O E S C & I P C f Ó ^' N

OB JETO DE LA INVENCIÓN

La présente invención se refiere; a un otor bf brido rotativo de dos tiempos; con opción de poder trabajar en cuatro tiempos, funcionando siempre con ei nuevo ciclo termodinámico Cross de combustión interna, cuyo motor presenta la particularidad: de que su contrapeso o contrapesos presentan una especial configuración que permite a la ves de actuar como elemento o elementos estabilizadores del motor, también pueden actuar como vdanie .de inercia embrague, volante de inercia y rotor electrice o corno elemento compresor destinado a introducir aire al depósito de aire comprimido.

Por último:, el motor híbrido puede trabajar con el ciclo termodinámico Ericsson, de combustión externa, sin añadir ningún sistema extemo,

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El documento español WO 2Q15/162324, siendo del mismo autor que ej. de esta patente, aunque comparte la misma geometría, el primer contrapeso, e segundo contrapeso;, y ei motor eléctrico entre la carcasa secundaria y principal, no puede trabaja con el ciclo ermodiná sco Cross d : combustión interna, siendo el cielo termodinimieo Cross bastante superior a ios ciólo Ütto., Diesel, o Míííer con el que podía funcionar el motor de la patente WO 2015/162324, ni mucho menos se menciona en la patente que pudiera funcionar con ei cícta termodinámico Ericsso de combustión externa, otorgando a esta patente otro gran beneficio puesto que esta tecnología tiene la virtualidad de ser reversible. Por un lado generarla energí eléctrica energía calorífica si se: fe suminístrase energfa de manera extern a través de, la diferencia de tempersturas, sin gasto alguno de combustible y con cero gases contaminantes y por otro lado, si consume electricidad puede generar frió y calor, resultando ser en ambos modos de f unelonamíento un motor 100% ecológico. Tampoco aca ninguna mención al cambio de funcionamiento £te dos tiempos a -cuatro tiempos, mejorando la eficiencia termodinámica del ciclo Cross alrededor e: un f% respecto ai funcionamiento en dos tiempos ya que, dicha mejora es debido a una mayor expansión de ios gases quemados.

Pues bien, todas las mejoras descritas anteriormente es debido a; tas válvulas rotativas eléctricas de entrada de aire dispuestas radialmente en la carcasa principal, retrasando o adelantando según convenga en cada: momento el flujo de aire; a if§ válvulas rotativa eléctricas á& salida de gases de la cámar principal; a ia eliminació de fas váivuias aoopladás ai eje tanto de la entrada d.e air de la cámara secundaria como la de Ja entrada: de aire de i cámara principal; y a las válvulas rotativas eléctricas, d i¾ cámara secundaria conectadas directamente: con el depósito de air ..comprimido que a su vez es el que alimenta a ias cámaras principales según convenga. Al tener la patente VVO 2015/162324 una válvula acoplada al le, cuyas lumbreras de entrada d aire son de forma axial,, y no de forma radial como se describe en esta nueva patente: origina que, él motor tenga que consumir aceite en ía combustión par que los sellos de las caras del rotor puedan estar lubdeadoB respecto al rozamiento sobre las caras laterales de las carcasas, -no siendo así con las. válvulas rotativas eléctricas dispuestas en forma radial.

Ei rotor sola tiene cinco puntos de contacto ios cuales son; los tres .seles ubicados en la carcasa que contactan con la superficie radial del rotor y os sellos iaierates ubicados po cad cara del rotor, que tiene contacto axialmente con las caras laterales. De esta; manera, no consume aceite: en ía combustión puesto que, al tener las válvulas rotativas eléctricas de forma radial en ia cámara principal, ninguna parte del rotor toca dicha caria radial de la cámara principal

Hay que resaltar que en. la patente WO 20ÍS 162324, la cámara principal -es: alimentada directamente por el rotor secundado, mientras que en esta nueva atente, aparte de prescindir de .la válvula acoplada al eje para ia entrada de aire y cierre d:e la¾. cámaras secundarias, siendo suplida en esta nueva patente por las válvulas rotativas eléctricas en la carcasa secundaría, ei rotor secundario alimenta directamente al depósito de aire comprimido y éste a las cámaras principale lo que origina una mejora del rendimiento ciclo termodínárriíeo Cr.oss de combustión interna puesto que, la energía requerida para comprimir aire,, puede ser disminuida en caso de que el depósito de aire comprimido tenga una presión elevada.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El motor rotativo que: se preconiza resuelve áe forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, m rced a una novedosa estructuración sumamente efectiva en la que el contrapeso o contrapesos del motor rio solo actúan corno elemento estabilizador, sino que actúan como volante de inercia y em rague, volante de inercia y rotor eléctrico o corno cofripresores de aire qué permiten controlar la entrada salida de gases a través de un depósito de aire comprimido.

