ITVE20010034A1 - Motore rotativo a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELLA DOMANDA DI BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE

La presente invenzione riguarda un motore rotativo a combustione interna. Come è ben noto i motori a combustione interna si possono suddividere in due tipi: i motori alternativi ed i motori rotativi, i primi sono costituiti da cilindri all'interno dei quali scorre un pistone collegato poi ad una biella che trasmette il moto alternativo del pistone all’albero motore utilizzando il meccanismo biella manovella. Questo tipo di motore ha avuto un enorme diffusione, soprattutto in campo automobilistico sia nella versione a ciclo Otto che nella versione a ciclo Diesel.

Tuttavia questi motori presentano gli inconvenienti tipici dei motori alternativi dovuti alla necessaria conversione del moto alternativo dei pistoni nel moto rotativo dell'albero motore. Ciò comporta una certa complessità costruttiva ed un conseguente costo elevato. Inoltre l’azionamento delle valvole per il controllo delle luci di aspirazione e scarico è problematico richiedendo la realizzazione di sofisticati meccanismi, come appunto l’albero a camme.

Un’alternativa a quanto sopra riportato è costituto dai motori a combustione interna rotativi che sono essenzialmente costituiti da uno statore cavo all’interno del quale è girevolmente montato un rotore in modo che tra statore e rotore venga definita una o più camere che in sequenza diventano una camera di aspirazione, di compressione, di espansione e di scarico. Nello statore sono ricavate le luci di aspirazione della miscela combustibile da immettere nelle camere di aspirazione e le luci di scarico per i gas combusti contenuti nelle camere di scarico.

Il ciclo dei motori rotativi è identico a quello dei motori alternativi, ossia si suddivide in 4 fasi:

• una prima fase di aspirazione in cui la miscela viene aspirata nella camera di aspirazione;

• una seconda fase di compressione in cui la miscela viene compressa nella camera di compressione ed al termine della quale avviene l'accensione della miscela;

• una terza fase di espansione in cui la miscela si espande nella camera di espansione;

• una quarta fase in cui la miscela contenuta dalla camera di scarico viene scaricata.

Sono quindi previsti dei mezzi di accensione della miscela quando il ciclo ha superato la seconda fase, ossia quando la miscela è stata compressa.

Un particolare motore rotativo è quello noto con il nome Wankel il quale è costituito da una cassa statorica a 2 lobi all'interno della quale ruota in modo orbitale un rotore avente forma triangolare con i lati bombati. Il rotore ha una dentatura interna che ingrana con un pignone calettato sull’albero motore il cui asse coincide con l’asse centrale della cassa statorica. Al ruotare dell'albero motore il pignone ingranando con la dentatura interna del rotore mette in rotazione, con movimento orbitale, il rotore in modo che i suoi tre vertici siano sempre in contatto con la parte interna della cassa statorica definendo così 3 camere. Sulla cassa statorica è ricavata una luce di immissione ed, immediatamente a valle con riferimento al verso di rotazione del rotore, una luce di scarico. Da parte opposta è applicata sulla cassa statorica una candela di accensione.

Al ruotare del rotore ciascuna delle 3 camere sequenzialmente aumenta di volume iniziando la fase di aspirazione della miscela e quindi la luce di aspirazione viene aperta, poi la luce di aspirazione viene chiusa e la camera inizia a ridursi di volume per cui inizia la fase di compressione; ad un certo punto si ha l’accensione della candela e la camera aumenta di volume iniziando la fase di espansione fino a quando il volume diventa massimo, dopo di che il volume della camera inizia a ridursi, viene aperta la luce di scarico ed inizia la fase di scarico.

Si comprende facilmente che la realizzazione del motore Wankel risulta alquanto complessa: si pensi ad esempio che la realizzazione di un rotore di forma triangolare con i 3 lati bombati costruito in modo tale che ruotando orbitalmente all’interno di uno statore bilobato abbia costantemente i suoi tre vertici in contatto con la parte interna dello statore non risulta affatto semplice. Occorre poi realizzare un meccanismo (pignone e corona dentata interna) che permetta la rotazione orbitale del rotore; inoltre la rotazione comporta dei notevoli problemi per quando riguarda l’equilibratura del motore con conseguente generazione di vibrazioni dannose per il motore stesso.

L’apertura delle luci di aspirazione e di scarico deve essere controllata con opportuni dispositivi di controllo e comando che aumentano la complessità del motore. Infine il controllo per il comando delle luci di aspirazione e di scarico deve essere molto preciso.

A causa di questi inconvenienti il motore Wankel ha avuto scarso successo, soprattutto se confrontato con i motori tradizionali. Infatti le sue applicazioni sono molto limitate e sono lontane dal raggiungere la diffusione dei motori alternativi.

Sono stati quindi sviluppati svariati motori rotativi, ma con successo decisamente inferiore rispetto al motore Wankel. Questi motori sono impiegati in applicazioni sporadiche e molto particolari, tanto da essere considerati tutt'oggi dei motori di tipo sperimentale.

Sebbene i motori rotativi permettano di superare alcune limitazioni dei motori alternativi, essi si basano su meccanismi o meglio capsulismi che non ne rendono ottimale il funzionamento.

Come richiamato sopra, se dal punto di vista funzionale risultano essere più semplici dei corrispondenti motori alternativi, è altrettanto vero che nella realizzazione costruttiva si incontrano notevoli difficoltà nel tentativo di ottenere un motore avente un’efficienza pari a quella dei motori alternativi. Questi problemi sono da ricercarsi essenzialmente nella complessità dei meccanismi sinora ideati, nella difficoltà di controllare l'apertura e chiusura delle luci di aspirazione e di scarico e nel controllo delle quattro fasi del ciclo di combustione.

