ES2936831A1 - GRANULAR SOLID FUEL INTERNAL COMBUSTION ENGINE (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

GRANULAR SOLID FUEL INTERNAL COMBUSTION ENGINE (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

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ES2936831A1 ES202130879A ES202130879A ES2936831A1 ES 2936831 A1 ES2936831 A1 ES 2936831A1 ES 202130879 A ES202130879 A ES 202130879A ES 202130879 A ES202130879 A ES 202130879A ES 2936831 A1 ES2936831 A1 ES 2936831A1
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Abstract

The present invention "Granular solid fuel internal combustion engine" is an internal combustion engine in which the fuel burns in a solid phase in a chamber attached (11) to the variable volume chamber where the thermodynamic cycle (5) is carried out. , with gas exchange between the two chambers through the grill (12). The fuel is supplied to the engine in granular form (14 and 15) and the combustion of each granule is not completed in a single thermodynamic cycle, but is prolonged over several cycles. The engine is also equipped with devices for extracting and separating the ash resulting from combustion (16 and 20). The present invention allows the use as fuel of previously conditioned vegetable matter in the form of granules, such as agricultural and forest residues, without the need to carry out prior chemical transformations on it. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA DE COMBUSTIBLE SÓLIDO GRANULARGRANULAR SOLID FUEL INTERNAL COMBUSTION ENGINE

SECTOR DE LA TÉCNICATECHNIQUE SECTOR

La presente invención puede ser de aplicación a los sectores de transporte, maquinaria agrícola, minería, obra civil, generación de energía y cualquier otro sector donde se empleen motores de combustión interna de mediana o gran potencia.The present invention can be applied to the sectors of transportation, agricultural machinery, mining, civil works, power generation and any other sector where internal combustion engines of medium or great power are used.

El motor objeto de la presente invención permite utilizar como combustible materia vegetal (formada por celulosas, ligninas y otros polisacáridos principalmente) sin necesidad de efectuar sobre ella transformaciones químicas previas. Esto permite utilizar como combustible cualquier subproducto agrícola o forestal.The engine object of the present invention allows the use of vegetable matter (formed mainly by cellulose, lignin and other polysaccharides) as fuel without the need to carry out prior chemical transformations on it. This allows any agricultural or forestry by-product to be used as fuel.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

La invención de los motores de combustión interna modernos data del siglo XIX. Su historia es antigua y su desarrollo ha sido largo y complejo. Actualmente son los motores más utilizados en el mundo en maquinaria móvil o portátil, porque permiten la generación de energía in situ a partir de la oxidación de una sustancia combustible (en adelante combustible) por el oxígeno del aire. Su éxito radica en que la energía que transforman puede ser fácilmente acumulada, transportada y almacenada mediante acopio de combustible, en un espacio relativamente reducido y con una masa relativamente pequeña.The invention of modern internal combustion engines dates back to the 19th century. Its history is ancient and its development has been long and complex. They are currently the most widely used motors in the world in mobile or portable machinery, because they allow the generation of energy in situ from the oxidation of a combustible substance (hereinafter combustible) by oxygen in the air. Their success lies in the fact that the energy they transform can be easily accumulated, transported and stored by collecting fuel, in a relatively small space and with a relatively small mass.

En comparación, los motores eléctricos requieren para su funcionamiento de una conexión a un sistema de distribución de energía eléctrica o a una batería relativamente pesada y voluminosa. Este hecho ha convertido a los motores de combustión interna en imprescindibles en el sector del transporte y en cualquier otra aplicación donde se requiera el suministro de grandes cantidades de energía de forma independiente a los sistemas de generación y suministro de energía eléctrica.By comparison, electric motors require a connection to an electrical power distribution system or a relatively heavy and bulky battery for their operation. This fact has made internal combustion engines essential in the transport sector and in any other application where the supply of large amounts of energy is required independently of the electricity generation and supply systems.

En la práctica, por las limitaciones de capacidad de almacenamiento y recarga de las baterías que deben llevar asociadas, los motores eléctricos sólo pueden ser utilizados en instalaciones fijas o en aplicaciones de baja demanda energética. Es previsible que en los próximos años, un mayor grado de desarrollo en las baterías haga posible ampliar el rango de aplicación de los motores eléctricos, aunque sólo discretamente.In practice, due to the limitations of storage and recharging capacity of the batteries that must be associated, electric motors can only be used in fixed installations or in applications with low energy demand. It is foreseeable that in the coming years, a greater degree of development in batteries will make it possible to extend the range of application of electric motors, although only discreetly.

La amplia utilización de motores de combustión interna, ha derivado en problemas medioambientales a nivel global. Los combustibles utilizados habitualmente en los motores de combustión interna derivan en su mayoría de combustibles fósiles. La emisión a la atmósfera de los productos de la combustión de combustibles fósiles, ha derivado en un incremento de la contaminación atmosférica a nivel local (asociado a enfermedades respiratorias) y a un incremento en la concentración de gases de efecto invernadero en la atmosfera (en especial dióxido de carbono) que está provocando un incremento gradual y sostenido de las temperaturas en la superficie terrestre a nivel global. Se espera que dicho incremento de las temperaturas tenga consecuencias negativas graves en la biosfera a medio plazo, incluyendo en la vida de las personas.The wide use of internal combustion engines has led to global environmental problems. The fuels commonly used in internal combustion engines are mostly derived from fossil fuels. The emission into the atmosphere of the products of the combustion of fossil fuels has led to an increase in air pollution at the local level (associated with respiratory diseases) and an increase in the concentration of greenhouse gases in the atmosphere (especially carbon dioxide) that is causing a gradual and sustained increase in temperatures on the earth's surface globally. This increase in temperatures is expected to have serious negative consequences on the biosphere in the medium term, including on people's lives.

Una solución parcial a la emisión de gases de efecto invernadero es la utilización de combustibles procedentes de organismos vivos, habitualmente plantas. El dióxido de carbono desprendido en la combustión, es absorbido de nuevo durante el crecimiento de las plantas, con lo que las emisiones totales del ciclo son nulas.A partial solution to the emission of greenhouse gases is the use of fuels from living organisms, usually plants. The carbon dioxide released in the combustion is absorbed again during the growth of the plants, with which the total emissions of the cycle are null.

En la actualidad, los motores de combustión interna requieren para su funcionamiento de combustibles en estado líquido (gasolina, gasóleo, alcoholes, aceites, etc.) o gaseoso (metano u otros hidrocarburos gaseosos). Estos combustibles son difíciles de extraer de la material vegetal, y en ocasiones se obtienen de productos que están destinados a la alimentación humana o animal. En ocasiones, las transformaciones químicas necesarias para la obtención del combustible implican una pérdida de energía que convierte la obtención en un proceso no rentable desde el punto de vista medioambiental.Currently, internal combustion engines require liquid fuels (gasoline, diesel, alcohols, oils, etc.) or gaseous (methane or other gaseous hydrocarbons) for their operation. These fuels are difficult to extract from plant material, and are sometimes obtained from products intended for human or animal consumption. Sometimes, the chemical transformations necessary to obtain the fuel imply a loss of energy that makes obtaining an unprofitable process from an environmental point of view.

