PT2721256T - Motores de combustão interna - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se aos motores de combustão interna. Mais particularmente, refere-se aos motores de combustão interna com uma configuração de pistões opostos.

ESTADO DA TÉCNICA A W02008/149061 (Cox Powertrain) descreve um motor de combustão interna de 2 cilindros e de 2 tempos de injeção direta. Os dois cilindros estão horizontalmente opostos e em cada cilindro há uns pistões opostos alternativos que formam uma câmara de combustão entre eles. Os pistões impulsionam uma cambota central entre os dois cilindros. 0 pistão interno em cada cilindro (ou seja, o pistão mais perto da cambota) impulsiona a cambota através de um par de mecanismos de biela triangular paralelos. 0 pistão externo em cada cilindro impulsiona a cambota através de uma terceira biela triangular, aninhada entre os dois mecanismos da biela triangular do pistão interno, por meio de uma haste de admissão que passa pelo centro do pistão interno. A haste de admissão possui uma forma tubular oca e o combustível é injetado na câmara de combustão por um injetor de combustível alojado no interior da haste de admissão. A parede da haste de admissão tem uma série de aberturas espaçadas circunferencialmente, através das quais o combustível é projetado lateralmente para fora da câmara de combustão.

RESUMO TÉCNICO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se geralmente a motores de combustão interna de pistão oposto, que têm um injetor de combustível posicionado em cada cilindro para injetar o combustível diretamente na câmara de combustão, formada entre os dois pistões alternativos, e os pistões opostos no cilindro. A presente invenção é um desenvolvimento da configuração do mecanismo descrito na WO2Q08/149G61 e procura oferecer formas de realização que mantém os benefícios do motor anterior, ou seja, um motor muito compacto e eficiente, com uma relação elevada entre a potência de saída e o peso, oferecendo ainda mais benefícios.

Numa primeira vertente, a presente invenção fornece um motor de combustão interna, que compreende pelo menos um cilindro, um par de pistões opostos, alternativos dentro do cilindro, formando entre eles uma câmara de combustão e pelo menos um injetor de combustível posicionado parcialmente dentro do cilindro; o injetor de combustível tem um bico que está posicionado dentro da câmara de combustão e através do qual o combustível é expelido para a câmara de combustão, em que o bico é exposto diretamente dentro da câmara de combustão, como referido na reivindicação 1.

Ao expor o bico do injetor diretamente para a câmara de combustão (ou seja, ao situar fisicamente o bico dentro da câmara de combustão) no momento da injeção, em oposição ao regime da técnica anterior discutida acima em que o injetor está alojado na haste de admissão central, evita-se a necessidade de injetar combustível através de aberturas na parede. Isto leva a uma construção mais simples, a uma injeção de combustível melhorada, a um movimento do ar e a características de combustão melhoradas e torna possível usar uns injetores mais convencionais.

Especialmente nos casos em que é usado apenas um único injetor, o injetor encontra-se preferencialmente no eixo central do cilindro / pistão ou perto. 0 bico do injetor estará normalmente numa extremidade do injetor (a extremidade que se projeta para dentro do cilindro).

Os conceitos da invenção são aplicáveis aos motores de ignição (Cl & HCCI) por compressão e, também, de ignição (SI) por centelha e motores de ignição assistida por centelha. No que toca a uma forma de concretização do Cl, o combustível será normalmente injetado para dentro da câmara de combustão no ponto do ciclo do motor, ou perto deste, no qual os dois pistões estão o mais perto e o volume da câmara de combustão é o menor possível. 0 bico do injetor será posicionado de forma a ser colocado dentro da câmara de combustão neste ponto do ciclo. Para as variantes de HCCI e SI, é provável que a injeção aconteça muito mais cedo no ciclo e, possivelmente, logo a quando da abertura da porta de admissão. 0 bico do injetor do combustível projeta-se preferencialmente para o exterior da extremidade da caixa do injetor na direção do eixo do cilindro. 0 bico pode ter uma série de aberturas ao redor da sua periferia, a partir das quais o combustível é expelido geralmente radialmente para dentro da câmara de combustão. Preferencialmente, há uma válvula (por exemplo, uma válvula de agulha) no bico que é operável para controlar uma alimentação pressurizada de combustível para as aberturas. 0 fornecimento de combustível pode ser controlado de forma convencional. 0 injetor de combustível é fixado numa extremidade do cilindro, normalmente a um componente estrutural, fixo e projeta-se para o cilindro dessa extremidade, ao longo ou paralelamente ao eixo central do cilindro, de forma a colocar o bico do injetor numa posição fixa dentro da câmara de combustão ao longo do ciclo do motor. Neste caso, o injetor estende-se através do pistão mais próximo da extremidade do cilindro, a partir do qual o injetor se projeta e este pistão é configurado para alternar ao longo de uma caixa do injetor.

