ES2907056T3

ES2907056T3 - Motor térmico de combustión interna de dos tiempos

Info

Publication number: ES2907056T3
Application number: ES18800754T
Authority: ES
Inventors: Vincenzo Mattia; Davide Perino; Attilio Giuliani; Giuseppe Evangelista; Vincenzo Doino; Nicola Trentani
Original assignee: Vins Srl
Current assignee: Vins Srl
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2038-10-12
Also published as: EP3695104A1; WO2019073448A1; EP3695104B1

Abstract

Motor (1) térmico de combustión interna de dos tiempos con inyección de combustible; el motor (1) térmico comprende: al menos un cilindro (2), que comprende, en su interior, una cámara (6) de combustión; un pistón (7), que se monta en el interior del cilindro (2) para deslizarse con movimiento alternante; una culata (12), que cierra la cámara (6) de combustión en la parte superior y tiene una pared inferior; un cárter (3), desde el cual sobresale el cilindro (2) y en el cual se conforma una cámara (4) del cigüeñal; un cigüeñal (5), que es alojado en la cámara (4) del cigüeñal; una biela (8), que conecta el pistón (7) al cigüeñal (5); una bujía (13) de encendido, que se monta mediante la culata (12); un conducto (9) de admisión, que alimenta aire hacia la cámara (6) de combustión; una válvula (11) laminar, que está dispuesta en el interior del conducto (9) de admisión y comprende: un cuerpo (14) de soporte en forma de cuña que tiene dos paredes (15) exteriores inclinadas, que están opuestas entre sí y tienen una inclinación opuesta una en relación a la otra, al menos dos primeras aberturas (16) para el aire introducido, que se encuentran realizadas en las paredes (15) exteriores, y dos primeras placas (17) laminares flexibles, que cierran las primeras aberturas (16); y un inyector (23), que está provisto de una boquilla (24) de inyección a través de la cual se inyecta el combustible hacia la cámara (6) de combustión, se monta mediante el cuerpo (14) de soporte de la válvula (11) laminar y al lado de la primera abertura (16) acoplada por la primera placa (17) laminar flexible, de manera que la boquilla (24) de inyección está dispuesta en el exterior del cuerpo (14) de soporte, no está cubierto por la primera placa (17) laminar flexible, y pulveriza combustible aguas abajo de la válvula (11) laminar en relación a la dirección de alimentación de aire a lo largo del conducto (9) de admisión; el motor (1) térmico está caracterizado por que el inyector (23) está dispuesto entre las dos paredes (15) exteriores del cuerpo (14) de soporte en forma de cuña.

Description

DESCRIPCIÓN

Motor térmico de combustión interna de dos tiempos

Campo técnico

La invención hace referencia a un motor térmico de combustión interna de dos tiempos.

Técnica anterior

El motor térmico de combustión interna de dos tiempos fue inventado por Dugald Clerk en 1879, y se diferencia principalmente del motor térmico de combustión interna de cuatro tiempos debido a la diferente alternancia de las carreras activas (tiempos de combustión) en relación a las revoluciones del cigüeñal; de hecho, mientras que en el motor de cuatro tiempos hay una carrera activa (concretamente, la carrera de expansión, durante la cual la energía química se transforma en energía térmica y, a partir de ahí, en energía cinética) para cada dos revoluciones del eje, en el motor de dos tiempos hay una carrera activa para revolución completa del eje. Desde un punto de vista estructural, un motor térmico de combustión interna de dos tiempos no tiene, habitualmente, las tradicionales válvulas de admisión y de escape, las cuales están reemplazadas por los “puertos”, concretamente unas hendiduras no circulares, que se conforman directamente en el cilindro y se abren y cierran mediante el movimiento alternante del pistón.

El motor térmico de combustión interna de dos tiempos es un motor extremadamente simple, es compacto, ligero y económico y, por esta razón, en el pasado se utilizaba casi siempre en ciclomotores con cilindradas pequeñas (habitualmente no más de 125-150 cc), y en todas las aplicaciones de pequeño tamaño (conjuntos de pequeños generadores, sierras de cadenas, cortadoras de césped, pequeños motores fueraborda para botes). Sin embargo, los motores térmicos de combustión interna de dos tiempos no son capaces de cumplir con los requerimientos de las nuevas leyes obligatorias en cuanto a las emisiones de los motores térmicos. Debido a que existe un gran solapamiento entre la carrera de admisión y la carrera de escape (durante el solapamiento tanto los puertos de admisión como los puertos de escape se encuentran abiertos simultáneamente), una parte significativa (hasta 40-50%) de la carga fresca (es decir, el aire que se toma hacia el interior del cilindro a través de los puertos de admisión) fluye directamente hacia el interior del escape sin ser afectado por la combustión; en caso de la inyección de indirecta de combustible, la carga fresca es ya una mezcla de aire y combustible y, por lo tanto, el solapamiento entre la carrera de admisión y la carrera de escape conduce a una cantidad significativa de hidrocarburos no combustionados que se liberan en el medio ambiente.