El reto de obtener combustibles útiles a partir de material vegetal no destinado a su consumo como alimento, todavía no se ha logrado resolver. Además, la obtención de combustible suele llevar aparejada una pérdida de energía que provoca que el rendimiento global del ciclo sea muy bajo.The challenge of obtaining useful fuels from plant material not intended for consumption as food has not yet been resolved. In addition, obtaining fuel usually involves a loss of energy that causes the overall cycle performance is very low.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION

Como alternativa a obtener combustibles útiles de la materia vegetal, se propone un motor capaz de utilizar la materia vegetal como combustible. Los tejidos de sostén de las plantas (que habitualmente son material de desecho) están formados principalmente por polisacáridos, fundamentalmente celulosas y lignina. Estas sustancias son buenos combustibles, pero arden en estado sólido por lo que no pueden ser utilizados en los motores de combustión interna utilizados actualmente. En los motores actuales el combustible arde siempre en estado gaseoso o finamente pulverizado, y mezclado con el aire.As an alternative to obtaining useful fuels from plant matter, an engine capable of using plant matter as fuel is proposed. The supporting tissues of plants (which are usually waste material) are formed mainly by polysaccharides, mainly celluloses and lignin. These substances are good fuels, but they burn in a solid state, so they cannot be used in the internal combustion engines used today. In today's engines, fuel always burns in a gaseous or finely pulverized state, and mixed with air.

La utilización directa de la materia vegetal, sin transformaciones químicas, en un motor de combustión interna, supone clasificarla como biocombustible de clase II, no compitiendo con la alimentación humana o animal. Las semillas, frutos y brotes tiernos de las plantas pueden utilizarse como alimento, mientras que las partes leñosas pueden ser utilizadas como combustible. Además, la ausencia de transformaciones químicas evita pérdidas de energía, incrementando el rendimiento global del proceso.The direct use of vegetable matter, without chemical transformations, in an internal combustion engine, means classifying it as a class II biofuel, not competing with human or animal food. The seeds, fruits and young shoots of the plants can be used for food, while the woody parts can be used for fuel. In addition, the absence of chemical transformations prevents energy losses, increasing the overall yield of the process.

La material vegetal sólo necesita ser acondicionada en forma de gránulos de tamaño regular (por ejemplo, pellet de madera según norma UNE-EN ISO 17225-2:2014) para que el dispositivo de alimentación de combustible del motor pueda manejarla adecuadamente. El combustible debe estar exento de materiales extraños no combustibles y presentar una humedad baja.Plant material only needs to be conditioned in the form of regular-sized granules (for example, wood pellets according to the UNE-EN ISO 17225-2:2014 standard) so that the engine's fuel feed device can handle it properly. The fuel must be free of non-combustible foreign materials and have low moisture.

En un motor de combustión interna convencional (los empleados actualmente) la combustión se efectúa dentro del motor, en la cámara de volumen variable donde se produce el ciclo termodinámico. Por el contrario, en motor objeto de la presente invención la combustión se efectúa en una cámara anexa, separada por una rejilla que permite el paso de gases y partículas muy pequeñas, pero que mantiene el combustible en la cámara de combustión.In a conventional internal combustion engine (those currently used) combustion takes place inside the engine, in the variable volume chamber where the thermodynamic cycle occurs. On the contrary, in the engine that is the object of the present invention, combustion is carried out in an attached chamber, separated by a grill that allows the passage of gases and very small particles, but that keeps the fuel in the combustion chamber.

Existen, aunque en la actualidad han caído en desuso, motores que efectúan la combustión en una cámara anexa, separada por un conducto. Esta disposición ha sido muy utilizada en motores diésel y en los motores de cámara caliente, ya obsoletos. Estos motores están diseñados para utilizar combustibles en estado líquido no pudiendo quemar combustible en estado sólido. Las diferencias fundamentales entre esos motores y el motor objeto de la presente invención son las siguientes:Although they have now fallen into disuse, there are motors that carry out the combustion in an adjoining chamber, separated by a duct. This arrangement has been widely used in diesel engines and in obsolete hot-chamber engines. These engines are designed to use fuels in the liquid state and cannot burn fuel in the solid state. The fundamental differences between these motors and the motor object of the present invention are the following:

1. En el motor objeto de la presente invención, el combustible arde en estado sólido, en forma de gránulos discretos de tamaño superior a 0,1 mm.1. In the engine object of the present invention, the fuel burns in a solid state, in the form of discrete granules with a size greater than 0.1 mm.

2. La utilización de la rejilla que mantiene al combustible, ardiendo en estado sólido, en la cámara de combustión y que impide su paso a la cámara de volumen variable.2. The use of the grid that keeps the fuel, burning in a solid state, in the combustion chamber and that prevents its passage to the variable volume chamber.

3. El empleo de un dispositivo de alimentación de combustible capaz de introducir combustible en la cámara de combustión en forma de gránulos, evitando en todo momento una salida sustancial de los gases presentes en la cámara al exterior. La alimentación de combustible se efectúa de forma aproximadamente continua y sostenida en el tiempo durante el funcionamiento del motor, permitiendo una salida de potencia constante y sostenida en el tiempo.3. The use of a fuel feeding device capable of introducing fuel into the combustion chamber in the form of granules, avoiding at all times a substantial outlet of the gases present in the chamber to the outside. The fuel supply is carried out approximately continuously and sustained over time during engine operation, allowing a constant and sustained power output over time.

4. La presencia de un dispositivo de vaciado de la cámara de combustión, que permite la extracción de las cenizas resultantes de la combustión y posibles materiales no combustibles de la cámara de combustión.4. The presence of a device for emptying the combustion chamber, which allows the extraction of the ashes resulting from the combustion and possible non-combustible materials from the combustion chamber.

5. La necesidad de emplear un dispositivo que separe cenizas u otros productos de combustión, de los gases de escape del motor, antes de su emisión a la atmósfera.5. The need to use a device that separates ashes or other combustion products from the engine's exhaust gases, before they are released into the atmosphere.

Además, el motor objeto de la presente invención presenta las siguientes características únicas:In addition, the engine object of the present invention has the following unique characteristics:

1. En los motores existentes, en cada ciclo se introducen en la cámara de combustión las cantidades justas de aire y de combustible para una combustión aproximadamente estequiométrica. Si se introduce combustible en exceso durante un ciclo, el combustible no quemado es expulsado con los gases de escape. En el motor objeto de esta invención, la combustión se limita por la cantidad de oxígeno que ingresa en la cámara de combustión o por el tiempo de contacto entre el oxígeno y el combustible. La combustión se realiza con exceso de combustible. El combustible no es expulsado del motor junto a los gases de escape debido a la presencia de la rejilla que lo mantiene en la cámara de combustión.1. In existing engines, in each cycle the correct amounts of air and fuel are introduced into the combustion chamber for approximately stoichiometric combustion. If excess fuel is introduced during a cycle, the unburned fuel is expelled with the exhaust gases. In the engine object of this invention, combustion is limited by the amount of oxygen that enters the combustion chamber or by the contact time between the oxygen and the fuel. Combustion is carried out with excess fuel. The fuel is not expelled from the engine together with the exhaust gases due to the presence of the grid that keeps it in the combustion chamber.

2. En los motores de combustión interna actuales, el combustible arde mezclado con el comburente, prácticamente en estado gaseoso. La combustión es un fenómeno superficial. A mayor superficie expuesta, mayor velocidad de combustión. La velocidad de combustión en el motor objeto de la presente invención, está limitada por la superficie expuesta de los gránulos de combustible. Cuanto mayor es la granulometría del combustible, menor es la superficie expuesta de los mismos en relación a su volumen, y menor es su velocidad de combustión. Esto limita la potencia del motor con respecto a los motores de combustible líquido o gaseoso.2. In current internal combustion engines, the fuel burns mixed with the oxidizer, practically in a gaseous state. Combustion is a superficial phenomenon. The greater the exposed surface, the greater the combustion rate. The combustion speed in the engine object of the present invention is limited by the exposed surface of the fuel granules. The greater the granulometry of the fuel, the smaller its exposed surface in relation to its volume, and the lower its combustion rate. This limits engine power relative to liquid or gas fueled engines.

