MX2013001379A - Sistema de ignicion impulsado por induccion. - Google Patents

Abstract

Un sistema de ignición impulsado por inducción con un elemento calefactor ubicado cerca de la cámara de combustión de un motor de combustión interna alternativo. El elemento calefactor se encuentra adyacente a un conductor eléctrico que recibe corriente a frecuencias entre 100 kHz a 500 kHz. El sistema de ignición impulsa por inducción provoca que el elemento calefactor se caliente rápidamente y con precisión hasta muy altas temperaturas. El elemento calefactor puede colocarse y disponerse para proporcionar inicio de combustión en un área extensa.

Description

SISTEMA DE IGNICIÓN IMPULSADO POR INDUCCIÓN DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un campo de fuentes de ignición y más particularmente a fuentes de ignición utilizadas en motores de combustión interna.

En el campo de motores de combustión interna, especialmente del tipo alternativo, una cantidad medida de combustible y aire se comprime y se enciende ya sea por una fuente de ignición externa o por el calor de compresión. El motor en el cual la mezcla de aire/combustible se enciende por el calor de compresión comúnmente se denomina un motor diésel. Se utiliza un sistema en donde el aire para combustión se comprime a una temperatura elevada lo suficientemente alta como para encender el combustible suministrado desde una fuente de inyección de combustible. Tal fuente de inyección de combustible típicamente es un inyector que tiene una punta expuesta a la cámara de combustión y la cual rocía combustible en la corriente discreta. El inyector de combustible inyecta el combustible, ya sea en un patrón de radiación desde una ubicación central o en una dirección dada para promover la mezcla por turbulencia del aire en la cámara de combustión. Sin embargo, en cualquier caso, la inyección de combustible y la iniciación resultante de combustión se inicia sustancialmente en o adyacente a un punto.

Desarrollos recientes en el campo de los motores de ignición por compresión de carga homogénea han propuesto inyectar combustible en el aire de admisión antes de la compresión y utilizar varios esquemas para encender la mezcla resultante. Tal propuesta generalmente implica una fuente de ignición, tal como una bujía.

Por mucho, el tipo de motor más común en la carretera es el motor de gasolina encendido por chispa. El motor de gasolina se desarrolló primero en la última parte del siglo 19 y desde entonces se ha empleado ampliamente para accionar vehículos de pasajeros debido a su operación relativamente tranquila y de fácil arranque. Con el advenimiento del incremento de precios energéticos y la demanda del cliente, al motor de encendido por chispa se le pide que haga significativamente más que lo que fue en años anteriores. Se han desarrollado motores de gasolina, en su mayor parte, enfocados en transportar un flujo máximo de aire eficientemente en la cámara de combustión y escape de los productos de combustión después de que ocurre el evento de combustión. Los desarrollos como válvulas múltiples, sistemas de admisión ajustable, sistemas de admisión de geometría variable, y carga positiva de la carga de ádmisión por un turbocargador o supercargador son procedimientos comunes utilizados para tratar y mejorar el flujo de aire.

Correspondientemente, el sistema de combustible ha evolucionado y se ha desarrollado a través de la utilización de inyectores. Los inyectores se han controlado electrónicamente para variar la cantidad y el tiempo para producir la inyección altamente flexible de combustible en la mezcla para combustión. Se han hecho propuestas adicionales para inyectar combustible directamente en la cámara de combustión similar a un sistema implementado mecánicamente en los primeros automóviles deportivos Mercedes Benz.

Recientemente, se han propuesto biocombustibles que utilizan diversas formas de etanol o metanol a partir de los cultivos de granos, fibras de celulosa o materia vegetal proporcionando asi un recurso renovable. Tal combustible ofrece la ventaja de altos índices de octano para que mayores relaciones de compresión puedan manejarse fácilmente dentro de la cámara de combustión. También permiten una reducción significativa en las emisiones. Sin embargo, una desventaja con los combustibles de este tipo es la lenta propagación del frente de llama haciéndola necesaria para que el tiempo de ignición sea con suficiente antelación al punto muerto superior (TDC) para asegurar que toda la mezcla se queme. Esto a su vez reduce la eficiencia cuando la combustión se empuja en una dirección contra el pistón que se mueve en la dirección opuesta cuando se mueve hacia el TDC.

La bujía es un encendedor común utilizado para iniciar la combustión de la mezcla de aire y combustible en un motor de encendido por chispa. Diversos desarrollos a lo largo de los años han incrementado la energía que pasa a través de la distancia entre los electrodos de modo que promueve la combustión más eficientemente. Además, se ha sugerido mejorar la ignición al someter la distancia entre electrodos a fuerzas electromagnéticas para, en efecto, ampliar el área sobre la cual se inicia la combustión.

Sin embargo, la mayoría de estos procedimientos aún sufre de limitaciones ya que de hecho son, o hasta cierto punto, iniciadores de la combustión.

Existe otro problema en relación con los motores diesel y su incapacidad para encender en climas fríos. Como se observa en lo anterior, un motor diésel utiliza el calor de compresión para encender la mezcla de aire/combustible en la cámara de combustión. Sin embargo, cuando la culata de cilindro y el bloque de cilindro se encuentran fríos, sirven como un disipador de calor, absorbiendo una porción del calor generado por la compresión. Actualmente, se utilizan para calentar el bloque de motor y los cilindros circundantes. Debido a que las tomas de pre-combustión son cargas esencialmente resistivas que emiten calor cuando una corriente esta corriendo a través de ellas, el proceso de pre-calentamiento puede tomar algún tiempo: hasta 20 segundos. Por lo tanto, existe una necesidad para un calentamiento más rápido y más eficiente de bloques de motor de diésel en condiciones de clima frío.

La presente invención proporciona un sistema de ignición por inducción. Las reivindicaciones y sólo las reivindicaciones, definen la invención.

La presente invención utiliza el aumento de calor rápido asociado con metales afectados por un campo electromagnético. Una modalidad de la presente invención va más allá de un dispositivo de ignición de fuente simple mediante el uso de calentamiento por inducción extremadamente rápido y controlado con precisión para una fuente de calor que es sin restricciones por principios de encendido de punto convencional. La fuente de calor impulsada por inducción ofrece una amplia selección de esta geometría de modo que puede desplegarse a través de la cámara de combustión. Esto permite que el frente de llama se expanda debido a que existen fuentes o ubicaciones de ignición múltiples.

BREVE DESCRIPCIÓN PE LOS DIBUJOS La FIGURA 1A es una vista en planta superior de una cámara de combustión del motor que incorpora una modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA IB es una vista en planta superior de una cámara de combustión del motor que incorpora otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 2 es una vista en planta superior de una cámara de combustión del motor que incorpora una modalidad alternativa de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 3 es una vista en sección transversal de una opción de diseño para los sistemas de inicio de ignición por inducción de las FIGURAS 1A, IB y 2.

La FIGURA 4 es una vista en elevación frontal en sección parcial de un sistema de inicio de ignición por inducción alternativo.

La FIGURA 5 es una vista en elevación frontal en sección parcial de una cámara de combustión del motor que incorpora otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 6 es una vista en sección transversal de la FIGURA 5, como se toma en las lineas 6-6 de la FIGURA 5.

La FIGURA 7 es una vista en planta superior de una disposición de bobina alternativa.

La FIGURA 8 es una vista en elevación lateral de otra disposición de bobina alternativa.