Normalmente, o movimento dos pistões irá impulsionar uma cambota posicionada numa extremidade do cilindro, o pistão mais próximo da extremidade da cambota do cilindro, designado o "pistão interno", e o pistão mais afastado da cambota, designado o "pistão externo". 0 injetor, ou cada um dos injetores de combustível, pode ser associado ao pistão externo ou o pistão interno.

Uma vez que o injetor é fixado e o pistão associado (por exemplo, o externo) alterna reciprocamente ao longo da caixa do injetor, o injetor é preferencialmente arrefecido. 0 arrefecimento pode ser proporcionado, por exemplo, por meio de um fluido de arrefecimento (por exemplo, óleo do motor, líquido de arrefecimento do motor, água não tratada para arrefecimento, tais como água do mar ou combustível) para o interior da caixa do injetor.

Uma vez que um dos pistões alterne reciprocamente sobre a caixa do injetor, a superfície externa dos pistões da caixa do injetor fornece preferencialmente uma superfície ao longo da qual o pistão pode deslizar. Um sistema de vedação, por exemplo um ou mais anéis de vedação são fornecidos entre o pistão e a superfície de rolamento da caixa do injetor para restringir a fuga dos gases de combustão e a entrada de óleo lubrificante para a câmara de combustão. 0 injetor pode ser fixado a uma parte externa da estrutura do motor através de qualquer acoplamento adequado. Nalguns casos, pode ser desejável usar um acoplamento que permita ao injetor alinhar-se a si mesmo paralelamente ao eixo do cilindro e para acomodar tolerâncias e a distorção térmica do pistão a que está associado. Por exemplo, pode ser utilizado um acoplamento de Oldham (este tipo de acoplamento permite o injetor mover-se num plano perpendicular ao seu eixo, para permitir o alinhamento desejado, ao mesmo tempo que impede o movimento ao longo de seu eixo).

No caso de os pistões acionarem uma cambota, qualquer alavanca de acionamento apropriada pode ser usada para converter o movimento oposto alternativo dos pistões num movimento rotativo da cambota. Nas formas de realização preferidas, contudo, são usados mecanismos de biela triangular. Se forem utilizados mecanismos de biela triangular, no mínimo será necessário ter pelo menos uma biela triangular, através da qual o pistão interno (ou seja, o mais próximo da cambota do pistão) impulsiona a cambota e pelo menos uma biela triangular, através da qual o pistão externo impulsiona a cambota. No entanto, para evitar forças desequi 1 ibradas indesejáveis no pistao externo, ao evitar 3. necessidade de uma barra de transmissão central através do cilindro, é mais preferível para o pistão externo acionar a cambota por meio de um par de bielas triangulares, um para cada lado do cilindro, ligado ao pistão externo pelos elementos da respectiva conexão em lados opostos do cilindro. Os elementos de conexão podem, por exemplo, ser hastes ou porções da manga dentro do cilindro, na periferia do cilindro ou perto. Mais preferencialmente, os elementos de conexão são externos ao cilindro. Eles podem incluir, por exemplo, uma ou mais hastes de transmissão.

Os pistões impulsionam uma cambota posicionada numa extremidade do cilindro através das respetivas alavancas de acionamento, sendo que a alavanca de acionamento para o pistão mais afastado da cambota (o pistão 'externo') é externa ao cilindro.