3. La combustión de la materia vegetal genera cenizas como residuo. Por este motivo es necesaria la presencia de un dispositivo de vaciado de la cámara de combustión, que permite la extracción de las cenizas resultantes y de posibles materiales no combustibles de la cámara de combustión; y de un sistema de filtrado de los gases de escape, puesto de parte de las cenizas pueden ser arrastradas por ellos. La extracción de las cenizas puede efectuarse durante el funcionamiento del motor sin afectar al funcionamiento del mismo.3. The combustion of vegetable matter generates ashes as residue. For this reason, the presence of a device for emptying the combustion chamber is necessary, which allows the extraction of the resulting ashes and possible non-combustible materials from the combustion chamber; and an exhaust gas filtering system, since part of the ashes can be dragged by them. The extraction of the ashes can be carried out during the operation of the engine without affecting its operation.

4. Generalmente, resulta más complicado lograr la ignición de un combustible sólido, que la de uno liquido o gaseoso. Este hecho tiene, fundamentalmente, las siguientes consecuencias:4. Generally, it is more difficult to ignite a solid fuel than a liquid or gaseous one. This fact has, fundamentally, the following consequences:

a. Un motor que emplee combustible sólido es más difícil de arrancar. Se requiere la utilización de dispositivos de arranque auxiliares para lograr la ignición del combustible.to. An engine that uses solid fuel is more difficult to start. The use of auxiliary starting devices is required to achieve ignition of the fuel.

b. La dificultad de lograr la ignición del combustible, otorga una mayor seguridad durante el funcionamiento del motor y durante el manejo del combustible. En caso de accidente hay un riesgo de explosión o de incendio más bajo.b. The difficulty of igniting the fuel provides greater safety during engine operation and during fuel handling. In the event of an accident there is a lower risk of explosion or fire.

El motor objeto de la presente invención tiene los elementos básicos de cualquier otro motor de combustión interna actual:The engine object of the present invention has the basic elements of any other current internal combustion engine:

1. Una o varias cámaras de volumen variable.1. One or more variable volume chambers.

2. Un dispositivo que transforma las variaciones de volumen de las cámaras en un movimiento útil.2. A device that transforms the volume variations of the cameras into a useful movement.

3. Un dispositivo que regula la entrada y salida de gases del motor. 3. A device that regulates the intake and exhaust gases from the engine.

4. Un dispositivo de refrigeración, que mantiene los elementos del motor a una temperatura adecuada para su funcionamiento.4. A cooling device, which maintains the elements of the engine at a suitable temperature for its operation.

5. Un dispositivo de lubricación, que reduce el desgaste de los elementos sometidos a fricción, reduce las pérdidas de potencia por rozamiento y contribuye a mantener los elementos del motor a una temperatura adecuada. Además de los elementos anteriores, el motor objeto de la presente invención podrá estar dotado de otros elementos auxiliares, tales como: turbocompresor, dispositivos anticontaminación, etc; que no son imprescindibles para el funcionamiento del motor. El motor objeto de la presente invención está dotado de los siguientes elementos característicos:5. A lubrication device, which reduces the wear of the elements subjected to friction, reduces power losses due to friction and contributes to keeping the elements of the engine at a suitable temperature. In addition to the above elements, the engine object of the present invention may be equipped with other auxiliary elements, such as: turbocharger, anti-pollution devices, etc; They are not essential for engine operation. The engine object of the present invention is provided with the following characteristic elements:

1. Una cámara de combustión separada de la cámara de volumen variable por la rejilla.1. A combustion chamber separated from the variable volume chamber by the grill.

2. El empleo de un dispositivo de alimentación de combustible capaz de introducir combustible en la cámara de combustión en forma de gránulos, evitando en todo momento una salida sustancial los gases presentes en la cámara al exterior.2. The use of a fuel feeding device capable of introducing fuel into the combustion chamber in the form of granules, avoiding at all times a substantial outlet of the gases present in the chamber to the outside.

3. Un dispositivo que calienta el combustible presente en la cámara de combustión en el proceso de arranque del motor, para posibilitar su ignición y, por tanto, el arranque del motor.3. A device that heats the fuel present in the combustion chamber in the engine starting process, to enable its ignition and, therefore, the starting of the engine.

4. Un dispositivo de vaciado de la cámara de combustión, que permite la extracción de las cenizas resultantes de la combustión y posibles materiales no combustibles de la cámara de combustión.4. A device for emptying the combustion chamber, which allows the extraction of the ashes resulting from the combustion and possible non-combustible materials from the combustion chamber.

5. Un dispositivo que separa las cenizas u otros productos de combustión, de los gases de escape del motor, antes de su emisión a la atmósfera.5. A device that separates ashes or other combustion products from engine exhaust gases before they are released into the atmosphere.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características la presente invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo. Se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the present invention, a set of drawings are attached as an integral part of said description, where they are illustrative and not limiting. The following has been represented:

FIGURA 1.- Esquema simplificado de una posible realización de la invención. Por simplicidad, no están representados todos los componentes necesarios para el arranque y funcionamiento del motor, en particular cuando no afectan a las reivindicaciones.FIGURE 1.- Simplified diagram of a possible embodiment of the invention. For simplicity, not all the components necessary for the starting and running the engine, in particular when they do not affect the claims.

FIGURA 2.- Detalle de la cámara de combustión y dispositivos de alimentación de combustible y vaciado de la cámara de combustión, mostrados en las figuras 1 y 3. FIGURA 3.- Esquema simplificado de otra posible realización de la invención, más completa, incluyendo un turbocompresor y un dispositivo de enfriamiento. Por simplicidad, no están representados todos los componentes necesarios para el arranque y funcionamiento del motor, en particular cuando no afectan a las reivindicaciones.FIGURE 2.- Detail of the combustion chamber and devices for feeding fuel and emptying the combustion chamber, shown in figures 1 and 3. FIGURE 3.- Simplified diagram of another possible, more complete embodiment of the invention, including a turbocharger and a cooling device. For simplicity, not all the components necessary for starting and running the engine are represented, in particular when they do not affect the claims.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Actualmente existen una gran variedad de tipos de motores de combustión interna. La presente invención puede realizarse en un gran número de ellos. En el presente documento se expone la realización que se considera más ilustrativa.There are currently a wide variety of types of internal combustion engines. The present invention can be carried out in a large number of them. The embodiment which is considered to be the most illustrative is disclosed herein.

Los componentes de la realización de la presente invención, tal y como están señalados en las figuras, y su función se describen a continuación. El orden por el que aparecen los componentes en la descripción, corresponde con el número asignado a los mismos en las figuras. Se remarca que las figuras no muestran todos los componentes necesarios para el funcionamiento del motor. Además de los componentes mostrados y descritos a continuación, son necesarios otros componentes que no han sido mostrados por no ser objeto de la presente invención.The components of the embodiment of the present invention, as indicated in the figures, and their function are described below. The order in which the components appear in the description corresponds to the number assigned to them in the figures. It is noted that the figures do not show all the components necessary for the operation of the engine. In addition to the components shown and described below, other components are necessary that have not been shown because they are not the object of the present invention.