La FIGURA 9 es una vista en sección transversal de la FIGURA 8.

La FIGURA 10 es una vista en elevación lateral de una opción de diseño para la corona del pistón para su uso con un sistema de inicio de ignición por inducción de la presente descripción.

La FIGURA 11A es una vista en sección transversal del diseño del reborde superior de la FIGURA 10.

La FIGURA 11B es una vista en sección transversal del diseño del reborde inferior de la FIGURA 10.

La FIGURA 12 es una vista en elevación frontal de un diseño de corona de pistón alternativo para uso con un sistema de inicio de ignición por inducción de la presente descripción.

La FIGURA 13 es una vista en elevación lateral del diseño de corona de pistón alternativo de la FIGURA 12.

La FIGURA 14 es una vista en planta superior de otro diseño de corona de pistón alternativo.

La FIGURA 15 es una vista en elevación lateral parcial del diseño de corona de pistón alternativo de la FIGURA 14.

La FIGURA 16 es una vista en elevación lateral parcial de un diseño alternativo de los rebordes mostrados en la FIGURA 14.

La FIGURA 17 es una vista en planta superior del pistón ovalado para su uso con un sistema de inicio de ignición por inducción de la presente descripción.

La FIGURA 18 es una vista en elevación lateral del sistema de precalentamiento inductivo de la presente invención .

La FIGURA 19 es una vista en elevación lateral de un sistema de precalentamiento inductivo alternativo.

La FIGURA 20 es una vista en planta superior del sistema de precalentamiento inductivo alternativo de la FIGURA 19.

La FIGURA 21 es una vista en elevación frontal en sección parcial de un sistema de inicio de ignición por inducción alternativo.

La FIGURA 22 es una vista en elevación frontal en sección parcial del sistema mostrado en la FIGURA 21 en el cual el pistón se encuentra en una posición elevada.

La FIGURA 23 es una vista en sección transversal del sistema mostrado en la FIGURA 22.

La FIGURA 24 es una vista en planta superior de una cámara de combustión del motor que incorpora otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 25 es una vista en planta superior de un pistón que incorpora otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 26 es una vista en elevación frontal en sección parcial de un sistema de inicio de ignición por inducción alternativo.

La FIGURA 27 es una vista en sección transversal del sistema de inicio de ignición de la FIGURA 26.

La FIGURA 28 es una vista en elevación del diseño de elemento elevado de la FIGURA 26.

La FIGURA 29 es una vista lateral del diseño de elemento elevado de la FIGURA 26.

La FIGURA 30 es una vista en planta superior de una cámara de combustión del motor que incorpora otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 31 es una vista en planta superior de un pistón que incorpora otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 32 es una vista en elevación frontal en sección parcial de un sistema de inicio de ignición por inducción alternativo.

La FIGURA 33 es una vista en elevación frontal en sección parcial de un sistema de inicio de ignición por inducción alternativo.

La FIGURA 34 es una vista en planta superior de una culata de cilindro que incorpora una modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 35 es una vista en planta superior de una culata de cilindro que incorpora otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 36 es una vista en planta superior de una culata de cilindro que incorpora una modalidad adicional de un sistema de inicio de ignición por inducción.

La FIGURA 37 es una vista en planta superior de una culata de cilindro que incorpora aún otra modalidad de un sistema de inicio de ignición por inducción.

Para el propósito de promover un entendimiento de la descripción, se hará referencia ahora a las modalidades ilustradas en los dibujos y se utilizará un lenguaje especifico para describir la misma. No obstante, se entenderá que ninguna limitación del alcance de la descripción se pretende por consiguiente, tales alteraciones y modificaciones adicionales en el dispositivo ilustrado y su uso, y tales aplicaciones adicionales de los principios de la descripción como se ilustra en la presente se contemplan como se le ocurriría normalmente a alguien con experiencia en la técnica a la cual se refiere la descripción.

La FIGURA 1A muestra un ejemplo de una configuración de cámara de combustión típica en donde la cámara 10 se define por una culata 12 de cilindro que tiene una válvula 14 de admisión y una válvula 16 de escape, para admitir respectivamente una mezcla de combustible y para evacuar el fluido motriz después de que la mezcla ha experimentado la combustión. El proceso de combustión transfiere energía térmica en la forma de fuerza tangencial a un pistón (no mostrado) conectado a un cigüeñal para producir un movimiento giratorio. La fuerza tangencial se crea por un iniciador de combustión accionado por inducción, generalmente indicado por el número 18 de referencia, el cual se discutirá en detalle en lo siguiente. Sin embargo, para propósitos de esta discusión inicial, el dispositivo 18 de ignición de combustión comprende una serie de rebordes 20 que se extienden continuamente a través de una región seleccionada de la cámara 10. Los rebordes 20 de inicio de combustión tienen secciones 22 y 24 centrales, que se curvan alrededor de las válvulas 14 y 16 de admisión y escape, respectivamente. Las secciones 22 y 24 centrales se conectan a los rebordes 26 y 28 semi-circulares . Debe observarse en la FIGURA 1A que el dispositivo 18 de ignición de combustión se extiende sobre un área sustancial de la cámara 10 de combustión.

La FIGURA IB muestra un ejemplo de otro iniciador 18a de combustión que está dispuesto en relación con la configuración de cámara de combustión ilustrada en la FIGURA 1A, de acuerdo con la presente descripción. La forma de reborde del iniciador 18a se ha cambiado desde que se ilustra en la FIGURA 1A y el sufijo "a" se utiliza para indicar las secciones similarmente ubicadas y/o en funcionamiento. Los rebordes 26 y 28 circulares siguen siendo los mismos.

La FIGURA 2 muestra un refinamiento adicional de un dispositivo de inicio de combustión generalmente indicado por el número 30 de referencia que tiene un reborde 32 curvilíneo continuo que se extiende sobre un área mayor de la cámara 10 de combustión. Por lo tanto, el proceso de combustión se libera de las fuentes puntuales de ignición y la imprevisibilidad resultante del proceso de combustión. Esto permite la exploración y uso de relaciones de aire/combustible mayores que la estequiometria (14.7 a 1) para lograr la eficiencia significativamente incrementada. Además, esta tecnología permite mayores ganancias de eficiencia potencial y métodos de ejecución menos complejos que los motores de ignición por compresión de carga homogénea. Es aparente que muchas configuraciones diferentes para los dispositivos 18, 18a 30 de inicio de ignición pueden emplearse para adaptarse a una geometría de cámara de combustión particular.

La FIGURA 3 muestra la configuración en sección transversal de uno de los iniciadores 18 y 18a de combustión posible de acuerdo con esta descripción. Los iniciadores 18 y 18a de combustión cada uno comprende un electrodo, generalmente indicado por el número 34 de referencia. Puede observarse que los diversos principios se emplean para incrementar la eficiencia y velocidad en la cual el electrodo 34 se calienta. El electrodo 34 se monta para proyectarse debajo de la culata 12 de cilindro y hacia la cámara 10 de combustión. El electrodo 34, como se muestra en la presente, comprende, a modo de ejemplo, acero inoxidable de serie 400 en una configuración de pared relativamente delgada. Este tipo de acero inoxidable se selecciona debido a que es menos costoso que otros materiales y puede experimentar cientos de millones de ciclos térmicos de calentamiento y enfriamiento mientras que aún permanece su integridad estructural. Debe ser aparente para aquellos con experiencia en la técnica que otros materiales pueden emplearse para este propósito, por ejemplo, platino y paladio u otros compuestos de aleación.