Para reducir notablemente la cantidad de hidrocarburos no combustionados liberados en el medio ambiente, se sugirió el uso de la inyección directa de combustible en el cilindro, de manera que el combustible pueda inyectarse únicamente cuando los puertos de escape estén cerrados (en este caso, durante el solapamiento, la carga fresca que fluye hacia afuera de los puertos de escape consiste únicamente en aire). Sin embargo, para obtener una buena mezcla del combustible inyectado directamente en el cilindro, con el aire tomado hacia el interior del cilindro mediante los puertos de admisión, se necesitan habitualmente unos sistemas de inyección muy sofisticados, lo que conduce, por tanto, a unos costes elevados, que básicamente cancelan las ventajas económicas y de compacidad que son precisamente las razones por las que se elige el motor térmico de combustión interna de dos tiempos. La solicitud de patente WO2004106714A1 describe un motor térmico de combustión interna de dos tiempos con inyección directa de combustible, en donde el combustible se inyecta directamente en el interior del cilindro mediante un inyector que tiene una boquilla que se encuentra orientada para dirigir el chorro de combustible contra una pared de la culata dispuesta junto a una bujía de encendido montada en una posición central. La solicitud de patente WO2009044225A1 describe un motor térmico de combustión interna de dos tiempos con inyección directa de combustible, en donde el combustible se inyecta directamente en el interior del cilindro mediante un inyector que tiene una boquilla que se encuentra orientada para dirigir el chorro de combustible (que tiene una forma cónica hueca interior debido a un orificio con una forma cónica presente en el interior del propio chorro de combustible), contra una pared de la culata dispuesta alrededor de la bujía de arranque montada en una posición central. Sin embargo, el motor térmico de combustión interna de dos tiempos descrito en las solicitudes de patente WO2004106714A1 y WO2009044225A1 presenta diferentes irregularidades operativas, como por ejemplo, a muchas rpm, no permite una mezcla óptima entre el combustible inyectado directamente en el cilindro y el aire tomado hacia el interior del cilindro mediante los puertos de admisión.

La solicitud de patente EP0738827A1 y la solicitud de patente US2015184579A1 describen un motor térmico de combustión interna de dos tiempos con inyección indirecta de combustible, en donde el combustible se inyecta en el interior de un conducto de admisión, que conduce al interior de la cámara del cigüeñal a través de una válvula laminar.

La Patente US4922866A1 describe un motor de dos tiempos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 independiente, con seis cilindros en forma de “V”, que está provisto de seis válvulas laminares, cada una de ellas que tiene, en su interior, un inyector de combustible, el cual inyecta combustible aguas abajo de la válvula laminar en relación con la dirección de alimentación de aire a lo largo del conducto de admisión.

La solicitud de Patente WO2016128861A1 describe un motor de dos tiempos, en donde dos inyectores se encuentran dispuestos en lados opuestos de una válvula laminar, y son completamente independientes de la válvula laminar desde un punto de vista mecánico.

En motores térmicos de combustión interna de dos tiempos conocidos, no existe habitualmente un circuito de lubricación con una recirculación continua del lubricante, sino que la lubricación de las piezas móviles se produce a través de lavado y mediante sistemas de lubricación a pérdida, ya que el lubricante se introduce indirectamente/directamente en el colector de admisión y, por lo tanto, acompaña la mezcla de aire/combustible en todas sus carreras. En motores térmicos de combustión interna de dos tiempos conocidos más modernos, existe un sistema de alimentación de lubricante que comprende un depósito de lubricante (el cual está separado de y es independiente del depósito de combustible), y una bomba de lubricación controlada electrónicamente, que toma el lubricante del depósito y alimenta dicho lubricante bajo presión hacia el conducto de admisión a través de un conducto de alimentación. Sin embargo, esta solución se ve afectada por algunas desventajas, ya que la tasa de flujo del lubricante introducido en el conducto de alimentación es relativamente alta para asegurar una lubricación adecuada de todas las piezas móviles, y con el transcurso del tiempo el lubricante tiende a ensuciar el conducto de admisión y los componentes contenidos en el conducto de admisión (con la consecuente reducción potencial de los rendimientos de admisión) y, cuando el motor térmico se apaga, el lubricante puede seguir fluyendo, acumulándose de este modo en la cámara del cigüeñal (por tanto, volviendo más difícil el arranque en frío del motor del motor térmico y causando un aumento significativo en la producción de hidrocarburos no combustionados cuando se arranca el motor térmico). Además, la introducción del aceite lubricante no se puede sincronizar de forma precisa, en la cantidad adecuada, con la carrera de admisión, si el sistema no está provisto de inyectores de lubricante equipados con un circuito independiente (los cuales, sin embargo, son mucho más complejos y costosos).

Descripción de la invención

El objeto de la invención es proporcionar un motor térmico de combustión interna de dos tiempos que no esté afectado por las desventajas descritas anteriormente y, al mismo tiempo, que pueda fabricarse de manera sencilla y con un bajo coste.

De acuerdo con la invención, se proporciona un motor térmico de combustión interna de dos tiempos de acuerdo con las reivindicaciones anexas.