Par ello, sé parte de la estructura convencional de cualquier motor rotativo, en ía que se establece una serle de cámaras en las qué juegan respectivos rotores, eon sus correspondientes lumbreras de entrada de aira y sus complementarias cámaras de salida de gases, así como con los clásicos alojamientos para los sistemas de encendido, Inyectores oté, con la particularidad de que, se definen distintas cámaras paralelas en el motor en cada una dé la cuales os desplazare un rotor secundario que m su giro provoca la admisión, compresión, rotor principal donde se realiza la explosión y el escape de la mezcla de combustible comburente, mediante un cic o de dos tiempos., en función de la disposición de las lumbreras y elementos de apertura y cierre asociadas a la mismas, con la particularidad de que, conjuntamente con estas cámaras de combustión participan paralelamente otras cámaras en las que se establecen sendos rotores secundarios, en funciones de contrapesos, pero con la particularidad de que uno de ellos desempeña las funciones de volante de inercia y embrague o volante de inercia y rotor eléctrico, y el otro, en dichas cámaras se producen por el propio desplazamiento del rotor, un efecto de aspiración e Impulsión de gases que, a través de un depósito de aire comprimido, se controla la entrada y salida de gases a las cámaras de combustión,

A partir de esta estructuración, se Na previsto que el motor se materialice preferentemente en un motor híbrido de dos tiempos, en el que en la entrada de admisión se disponen radiaíment a la cámara o cámaras de combustión, de modo que el rotor secundarlo, que rota sentido contrario ai rotor principal, aspira e impulsa ©I aire a través de estas lumbreras,:; desde una «sámara, auxiliar, mientras- que ía salida de gases se produce de forma radial, medíante un barrido unlfiujo, a través de cámaras estableadas en correspondenc a co ios vértices de la cámara de eomb«stldn _< de manera que una vez que ios gases acceden a estas cámaras se desplazan en el seno de las- mismas,, por medio de l s correspondientes válvulas relativas, aleladas en ios extremos de la carcasa del rotor principa!.

De esta forma, las cámaras de combustión se controlan mediante válvulas rotativas, sincronizadas: por motores eléctricos o mediante eng anajes con él eje del motar, mediante las q ue se controla su obturación.

Estas válvulas se comunican a través de conductos internos con un depósito de aire comprimido, con ei que se comunican la cámara o cámaras en las que juegan los rotores secundarios:, conductos que adoptan una disposición radial, mientras que les huecos de aspiración de aire se disponen distribuidos equiapgularmente en disposición axial ssbm ia cámara, estando ios mismas: igualmente asistidos por válvulas rotativas, sincronizadas por motores eléctricos, encargadas de controlar su obturación en función de la posición angular de dicho rotor secundario, Debido a me las cámaras se encuentran separadas, y que se dispone de un tanque de aire comprimido junto con un regenerador y tanque de almacenamiento de calor, el motor puede operar con e! ciclo Ericsson de combustión externa.

De acuerdo con otra de tas características de la _. invención, se ha previsto que la recuperación, de la energía que se degrada en la frenada ^' en forma d : calor, pueda ser aprovechada introduciendo aire en el depósito de aire comprimido.

Para ello, parte del pa que es necesario aplicar en la frenada del vehículo e ei que el motor se encuentre instalado, se obtiene en parte po la fricción realizada por el mecanismo de freno, más el par que es necesario aplicar para mover el rotor secundario y asi permitir que ei par de la frenada se reparta tanto en e| sistema de frenada (quitando tensión a los discos de freno) como para comprimir y almacenar aire en el depósito de aire comprimido para: un posterior empleo del mismo en otro tipo de configuración de funcionamiento. Paraletemérife, también es posible meter aire en el/ios depósito s de aire comprimido, ¾uando el motor requiera relaciones de baja potencia, como son ios casos de velocidad constante m üano o velocidades bajas pero constantes,.0 cuando el vehículo se encuentre parado ^' (atascos, semáforos.,, etc)

Con este tipo de configuración, tanto él flujo de combustible como ia corriente eléctrica para encender el sistema de encendido son desconectados, por lo qué: el rotor principal deja de funcionar y sol© actúa el rotor secundario movido por ia Inercia del vehículo que se: quiere frenar,

Medíante este proceso de frenada regenerativa se puede optimizar la energía almacenada en los depósitos de aire comprimido, empleándola para aumentar fa potencia del motor cuando s requiera, así como para, por ejemplo, ei accionamiento de los frenos fteurnáUcos o cua quier istema que lo requiera, eliminando la necesidad de emplear un compresor adiciona! para, generar aire comprimido, como es preciso en algunos tipos de vehículos.