El electrodo 34 se forma con paredes laterales 36 y 38 convergentes que terminan en las puntas 40 y 42 que producen una elevación sustancial de calor y la densidad de calor. Las puntas 40 y 42 se interconectan por la sección 44 central. Las puntas 40 y 42 se pretenden para tener un área superficial relativamente pequeña con esquinas afiladas expuestas en la cámara 10 de combustión. Debe ser aparente para aquellos con experiencia en la técnica que las puntas simples como se muestra en las FIGURAS 1A, IB, y 2 o puntas múltiples pueden emplearse para incrementar adicionalmente el área superficial, cuando se necesite. El electrodo 34 se retiene dentro de la culata 12 de cilindro por el aislamiento 46 térmico. El electrodo 34 se extiende en un alojamiento 48 que monta el electrodo 34, además al concentrar el flujo magnético refleja toda la radiación incidente. Un material preferido para el alojamiento se denomina Fluxtrol® comprendido de compuestos magnéticos suaves hecho de metales en polvo .magnético y aglutinantes dieléctricos. Otros materiales pueden emplearse para este propósito, tales como cerámicas, polímeros sintéticos y cualquiera de otros materiales dieléctricos capaces de soportar el entorno circundante. En efecto, lo que el alojamiento 48 hace, es concentrar el flujo magnético a través del electrodo 34. Esto se hace para maximizar el índice en el cual el electrodo se calienta y para minimizar la cantidad de calentamiento por inducción residual de la culata 12 de cilindro. contenida dentro de la cámara 50 en el alojamiento 48 se encuentra una barra 52 conductora de corriente, de preferencia formada de cobre. Un material 54 de aislamiento eléctrico se coloca entre la barra 52 y el electrodo 34. La corriente se induce a través de la barra 52 a una frecuencia que es apropiada para generar el aumento de la temperatura significativa dentro del electrodo 34. La frecuencia puede variar entre 100 kHz a 500 kHz con 250 a 450 kHz de preferencia, aunque otras frecuencias son apropiadas. Con frecuencias superiores, las corrientes específicas de superficie se inducen en la barra 52, provocando una acumulación rápida de la temperatura a lo largo del reborde afilado del electrodo que puede alcanzar temperaturas de operación dentro, tan rápido como 0.015 segundos.

La corriente que pasa a través de la barra 52 se genera por un sistema eléctrico apropiado, no mostrado para simplificar y centrarse en el entendimiento de la invención. Debe ser aparente para aquellos con experiencia en la técnica que los generadores de corriente de alta frecuencia disponibles que se encuentran en la técnica de calentamiento por inducción pueden emplearse para este propósito. En una modalidad, un suministro de energía variable puede utilizarse. En esta modalidad, una energía superior puede producirse durante las condiciones de encendido. Una vez que se ha alcanzado el estado estable, puede entonces producirse una energía inferior. Al incorporar el uso de un suministro de energía variable, el sistema puede tomar ventaja del calor residual que rodea al área de combustión y, por lo tanto, se vuelve más eficiente.

La capacidad para iniciar la combustión sobre un área de superficie amplia es especialmente ventajosa cuando se quema combustible que es 15 porciento de gasolina y 85 porcíento de alcohol debido a su frente de llama más lento que requiere un avance significativo en el tiempo para un dispositivo de punto de fuente de ignición. La capacidad para iniciar la combustión sobre un área amplia de la cámara de combustión permite un avance de ignición inferior y combustión más predecible.

La construcción del electrodo 34 y su posicionamiento dentro de la culata 12 de cilindro puede tomar muchas formas diferentes. Sin embargo, ciertos elementos son necesarios. Por ejemplo, el material conductor necesita ser aislado eléctricamente a partir del material de electrodo, el electrodo en sí mismo necesita ser aislado térmicamente de la cámara de combustión circundante, y finalmente, el campo magnético generado al pasar corriente en una alta frecuencia a través del conductor debe canalizarse y enfocarse en los electrodos. Junto con el aislamiento térmico, el material aislante puede emplearse entre la culata y la estructura de electrodo. Dependiendo de los materiales utilizados, puede ser también necesario y apropiado proporcionar un enfriamiento activo del material eléctricamente conductor a través del uso de pasajes refrigerantes ya sea a través o adyacentes al elemento eléctricamente conductor.

La configuración mostrada en las FIGURAS 1A, IB, 2, y 3 muestra un sistema de encendido impulsado por inducción en donde los electrodos y los conductores eléctricos se colocan en la estructura sin movimiento del motor. En estas disposiciones, el tiempo del evento de ignición se impulsa electrónicamente a través de un sistema de control externo. Las disposiciones mostradas en las FIGURAS 4, 5 y 6 tienen un diseño en donde la conducción eléctrica y el electrodo se forman en dos componentes separados, principalmente, la estructura de la culata y la corona de pistón. Este diseño es especialmente ventajoso para motores que corren en condiciones sustancialmente constantes como en un vehículo de propulsión híbrida o un conjunto generador.

En la disposición de la FIGURA 4, una culata 60 tiene una cámara 62 cilindrica que se extiende desde ésta en la cual un pistón 64 se coloca para movimientos oscilantes. El pistón 64 tiene una muñequilla 66 para articular una biela (no mostrada) para convertir el movimiento oscilante del pistón 66 a movimiento giratorio salido de un cigüeñal.

La culata 60 tiene elementos 68 conductores de corriente a través de los cuales el voltaje eléctrico de alta frecuencia se pasa como en el elemento 52 de la FIGURA 3. Además, los elementos 68 eléctricamente conductores se aislan eléctricamente y de manera térmica de los otros elementos de la culata 60. El aislamiento eléctrico y térmico puede tomar la forma mostrada en la FIGURA 3. Puede emplearse un alojamiento apropiado para canalizar el campo electromagnético en una región que se extiende en el cilindro 62. Como se muestra en la FIGURA 4, los elementos 68 conductores de corriente se colocan dentro de los alojamientos 71 que se proyectan en la cámara 62.

El pistón 64 tiene una pluralidad de elementos 70 realzados sobre su corona 72. Los elementos 70 realzados corresponden con los alojamientos 71 para los elementos 68 eléctricamente conductores que se proyectan en el cilindro de tal manera que el punto más cercano del contacto potencial entre el pistón 64 y la culata 60 se encuentra entre los alojamientos 71 para los elementos 68 eléctricamente conductores y elementos 70 realzados. Como se ilustra en las FIGURAS 1 y 2, los elementos 70 realzados pueden proporcionarse en cualquiera de un número de patrones geométricos para proporcionar un iniciador de combustión extendida apropiada. El voltaje alterno de alta frecuencia se genera a través del elemento 68 y cuando los elementos 70 realzados vienen estrechamente adyacentes, se calientan a través de flujo de corriente electromagnéticamente inducida y de este modo proporciona una fuente caliente extendida para iniciar la combustión. Típicamente los elementos 70 se calienten cuando la corona 72 de pistón se desplaza al punto donde existe aproximadamente 1 mm entre el elemento 68 eléctricamente conductor y los elementos 70 realzados. Aunque esto limita la variabilidad del tiempo de ignición, es apropiado y aceptable para que los motores tengan condiciones de funcionamiento sustancialmente constantes como en un conjunto generador o vehículo híbrido. Debido a que el pistón tiene mayor masa y debido a las oportunidades de enfriamiento con aceite en la parte posterior, el diseño de la FIGURA 4 ofrece oportunidades adicionales para cualquier dispersión térmica puesto que los elementos 70 se desconectan de la culata y del pistón.