In conseguenza della complessità dei singoli componenti costituenti il motore, sono necessarie lavorazioni meccaniche particolari e complesse che richiedono l’utilizzo di macchine utensili sofisticate e tempi di lavorazione lunghi per cui aumenta in modo sensibile il costo finale del motore.

Scopo dell’invenzione è quello di realizzare un motore rotativo a combustione interna in modo da superare le limitazioni imposte dal motore alternativo, ma che nel contempo sia costruttivamente semplice così da ovviare agli inconvenienti sopra citati riferentesi ai motori rotativi. Inoltre il motore rotativo deve essere semplice e risultare compatto e leggero.

Lo scopo è raggiunto con un motore del tipo indicato inizialmente, ossia un motore rotativo a combustione interna comprendente un corpo statorico cavo 12 all’interno del quale è girevolmente montato almeno un organo retorico 104, 204 in modo che tra detto corpo statorico cavo 12 e ciascuno di detto almeno un organo retorico 104, 204 è definita almeno una camera 112, 114, 212, 214 che in sequenza diventa una camera di aspirazione 112, di compressione 114, di espansione 212 e di scarico 214, in detto corpo statorico cavo 12 sono ricavate almeno una luce di aspirazione 116 della miscela combustibile o del fluido comburente da immettere in detta almeno una camera di aspirazione 112 ed almeno una luce di scarico 216 per i gas combusti da detta camera di scarico 214 e sono presenti mezzi di accensione o di iniezione di un fluido combustibile, caratterizzato dal fatto che detto corpo statorico cavo 12 presenta una sezione interna cilindrica suddivisa in una prima e seconda porzione cilindrica 100, 200 mediante un setto separatore 18, detti almeno un organo retorico 104, 204 sono due solidalmente collegati tra di loro, un primo organo retorico 104 posizionato all’interno di detta prima porzione cilindrica 100 definente almeno una camera di aspirazione 112 ed una camera di compressione 114 della miscela combustibile o del fluido comburente ed un secondo organo retorico 204 posizionato all’interno di detta seconda porzione cilindrica 200 definente almeno una camera di espansione 212 ed una camera scarico 214 dei gas combusti e dal fatto che detta luce di aspirazione 116 è ricavata in detta prima porzione cilindrica 100 in modo da alimentare detta almeno una camera di aspirazione 112 e detta luce di scarico 216 è ricavata in detta seconda porzione cilindrica 200 in modo da scaricare detta almeno una camera di scarico 214 e che nel setto separatore 18 è ricavata almeno una luce di passaggio 20 della miscela combustibile o fluido comburente da detta almeno una camera di compressione 114 a detta almeno una camera di espansione 212 e che in detta luce di passaggio 20 è ricavata una camera di combustione 22 della miscela combustibile nella quale alloggiano detti mezzi di accensione o detti mezzi di iniezione.

In tal modo dividendo in due sezioni la parte interna del corpo statorico ed alloggiando in ciascuna delle due parti un rotore in modo che nella prima sezione vi sia solo la fase di aspirazione e di compressione e nella seconda sezione la fase di espansione e di scarico, è possibile realizzare ciascuna parte nel miglior modo possibile ottimizzando quindi il funzionamento che ciascuna parte deve assolvere.

In particolare l’apertura e la chiusura di detta almeno una luce di aspirazione essendo comandata da detto primo organo rotorico, l’apertura e la chiusura di detta luce di scarico essendo comandate da detto secondo organo rotorico e l’apertura e chiusura di detta luce di passaggio essendo comandate da detto primo e secondo organo rotorico.

In tal modo risulta notevolmente semplificato il sistema che permette di controllare le luci di aspirazione e di scarico in quanto sono state eliminate le tradizionali valvole comandate da meccanismi che aumentano le difficoltà costruttive e di funzionamento del motore.

Questi ed altri vantaggi saranno maggiormente evidenti dalla seguente dettagliata descrizione data a scopo illustrativo e non limitativo con riferimento ai seguenti disegni in cui:

• la figura 1 rappresenta in vista esplosa un motore rotativo secondo la presente invenzione;

• le figure 2 e 3 rappresentano due sezioni trasversali del motore di fig.1 illustranti rispettivamente le camere di aspirazione e compressione, e le camere di espansione e scarico;

• le figure 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i, 4l, 4m, 4n rappresentano lo sviluppo crconferenziale del motore di fig.1 e illustranti in sequenza il ciclo operativo del motore;

• la figura 5 rappresenta in vista esplosa una prima variante dell’invenzione; • le figure 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h rappresentano lo sviluppo drconferenziale del motore di fìg.5 e illustranti in sequenza il dclo operativo del motore;

• le figure 7 e 8 rappresentano in vista frontale due possibili realizzazioni costruttive dei risalti retrattili;

• la figura 9 rappresenta in vista frontale una variante costruttiva delle luci di aspirazione e di scarico.

Nella figura 1 è rappresentato complessivamente con 10 un motore rotativo a combustione interna che nel prosieguo della descrizione, a solo scopo descrittivo, si suppone realizzi un dclo Otto. Il motore rotativo 10 comprende un corpo statorico cavo 12 avente una sezione interna dlindrica suddivisa in una prima porzione dlindrica 100 e in una seconda porzione cilindrica 200 mediante un setto separatore 18. La prima porzione clindrica 100 è chiusa da un primo coperchio o fondo di chiusura 102, mentre la seconda porzione cilindrica 200 è chiusa da un secondo coperchio o fondo di chiusura 202. Ali’intemo della prima porzione dlindrica 100 è girevolmente montato un primo organo rotorico 104 avente una forma a disco sulla cui parte periferica è ricavato un incavo 106 che si estende sostanzialmente per metà della drconferenza. Il primo organo rotorico 104 è racchiuso assialmente tra il setto separatore 18 ed il primo coperchio 102 ed è contenuto radialmente nella prima porzione cilindrica 100 definendo così tra l’incavo 106 e la parte cilindrica interna della prima porzione cilindrica 100 una camera che, come risulterà dalla successiva descrizione, diventa in successione una camera di aspirazione ed una camera di compressione.