En ei proceso de frenada regenerativa, también se puede almacenar energía en forma de energía eléctrica debido a que, eí primer motor eléctrico, ubicado entre ei rotor ssGUndario y ei rotor principal, y e! segundo contrapeso, que iría acopiado al volante de inercia y embrague, conectándose con eí segundo motor eléctrico, generaría así energía eléctrica <

Finalmente, e| motor de ia Inven on presenta otra ventaja y es debido a que, el segundo contrapeso en las funciones de volante de inercia y embrague, reduce ios accidentes de aviones, drenes.,... etc, a cero puesto que, en caso de falto del motor térmico, éste se desacoplaría y funcionaría solo con. el motor eléctrico, asegurando una autonomía, para poder aterrizar sin ningún tipo dé problema.

NUEVO CICLO TE MODÍNÁMIGQ Debido a las válvulas rotativa eléctricas y la entrad de aire proveniente del depósito de aire comprimido, se ha creado un nuevo "ciclo termodinámico Cross", que mejora a los ciólos termodinámicos Qíto, Diesel, Atklnson, Miter y HEHC.

- ¾ El -délo lermodinám.ípo Cross se describe más detalladamente en el registro cié propiedad intelectual, con número de solicitud: M-004437/20 S.

Ei llamado ciclo termodinám ca Cross» figura 8, con ía misma ¡relación de compresión, aumenta entre un 2 el rendimiento deí ciclo real Ot , sin perder potencia.

O pctónalm ente, el motor puede estar asistido por un íurbooompresor, accionado por los gases de escape deí motor, de manera que el rotor secundario puede disminuir su volumen respecto al deí rotor priman© piara actuar en fundones, de elemento de bomoeo lo que supone una mejora en: las pérdidas por compresión y fricció por lo que, ef ciclo Cross tendrá un mayor rendimiento termodinámtcó. Ningún motor mejora el rendimiento termodínárnico al añadir un iurbocompresof.

Procesos del ciclo Cross:

1- 2: Proceso Isóbaro (YW -V2 T2), _. Cede calor (cede aire) al exterior.

2- 3: Proceso Isotérmic (P2 ^« V2~P3-V3), Compresión de ios gases provenientes del primer contrapeso (sobrealimentado}

3- 4: Proceso isócoro (Ρ3ίΓ3~Ρ4 Τ4), Combustión, aporíe de calor a volumen constante real.

4- 5: Procese isotérmico .{P4-V4~P5- V5), Expansión larga, fuerza o parte del ciclo que entrega trabajo.

5«1: Proceso isócoro (PS/TS^PI/TI ), Escape, cesión del calor residual al ambiente a volumen constante.

En ía fig<10, se puede observar con detalle todos ios procesos descritos anteriormente.

La principal ventaja del ciclo Cross frente ai cíelo fvlíiler es debido a que, mantiene de manera, real .un volumen constante en el proceso isócoro 3-4.descrito anteriormente y que debido, a las válvulas rotativas eléctricas: de entrada de aire y saíída de gases de escape. pueden adelantar o retrasar según convenga la entrada y salida de los gases, buscando siempre la má ma: eficiencia termodinámica, del ciclo Croes.

La ventaja de tener las válvulas rotativas eléctricas es que dependiendo d.e ios diferentes tipos de parámetros como la; temperatura atmosférica, entrada de combustible, régimen de giro, temperatura de las cámaras,... etc, eí rendimiento terroodinámieo Cross siem re tendrá la máxima eficiencia energética en tocias las regímenes de giro del motor.

De esta manera, ha d tenerse en cuenta también _. , que ja etap de admisión y compresión se encuentra en un lóbulo Independíente, perteneciente al propio motor, frente a ía carrera de expansión y escape, esta configuración permite dímensionar ambos ióbuios de manera independiente, con ei añadido de almacenar todo el aire del compresor en un tanque de aire comprimido, que es eí que alimenta a las cámaras principales _. , sin tener que recurrir ai sistema de cierre adelantado de válvulas de admisión para .diferenciar la carrera de admisión frente la carrera de expansión, por io que con el presente sistema las pérdidas por bombeo se reducen al mínimo frente al citado ciclo Miíler, mientras que el rendimiento volumétrico de llenado del lóbulo aumenta.