Las FIGURAS 5 y 6 muestran una configuración alternativa que se muestra en la FIGURA 4. En la FIGURA 5, un pistón 74 es desplazable en un cilindro 76 para formar una cámara de combustión en relación con una culata 78. El pistón 74 es alternativo de modo que se traslada el movimiento lineal a través de una muñequilla 80 a un cigüeñal (no mostrado) para producir un movimiento giratorio. Debe ser aparente para aquellos con experiencia en la técnica que las válvulas de admisión y de escape pueden proporcionarse en la culata 78 para permitir la entrada de una mezcla de combustible y escape de la mezcla de modo encendida. El pistón 74 tiene una pluralidad de muescas 82 que terminan con rebordes 84 y 86 relativamente afilados. La culata y el cilindro 76 se adaptan para recibir una bobina 88 que se extiende a través de las muescas 82 en linea con los rebordes 84 y 86 afilados cuando el pistón 74 se encuentra en o cerca del punto muerto superior. El cableado 89, como se muestra en la FIGURA 6, se conecta a una fuente de energía eléctrica generalmente indicada por el número 90 de referencia. Esto puede ser un suministro de energía que proporciona corriente de alta frecuencia a la bobina 88 en aproximadamente 300 kHz. Como se muestra en la FIGURA 6, la bobina 88 tiene una longitud de circuito continuo que se extiende a través de las muescas 82 para que coincida con los contornos para alinearse con los rebordes 84 y 86 afilados. Existen soportes de aislamiento apropiados para mantener la bobina 88 alineada con los rebordes 84 y 86 afilados de las muesca 82. Se debe observar que este sistema, como el sistema de la FIGURA 4, es dependiente en la posición física del pistón en relación con la culata 78. Por consiguiente, esta configuración es adecuada para sistemas de motores que tienen condiciones de operación relativamente constantes, tales como en un vehículo híbrido. Este sistema utiliza la parte superior del pistón como la carga electromagnética y, en ese contexto, el pistón necesita tener un componente ferroso de modo que reaccionará con la corriente de alta frecuencia. Se proporciona el beneficio de la geometría de bobina simple y ningún sistema de sincronización externa.

La FIGURA 7 muestra un patrón de bobina alternativo en donde una bobina, generalmente indicada por el carácter 92 de referencia, tiene un enrejado de alambres 94 y 96 que se interceptan entre sí en ángulos rectos. Una fuente 98 de energía suministra el cable con corriente. Por ejemplo, la fuente 98 de energía puede suministrar la corriente en una base de alta frecuencia de aproximadamente 300 kHz a aproximadamente 2.5 kW-6.0 kW de nivel de energía. Como se observó previamente, la frecuencia puede variar entre 100 kHz a 500 kHz con 250 kHz a 450 kHz preferidos pero otras frecuencias pueden ser apropiadas. De forma similar, aunque los niveles de energía de 2.5 a 6.0 kW pueden preferirse, otros niveles de energía pueden ser apropiados basados en las condiciones de trabajo del sistema. En esta modalidad, la corona o la parte superior del pistón puede tener una serie de muescas enrejadas para proporcionar el espacio libre apropiado relativamente cercano cuando el pistón se encuentra en o cerca del punto muerto superior.

Las FIGURAS 8 y 9 muestran aún otra versión de la bobina que permite que sea autónoma y capaz de generar la temperatura rápida elevada indicada junto con la discusión de las FIGURAS 1-4. Las FIGURAS 8 y 9 muestran un ensamble de bobina generalmente indicado por el número 100 de referencia que tiene un conductor 102, aislamiento 104 eléctrico anular, y una cubierta 106 que contribuye a la carga magnética. Esto puede formarse a partir de material apropiado que tiene propiedades magnéticas. Como se muestra en la FIGURA 9, la sección transversal de la cubierta 106 tiene rebordes 108 afilados que corren generalmente en paralelo con respecto al conductor 102. En este caso, cuando la corriente eléctrica de alta frecuencia se pasa a través del conductor 102, los rebordes 108 afilados brillarán con el calor durante el ciclo de encendido y de este modo promueven la combustión. Tal dispositivo puede emplearse en vehículos híbridos, en donde existe un motor con RPM relativamente constantes con fuentes múltiples de energía almacenada.

Las FIGURAS 10-13 ilustran que las configuraciones de la corona 74 del pistón alternativo se utilizan con la bobina 88 de la FIGURA 6. Como se muestra en las FIGURAS 10, 11A y 11B, una pluralidad de rebordes 112 altos y una pluralidad de rebordes 114 bajos se forman en la corona 72 de pistón. Similar al diseño de pistón representado en la FIGURA 5, la disposición de rebordes 112 altos y rebordes 114 bajos es tal que la bobina 88 entrará a la ranura 110 cuando el pistón 74 se encuentre en o cerca del punto muerto superior. Como se ilustra, los rebordes 116 y 118 angulados conectan los rebordes 112 altos y rebordes 114 bajos. Cuando se suministra corriente a la bobina 88 y el pistón 74 cerca del punto muerto superior, existe una exposición intermitente de masa al campo de flujo magnético. Esta exposición intermitente resulta una en elevación de calor más rápida que con un diseño de borde constante. Como se apreciará por aquellos de experiencia ordinaria, el incremento en la elevación de calor se debe a la concentración de la intensidad de campo electromagnético cerca de los bordes presentes en la corona 74 de pistón, que resultan en una mayor densidad de corriente en los bordes.

El mismo principio se aplica a la modalidad mostrada en las FIGURAS 12 y 13. En esta modalidad, en lugar de alternar los rebordes altos y bajos, los objetivos 120 realzados se forman en la corona 72 de pistón del pistón 74. A medida que los objetivos 120 realzados entran en proximidad cercana con la bobina 88, los objetivos 120 realzados se calientan e inician la combustión cuando se obtiene la temperatura requerida. Al formar una pluralidad de objetivos 120 realzados en la corona 72 de pistón, se logra la combustión de fuente de ignición múltiple. También se contempla que elementos de voltaje alternativos de alta frecuencia múltiples pueden instalarse en la cámara de combustión para minimizar la distancia en la cámara de combustión a la fuente de ignición.

Las FIGURAS 14-15 ilustran aún otra modalidad de características potencialmente formadas en la superficie superior del pistón 74. En esta modalidad, una serie de rebordes 130 realzados se configuran a horcajadas de la bobina 88 cuando el pistón 74 se encuentra en o cerca del punto muerto superior. Como se muestra, los rebordes 130 realzados se desplazan entre sí en relación con la bobina 88. Aunque un diseño completamente desplazado se ilustra en la FIGURA 15, se observa que dentro del alcance de esta descripción, varios desplazamientos son posibles. Diferentes desplazamientos pueden buscarse dependiendo de la elevación del calor particular y tiempo deseado.

