PT105954A

PT105954A - INTERNAL COMBUSTION ROTARY ENGINE

Info

Publication number: PT105954A
Application number: PT105954A
Authority: PT
Inventors: Jorge De Heredia
Original assignee: Jorge De Heredia
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-22
Also published as: PT105954B

Abstract

O PRESENTE INVENTO DIZ RESPEITO A UM MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTÃO INTERNA. É ESSENCIALMENTE CARACTERIZADO POR COMPREENDER DOIS SISTEMAS MECÂNICOS INTERLIGADOS, UM QUE CONFIGURA AS CÂMARAS DE COMBUSTÃO NUM PROCESSO DE QUATRO TEMPOS E QUE CONSISTE DE UM CILINDRO DENTRO DO QUAL SE DISPÕEM DOIS ELEMENTOS ROTATIVOS QUE CONFIGURAM AS REFERIDAS CÂMARAS QUE SE EXPANDEM OU COMPRIMEM CONFORME O MOVIMENTO ROTATIVO COORDENADO POR UM SEGUNDO SISTEMA O QUAL COMPREENDE DUAS RODAS DENTADAS OPOSTAS QUE SE MOVIMENTAM AO LONGO DE DUAS DIRECTRIZES CIRCULARES TAMBÉM DENTADAS, RODAS ESSAS QUE SE DISPÕEM NA EXTREMIDADE DE UM EIXO QUE ATRAVESSA UMA PLACA CIRCULAR FORMANDO UM ÂNGULO COM ESTA.The present invention relates to a rotary internal combustion engine. IT IS ESSENTIALLY CHARACTERIZED TO UNDERSTAND TWO INTERLIGED MECHANICAL SYSTEMS, ONE THAT CONFIGURE THE COMBUSTION CHAMBERS IN A FOUR-TIME PROCESS AND THAT CONSISTS OF A CYLINDER WITHIN WHICH TWO ROTARY ELEMENTS THAT CONFIGURE THE REFERENCED CAMERAS THAT EXPAND OR COMPRIMMED AS THE ROTARY MOVEMENT COORDINATED BY A SECOND SYSTEM WHICH INCLUDES TWO OPPOSED TOWED WHEELS THAT MOVING THROUGH TWO CIRCULAR GUIDELINES ALSO DENTED, WHEELS THAT ARE SHAPED AT THE END OF AN AXLE THROUGH A CIRCULAR PLATE FORMING AN ANGLE WITH THAT.

Description

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DESCRIÇÃO "MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTÃO INTERNA" Âmbito do invento 0 presente invento diz respeito a um motor de combustão interna, concretamente a um motor de combustão interna do tipo rotativo. É basicamente constituído por uma câmara cilíndrica onde se configuram as câmaras de combustão essencialmente caracterizado por compreender dois sistemas mecânicos interligados, um que configura as câmaras de combustão num processo de quatro tempos e que consiste de um cilindro dentro do qual se dispõem dois elementos rotativos que configuram as referidas câmaras e outro, que compreende duas rodas dentadas (b)e (b') opostas que se movimentam ao longo de duas directrizes circulares (a) e (a') também dentadas, que coordena a configuração das referidas câmaras. Técnica anterior A maior parte dos motores que equipam os actuais veículos automóveis, são de combustão interna através do deslocamento de pistões. Existe no entanto uma outra categoria de motores a combustão interna que recorre a um outro princípio. São os chamados motores rotativos, sendo os mais representativos e experimentados os motores Wankel. Estes motores têm vantagens relativamente aos 2 motores tradicionais alternativos. Com efeito, devido ao seu principio de funcionamento, em que não existem mudanças bruscas de componentes (alteração no sentido de movimento dos pistões), as vibrações produzidas pelo motor são menores, assim como o nível de ruído. Outro aspecto importante, diz respeito ao binário, que é disponibilizado de forma mais homoqénea e constante. São por outro lado muito mais compactos e leves, possibilitando cofres de motor também menores, centro de gravidade do carro mais baixo, frentes menores e com melhor aerodinâmica (carros com motor dianteiro).DESCRIPTION " INTERNAL COMBUSTION ROTATING ENGINE " FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an internal combustion engine, namely an internal combustion engine of the rotary type. It basically consists of a cylindrical chamber in which the combustion chambers are configured, essentially characterized in that they comprise two interlocking mechanical systems, one which configures the combustion chambers in a four-stroke process and which consists of a cylinder within which are arranged two rotating elements which (b) and (b ') which move along two circular towers (a) and (a') also toothed, which coordinates the configuration of said chambers. BACKGROUND ART Most of the engines which equip the present motor vehicles are of internal combustion by the displacement of pistons. There is, however, another category of internal combustion engines which makes use of another principle. They are the so-called rotary engines, the most representative and experienced being the Wankel engines. These engines have advantages over the two alternative traditional engines. Due to its operating principle, in which there are no sudden changes of components (change in the direction of piston movement), the vibrations produced by the motor are smaller, as well as the noise level. Another important aspect concerns the torque, which is made more homogeneous and constant. On the other hand, they are much more compact and lightweight, allowing smaller engine coffers, lower car center of gravity, smaller fronts and better aerodynamics (cars with front engine).