Las reivindicaciones anexas describen realizaciones preferidas de la invención y forman una parte integral de la descripción.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá a continuación en referencia a los dibujos anexos, que muestran una realización no limitativa de la misma, en donde:

La figura 1 es una vista esquemática de un motor térmico de combustión interna de dos tiempos con inyección de combustible de acuerdo con la invención;

La figura 2 es una perspectiva esquemática, parcialmente de corte del motor térmico de la figura 1;

La figura 3 es una vista en despiece esquemática del motor térmico de la figura 1;

La figura 4 es una perspectiva esquemática, parcialmente de corte de una válvula laminar del motor térmico de la figura 1;

Las figuras 5 y 6 son dos vistas en perspectiva esquemáticas diferentes de la válvula laminar de la figura 4;

La figura 7 es una perspectiva esquemática de corte de una realización diferente del motor térmico de la figura 1; La figura 8 es una vista en perspectiva, en una configuración cerrada, de una realización alternativa de la válvula laminar de la figura 4;

La figura 9 es una vista en perspectiva, en una configuración abierta, de la válvula laminar de la figura 8;

Las figuras 10 y 11 son dos vistas en perspectiva diferentes, que muestran partes ocultas y en una configuración cerrada, de la válvula laminar de la figura 8;

La figura 12 es una vista en perspectiva adicional, en una configuración abierta, de la válvula laminar de la figura 8. Realizaciones preferidas de la invención

En las figuras 1, 2 y 3, el número 1 indica, en general, un motor térmico de combustión interna de dos tiempos con inyección de combustible.

En la realización (no limitativa) que se muestra en las figuras anexas, el motor 1 térmico es un motor monocilíndrico, es decir comprende un único cilindro 2, que sobresale desde un cárter 3 (de acuerdo con otras realizaciones, que no se muestran en el presente documento, el motor 1 térmico podría ser un motor de dos cilindros o incluso tener más de dos cilindros 2); en el interior del cárter 3 se conforma una cámara 4 del cigüeñal, que aloja un cigüeñal 5.

El cilindro 2 comprende, en su interior, una cámara 6 de combustión, que tiene una simetría cilíndrica alrededor de un eje longitudinal y donde un pistón 7 (que se muestra esquemáticamente en la figura 2) se desliza con movimiento alternante. El pistón 7 se conecta al cigüeñal 5 mediante una biela 8, cuya parte inferior se encuentra dispuesta en el interior de la cámara 4 del cigüeñal.

En la pared lateral de la cámara 6 de combustión hay al menos un puerto de escape (que es completamente conocido y, por lo tanto, no se muestra), que expulsa los gases de escape hacia un conducto de escape y que se abre y se cierra cíclicamente mediante el movimiento alternante del pistón 7.

El motor 1 térmico que se muestra en las figuras 1, 2 y 3 tiene la admisión en el cárter, es decir, se alimentan aire (concretamente, aire que contiene aproximadamente un 20% de oxígeno y que viene del exterior), y combustible (habitualmente gasolina) a la cámara 4 del cigüeñal bajo el pistón 7, y se succionan hacia el interior de una cámara 6 de combustión a través de unos conductos de transferencia (que son completamente conocidos y, por lo tanto, no se muestran) conformados a través del pistón 7. En particular, el aire es succionado hacia el interior de la cámara 4 del cigüeñal debido a la baja presión generada en la cámara 4 del cigüeñal por el movimiento ascendente del pistón 7 desde el PMI (punto muerto inferior) al PMS (punto muerto superior); por otro lado, se envía aire a la cámara 6 de combustión a través de los conductos de transferencia debido a la sobre presión generada en la cámara 4 del cigüeñal mediante el movimiento descendente del pistón 7 desde el PMS (punto muerto superior) hasta el PMI (punto muerto inferior).

En el área del cárter 3 hay un conducto 9 de admisión, a través del cual se toma el aire que se necesita para la combustión (concretamente, aire que contiene aproximadamente un 20% de oxígeno y que viene del exterior). El conducto 9 de admisión está provisto de una caja de filtro (no se muestra), que aloja, en su interior, un filtro de aire y conduce hacia el interior de la cámara 4 del cigüeñal a través de una abertura 10 de admisión realizada en una pared de la propia cámara 4 del cigüeñal.

El conducto 9 de admisión termina con una válvula 11 laminar, que está dispuesta en el área de la abertura 10 de admisión para ajustar la apertura y el cierre del conducto 9 de admisión. En otras palabras, la válvula 11 laminar se abre (es decir, permite que el aire se introduzca en la cámara 4 del cigüeñal) cuando la presión en el interior del conducto 9 de admisión es (adecuadamente) mayor que la presión presente en la cámara 4 del cigüeñal, y la válvula 11 laminar se cierra (es decir, evita que el aire se introduzca en el interior de la cámara 4 del cigüeñal) cuando la presión en el interior del conducto 9 de admisión es menor que la presión presente en la cámara 4 del cigüeñal. Por lo tanto, la válvula 11 laminar es un dispositivo pasivo diseñado para ajustar la tasa de flujo utilizada para introducir aire en el interior de la cámara 4 del cigüeñal, abriendo y cerrando el conducto 9 de admisión en función del diferencial de presión entre la cámara 4 del cigüeñal y el conducto 9 de admisión.

El cilindro 2 comprende una culata, que cierra la cámara 6 de combustión en la parte superior; concretamente, la culata 12 es una especie de tapa que delimita la cámara 6 de combustión en la parte superior. A través de cada culata 12 se dispone (atornillada) una bujía 13 de encendido que tiene, en la parte inferior, un par de electrodos dispuestos en el interior de la cámara 6 de combustión; una chispa salta cíclicamente entre los electrodos (es decir, al final de la carrera de compresión), determinando de este modo la ignición de la mezcla de aire y combustible presente en la cámara 6 de combustión. La bujía 13 de encendido se encuentra dispuesta en el centro de la culata 12 y, de este modo, en el centro de la cámara 6 de combustión; en otras palabras, la bujía 13 de encendido es coaxial al eje longitudinal de la cámara 6 de combustión.