Ao fornecer a ligação ao pistão externo exterior ao cilindro, evita-se a necessidade de quaisquer hastes de transmissão a passar pelo cilindro interno. A ausência de uma haste de admissão ou hastes a passar através da câmara de combustão permite, também, uma conceção da câmara de combustão convencional mais simples de arrefecimento do pistão interno, a eliminação de trajetória da fuga de gãs e a eliminação das perdas de calor da haste de transmissão. A utilização de uma ligação externa significa também que um injetor pode ser localizado numa posição relativamente ao pistão (ou perto do centro do pistão) sem obstrução.

Qualquer alavanca de acionamento apropriada pode ser utilizada para converter o movimento dos pistões opostos alternativos num movimento rotativo da cambota, mas são preferidos os mecanismos da biela triangular. Por exemplo, o pistão exterior pode impulsionar a cambota através de um par de bielas triangulares, de um lado para o outro do cilindro, ligado ao pistão exterior através da alavanca de acionamento externa. A alavanca de acionamento externa pode compreender os elementos de conexão ao outro lado do cilindro, por exemplo uma ou mais hastes de transmissão.

Embora seja possível uma configuração do cilindro único, os motores preferidos de acordo com as formas de realização do primeiro ou segundo aspeto da invenção compreendem múltiplos cilindros, por exemplo dois cilindros, quatro cilindros, seis cilindros, oito ou mais cilindros.

Onde são usados vários cilindros, são possíveis várias configurações que podem oferecer diferentes benefícios em termos do equilíbrio de forças, da forma geral e do tamanho do motor, etc. As configurações exemplificativas incluem (mas não estão limitadas a) pares de cilindros coaxiais opostos (p. ex. 'de dois', 'de quatro', etc.), configurações 'retas' com todos os cilindros lado a lado, configurações em 'U' com cilindros com dois bancos retos de cilindros lado a lado (por exemplo, 'quadrado 4'), configurações em 'V' e configurações em 'W (ou seja, dois cilindros de bancos adjacentes configurados em 'V ) e configurações radiais. Dependendo da configuração, os cilindros múltiplos podem impulsionar uma única cambota ou uma pluralidade de cambotas. Normalmente, as configurações "planas", "diretas", em "V" e radiais terão uma única cambota, enquanto as configurações 'U' e 'W terão duas cambotas, uma para cada banco de cilindros. Nalgumas realizações da invenção, é possível usar duas unidades de motor (cada uma com um ou mais cilindros) com cambotas contra rotativas que impulsionam um eixo de saída compartilhado através de uma caixa de engrenagens cónica. Esta disposição tem a vantagem de que os efeitos de recuo binário são equilibrados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A forma de realização da invenção é descrita, a título de exemplo, tendo como referência os desenhos anexos em que: A fig. 1 é um corte transversal através de uma configuração plana do motor de quatro cilindros, de acordo com uma forma de realização da presente invenção; A fig. 2 é um corte transversal do motor da fig. 1 ao longo dei linha z-z na fig. 1; A fig. 3 é um corte transversal do motor do fig. 1 ao longo da linha central do par de cilindros opostos mais baixos, como é mostrado na fig. 1; A fig. 4 é uma visão isométrica do motor da fig. 1; A fig. 5 é uma vista da planta simplificada dos componentes-chave (numa forma montada) do motor da fig. 1, incluindo a cambota, as bielas triangulares, os pistões, as hastes de transmissão e os injetores de combustível; A fig. 6 é uma visão isométrica simplificada dos componentes-chave mostrada na fig. 5; E as figs. 7 a 7 (m) mostram instantâneos do motor da fig. 1 através de uma rotação completa da cambota de 0o, 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 240°, 272°, 300°, 330°, 360° respetivamente, a partir do ponto no ciclo do volume mínimo da câmara de combustão (referida a seguir por conveniência como 'ponto morto superior' ou 'TDC' - esta terminologia (TDC) é usada porque o trabalhador qualificado reconhecerá que é o ponto análogo no ciclo operacional de um motor mais convencionalmente disposto) do cilindro visto no canto inferior esquerdo da figura.

