inferior PMI; - una culata; -unos pistones que se desplazan longitudinalmente por el interior de los respectivos cilindros entre un punto muerto superior PMS y un punto muerto inferior PMI, y - un eje de salida accionado por el movimiento de los pistones.

De acuerdo con la invención, el motor comprende un rotor sinfín, montado en una zona intermedia del eje de salida del motor y que es el encargado de recibir un movimiento generado por el desplazamiento de los pistones en los respectivos cilindros del motor.

Este motor comprende unas barras fijadas a los respectivos pistones sin posibilidad de giro, alineadas con los pistones y que se desplazan longitudinalmente conjuntamente con los respectivos pistones. Estas barras sustituyen a las típicas bielas de los motores de explosión y al carecer de giro no tienen los desgastes por rozamiento de las bielas.

En una parte intermedia de dichas barras se encuentran montados unos piñones de empuje, provistos de un dentado helicoidal que transmiten un movimiento de giro al rotor sinfín del eje de salida únicamente durante el descenso de dichas barras, es decir durante el desplazamiento del pistón correspondiente desde el PMS al PMI por efecto de la explosión de combustible en el cilindro correspondiente.

El motor comprende unas parejas de cremalleras longitudinales fijadas a cada una de las barras y enfrentadas a las cremalleras de dos barras adyacentes, y unos piñones intermedios que conectan de forma intermitente las cremalleras de barras adyacentes.

Dichos piñones intermedios transforman el movimiento descendente de la barra correspondiente a un pistón en un movimiento ascendente de una barra adyacente en el orden de funcionamiento del motor. De este modo durante el descenso de la barra de un pistón, ésta actúa por medio de la cremallera correspondiente sobre un piñón intermedio que hace subir la barra del siguiente pistón, y así sucesivamente.

El motor dispone de unos trinquetes de sujeción de las barras, en una posición correspondiente al PMI de los respectivos pistones, a una plataforma de tiempos montada en un extremo del eje de salida y que comprende una hendidura para la liberación individual de los trinquetes de las sucesivas barras durante el giro de dicha plataforma de tiempos. Dichas barras también comprenden unas levas de sincronización del movimiento de descenso de las barras con unos movimientos de giro de la plataforma de tiempos.

Según la invención, los piñones de empuje se encuentran montados en las barras mediante unas ruedas libres que, durante el ascenso de las barras, permiten el giro libre de los piñones de empuje en un primer sentido, deslizando sobre el dentado helicoidal del rotor sinfín, sin transmitirle movimiento alguno y que, durante el descenso de las barras impiden el giro de los piñones de empuje en un segundo sentido, provocando el giro positivo del rotor sinfín y del eje de salida del motor.

Ventajosamente una de las cremalleras de cada barra tiene un número de dientes menor que la otra cremallera de la misma barra para desconectarse antes del piñón intermedio.

Este motor comprende un motor de arranque para el accionamiento inicial de uno de los piñones intermedios.

Según la invención, medios de alimentación eléctrica de la bujía encargada de proporcionar la chispa a de cada uno de los cilindros comprenden un electroimán fijo, y un electroimán móvil que se desplaza con la barra y el pistón correspondiente, de modo que cuando ambos electroimanes, fijo y móvil, se enfrentan cuando dicho el pistón alcanza el PMS, provocando el salto de la chispa.

El motor también comprende unos muelles de empuje de las barras en dirección ascendente hacia el PMS del pistón correspondiente.

Una de las características de este motor de explosión es que los pistones sólo suben para comprimir el combustible y bajan al explosionar el combustible del cilindro correspondiente; y mientras que un pistón se encuentra el movimiento los restantes pistones se mantienen en una posición fija, en el PMI, sujetos por una plataforma de tiempos que los va liberando individualmente a medida que va reteniendo a los otros.

Durante el tiempo que permanece retenido un pistón en el PMI y después de una explosión se produce una entrada de aire al interior de cilindro correspondiente, impulsado por un ventilador hasta unas válvulas en las culatas. Estas válvulas están abiertas permitiendo que entre el aire dentro de los cilindros y expulse los gases por la salida de gases próxima al punto muerto inferior del cilindro. Al estar el pistón parado en el PMI durante un cierto tiempo, entra mucho aire al cilindro consiguiendo que se enfríe dicho cilindro.