1. Entrada de aire, procedente de la atmósfera, al motor. Incluye un filtro para evitar la entrada de polvo u objetos extraños, que pudieran provocar daños en el motor.1. Inlet of air, coming from the atmosphere, to the engine. Includes a filter to prevent the entry of dust or foreign objects, which could cause damage to the engine.

2. Válvula de mariposa. Restringe el paso de aire para controlar la potencia entregada por el motor en cada momento. Puede sustituirse por una soplante de caudal variable u otro dispositivo que realice la misma función.2. Butterfly valve. It restricts the passage of air to control the power delivered by the engine at all times. It can be replaced by a variable flow blower or another device that performs the same function.

3. Soplante de barrido. Genera una presión que permite la entrada y circulación del aire y gases residuales a través del motor. Permite la expulsión de los gases resultantes de la combustión del volumen del cilindro, a través del conducto de escape, y su sustitución por aire tomado de la atmósfera.3. Sweeping blower. It generates a pressure that allows the entry and circulation of air and residual gases through the engine. It allows the expulsion of the gases resulting from the combustion of the volume of the cylinder, through the exhaust duct, and its replacement by air taken from the atmosphere.

En los motores de dos tiempos de baja potencia, la función de la soplante es realizada por el cárter del motor, aunque es preferible la utilización de una soplante para que el cárter pueda contener el aceite lubricante.In low power two-stroke engines, the function of the blower is carried out by the engine crankcase, although it is preferable to use a blower so that the crankcase can contain the lubricating oil.

. Conducto de admisión. Conduce el aire tomado de la atmósfera al volumen del cilindro.. intake duct. It conducts the air taken from the atmosphere to the volume of the cylinder.

. Volumen del cilindro. Es el volumen donde se produce el ciclo termodinámico de dos tiempos: compresión y expansión. El volumen es variable debido al movimiento del pistón, que desliza por él.. Cylinder volume. It is the volume where the thermodynamic cycle of two times occurs: compression and expansion. The volume is variable due to the movement of the piston, which slides through it.

. Pistón. Efectúa un movimiento alternativo cíclico por el interior del cilindro, variando su volumen y posibilitando el ciclo termodinámico. También extrae el trabajo generado en cada ciclo y lo transmite a la biela.. Piston. It performs a cyclical reciprocating movement inside the cylinder, varying its volume and making the thermodynamic cycle possible. It also extracts the work generated in each cycle and transmits it to the connecting rod.

. Biela. Conecta el pistón con el cigüeñal, transmitiendo entre ambos movimiento y trabajo.. Connecting rod. It connects the piston with the crankshaft, transmitting between both movement and work.

. Cigüeñal. Árbol giratorio que transforma el movimiento rectilíneo del pistón en movimiento angular. Recoge el trabajo producido en cada ciclo termodinámico y lo transforma en la potencia entregada por el motor.. Crankshaft. Rotating shaft that transforms the rectilinear movement of the piston into angular movement. Collects the work produced in each thermodynamic cycle and transforms it into the power delivered by the engine.

. Cárter. Cámara que aloja el cigüeñal, la biela y otros componentes. Está separado del volumen del cilindro por el pistón. Su función más habitual, es la de contener el aceite lubricante.. Sump. Chamber that houses the crankshaft, connecting rod, and other components. It is separated from the volume of the cylinder by the piston. Its most common function is to contain the lubricating oil.

0. Aceite lubricante. Limita la fricción entre las piezas en movimiento relativo del motor, reduciendo su desgaste y disminuyendo las pérdidas de potencia por rozamiento.0. Lubricating oil. It limits the friction between the parts in relative movement of the engine, reducing its wear and reducing power losses due to friction.

1. Cámara de combustión. Cámara donde se aloja y arde el combustible. Debido a las altas temperaturas que alcanzan sus paredes, deben estar refrigeradas o ser fabricadas en material refractario.1. Combustion chamber. Chamber where the fuel is housed and burns. Due to the high temperatures reached by its walls, they must be refrigerated or made of refractory material.

2. Rejilla. Separa la cámara de combustión del volumen del cilindro. Está dotada de orificios muy pequeños que permiten el paso de gases entre la cámara de combustión y el volumen del cilindro, pero que impiden el paso de los gránulos de combustible hacia el volumen del cilindro. Debido a la alta temperatura que alcanza, debe estar refrigerada o ser fabricada en material refractario.2. Grid. It separates the combustion chamber from the cylinder volume. It is equipped with very small holes that allow the passage of gases between the combustion chamber and the volume of the cylinder, but which prevent the passage of fuel granules towards the volume of the cylinder. Due to the high temperature it reaches, it must be refrigerated or made of refractory material.

3. Dispositivo de arranque. Permite la ignición inicial del combustible y el arranque del motor. Normalmente estará compuesto de una resistencia eléctrica que alcanza gran temperatura en el momento del arranque y otros dispositivos auxiliares que inyecten un combustible auxiliar o un comburente.3. Boot device. Allows initial ignition of the fuel and starting of the engine. Normally it will be composed of an electrical resistance that reaches a high temperature at the moment of starting and other auxiliary devices that inject an auxiliary fuel or an oxidizer.

4. Alimentador de combustible. Introduce combustible en la cámara de combustión evitando en todo momento una salida sustancial de los gases presentes en la cámara al exterior.4. Fuel feeder. Introduce fuel into the chamber combustion avoiding at all times a substantial outlet of the gases present in the chamber to the outside.

. Entrada de combustible. Tolva o dispositivo similar que almacena y suministra combustible al motor.. Fuel input. Hopper or similar device that stores and supplies fuel to the engine.

. Dispositivo de vaciado. Extrae las cenizas resultantes de la combustión y posibles materiales no combustibles de la cámara de combustión, evitando en todo momento una salida sustancial de los gases presentes en la cámara al exterior.. emptying device. Extracts the ashes resulting from combustion and possible non-combustible materials from the combustion chamber, avoiding at all times a substantial outlet of the gases present in the chamber to the outside.

. Salida de cenizas y residuos. Las cenizas y residuos retirados de la cámara de combustión, son conducidos y almacenados en un depósito al efecto.. Exit of ashes and residues. The ashes and residues removed from the combustion chamber are conducted and stored in a deposit for this purpose.

. Envolvente de refrigeración. Llena de agua u otro refrigerante. Absorbe y disipa calor para mantener los componentes internos del motor a una temperatura adecuada para su funcionamiento, evitando que un exceso de temperatura cambie sus propiedades y afecte al funcionamiento o cause daños en el motor.. Cooling envelope. Filled with water or other coolant. It absorbs and dissipates heat to keep the internal components of the engine at a suitable temperature for its operation, preventing excessive temperatures from changing their properties and affecting the operation or causing damage to the engine.

El motor suele estar dotado de un radiador que disipe el calor absorbido por el refrigerante en la atmósfera, y otros componentes necesarios tales como bombas y termostatos, que no han sido representados en las figuras por simplicidad y por no ser motivo de reivindicaciones.The engine is usually equipped with a radiator that dissipates the heat absorbed by the coolant into the atmosphere, and other necessary components such as pumps and thermostats, which have not been represented in the figures for simplicity and not to be a reason for claims.

. Conducto de escape. Conduce los gases resultantes de la combustión del volumen del cilindro hacia el filtro de cenizas.. exhaust duct. It conducts the gases resulting from the combustion of the volume of the cylinder towards the ash filter.