De acuerdo con las figuras 4, 5 y 6, la válvula 11 laminar comprende un cuerpo 14 de soporte (realizada habitualmente de un material de plástico o, alternativamente, de aluminio), que tiene forma de cuña y en la que la base se encuentra completamente abierta y constituye el área de entrada en el lado de admisión (es decir, el área a través de la cual fluye el aire hacia el interior). El cuerpo 14 de soporte presenta dos paredes 15 exteriores inclinadas que son opuestas entre sí y tienen una inclinación opuesta una en relación a la otra (es decir, las dos paredes 15 exteriores convergen hacia la punta de la cuña). A través de cada pared 15 exterior se conforma un par de aberturas 16 pasantes, cada una de ellas acoplada mediante una placa 17 laminar flexible correspondiente (por ejemplo, realizada de acero, fibras de carbono, fibras de vidrio, o de un material de plástico); cada placa 17 laminar flexible se fija al cuerpo 14 de soporte en un único lado, para que quede libre para deformarse elevándose desde la correspondiente abertura 16, permitiendo de este modo que el aire fluya a través de la abertura 16.

De acuerdo con una realización preferida, aunque no limitativa, que se muestra en las figuras anexas, entre las dos paredes 15 exteriores del cuerpo 14 de soporte se conforma una ranura 18 que tiene dos paredes 19 interiores, que son paralelas y se encuentran de cara una con respecto a la otra (es decir, las dos paredes 19 interiores “se miran” entre sí); las dos paredes 19 interiores se unen una a la otra mediante una pared 20 inferior con una sección transversal semicircular (es decir, con una forma semicilíndrica) que define la parte inferior de la ranura 18. A través de cada pared 19 interior se conforma un par de aberturas 21 pasantes, cada una acoplada mediante una placa 22 laminar flexible correspondiente, que es completamente similar a las placas 17 laminares flexibles (excepto por sus diferentes dimensiones).

Cada placa 17 y/o 22 laminar individual puede consistir en una única lámina o diferentes láminas que pueden dividirse completamente unas de las otras, estar unidas en los extremos, o pueden estar combinadas entre sí con el mismo material o con diferentes materiales. De acuerdo con una posible realización, el cuerpo 14 de soporte puede soportar unos retenedores, concretamente unas placas conformadas, que se montan detrás de las placas 17 y/o 22 laminares para limitar el desplazamiento de las placas 17 y/o 22 laminares. De acuerdo con una posible realización, las placas 17 y/o 22 laminares pueden estar provistas de correspondientes amortiguadores.

La válvula 11 laminar además comprende un inyector 23, que está montado en el cuerpo 14 de soporte e inyecta directamente en el interior de la cámara 4 del cigüeñal. En otras palabras, la válvula 11 laminar está provista del inyector 23, que conduce directamente al interior de la cámara 4 del cigüeñal. En particular, la parte de extremo del inyector 23 (es decir, la boquilla 24 de inyección del inyector 23), está dispuesta en el interior de la ranura 18 entre las aberturas 21, de manera que un chorro 25 de combustible (que se muestra en la figura 5), el cual fluye cíclicamente hacia el exterior de la boquilla 24 de inyección, es dirigido hacia el interior de la cámara 4 del cigüeñal. En otras palabras, la boquilla 24 de inyección pulveriza combustible hacia la cámara 4 del cigüeñal (por tanto, hacia la cámara 6 de combustión), concretamente pulveriza combustible aguas abajo de la válvula 11 laminar, en relación a la dirección de alimentación de aire, a lo largo del conducto 9 de admisión. De acuerdo con la figura 4, el cuerpo 14 de soporte tiene, en el centro, un orificio 26 pasante, el cual se abre a través de la pared 20 inferior de la ranura 18 y aloja el inyector 23.

En otras palabras, el cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar abarca y define un volumen interior (directamente conectado al conducto 9 de admisión), desde el cual el aire que entra puede fluir hacia el exterior fluyendo a través de las aberturas 16 y 21, cuando dichas aberturas 16 y 21 se liberan de las correspondientes placas 17 y 22 laminares flexibles (cuando las placas 17 y 22 laminares flexibles se deforman elásticamente, elevándose de este modo del cuerpo 14 de soporte); la boquilla 24 de inyección del inyector 3 se encuentra en el exterior del volumen interior definido por el cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar para pulverizar combustible aguas abajo de la propia válvula 11 laminar, en relación a la dirección de alimentación de aire, a lo largo del conducto 9 de admisión.

Gracias a su posición, el inyector 23 es capaz de pulverizar combustible en la cámara 4 del cigüeñal en cualquier momento, independientemente de la entrada de aire a través de la abertura 10 de admisión, concretamente independientemente de la apertura/cierre de las placas 17 y 22 laminares. De esta manera, el control del inyector 23 se simplifica significativamente, ya que la activación del inyector 23 no necesita sincronizarse perfectamente con el movimiento de las placas 17 y 22 laminares (además, el movimiento de las placas 17 y 22 laminares está unida a los diferenciales de presión y a la elasticidad de las placas 17 y 21 laminares y, por lo tanto, es difícilmente predecible con precisión). En otras palabras, la carrera de inyección de combustible realizada por el inyector 23 para inyectar combustible en el interior de la cámara 4 del cigüeñal es completamente independiente de la carrera de admisión de aire, lo que es debido al movimiento de las placas 17 y 22 laminares, asegurando de este modo una mayor simplicidad y libertad a la hora de gestionar los tiempos de inyección, y permitiendo un aumento de la eficacia con el consecuente ahorro de combustible, dados los mismos rendimientos.