Otra de las características diferenciadoras del motor de la invención respecto a los motores de explosión existentes, es que los medios de trasmisión del movimiento de los cilindros al eje de salida, carecen de las típicas bielas y cigüeñal, y consiguientemente no tiene el desgaste y calentamiento que se produce en los acoplamientos de las bielas con el cigüeñal y con los pistones.

En los motores convencionales, durante el desplazamiento de los pistones entre el PMS y el PMI, el cigüeñal realiza media vuelta; en cambio con el rotor sinfín del motor de la invención se consigue más de media vuelta, y con una mayor inclinación de los dientes se puede conseguir una vuelta entera del rotor sinfín, lo que supone una gran ventaja.

Otra ventaja es que el rotor sinfín desarrolla más revoluciones por minuto que los motores convencionales; por ejemplo, en un motor convencional para alcanzar 4000 r.p.m. se tiene que acelerar al máximo con el consumo que ello conlleva mientras que con el motor de la invención, se alcanzan las 4000 r.p.m. con una aceleración media y la consiguiente reducción del consumo.

Otra de las ventajas de este motor es que se puede incrementar la potencia de salida, sin aumentar la cilindrada, bastando con incrementar el diámetro del rotor sinfín para conseguir una mayor palanca.

La inyección de combustible a cada cilindro también es activada por el enfrentamiento de los electroimanes fijo y móvil correspondientes a dicho cilindro.

Breve descripción del contenido de los dibujos.

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

- La figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo de realización del motor de explosión según la invención.

- La figura 2 muestra una vista explosionada en perspectiva del eje de salida, de los elementos relacionados con uno de los pistones/cilindros, y del motor de arranque,

Exposición detallada de modos de realización de la invención.

En las figuras adjuntas las diferentes piezas del motor de explosión se han identificado con las referencias siguientes:

1 Bujía

2 Válvula de admisión

3 Culata

4 Cilindro

5 Salida de gases

6 Pistón

7 Cremallera

8 Barra

9 Motor de arranque

10 Electroimán fijo

11 Electroimán móvil

12 Piñón intermedio

13 Rueda libre

14 Piñón de empuje

15 Rotor sinfín

16 Plataforma de tiempos

17 Leva de sincronización

18 Trinquete

19 Muelle de empuje

20 Eje de salida

En la realización mostrada el motor comprende: una culata (3), cuatro cilindros (4) paralelos, distribuidos en torno a un eje de salida (20), cuatro pistones (6) desplazables en los respectivos cilindros entre un PMS y un PMI, y sendas barras (8) desplazables longitudinalmente y fijadas coaxialmente a los respectivos pistones (6).

Cada cilindro (4) comprende una bujía (1), una válvula de admisión (2) de combustible, y una salida de gases (5) próxima al PMI del pistón correspondiente.

Las barras (8) de los pistones (6) comprenden unas cremalleras (7) acoplables de forma intermitente con las de las barras (8) de los pistones adyacentes por medio de unos piñones intermedios (12)

El motor dispone de un motor de arranque (9) para el accionamiento inicial de uno de los piñones intermedios (12).

Cada cilindro (4) dispone de un electroimán fijo (10) y de un electroimán móvil (11) fijado por medio de una varilla a la barra (8) del correspondiente pistón (6). Cuando el pistón (6) alcanza el PMS, el electroimán móvil (11) se enfrenta con el electroimán fijo (10) provocando la apertura de la válvula de admisión (2) y a continuación el salto de la chispa en la bujía (1) correspondiente.

Sobre un tramo intermedio de cada una de las barras (8) se encuentran montado, por medio de una rueda libre (13), un piñón de empuje (14) con un dentado helicoidal que interactúa durante el movimiento de ascenso y descenso de la barra (8) con un rotor sinfín (15) montado en el eje de salida (20) del motor; de forma que dicho piñón de empuje (14) provoca el giro positivo del rotor sinfín (15) únicamente durante el descenso de las barra (8).

Sobre las barras (8) también actúan en sentido ascendente unos muelles de empuje (19)

Con los elementos descritos el funcionamiento del motor es el siguiente: inicialmente el motor de arranque (9) hace girar un piñón intermedio (12) que engrana con una cremallera (7) de una barra (8) que hace subir y bajar un primer pistón (6); cuando dicho primer pistón (6) se aproxima al PMS el correspondiente electroimán móvil (11) se junta con el correspondiente electroimán fijo (10) abriendo la válvula de admisión y haciendo saltar la chispa que provoca la explosión en el respectivo cilindro (4).