. Filtro de cenizas. Las partículas de ceniza resultado de la combustión son muy finas y pueden atravesar los orificios de la rejilla. Las partículas de ceniza son arrastradas por los gases de escape y pueden acabar en la atmósfera, suponiendo una fuente de contaminación. Para evitarlo, es necesario intercalar un filtro que separe las cenizas arrastradas de la corriente de gases y evite su emisión a la atmósfera.. Ash filter. The ash particles resulting from combustion are very fine and can pass through the holes in the grate. The ash particles are dragged by the exhaust gases and can end up in the atmosphere, assuming a source of pollution. To avoid this, it is necessary to insert a filter that separates the entrained ash from the gas stream and prevents its emission into the atmosphere.

. Salida de gases de escape. Normalmente está dotada de un silenciador que limita el ruido emitido por el funcionamiento del motor.. Exhaust gas outlet. Normally it is equipped with a silencer that limits the noise emitted by the operation of the engine.

. Salida de cenizas. Las cenizas retiradas de los gases de escape son conducidas y almacenadas en un depósito al efecto.. Ash outlet. The ashes removed from the exhaust gases are conducted and stored in a deposit for this purpose.

. Turbocompresor. Aumenta la cantidad de aire que ingresa en el volumen del cilindro, y la presión de los gases en el volumen del cilindro y en la cámara de combustión, incrementando la potencia obtenida.. Turbocharger. Increases the amount of air that enters the volume of the cylinder, and the pressure of the gases in the volume of the cylinder and in the combustion chamber, increasing the power obtained.

. Dispositivo de enfriamiento. También conocido como intercooler. Reduce la temperatura de los gases a la salida del turbocompresor, aumentando su densidad.. Cooling device. Also known as an intercooler. Reduces the gas temperature at the outlet of the turbocharger, increasing its density.

A continuación se va a describir un ciclo de funcionamiento de la realización de la presente invención expuesta en este documento. La descripción que se realiza a continuación, corresponde a un motor de un solo cilindro funcionando en un ciclo de dos tiempos, que es el representado en las figuras. Por simplicidad y mayor claridad de las explicaciones, se han suprimido aquellos elementos que no afectan a las reivindicaciones de la presente invención. Los números entre paréntesis, hacen referencia a las figuras. El ciclo es el siguiente:An operation cycle of the embodiment of the present invention disclosed herein will now be described. The description given below corresponds to a single-cylinder engine operating on a two-stroke cycle, which is the one represented in the figures. For simplicity and greater clarity of the explanations, those elements that do not affect the claims of the present invention have been suppressed. The numbers in parentheses refer to the figures. The cycle is as follows:

1. Partiendo del pistón (6) situado en el punto muerto inferior (en adelante PMI) y estando lleno el cilindro (5) de aire tomado de la atmósfera (1), comienza la carrera del pistón (6) hacia el punto muerto superior (en adelante PMS).1. Starting from the piston (6) located at the bottom dead center (hereinafter PMI) and the cylinder (5) being filled with air taken from the atmosphere (1), the stroke of the piston (6) begins towards the top dead center (hereinafter PMS).

2. En su carrera hacia el PMS, el pistón (6) tapa las lumbreras de admisión (4) y las de escape (19). En este momento ya no hay intercambio de gases entre el volumen del cilindro (5) y la atmosfera. Comienza el tiempo de compresión de los gases.2. On its way to TDC, the piston (6) covers the intake (4) and exhaust (19) ports. At this moment there is no gas exchange between the volume of the cylinder (5) and the atmosphere. Gas compression time begins.

3. A medida que el pistón (6) avanza hacia el PMS se reduce el volumen del cilindro (5). Esto produce un incremento de la presión interna en el cilindro (5).El cilindro (5) está comunicado con la cámara de combustión (11) a través de una rejilla (12) que permite el intercambio de gases entre ambos. Al aumentar la presión de los gases en el cilindro (5), parte de ellos pasan a la cámara de combustión (11) a través de la rejilla (12).3. As piston (6) moves towards TDC the volume of cylinder (5) is reduced. This produces an increase in the internal pressure in the cylinder (5). The cylinder (5) is connected to the combustion chamber (11) through a grid (12) that allows the exchange of gases between them. As the pressure of the gases in the cylinder (5) increases, part of them passes into the combustion chamber (11) through the grill (12).

La presión en el cilindro (5) y en la cámara de combustión (11) es siempre aproximadamente la misma. Cualquier diferencia de presión entre ambos provoca un flujo de gases a través de la rejilla (12) hasta que se equilibran las presiones.The pressure in the cylinder (5) and in the combustion chamber (11) is always approximately the same. Any difference in pressure between the two causes a flow of gases through the grid (12) until the pressures are balanced.

4. Durante el funcionamiento del motor, la cámara de combustión (11) está llena de gránulos de combustible a una temperatura superior a la de ignición. La combustión no se produce porque no hay oxígeno disponible en la cámara. Cualquier ingreso de oxígeno en la cámara reanuda la combustión, siendo consumido en un breve periodo de tiempo. Durante el tiempo de compresión, los gases del cilindro (5) contienen oxígeno y comienzan a ingresar en la cámara de combustión (11) a través de la rejilla (12), reanudando la combustión. 4. During engine operation, the combustion chamber (11) is filled with fuel pellets at a temperature higher than ignition temperature. Combustion does not occur because there is no oxygen available in the chamber. Any oxygen entry into the chamber resumes combustion, being consumed in a short period of time. During the compression time, the gases from the cylinder (5) contain oxygen and begin to enter the combustion chamber (11) through the grill (12), resuming combustion.

5. Al principio del tiempo de compresión, el ingreso de oxígeno en la cámara de combustión (11) es lento y no se produce una combustión vigorosa, pero cuando el pistón (6) alcanza el PMS, el volumen del cilindro (5) queda reducido a prácticamente cero en un breve periodo de tiempo. El aire tomado de la atmosfera se introduce violentamente en la cámara de combustión (11) donde el oxígeno disponible reacciona rápidamente con el combustible.5. At the beginning of the compression stroke, the oxygen intake into the combustion chamber (11) is slow and there is no vigorous combustion, but when the piston (6) reaches TDC, the volume of the cylinder (5) remains reduced to practically zero in a short period of time. The air taken from the atmosphere is violently introduced into the combustion chamber (11) where the available oxygen reacts rapidly with the fuel.

6. La combustión provoca un gran incremento de temperatura en los gases presentes en la cámara de combustión (11). Por la ley de los gases ideales, un incremento de la temperatura absoluta de una cantidad de gas contenida en un volumen constante, provoca un incremento igual de su presión absoluta. Los gases contenidos en la cámara de combustión tienen un comportamiento similar al de un gas ideal, por lo que la aplicación de la ley de gases ideales es una buena aproximación a la realidad. El incremento de temperatura produce un incremento de la presión en la cámara de combustión (11). En este momento el pistón (6) comienza a volver al PMI. Comienza el tiempo de expansión.6. Combustion causes a large temperature increase in the gases present in the combustion chamber (11). By the ideal gas law, an increase in the absolute temperature of a quantity of gas contained in a constant volume causes an equal increase in its absolute pressure. The gases contained in the combustion chamber have a behavior similar to that of an ideal gas, so the application of the ideal gas law is a good approximation to reality. The increase in temperature produces an increase in the pressure in the combustion chamber (11). At this moment the piston (6) begins to return to BDC. Expansion time begins.

