MX2012000084A - Motor de ciclo con volumen de motor descoplado. - Google Patents

Abstract

Un método y aparato mejorados para incrementar la eficiencia de los motores de combustión interna en los cuales la comprensión y la combustión de una mezcla de Aire/Combustible se lleva acabó sin una carrera de comprensión como se utiliza en los motores de combustión interna convencionales y la expansión de la mezcla quemada se realiza para incrementar significativamente la proporción de expansión dando como resultado un incremento significativo en la cantidad de trabajo extraído a partir de la expansión de la mezcla quemada. Se describen varias modalidades. En la modalidad referida, la mezcla de Aire /Combustible externamente comprimida se quema en una cama de combustión de volumen variable y posterior se expande en un cilindro convencional que desplaza un pistón de potencia para producir La rotación de un cigüeñal convencional para impulsar un vehículo u otro dispositivo. La separación de la cámara de combustión de volumen variable del cilindro convencional elimina la carrera de compresión del ciclo Otto convencional y proporciona de expansión de la mezcla de Aire/Combustible quemada que es sustancialmente mayor que la proporción de comprensión en un motor convencional incrementado por consiguiente sustancialmente la cantidad de trabajo útil que se puede extraer a partir de la expansión de la mezcla de Aire/Combustión quemada. La operación sobre el rango completo requerimientos de carga del motor se adecua variando la compresión de la mezcla de Aire/Combustible y el volumen de la cámara de combustión de volumen variable.

Description

MOTOR DE CICLO CON VOLUMEN DE MOTOR DESCOPLADO CAMPO Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención, que se refiere como el Motor de Ciclo Con Volumen de Motor Descoplado (DEV) , se diseña para mejorar sustancialmente la función de los motores de combustión interna mejorando la combustión y la extracción de energía a partir de estos motores. El foco de esta invención se refiere a recuperar más energía a partir de la combustión de una mezcla de combustible de hidrocarburos-aire (a partir de ahora denominada mezcla de Aire/Combustible) u otros tipos de mezclas combustibles tales como una mezcla hidrógeno/oxígeno u otras mezclas combustibles que se suministran a un motor de combustión interna. Se sabe que una proporción de expansión grande, que es la proporción del volumen de los gases quemados después de la expansión en el motor al volumen de los gases quemados en su máxima presión en la cámara de combustión, extraerá más energía a partir de la mezcla de Aire/Combustible anteriormente mencionada y que la eficiencia termodinámica incrementa a medida que incrementa la proporción de expansión.

Los motores de combustión interna actuales tienen las mismas proporciones de compresión y de expansión debido a consideraciones mecánicas y de combustión inherentes. La proporción de compresión de un motor de Ciclo Otto típico que utiliza gasolina como un combustible, usualmente está limitada a un rango de valores desde 8 hasta 1 con un limite superior de aproximadamente 12 a 1 dependiendo de factores tales como la mezcla de combustible, la temperatura inicial del combustible poco antes de la compresión, el "octanaje" del combustible, los requerimientos de potencia necesitados, la forma mecánica de la cámara de compresión, los "puntos calientes", el enfriamiento pobre de las superficies, y otras consideraciones. Para los motores alimentados con diesel, la proporción de compresión típica es aproximadamente 16 a 1 y más arriba hasta aproximadamente 22 a 1, con mucho las mismas restricciones por lo que respecta al motor de gasolina. Otros combustibles presentan limitaciones similares.

La termodinámica muestra que comprimir cualquier gas (o cualquier mezcla de gases) causa que tanto la presión como la temperatura del gas se eleven debido a la energía añadida al gas (a partir del trabajo realizado comprimiendo el gas) . Todas las mezclas combustibles tienen una "temperatura de inflamación" y tras alcanzar esa temperatura se auto encenderán. Ese fenómeno de auto-ignición, en un motor de Ciclo Otto, se conoce como "golpeteo" o "picado por autoencendido" y puede causar daño al motor si se le permite ocurrir continuamente. En un motor de diesel, esa característica específica se utiliza para encender espontáneamente el combustible. El sonido típico del motor de diesel es la explosión del combustible en lugar de encender por medio de una bujía y posteriormente quemar lentamente (algunos milisegundos ) como en el Ciclo Otto.

Se han descrito varias técnicas en diversas patentes que proporcionan un método para "alargar" la restricción de compresión proporcionando un pistón cargado por resorte conectado a la cámara de compresión principal tal que a medida que la presión de compresión alcance un nivel predeterminado causará que el pistón cargado por resorte se mueva en tal una manera que incremente efectivamente el "volumen de espacio libre" de la cámara de compresión y limitando por consiguiente la presión (un poco) de modo que no ocurra el "golpeteo". Hasta cierto punto, la proporción de expansión se ha incrementado ligeramente logrando por consiguiente un incremento en la eficiencia. (Vea las Patentes Norteamericanas Nos. #5,341,771 y #5,970,944) .

En otros intentos por ganar un mejor ahorro de combustible, se utiliza una "cámara de pre-combustión" para permitir una mejor ignición de una pequeña cantidad de la mezcla de Aire/Combustible que posteriormente se utiliza para encender el balance del combustible en la cámara de combustión de potencia principal. En algunos casos, la cámara de pre-combustión se utiliza para proporcionar una "mezcla de Aire/Combustible más rica" permitiendo por consiguiente que una mezcla de gas "más pobre", en el área de pistón de la cámara de combustión de potencia principal, se encienda "confiablemente". (Vea la Patente Norteamericana No. #4,864,989). Algunas veces la cámara de pre-combustión se utiliza para evitar el mezclado significativo de una porción de la nueva mezcla de Aire/Combustible fresca con "gases quemados viejos" gastados que "diluirían" la siguiente mezcla nueva disminuyendo la eficiencia global del proceso de combustión y reduciendo la utilización de la energía almacenada en el combustible (Vea la Patente Norteamericana No. #3,967,611). Estos "gases quemados viejos" tienen lugar por el purgamiento incompleto de la cámara del cilindro de potencia al final de la carrera de escape.

Otras patentes previas han utilizado métodos mecánicos complejos para variar el volumen de espacio libre en la parte superior de la carrera elevando o descendiendo los pistones, el cigüeñal y porciones del tren motriz (es decir la transmisión) cuando las demandas de baja potencia del motor permiten que una cantidad más pequeña de combustible ingrese al volumen de combustión. Esto también requiere que la operación de las válvulas de admisión y de escape se modifique simultáneamente para mantener la proporción de compresión tal que permanezca debajo del punto de inflamación espontánea. (Vea la Patente Norteamericana No. #4,174,683).

Otras patentes varían la temporización de la válvula de admisión que permite la "imbricación" de la válvula de admisión con la carrera de compresión, cambiando por consiguiente efectivamente la proporción de compresión "aparente". El procedimiento de cierre de la válvula de admisión variable se acompaña por un pistón cargado por resorte (o de posicionamiento hidráulico) auxiliar para variar el "volumen de espacio libre" por encima de la cabeza del "pistón de potencia" tal que la carrera de compresión se mantiene en un valor suficientemente bajo que está debajo del punto de inflamación espontánea. (Vea las Patentes Norteamericanas Nos #4,033,304 y #4,138,973) .

En otra patente, la Patente Norteamericana No. #6,073,605, la cámara de combustión principal sólo contiene aire, ya que la carrera de compresión se acerca a la posición de "punto muerto superior" (a partir de ahora referido como TDC) , la temperatura del aire se ha elevado a una presión y temperatura muy altas. Después, cuando se abre la válvula de interconexión (entre la cámara de pre-combustión y la cámara de combustión principal que incluye la cámara del pistón de potencia) , el aire a alta presión (y alta temperatura) entra precipitadamente a la cámara de pre-combustión y enciende el combustible. Este tipo de disposición tiene varios problemas incluyendo la quema incompleta del combustible debido al mezclado incompleto del aire y el combustible y también las velocidades extremas de los gases muy calientes que erosionarían el mecanismo de válvula entre las cámaras.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es concentrarse en la razón real que un motor de combustión interna tiene la capacidad de transformar la energía almacenada en el combustible y utilizarla para realizar trabajo mecánico. Es decir, concentrarse en tener una expansión grande del gas (una expansión de 12 a 1 o mayor y un límite superior de aproximadamente 40 a 1). La compresión realizada por un compresor externo, sobre la mezcla de Aire/Combustible, se mantiene baja (usualmente una compresión de 7 a 1 o menos, pero se puede utilizar una compresión más alta de 10 o más) (o sólo se realiza sobre una pequeña cantidad de material gaseoso en el caso de los gases de escape residuales) reduciendo por consiguiente la pérdida de energía debido a la entropía.

Además, se puede mostrar (VEA LA TABLA DEBAJO) que el proceso de compresión es de hecho una operación "con pérdidas" de energía. La proporción de compresión en el Ciclo Otto es la cantidad de disminución expresada como una proporción entre el volumen inicial de la mezcla de Aire/Combustible en el fondo de la carrera de admisión y luego dividida por el volumen de la mezcla de Aire/Combustible en la parte superior de la carrera de compresión. Debido a consideraciones de entropía, no se puede recuperar toda la energía utilizada para comprimir un gas debido a que ningún proceso de conversión de energía es 100% eficiente.

Los Casos incluidos en la siguiente tabla representan una comparación del efecto de varias proporciones de compresión y expansión sobre el trabajo neto disponible a partir de un motor. En la tabla debajo se siguieron ciertos criterios generales; En TODOS los casos mostrados: 1. La cantidad de mezcla de Aire/Combustible fue idéntica . 2. Se asumieron condiciones adiabáticas. 3. La cantidad total de energía generada a partir de la combustión de la Mezcla de Aire/Combustible fue la misma para todos los casos.

El caso A representa un motor de Ciclo Otto "típico" con proporciones de compresión y expansión iguales, y se pueden extraer 100 unidades de trabajo a partir del combustible suministrado. En el caso B, incrementando la proporción de compresión mientras que se mantiene la misma proporción de expansión sólo se pueden obtener 98 unidades de trabajo. La diferencia se debe a la cantidad incrementada de energía utilizada para comprimir la mezcla de Aire/Combustible y no toda esta energía se puede recuperar debido a la entropía. Es una operación "con pérdidas". Inversamente en el caso C, disminuir la proporción de compresión mientras que se mantiene la proporción de expansión da como resultado un INCREMENTO del 9% en el trabajo extraído. Finalmente en el caso D, incrementar la proporción de compresión Y de expansión da como resultado un pequeño incremento del 8% sobre el motor "típico" (pero NO tanto incremento como cuando se DISMINUYÓ la proporción de compresión) .