La explosión hace bajar el primer pistón (6) con la barra (8) correspondiente y una de las cremalleras (7) asociadas a dicha barra hace girar el piñón intermedio (12) que a su vez actúa sobre la cremallera de la barra (8) adyacente, haciendo subir un segundo pistón (6); repitiéndose esta operativa con los pistones (6) siguientes. Una de las cremalleras (7) de las barras (8) tiene menos dientes que la otra para desconectarse antes del piñón intermedio (12) y desvincularse de éste.

Las barras (8) tienen en su parte inferior unos trinquetes (18) que sujetan las barras (8) a la plataforma de tiempos (16). Dicha plataforma de tiempos (16) tiene una hendidura que al girar va liberando consecutivamente de forma individual el trinquete de una nueva barra (8), reteniendo las otras en el punto muerto inferior.

Las barras (8) disponen inferiormente de una leva de sincronización (17) que interactúa con la plataforma de tiempos (16) montada en eje de salida (20), provocando su giro durante el descenso de dichas barras (8).

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   1 Motor de explosión, comprendiendo:

   - una serie de cilindros (4) paralelos provistos de una bujía (1) conectada a unos medios de alimentación eléctrica, una válvula de admisión (2), y una salida de gases (5),

   - una culata (3),

   - unos pistones (6) que se desplazan longitudinalmente por el interior de los respectivos cilindros (4) entre un punto muerto superior PMS y un punto muerto inferior PMI;

   - un eje de salida (20) accionado por el movimiento de los pistones;

   caracterizado por que comprende:

   - un rotor sinfín (15) montado en una zona intermedia del eje de salida (20),

   - unas barras (8) fijadas a los respectivos pistones (6) sin posibilidad de giro, y que se desplazan longitudinalmente, en dirección axial, con los respectivos pistones (6), - unos piñones de empuje (14) montados en una parte intermedia de las respectivas barras (8) y provistos de un dentado helicoidal que transmite un movimiento de giro al rotor sinfín (15) del eje de salida (20) únicamente durante el descenso de dichas barras (8);

   - unas parejas de cremalleras (7) fijadas a cada una de las barras (8) enfrentadas a las cremalleras (7) de dos barras (8) adyacentes,

   - unos piñones intermedios (12) que conectan las cremalleras (7) de barras (8) adyacentes y transforman el movimiento hacia el PMI del pistón (6) correspondiente a una de las barras (8) en un movimiento hacia el PMS del pistón (6) correspondiente a una barra adyacente en el orden de funcionamiento del motor;

   - unas levas de sincronización (17) del movimiento de descenso de las barras (8) con unos movimientos de giro de la plataforma de tiempos (16) y,

   - unos trinquetes (18) de sujeción de las barras (8) en una posición correspondiente al PMI a una plataforma de tiempos (16) montada en un extremo del eje de salida (20) y que comprende una hendidura para la liberación individual del trinquete (18) de las sucesivas barras (8) durante el giro de dicha plataforma de tiempos (16);
2. 2.- Motor, según la reivindicación 1, caracterizado por que los piñones de empuje (14) se encuentran montados en las barras (8) mediante unas ruedas libres (13) que, durante el ascenso recto de las barras (8), permiten el giro libre de los piñones de empuje (14) en un primer sentido, deslizando sobre el dentado helicoidal del rotor sinfín (15) y que, durante el descenso de las barras (8) impiden el giro de los piñones de empuje en un segundo sentido, provocando el giro positivo del rotor sinfín (15) y del eje de salida (20) del motor.
3. 3. Motor, según la reivindicación 1, caracterizado por que una de las cremalleras (7) de cada barra (8) tiene un número de dientes menor de la otra para desconectarse antes del piñón intermedio.
4. 4. - Motor, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un motor de arranque (9) para el accionamiento inicial de uno de los piñones intermedios (12).
5. 5. Motor, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; caracterizado por qué medios de alimentación eléctrica bujía (1) de cada uno de los cilindros (4) comprende uno electroimán fijo (10) y un electroimán móvil (11) que se desplaza con el pistón (6) correspondiente, dichos electroimanes (10, 11) se enfrentan, provocando el salto de chispa cuando dicho el pistón alcanza el PMS.
6. 6. - Motor, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; caracterizado por que comprende unos muelles (19) de empuje de las barras (8) hacia el PMS del pistón (6) correspondiente