DESCRIÇÃO DETALHADA A forma de realização utilizada aqui para exemplificar a invenção é um motor de quatro cilindros de injeção direta de 2 tempos. 0 motor é configurado com dois pares de cilindros opostos horizontalmente. Um par de cilindros está disposto ao um lado do outro para dar uma configuração de "quatro planos" . Como pode ser mais bem visto na fig. 4, essa configuração proporciona o motor com um revestimento global de baixo perfil que será vantajoso para algumas aplicações, por exemplo, para o uso como um motor marítimo de popa. Os motores em conformidade com as formas de realização da invenção também podem ser utilizados como unidades de geração de propulsão ou geração de potência para outras aplicações marítimas, bem como para veículos terrestres e aeronaves.

Mais detalliadamente, ao olhar inicialmente para as figs. 1 a 3, o motor 10 compreende quatro cilindros 12 dispostos sobre uma cambota central 14, montados para a rotação sobre o eixo z-z (Ver fig. 1) . Os dois cilindros, um de cada lado da cambota, na parte inferior da fig. 1 são um par de cilindros opostos e os dois outros cilindros, na parte superior da fig. 1 está o outro par de cilindros opostos.

Dentro de cada cilindro existem dois pistões, um pistão interno 16 e um pistão externo 18. Os dois pistões em cada cilindro opõem-se um ao outro e alternam reciprocamente em direções opostas, neste exemplo 180 graus fora de fase.

Cada pistão tem uma cabeça de 20, 22, as cabeças dos dois pistões estão voltadas uma para a outra, e uma saia, 24, 26, que depende da cabeça. Neste exemplo, a cabeça 26 do pistão externo é substancialmente plana, enquanto que a cabeça 24 do pistão interno tem uma depressão anular com um corte transversal em forma de gota. No ponto morto mais alto, quando as cabeças do pistão estão mais próximas uma da outra (e quase a tocar-se), as cabeças opostas 24, 26 formam uma câmara de combustão toroidal 28, na qual o combustível é injetado.

Como explicado em mais detalhe abaixo, quando os pistões estão numa posição dentro do seu ciclo, em que estão espaçados o mais distante possível um do outro, de forma a definir um volume máximo contido dentro do cilindro ("ponto morto inferior") , como pode ser visto nos cilindros superior esquerdo e inferior direito na fig. 1, as cabeças do pistão são retiradas o suficientemente longe para detetar as portas de admissão 30 e as portas de escape 32, em direção às extremidades internas e externas do cilindro, respetivamente. À medida que os pistões 16, 18 avançam um para o outro no corte de compressão do ciclo, as saias do pistão cobrem e fecham as portas, a saia 24 do pistão interno 16 fecha a porta da admissão 30 e a saia 26 do pistão externo 18 fecha a porta de escape 32. Como se vê melhor nas figs. 1 e 2, as portas de escape 32 têm uma maior extensão axial (ou seja, a dimensão na direção do eixo longitudinal do cilindro) do que a porta de admissão, de modo a que as portas de escape abram mais cedo e permaneçam abertas por mais tempo do que as portas de admissão, para auxiliar a eliminação do cilindro.

Associado a cada cilindro 12 está um injetor de combustível 34. 0 injetor de combustível 34 tem uma caixa cilíndrica 38 com um bico do injetor 38 numa extremidade. 0 combustível é fornecido sob a pressão do bico, através da caixa do injetor, de uma forma convencional. 0 bico projeta-se a partir de uma extremidade da cabeça da caixa do injetor 36 e tem uma série de aberturas igualmente espaçadas em torno da sua periferia, através das quais o combustível é injetado numa direção geralmente radial. 0 bico é aberto e fechado por uma válvula de agulha (não mostrada). Quando a válvula de agulha é aberta, o combustível é injetado sob pressão através das aberturas. A abertura e fecho da válvula de agulha podem ser controlados de forma convencional. Em utilização, a caixa do injetor pode ser arrefecida pelo abastecimento de um fluido refrigerante, que pode ser o próprio combustível ou um líquido de arrefecimento do motor, por exemplo (embora isto possa não ser necessário em alguns casos). 0 injetor de combustível 34 é montado ao longo do eixo central do cilindro 12 . Neste exemplo, uma extremidade exterior do injetor 34 é fixada a um componente 4 0 na extremidade exterior do cilindro (ou seja, a extremidade do cilindro oposta à cambota, 14) . 0 injetor 34 estende-se através de uma abertura central 42 na cabeça do pistão externo 22 para localizar a extremidade interna do injetor, a partir da qual o bico 3 8 se projeta, centralmente, no cilindro 12. Mais especificamente, como pode ser visto nos cilindros inferior esquerdo e superior direito na fig. 1 e o cilindro do lado esquerdo na fig. 2, quando os pistões, 16, 18 estão no ponto morto superior, o bico 38 do injetor de combustível 34 encontra-se diretamente dentro da câmara de combustão toroidal 28 e o combustível pode ser injetado lateralmente a partir do bico 38 na câmara de combustão, 28.