En el motor de Ciclo DEV, un incremento grande en la proporción de expansión (en los casos E, F, G) da como resultado un incremento significativo en unidades de trabajo obtenido. Además, reducir la proporción de compresión continúa incrementando el trabajo obtenido sobre el motor de Ciclo Otto "típico".

Adicionalmente, en un motor de Ciclo Otto típico existe dilución mediante "gases quemados viejos" (en los casos A, B, C, y D los cálculos INCLUYERON purgar el Ciclo Otto asumiendo que no quedó "gas quemado viejo" alguno en la cámara de combustión para diluir la mezcla de Aire/Combustible entrante) reduciendo adicionalmente la habilidad para lograr un trabajo neto tan alto como se calcula anteriormente (en los casos A o D) .

Dado el hecho que el motor de Ciclo DEV tiene una proporción de expansión significativamente mayor que cualquier motor de Ciclo Otto, es aparente que se extraerá más energía a partir de una cantidad dada de mezcla de Aire/Combustible. Cuando la cantidad teórica de energía que está disponible (en cantidades idénticas de mezcla de Aire/Combustible) se calcula por medio de análisis termodinámico (utilizando tanto el Ciclo Otto como y Ciclo DEV) se obtiene al menos una mejora del 40% en el motor de Ciclo DEV.

Un resultado similar es cierto para el ciclo Diesel. Es cierto que en configuraciones de potencia muy baja, tanto el ciclo Diesel como el ciclo DEV tienen proporciones de expansión grandes (con el motor de Ciclo DEV preferiblemente teniendo una proporción un poco mayor) . Sin embargo, en configuraciones de potencia muy alta (tales como ascender una larga colina) el ciclo Diesel tiene proporciones de expansión muy bajas que parcialmente dan cuenta del ahorro de combustible reducido bajo estas condiciones. Existen dos razones para este ahorro de combustible reducido bajo estas condiciones de carga debido a la forma en que se introduce el combustible a la cámara de combustión del motor de diesel. En un motor de diesel típico, el sistema inyector de combustible opera en una presión constante y el tiempo requerido para introducir el combustible en el cilindro incrementa en proporción a la cantidad de combustible que se inyecta. Durante el tiempo requerido para inyectar la mayor cantidad de combustible bajo condiciones de carga máxima, el pistón en el cilindro se mueve desde el TDC incrementando el volumen en el cual el combustible está siendo quemado y reduciendo el volumen restante en el cilindro para la expansión de la mezcla de Combustible/Aire quemada a medida que el pistón se mueve al BDC al final de la carrera de potencia. Este volumen creciente se acentúa bajo estas condiciones debido a que la velocidad de operación del motor es usualmente sustancialmente más alta porque el vehículo está operando en un engranaje inferior dando como resultado más movimiento del pistón durante el tiempo requerido para inyectar el combustible. Esta disminución progresiva en el volumen para la expansión durante el tiempo que se inyecta el combustible reduce la proporción de expansión efectiva hasta tan bajo como 5 a 1 cuando se completa la inyección del combustible.

Contrario a la creencia general, el Ciclo Otto estándar es MÁS EFICIENTE bajo configuraciones de potencia máxima en comparación al ciclo Diesel bajo configuraciones de potencia máxima. NOTA: En la mayoría de las aplicaciones, ni los motores de Ciclo Otto ni los motores de ciclo Diesel operan en (o muy cerca de) las configuraciones de potencia máxima por más que un pequeño porcentaje de su tiempo de vida. El motor de Ciclo DEV, como se describe a continuación, también se puede operar en velocidades rotacionales inferiores debido al momento de torsión incrementado, prolongando por consiguiente la vida del motor debido al hecho que el motor de Ciclo DEV produce una carrera de potencia por revolución del cigüeñal. En comparación a un motor de diesel, el ciclo DEV es más eficiente en todas las configuraciones de potencia comparables .

El motor de combustión interna es un "motor térmico", según se define por la termodinámica. Como tal, la energía, almacenada en el combustible, cuando se quema, eleva la temperatura y la presión de los gases quemados. Estas dos propiedades físicas de energía convertida, la presión y temperatura incrementadas de los gases, se utilizan, por ejemplo en un automóvil, para propulsar el vehículo. Esto ocurre utilizando la presión y la temperatura que actúan sobre el "pistón de potencia" del motor del automóvil. A media que el "pistón de potencia" se mueve debido a la fuerza que actúa sobre la superficie del pistón, el volumen de espacio libre por encima del pistón incrementa y la presión comienza a descender a medida que se expande el gas caliente. A medida que se expande el gas, la presión y la temperatura descienden y la energía almacenada en el gas quemado se convierte en "trabajo". Además, esta invención contempla varios métodos para minimizar el mezclado de los gases quemados viejos y sus diversos productos de combustión con la nueva mezcla de Aire/Combustible para controlar mejor el proceso de combustión y mejorar la eficiencia global del motor.

El proceso en desarrollar el motor de Ciclo DEV comenzó con el concepto que un cilindro particular que se llenó con una mezcla de Aire/Combustible en presión aproximadamente atmosférica (un regulador totalmente abierto) generaría la salida de potencia máxima en motores de Ciclo Otto típicos. Como se muestra en la Tabla anterior, incrementar la compresión, y con expansión igual tal como la comparación entre el Caso A y el Caso D, produce un incremento esperado pero modesto en la salida neta. Análisis adicional reveló el hecho que la expansión en exceso de la compresión, como se muestra entre el Caso A y el Caso C también produjo un incremento en la salida y que el incremento en la salida fue un poco mayor que aquel obtenido meramente incrementando la compresión .

Se emprendieron cálculos adicionales, como se muestra en los Casos E, F y G y los resultados muestran no sólo un incremento mucho más sustancial en la salida neta sino también el hecho que proporciones más altas entre la compresión y la expansión produjeron incrementos en la salida neta. La proporción entre la compresión y la expansión en el caso E es 2.67, en el caso F es 3.3375 y en el caso G es 4.45. La conclusión a la que se llegó a partir del análisis de estos cálculos fue que la salida neta incrementada fue realizable haciendo incrementos sustanciales en la expansión de la mezcla de Aire/Combustible quemada. La cantidad de compresión de la mezcla de Aire/Combustible antes de la combustión no afectó dramáticamente la salida neta en proporciones de expansión altas.

Este análisis condujo a la solución; lo que se necesitó fue una proporción de expansión grande (tal vez 20:1) que podría extraer una cantidad muy grande de energía a partir del combustible quemado. Esta solución requirió que el volumen que contuvo la mezcla de Aire/Combustible antes de la combustión fuera significativamente más pequeño (es decir 20 o más veces más pequeño) que el volumen en el que la mezcla quemada se expandiría para producir la salida del motor. Esto posteriormente requirió que la densidad de la mezcla de Aire/Combustible se incrementara de modo que se pudiera empacar en este volumen más pequeño.

En un motor de Ciclo Otto convencional la compresión de la mezcla de Aire/Combustible ocurre en la misma cámara que el proceso de combustión. El requerimiento de un volumen pequeño para la mezcla de Aire/combustible comprimida y un volumen grande para la expansión no se puede lograr en esta configuración convencional. La solución para este problema resultó en el motor de Ciclo DEV que es el tema de esta invención .

Con base en los mecanismos requeridos para lograr estos diferentes volúmenes de compresión y expansión, se vuelve evidente que no habría una necesidad por una carrera de compresión (y sólo un periodo de admisión marginal) , y el motor se volvió el equivalente funcional de un motor de dos (2) carreras. Esto significó que la cantidad de cada carga de mezcla de Aire/Combustible sólo necesitaría ser la mitad de la carga de mezcla de Aire/Combustible para ser comparable a la potencia de un Ciclo Otto de cuatro (4) carreras que opera en la misma velocidad rotacional o el motor podría operar en la mitad de la velocidad rotacional con la misma cantidad de mezcla de Aire/Combustible. La mezcla de Aire/Combustible necesitó ser preparada, comprimida e incrementada en densidad por hasta aproximadamente diez (10) veces. En un motor de Ciclo DEV esto produciría una potencia de salida neta comparable a los motores de Ciclo Otto convencionales del mismo desplazamiento.

Sin embargo, también se contemplan los incrementos de densidad superiores o inferiores tanto en la salida máxima del motor como en la operación de salida inactiva y parcial. Esto requirió un compresor de aire para incrementar la densidad y TAMBIÉN para empujar la mezcla de Aire/Combustible a través de pasajes para cada cámara de combustión de un motor de un solo o múltiples cilindros. Esta compresión también permitió un mezclado grandemente incrementado del aire y el combustible.

En la separación del volumen de combustión a partir del volumen de expansión como se concibe en el motor de Ciclo DEV, es deseable minimizar el mezclado de "gases quemados viejos" de la combustión de la mezcla de Aire/Combustible del ciclo previo con la siguiente mezcla de Aire/Combustible comprimida, especialmente en la operación de marcha lenta en salidas del motor menores que la máxima. La minimización de este mezclado se puede lograr desplazando o purgando los "gases quemados viejos" a partir del volumen de combustión. En la modalidad preferida los "gases quemados viejos" se desplazan a partir del volumen de combustión. La capacidad de desplazar los "gases quemados viejos" a partir del volumen de combustión también proporcionó la manera para variar el volumen de este volumen de combustión para adecuar la operación eficiente en la operación de salida inactiva y parcial. Esta capacidad para desplazar los "gases quemados viejos" permite una mezcla de Aire/Combustible "PURA" en el volumen de combustión que ardería más completamente y más limpiamente, en vez de una mezcla diluida, que existe en un motor de Ciclo Otto típico.

Después de la combustión de la mezcla de Aire/Combustible en el volumen de combustión, los productos de combustión se liberan y expanden en el volumen de expansión para desplazar el pistón y producir trabajo neto a partir del motor. Para maximizar la salida neta es deseable tener el volumen de expansión (el cilindro en un motor de Ciclo Otto convencional así como el cilindro en la modalidad preferida del motor de Ciclo DEV) como cerca de cero cuando los gases de combustión se introducen en el cilindro y la expansión al volumen máximo del cilindro ocurre a medida que el pistón se desplaza desde la posición superior (TDC) hacia el fondo de la carrera (BDC) .