Posteriormente ao motor Wankel foram concebidos dentro do mesmo princípio muitos outros modelos de motores rotativos. Entre eles os que são descritos nos documentos, US 2450150, EP262721, US 3737248. A patente US 2,450,150 tem como objectivo obter condições equilibradas de operação num motor rotativo, através da montagem dos membros do pistão cooperativos para rotação em torno do eixo do motor e para o movimento angular relativo de qualquer um deles em relação ao veio comandado do motor, e controlar o movimento angular relativo entre os membros do pistão através de uma transmissão melhorada conectada entre os membros do pistão e o veio comandado. Para isso, um membro de pistão é caracterizado por ter uma construção oca, sendo fechado na sua porção central por uma parede circunferencial relativamente fina formada por convoluções helicoidais que 3 se prolongam axialmente a partir da sua porção central. A patente EP 262721 diz também respeito a um motor rotativo que compreende uma estrutura que define uma cavidade com uma parede de forma epiciclóide com n lóbulos, um rotor com n+1 lóbulos dentro da referida cavidade e móvel de uma forma planetária, n sendo 1, 2, 3... e uma cambota principal com um excêntrico suportando o referido rotor. 0 motor compreende ainda uma transmissão instalada entre o rotor e a cambota principal, cuja relação de desmultiplicação é baseada numa determinada relação entre a rotação do rotor e a rotação da cambota principal, de modo a que durante a rotação do rotor a forma do invólucro exterior do rotor rotativo seja exactamente a mesma que a forma da parede da cavidade. A patente US 3737248 trata de um motor a vapor rotativo com rotores montados num veio e alojados numa estrutura com portas de entrada e saida de vapor para accionamento dos rotores. Cada rotor tem pelo menos uma câmara com secção transversal em forma de lágrima geralmente arqueada, adaptada para abrir e fechar as portas de entrada e saida num ciclo predeterminado.After the Wankel engine many other models of rotary engines have been conceived in the same principle. Among them are described in US 2450150, EP262721, US 3737248. US Patent 2,450,150 aims to achieve balanced operating conditions in a rotary engine by assembling the cooperative piston members for rotation about the motor shaft and for the relative angular movement of either of them relative to the driven shaft of the engine, and to control the relative angular movement between the piston members through an improved transmission connected between the piston members and the driven shaft. For this purpose, a piston member is characterized by having a hollow construction, being closed in its central portion by a relatively thin circumferential wall formed by helical convolutions which extend axially from its central portion. EP 262721 also relates to a rotary motor comprising a structure defining a cavity with an epicycloid-shaped wall with n lobules, a rotor with n + 1 lobes within said cavity and movable in a planetary form, n being 1 , 2, 3 ... and a main crankshaft with an eccentric bearing said rotor. The motor further comprises a transmission installed between the rotor and the main crankshaft, the gear ratio being based on a certain relationship between the rotor rotation and the rotation of the main crankshaft, so that during rotation of the rotor the shape of the outer shell of the rotating rotor is exactly the same as the wall shape of the cavity. US 3737248 relates to a rotary steam engine with rotors mounted on a shaft and housed in a structure with inlet and outlet ports for driving the rotors. Each rotor has at least one generally arcuate tear-shaped chamber adapted to open and close the inlet and outlet ports in a predetermined cycle.

Nenhum destes documentos apresenta características que se assemelhem aos do presente pedido de patente. Além de referirem uma constituição e funcionamento substancialmente diferentes, apresentam uma grande complexidade face à simplicidade e robustez dos componentes 4 deste pedido de patente.None of these documents have characteristics that resemble those of the present patent application. In addition to disclosing a substantially different constitution and operation, they are highly complex in view of the simplicity and robustness of the components 4 of this patent application.