También se representa en la FIGURA 14 que los rebordes 130 realzados tienen superficies 132 y 134 laterales que son paralelas a la bobina 88. Además, los rebordes 130 realzados también tienen bordes 136 y 138 ahusados, incrementando así el número de superficies con bordes que entran en el campo electromagnético. Se debe observar que los rebordes 130 realzados representados en la FIGURA 14 no están a escala en relación con el pistón 74. El tamaño de los rebordes 130 es exagerado para mostrar claramente el diseño ahusado. La FIGURA 16 ilustra una característica adicional que puede incorporarse en el diseño del reborde 130 realzado. En esta modalidad, un orificio 140 se coloca en o cerca del centro del reborde 130 realzado, incorporando así más bordes en el reborde 130 realzado. El propósito de estos bordes es facilitar el incremento de calor más rápido. Aunque los bordes 136 y 138 ahusados y el orificio 140 son las únicas configuraciones mostradas, otras configuraciones se contemplan y están dentro del espíritu de la invención. Las modalidades mostradas en las FIGURAS 10-16 utilizan las características formadas en la parte superior del pistón 74 como la carga electromagnética y, en este contexto, las características necesitan tener un componente ferroso de modo que sean capaces de reaccionar al campo electromagnético producido desde la corriente de alta frecuencia suministrada a la bobina 88.

La FIGURA 17 ilustra el pistón 150 que tiene una forma ovalada. Tal configuración requiere que se utilice un elemento 155 magnético lineal más largo. La forma ovalada del pistón 150 permite que la distancia entre la cámara de combustión y el elemento 155 magnético se disminuya. Adicionalmente, la forma ovalada crea un área de compresión más larga en la cámara de combustión, que resulta en combustibles de combustión más lenta para utilizarse a pesar de sus características de propagación de .frente de llama más lentas .

Otros usos del calor inductivo pueden también incorporarse en los motores de combustión. Las FIGURAS 18-20 ilustran tal uso alternativo. Tradicionalmente, las tomas de pre-combustión se utilizan en motores diésel en condiciones de clima frió para calentar el bloque del motor. Sin embargo, el calentamiento inductivo puede incorporarse al calentar la superficie de pistón y las superficies circundantes de la cámara de combustión de modo que el calor generado por la compresión en la carrera ascendente del pistón es más apto para quemar el combustible. Como se ilustra en la FIGURA 18, un elemento 160 conductor está rodeado por un elemento 165 de calentamiento. Cuando la corriente se induce a través del elemento 160 conductor, un incremento de la temperatura significativa se genera dentro del elemento 165 de calentamiento. La alta densidad de corriente y la baja masa generan un efecto de borde magnético altamente enfocado, que propaga el calentamiento del elemento 165 de calentamiento.

Localizada dentro de la superficie superior del pistón 74 se encuentra una cavidad 170. La cavidad 170 se adapta para recibir la combinación del elemento 160 conductor y el elemento 165 de calentamiento cuando el pistón 74 se encuentra en o cerca del punto muerto superior. Al utilizar el calentamiento por inducción en lugar de un elemento resistivo, puede obtenerse una elevación de calor muchas veces más rápida, permitiendo asi que un motor diésel se inicie más pronto y haciendo menos daño al bloque de cilindros y la culata de cilindro.

Las FIGURAS 19-20 ilustran una modalidad alternativa de la configuración de la FIGURA 18. En esta modalidad, la cavidad 180 se localiza dentro de la superficie superior del pistón 74 y la cavidad 180 se adapta para recibir al elemento 160 conductor cuando el pistón 74 se encuentra en o cerca del punto muerto superior. Asentado dentro de la cavidad 180 se encuentra un forro 185 de calentamiento. El forro 185 de calentamiento tiene una superficie interior curvada que define una pluralidad de partes planas 186 de calentamiento. Adyacentes a las partes planas 186 de calentamiento se encuentran regiones 187 rebajadas. En este contexto, el forro 185 de calentamiento tiene un componente ferroso de modo que reaccionará con la corriente de alta frecuencia suministrada al elemento 160 conductor. A medida que la corriente de alta frecuencia corre a través del elemento 160 conductor y el pistón 74 cerca del punto muerto superior, el forro 185 de calentamiento reacciona con el campo electromagnético producido provocando una elevación significativa de la temperatura.

También se muestra en las FIGURAS 19-20 el elemento 161 de anillo conductor. El elemento 161 de anillo conductor se representa junto con el elemento 160 conductor para propósitos ilustrativos solamente. Se prefiere que cualquiera del elemento 160 conductor o el elemento 161 de anillo conductor se utilicen, pero no ambos simultáneamente. El elemento 161 de anillo conductor opera similar a las otras modalidades descritas en lo anterior. Cuando el elemento 161 de anillo conductor se utiliza, la corona de pistón 74 necesita tener un componente ferroso, ya que es la corona de pistón 74 la que reacciona con el elemento 161 de anillo conductor. En esta modalidad, cuando el pistón 74 se encuentra en o cerca del punto muerto superior, el pistón 74 comienza a calentarse, debido a la inducción de las corrientes de superficie del campo electromagnético generado por el elemento 161 de anillo conductor. En las modalidades mostradas en¦ las FIGURAS 18-20, se hace posible iniciar virtualmente en forma instantánea los motores de diesel en frió. El tiempo de inicio de 0.010 segundos se contempla.

Las FIGURAS 21 y 22 muestran una configuración alternativa a aquella mostrada en las FIGURAS 4 y 5. En la FIGURA 21 un pistón 214 es capaz de desplazarse en un cilindro 212 para formar una cámara de combustión en relación a la culata 210. El pistón 214 es alternativo de modo que traslada el movimiento lineal a través de la muñequilla 216 a un cigüeñal (no mostrado) para producir un movimiento giratorio. En la modalidad mostrada, la válvula 224 se proporciona en la culata 210 para permitir ya sea la entrada de una mezcla de combustible y/o el escape de la mezcla de modo encendido. La culata 210 tiene varios elementos 218 conductores de corriente a través de los cuales se pasa un voltaje eléctrico de alta frecuencia. Además, los elementos 218 eléctricamente conductores están eléctricamente aislados y térmicamente aislados a partir de otros elementos de la culata 210. Estos elementos 218 conductores se disponen sustancialmente dentro de las ranuras 219 cortadas ubicadas dentro de la culata 210.

El pistón 214 tiene una pluralidad de elementos 220 realzados en su corona 222. Los elementos 220 realzados corresponden con las ranuras 219, de tal manera que las ranuras 219 pueden recibir los elementos 220 realzados cuando el pistón 214 se encuentra en una posición realzada (véase FIGURA 22) . En la modalidad mostrada, la altura del elemento 220 realzado arriba de la corona 222 se encuentra directamente relacionada con su distancia radial desde el centro. Los elementos 220 realzados tienen orificios 221 que se extienden a lo largo de la longitud radial de los elementos 220 realzados. Estos orificios 221 permiten un tiempo de elevación de calor más rápido que resulta en el elemento 220 realzado cuando se expone al campo electromagnético producido por el elemento 218 conductor. Nuevamente, esto es debido a la baja masa y la alta densidad de corriente en las superficies del elemento 220 realzado.