Na disposição do injetor central descrito aqui, o injetor 34 é fixado na posição e, durante o funcionamento do motor 10, o pistão exterior 18 desloca-se ao longo do exterior da caixa do injetor 36. As vedações apropriadas 44 são proporcionadas em torno da periferia da abertura 42 na cabeça do pistão exterior 22 para manter uma vedação entre a cabeça do pistão 22 e a caixa do injetor 36 ao mesmo tempo que o pistão 18 alterna reciprocamente para trás e para a frente ao longo da caixa do injetor 36, para evitar ou pelo menos minimizar as fugas de gases pressurizados de dentro do cilindro e para evitar a entrada de óleo para a câmara de combustão.

Os injetores de combustível 34 podem ser de construção convencional, a não ser que a superfície externa da caixa do injetor seja configurada para permitir o contacto deslizante com o pistão 18 . Normalmente, o pulverizador de combustível irã assumir a forma de uma pluralidade de jatos radiais espaçados em torno de um bico do injetor e controlados por uma disposição de válvula simples (por exemplo, uma disposição de válvula de agulha que compreende uma agulha e uma base, em que a agulha engata para fechar a válvula). 0 injetor de combustível pode, por exemplo, ser um injetor convencional alojado numa manga que fornece a caixa externa ao longo do qual desliza o pistão. Na presente disposição, o bico do injetor convencional iria projetar-se de uma extremidade da manga. 0 injetor pode ser cercado por um líquido refrigerante dentro da manga, embora isto possa não ser necessário em algumas formas de realização. Alternativamente, pode ser utilizado um injetor sob medida, tendo um corpo que fornece uma superfície na sua parte externa, e opcionalmente um arrefecimento no interior, embora neste caso os componentes ainda internos possam ser convencionais.

Neste exemplo, os pistões, 16, 18 impulsionam a cambota 14 através da disposição de quatro bielas triangulares 50, 52, 54, 56, montadas nas respetivas excêntricas 58 na cambota 14. As conexões entre os pistões 16, 18 e a biela triangular 50, 52, 54, 56, especialmente aquelas para os pistões externos 18, como se vê melhor nas Figs. 5 and 6. Neste exemplo, as bielas triangulares são compartilhadas por vários pistões, conforme é explicado mais detalhadamente abaixo, para minimizar o número de bielas triangulares e, portanto, minimizar o comprimento necessário da cambota, proporcionando um design mais compacto.

As direções / posições relativas ("superiores", "inferiores", "esquerdas", "direita", etc) utilizadas em baixo e em outros lugares neste documento referem-se às posições relativas dos componentes como foram desenhadas e não devem ser consideradas como implicando qualquer orientação específica do motor, ou posições dos componentes do motor no espaço.

Ao observar para a Fig. 5, as quatro bielas triangulares 50, 52, 54, 56 podem ser observadas como ligadas à cambota 14 que se prolonga verticalmente no centro da figura.