El desempeño del motor de Ciclo DEV, debido a que la mezcla de Aire/Combustible se introduce en el volumen de combustión del que se han desplazado o "purgado" los "gases quemados viejos", no es afectado por la "contrapresión" del sistema de escape en el volumen de expansión como en un motor de Ciclo Otto (aparte de las pérdidas de bombeo asociadas con la remoción de los "gases agotados viejos") que permitirla componentes un poco más pequeños en el sistema de escape.

Además, la realización de que la potencia máxima fuera generalmente necesitada para periodos cortos (en la modalidad preferida del motor de Ciclo DEV) permitió que ocurrieran proporciones de expansión un poco más pequeñas en demandas de potencia máxima sin afectar significativamente la eficiencia global del motor. Esto redujo la necesidad por un incremento significativo en la compresión de la mezcla de Aire/Combustible con una "compensación" de las pérdidas de entropía, obteniendo una cantidad satisfactoria de trabajo a partir del combustible. En el motor DEV, la compresión de la mezcla de Aire/Combustible es benéfica para la operación del motor en TODAS las configuraciones de potencia incluyendo durante el ESTADO INACTIVO debido a que se incrementa la proporción de expansión efectiva.

En un motor de Ciclo DEV, en un método preferido para preparar la mezcla de Aire/Combustible para la introducción en el volumen de combustión, el aire en condiciones ambientales inicialmente se comprime a una presión medianamente baja (aproximadamente 40 PSIG) que causará que la temperatura del aire se eleve a aproximadamente 285 grados Fahrenheit (140.55°C). En este punto, el aire se deja escapar en un volumen primario (aislado térmicamente) por medio de una boquilla y simultáneamente el combustible también se inyecta en el mismo volumen primario por medio de una boquilla de pulverización muy fina en la ubicación inmediata de la boquilla de aire. Esto da como resultado un mezclado significativo de las dos sustancias. Después, la mezcla de Aire/Combustible se comprime adicionalmente por aproximadamente 25% a 150%, lo que eleva la presión al rango de 70 PSIG a aproximadamente 275 PSIG (los 275 PSIG representando una proporción de compresión de aproximadamente 10 a 1) dependiendo de las necesidades del motor y las restricciones de tiempo debido a las altas RP y la resistencia al flujo de la tubería. La temperatura también se elevará (en el requerimiento de presión superior) a algún valor cerca de 600 grados Fahrenheit (315.55°C). (NOTA: Ésta es todavía una temperatura suficientemente baja de modo que no ocurrirá la auto-detonación. Sin embargo, esta alta temperatura probablemente causará que (una pequeña cantidad o más) del combustible que todavía podría ser un líquido se vuelva gaseoso. Además, la compresión adicional causará turbulencia significativa mezclando adicionalmente por consiguiente la mezcla de Aire/Combustible a una condición homogénea. Estas técnicas para la compresión y el mezclado del aire y el combustible son conocidas en el arte.

El término "pistón de potencia" se utilizará a todo lo largo de esta invención AÚN EN LA INSTANCIA donde el "pistón de potencia" no sea un pistón. Podría ser más pensado como un "dispositivo accionador de potencia" y no se limita a los tipos reciprocantes o alternantes "EN LÍNEA" de los motores, sino también "dispositivos accionadores de potencia" giratorios que pueden o no tener pistones alineados tales como los motores de aeronaves radiales o el "motor WANKEL" rotatorio o un motor de estilo tornillo o aspa.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un motor de combustión interna más eficiente maximizando la expansión de los gases de combustión para extraer más trabajo a partir del proceso de combustión.

Es un objeto adicional de la presente invención separar la combustión de la mezcla de Aire/Combustible en una cámara separada, a partir de la cámara en la cual los gases de combustión se expanden para generar la energía de salida del motor.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar una cámara de combustión que virtualmente no tiene gases de escape residuales intermezclados con la mezcla de Aire/Combustible entrante.

Es un objeto adicional de la presente invención utilizar una cámara de combustión de volumen variable que está esencialmente completamente purgada de gases quemados viejos antes de la introducción de una mezcla de Aire/Combustible fresca .

Es un objeto adicional de la presente invención utilizar una cámara de combustión de volumen variable cuyo volumen se varia para incrementar y disminuir con el volumen relacionado para los requerimientos de salida incrementados o disminuidos del motor.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar la compresión del componente gaseoso de la mezcla de Aire/Combustible externa a la cámara de combustión.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar una válvula de comunicación entre la cámara de combustión y la cámara del pistón de potencia que se abre durante el ciclo de operación del motor cuando se minimiza el diferencial de presión entre los gases en la cámara de combustión y la cámara del pistón de potencia.

Es un objeto adicional de la presente invención minimizar el volumen los gases quemados viejos que se comprimen en el ciclo de operación del motor.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un motor que puede operar sobre una amplia variedad de combustibles gaseosos y líquidos.

Es también un objeto de la presente invención proporcionar un motor de alto momento de torsión que opera en velocidades rotacionales más bajas prolongando así la vida del motor .

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un motor con una cámara de combustión capaz de producir la combustión cabal del combustible en la mezcla de Aire/Combustible sobre un amplio rango de cargas del motor y rango de presión de la mezcla de Aire/Combustible en la cámara de combustión.

Es también un objeto de la presente invención proporcionar un motor con ahorro de combustible sustancialmente mejorado.

Específicamente, la invención en la modalidad preferida consiste de seis (6) elementos funcionales. (1) una cámara de combustión de volumen variable con un inyector de Aire/Combustible y una fuente de ignición, (2) un pistón móvil para ajustar el tamaño de la cámara de combustión de volumen variable, (3) un detector de posición que puede ser interno o externo, (4) un puerto de comunicación con válvula que conecta la cámara de combustión de volumen variable con (5) una cámara del pistón de potencia y (6) una válvula de escape que realiza dos funciones. La primera función es expeler una parte muy grande de los "gases quemados viejos" de la última carrera de potencia. La segunda función es "atrapar" en breve plazo una pequeña porción de los "gases quemados viejos" en la cámara del pistón de potencia (aproximadamente 10° grados) antes de alcanzar el TDC. Existe un componente adicional (no parte de esta invención que es bien comprendido por el arte previo) que se utiliza para mezclar y comprimir la mezcla de Aire/Combustible, con limitaciones apropiadas, para proporcionar la cantidad deseada de mezcla de Aire/Combustible a ser introducida en la cámara de combustión de volumen variable .

El volumen de la cámara de combustión de volumen variable se cambia por medio de un método apropiado tal como un pistón móvil, cercamiento móvil, u otras técnicas de variación de volumen. La mezcla de Aire/Combustible se ha agregado a la cámara de combustión de volumen variable por medio de un método adecuado tal como una válvula de admisión, inyector de combustible, u otros dispositivos adecuados que pueden manejar rápidamente una cantidad adecuada de mezcla de Aire/Combustible. De modo semejante, la fuente de ignición puede ser una bujía de tipo estándar, un incremento significativo en la presión o temperatura, u otro dispositivo de emisión de alta energía tal que causará que se encienda la mezcla de Aire/Combustible.

El puerto de comunicación con válvula conecta la cámara de combustión de volumen variable con la "cámara del pistón de potencia" como se identifica previamente. En la modalidad preferida, el puerto de comunicación con válvula está en la posición cerrada durante el periodo de tiempo que la cámara de combustión de volumen variable se llena con una mezcla de Aire-Combustible. Esto significa, que excepto por el inyector de combustible, la cámara de combustión de volumen variable es una cámara completamente cerrada.

En un punto poco antes del tiempo en que el pistón de potencia ha alcanzado su posición de "punto muerto superior" (a partir de ahora designado TDC) , se inicia el proceso de ignición. Este punto de ignición varia dependiendo de varios factores tales como las rpm, la potencia requerida, la velocidad de combustión, y otros. El punto de ignición típico está en algún punto entre 25 grados y 5 grados antes del TDC.

Poco después de que la mezcla de Aire/Combustible se ha quemado esencialmente completamente elevando la temperatura y la presión, el puerto de comunicación con válvula se abre y conecta la cámara de combustión de volumen variable con la "cámara del pistón de potencia" y comienza la "carrera de potencia". En algún punto (poco después del TDC) la cámara de combustión de volumen variable comienza a reducirse en volumen por medio del pistón móvil. El volumen se reduce a esencialmente volumen cero (0) (aproximadamente 100 grados después del TDC) . Reducir el volumen de la cámara de combustión de volumen variable "purga" este volumen de los "gases quemados viejos" agotados que diluiría la siguiente cantidad de mezcla de Aire/Combustible tal que se reduce significativamente la concentración disponible de oxígeno. Esta dilución es particularmente evidente durante el arranque del motor y en configuraciones de nivel de potencia baja. Como un resultado de esta dilución, en motores de Ciclo Otto estándar, debe estar presente combustible adicional (una mezcla de Aire/Combustible más rica) en aquellas configuraciones para la ignición confiable del combustible. Este combustible adicional no tiene el oxígeno adecuado para la combustión completa y se descarga, parcialmente no quemado, fuera del sistema de escape y hacia la atmósfera.

Después de que la cámara de combustión de volumen variable se ha "purgado", el puerto de comunicación con válvula comienza a cerrar. En este punto, la "carrera de potencia" está sólo parcialmente terminada. El cierre del puerto de comunicación con válvula ocurre rápidamente. Posteriormente, el puerto de admisión (la válvula, el inyector de combustible, etcétera) se abrirá y la mezcla de Aire/combustible habrá comenzado a rellenar la cámara de combustión de volumen variable "purgada" mientras el "pistón de potencia" continúa viajando hacia abajo hacia el fondo de su carrera (BDC 180 grados del TDC) . Esta posición del viaje más baja, máxima, se denomina "punto muerto inferior" (y a partir de ahora se referirá como BDC) .