Analogamente all'interno della seconda porzione cilindrica 200 è girevolmente montato un secondo organo rotorìco 204 simile e solidale in rotazione con il primo organo rotorìco 104 mediante un albero motore 24. Il secondo organo rotorìco 204 ha quindi una forma a disco sulla cui parte periferica è ricavato un incavo 206 che si estende sostanzialmente per metà della circonferenza e sfasato di 180° rispetto all'incavo 106. Il secondo organo rotorìco 204 è racchiuso assialmente tra il setto separatore 18 ed il secondo coperchio 202 ed è contenuto radialmente nella seconda porzione cilindrica 200 definendo così tra l’incavo 206 e la parte cilindrica interna della seconda porzione cilindrica 200 una camera che, come risulterà dalla successiva descrizione, diventa in successione una camera di compressione ed una camera di scarico.

Come si nota dalle figure 1 e 2, nella prima porzione cilindrica 100 del corpo statorico cavo 12 è ricavata una prima sede 108 contenente un primo risalto retrattile 110 che sporgendo radialmente verso l’interno rimane costantemente in contatto con la superficie esterna periferica del primo organo rotorìco 104 in modo che, quando l’incavo 106 del primo organo rotorìco 104 transita al di sotto del primo risalto retrattile 110, la camera formata dall’incavo 106 viene divisa in due, una camera 112 che aumenta di volume definente una camera di aspirazione ed una camera 114 che diminuisce di volume definente una camera di compressione.

Dalle figure 1 e 3 si nota che analogamente nella seconda porzione cilindrica 200 del corpo statorico cavo 12 è ricavata una seconda sede 208 contenente un secondo risalto retrattile 210 che sporgendo radialmente verso l'interno rimane costantemente in contatto con la superficie esterna periferica del secondo organo retorico 204 in modo che, quando l’incavo 206 del secondo organo retorico 204 transita al di sotto del secondo risalto retrattile 210, la camera formata dall’incavo 206 viene divisa in due parti, una camera 212 che aumenta di volume definente una camera di espansione ed una camera 214 che si riduce di volume definente una camera di scarico.

Dalle figure 1 e 4b si nota che nel setto separatore 18 è ricavata luce di passaggio 20 che mette in comunicazione la parte interna della prima porzione cilindrica 100 con la seconda porzione cilindrica 200. Nella luce di passaggio 20 è prevista una camera di combustione 22 nella quale sono previsti mezzi di accensione della miscela costituiti da una candela di accensione di tipo noto, non rappresentata nelle figure.

Dalla figura 1 e dalle figure 4 si può notare che nel primo coperchio 102 è ricavato un foro 116 che costituisce la luce di aspirazione della miscela, tale foro o luce di aspirazione 116 è posto in prossimità e a valle del primo risalto retrattile 110 rispetto al verso di rotazione degli organi retorici 104, 204, indicato dalla freccia F30 ed il primo risalto retrattile 110 è posto in prossimità e a valle della luce di passaggio 20 rispetto al verso di rotazione degli organi retorici 104, 204.

Si può notare che nel secondo coperchio 202 è ricavato un foro 216 che costituisce la luce di scarico della miscela, tale foro o luce di scarico (216) è posto in prossimità e a monte del secondo risalto retrattile 210 rispetto al verso di rotazione di detti organi rotorici 104, 204 ed il secondo risalto retrattile 210 è posto in prossimità e a monte della luce di passaggio 20 rispetto al verso di rotazione degli organi rotolici 104, 204.

Viene ora descritto il funzionamento del motore rotativo con riferimento alle figure 4 che rappresentano il rotore in diverse e successive posizioni sfasate di 90° l’una rispetto alla precedente. Si fa presente che i riferimenti numerici citati nella descrizione relativa al funzionamento sono riportati nelle prime due figure 4a e 4b e non necessariamente nelle altre figure per semplicità di rappresentazione.

A partire dalla posizione iniziale rappresentata dalla figura 4a con rotore a 0° si ha che:

• quando l’incavo 106 del primo organo retorico 104 inizia a presentarsi al di sotto del primo risalto retrattile 110 (vedi fig.4a) e quindi ad aprire la luce di aspirazione 116, la camera delimitata a monte dal primo risalto retrattile 110 aumenta di volume ed essendo in comunicazione con la luce di aspirazione 116 aspira miscela combustibile o fluido comburente (come indicato dalla freccia F10 di fig.4a) costituendo la camera di aspirazione 112 dando così inizio alla fase di aspirazione (fig.4a, 4b);

• dopo aver compiuto 1⁄2 giro (fig.4c con rotore a 180°) l’incavo 106 ha superato il primo risalto retrattile 110, il primo organo retorico 104 chiude la luce di aspirazione 116 terminando così la fase di aspirazione e la camera rimane chiusa e a volume costante per un ulteriore 1⁄2 giro (fig.4d); • dopo 1 giro (fig.4e con rotore a 360°) il secondo organo rotorico 204 chiude la luce di passaggio 20, l’incavo 106 del primo organo rotorico 104 inizia a transitare al di sotto del primo risalto retrattile 110 e la camera formata dall’incavo 106 nel quale è contenuta la miscela o fluido comburente aspirati è delimitata a valle dal primo risalto retrattile 110 per cui il suo volume diminuisce costituendo la camera di compressione 114 ed inizia così la fase di compressione (fig.4e,4f);