Nuevamente, la FIGURA 22 ilustra esta versión del sistema de inicio de ignición en el cual el pistón 214 se encuentra en una posición realzada. Cuando el pistón 214 se encuentra en tal posición, la válvula 224 se cierra. Como se discute previamente, los elementos 220 realzados se reciben por las ranuras 219 dentro de la culata 210. Como debe ser aparente para aquellos de experiencia ordinaria, los elementos 218 conductores crean un campo eléctrico magnético normal al plano de los elementos 218 conductores. Por lo tanto, los elementos 220 realzados se mueven en la dirección perpendicular al campo generado. Esto permite la introducción de una variable determinable adicional: tiempo. Particularmente, el tiempo en el cual el elemento 220 realzado se encuentra presente dentro, y por lo tanto eléctrica y térmicamente afectado por, el campo generado por los elementos 218 conductores. En esta modalidad, sólo cuando el pistón 214 se encuentra en o cerca del punto muerto superior hace que los elementos 220 se realcen debido a la inducción de las corrientes superficiales de los campos electromagnéticos generados por los elementos 218 conductores. Por lo tanto, además de proporcionar otra opción de fabricación y diseño, la modalidad ilustrada en las FIGURAS 21 y 22 asegura que la ignición ocurrirá dentro del área de combustión (el espacio entre y alrededor de la corona 222 de pistón y la culata 210) en o cerca del punto muerto superior .

Como se muestra en la FIGURA 23, los elementos 218 conductores pueden proporcionarse en ambos lados de los elementos 220 realzados como se muestra. Cuando el pistón 214 se encuentra en la posición realzada, los elementos 220 realzados se encuentran dispuestos sustancialmente dentro de la ranura 219. La proximidad cercana de los bordes del elemento 220 realzado a los elementos 218 conductores, así como también la entrada predecible del elemento 220 realzado en el campo generado por los elementos 218 conductores, resulta en un tiempo de elevación predecible en el calor térmico del elemento 220 realzado. Como es aparente en la FIGURA 23, el orificio 221 puede dividirse en dos por los bordes inferiores de los elementos 218 conductores. Como se muestra, el orificio 221 del elemento 220 realzado sustancialmente entra al campo generado por los elementos 218 conductores. Nuevamente, esto resulta en un tiempo de elevación térmica incrementada del elemento 220 realzado.

La FIGURA 24 muestra un ejemplo de una configuración de la cámara de combustión típica en la cual la cámara 250 se define por una culata 252 de cilindro que tiene una válvula 254 de admisión y una válvula 256 de escape, para admitir respectivamente, una mezcla de combustible para evacuar el fluido motriz después de que la mezcla ha experimentado la combustión. La combustión se inicia por el inicio de combustión impulsado por inducción generalmente indicado por el número 258 de referencia. En esta modalidad, el iniciador 258 de combustión comprende una serie de elementos 260 conductores dispuestos dentro de una serie de ranuras 262 dentro de la culata 252 de cilindro.

La FIGURA 25 muestra un ejemplo de un diseño de culata de pistón típico para utilizarse dentro de la configuración de cámara de combustión de la FIGURA 21. En esta modalidad, la culata 280 de pistón incluye una serie de elementos 282 realzados que corresponden a las. ranuras 262 dentro de la culata 252 de cilindro. Los elementos 282 realzados se dimensionan para ser recibidos por las ranuras 262 y pasen por, mientras no hagan contacto, con los elementos 260 conductores. Como se muestra, los elementos 282 realzados pueden incluir orificios 284 que se extienden a lo largo de la dirección radial de los elementos 282 realzados.

La FIGURA 26 ilustra aún otra configuración del sistema de inicio de ignición descrito. En la FIGURA 26, un pistón 314 se desplaza en un cilindro 312 para formar una cámara de combustión en relación a la culata 310. El pistón 314 es alternativo de modo que traslada el movimiento lineal a través de una muñequilla 316 a un cigüeñal (no mostrado) para producir un movimiento giratorio. En la modalidad mostrada, el elemento 318 conductor se coloca en o dentro de la superficie inferior de la culata 310. Al igual que los elementos conductores de corriente previamente descritos, un voltaje eléctrico de alta frecuencia se pasa a través de un elemento 318 conductor de corriente. Como se muestra en mayor detalle en la FIGURA 27, el elemento 318 conductor se aisla eléctricamente y se aisla térmicamente de los otros elementos de la culata 210 por el aislador 338. El aislador 338 puede funcionar tanto para aislar eléctrica como térmicamente el elemento 318 conductor de la culata 310, asi como también se concentra el campo electromagnético generado por el elemento 318 conductor cuando se conecta al generador de corriente de alta frecuencia de funcionamiento. En la modalidad mostrada, el elemento 318 conductor puede consistir en un elemento simple conectado a un generador de corriente de alta frecuencia. Alternativamente, el elemento 318 conductor puede consistir de una pluralidad de elementos conductores colocados dentro de la culata 310.

El pistón 314 tiene una pluralidad de elementos 320 realzados en su corona 322. La posición radial de los elementos 320 realzados corresponde con las posiciones del elemento 318 conductor dentro de la culata 310. Como se muestra en mayor detalle en las FIGURAS 27, 28 y 29, el elemento 320 realzado consiste de una porción 342 de soporte conectada o formada en la corona 322. La porción 340 superior se conecta a la porción 342 de soporte. En la modalidad mostrada, la porción 340 superior tiene una mayor área de superficie orientada al elemento 318 conductor que la porción 342 de soporte. La linea punteada mostrada en la FIGURA 27 indica la parte inferior del rebajo 344. Como se muestra en la FIGURA 29, los rebajos 344 de localizan en los elementos 320 realzados. Debido a los efectos electromagnéticos en el elemento 320 realzado, asi como también los bordes superficiales que definen los rebajos 344, un incremento térmico sustancial ocurre en el valle del rebajo 344. La porción punteada indicada en la FIGURA 29 es la ubicación del incremento térmico más rápido. Cuando el elemento 320 realzado se ve afectado por el campo electromagnético producido, la corriente comienza a correr en sus superficies. Cuando el área superficial expuesta al campo se reduce (es decir, que quita la masa) , la densidad de corriente superficial se incrementa sustancialmente cerca de los bordes del hueco. Por lo tanto, existe un incremento sustancial en calor en esta ubicación que resulta en un tiempo reducido el cual se toma para encender el combustible dentro de la cámara de combustión.

La FIGURA 30 muestra un ejemplo de una configuración de cámara de combustión típica en la cual la cámara 350 se define por una culata 352 de cilindro. La combustión se inicia por el iniciador de combustión impulsado por inducción generalmente indicado por el número 354 de referencia. En esta modalidad, el iniciador 354 de combustión comprende un elemento conductor simple geométricamente dispuesto para crear una bobina 356 exterior y una bobina 358 interior dispuesta dentro de la culata 352 de cilindro.

La FIGURA 31 muestra un ejemplo de un diseño de culata de pistón típico para utilizarse con la configuración de cámara de combustión de la FIGURA 30. En esta modalidad, la culata 362 de pistón incluye dos elementos realzados, generalmente indicados por el número 368 de referencia, y una válvula 364 de escape. Cada elemento 368 realzado corresponde con el diseño del iniciador 354 de combustión dentro de la culata 352 de cilindro. Cada elemento realzado incluye una porción 370 superior y rebajo 372. Cuando la culata 362 de pistón viaja hacia la culata 352 de cilindro y el iniciador 354 de combustión se conecta con un generador de corriente de alta frecuencia, el campo electromagnético producido por el iniciador 354 de combustión induce una corriente superficial en los elementos 368 realzados. Debido a los efectos electromagnéticos, el campo electromagnético tiende a concentrarse en esta ubicación de masa ausente. Por lo tanto, el incremento térmico más rápido ocurre en los rebajos 372. Como tal, en la modalidad mostrada, la cámara de combustión entre la culata 352 de cilindro y el pistón 362 puede tener al menos ocho (8) puntos de inicio de combustión separados. Como se describe en lo anterior, el punto de inicio de combustión múltiple permite motores de combustión más eficientes .