7. Como el volumen del cilindro (5) aumenta, los gases presentes en la cámara de combustión (11) atraviesan la rejilla (12) y se expanden en el cilindro (5). Al ser mayor la presión de los gases durante la expansión que durante la compresión, existe una diferencia de trabajo positiva por cada ciclo que se traduce en la potencia entregada por el motor.7. As the volume of the cylinder (5) increases, the gases present in the combustion chamber (11) pass through the grill (12) and expand in the cylinder (5). As the gas pressure is higher during expansion than during compression, there is a positive work difference for each cycle that translates into the power delivered by the engine.

8. Cerca del PMI, el pistón (6) descubre las lumbreras de escape (19) y admisión (4). El aire de la atmósfera desplaza a los gases presentes en el cilindro. El ciclo puede comenzar de nuevo.8. Near PMI, piston (6) exposes exhaust (19) and intake (4) ports. The air in the atmosphere displaces the gases present in the cylinder. The cycle can start again.

Para conseguir el desplazamiento de los gases del interior del cilindro (5), el motor tiene que estar dotado de un dispositivo que tome el aire de la atmósfera y aumente su presión para que fluya a través del cilindro y desplace a los gases presentes en él, para emitirlos a la atmósfera a través del escape (21).To achieve the displacement of the gases inside the cylinder (5), the engine must be equipped with a device that takes air from the atmosphere and increases its pressure so that it flows through the cylinder and displaces the gases present in it. , to emit them into the atmosphere through the exhaust (21).

Normalmente, en motores pequeños esta función la realiza el cárter del motor aunque es preferible emplear una soplante (3) para tal fin, lo que permite utilizar el cárter (9) para almacenar el aceite de lubricación del motor (10).Normally, in small engines, this function is performed by the engine crankcase, although it is preferable to use a blower (3) for this purpose, which allows the crankcase (9) to be used to store the engine lubrication oil (10).

Los términos PMS y PMI son solamente descriptivos. Indican que el pistón (6) ha reducido el volumen del cilindro (5) al mínimo, en el caso del PMS, y ha aumentado el volumen del cilindro (5) al máximo, en el caso del PMI. El movimiento del pistón puede ser horizontal y no variar su altura en su recorrido.The terms PMS and PMI are descriptive only. They indicate that the piston (6) has reduced the volume of the cylinder (5) to the minimum, in the case of TDC, and has increased the volume of the cylinder (5) to the maximum, in the case of the PMI. The movement of the piston can be horizontal and its height does not vary during its travel.

Como en otros motores, el movimiento rectilíneo del pistón (6) es transformado en movimiento angular por el cigüeñal (8), que está acoplado al pistón (6) mediante la biela (7). Durante el funcionamiento del motor el cigüeñal (8) gira continuamente a una velocidad determinada, lo que se traduce en un movimiento cíclico del pistón (6) y de una variación periódica del volumen del cilindro (5).As in other engines, the rectilinear movement of the piston (6) is transformed into an angular movement by the crankshaft (8), which is coupled to the piston (6) by means of the connecting rod (7). During engine operation, the crankshaft (8) rotates continuously at a certain speed, which translates into a cyclical movement of the piston (6) and a periodic variation of the volume of the cylinder (5).

Durante el funcionamiento del motor, el rotor del alimentador de combustible (14) gira dejando caer gránulos de combustible (15) en la cámara de combustión (11). La velocidad de giro del rotor del alimentador de combustible (14) debe regularse para que la cámara de combustión (11) esté siempre llena de combustible. Durante el funcionamiento del motor, el combustible se va consumiendo dentro de la cámara de combustión (11) vaciándola paulatinamente. Un vaciado de la cámara de combustión tiene dos consecuencias:During engine operation, the fuel feeder rotor (14) rotates, dropping fuel pellets (15) into the combustion chamber (11). The rotation speed of the fuel feeder rotor (14) must be regulated so that the combustion chamber (11) is always full of fuel. During engine operation, the fuel is consumed inside the combustion chamber (11), gradually emptying it. Emptying the combustion chamber has two consequences:

1. Se reduce la cantidad de combustible disponible para efectuar la combustión, por lo que puede no reaccionar todo el oxígeno disponible mientras el pistón (6) está en torno al PMS.1. The amount of fuel available for combustion is reduced, so all available oxygen may not react while piston (6) is around TDC.

2. Al aumentar el volumen libre de la cámara de combustión (11), se reduce la relación de compresión, lo que reduce el rendimiento del motor.2. By increasing the free volume of the combustion chamber (11), the compression ratio is reduced, which reduces engine performance.

Estas dos consecuencias tienen por efecto una reducción de la potencia entregada por el motor. Los efectos se suman entre sí teniendo como resultado una caída muy significativa de la potencia entregada por el motor. Durante el funcionamiento del motor es fundamental que la cámara de combustión (11) esté siempre llena de gránulos de combustible. Por otro lado, una velocidad de giro excesiva del rotor del alimentador (14) provoca un desmenuzamiento del combustible, lo que reduce su granulometría. Una granulometría demasiado pequeña puede provocar que los gránulos de combustible atraviesen la rejilla (12) sin arder completamente, siendo arrastrados por los gases de escape, hasta el filtro (20). Por estos motivos, la regulación de la velocidad de giro del alimentador (14) es fundamental para el buen rendimiento del motor.These two consequences have the effect of reducing the power delivered by the engine. The effects add to each other resulting in a very significant drop in power delivered by the engine. During engine operation it is essential that the combustion chamber (11) is always filled with fuel granules. On the other hand, an excessive rotation speed of the feeder rotor (14) causes a crumbling of the fuel, which reduces its granulometry. Too small a granulometry can cause the fuel granules to pass through the grid (12) without burning completely, being dragged by the exhaust gases, up to the filter (20). For these reasons, the regulation of the speed of rotation of the feeder (14) is fundamental for the good performance of the motor.

La alimentación de combustible se efectúa por gravedad. Para el buen funcionamiento del motor, es necesario que los gránulos de combustible dentro de la cámara de combustión (11) dejen canales entre ellos para que los gases puedan circular. Una alimentación a presión de los mismos podría provocar su compactación dentro de la cámara de combustión, impidiendo la combustión de los mismos. Por este motivo, la alimentación de combustible (14) se efectúa desde la parte superior de la cámara de combustión (11).The fuel supply is carried out by gravity. For the proper functioning of the engine, it is necessary that the fuel granules inside the combustion chamber (11) leave channels between them so that the gases can circular. Feeding them under pressure could cause their compaction inside the combustion chamber, preventing their combustion. For this reason, the fuel supply (14) is carried out from the upper part of the combustion chamber (11).

La combustión produce cenizas como residuo. Las cenizas presentan una granulometría muy fina, por lo que parte de ellas atraviesan la rejilla (12) y son arrastradas por los gases a través del conducto de escape (19) hasta el filtro (20), donde son retenidas. Para evacuar las cenizas y otros residuos cuya granulometría sea demasiado grande para que atraviese la rejilla (12) se dispone de una salida (17) situada en la parte inferior de la cámara de combustión (11). El funcionamiento del dispositivo de vaciado (16) es muy similar al dispositivo de alimentación (14), pero como el volumen de cenizas a evacuar, es mucho más pequeño que el de combustible a alimentar, la velocidad de giro del rotor del dispositivo de vaciado (16) es mucho menor.Combustion produces ash as residue. The ashes have a very fine granulometry, so part of them pass through the grid (12) and are dragged by the gases through the exhaust duct (19) to the filter (20), where they are retained. To evacuate the ashes and other residues whose granulometry is too large to pass through the grate (12), there is an outlet (17) located in the lower part of the combustion chamber (11). The operation of the emptying device (16) is very similar to the feeding device (14), but since the volume of ash to be evacuated is much smaller than the fuel to be fed, the rotational speed of the rotor of the emptying device (16) is much smaller.