Una vez que el "pistón de potencia" ha alcanzado su BDC, la válvula de escape se abre y comienza la "carrera de escape". Con la válvula de escape abierta, se permite que los gases quemados viejos salgan de la "cámara del pistón de potencia" y que también salgan del motor. La válvula de escape permanece abierta a través de la mayor parte de los siguientes 130° grados de la "carrera de escape". En aproximadamente 40±20 grados antes de alcanzar el TDC, la válvula de escape comienza a cerrar y está completamente cerrada por 20±10 grados antes del TDC. Esto significa entonces que algunos gases de escape están "atrapados" en la "cámara del pistón de potencia". A medida que el "accionador de potencia" continúa moviéndose hacia el TDC, los gases de escape atrapados están siendo comprimidos. En la modalidad preferida de esta invención, el volumen de espacio libre en la "cámara del pistón de potencia" se diseña para ser tan pequeño como sea mecánicamente y de manera realista practicable en el TDC. La distancia entre la parte superior de la "cámara del accionador de potencia" y la parte superior del "accionador de potencia" podría ser sólo 0.050 pulgadas (1.27 mm) en estado frío. Esta distancia (y el volumen de espacio libre resultante) es sólo tan grande como la expansión térmica de los metales necesitaría en temperaturas máximas de operación de diseño. En la temperatura máxima de operación, la distancia podría ser tan pequeña como 0.002 pulgadas (50.8 µ?t?) . Este volumen muy pequeño causará una elevación significativa en la temperatura y la presión de los gases de escape atrapados en la "cámara del accionador de potencia". Debido a que los gases de escape quemados, residuales, están virtualmente desprovistos de cualquier material combustible, no hay ignición espontánea durante la compresión. Esta elevación de temperatura, presión y otras funciones, se controlará mediante una "computadora de control del motor" de a bordo (no parte de esta invención) debido a que la cantidad exacta de incremento depende de múltiples variables tales como los niveles de potencia, las temperaturas de operación, las rpm del motor, la expansión por temperatura de los metales, el tiempo para abrir y cerrar la válvula de escape, y otras. El objetivo es lograr una presión en la "cámara del accionador de potencia" que sea esencialmente igual a la presión en la cámara de combustión de volumen variable después de que la mezcla de Aire/Combustible se ha encendido y se ha quemado virtualmente completamente. Esto se ha calculado para ser aproximadamente 1100 PSI.

La razón para tener un volumen de espacio libre tan pequeño como sea posible (y todavía reunir las necesidades de expansión térmica) es comprimir una cantidad muy pequeña de gas, en este caso los gases quemados viejos, de modo que se necesite una cantidad muy pequeña de energía para incrementar la presión a aproximadamente 1100 PSI. Teniendo sólo una pequeña cantidad de gases a ser comprimidos, la cantidad de energía que se necesita para comprimir los gases es pequeña y se reduce la energía que se perderá debido a la entropía.

La razón para elevar la presión a 1100 PSI es tener el diferencial de presión minimizado a través de la válvula del puerto de comunicación cuando la válvula del puerto de comunicación comienza a abrirse. Si el diferencial de presión se minimiza a través de la válvula, habrá un flujo mínimo de gases entre la cámara de combustión de volumen variable y la cámara del pistón de potencia en el punto en que la válvula comienza a abrir. Minimizar el diferencial de presión y por consiguiente el flujo de gases quemados en el punto en que la válvula abre, evitará la erosión severa de la válvula y del asiento de la válvula. A medida que el valvulaje del puerto de comunicación continúa abriéndose, el "accionador de potencia" comienza a moverse hacia abajo hacia el BDC. La presión en el "volumen de espacio libre" por encima del "accionador de potencia" comenzará a caer y habrá una pequeña cantidad de los gases quemados calientes comenzado a fluir a través del asiento de la válvula. Debido a que el asiento de la válvula del puerto de comunicación está totalmente abierto, en este punto, la velocidad de los gases fluyentes calientes es pequeña y el posible daño de erosión al asiento de la válvula es pequeño. En este punto, la "carrera de escape" ha terminado y comenzará nuevamente la "carrera de potencia".

En la descripción anterior, se puede ver que hay una "carrera de potencia", "posteriormente una carrera de escape". La "carrera de admisión" típica en un motor de cuatro (4) carreras de ciclo Otto, estándar, no existe en el motor de Ciclo DEV como una carrera separada. Más bien, el periodo de admisión de la mezcla de Aire/Combustible del motor de Ciclo DEV ocurre durante la última parte de la "carrera de potencia" y continúa a través de una porción de la "carrera de escape". Esto es posible debido a que la cámara de combustión de volumen variable está apartada de la cámara del cilindro del pistón de potencia mediante el puerto de comunicación con válvula. Además, en el motor de Ciclo DEV no hay una "carrera de compresión" separada. En realidad, no hay una carrera de compresión en absoluto en el motor de Ciclo DEV, como en el motor de Ciclo Otto típico. Aunque hay una compresión de los "gases quemados viejos" cerca del final de la carrera de escape (no tiene relación o propósito similar como en el ciclo Otto típico) .

Hay un compresor separado, externo a esta invención, utilizado para homogenizar completamente el aire y el combustible para la quema completa y para comprimir la mezcla de Aire/Combustible para ser inyectada directamente en la cámara de combustión de volumen variable y posteriormente tener suficiente capacidad para introducir la mezcla de Aire/Combustible a la fuerza en la cámara de combustión de volumen variable dentro de las restricciones de tiempo de las RPM del motor. En las RPM en ralenti, la presión podría ser tan baja (o más baja dependiendo de múltiples factores) como 25 PSIG. En potencia total y máximas RPM, se podría esperar que la presión fuera tan alta como 275 PSIG (o incluso más alta) . Existen múltiples técnicas de compresión y tipos de compresores que son bien conocidos y que están comercialmente disponibles, que se podrían adaptar para este propósito.

Una razón adicional para utilizar un compresor de la mezcla de Aire/Combustible es incrementar la densidad de la mezcla de Aire/Combustible. Esto permite que la mezcla de Aire/Combustible se coloque dentro de un volumen más pequeño de la "cámara de quemado" (la cámara de combustión de volumen variable) pero que todavía tenga su medida completa de energía disponible para producir el trabajo requerido. Debido a que el volumen de la mezcla de Aire/Combustible al momento de la combustión es pequeño (o más pequeño de lo que sería sin el incremento de densidad) , la proporción de expansión se vuelve mayor de lo que sería de otra manera.

Como un resultado, el motor de Ciclo DEV opera utilizando dos (2) ciclos y posteriormente repite esos dos (2) ciclos repetidas veces sin las desventajas inherentes del motor de dos ciclos estándar que típicamente tiene grandes cantidades de "gases quemados viejos" intermezclados con la mezcla de Aire/Combustible entrante. Esto significa que el momento detorsión disponible en unas RPM del motor dadas en el motor de Ciclo DEV es significativamente mayor que en cualquier motor. de Ciclo Otto estándar donde requiere 4 ciclos para producir una carrera de potencia con la misma cantidad de energía producida en los 2 ciclos del motor DEV.

Estas y otras ventajas de la invención serán aparentes para aquellos de habilidad ordinaria en el arte mediante la referencia a las siguientes descripciones detalladas y los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 muestra la disposición general de un motor con la cabeza estándar removida y reemplazada por la modalidad preferida de la cabeza de ciclo DEV para un cilindro que incluye una modificación a la parte superior típica del pistón .

La FIGURA 2 es una ampliación de la parte superior modificada del pistón, rotada 90 grados para mostrar la forma circular de la parte superior de la modificación.

La FIGURA 3 es una ampliación de la cabeza de reemplazo mostrada en la FIGURA 1. Es una sección transversal (tomada a lo largo a través del centro) de la cabeza de ciclo DEV.

La FIGURA 3a es la representación de la temporización (por una revolución) del Motor de Ciclo DEV que muestra cada evento y su relación entre si.

La FIGURA 3b es una vista ampliada de la cabeza del pistón de ajuste de volumen variable que muestra pasajes de refrigerante .

La FIGURA 3c muestra una sección transversal C-C (tomada de manera perpendicular a la sección transversal de la FIGURA 3) que muestra la ubicación de una bujía.

La FIGURA 4 muestra otra modalidad del Ciclo DEV aplicado a un tipo ANKEL rotatorio de motor.

Las FIGURAS 5-1 a 5-4 (todas parte de la FIGURA 5) son una ilustración simplificada del rotor epitrocoidal triangular en cuatro (4) posiciones secuenciales en sentido de las manecillas del reloj con separación de aproximadamente 90 grados. La posición inicial (FIGURA 5-1) del rotor está en la misma posición como se muestra en la FIGURA 4.

La FIGURA 6 es una modalidad alterna del motor térmico que contempla la invención. En este caso la modificación a un motor de Ciclo Otto estándar no requiere cambio alguno a los pistones o los componentes del bloque.

La FIGURA 6a muestra el pistón 5 de potencia, en su posición TDC mostrando el "volumen de espacio libre" muy pequeño que produce un incremento significativo en la proporción de expansión.

La FIGURA 7 es otra modalidad alterna de un motor térmico que contempla la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La FIGURA 1 representa la modalidad preferida de la invención del Motor de Ciclo DEV que comprende el bloque 1 de cilindros, que contiene agujero 2 del cilindro, y el pistón 5 de potencia. El pistón 5 de potencia, se conecta de manera giratoria mediante el pasador 6 de pistón, a un extremo de la varilla 4 de conexión. El extremo opuesto de la varilla 4 de conexión, se conecta de manera giratoria a una chumacera del cigüeñal 3, a través de la varilla 4 de conexión. El pistón 5 de potencia, tiene la modificación 7 que es una extensión integral del pistón 5 de potencia, que se extiende hacia arriba desde la parte superior del pistón 5 de potencia, que se utiliza para "llenar" completamente el volumen de la conexión 8 de pasaje con válvula, cuando pistón 5 de potencia está en el TDC.