Uma primeira biela triangular 50 (na parte superior da Fig. 5) é ligado de forma adjacente a uma extremidade da cambota 14. As hastes de transmissão 60 ligam-se a esta biela 50p ao pistão externo 18a, 18b dos dois cilindros superiores 12a, 12b (como pode ser observado na Fig. 5) . Como se vê na Fig. 6, existem duas hastes de transmissão 60 por pistão externo 18a, 18b, fixadas aos cantos adjacentes (os cantos superiores na Fig. 1, em direção à extremidade superior da cambota) de uma placa de conexão 72a, 72b que é fixada ao pistão 18a, 18b. A placa de conexão 72a, 72b estende-se para além da circunferência externa do cilindro 12 para que as hastes de transmissão 60 se estendam dos cantos da placa 72a, 72b ao longo do exterior dos cilindros (ou seja, externamente).

Uma segunda biela triangular 52 encontra-se posicionada entre os dois cilindros superiores 12a, 12b e está ligada aos pistões internos 16a, 16b destes dois cilindros pelas respetivas hastes de transmissão 62 (mais claramente visto na Fig. 1) . As hastes de transmissão 62 estendem-se do centro dos pistões internos 16a, 16b em direção às suas ligações com a biela triangular 52. Benef icamente, a segunda biela triangular 52 também está ligada ao par inferior de pistões externos 18c, 18d por hastes de transmissão 64. Da mesma forma, nas hastes de transmissão 60 discutidas acima existem duas destas hastes 64 por pistão que se estendem dos cantos adjacentes da respetiva ligação às placas 72c, 72d (neste caso os dois cantos que estão mais próximos do ponto médio da cambota) e que estão fixas às extremidades exteriores dos pistões externos 18 c, ISd.

Uma segunda biela triangular 54 está posicionada entre os dois cilindros superiores 12c, 12d e está ligada aos pistões internos 16a, 16b destes dois cilindros pelas respetivas hastes de transmissão 66 (mais claramente observável na Fig. 1). As hastes de transmissão 66 estendem-se do centro dos pistões internos 16c, 16d em direção às suas conexões com a biela triangular 54. Do mesmo modo que a segunda biela triangular 52, a terceira biela triangular está adicionalmente ligada ao par superior de pistões externos 18a, 18b pelas hastes de transmissão 68. Existem duas destas hastes 68 por pistão e prolongam-se a partir dos outros dois cantos adjacentes de placas de conexão 72a, 72b (em frente aos cantos a partir dos quais se estendem as hastes de transmissão 60, ou seja, os dois cantos que estão mais próximos do ponto médio da cambola). A quarta biela triangular 56 é mostrada na extremidade inferior da cambota 14 na FIG. 5. Esta biela 56 está ligada ao par inferior de pistões externos 18c, 18d por outro par de hastes de transmissão 70 por cada pistão 18c, 18d. Estas hastes estão ligadas aos respetivos cantos inferiores (ou seja, os cantos opostos àqueles aos quais estão ligadas as hastes de transmissão 64) das placas de conexão 72c, 72d fixadas ao par inferior dos pistões externos 18c, 18D.

As placas de conexão 72 são moldadas de modo a que as hastes de transmissão ligadas aos seus cantos mais próximos do ponto médio da cambota estejam paralelamente e ao lado uns dos outros sem interferir entre si durante o movimento dos pistões.

Deste modo, cada um dos pistões externos superiores 18a, 18d está ligado à primeira biela triangular 50 por um primeiro par de hastes de transmissão 60 e a terceira biela triangular 54 por um segundo par de hastes de transmissão 68. Cada um dos pistões externos superiores 18c, 18d está ligado à primeira biela triangular 56 por um primeiro par de hastes de transmissão 70 e a terceira biela triangular 52 por um segundo par de hastes de transmissão 64. Os pistões internos superiores 16a, 16b estão ligados à segunda biela triangular 52 pela respetiva haste de transmissão 62 e os pistões internos inferiores 16c, 16D estão ligados à terceira biela triangular 54 pela respetiva haste de transmissão central 66.

Dito de outra forma, a primeira biela triangular 50 é impulsionada pelos pistões externos superiores 18a, 18b, a segunda biela triangular 52 é impulsionada pelos pistões internos superiores 16a, 16b e os pistões externos inferiores 18c, 18d, a terceira biela triangular 54 é impulsionada pelos pistões internos inferiores 16c, 16 d e os pistões externos superiores 18a, 18b e a quarta biela triangular 56 é impulsionada pelos pistões externos inferiores 18c , 18D.