Como en el caso del alimentador de combustible (14), es necesario regular la velocidad de giro del rotor del dispositivo de vaciado (16). Una velocidad demasiado baja tendría como consecuencia una acumulación de ceniza en la cámara de combustión (11). Una velocidad demasiado alta, extraería combustible sin quemar de la cámara (11).As in the case of the fuel feeder (14), it is necessary to regulate the speed of rotation of the rotor of the emptying device (16). Too low a speed would result in an accumulation of ash in the combustion chamber (11). Too high a speed would draw unburned fuel from chamber (11).

Durante el funcionamiento normal del motor, la temperatura interior de la cámara de combustión (11) es superior a la de ignición del combustible, por lo que este comienza a descomponerse y arde espontáneamente al poco de ingresar en la cámara (11). En el arranque del motor, la temperatura de la cámara de combustión (11) no es lo suficientemente elevada para iniciar la combustión. Para el arranque del motor se dispone de un dispositivo (13) que calienta el combustible por encima de la temperatura de ignición. Este dispositivo (13) está compuesto de una resistencia eléctrica alimentada por una batería que calienta el combustible. Además puede haber otros dispositivos auxiliares que inyecten un combustible auxiliar (líquido o gaseoso) o un comburente para ayudar al arranque del motor.During normal engine operation, the internal temperature of the combustion chamber (11) is higher than the fuel ignition temperature, so it begins to decompose and ignites spontaneously shortly after entering the chamber (11). When starting the engine, the temperature of the combustion chamber (11) is not high enough to start combustion. To start the engine, there is a device (13) that heats the fuel above the ignition temperature. This device (13) is made up of an electrical resistance powered by a battery that heats the fuel. In addition, there may be other auxiliary devices that inject an auxiliary fuel (liquid or gaseous) or an oxidizer to help start the engine.

El giro inicial del motor suele ser proporcionado por un motor eléctrico alimentado por una batería. El motor eléctrico de arranque no se ha representado en esta realización por simplicidad y por no ser objeto de reivindicaciones. The initial spin of the motor is usually provided by an electric motor powered by a battery. The electric starter motor has not been shown in this embodiment for simplicity and for not being the object of claims.

La potencia entregada por el motor se regula limitando la cantidad de aire que ingresa en el cilindro (5) en cada ciclo. Esto se consigue mediante la válvula de mariposa (2), que restringe el paso de aire, o bien actuando sobre la soplante (3) para reducir la presión de soplado. La potencia máxima se obtiene cuando el aire insuflado por la soplante (3) desplaza completamente a los gases presentes en el cilindro (5) mientras el pistón (6) está en torno al PMI. Si se introduce en el cilindro (5) un mayor volumen de aire, se perderá por el conducto de escape (19) y no se producirá un incremento en la potencia entregada por el motor.The power delivered by the engine is regulated by limiting the amount of air that enters cylinder (5) in each cycle. This is achieved by means of the butterfly valve (2), which restricts the passage of air, or by acting on the blower (3) to reduce the blowing pressure. The maximum power is obtained when the air blown by the blower (3) completely displaces the gases present in the cylinder (5) while the piston (6) is around PMI. If a greater volume of air is introduced into the cylinder (5), it will be lost through the exhaust duct (19) and there will be no increase in the power delivered by the engine.

Para incrementar la potencia entregada por el motor puede recurrirse a un turbocompresor (FIGURA 3). La turbina del turbocompresor restringe la salida de los gases de escape a la atmósfera lo que aumenta la presión de los gases dentro del cilindro (5). El turbocompresor (23) obtiene energía de una expansión adicional de los gases de escape y la emplea en introducir aire en el cilindro a mayor presión. Una mayor presión de aire en el cilindro (5) antes de la compresión supone una mayor cantidad de oxígeno disponible durante la combustión, una mayor presión de los gases durante el tiempo de expansión y, finalmente, una mayor potencia entregada por el motor a costa de un mayor consumo de combustible. Para mejorar el rendimiento, el aire comprimido puede enfriarse en un dispositivo de enfriamiento (24) antes de ingresar en el motor.To increase the power delivered by the engine, a turbocharger can be used (FIGURE 3). The turbine of the turbocharger restricts the exit of the exhaust gases to the atmosphere, which increases the pressure of the gases inside the cylinder (5). The turbocharger (23) obtains energy from further expansion of the exhaust gases and uses it to introduce air into the cylinder at higher pressure. A higher air pressure in the cylinder (5) before compression means a greater amount of oxygen available during combustion, a higher pressure of the gases during the expansion time and, finally, a greater power delivered by the engine at the expense of of higher fuel consumption. To improve performance, the compressed air can be cooled in a cooling device (24) before entering the engine.

La utilización del turbocompresor (23) es opcional, no siendo estrictamente necesario para el funcionamiento del motor. En una aplicación más desarrollada, la soplante (3) podría ser sustituida completamente por el turbocompresor (23).The use of the turbocharger (23) is optional, and is not strictly necessary for the operation of the engine. In a more developed application, the blower (3) could be completely replaced by the turbocharger (23).

Por las características de la presente invención, es de aplicación donde se empleen motores de combustión interna de mediana o gran potencia. En particular, se considera particularmente ventajosa su aplicación en maquinaria agrícola, ya que permite el aprovechamiento energético de muchos de los residuos derivados de la producción de alimentos. Otros sectores donde puede ser de aplicación son los sectores de transporte, minería, obra civil y generación de energía portátil.Due to the characteristics of the present invention, it is applicable where internal combustion engines of medium or great power are used. In particular, its application in agricultural machinery is considered particularly advantageous, since it allows the energy use of many of the residues derived from food production. Other sectors where it can be applied are the transport, mining, civil works and portable energy generation sectors.

Debido a la potencia demandada por las aplicaciones expuestas, los motores sobre los que se aplique la presente invención serán, probablemente, de varios cilindros y estarán dotados de sobrealimentación mediante uno o varios turbocompresores.Due to the power demanded by the exposed applications, the engines on which the present invention is applied will probably have several cylinders and will be equipped with supercharging by means of one or more turbochargers.

Sería posible, aunque probablemente carente de practicidad, la aplicación de la presente invención a un motor tipo Wankel (patentado por Félix Wankel en 1929). Se considera que la presente invención tendrá mejor aplicación en motores de pistones de movimiento alternativo. It would be possible, though probably impractical, to apply the present invention to a Wankel-type motor (patented by Felix Wankel in 1929). It is believed that the present invention will find best application in reciprocating piston engines.