Gracias a su posición, el combustible pulverizado por el inyector 23 puede mezclarse con el aire que se introduce en la cámara 4 del cigüeñal de manera efectiva y eficiente, ya que, cuando las placas 17 y 22 laminares se abren, el combustible pulverizado por el inyector 23 fluye directamente hacia el flujo de aire que se está introduciendo en la cámara 4 del cigüeñal a través de las aberturas 16 y 21. En particular, el chorro de combustible liberado por el inyector 23, además de ser inyectado ya con una presión que es tal como para hacer que se atomice, también está sometido a un mezclado con el aire que viene de la admisión; este fenómeno se ve aumentado adicionalmente por el movimiento giratorio del cigüeñal 5, que sigue la dirección tangencial del flujo de combustible para centrifugarlo a continuación en la cámara 4 del cigüeñal y en las transferencias del cilindro 2.

De acuerdo con una realización preferida que se muestra en las figuras 1, 2 y 3, el conducto 9 de admisión comprende una válvula 27 de mariposa, que se conecta directamente a un elemento 28 tubular, que aloja, en su interior, la válvula 11 laminar; en otras palabras, la válvula 11 laminar es alojada (soportada) por un elemento 28 tubular, el cual, en un lado, se encuentra fijado al cárter 2 y, en el otro lado, se encuentra conectado directamente a la válvula 27 de mariposa. De acuerdo con una realización alternativa, que no se muestra en el presente documento, el conducto 9 de admisión comprende una válvula que tiene una forma diferente de una válvula de mariposa, o bien el conducto 9 de admisión no está provisto de una válvula 27 de mariposa.

En la realización que se muestra en las figuras 1-6, el motor 1 térmico tiene la admisión en el cárter y, por lo tanto, la válvula 11 laminar, que porta el inyector 23, está dispuesta en el área de la cámara 4 del cigüeñal. En la realización alternativa que se muestra en la figura 7, el motor 1 térmico tiene la admisión en la cámara 6 de combustión; como consecuencia de ello, en la pared lateral de la cámara 6 de combustión hay al menos un puerto 29 de admisión (opuesto al puerto de escape), que recibe aire del conducto 9 de admisión, y que se abre y se cierra cíclicamente por el movimiento del pistón 7. En la realización que se muestra en la figura 7, además, la válvula 11 laminar está dispuesta a lo largo del conducto 9 de admisión, cerca del puerto 29 de admisión y, por lo tanto, el inyector 23, que es portado por la válvula 11 laminar, pulveriza directamente el combustible en el interior de la cámara 6 de combustión.

En la realización que se muestra en la figura 7, la boquilla 24 de inyección del inyector 23 se encuentra enfrentado a distancia de la culata 12 y, por tanto, el combustible es inyectado por el inyector 23 hacia la parte inferior del cilindro 2 (por lo tanto, en el lado opuesto a la corona del pistón 7). De acuerdo con una realización alternativa, que no se muestra en el presente documento, la boquilla 24 de inyección del inyector 23 se encuentra enfrentada a la culata 12 para inyectar combustible hacia la propia culata 12, de acuerdo con la divulgación de la patente 102017000061734, que se incluye en el presente documento a modo de referencia. En esta última realización, que no se muestra en el presente documento, el eje longitudinal del inyector 23 forma, con el eje longitudinal de la cámara 6 de combustión, un ángulo que se encuentra, preferiblemente, en un rango de 55° a 65° (por ejemplo, igual a 60,5°). Además, el eje longitudinal del inyector 23 está orientado para entrecruzarse con los electrodos de la bujía 13 de encendido, concretamente la prolongación del eje longitudinal del inyector 23 pasa a través de los electrodos de la bujía 13 de encendido.

Además, en esta última realización, que no se muestra en el presente documento, el inyector 23 genera un chorro 25 de combustible que tiene una forma cónica (con el vértice del cono dispuesto cerca de la boquilla 24 de inyección) y que tiene, en el centro, un orificio (es decir, un área sin combustible), que también tiene una forma cónica (con el vértice dispuesto cerca de la boquilla 24 de inyección). En otras palabras, el chorro 25 de combustible generado por el inyector 23 tiene la forma de una cubierta cónica debido a la presencia del orificio central, concretamente tiene una forma internamente cónica hueca. El orificio central del chorro 25 de combustible del inyector 23 se encuentra dimensionado para comprender, en su interior, los electrodos de la bujía 13 de encendido; como consecuencia, el combustible inyectado por el inyector 23 (es decir, el combustible que constituye el chorro 25 de combustible), humedece la pared inferior de la culata 12 dispuesta alrededor de la bujía 13 de encendido, a la vez que no humedece los electrodos de la bujía 13 de encendido.

Tal como ya se ha mencionado anteriormente, el motor 1 térmico es un motor de dos tiempos y, por lo tanto, requiere un suministro constante de lubricante (aceite) para lubricar, entre otras cosas, los cojinetes principales, los cojinetes de la biela, del cigüeñal 5, del eje del pistón y el cilindro 2. Para hacer eso, el motor 1 térmico está provisto de un sistema 30 de alimentación de lubricante (que se muestra esquemáticamente en la figura 1), que comprende un depósito 31 de lubricante (el cual se encuentra separado y es independiente del depósito de combustible), y una bomba 32 de lubricación controlada electrónicamente, que obtiene el lubricante del depósito 31 y alimenta el lubricante bajo presión hacia el conducto 9 de admisión a través de un conducto 33 de alimentación.