Conforme observado acima, esta partilha de bielas triangulares entre os pistões internos e externos reduz o número de bielas triangulares que seriam necessárias, minimizando o comprimento necessário da cambota. A ligação cruzada, através das bielas triangulares, de pistões internos num par de cilindros opostos, com pistões externos no outro par de cilindros opostos, ajuda também a estabilizar os pistões dentro dos cilindros, ao resistir à rotação indesejada dos pistões sobre eixos perpendiculares ao eixo central do cilindro. Esta disposição serve também para localizar os controles deslizantes da biela, ao evitar um requisito para outras características (tais como faixas ou superfícies de rolamento cilíndricas) para localizá-los. Funcionamento do Motor A Fig. 7 ilustra o funcionamento do motor ao longo de uma rotação completa da cambota. Especificamente, as Figs. 7(A) a 7(m) ilustram as posições do pistão nos 30° incrementos. A Fig. 7 ° a 0 CDA mostra o motor numa posição de cambota de 0o (arbitrariamente definida como TDC no cilindro inferior esquerdo 12c da FIG. 5) . Nessa posição, o pistão inferior esquerdo externo 18c e o pistão inferior esquerdo interno 16c estão no seu ponto de maior aproximação. Com aproximadamente este ângulo de rotação da cambota, no motor de injeção direta exemplificado, uma carga de combustível poderia ser injetada no cilindro inferior esquerdo e começaria a combustão. Neste ponto, as portas de escape e de admissão 32, 30 do cilindro inferior esquerdo são completamente fechadas por pistões externos e internos respetivamente.

Na Fig. 7(B) a 30 CDA, os pistões internos e externos do cilindro inferior esquerdo estão a mover-se separados no início do curso de potência.

Na Fig. 7(c) a 60 0 CDA, o cilindro inferior esquerdo continua o seu curso de potência, com os dois pistões iguais, mas velocidades opostas.

Na Fig. 7(d) a 90° CDA, o cilindro inferior esquerdo continua o seu curso de potência.

Na Fig. 7(e) a 120° CDA, o pistão externo do cilindro inferior esquerdo abriu as portas de escape 32, enquanto as portas de admissão permanecem fechadas. Nesta condição de "purga", alguma da energia cinética dos gases em expansão da câmara de combustão pode ser recuperada externamente se desejado por um turbocompressor (turboalimentação por "pulso"), por exemplo, para comprimir o próximo.

Na Fig. 7(e) a 150° CDA, o pistão interno do cilindro inferior esquerdo abriu as portas de escape 30, enquanto as portas de admissão permanecem fechadas.

Na Fig. 7(g) 180 0 CDA, os pistões internos e externos do cilindro inferior esquerdo estão a fazer com que tanto as portas de admissão como as de escape, 30, 32, permaneçam abertas e a eliminação de fluxo continuo prossiga. Os pistões estão no centro inferior.

Na Fig. 7(H) a 210° CDA, no cilindro inferior esquerdo, os dois conjuntos de portas 30, 32 permanecem abertos e a eliminação de fluxo continuo prossegue.

Na Fig. 7 (i) a 240° CDA, no cilindro inferior esquerdo, o pistão interno fechou as portas de admissão, 30, enquanto as portas de escape 32 permanecem parcialmente abertas. Noutras formas de realização, a porta de escape pode abrir depois e/ou fechar antes da porta de admissão abrir/fechar. Também pode ser desejável em algumas aplicações para o sincronismo da porta ser assimétrico, por exemplo, ao usar uma válvula de manga para controlar a abertura e o fecho das portas.

Na Fig. 7(j) a 270° CDA, no cilindro inferior esquerdo, o pistão externo fechou as portas de escape 32 e os dois pistões estão a mover-se em direção um ao outro, comprimindo o ar entre eles.

Na Fig. 7(k) a 300° CDA, no cilindro inferior esquerdo, os pistões continuam o seu curso de potência.

Na Fig. 7 (1) a 330° CDA, o cilindro inferior esquerdo está a chegar ao fim do curso de compressão e a fase de "esmagar" está a começar. Isto é onde as faces externas, anulares, opostas dos pistões internos e externos começarem a expulsar o ar entre eles.