• dopo 1 giro e 1⁄2 (fig.4g con rotore a 540°) termina la fase di compressione, nella camera di combustione 22 avviene la combustione della miscela con eventuale previa iniezione di fluido combustibile e contemporaneamente l'incavo 206 del secondo organo rotorico 204 inizia a transitare in corrispondenza della luce di passaggio 20 permettendo il passaggio della miscela dall’incavo 106 del primo organo rotorico 104 all’incavo 206 del secondo organo rotorico 204, l’incavo 206 del secondo organo rotorico 204 essendo delimitato a monte dal secondo risalto retrattile 210 per cui il suo volume aumenta costituendo la camera di espansione 212 iniziando così la fase di espansione (fig.4g,4h);

• dopo 2 giri (fig.4i con rotore a 720°) l’incavo 206 ha superato il secondo risalto retrattile 210, termina la fase di espansione e il secondo organo rotorico 204 compie un altro mezzo giro in cui la camera di espansione 212 non varia il suo volume (fig.4l);

• dopo 2 giri e mezzo (fig.4m con rotore a 900°) l’incavo 206 del secondo organo rotorico 204 inizia a transitare in corrispondenza della luce di scarico 216 aprendola; la camera delimitata a valle dal secondo risalto retrattile 210 diminuisce di volume ed è in comunicazione con la luce di scarico 216 costituendo così la camera di scarico 214 dando così inizio alla fase di scarico come indicato dalla freccia F20 delle fig.4m e fig. 4n; • dopo 3 giri (fig.4a) l’incavo 206 ha superato il secondo risalto retrattile 210, il secondo organo rotorìco 204 chiude la luce di scarico 216 terminando così la fase di scarico.

Contemporaneamente nei 3 giri awengono altri 2 cicli completi in modo analogo a quanto già appena descritto. I tre cicli sono sfasati tra di loro di un giro del rotore, infatti si può notare che un secondo ciclo iniza la fase di aspirazione quando il rotore è nella posizione indicata dalla figura 4e (con rotore a 360°) come indicato dalla freccia F1 ed un terzo ciclo inizia la fase di aspirazione quando il rotore è nella posizione indicata dalla figura 4i (rotore a 720°) come indicato dalla freccia F12.

Conseguentemente in 3 giri del primo e secondo organo rotorìco 104, 204 si verificano 3 cicli completi ed indipendenti.

In figura 5 è rappresenta una seconda variante della presente invenzione nella quale, per semplicità di esposizione, a riferimenti numerici uguali corrispondono elementi analoghi.

Nella figura 5 è rappresentato un motore rotativo 30 realizzato in modo perfettamente analogo al motore rotativo 10 appena descritto ossia un motore che comprende uno statore 12, suddiviso da un setto separatore 18 a formare una prima porzione cilindrica 100 ed una seconda porzione cilindrica 200 contenente rispettivamente un rotore 104 e 204. Sulla periferia dei rotori 104, 204 sono ricavati rispettivamente gli incavi 106 e 206. La prima e seconda porzione cilindrica sono chiuse rispettivamente da un primo coperchio 102 ed un secondo coperchio 202.

Le differenza rispetto al motore 20 consistono nel fatto che:

• nel primo coperchio 102 sono ricavate due luci di aspirazione 116a, 116b situate in modo diametralmente opposto;

• nel secondo coperchio 202 sono ricavate due luci di scarico 21 6a, 216b situate in modo diametralmente opposto;

• nella prima porzione cilindrica 100 sono ricavate in modo diametralmente opposto due sedi 108a, 108b contenente ciascuna rispettivamente un primo risalto retrattile 110a e 110b;

• nella seconda porzione cilindrica 200 sono ricavate in modo diametralmente opposto due sedi, di cui una sola visibile e indicata con riferimento 208a, contenente ciascuna rispettivamente un secondo risalto retrattile 210a e 210b;

• nel setto separatore 18 sono ricavate due luci di passaggio 20a, 20b nelle quali sono ricavate rispettivamente camere di combustione 22a e 22b. Viene ora descritto il funzionamento del motore rotativo 30 con riferimento alle figure 6 che rappresentano il rotore in diverse e successive posizioni sfasate di 90° l’una rispetto alla precedente. A partire dalla posizione iniziale rappresentata dalla figura 6a con rotore a 0° si ha che;

• quando l'incavo 106 del primo organo rotorico 104 inizia a transitare al di sotto di un primo risalto retrattile 110a (vedi fig.6a), la camera formata dall'incavo 106 e delimitata a monte dal primo risalto retrattile 110a è una camera che aumenta di volume ed in comunicazione con la prima luce di aspirazione 116a costituendo così la camera di aspirazione 112 iniziando quindi la fase di aspirazione come indicato dalla freccia F10 delle fig.6a,6b; • dopo aver compiuto 1⁄2 giro (fig.6c con rotore a 180°), l’incavo 106 ha superato il primo risalto retrattile 110a, il primo organo rotorico 104 chiude detta prima luce di aspirazione 116a terminando così la fase di aspirazione e l’incavo 106 del primo organo rotorico 104 inizia a transitare al di sotto di un primo risalto retrattile 110b e la camera formata dall’incavo 106 è delimitata a valle dal primo risalto retrattile 110b per cui diminuisce di volume costituendo così la camera di compressione 114 dando quindi inizio alla fase di compressione (fìg.6c,6d);