De acuerdo con una posible realización, el conducto 33 de alimentación conduce hacia el interior del conducto 9 de admisión aguas arriba de la válvula 11 laminar para introducir el lubricante en el aire introducido, aún en el interior del conducto 9 de admisión. Además, de acuerdo con una posible realización, el conducto 33 de alimentación, en su parte de extremo, podría ramificarse para introducir el lubricante en dos áreas distintas, mejorando de este modo el mezclado del lubricante en el aire introducido.

De acuerdo con la realización que se muestra en las figuras 8-12, el conducto 33 de alimentación (el cual, en su parte de extremo, se ramifica), conduce hacia el interior de dos orificios 34 de lubricación, que se conforman a través de la pared 19 interior del cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar, cerca de las respectivas aberturas 21, de manera que cada orificio 34 de lubricación se cierre mediante una placa 22 laminar correspondiente cuando la placa 22 laminar se apoye contra la pared 19 interior (es decir, cuando la placa laminar cierre la respectiva abertura 21). De esta manera, el lubricante bajo presión es alimentado (mezclándose con el aire introducido) únicamente cuando el aire realmente se introduce (por tanto, únicamente cuando el motor 1 térmico ha sido arrancado), es decir, únicamente cuando se abren las placas 22 laminares, liberando de este modo simultáneamente tanto las aberturas 21 a través de las cuales fluye el aire introducido, como los orificios 34 de lubricación a través de los cuales fluye el lubricante.

En particular, las dos partes de extremo del conducto 33 de alimentación (que ya se han ramificado antes) se conforman directamente en el interior del cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar, concretamente se conforman en el interior de la fusión del cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar.

En la realización no limitativa que se muestra en las figuras 8-12, el sistema 30 de alimentación tiene dos orificios 34 de lubricación; de acuerdo con una realización diferente, que no se muestra en el presente documento y que es perfectamente equivalente, el sistema 30 de alimentación tiene una diferente cantidad de orificios 34 de lubricación (de un mínimo de un único orificio 34 de lubricación a un máximo de cuatro-ocho orificios 34 de lubricación).

En la realización no limitativa que se muestra en las figuras 8-12, los orificios 34 de lubricación se conforman mediante una única pared 19 interior del cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar, y se cierran mediante dos placas 22 laminares correspondientes; de acuerdo con una realización diferente, que no se muestra en el presente documento y que es perfectamente equivalente, los orificios 34 de lubricación se conforman mediante ambas paredes 19 interiores del cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar, o bien se conforman (además o únicamente), mediante (al menos) una pared 15 exterior del cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar (y, por tanto, se cierran mediante una placa 17 laminar correspondiente), o bien se conforman (también o únicamente) mediante ambas paredes 15 exteriores del cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar (y, por tanto, se cierran mediante correspondientes placas 17 laminares).

Durante la operación del motor 1 térmico, las placas 17 y 22 laminares (es decir, las válvulas laminares) se abren y se cierran con frecuencia en función de la velocidad de rotación del cigüeñal 5 (es decir, en función de la velocidad del movimiento alternante del pistón 7); con la misma idéntica frecuencia con la que las placas 17 y 22 laminares se abren y se cierran, se introduce el lubricante en la cámara 4 del cigüeñal a través de los orificios 34 de lubricación (que se abren y se cierran mediante las placas 22 laminares). Cuando las placas 22 laminares se cierran (es decir, se apoyan contra las correspondientes paredes 19 interiores del cuerpo 14 de soporte), los orificios 34 de lubricación se cierran (se cubren) mediante las placas 22 laminares y, por lo tanto, el lubricante no puede acceder a la cámara 4 del cigüeñal (una condición que es asegurada cuando el motor se apaga). El hecho de que, cuando el motor 1 térmico se encuentra apagado, el lubricante no pueda acceder a la cámara 4 del cigüeñal (debido a que los orificios 34 de lubricación se encuentran cerrados por las placas 22 laminares), evita que el lubricante se introduzca de forma improductiva en la cámara 4 del cigüeñal cuando el motor 1 térmico se apaga: este lubricante (que fluye hacia el interior de la cámara 4 del cigüeñal cuando el motor 1 térmico se apaga) se desperdicia por completo, se acumula en la cámara 4 del cigüeñal, dificultando de este modo el siguiente arranque en frío del motor 1 térmico, y causa un aumento significativo de hidrocarburos no combustionados cuando se arranca el motor térmico.

Cuando el motor 1 térmico se pone en marcha, las placas 22 laminares se abren y se cierran de forma continua, determinando de este modo la continua apertura y cierre de los orificios 34 de lubricación: este hecho es positivo porque las placas 22 laminares, al cerrarse, golpean las gotas de lubricante que pasan a través de los orificios 34 de lubricación, rompiendo de este modo las tensiones superficiales y, por tanto, fomentando una distribución atomizada y más diluida del lubricante en el interior de la cámara 4 del cigüeñal.