Na Fig. 7(M) a 360° CDA, a posição é a mesma como na Fig. 3 (a). 0 cilindro inferior esquerdo atingiu a posição de TDC, onde os pistões estão na sua posição de maior aproximação. A fase de "esmagar" continua, causando um efeito de "anel de fumo" intensificado a ser sobreposto sobre o redemoinho de eixo do cilindro já existente causado pelas portas de entrada parcialmente tangencial. Estes movimentos de gás composto vão estar mais intensos no TDC, quando a câmara de combustão mais se assemelhar a um toroide e estiver no volume mínimo. Neste momento, os vários pulverizadores de combustível radial emanam o injetor de combustível central, atingindo quase todo o ar disponível e causando a combustão muito eficiente. A injeção não precisa de começar exatamente no volume mínimo e em algumas formas de realização o sincronismo da injeção pode mudar em função da velocidade e/ou carga.

Os ângulos específicos e os sincronismos dependem das geometrias da cambota e tamanhos e locais da porta; a descrição acima destina-se exclusivamente para ilustrar os conceitos da invenção, 0 trabalhador qualificado apreciará que várias modificações na concretização especificamente descrita são possíveis sem se afastar da invenção. 0 injetor de combustível pode projetar-se a partir da extremidade interna do cilindro, com o pistão interno deslizando sobre o injetor. Neste caso a bacia de combustão provavelmente seria formada no pistão externo. A pessoa qualificada também vai apreciar que as formas de realização da invenção podem ser de 2 tempos ou de 4 tempos e podem ser de ignição por compressão ou ignição por centelha.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • WO 2008149061 A [0002] [0003]

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Um motor de combustão interna compreendido por: pelo menos um cilindro; um par de pistões opostos alternativos dentro do cilindro, formando uma câmara de combustão entre eles; uma cambota posicionada numa das extremidades do cilindro, na qual o movimento alternado reciprocamente dos pistões impulsiona a cambota; e pelo menos um injetor de combustível posicionado parcialmente dentro do cilindro, o injetor de combustível tem uma caixa e um bico que estão posicionados dentro da câmara de combustão e através dos quais o combustível é expelido para a câmara de combustão; em que o bico do injetor de combustível se projeta exteriormente de uma extremidade de uma caixa do injetor na direção do eixo do cilindro, para que o bico seja exposto diretamente dentro da câmara de combustão, e em que o injetor de combustível está fixo na extremidade do cilindro mais distante da cambota e se projeta para dentro do cilindro dessa extremidade, ao longo ou paralelamente ao eixo central do cilindro de forma a localizar o bico do injetor numa posição fixa que está dentro da câmara de combustão, quando o volume de câmara de combustão está no mínimo, o injetor de combustível estende-se através do pistão mais afastado da cambota e este pistão a ser configurado para retribuir junto com a caixa do injetor.
2. 2. Um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, em que o bico tem uma série de aberturas ao redor da sua periferia, a partir das quais o combustível é expelido geral e radialmente para dentro da câmara de combustão.
3. 3 . Um motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das afirmações anteriores, onde o injetor é arrefecido.
4. 4 . Um motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o injetor é mantido num acoplamento que permite o movimento num plano perpendicular ao eixo do cilindro, mas restringe o movimento na direção do eixo do cilindro.
5. 5. Um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, compreende ainda uma alavanca de acionamento que se liga os pistões à cambota para converter o movimento oposto alternativo dos pistões num movimento giratório da cambota.
6. 6. Um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 5, na qual a alavanca de acionamento compreende uma pluralidade de mecanismos da biela triangular.
7. 7. Um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 6, compreende pelo menos uma biela triangular, através da qual o pistão interno impulsiona a cambota e pelo menos duas bielas triangulares, uma para cada lado do cilindro, através das quais o pistão exterior impulsiona a cambota.
8. 8. Um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 7, na qual o referido par de bielas triangulares está ligado ao pistão exterior pelos elementos da respetiva conexão em lados opostos do cilindro, no qual os membros de ligação são externos ao cilindro.