• dopo 1 giro (fig.6e con rotore a 360°) la miscela è completamente compressa, nella camera di combustione 22b avviene la combustione della miscela con eventuale previa iniezione di fluido combustibile e contemporaneamente l’incavo 206 del secondo organo rotorico 204 inizia a transitare in corrispondenza della seconda luce di passaggio 20b permettendo il passaggio della miscela dall’incavo 106 del primo organo rotorico 104 all'incavo 206 del secondo organo rotorico 204, l’incavo 206 del secondo organo rotorico 204 essendo delimitato a monte dal secondo risalto retrattile 21 Ob per cui il suo volume aumenta costituendo la camera di espansione 212 iniziando così la fase di espansione (fig.6e,6f);

• dopo 1 giro e mezzo (fig.6g con rotore a 540°) la miscela si è completamente espansa e l’incavo 206 del secondo organo rotorico 204 inizia a transitare in corrispondenza della prima luce di scarico 216a aprendola, la camera delimitata a valle dal secondo risalto retrattile 210a diminuisce di volume ed è in comunicazione con la prima luce di scarico 21 6a costituendo così la camera di scarico 214 dando inizio alla fase di scarico come indicato dalla freccia F2 delle fig.6g, 6h;

• dopo 2 giri (fig.6a) l’incavo 206 ha superato il secondo risalto retrattile 21 Oa, il secondo organo rotorico 204 chiude la prima luce di scarico 216a terminando così la fase di scarico.

Contemporaneamente nei 2 giri avvengono altri 3 cicli completi in modo analogo a quanto già appena descritto. I 4 cicli sono sfasati tra di loro di mezzo giro del rotore, infatti si può notare che un secondo ciclo inizia la fase di aspirazione, utilizzando la medesima luce di aspirazione 116a, quando il rotore è nella posizione indicata dalla figura 6e (rotore a 360°) come indicato dalla freccia F1, mentre utilizzando la seconda luce di aspirazione 116b un terzo ciclo inizia la fase di aspirazione quando il rotore è nella posizione indicata dalla figura 6c (rotore a 180°) come indicato dalla freccia F12 ed, infine, un quarto ciclo inizia la fase di aspirazione quando il rotore è nella posizione indicata dalla figura 6g (rotore a 540°) come indicato dalla freccia F1 -Conseguentemente in 2 giri del primo e secondo organo rotorico 104, 204 si verificano 4 cicli completi ed indipendenti.

Nella figura 7 è rappresenta una prima realizzazione costruttiva del primo risalto retrattile 110, ed in modo analogo anche del secondo risalto retrattile 210, in cui si nota che il primo risalto retrattile 110 è scorrevole in senso radiale all'interno della sua sede 108 ed è elasticamente tenuto premuto contro la superfìcie periferica del primo organo rotorico 104. In particolare il risalto retrattile 110 è costituiti da 4 lamine accostate tra loro ma indipendenti nel movimento in modo che l’interazione con il profilo dell'organo rotorico 104 avvenga in modo graduale. I sistemi che agiscono sul risalto retrattile 110 possono essere tra i più svariati quali ad esempio quelli meccanici, desmodromici, idraulici o pneumatici.

Nella figura 8 che rappresenta una prima variante di realizzazione del primo risalto retrattile 110, ed in modo analogo anche del secondo risalto retrattile 210, si nota che lo stesso è incernierato ed elasticamente tenuto premuto contro la superficie periferica del primo organo retorico 104. Anche in questo caso i sistemi possono essere meccanici, desmodromici, idraulici, pneumatici o combinazione di essi.

Nella figura 9 è rappresentata una variante costruttiva della luce di aspirazione 116 la quale, anziché essere ricavata sul primo coperchio 102, viene ricavata direttamente nella prima porzione cilindrica 100 dello statore 12. Analogamente la luce di scarico 206, anziché essere ricavata sul secondo coperchio 202, viene ricavata direttamente nella seconda porzione cilindrica 200 dello statore 12.

Ovviamente nella parte fissa statorica e/o nella parte rotorica sono previsti degli organi di tenuta o guarnizioni per impedire eventuali perdite che comprometterebbero il buon funzionamento del motore.

Il motore sarà provvisto di un circuito di lubrificazione per la lubrificazione degli organi mobili o rotanti ed un impianto di raffreddamento per raffreddare le parti maggiormente riscaldate del motore.

Con la presente invenzione oltre a conseguire i vantaggi già illustrati che possono essere cosi riassunti:

• semplicità costruttiva in quanto il motore risulta composto da pochi elementi che non presentano particolari difficoltà costruttive;

• compattezza e leggerezza perché il motore si presenta esternamente come un cilindro facilmente collocabile in un vano motore di un veicolo; si conseguono i seguenti ulteriori vantaggi:

• distribuzione di coppia più favorevole dovuto al fatto che avviene una fase di scoppio ogni mezzo giro di albero; questo determina un’uniformità di spinta paragonabile solo a motori tradizionali con elevato frazionamento di cilindrata (pluricilindrici); si tenga presente inoltre che il braccio di leva risulta costante durante la rotazione del rotore, e pari alla distanza degli incavi dall’asse di rotazione; nel sistema tradizionale con biella e manovella tale braccio varia invece con legge sinusoidale dal valore massimo pari al raggio di manovella al valore zero;

• vibrazioni ridotte, dato che il rotore è staticamente equilibrato per sua natura, e può esserlo anche dinamicamente con facili accorgimenti.

Ovviamente nel caso si realizzi il ciclo Diesel anziché miscela verrà aspirata aria ed anziché una candela di accensione sarà previsto in iniettore per iniettare il gasolio.

In alternativa è anche possibile prevedere su ciascuno dei rotori 104, 204 due incavi diametralmente opposti che si estendono per un quarto della circonferenza del rotore; in tal caso si raddoppiano i cicli a parità di numero di giri effettuati dal rotore. Oppure in modo del tutto analogo si possono prevedere tre o più incavi per ciascun organo rotorico.