En la operación normal del motor 1 térmico, las placas 17 y 22 laminares se abren y se cierran siguiendo la diferencia de presión que surge aguas abajo y aguas arriba de las placas 17 y 22 laminares debido a la presión/baja presión generada por el movimiento alternante del pistón 7; cuando las placas 17 y 22 laminares se abren, las aberturas 16 y 21 dejan pasar el aire que se ha introducido, el cual fluye bajo condiciones turbulentas y, por tanto, fomenta la atomización y la difusión del lubricante en el interior de la cámara 4 del cigüeñal. Además, las gotas de lubricante que fluyen hacia el exterior de los orificios 34 de lubricación son golpeadas por el chorro 25 de combustible que fluye hacia el exterior de la boquilla 24 de inyección del inyector 23 directamente montado en el cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar, asegurando de este modo una atomización y un mezclado adicional del lubricante con el combustible.

El sistema 30 de alimentación que se muestra en las figuras 8-12 tiene numerosas ventajas, ya que es simple y sencillo de fabricar (ya que básicamente requiere, como único cambio sustancial, la creación de conductos 33 de alimentación y de los orificios 34 de lubricación en el cuerpo 14 de soporte de la válvula 11 laminar), permite una distribución ideal del lubricante a todos los elementos mecánicos implicados (con ello, se utiliza una menor cantidad de lubricante, con los mismos rendimientos), evita completamente que el lubricante sea alimentado cuando el motor 1 térmico se apague, evita completamente que el lubricante se acumule en el conducto 9 de admisión (concretamente, evita que el conducto 9 de admisión y los componentes contenidos en el conducto 9 de admisión se ensucien, con la consecuente reducción potencial de los rendimientos de admisión). Algunas estimaciones han revelado que el uso del sistema 30 de alimentación que se muestra en las figuras 8-12 conduce a una reducción, con los mismos rendimientos, del consumo de lubricante hasta el 50%, con una evidente ventaja en términos de costes operativos y, especialmente, una reducción de la contaminación ambiental.

Las realizaciones descritas en el presente documento pueden combinarse entre sí, sin, por esta razón, ir más allá del alcance de protección de la invención.

El motor 1 térmico descrito anteriormente presenta numerosas ventajas.

En primer lugar, el motor 1 térmico descrito anteriormente tiene una emisión de contaminantes particularmente pequeña, tanto que puede cumplir con los requerimientos de las regulaciones más recientes, conocidas como “Euro4” y “Euro5”, para ser aplicadas a motocicletas y a ciclomotores.

Además, el motor 1 térmico descrito anteriormente tiene una excelente regularidad operativa, en todas las rpm. Finalmente, el motor 1 térmico descrito anteriormente es particularmente ligero, compacto y económico en comparación con motores térmicos de combustión interna de cuatro tiempos similares con los mismos rendimientos. Lista de números de referencia de las figuras

1 motor térmico

2 cilindros

3 cárter

4 cámara del cigüeñal

5 cigüeñal

6 cámara de combustión

7 pistón

8 biela

9 conducto de admisión

10 abertura de admisión

11 válvula laminar

12 culata

13 bujía de encendido

14 cuerpo de soporte

15 pared exterior

16 abertura

17 placa laminar

18 ranura

19 pared interior

20 pared inferior

21 abertura

22 placa laminar

23 inyector

24 boquilla de inyección

chorro de combustible orificio

válvula de mariposa elemento tubular puerto de admisión sistema de alimentación depósito

bomba

conducto de alimentación orificio de lubricación

Claims

REIVINDICACIONES

1. Motor (1) térmico de combustión interna de dos tiempos con inyección de combustible; el motor (1) térmico comprende:

al menos un cilindro (2), que comprende, en su interior, una cámara (6) de combustión;

un pistón (7), que se monta en el interior del cilindro (2) para deslizarse con movimiento alternante; una culata (12), que cierra la cámara (6) de combustión en la parte superior y tiene una pared inferior; un cárter (3), desde el cual sobresale el cilindro (2) y en el cual se conforma una cámara (4) del cigüeñal; un cigüeñal (5), que es alojado en la cámara (4) del cigüeñal;

una biela (8), que conecta el pistón (7) al cigüeñal (5);

una bujía (13) de encendido, que se monta mediante la culata (12);

un conducto (9) de admisión, que alimenta aire hacia la cámara (6) de combustión;

una válvula (11) laminar, que está dispuesta en el interior del conducto (9) de admisión y comprende: un cuerpo (14) de soporte en forma de cuña que tiene dos paredes (15) exteriores inclinadas, que están opuestas entre sí y tienen una inclinación opuesta una en relación a la otra, al menos dos primeras aberturas (16) para el aire introducido, que se encuentran realizadas en las paredes (15) exteriores, y dos primeras placas (17) laminares flexibles, que cierran las primeras aberturas (16); y

un inyector (23), que está provisto de una boquilla (24) de inyección a través de la cual se inyecta el combustible hacia la cámara (6) de combustión, se monta mediante el cuerpo (14) de soporte de la válvula (11) laminar y al lado de la primera abertura (16) acoplada por la primera placa (17) laminar flexible, de manera que la boquilla (24) de inyección está dispuesta en el exterior del cuerpo (14) de soporte, no está cubierto por la primera placa (17) laminar flexible, y pulveriza combustible aguas abajo de la válvula (11) laminar en relación a la dirección de alimentación de aire a lo largo del conducto (9) de admisión;

el motor (1) térmico está caracterizado por que el inyector (23) está dispuesto entre las dos paredes (15) exteriores del cuerpo (14) de soporte en forma de cuña.