Claims (10)

REIVINDICACIONES 1. Motor de combustión interna (FIGURA 1) caracterizado porque:1. Internal combustion engine (FIGURE 1) characterized in that: a. El combustible que emplea arde en fase sólida en una cámara anexa (11) a la cámara de volumen variable donde se efectúa el ciclo termodinámico (5), con intercambio de gases entre las dos cámaras a través de la rejilla (12).to. The fuel that it uses burns in solid phase in a chamber attached (11) to the variable volume chamber where the thermodynamic cycle (5) takes place, with gas exchange between the two chambers through the grid (12). b. El combustible (15) es introducido en la cámara (11) forma de gránulos sólidos de tamaño apreciable (superior a 0,1 mm). La combustión de cada gránulo de combustible no se completa en un único ciclo termodinámico, sino que se prolonga durante varios ciclos. Los gránulos de combustible permanecen en la cámara (11) durante el proceso de quemado, reduciendo progresivamente su tamaño hasta que arden por completo, o son tan pequeños que atraviesan la rejilla (12) y son arrastrados por los gases de escape hasta el dispositivo de filtrado de gases de escape (20) donde son retenidos.b. The fuel (15) is introduced into the chamber (11) in the form of solid granules of appreciable size (greater than 0.1 mm). The combustion of each fuel pellet is not completed in a single thermodynamic cycle, but rather takes place over several cycles. The fuel granules remain in the chamber (11) during the burning process, progressively reducing their size until they burn completely, or are so small that they pass through the grill (12) and are dragged by the exhaust gases to the exhaust device. exhaust gas filtering (20) where they are retained. c. Dispone, entre otros elementos, de:c. It has, among other elements, the following: i. Una rejilla perforada (12) o dispositivo similar, que mantiene el combustible en la cámara de combustión (11), al tiempo que permite el intercambio de gases entre la cámara de combustión (11) y la cámara de volumen variable donde se efectúa el ciclo termodinámico (5).Yo. A perforated grid (12) or similar device, which keeps the fuel in the combustion chamber (11), while allowing the exchange of gases between the combustion chamber (11) and the variable volume chamber where the cycle is carried out. thermodynamic (5). ii. Un dispositivo de alimentación (14) que introduce el combustible en forma de gránulos discretos de tamaño apreciable (superior a 0,1 mm) en la cámara de combustión (11), sin dejar salir los gases contenidos en dicha cámara.ii. A feeding device (14) that introduces the fuel in the form of discrete granules of appreciable size (greater than 0.1 mm) into the combustion chamber (11), without letting out the gases contained in said chamber. iii. Un dispositivo de vaciado (16) que extrae las cenizas producto de la combustión y otros residuos de la cámara de combustión (11), sin dejar salir los gases contenidos en dicha cámara. iv. Un dispositivo de filtrado de gases de escape (20) que separa las cenizas y otras partículas que pudieran ser arrastradas por los gases antes de que estos sean emitidos a la atmósfera. v. Un dispositivo de arranque (13) que permite elevar la temperatura del combustible presente en la cámara de combustión por encima de la temperatura de ignición, para posibilitar el arranque del motor.iii. An emptying device (16) that extracts the ashes from the combustion and other residues from the combustion chamber (11), without letting out the gases contained in said chamber. iv. An exhaust gas filtering device (20) that separates the ashes and other particles that could be dragged by the gases before they are emitted into the atmosphere. v. A starting device (13) that allows the temperature of the fuel present in the combustion chamber to be raised above the ignition temperature, in order to enable the engine to start. 2. Motor de combustión interna según reivindicación 1, dotado de varios cilindros, o cámaras de volumen variable, donde efectuar el ciclo termodinámico. Los cilindros podrán ir dispuestos en línea, formando una V, en abanico o radialmente. Además, los cilindros podrán estar agrupados en bloques. Los bloques podrán estar dispuestos en V, en abanico, radialmente o en paralelo. El motor podrá tener uno o varios cigüeñales, dependiendo de su complejidad.2. Internal combustion engine according to claim 1, equipped with several cylinders, or chambers of variable volume, where the thermodynamic cycle can be carried out. The cylinders may be arranged in a line, forming a V, in a fan or radially. In addition, the cylinders may be grouped into blocks. The blocks may be arranged in a V, fan-shaped, radial or parallel. The engine may have one or more crankshafts, depending on its complexity. 3. Motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que los dispositivos de intercambio de gases (de la cámara de volumen variable con el exterior)estén ubicados, parcialmente o en su totalidad, en la culata o en la parte superior del volumen del cilindro, cerca de la rejilla (12).3. Internal combustion engine according to any of claims 1 or 2, in which the gas exchange devices (of the variable volume chamber with the outside) are located, partially or totally, in the cylinder head or in the top of the cylinder volume, near the grid (12). 4. Motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, funcionando según un ciclo de cuatro tiempos. Además de los tiempos de compresión y expansión, el motor realiza dos tiempos adicionales en los que reduce el volumen de la cámara al mínimo (tiempo de escape) para expulsar los gases resultantes de la combustión, y lo aumenta al máximo (tiempo de admisión) para introducir aire de la atmosfera y reiniciar el ciclo.Internal combustion engine according to any of claims 1, 2 or 3, operating according to a four-stroke cycle. In addition to the compression and expansion times, the engine performs two additional times in which it reduces the volume of the chamber to a minimum (exhaust time) to expel the gases resulting from combustion, and increases it to the maximum (intake time). to introduce air from the atmosphere and restart the cycle. 5. Motor de combustión interna según reivindicación 1 o 2, funcionando en un motor tipo Wankel. El motor podrá estar dotado de uno o varios rotores Wankel.5. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, running on a Wankel-type engine. The engine may be equipped with one or more Wankel rotors. 6. Motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, funcionando según un motor de pistones opuestos en las diversas disposiciones patentadas. Entre estas disposiciones, se encuentran las empleadas en los siguientes motores:An internal combustion engine according to either of claims 1 or 2, operating according to an opposed piston engine in the various proprietary arrangements. These provisions include those used in the following engines: a. Junkers Jumo 205.to. Junkers Jumo 205. b. Napier Delticb. Napier Deltic c. Commer TS3c. Commer TS3 El motor podrá disponer de uno o varios cigüeñales, según la disposición de los cilindros. The engine may have one or more crankshafts, depending on the arrangement of the cylinders. 7. Motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, o 6, en el que el mecanismo para la transformación del movimiento (rectilíneo a circular y viceversa) biela-cigüeñal (7-8) haya sido sustituido por un mecanismo de plato de rampas, levas u otro dispositivo similar.7. Internal combustion engine according to any of claims 1, 2, 3, 4, or 6, in which the mechanism for the transformation of the movement (rectilinear to circular and vice versa) connecting rod-crankshaft (7-8) has been replaced by a ramp plate mechanism, cams or other similar device. 8. Motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, o 6, en el que el movimiento del pistón (6) se controle mediante campos magnéticos, transformando el movimiento del pistón (6) a energía eléctrica mediante el fenómeno de la inducción electromagnética.8. Internal combustion engine according to any of claims 1, 2, 3, 4, or 6, in which the movement of the piston (6) is controlled by means of magnetic fields, transforming the movement of the piston (6) into electrical energy by means of the phenomenon of electromagnetic induction. 9. Motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 o 8, dotado de sobrealimentación mediante uno o varios turbocompresores (23). Además el motor podrá estar dotado de uno o varios dispositivos de enfriamiento (24), a la salida de los turbocompresores (23), para reducir la temperatura de los gases comprimidos.Internal combustion engine according to any of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, provided with supercharging by means of one or more turbochargers (23). In addition, the engine may be equipped with one or more cooling devices (24), at the outlet of the turbochargers (23), to reduce the temperature of the compressed gases. 10. Motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o 9, refrigerado por aire. Este motor carece de la envolvente de refrigeración (18). En su lugar, las superficies del motor que deben refrigerarse están dotadas de aletas que incrementan su superficie expuesta al aire. El calor se extrae del motor haciendo circular aire a través de las aletas. Internal combustion engine according to any of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9, air-cooled. This motor lacks the cooling envelope (18). Instead, the surfaces of the engine to be cooled are provided with fins that increase their surface area exposed to the air. Heat is removed from the engine by circulating air through the fins.
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Ref document number: 2936831

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