El montaje 25 del adaptador de la cabeza del motor, contiene el bloque 10 de cabeza, que tiene la válvula 11 del puerto de comunicación, que se conecta al pasaje 8 de válvula, el inyector 13 de la mezcla de Aire/Combustible, una bujía 37 de método de ignición, u otro método (no mostrado en la FIGURA 1. Vea la FIGURA 3c), el espacio 14 de ajuste, para el movimiento del pistón 15 de ajuste de volumen variable, para modificar el tamaño de la cámara 12 de combustión de volumen variable, y el pasaje 9 de refrigerante, en el pistón 15 de ajuste de volumen variable. La posición del pistón 15 de ajuste de volumen variable, se controla por el volumen 17, junto con el detector 19 de posición, que se controla mediante una válvula servo hidráulica (vea la FIGURA 3) que suministra fluido hidráulico por medio del puerto 16, y el puerto 18. También en montaje 25 del adaptador, se encuentra la válvula 22 de escape, que conecta el volumen 24, localizado por encima del pistón 5 de potencia, al sistema 21 de escape del motor típico.

La FIGURA 2 es una vista del montaje 5 del pistón de potencia, que muestra la modificación 7, al pistón 5 de potencia. La modificación 7, muestra una porción superior circular curvada que se ajustará confortablemente alrededor de la válvula 11 del puerto de comunicación. La modificación 7, es parte del concepto de tener un volumen tan pequeño como sea práctico para la conexión 8 de pasaje con válvula, cuando los "gases quemados viejos" residuales se comprimen cerca del final de la carrera de escape.

En la FIGURA 3, el montaje 25 del adaptador de la cabeza del motor, (en la FIGURA 1) se muestra ampliado. Durante la operación del motor de Ciclo DEV, la cámara 12 de combustión de volumen de variable se llena con una mezcla de Aire/Combustible presurizada y significativamente homogenizada a¦ partir del compresor 26 de la mezcla de Aire/Combustible, cuya consideración principal es obtener una mezcla completa y cabalmente homogenizada y presurizada que se pueda inyectar rápidamente a la cámara. 12 de combustión de volumen variable, (el diseño especifico del compresor no es parte de esta invención) por medio del inyector 13. El pistón 15 de ajuste de volumen variable, ajusta la cámara 12 de combustión de volumen variable, a un tamaño apropiado que determina la cantidad de mezcla de Aire/Combustible (que controla la cantidad de energía desarrollada) . La posición del pistón 15 de ajuste de volumen variable, se "detecta" mediante el detector 19 de posición, y se controla mediante una válvula servo hidráulica (no parte de esta invención) utilizando una computadora de control del motor de a bordo (tampoco parte de esta invención) . El fluido hidráulico suministrado por medio del puerto 18, en el alojamiento 20, llena el volumen 17, y proporciona un "paro severo" (NOTA: El fluido hidráulico es casi incompresible, aproximadamente 5% volumen por 1000 PSI) para el pistón 15 de volumen variable. Un fluido hidráulico presurizado se suministra por medio del puerto 16, que se utiliza para proporcionar movimiento hacia la izquierda del pistón 15 de ajuste de volumen variable. Este fluido hidráulico se utiliza también para enfriar la cabeza 30 del pistón, por medio del pasaje 29, y el volumen 9. El refrigerante se remueve por medio del puerto 28.

Poco antes de que el pistón 5 de potencia haya alcanzado el TDC, la mezcla de Aire/Combustible se enciende mediante la bujía 37, (no mostrada en esta vista, vea la FIGURA 3c). Después de la ignición, cuando el pistón 5 de potencia ha alcanzado el TDC y la mezcla de Aire/Combustible han terminado de quemarse, la cámara 12 de combustión de volumen variable se conecta al puerto 8 de comunicación con válvula moviendo la válvula 11 del puerto de comunicación hacia la derecha utilizando una válvula servo que suministra fluido hidráulico presurizado al puerto 36, abriendo por consiguiente la conexión 8 de pasaje con válvula. La mezcla de Aire/Combustible recientemente quemada, muy caliente (y a alta presión), viajará a través del pasaje 8 con válvula hacia el volumen 24 (vea la FIGURA 1), proporcionando por consiguiente la energía para causar que el pistón 5 de potencia se mueva hacia abajo en el agujero 2 del cilindro hacia el punto muerto inferior (BDC) . Esta operación empieza el ciclo de potencia del motor DEV.

Los gases muy calientes (más que 2000°F (537.77°C)) pueden dañar severamente los componentes con los que están en contacto. Como un resultado, se deben enfriar los dos (2) pistones móviles, la válvula 11 del puerto de comunicación, y la cabeza 30 del pistón, (parte del pistón 15 de ajuste de volumen variable) . Un pequeño pasaje 29 conecta el puerto 16 de entrada de refrigerante con el volumen 9, que remueve el calor de la cabeza del pistón 30. El refrigerante presurizado utilizado también es un lubricante (tal como aceite hidráulico) que se deja escapar a través de múltiples pasajes 31 pequeños (vea la FIGURA 3b) alrededor de la periferia de la cabeza 30 del pistón, hacia el volumen 14. Esta "pulverización de aceite" lubrica las paredes del volumen 14. El refrigerante se remueve por medio del puerto 28, y se recupera y enfria/filtra para ser reciclado. La válvula 11 del puerto de comunicación, se enfria por medio del puerto 32 de entrada, y el refrigerante se remueve por medio del puerto 33, (ambos puertos se localizan en el bloque 10 de cabeza) . El refrigerante, en este caso, puede ser cualquier liquido apropiado y podría ser el mismo tipo de líquido utilizado para enfriar la cabeza 30 del pistón. Una cantidad muy pequeña de refrigerante (si es un lubricante) se dejará escapar hacia una de las muescas de anillo por medio del puerto 34, para proporcionar lubricación para el pistón.

Después de que el pistón 5 de potencia ha comenzado a descender hacia el BDC (en algún punto generalmente antes del punto medio hacia abajo hacia el BDC) , el pistón 15 de ajuste de volumen variable comienza a moverse hacia la derecha haciendo por consiguiente más pequeña la cámara 12 de combustión de volumen variable. Este movimiento continúa mientras el pistón 5 de potencia se mueve hacia el BDC. El pistón 15 de ajuste de volumen variable continúa hasta que el volumen de la cámara 12 de combustión de volumen variable se ha reducido a virtualmente cero. En este punto, se ha completado la "purga" de la cámara 12 de combustión de volumen variable .

Después de que el pistón 15 de ajuste de volumen variable ha reducido la cámara 12 de combustión de volumen variable a casi un volumen cero, la válvula 11 del puerto de comunicación se mueve hacia la izquierda mediante el suministro de fluido hidráulico presurizado al puerto 35, cerrando la conexión 8 de pasaje con válvula, y proporcionando un "paro severo" manteniendo el asiento de la válvula firmemente cerrado. Esto permite que el inyector 13 de la mezcla de Aire/Combustible se abra y comience a llenar la cámara 12 de combustión de volumen variable, con una carga fresca de mezcla de Aire/Combustible mientras el pistón 5 de potencia alcanza el BDC y el pistón 15 de ajuste de volumen variable se mueve hacia la izquierda para acomodar la mezcla de Aire/Combustible entrante.

Después de que el pistón 5 de potencia ha alcanzado el BDC, el accionador 27 de la válvula de escape causa que la válvula 22 de escape se abra y se conecte al volumen 24, al sistema 21 de escape del motor típico. En este punto, el pistón 5 de potencia comienza a moverse hacia arriba desde el BDC hacia el TDC y comienza la porción de escape del ciclo del motor DEV. En algún punto cuando se mueve el pistón 5 de potencia (más que a medio camino hacia arriba hacia el TDC) , se cierra la válvula 22 de escape. Esto significa que permanece atrapada en el volumen 24, alguna cantidad de gases de escape quemados, viejos. A medida que el pistón 5 de potencia continúa moviéndose hacia arriba hacia el TDC, los gases atrapados se comprimen tal que la presión en el volumen 24 podría alcanzar tanto como 1100 PSI.

Antes de que el pistón 5 de potencia alcance el TDC, el inyector 13 ha terminado de llenar el volumen 12 de la cámara de combustión de volumen variable con una nueva carga fresca de mezcla de Aire/Combustible. Posteriormente en algún punto, aproximadamente 15 (± 10) grados antes del TDC, ocurre la ignición en la cámara 12 de combustión de volumen variable y comienza una nueva carrera de potencia.

Aquí se describe un método alternativo de operación para la FIGURA 3. Éste reduce la necesidad por comprimir los "gases quemados viejos" a 1100 o más PSI.

Como se indica anteriormente en la modalidad preferida de esta invención, el volumen 24 en el agujero 2 del cilindro del "pistón de potencia" se diseña para ser tan pequeño como sea mecánicamente y de manera realista practicable en el TDC. La distancia entre la parte superior del pistón 5 de potencia, y la parte superior del agujero 2 del cilindro, podría ser sólo 0.050 pulgadas (1.27 mm) en estado frío. Esta distancia (y el volumen 24 de espacio libre resultante) es sólo tan grande como la expansión térmica de los metales necesitaría en temperaturas máximas de operación de diseño. En la temperatura máxima de operación, la distancia podría ser tan pequeña como 0.002 pulgadas (50.8 µp?) . Este volumen muy pequeño causará una elevación en la temperatura y la presión de los gases de escape que están atrapados en el "cilindro del pistón de potencia" a medida que el pistón 5 de potencia asciende hacia el TDC.

Durante la carrera de escape (a partir de la carrera de potencia previa) , el pistón 5 de potencia se mueve hacia arriba hacia el TDC. En alguna posición superior en la carrera de escape (cuando el pistón 5 de potencia se ha movido hasta un punto aproximadamente 10° antes de la ignición) se cierra la válvula 22 de escape. (El punto de ignición se determina mediante el número de grados de "avance de la chispa" requeridos ) .

Durante este tiempo (los últimos grados antes de la ignición), el pistón 5 de potencia continúa viajando hacia arriba hacia el TDC y esta acción comprimirá los gases quemados viejos, lo que causa que la presión se eleve en el volumen 24 a una presión que es esencialmente igual a la presión de la mezcla de Aire/Combustible suministrada a la cámara 12 de combustión de volumen variable. Después de la ignición, el quemado de la Mezcla de Aire/Combustible causa que la presión se eleve en la cámara 12 de combustión de volumen variable. Es poco probable que las dos presiones incrementen en una tasa idéntica. Sin embargo, la "computadora de a bordo" puede predecir razonablemente cuándo las dos presiones están realmente próximas a la misma presión utilizando la "historia" de los últimos varios ciclos del motor y la termodinámica de varias configuraciones de datos conocidas tales como la presión, la posición, las RPM, y las temperaturas probables.