2. Motor (1) térmico según la reivindicación 1, en donde:

el cuerpo (14) de soporte de la válvula (11) laminar incluye y define un volumen interno, desde el cual el aire introducido puede fluir hacia el exterior únicamente a través de las primeras aberturas (16), cuando las primeras aberturas (16) quedan liberadas de las primeras placas (17) laminares; y la boquilla (24) de inyección del inyector (3) está dispuesta en el exterior del volumen interno definido por el cuerpo (14) de soporte de la válvula (11) laminar.

3. Motor (1) térmico según la reivindicación 1 o 2, en donde entre las dos paredes (15) exteriores del cuerpo (14) de soporte se conforma una ranura (24), donde está dispuesto el inyector (23).

4. Motor (1) térmico según la reivindicación 3, en donde:

la ranura (24) tiene dos paredes (19) interiores, que son paralelas y se encuentran enfrentadas una con la otra y se encuentran unidas entre sí mediante una pared (20) inferior, que define la parte inferior de la ranura (24); y el cuerpo (14) de soporte tiene, en el centro, un orificio (26) pasante, que se abre a través de la pared (20) inferior de la ranura (24) y aloja el inyector (23).

5. Motor (1) térmico según la reivindicación 4, en donde:

a través de cada pared (19) interior se conforma un par de segundas aberturas (21) pasantes, cada una de ellas acopladas por una correspondiente placa (22) laminar flexible; y

el inyector (23) está dispuesto en el interior de la ranura (24) entre las segundas aberturas (21).

6. Motor (1) térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde:

el conducto (9) de admisión conduce al interior de la cámara (6) de combustión a través de un puerto (29) de admisión obtenido en una pared del cilindro (2), de manera que el inyector (23) inyecta combustible en el interior de la cámara (6) de combustión; y

la boquilla (24) de inyección del inyector (23) se orienta opuesta a la culata (12) y, por tanto, el combustible es inyectado por el inyector (23) hacia la parte inferior del cilindro (2).

7. Motor (1) térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde:

el conducto (9) de admisión conduce hacia el interior de la cámara (6) de combustión a través de un puerto (20) de admisión obtenido en una pared del cilindro (2), de manera que el inyector (23) inyecta combustible en el interior de la cámara (6) de combustión;

la boquilla (24) de inyección del inyector (23) se encuentra enfrentada a la culata (12) para pulverizar el combustible hacia la culata (12);

un primer eje longitudinal del inyector (23), que determina la dirección a lo largo de la cual se inyecta el combustible, se inclina para formar un ángulo agudo con un segundo eje longitudinal de la cámara (6) de combustión; y

el primer eje longitudinal del inyector (23) se entrecruza con los electrodos de la bujía (13) de encendido.

8. Motor (1) térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde:

el conducto (9) de admisión conduce al interior de la cámara (6) de combustión a través de un puerto (29) de admisión obtenido en una pared del cilindro (2), de manera que el inyector (23) inyecta combustible en el interior de la cámara (6) de combustión;

un primer eje del inyector (23), que determina la dirección a lo largo de la cual se inyecta el combustible, se inclina para forma un ángulo agudo con un segundo eje longitudinal de la cámara (6) de combustión; el inyector (23) genera un chorro (25) de combustible que tiene internamente una forma cónica hueca debido a un orificio con una forma cónica presente en el interior del chorro (25) de combustible; y el inyector (23) está dimensionado de tal manera que el orificio central del chorro (25) de combustible comprende, en su interior, los electrodos de la bujía (13) de encendido y, en consecuencia, el combustible inyectado por el inyector (23) humedece la pared inferior de la culata (12) dispuesta alrededor de la bujía (13) de encendido, mientras que no humedece los electrodos de la bujía (13) de encendido.

9. Motor (1) térmico según una de las reivindicaciones de la 1 a 8 y que comprende un sistema (30) de alimentación provisto de un conducto (33) de alimentación que termina en un orificio (34) de lubricación, que se realiza a través de una pared (15, 19) del cuerpo (14) de soporte de la válvula (11) laminar y está dispuesto al lado de una abertura (16, 21) para el aire introducido, de manera que el orificio (34) de lubricación se cierra mediante una placa (17, 22) laminar flexible, cuando dicha placa (17, 22) laminar flexible se apoya contra la pared (15, 19) para cerrar la abertura (16, 21).

10. Motor (1) térmico según la reivindicación 9, en donde:

entre las dos paredes (15) exteriores del cuerpo (14) de soporte se conforma una ranura (24) que tiene dos paredes (19) interiores, que son paralelas y se enfrentan entre sí y se unen una a la otra mediante una pared (20) inferior, que define la parte inferior de la ranura (24); y

a través de cada pared (19) interior se conforman un par de segundas aberturas (21), cada una acoplada mediante una correspondiente placa (22) laminar flexible.

11. Motor (1) térmico según la reivindicación 10, en donde el orificio (34) de lubricación se realiza a través de una pared (19) interior al lado de una segunda abertura (21) y se cierra mediante una correspondiente placa (22) laminar flexible.

12. Motor (1) térmico según la reivindicación 9, 10 u 11, en donde una parte final del conducto (33) de alimentación se bifurca y termina en dos orificios (34) de lubricación distintos y separados.

13. Motor (1) térmico según la reivindicación 12, en donde los dos orificios (34) de lubricación están dispuestos al lado de dos aberturas (16, 21) diferentes para el aire introducido y se cierran mediante dos placas (17, 22) laminares flexible diferentes.