E’ possibile prevedere dei motori rotativi che sono la composizione di più motori precedentemente descritti; in questo caso le luci di aspirazione e di scarico devono essere realizzate direttamente nel corpo statorico, come indicato nella figura 9.

Ovviamente varianti o modifiche concettualmente e funzionalmente equivalenti ricadono nell’ambito della presente invenzione.

Ad esempio è possibile prevedere delle luci di passaggio 20a, 20b inclinate nel senso del moto di rotazione dei rotori così da favorire il passaggio della miscela da una camera del primo organo rotorico alla camera del secondo organo rotorico.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motore rotativo a combustione interna comprendente un corpo statorico cavo (12) all’interno del quale è girevolmente montato almeno un organo rotorico (104, 204) in modo che tra detto corpo statorico cavo (12) e ciascuno di detto almeno un organo retorico (104, 204) è definita almeno una camera (112, 114, 212, 214) che in sequenza diventa una camera di aspirazione (112), di compressione (114), di espansione (212) e di scarico (214), in detto corpo statorico cavo (12) sono ricavate almeno una luce di aspirazione (116) della miscela combustibile o del fluido comburente da immettere in detta almeno una camera di aspirazione (112) ed almeno una luce di scarico (216) per i gas combusti da detta camera di scarico (214) e sono presenti mezzi di accensione o di iniezione di un fluido combustibile, caratterizzato dal fatto che detto corpo statorico cavo (12) presenta una sezione interna cilindrica suddivisa in una prima e seconda porzione cilindrica (100, 200) mediante un setto separatore (18), detti almeno un organo retorico (104, 204) sono due solidalmente collegati tra di loro, un primo organo retorico (104) posizionato all’interno di detta prima porzione cilindrica (100) definente almeno una camera di aspirazione (112) ed una camera di compressione (114) della miscela combustibile o del fluido comburente ed un secondo organo retorico (204) posizionato all’interno di detta seconda porzione cilindrica (200) definente almeno una camera di espansione (212) ed una camera scarico (214) dei gas combusti e dal fatto che detta luce di aspirazione (116) è ricavata in detta prima porzione cilindrica (100) in modo da alimentare detta almeno una camera di aspirazione (1 12) e detta luce di scarico (216) è ricavata in detta seconda porzione cilindrica (200) in modo da scaricare detta almeno una camera di scarico (214) e che nel setto separatore (18) è ricavata almeno una luce di passaggio (20) della miscela combustibile o fluido comburente da detta almeno una camera di compressione (114) a detta almeno una camera di espansione (212) e che in detta luce di passaggio (20) è ricavata una camera di combustione (22) della miscela combustibile nella quale alloggiano detti mezzi di accensione o detti mezzi di iniezione.
2. 2. Motore rotativo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto primo organo rotorico (104) è racchiuso assialmente ed a contatto con detto setto separatore (18) ed una prima parete di fondo di chiusura (102) del corpo statorico cavo (12), detto primo organo rotorico (104) ha una forma cilindrica la cui parte periferica è a contatto con la parte interna di detta prima porzione cilindrica (100) e sulla quale è ricavato un incavo (106) definendo così tra detto incavo (106) e detta parte cilindrica interna (100) detta almeno una camera di aspirazione (112) ed una camera di compressione (1 14) e dal fatto che detto secondo organo retorico (204) è racchiuso assialmente tra detto setto separatore (18) ed una seconda parete di fondo di chiusura (202) del corpo statorico cavo (12), detto secondo organo retorico (204) ha una forma cilindrica sulla cui parte periferica è ricavato un incavo (206) ed è contenuto radialmente nella parte cilindrica interna di detta prima porzione cilindrica (200) definendo così tra detto incavo (206) e detta parte cilindrica interna detta almeno una camera di espansione (212) ed una camera di scarico (214).
3. 3. Motore rotativo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che in detta prima porzione cilindrica (100) di detto corpo statorico cavo (12) sporge radialmente e verso l’interno almeno un primo risalto retrattile (110) che rimane costantemente in contatto con detta superficie esterna radiale di detto primo organo rotorìco (104) in modo che quando l’incavo (106) del primo organo rotorìco (104) transita al di sotto di detto primo risalto retrattile (110) il volume definito dall'incavo (106) viene diviso in due camere, una camera che aumenta di volume definente detta almeno una camera di aspirazione (112) ed una camera che diminuisce di volume definente detta almeno una camera di compressione (114), e che in detta seconda porzione cilindrica (200) di detto corpo statorico (12) sporge radialmente e verso l’interno almeno un secondo risalto retrattile (210) che rimane costantemente in contatto con detta superficie esterna radiale di detto secondo organo rotorìco (204) in modo che quando l’incavo (206) del primo organo rotorìco (204) transita al di sotto di detto almeno secondo risalto retrattile (210) il volume definito dall’incavo (206) viene diviso in due camere, una camera che aumenta di volume definente detta almeno una camera di espansione (212) ed una camera che si riduce di volume definente detta almeno una camera di scarico (214).
4. 4. Motore rotativo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che in detta prima porzione cilindrica (100) del corpo statorico cavo (12) detta almeno una luce di aspirazione (116) è posta in prossimità e a valle di detto almeno un primo risalto retrattile (110) rispetto al verso di rotazione del primo organo rotorìco (104) e detto primo risalto retrattile (110) è posto in prossimità e a valle di detta luce di passaggio (20) presente nel setto separatore (18) rispetto al verso di rotazione del primo organo rotorìco (104) e che in detta seconda porzione cilindrica (200) di detto corpo statorico cavo (12) detta luce di passaggio (20) è posta in prossimità e a valle di detto almeno secondo risalto retrattatile (210), detto secondo risalto (210) è posto in prossimità e a valle rispetto a detta almeno una luce di scarico (216).