Simultáneamente con la ignición, la válvula 11 del puerto de comunicación comienza a abrirse. Debido a que es probable que las dos presiones no sean exactamente iguales, ocurrirá alguna transferencia de gases. Sin embargo, la presión de gas generada por el quemado de la mezcla de Aire/Combustible incrementa rápidamente pero se localiza en la interfaz entre la cámara 12 de combustión de volumen variable y el volumen 24. Como un resultado, ocurrirá un mezclado muy mínimo a la mezcla de Aire/Combustible no quemada.

Una modalidad alterna incorporada en un motor de estilo WANKEL se ilustra en la FIGURA 4. Este tipo de motor no utiliza pistones, en cambio el componente equivalente rotatorio es un rotor epitrocoidal triangular, a partir de ahora denominado ROTOR 41 TE. En el motor de estilo WANKEL se incorporan montajes duales del adaptador de la cabeza del motor de estilo Ciclo DEV con cámaras de combustión de volumen variable que suministran cantidades pre-medidas de mezcla de Aire/Combustible a cada "cámara" en el motor. También, válvulas duales de escape, una para cada "cámara" que se utiliza (que se controlan por computadora) y son también un - requerimiento agregado.

La mezcla de Aire/Combustible presurizada se introduce por medio de un inyector de combustible en una cámara de combustión de volumen variable en el montaje del adaptador de la cabeza del motor de Ciclo DEV. La cámara de combustión de volumen variable se ha calculado para proporcionar la cantidad óptima de mezcla de Aire/Combustible para la energía requerida. La mezcla de Aire/Combustible se enciende mediante una bujía (u otro dispositivo adecuado) antes de que el ROTOR 41 TE alcance un volumen mínimo.

Después de la ignición, y después de que el ROTOR 41 TE ha rotado una pequeña cantidad y ha alcanzado el punto de volumen mínimo, el pasaje con válvula al ROTOR 41 TE se abre permitiendo que los gases calientes produzcan una fuerza de rotación en el sentido de las manecillas del reloj sobre el ROTOR 41 TE. Éste es el comienzo del ciclo de potencia del ciclo del motor DEV- ANKEL.

Como en la descripción anterior del Ciclo DEV, la secuencia de operaciones para el motor de estilo de ciclo OTTO de pistón reciprocante, en el ciclo del motor DEV-WANKEL no hay fase de admisión separada para la mezcla de Aire/Combustible, ni hay fase de compresión alguna de la mezcla de Aire/Combustible. El periodo de admisión de la mezcla de Aire/Combustible ocurre durante la última porción de la fase de potencia y la porción inicial de la fase de escape.

Existen sólo dos (2) fases durante 180 grados de rotación para cada superficie del ROTOR 41 TE. Por consiguiente durante los primeros 180 grados, cada una de las tres (3) superficies experimenta una fase de potencia y una fase de escape. Cada superficie del ROTOR 41 TE tiene una fase de potencia que dura 90 grados, y una fase de escape que dura aproximadamente otros 50 (± 30) grados, en cuyo tiempo la válvula de escape se cierra y los "gases quemados viejos" atrapados, restantes, se comprimen posteriormente a alguna alta presión (posiblemente tan alta como 275 psig) durante el resto de la rotación de la fase de escape. Posteriormente, después de los primeros 180 grados de rotación inicia otra fase de potencia. Durante los siguientes 180 grados de rotación las tres (3) superficies tienen otra secuencia de fases de potencia para un total de seis (6) fases de potencia por 360 grados de rotación.

La FIGURA 4 es una sección transversal representativa de un motor de estilo WANKEL. El alojamiento 40 aloja un rotor epitrocoidal triangular, a partir de ahora referido como ROTOR 41 TE, que se suministra con una mezcla de Aire/Combustible a partir de los montajes 42a, 42b duales del adaptador de la cabeza del motor de estilo ciclo DEV, y los sistemas 45a y 45b duales de válvula de escape. Los accionadores 44a, y 44b de la válvula del puerto de comunicación mueven las válvulas 43a y 43b del puerto de comunicación para abrir y cerrar la conexión a los pasajes 8a y 8b con válvula. Como se muestra, el accionador 44a de la válvula del puerto de comunicación ha cerrado la válvula 43a del puerto de comunicación. La mezcla de Aire/Combustible presurizada se introduce por medio del inyector 13a de combustible en la cámara 12a de combustión de ' volumen variable. El pistón 15 de ajuste de volumen variable se ha colocado para permitir una cantidad calculada de mezcla de Aire/Combustible para la energía requerida. Antes de cuando el ROTOR 41 TE, con relación a la superficie 48, está en la posición mostrada en la FIGURA 4, la mezcla de Aire/Combustible se enciende mediante una bujía (no mostrada en esta vista pero cuya posición se localiza detrás de inyector 13a de combustible, pero rotada aproximadamente 45° grados lejos del inyector 13a de combustible) . Cuando el ROTOR 41 TE ha alcanzado la posición mostrada, el accionador 44a de la válvula del puerto de comunicación mueve la válvula 43a del puerto de comunicación para abrirla, moviendo la válvula 43a del puerto de comunicación hacia la izquierda. A los gases de la mezcla de Aire/Combustible, quemados, calientes, se les permite entrar al volumen 47, por medio del pasaje 8a con válvula, ejerciendo por consiguiente una fuerza giratoria sobre el ROTOR 41 TE. El ciclo de potencia del ROTOR 41 TE ha comenzado ahora.

Cuando el ROTOR 41 TE ha rotado a la posición mostrada en la FIGURA 5-3, otro ciclo de potencia se aplicará nuevamente al ROTOR 41 TE. Esta será la segunda vez que el ROTOR 41 TE ha experimentado un ciclo de potencia durante una sola rotación de 360° grados del ROTOR 41 TE.

Las FIGURAS 5-1, 5-2, 5-3, y 5-4 son ilustraciones simplificadas del ROTOR 41 TE, en varias posiciones durante una rotación de 360° grados. La válvula 45-la de escape (en la FIGURA 5-1) se ha cerrado durante la compresión de los gases quemados viejos "atrapados". El atrapado de los gases quemados viejos es por una razón similar indicada anteriormente para el motor de Ciclo Otto (para reducir el daño al asiento de la válvula de la válvula 43-la del puerto de comunicación) . Cuando el ROTOR 41-1 TE alcanza la posición mostrada en la FIGURA 5-1, ocurre la ignición. Algunos grados más adelante, la válvula 43-la del puerto de comunicación abre permitiendo a los gases quemados calientes ingresar al volumen 47-1. La fuerza generada por los gases quemados calientes causa la rotación en el sentido de las manecillas del reloj del ROTOR 41-1 TE. Luego, la rotación (aproximadamente 90+10 grados) del ROTOR 41-2 TE, se muestra a continuación en la FIGURA 5b.

La FIGURA 5-2 muestra los resultados de 90° grados de rotación del ROTOR 41-2 TE. En este punto, el volumen 47-2 ha alcanzado su volumen máximo (por consiguiente la expansión máxima) y la válvula 45-2b de escape abre. En cierta cantidad de rotación adicional, la válvula 45-2b de escape cerrará y los gases quemados viejos "atrapados" restantes se comprimirán a una alta presión (volumen pequeño) .

La FIGURA 5-3 muestra que el ROTOR 41-3 TE ha rotado aproximadamente 180° grados en sentido de las manecillas del reloj. El volumen 47-3, en la FIGURA 5-3, está en la misma posición general (con relación a la FIGURA 5-1, y a la válvula 43-la del puerto de comunicación), pero 180° grados más adelante de la válvula 43-3b del puerto de comunicación. La ignición ocurre entonces y la secuencia de la FIGURA 5-3 procede hasta que ha alcanzado la posición mostrada para la FIGURA 4.

La FIGURA 5-4 muestra que el volumen 47-4 casi se ha expandido al máximo y que la válvula 45-4a de escape se abrirá en breve .

La FIGURA 5-5 muestra la secuencia de tiempo relativa de una superficie 48 del motor de estilo WANKEL de la FIGURA 4 y en las FIGURAS 5-1 a 5-4. La secuencia precedente ilustra el funcionamiento del motor de estilo WANKEL que utiliza la cámara de combustión de volumen variable que elimina completamente la compresión de la mezcla de Aire/Combustible en la cámara del rotor del motor de estilo WANKEL.

La FIGURA 6 muestra una modificación a la cabeza 50, de un motor de estilo Ciclo Otto que tiene más que dos (2) válvulas (dos (2) válvulas de admisión y/o (2) de escape) por cilindro. En la FIGURA 6, se muestran tres (3) válvulas. Cuando el accionador 52 de válvula abre la "válvula 58 de aire fresco", el volumen 24 de espacio libre se conecta a la atmósfera circundante por medio del puerto 51. La "válvula 57 de la mezcla de Aire/Combustible" cuando está abierta permite a la mezcla de Aire/Combustible entrar por medio del puerto 54 al volumen 24 de espacio libre. La válvula 56 de escape, cuando está abierta, permite a los gases quemados en el volumen 24 de espacio libre, escapar por medio del puerto 55 de escape en un sistema de escape típico.

La FIGURA 6a describe la secuencia de funciones cuando el pistón 5 de potencia está en el TDC. La cabeza 50 de un motor de producción típico se ha "desgastado" aproximadamente 0.250 pulgadas (6.35 mm) para reducir el volumen 24 de espacio libre por encima del pistón 5 de potencia. La distancia desde la parte superior del pistón 5 de potencia hasta la cabeza 50, es aproximadamente 0.400 pulgadas (10.16 mm) en muchos motores nuevos. Para proporcionar una proporción de expansión de aproximadamente 20 ± 5, (cuando la carrera es 3 pulgadas (7.62 era) ) la distancia en TDC puede sólo ser aproximadamente 0.150 ± 0.050 pulgadas (3.81 ± 1.27 mm) .

Asuma que la mezcla de Aire/Combustible se ha presurizado a 200 PSIG en el puerto 54, y antes del TDC la mezcla de Aire/Combustible se ha introducido a través de la válvula 57 de la mezcla de Aire/Combustible al volumen 24, y se ha encendido mediante la bujía 53, por el tiempo que el pistón 5 de potencia ha alcanzado el TDC. Éste es el comienzo de la Ia carrera. El pistón 5 de potencia viaja hacia abajo hacia el BDC y se termina la carrera de potencia.