Sumário do invento 0 presente invento diz respeito a um motor rotativo de combustão interna que é essencialmente caracterizado por compreender dois sistemas mecânicos interligados, um que configura as câmaras de combustão num processo de quatro tempos e que consiste de um cilindro dentro do qual se dispõem dois elementos rotativos que configuram as referidas câmaras que se expandem ou comprimem conforme o movimento rotativo coordenado por um segundo sistema o qual compreende duas rodas dentadas (b) e (b') opostas que se movimentam ao longo de duas directrizes circulares (a) e (a') também dentadas, rodas essas que se dispõem na extremidade de um eixo (c) que atravessa uma placa circular (e) formando um ângulo com esta.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an internal combustion rotary engine which is essentially characterized in that it comprises two interlocking mechanical systems, one which configures the combustion chambers in a four-stroke process and consists of a cylinder within which two rotating members which configure said chambers which expand or compress according to the rotational movement coordinated by a second system which comprises two opposed toothed wheels (b) and (b ') moving along two circular directions (a) and a ') also toothed, which wheels are disposed at the end of an axis (c) passing through a circular plate (e) at an angle thereto.

Breve descrição dos desenhos A descrição que se segue tem por base os desenhos anexos, os quais sem qualquer carácter limitativo representam: - A figura 1 - uma vista explodida do primeiro sistema mecânico; - A figura 2 - vistas em perspectiva do conjunto de pistões (A) (C) e (B) (D); - A figura 3 a, b e c - vistas em perspectiva do segundo sistema mecânico; - A figura 4 - vista em corte longitudinal dos dois 5 sistemas;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following description is based on the accompanying drawings, which without limitation represent: Figure 1 is an exploded view of the first mechanical system; Figure 2 is a perspective view of the piston assembly (A) (C) and (B) (D); Figure 3 a, b and c - perspective views of the second mechanical system; Figure 4 is a cross-sectional view of the two 5 systems;

As figuras 5 e 6 - diagramas de tempos do funcionamento do motor.Figures 5 and 6 - timing diagrams of the engine operation.

Descrição detalhada de um modelo de realizaçãoDetailed description of an embodiment

Conforme anteriormente referido o motor objecto deste invento, é constituído por dois sistemas mecânicos distintos os quais se encontram devidamente interligados. 0 primeiro sistema diz respeito ao processo de combustão a quatro tempos e consiste em dois elementos formando quatro câmaras dentro de um cilindro, câmaras essas que se expandem ou comprimem conforme um movimento rotatório coordenado pelo um segundo sistema.As previously mentioned, the engine object of this invention consists of two separate mechanical systems which are suitably interconnected. The first system relates to the four-stroke combustion process and consists of two elements forming four chambers within a cylinder, which chambers expand or compress in a rotational motion coordinated by a second system.

Cada um dos dois elementos do primeiro sistema é formado por dois pistões com configuração trapezoidal que se dispõem em posição diametralmente oposta em relação a uma parte central cilíndrica a qual se encontra ligada respectivamente aos referidos eixos (g) e (g'). 0 referido segundo sistema por sua vez, baseia-se no movimento ondular conseguido através de uma placa circular (e) que forma um ângulo com o eixo (c). Este eixo (c) funciona como uma geratriz para cada lado das directrizes (a) e (a') e tem em cada extremidade uma roda dentada (b) e (b') que engrenam respectivamente nas duas directrizes (a) e (a') também dentadas e fixas ao corpo (P) envolvente do segundo sistema. 6Each of the two elements of the first system is formed by two pistons with a trapezoidal configuration which are disposed in a diametrically opposite position with respect to a cylindrical central part which is respectively connected to said axes (g) and (g ') respectively. Said second system in turn is based on the wave movement achieved through a circular plate (e) forming an angle with the axis (c). This axis (c) functions as a generatrix for each side of the guidelines (a) and (a ') and has at each end a toothed wheel (b) and (b') engaging respectively in the two guidelines (a) and (a) ') also toothed and fixed to the surrounding body (P) of the second system. 6

Existe uma relação de 2 para 1 entre as rodas dentadas directrizes (a) e (a') e as geratrizes (b) e (b'). 0 segundo sistema encontra-se dentro de uma câmara (P) que comporta todos os componentes desse sistema.There is a 2 to 1 ratio between the sprockets (a) and (a ') and the generators (b) and (b'). The second system is inside a chamber (P) which contains all the components of this system.