5. 5. Motore rotativo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta almeno una luce di passaggio (20) è ricavata su detto setto separatore (18) in modo che al ruotare di detto primo e secondo organo rotorico (104, 204) si trovi in corrispondenza dell'incavo (106,206) di detti primo e secondo organo rotorico (104, 204) così da poter mettere in comunicazione detta camera di compressione (114) con detta camera di espansione (214), l’apertura e chiusura di detta luce di passaggio (20) essendo così comandate da detto primo e secondo organo rotorico (104, 204).
6. 6. Motore rotativo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta almeno una luce di aspirazione (116) è ricavata su detta prima parete di fondo di chiusura (102) di detta prima porzione cilindrica (100) in modo che al ruotare di detto primo organo rotorico (104) si trovi in corrispondenza di detto primo incavo (106) così da poter comunicare con detta camera di aspirazione (112), che detta almeno una luce di scarico (216) è ricavata su detta seconda parete di fondo di chiusura (202) di detta seconda porzione cilindrica (200) in modo che al ruotare di detto secondo organo rotorico (204) si trovi in corrispondenza dell’incavo (206) così da poter comunicare con detta camera di scarico (214), l'apertura e la chiusura di detta almeno una luce di aspirazione (116) essendo così comandate da detto primo organo rotorico (104), l’apertura e chiusura di detta luce di scarico (216) essendo così comandate da detto secondo organo rotorico (204).
7. 7. Motore rotativo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta almeno una luce di aspirazione (116) è ricavata sulla parete cilindrica di detta prima porzione cilindrica (100) in modo che al ruotare di detto primo organo rotorico (104) si trovi in corrispondenza di detto primo incavo (106) cosi da poter comunicare con detta camera di aspirazione (112), che detta almeno una luce di scarico (216) è ricavata sulla parete cilindrica di detta seconda porzione cilindrica (200) in modo che al ruotare di detto secondo organo rotorico (204) si trovi in corrispondenza dell’incavo (206) così da poter comunicare con detta camera di scarico (214), l'apertura e la chiusura di detta almeno una luce di aspirazione (116) essendo così comandate da detto primo organo rotorico (104), l’apertura e chiusura di detta luce di scarico (216) essendo così comandate da detto secondo organo rotorico (204).
8. 8. Motore rotativo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in detta prima porzione cilindrica (100), detto primo organo rotorico (104) presenta un solo incavo (106), detto almeno un primo risalto retrattile (110) è unico e detta almeno una luce di aspirazione (116) è unica così da definire una sola camera di aspirazione (112) ed una sola camera di compressione (214), che in detta seconda porzione cilindrica (200) detto secondo organo rotorico (204) presenta un solo incavo (206), detto almeno un secondo risalto retrattile (210) è unico e detta almeno una luce di scarico (216) è unica così da definire una sola camera di espansione (212) e una soia camera di scarico (214) ed inoltre che detta almeno una luce di passaggio (20) è unica e mette in comunicazione detta camera di compressione (114) con detta camera di espansione (214).
9. 9. Motore rotativo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che ciascun incavo (106, 206) di detto primo e secondo organo rotorico (104, 204) si estendono sostanzialmente per metà della parte periferica cilindrica e sono tra loro sfasati sostanzialmente di 180° così che al ruotare di detti primo e secondo organo rotorico (104, 204): • quando l'incavo (106) di detto primo organo rotorico (104) inizia a presentarsi al di sotto di detto primo risalto retrattile (110) e quindi ad aprire la luce di aspirazione (116), la camera delimitata a monte da detto primo risalto retrattile (110) aumenta di volume ed essendo in comunicazione con detta luce di aspirazione (116) aspira miscela combustibile o fluido comburente, costituendo detta camera di aspirazione (112) dando così inizio alla fase di aspirazione; • dopo aver compiuto 1⁄2 giro l’incavo (106) ha superato detto primo risalto retrattile (110a), detto primo organo rotorico (104) chiude la luce di aspirazione (116) terminando così la fase di aspirazione e la camera rimane chiusa e a volume costante per un ulteriore 1⁄2 giro; • dopo 1 giro detto secondo organo rotorico (204) chiude la luce di passaggio (20), l’incavo (106) di detto primo organo rotorico (104) inizia a transitare al di sotto di detto primo risalto retrattile (110a) e la camera formata dall’incavo (106) nel quale è contenuta la miscela aspirata è delimitata a valle da detto primo risalto retrattile (110a) per cui il suo volume diminuisce costituendo detta camera di compressione (114) ed inizia così la fase di compressione; • dopo 1 giro e 1⁄2 termina la fase di compressione, nella camera di combustione (22) avviene la combustione della miscela con eventuale previa iniezione di fluido combustibile e contemporaneamente l’incavo (206) di detto secondo organo rotorico (204) inizia a transitare in corrispondenza della luce di passaggio (20) permettendo il passaggio della miscela dall’incavo (106) di detto primo organo rotorico (104) all’incavo (206) di detto secondo organo rotorico (204), l'incavo (206) di detto secondo organo rotorico (204) essendo delimitato a valle da detto secondo risalto retrattile (210) per cui il suo volume aumenta costituendo detta camera di espansione (212) iniziando così la fase di espansione; • dopo 2 giri l’incavo (206) ha superato il risalto retrattile (210), termina la fase di espansione e detto secondo organo rotorico (204) compie un altro mezzo giro in cui la camera di espansione (212) non varia il suo volume; • dopo 2 giri e mezzo l’incavo (206) di detto secondo organo rotorico (204) inizia a transitare in corrispondenza della luce di scarico (216) aprendola, la camera delimitata a valle da detto secondo risalto retrattile (210) diminuisce di volume ed è in comunicazione con detta luce di scarico (216) costituendo così detta camera di scarico (214) dando così inizio alla fase di scarico; • dopo 3 giri l’incavo (206) ha superato detto secondo risalto retrattile (210), detto secondo organo rotorico (204) chiude la luce di scarico (216) terminando così la fase di scarico.