Después, la válvula 56 de escape abre (el comienzo de la 2a carrera) y el pistón 5 de potencia viaja hasta el TDC causando que una gran mayoría de los gases quemados viejos (aproximadamente el 95% debido al pequeño volumen 24 de espacio libre) se desechen fuera del motor. Cuando se alcanza el TDC, se cierra la válvula 56 de escape y se abre la válvula 58 de aire fresco permitiendo que el volumen 24 de espacio libre se conecte a la atmósfera externa. A medida que el pistón 5 de potencia viaja hacia abajo (la 3a carrera) hacia el BDC, se atrae aire fresco al volumen 24 de espacio libre, y se mezcla con los "gases quemados viejos" residuales que se han quedado en el volumen 24 de espacio libre, diluyendo significativamente el balance de los "gases quemados viejos". En el BDC, la válvula 58 de aire fresco se cierra y la válvula 56 de escape se vuelve a abrir nuevamente.

El pistón 5 de potencia comienza a viajar hacia arriba (el comienzo de la 4a carrera) hacia el TDC y purga adicionalmente los "gases quemados viejos". Esto continúa por aproximadamente el 70% del viaje hacia arriba. La válvula 56 de escape se cierra entonces. Éste es el final de la carrera de escape y se abre la válvula 57 de la mezcla de Aire/Combustible, lo que inicia el comienzo del proceso de admisión de combustible durante una pequeña porción del último 30% de la 4a carrera.

Durante una porción del balance del final de la 4a carrera, la mezcla de Aire/Combustible (que está presurizada) llena rápidamente el volumen 24 de espacio libre. En aproximadamente 10% antes del TDC, se cierra la válvula 57 de la mezcla de Aire/Combustible. Éste es el final del proceso de admisión .

El último 10% (aproximadamente 18 grados) de la carrera permite la selección apropiada de la cantidad de avance del punto de ignición.

Se puede observar NO hay porción de los cuatro ciclos de carrera dedicada a la compresión. Adicionalmente se puede observar que una porción significativa de las cuatro carreras se dedica a purgar los "gases quemados viejos" para obtener un quemado más completo y más limpio de la mezcla de Aire/Combustible. Finalmente, se obtiene el valor termodinámico de una proporción de expansión muy grande.

La FIGURA 7 describe otra modalidad del motor de múltiples válvulas descrito en la FIGURA 6 y en la FIGURA 6a. Esta figura muestra una modificación a la cabeza 50 de un motor de estilo Ciclo Otto que tiene al menos dos (2) válvulas (una válvula 57 de admisión, y una válvula 56 de escape) por cilindro. En la FIGURA 7, además de la válvula 57 de admisión y la válvula 56 de escape mostradas, la válvula 13 del inyector comparte la operación de la válvula 57 de admisión. Cuando el accionador 52 de válvula abre la válvula 56 de escape, el volumen 24 de espacio libre se conecta al bien entendido sistema de escape típico por medio del puerto 55. La válvula 57 de admisión, cuando está abierta, permite que el "aire fresco" ingrese por medio del puerto 54, y hacia el volumen 24 de espacio libre. La "válvula 56 de escape" típica permite que los gases quemados en el volumen 24 de espacio libre escapen por medio del puerto 55 hacia un sistema de escape típico.

Hay un "compresor de aire" (no parte de esta invención) que se utiliza para aceptar aire "fresco" y comprimirlo a algún valor útil que podría variar desde 20 PSIG hasta tanto como 275 PSIG. La presión del aire "fresco" se utiliza para: (1) purgar una porción de los "gases quemados viejos" fuera del volumen 24, (2) suministrar una cantidad apropiada de aire que se mezclará con el combustible puro suministrado por el inyector 13 de combustible, para la siguiente carrera de potencia .

La FIGURA 7 se utiliza para describir la secuencia de funciones cuando el pistón 5 de potencia está en el TDC. La cabeza 50 de un motor de producción típico se ha "desgastado" aproximadamente 0.250 pulgadas (6.35 mm) para reducir el volumen de espacio libre por encima del pistón 5 de potencia. La distancia desde la parte superior del pistón 5 de potencia hasta la cabeza 50 en un motor de Ciclo Otto estándar es aproximadamente 0.400 pulgadas (10.16 mm) en muchos motores nuevos. Para proporcionar una proporción de expansión de aproximadamente 20 ± 5, (cuando la carrera es 3 pulgadas (7.62 cm) ) la distancia en TDC puede sólo ser aproximadamente 0.150 ± 0.050 pulgadas (3.81 ± 1.27 mm) .

Asuma que antes del TDC, tanto "aire fresco" como una nueva "carga de combustible puro" se han introducido al volumen 24 de espacio libre, y posteriormente se han encendido por medio de la bujía 53, por el tiempo que el pistón 5 de potencia ha alcanzado el TDC. Éste es el comienzo de la Ia carrera. El pistón 5 de potencia viaja hacia abajo (180° de rotación del cigüeñal 3) hacia el BDC y se termina la carrera de potencia en cuyo punto se abre la válvula 56 de escape.

El pistón 5 de potencia comienza a viajar hacia arriba (el comienzo de la 2a carrera) hacia el TDC y comienzan a remover los "gases quemados viejos". Esto continúa por aproximadamente el 80% (aproximadamente 150 grados de rotación del cigüeñal 3) del viaje hacia arriba y en este punto se abre la válvula 57 de admisión (nota: la válvula 56 de escape todavía está abierta) . Esto permite que el "aire fresco" purgue significativamente los "gases quemados viejos" restantes y reemplazarlos con aire fresco.

El pistón 5 de potencia continúa viajando hacia el TDC y en una rotación total del cigüeñal 3 de 155 grados de rotación, se cierra la válvula 56 de escape. El inyector 13 de combustible, pulveriza ahora combustible de muy alta presión en la abertura de la válvula 57 de admisión, mientras que también se ingresa simultáneamente aire fresco al volumen 24 de espacio libre. Esto continúa por hasta unos 10 grados adicionales de rotación (para un total aproximado de 165 grados de rotación) en cuyo punto el inyector 13 de combustible deja de agregar combustible y se cierra la válvula 57 de admisión. Éste es el final de la carrera de admisión.

En algún punto después de los 165 grados de rotación del cigüeñal 3 (pero antes del TDC en 180 grados de rotación) ocurre la ignición y comienza la siguiente carrera de potencia .

Se puede observar que NO hay porción de los dos ciclos de carrera dedicada a la compresión. Adicionalmente, se puede observar que una porción significativa de las 2 carreras se dedica a purgar los "gases quemados viejos" para obtener un quemado más completo y más limpio de la mezcla de Aire/Combustible. Finalmente, se obtiene el valor termodinámico de una proporción de expansión muy grande.

Se entiende que las diversas modalidades aqui planteadas son meramente ilustrativas de las variaciones de la invención y no se pretende limitación alguna y serán aparentes otros cambios, variaciones y aplicaciones sin apartarse de las reivindicaciones acompañantes.

Claims (40)

RE IVIND I CACIONE S

1. Un motor de combustión interna mejorado, caracterizado en que está comprendido de una cámara de combustión de volumen variable, una válvula de comunicación que conecta dicha cámara de combustión de volumen variable a una cámara del pistón de potencia por medio de un puerto de la válvula de comunicación, por medio de lo cual una mezcla de Aire/Combustible se enciende y quema en dicha cámara de combustión de volumen variable desde la cual dicha mezcla de Aire/Combustible quemada se expele a través de dicha válvula de comunicación hacia dicha cámara del pistón de potencia causando el desplazamiento de un pistón de potencia, por medio de lo cual el desplazamiento de dicho pistón de potencia transfiere la energía creada por la combustión y la expansión de dicha mezcla de Aire/Combustible a energía mecánica de salida a partir de dicho motor.

2. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 1, caracterizado en que la mezcla de Aire/Combustible se comprime por medios externos desde presión atmosférica a hasta aproximadamente diez (10) veces la presión atmosférica antes de ser inyectada a dicha cámara de combustión de volumen variable.

3. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 2, caracterizado en que el aire de combustión se comprime externamente a dicha cámara de combustión de volumen variable como se establece en la Reivindicación 2, pero el combustible se inyecta en dicha cámara de combustión de volumen variable antes de la ignición.

4. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 1, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible ahí, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

5. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 2, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible ahí, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

6. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 3, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible ahí, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

7. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 1, caracterizado en que el volumen de dicha cámara de combustión de volumen variable se reduce a aproximadamente volumen cero después de la ignición y la combustión de la mezcla de Aire/Combustible en dicha cámara de combustión de volumen variable durante el periodo cuando dicha válvula de comunicación se abre hacia dicha cámara del pistón de potencia.

8. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 7, caracterizado en que la mezcla de Aire/Combustible se comprime por medios externos desde presión atmosférica a hasta aproximadamente diez (10) veces la presión atmosférica antes de ser inyectada a dicha cámara de combustión de volumen variable.

9. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 7, caracterizado en que el aire de combustión se comprime externamente a la cámara de combustión de volumen variable, pero el combustible se inyecta en dicha cámara de combustión de volumen variable antes de la ignición .

10. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 7, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible ahí, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

11. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 8, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

12. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 9, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

13. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 1, caracterizado en que dicho pistón de potencia está comprendido adicionalmente de una saliente que se configura para casi llenar el puerto de la válvula de comunicación entre dicha cámara de combustión de volumen variable y dicha cámara del pistón de potencia cuando dicho pistón de potencia está en la posición de punto muerto superior.

14. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 13, caracterizado en que la mezcla de Aire/Combustible se comprime por medios externos desde presión atmosférica a hasta aproximadamente diez (10) veces la presión atmosférica antes de ser inyectada a dicha cámara de combustión de volumen variable.

15. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 13, caracterizado en que el aire de combustión se comprime externamente a la cámara de combustión de volumen variable, pero el combustible se inyecta en dicha cámara de combustión de volumen variable antes de la ignición .

16. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 13, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

17. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 13, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

18. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 15, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

19. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 1, caracterizado en que dicha mezcla de Aire/Combustible se enciende en dicha cámara de combustión de volumen variable mediante la compresión adicional de dicha mezcla de Aire/Combustible causada por reducir adicionalmente el volumen de dicha cámara de combustión de volumen variable para iniciar la ignición como es típico para los motores Diesel.

20. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 19, caracterizado en que la mezcla de Aire/Combustible se comprime por medios externos desde presión atmosférica a hasta aproximadamente diez (10) veces la presión atmosférica antes de ser inyectada a dicha cámara de combustión.

21. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 19, caracterizado en que el aire de combustión se comprime externamente a dicha cámara de combustión de volumen variable, pero el combustible se inyecta en dicha cámara de combustión de volumen variable antes de la ignición .

22. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 19, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

23. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 21, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

24. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 21, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto muerto superior y dicha válvula de comunicación comienza a abrir.

25. Un motor de combustión interna de estilo Wankel mejorado, caracterizado en que está comprendido de una cámara de combustión de volumen variable, una válvula de comunicación que conecta dicha cámara de combustión a la cámara del pistón de potencia, por medio de lo cual una mezcla de Aire/Combustible se enciende y quema en dicha cámara de combustión de volumen variable desde la cual la mezcla de Aire/combustible quemada se expele a través de dicha válvula de comunicación hacia dicha cámara del pistón de potencia causando el desplazamiento de un pistón de potencia, por medio de lo cual dicho desplazamiento de dicho pistón de potencia transfiere la energía creada por la combustión y la expansión de dicha mezcla de Aire/Combustible a energía mecánica de salida a partir de dicho motor.

26. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 25, caracterizado en que la mezcla de Aire/Combustible se comprime por medios externos desde presión atmosférica a hasta aproximadamente diez (10) veces la presión atmosférica antes de ser inyectada a dicha cámara de combustión de volumen variable.

27. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 26, caracterizado en que el aire de combustión se comprime externamente a la cámara de combustión de volumen variable, pero el combustible se inyecta en dicha cámara de combustión de volumen variable antes de la ignición .

28. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 25, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto en dicha rotación de motores cuando se minimiza el volumen en dicha cámara del pistón de potencia y dicha válvula de comunicación comienza a abrir .

29. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 26, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto en dicha rotación de motores cuando se minimiza el volumen en dicha cámara del pistón de potencia y dicha válvula de comunicación comienza a abrir .

30. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 27, caracterizado en que la presión en dicha cámara de combustión de volumen variable, después de la combustión de dicha mezcla de Aire/Combustible, es aproximadamente igual a la presión en la cámara del pistón de potencia conforme el pistón de potencia en dicha cámara del pistón de potencia alcanza el punto en dicha rotación de motores cuando se minimiza el volumen en dicha cámara del pistón de potencia y dicha válvula de comunicación comienza a abrir .

31. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 25, caracterizado en que el volumen de dicha cámara de combustión de volumen variable se reduce a aproximadamente volumen cero después de la ignición y la combustión de la mezcla de Aire/Combustible en dicha cámara de combustión de volumen variable durante el periodo cuando dicha válvula de comunicación se abre hacia dicha cámara del pistón de potencia.

32. Un motor de combustión interna mejorado como se describe en la reivindicación 25, caracterizado en que dicha mezcla de Aire/Combustible se enciende en dicha cámara de combustión de volumen variable mediante la compresión adicional de dicha mezcla de Aire/Combustible causada por reducir adicionalmente el volumen de dicha cámara de combustión de volumen variable para iniciar la ignición como es típico para los motores Diesel.

33. Un motor de tipo tornillo giratorio mejorado, caracterizado en que está comprendido de una cámara de combustión de volumen variable, una válvula de comunicación que conecta dicha cámara de combustión de volumen variable al puerto de admisión de dicho motor de tipo tornillo giratorio por medio de un puerto de la válvula de comunicación, por medio de lo cual una mezcla de Aire/Combustible se enciende y quema en dicha cámara de combustión de volumen variable donde dicha mezcla de Aire/Combustible quemada se expele a través de dicha válvula de comunicación hacia dicho motor de tipo tornillo giratorio causando la rotación del montaje del tornillo en dicho motor de tipo tornillo giratorio, por medio de lo cual dicha rotación de dicho montaje del tornillo transfiere la energía creada por la combustión y la expansión de dicha mezcla de Aire/Combustible a energía mecánica de salida a partir de dicho motor.

34. Un motor de tipo tornillo giratorio mejorado como se describe en la reivindicación 33, caracterizado en que la mezcla de Aire/Combustible se comprime por medios externos desde presión atmosférica a hasta aproximadamente diez (10) veces la presión atmosférica antes de ser inyectada a dicha cámara de combustión de volumen variable.

35. Un motor de tipo tornillo giratorio mejorado como se describe en la reivindicación 34, caracterizado en que el aire de combustión se comprime externamente a la cámara de combustión de volumen variable, pero el combustible se inyecta en dicha cámara de combustión de volumen variable antes de la ignición.

36. Un motor de tipo tornillo giratorio mejorado como se describe en la reivindicación 33, caracterizado en que el volumen de dicha cámara de combustión de volumen variable se reduce a aproximadamente volumen cero después de la ignición y la combustión de la mezcla de Aire/Combustible en dicha cámara de combustión de volumen variable durante el periodo cuando dicha válvula de comunicación se abre hacia dicha cámara del pistón de potencia.

37. Un motor de tipo tornillo giratorio mejorado como se describe en la reivindicación 33, caracterizado en que dicha mezcla de Aire/Combustible se enciende en dicha cámara de combustión de volumen variable mediante la compresión adicional de dicha mezcla de Aire/Combustible causada por reducir adicionalmente el volumen de dicha cámara de combustión de volumen variable para iniciar la ignición como es típico para los motores Diesel.

38. Un motor de combustión interna mejorado, caracterizado en que está comprendido de un medio de admisión de mezcla de Aire/Combustible presurizada, un medio de admisión de aire ambiental, una cámara del pistón de potencia, que contiene un pistón de potencia cuyo pistón de potencia se conecta por medios convencionales a un cigüeñal rotatorio, que está comprendido adicionalmente de una cámara de combustión de volumen mínimo formada en dicha cámara del pistón de potencia cuando dicho pistón de potencia se localiza en el punto muerto superior de dicho ciclo de rotación del motor, una fuente de ignición y una válvula de escape en donde dicho motor de combustión interna mejorado produce una carrera de potencia por cada dos rotaciones de dicho cigüeñal en la siguiente manera; aire y/o mezcla de Aire/Combustible presurizada se inyectan en la cámara del pistón de potencia cerca de la parte superior de la carrera. La mezcla se enciende, el gas se expande, después de la expansión de la mezcla de Aire/Combustible quemada y la expulsión durante la "carrera de escape" en la cual el pistón de potencia desplaza los gases quemados, que es seguida por una carrera en la cual el aire a presión ambiental se atrae a la cámara del pistón de potencia mediante el movimiento del pistón de potencia como en un motor convencionalmente aspirado, y esa mezcla de aire ambiental y la mezcla de Aire/Combustible de combustión residual, después de que se cierra la válvula que admite el aire ambiental, se expele a través de la válvula de escape, que cierra a medida que el pistón de potencia se aproxima a la parte superior del cilindro en cuyo punto la mezcla de Aire/Combustible comprimida se introduce nuevamente en la parte superior de la cámara del pistón de potencia y se enciende para la iniciación de otra "carrera de potencia".

39. Un motor de combustión interna mejorado, caracterizado en que está comprendido de un medio de admisión de mezcla de Aire/Combustible presurizada, un medio de admisión de aire ambiental, una cámara del pistón de potencia, que contiene un pistón de potencia cuyo pistón de potencia se conecta por medios convencionales a un cigüeñal rotatorio, que está comprendido adicionalmente de una cámara de combustión de volumen mínimo formada en dicha cámara del pistón de potencia cuando dicho pistón de potencia se localiza en el punto muerto superior de dicho ciclo de rotación del motor, una fuente de ignición y una válvula de escape en donde dicho motor de combustión interna mejorado produce una carrera de potencia por cada rotación de dicho cigüeñal en la siguiente manera; aire y/o mezcla de Aire/Combustible presurizada se inyectan en la cámara del pistón de potencia comenzando poco después de la parte superior de la carrera después de que se cierra dicha válvula de escape. La mezcla se enciende, el gas se expande, después de la expansión de la mezcla de Aire/Combustible quemada y la expulsión durante la "carrera de escape" en la cual el pistón de potencia desplaza los gases quemados, que cierra a medida que el pistón de potencia se aproxima a la parte superior del cilindro en cuyo punto la mezcla de Aire/Combustible comprimida se introduce nuevamente en la parte superior de la cámara del pistón de potencia y se enciende para la iniciación de otra "carrera de potencia".

40. Un método para mejorar la eficiencia de los motores de combustión interna, caracterizado en que una mezcla de Aire/Combustible se forma, comprime y quema sin el uso de una carrera de compresión convencional y los productos de combustión resultantes se expanden para producir trabajo tal que la proporción de expansión es sustancialmente mayor que la proporción de compresión en un motor de Ciclo Otto convencional. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un método y aparato mejorados para incrementar la eficiencia de los motores de combustión interna en los cuales la compresión y la combustión de una mezcla de Aire/Combustible se lleva a cabo sin una carrera de compresión como se utiliza en los motores de combustión interna convencionales y la expansión de la mezcla quemada se realiza para incrementar significativamente la proporción de expansión dando como resultado un incremento significativo en la cantidad de trabajo extraído a partir de la expansión de la mezcla quemada. Se describen varias modalidades. En la modalidad preferida, la Mezcla de Aire/Combustible externamente comprimida se quema en una cámara de combustión de volumen variable y posteriormente se expande en un cilindro convencional que desplaza un pistón de potencia para producir la rotación de un cigüeñal convencional para impulsar un vehículo u otro dispositivo. La separación de la cámara de combustión de volumen variable del cilindro convencional elimina la carrera de compresión del Ciclo Otto convencional y proporciona una proporción de expansión de la mezcla de Aire/Combustible quemada que es sustancialmente mayor que la proporción de compresión en un motor convencional incrementando por consiguiente sustancialmente la cantidad de trabajo útil que se puede extraer a partir de la expansión de la mezcla de Aire/Combustible quemada. La operación sobre el rango completo de requerimientos de carga del motor se adecúa variando la compresión de la mezcla de Aire/Combustible y el volumen de la cámara de combustión de volumen variable.