Entre o primeiro e segundo sistema há uma ligação através de dois eixos tubulares (g) e (g') . Do lado do primeiro sistema o eixo (g) fixa-se ao conjunto dos pistões (A) e (C) e do lado do segundo sistema a uma armação (h). 0 eixo tubular (g') do lado do primeiro sistema liga-se ao conjunto dos pistões (B) e (D) e do lado do segundo sistema aos braços da armação (d)). A placa circular (e) exteriormente na sua periferia tem um anel (f) circular que se lhe une com um sistema de rolamentos. É no anel circular (f), externamente, que ficará, através dos apoios (m) e (m'), a ligação pelo braço da armação (d) a um eixo tubular (g* ) que irá ligar-se a um dos dois elementos instalados no primeiro sistema.Between the first and second systems there is a connection through two tubular axes (g) and (g '). On the side of the first system, the shaft (g) attaches to the assembly of the pistons (A) and (C) and the side of the second system to a frame (h). The tubular shaft (g ') on the side of the first system is connected to the pistons (B) and (D) and the second system side to the arms (d)). The circular plate (e) externally on its periphery has a circular ring (f) which is connected to it with a bearing system. It is in the circular ring (f), externally, that the connection by the arm of the frame (d) to a tubular shaft (g *) will be connected via the supports (m) and (m '), which will connect to one of the two elements installed in the first system.

Conforme se pode observar os referidos eixos (g) e (gf) são concêntricos. A ligação ao outro elemento do primeiro sistema é feita pelo eixo geratriz (c) que tem as duas rodas dentadas (b) e (b') . A relação entre as directrizes dentadas e as 7 rodas dentadas de geratrizes é 2 para 1, ou seja as rodas dentadas da geratriz tem metade do raio das directrizes.As can be seen, said axes (g) and (gf) are concentric. The connection to the other element of the first system is made by the generatrix (c) which has the two sprockets (b) and (b '). The relationship between the serrated guidelines and the 7 generator sprockets is 2 to 1, ie the sprocket wheels are half the radius of the guidelines.

Os braços de fixação da armação (h) de apoio ao eixo (c) estão ligados a um eixo tubular (g). Os braços da armação (d) de fixação ao anel (f) estão também ligados a um eixo tubular (g') concêntrico ao eixo (g). Estes 2 eixos tubulares estão por sua vez ligados cada um a um elemento do primeiro sistema. No processo de rotação do segundo sistema há um aproximar e afastar dos elementos do primeiro sistema provocado pela placa (e) inclinada um ângulo em relação ao eixo (c). 0 primeiro sistema composto pelos dois elementos, cada um ligado aos eixos (g) e (g') respectivamente, formam quatro câmaras conforme as indicações gráficas no diagrama dos tempos (figuras 5 e 6) . 0 escape e admissão terão janelas compostas por dois orifícios, um para o escape (i) e um para a admissão (j) idênticos e opostos. 0 primeiro sistema composto por um cilindro (k) e por dois elementos ligados a meio respectivamente aos eixos tubulares (g) e (g' ) formam quatro câmaras que sequentemente darão os 4 tempos; ignição e expansão, escape, admissão e compressão. Os extremos dos elementos tem uma forma trapezoidal e são iguais dois a dois, ou seja A e C de uma forma e B e D de outra, isto para permitir pela sua configuração a abertura e fechamento dos orifícios de escape (i) e da admissão (j). 8The securing arms of the frame (h) supporting the axis (c) are connected to a tubular axis (g). The arms of the frame (d) attached to the ring (f) are also connected to a tubular axis (g ') concentric to the axis (g). These tubular shafts are in turn each connected to an element of the first system. In the process of rotating the second system there is an approaching and spacing of the elements of the first system caused by the inclined plate (e) at an angle to the axis (c). The first system composed of the two elements, each connected to the axes (g) and (g ') respectively, form four chambers according to the graphical indications in the diagram of the times (Figures 5 and 6). The exhaust and intake will have windows composed of two holes, one for the exhaust (i) and one for the intake (j) that are identical and opposite. The first system consisting of a cylinder (k) and two elements connected to the middle respectively to the tubular axes (g) and (g ') form four chambers which will subsequently give the four strokes; ignition and expansion, exhaust, intake and compression. The ends of the elements have a trapezoidal shape and are two to two, ie A and C of one shape and B and D of another, i.e. to allow by their configuration the opening and closing of the exhaust ports (i) and the intake (j). 8

Para equilíbrio do sistema os extremos dos elements AC e BD deverão ter o mesmo peso e ser ocos para permitir a lubrificação bem como dotados de segmentos na sua periferia de contacto.For balance of the system the ends of the elements AC and BD should be of the same weight and be hollow to allow lubrication as well as endowed with segments in their contact periphery.