10. 10. Motore rotativo secondo una qualsiasi rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che in detta prima porzione cilindrica (100) detto primo organo rotorico (104) presenta un incavo (106), detto almeno un primo risalto retrattile sono due (110a, 110b) e detta almeno una luce di aspirazione sono due (116a, 116b), che in detta seconda porzione cilindrica (200) detto secondo organo rotante (204) presenta un incavo (206), detto almeno un secondo risalto retrattile sono due (21 Oa, 210b) e detta almeno una luce di scarico sono due (216a, 216b) ed inoltre che detta almeno una luce di passaggio sono due (20a, 20b).
11. 11. Motore rotativo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti incavi (106, 206) ricavati su detti primo e secondo organo rotorico (104, 204) sono ricavati per sostanzialmente metà della parte periferica cilindrica e sono tra loro sfasati sostanziai mente di 180° così che al ruotare di detti primo e secondo organo rotorico (104, 204): • quando l’incavo (106) di detto primo organo rotorico (104) inizia a transitare al di sotto di un primo risalto retrattile (110a), la camera formata dall’incavo (106) e delimitata a monte da detto primo risalto retrattile (110a) è una camera che aumenta di volume ed in comunicazione con la prima luce di aspirazione (116a) costituendo così detta camera di aspirazione (112) iniziando quindi la fase di aspirazione; • dopo aver compiuto 1⁄2 giro, l’incavo (106) ha superato detto primo risalto retrattile (110a), detto primo organo rotorico (104) chiude detta prima luce di aspirazione (116a) terminando così la fase di aspirazione e l’incavo (106) di detto primo organo rotorico (104) inizia a transitare al di sotto di un primo risalto retrattile (110b) e la camera formata dall'incavo (106) è delimitata a valle da detto primo risalto retrattile (110b) per cui diminuisce di volume costituendo cosi detta camera di compressione (114) dando quindi inizio alla fase di compressione; dopo 1 giro la miscela è completamente compressa, nella camera di combustione (22b) avviene l’accensione della miscela con eventuale previa iniezione di fluido combustibile e contemporaneamente l’incavo (206) di detto secondo organo retorico (204) inizia a transitare in corrispondenza di una prima luce di passaggio (20b) permettendo il passaggio della miscela dall’incavo (106) di detto primo organo retorico (104) all'incavo (206) di detto secondo organo retorico (204), l’incavo (206) di detto secondo organo retorico (204) essendo delimitato a monte da detto un secondo risalto retrattile (21 Ob) per cui il suo volume aumenta costituendo detta camera di espansione (212) iniziando così la fase di espansione; dopo 1 giro e mezzo la miscela si è completamente espansa e l'incavo (206) di detto secondo organo retorico (204) inizia a transitare in corrispondenza di una prima luce di scarico (216a) aprendola, la camera delimitata a valle da detto secondo risalto retrattile (210a) diminuisce di volume ed è in comunicazione con detta prima luce di scarico (216a) costituendo così detta camera di scarico (214) dando inizio alla fase di scarico; dopo 2 giri l’incavo (206) ha superato detto secondo risalto retrattile (210a), detto secondo organo rotorico (204) chiude la prima luce di scarico (21 6a) terminando così la fase di scarico.
12. 12. Motore rotativo secondo una qualsiasi rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che in detta prima porzione cilindrica (100) detto primo organo rotorico (104) presenta due incavi, detto almeno un primo risalto retrattile sono due (110a, 110b) e detta almeno una luce di aspirazione sono due (116a, 116b), che in detta seconda porzione cilindrica (200) detto secondo organo rotorico (204) presenta due incavi, detto almeno un secondo risalto retrattile sono due (21 Oa, 210b) e detta almeno una luce di scarico sono due (216a, 216b) ed inoltre che detta almeno una luce di passaggio sono due (20a, 20b).
13. 13. Motore rotativo secondo una qualsiasi rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti risalti retrattili (110, 210) sono scorrevoli in senso radiale e sono elasticamente tenuti premuti contro la superficie periferica di detti organi rotorici (104, 204) mediante sistemi meccanici, desmodromici, idraulici o pneumatici.
14. 14. Motore rotativo secondo una qualsiasi rivendicazioni da 1 a 11, caratterizzato dal fatto che detti risalti retrattili (110, 210) sono incernierati ed elasticamente tenuti premuti contro la superficie periferica di detti organi rotorici (104, 204) mediante sistemi meccanici, desmodromici, idraulici o pneumatici.
15. 15. Motore rotativo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il ciclo realizzato dal motore rotativo è un ciclo Otto e detti mezzi di accensione sono costituiti da almeno una candela di accensione.
16. 16. Motore rotativo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto che il ciclo realizzato dal motore rotativo è un ciclo Diesel e detti mezzi di iniezione sono costituiti da almeno un iniettore.
17. 17. Motore rotativo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in detto corpo statorico cavo (12) e/o in detti primo e secondo organi rotorici (104, 204) sono previsti organi di tenuta o guarnizioni per impedire eventuali perdite.
18. 18. Motore rotativo composto da uno o più motori rotativi secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.