La FIGURA 32 muestra una configuración alternativa del sistema de inicio de inducción de la descripción. Como se muestra, un pistón 414 se desplaza en un cilindro 412 para formar una cámara de combustión en relación con la culata 410. El pistón 414 es alternativo de modo que traslada el movimiento lineal a través de una muñequilla 416 a un cigüeñal (no mostrado) para producir un movimiento giratorio. En la modalidad mostrada, la válvula 424 se proporciona en la culata 410 para permitir ya sea la entrada de una mezcla de combustible y/o la salida de la mezcla de este modo encendida. La culata 410 tiene diversos elementos 418 conductores de corriente a través de los cuales se pasa el voltaje eléctrico de alta frecuencia. Además, los elementos 418 eléctricamente conductores se aislan eléctricamente y se aislan térmicamente de los otros elementos de la culata 410. Estos elementos 418 conductores se localizan en la superficie inferior de la culata 410 dentro del área de combustión.

El pistón 414 tiene una pluralidad de rebajos 420 en su corona 422. La ubicación de los rebajos 420 corresponde con la colocación de los elementos conductores. Los rebajos 420 permiten la fabricación más fácil del pistón 414 para incorporar la ignición inductora de la presente descripción. Como se discute de aquí en adelante, la ausencia de masa en el rebajo 420 provoca que el campo electromagnético producido por los elementos 418 conductores se enfoque en esta ubicación, lo cual provoca una elevación térmica debido a las corrientes superficiales inducidas.

La FIGURA 33 ilustra aún otra configuración del sistema de inicio de ignición descrito. En la FIGURA 33, un pistón 514 se desplaza en un cilindro 512 para formar una cámara 516 de combustión en relación con la culata 510. El pistón 514 es alternativo de modo que traslada el movimiento lineal a través de una muñequilla a un cigüeñal (no mostrado) para producir el movimiento giratorio. En la modalidad mostrada, un elemento 518 conductor y un elemento 520 de calentamiento se colocan en o dentro de la superficie inferior de la culata 510 y adyacentes a la cámara 516 de combustión. La linea 522 de conexión conecta una alta frecuencia, la fuente de energía de alto voltaje (no mostrada) con el elemento 518 conductor. Similar a los elementos conductores de corriente previamente descritos, el voltaje eléctrico de alta frecuencia se pasa a través de un elemento 518 conductor de corriente.

La línea 522 de conexión se rodea ' por el revestimiento 526 aislador que puede funcionar como la línea 522 de conexión eléctrica y térmicamente aislante de la culata 510. Adicionalmente, el elemento 518 conductor se rodea en la parte superior y radialmente hacia fuera por el aislador 528. El aislador 528 también funciona en el elemento 518 conductor eléctrica y térmicamente aislado de los otros elementos de culata 510. El aislador 528 también puede concentrar el campo electromagnético generado por el elemento 518 conductor cuando se conecta a un generador de corriente de alta frecuencia en operación. En la modalidad representada se muestra, el elemento 518 conductor consiste de un elemento simple conectado a un generador de corriente de alta frecuencia. En otras modalidades, el elemento 518 conductor puede consistir de una pluralidad de elementos conductores colocados dentro de la culata 510.

Una vez más, un campo electromagnético se genera por el elemento 518 conductor cuando se conecta a un generador de corriente de alta frecuencia en operación. Cuando el campo electromagnético se genera, el elemento 520 de calentamiento se ve afectado por el campo electromagnético y las corrientes se inducen en su superficie. Como se ha descrito en lo anterior en la presente, aquellas corrientes superficiales que provocan la temperatura del elemento 520 de calentamiento se elevan a una temperatura lo suficientemente alta para quemar el combustible dentro de la cámara 516 de combustión. En una modalidad, al menos una porción del elemento 520 de calentamiento se expone a la cámara 516 de combustión .

Como se representa, el elemento 520 de calentamiento se colocada radialmente hacia el interior del elemento 518 conductor. En otras modalidades, el elemento 520 de calentamiento se coloca radialmente hacia fuera del elemento 518 conductor. En una modalidad, existe un entrehierro entre el elemento 520 de calentamiento y el elemento 518 conductor el cual es de 1.27 mm (0.05 pulgadas) de ancho radial. Sin embargo, se contemplan diferentes entrehierros y pueden ser apropiados dependiendo de las características del sistema.

La FIGURA 34 muestra una modalidad de una configuración de culata 510 de cilindro que tiene una válvula 524 para admitir una mezcla de combustible y para expulsar el fluido motriz después de que la mezcla se ha experimentado a combustión. Las superficies inferiores del elemento 518 conductor y el aislador 528 son fácilmente aparentes. Regresando ahora al elemento 520 de calentamiento, las FIGURAS 33 y 34 muestran que el elemento 520 de calentamiento está compuesto de una porción 540 interior y una porción 542 exterior que tiene una orientación generalmente vertical, así como también una porción 544 generalmente horizontal que conecta la porción 540 interior y la porción 542 exterior. En la modalidad representada, el elemento 520 de calentamiento tiene una configuración de viga en I horizontal, aunque otras configuraciones se encuentran dentro del alcance de la presente descripción. Los orificios 546 también se localizan a lo largo de y se definen por la porción 544 horizontal. Los orificios 546 pueden proporcionarse dentro de la porción 544 horizontal a través de cualquier técnica conocida, tal como, pero no limitada a, corte, grabado, o fresado.

Como se discute en lo anterior, se ha encontrado que el área superficial expuesta al campo se reduce (es decir, se quita la masa) , la densidad de corriente superficial se incrementa sustancialmente cerca de los bordes del hueco. Por lo tanto, existe un incremento sustancial en el calentamiento de esta ubicación que resulta en un tiempo reducido el cual se toma para encender el combustible dentro de la cámara de combustión. En el caso del elemento 520 de calentamiento, las secciones de la porción 540 interior y la porción 542 exterior próximas a los orificios 546 tendrán el tiempo de elevación térmica más rápido.

Las FIGURAS 35 y 36 representan modalidades diferentes del elemento de calentamiento. La FIGURA 35 ilustra el elemento 560 de calentamiento que tiene una porción 570 interior y una porción 572 exterior. Similar al elemento 520 de calentamiento, la porción 570 interior y la porción 572 exterior del elemento 560 de calentamiento tienen una orientación generalmente vertical y se conectan entre si por las porciones 574 generalmente horizontales. Los orificios 576 se localizan a lo largo de y se definen por la porción 574 horizontal. Sin embargo, a diferencia del elemento 520 de calentamiento, la porción 572 exterior del elemento 560 de calentamiento tiene secciones 578 fresadas y secciones 580 realzadas. En una modalidad, la porción 572 exterior se fabrica para tener inicialmente un espesor uniforme. Más tarde en el proceso de fabricación, la porción 572 exterior se adelgaza utilizando técnicas conocidas en ciertas secciones, las cuales se designan como secciones 578 fresadas. Las porciones de la porción 572 exterior que no se adelgazan resultan en secciones aparentemente más gruesas, las cuales se designan como secciones 580 realzadas. En la modalidad representada en la FIGURA 35, las secciones 580 realzadas se encuentran próximas a los orificios 576.