Os elementos rotativos serão apoiados por rolamentos ou seja, os dois pontos do eixo (c) com os braços da armação (h) , os 2 pontos (m) com os braços da armação (d) , os dois eixos tubulares entre si e nos 2 apoios ao corpo do cilindro (K) e corpo (P). A ignição terá 2 pontos próximos um do outro (p) e (p') conforme se apresentem as câmaras do primeiro sistema, pontos 3 e 4 no diagrama dos tempos (figuras 5 e 6) . A saída de escape (i) e a admissão (j) tem respectivamente um colector (N e 0) fixos à parede externa do cilindro (K). 0 cilindro K poderá ser refrigerado por água transversalmente através de vários orifícios (1) 0 segundo sistema trabalha dentro de um corpo (P) fixo ao corpo (K) do primeiro sistema. Nestes dois corpos apoiam-se os eixos (g) e (g') através de rolamentos. No interior do corpo (P) far-se-á a lubrificação.The rotating elements shall be supported by bearings, ie the two points of the axis (c) with the arms of the frame (h), the two points (m) with the frame arms (d), the two tubular shafts together and 2 supports to cylinder body (K) and body (P). The ignition will have 2 points close to each other (p) and (p ') as the chambers of the first system appear, points 3 and 4 in the timing diagram (figures 5 and 6). The exhaust outlet (i) and the inlet (j) respectively have a manifold (N and 0) attached to the outer wall of the cylinder (K). The cylinder K may be water cooled transversely through several holes. The second system works within a body (P) attached to the body (K) of the first system. In these two bodies the shafts (g) and (g ') are supported by bearings. Inside the body (P) lubrication will be carried out.

Lisboa, 25 de Fevereiro de 2014Lisbon, February 25, 2014

Claims

An internal combustion rotary engine, characterized in that it comprises two interlocking mechanical systems, one which configures four combustion chambers in a four-stroke process and which consists of a cylinder within which are arranged two rotating elements which configure said chambers are expanded or compressed in a rotational movement coordinated by a second system which comprises two opposing sprockets (b) and (b ') which move along two circular directions (a) and (a') also toothed, which are disposed at the end of an axis (c) passing through a circular plate (e) at an angle thereto.

An internal combustion rotary engine according to claim 1, characterized in that said circular plate (e) through its ring (f) is connected to and hinged to an arm of the frame (d) which in turn is connected to a ring (g ') which is to be attached to one of the elements of the first system formed by sets (AC), the second element of said first system being in turn connected to the second system of a frame (h) where the axis (c) of the generatrix which bears the two sprockets (b) and (b ').

Internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized in that said circular plate (e) externally presents at its periphery a peripheral ring (f) which is connected thereto by a roller system.

Internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized in that the peripheral ring (f) inserted in the circular plate (e) is connected to the arm of the frame (d) which in turn is fixed to the first system, formed by (c) rotates together and is connected to the tubular axis (g) which is fixed to the first system (B) and (D) through the axis (g ') of the frame in particular to the piston assembly A and C, the arm of the frame (d), connected to the tubular axis (g ') in the course of a rotation of the tubular shaft (g), moves on the tubular shaft (A) (C) and (B) (D) respectively.

5. Internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized in that a frame (h) with attachment and support to the plate (e) is further part of the second system, which frame is crossed by the axis (c) which connects to one of the elements of the first system.

Internal combustion rotary engine according to the previous claims, characterized in that the second system is inside a chamber which comprises all the components of this system, which is crossed by the axis (g) which connects to one of the elements of the first system.

An internal combustion rotary engine according to one of the preceding claims, characterized in that the inclination of the plate (e) relative to the axis (c) determines the compression, expansion, exhaust and intake ratio of the respective chambers of the first system.

An internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized in that each of the two elements of the first system is composed of a central cylindrical front and two piston-shaped pistons, one at each end of the element.

Internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized in that the first system is provided with inlet and exhaust windows.

Internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized in that the side faces of the arms of the elements of the first system are inclined so as to be able to separate them from the passage through the exhaust and intake zones.

Internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized in that said axes (g) and (g ') are concentric. 4

An internal combustion rotary engine according to the preceding claims, characterized by the existence of two ignition points.

The rotary internal combustion engine according to the previous claims, characterized in that the ratio between the toothed (a) and (a ') and toothed (b) and (b') directions is 1/2 the radius of the guideline. Lisbon, February 25, 2014