La FIGURA 36 ilustra el elemento 600 de calentamiento que tiene una porción 610 interior y una porción 612 exterior. Similar a los elementos de calentamiento descritos en lo anterior, la porción 610 interior y la porción 612 exterior del elemento 600 de calentamiento tienen una orientación generalmente vertical y se conectan entre si por porciones 614 generalmente horizontales. Los orificios 616 se ubican a lo largo de y se definen por la porción 614 horizontal. Similar al elemento 560 de calentamiento, la porción 612 exterior del elemento 600 de calentamiento tiene secciones 618 fresadas y secciones 620 realzadas. Sin embargo, en contraste con el elemento 560 de calentamiento, se fresan las secciones 618 las cuales se encuentran próximas a los orificios 616 correspondientes.

La FIGURA 37 representa aún una modalidad adicional de un elemento de calentamiento. Conforme a este diseño, el elemento 640 de calentamiento tiene una superficie 650 interior y una superficie 652 exterior dispuesta desde la superficie 650 interior en la dirección radial. A diferencia de las modalidades ilustradas de los elementos 520, 560, y 600, de calentamiento una modalidad del elemento 640 de calentamiento tiene un espesor uniforme en la dirección perpendicular a la dirección radial. Como se ilustra, la superficie 652 exterior define una pluralidad de muescas 654. Las muescas 654 pueden proporcionarse a través de cualquier técnica conocida, tal como, pero no limitada a, corte o grabado. Las muescas 654 se extienden radialmente hacia dentro de la superficie 652 exterior hacia la superficie 650 interior. Aunque las muescas 654 se ilustran como teniendo una forma rectangular, otras formas y configuraciones se contemplan. En una modalidad, las muescas 654 tienen una longitud en la dirección radial de 2.54 mm (0.1 pulgadas) y un ancho de 1.27 mm (0.05 pulgadas).

El uso de calentamiento por inducción se ha empleado durante muchos años para obtener un calentamiento rápido de componentes industriales para funciones de procesamiento subsecuente y tratamiento con calor. Uno de los atributos de tal sistema es que puede elevar la temperatura de los componentes seleccionados en periodos de tiempo extremadamente cortos. Un segundo atributo es que el flujo de energía y corriente se lleva a cabo solamente en la proximidad cercana a la carga electromagnética.

Como se estableció en lo anterior, esta invención utiliza calentamiento extremadamente rápido de materiales mediante calentamiento por inducción para producir una serie de ubicaciones calientes controladas dentro de una cámara de combustión para producir el inicio uniforme de la combustión a lo largo de una cámara de combustión.

Aunque la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y descripción anterior, los mismos se consideraran como ilustrativos y no restrictivos en carácter, se entiende que sólo las modalidades preferidas se han mostrado y descrito y que todos los cambios y modificaciones que entran dentro del espíritu de la invención se desean proteger. También se contempla que las estructuras y características descritas en los ejemplos presentes pueden alterarse, redisponerse, sustituirse, suprimirse, duplicarse, combinarse, o agregarse entre sí. Los artículos el", "un" y "una" no se limitan necesariamente a significar sólo uno, sino más bien son inclusivos y abiertos de modo que incluyen, opcionalmente, múltiples de tales elementos.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de ignición impulsado por inducción en cooperación con una fuente de energía a ser utilizada dentro del motor de combustión interna alternativo que tiene una culata de cilindro y cámara de combustión, el sistema de ignición impulsado por inducción caracterizado porque comprende : un elemento conductor localizado dentro de la culata de cilindro; una línea de conexión que conecta eléctricamente el elemento conductor con la fuente de energía; y un elemento de calentamiento localizado dentro de la culata de cilindro y colocado próximo al elemento conductor en una dirección radial definida por el centro geométrico de la culata de cilindro, en donde el elemento de calentamiento por inducción interactúa con el elemento conductor cuando la fuente de energía suministra corriente al elemento conductor a través la línea de conexión.

2. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de calentamiento se coloca radialmente hacia adentro del elemento conductor.

3. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende una primera capa aislante colocada arriba y radialmente hacia fuera del elemento conductor y una segunda capa aislante que rodea a la linea de conexión.

4. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de calentamiento comprende una sección vertical interna y una sección vertical externa que se conectan por una sección horizontal, la sección vertical externa se coloca radialmente hacia fuera de la sección vertical interna.

5. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la sección horizontal define una pluralidad de orificios.

6. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la sección vertical externa comprende una pluralidad de primeras porciones adyacentes a los orificios y una pluralidad de segundas porciones definidas por el resto de la sección vertical exterior, las primeras porciones que tienen un primer espesor en la dirección radial, y las segundas porciones que tienen un segundo espesor en la dirección radial.

7. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el primer espesor es mayor que el segundo espesor.

8. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el segundo espesor es mayor que el primer espesor.

9. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento conductor y el elemento de calentamiento tienen una forma circular.

10. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de calentamiento tiene una superficie interior y una superficie exterior que se dispone desde la superficie interior en una dirección radialmente hacia fuera, el elemento de calentamiento tiene un espesor uniforme en la dirección perpendicular a la dirección radial.

11. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la superficie exterior define una pluralidad de muescas las cuales se extienden parcialmente hacia dentro de la superficie exterior hacia la superficie interior en la dirección radial.

12. Un sistema de ignición impulsado por inducción en cooperación con una fuente de energía para utilizarse dentro del motor de combustión interna alternativo que tiene una culata de cilindro y cámara de combustión, el sistema de ignición impulsado por inducción caracterizado porque comprende : un medio de inducción para generar un campo electromagnético, una porción de los medios de inducción se localiza dentro de la culata de cilindro y se coloca adyacente a la cámara de combustión; y un elemento de calentamiento localizado dentro de la culata de cilindro y se coloca próximo a la porción de los medios de inducción en una dirección radial definida por el centro geométrico de la culata de cilindro, en donde el elemento de calentamiento interactúa inductivamente con el campo electromagnético.

13. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los medios de inducción comprenden un elemento conductor y una linea de conexión que conecta eléctricamente el elemento conductor con la fuente de energía.

14. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende una primera capa aislante colocada arriba y radialmente hacia fuera del elemento conductor y una segunda capa aislante que rodea a la línea de conexión, en donde el elemento de calentamiento se coloca radialmente hacia fuera del elemento conductor.

15. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el elemento de calentamiento comprende una primera sección vertical y una segunda sección vertical que se conectan por una sección horizontal, la segunda sección vertical se coloca radialmente hacia fuera de la primera sección vertical, y la sección horizontal define una pluralidad de orificios.

16. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la segunda sección vertical comprende una pluralidad de primeras porciones adyacentes a los orificios y una pluralidad de segundas porciones definidas por el resto de la segunda sección vertical, las primeras porciones que tienen un primer espesor en la dirección radial, y las segundas porciones que tienen un segundo espesor en la dirección radial .

17. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el primer espesor es mayor que el segundo espesor.

18. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el segundo espesor es mayor que el primer espesor.

19. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el elemento de calentamiento tiene una superficie interior y una superficie exterior la cual se dispone de la superficie interior en la dirección radial hacia fuera, el elemento de calentamiento tiene un espesor uniforme en la dirección perpendicular a la dirección radial.

20. El sistema de ignición impulsado por inducción de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la superficie exterior define una pluradidad de muescas que se extienden parcialmente hacia dentro de la superficie exterior hacia la superficie interior en la dirección radial.