Hay que recordar qué a. diferencia de! ciclo Míiter, el ciclo Cross se encuentra incorporado en el propio diseño dei motor, sin necesidad de Incorporar oíro sistemas Independientes, que aumentan el peso, el volumen y las pérdidas mecánicas del sistema.

Respecto a! eicfo fermodinámico HEH.C, eí ciclo termodinámico Groes es superior (aunque tengan eí mismo rendimiento teórico) debido a que, ei motor est sobrealimentado; de manera natural, lo que origina un incremento de potencia y unos niveles de oonfami nación aúfí más bajos, por lo que la relación potencia/rendimiento es superior.

De acuerdo con otra de ías características de la invención, se ha previsto que eí eje del motor que conecta el primer contrapeso con eí rotor principal pueda ser utilizado para generar energía eléctrica, actuando .a modo de rotor eléctrico, de manera, que entre las carcasas de los rotores:, se disponga el correspondient estator, pet lítendo así generar energía eléctrica y optimizar ei sistema, sin necesidad: del clásico alternador, evitando así el empleo de transmisiones que necesitan de continuo mantenimiento. Por su pafté, él segando contrapeso, puede dPmensionarse m fundones de volante de Inercia: y embrague o votante de inercia y motor eléctrleo, así come constituir ©i eje motriz de m generador de aire comprimido,

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamenfe. se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión te las características del invento, da acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte Integrant de dicha descripción, un juego de píanos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha: representado lo siguiente::

La figura 1.- Muestra un detalle en alzado f enta I del despiece de la cámara secundaria de un motor rotativo realizado de acuerdo con el eb¿eto: de la present invención, en la; que juega el rotor secundario. ta figura 2,- Muestra un detalle en alzado frontal del despjeq© de la cámara de combustión, de un motor rotativo realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención, e la que juega el rotor principal..

La figura 3.- Muestra, de acuerde con una vista e alzado frontal del tanque de aire comprimido. La figura 4.- Muestra, una representación esquemática en perfil del eje con el rotor eléctrico incorporado entr : ios des rotores y el segundo contrapeso en las configura otoñes de volante de inercia con el embrague y volante da Inercia con @1 segundo rcíor eléctrico.

La figura S.~ Muestra una representación escjuemáíiéá en frontal del segundo contrapeso y motor eléctrico,

La figura 8.~ Muestra una representación esquemática en frontal de ¡a cámara principal en la que se detalla la entrada de air a las samares principales. ta figura ?.- Muestra una representación esquemática mí funcionamiento del motor con el cíelo íern odinárnice Ericsson de combustión externa, niciando el proceso en la parte más fría del motor, resultando ser la cámara secundaría, pasando a continuación al depósito: de aire comprimido, para fuego pasar el aire a! regenerador y tanque de aimacenaraiento de calor, terminando el proceso en la cámara principa! resultando ser ia zona caliente: del moto

La figur S.~ Muestra una representación del funcionamiento del motor con y s.i e nuevo cielo, termodinámíco Cross. El funcionamiento del nuevo ciclo termodlnámico Gross es posible debido a que, la cámara ^' principal es alimentada -directamente por el tanque de aire comprimido, y a que las válvulas de: entrada de aire de. ia cámara principal, junto con tas de salida de gases, son totalmente eléctricas.

La figura Muestra la entrada y !aé salidas d calor del nuevo érelo termodinámíco Groes dé combustión interna, Pudiendo variar por las válvulas rotativas eléctricas: y por ia alimentación directa del depósito de aire comprimido. ta figura 1.0. ~ Muestra el movimiento del rotor en una de fas- cámaras, siendo posible -la realización del ciclo Cross por las válvulas rotativas eléctricas y por ia alimentación directa del depósito de aire comprimido. mmmcmn PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

El presente ejemplo de realización preferente se ha realizado en base a un motor híbrido rotativo de dos tiempos, en el que participa una cámara principal (16) de combustión con su Corréspond lente rotor principal (17),. un motor eléctrico acoplado al -eje del rotor {30}, una oámárá secundaria (í) con su rotor secundario (2Ϊ en funciones de .primer contrapeso que se comunica co ia cámara principal £16} a través de un depósito de aire comprimido (14) un segundo, contrapeso en funciones de volante de inercia embrague (32) o volante de inercia y rotor eléctrico (33), de manera que, el húmero dé estas cámaras principales (41) puede multiplicarse sin que ello afecte a la es ncia de la invención, así como la distribución intern de las mismas, qm en este caso se ha elegido; un distribución en triángulo, e la que por cada 1.20 ^* que gira el. eje se produce una explosión, Pues bien, cama se acaba de comentar, en el motor de la invención participa una cámara p incipas (16) de combustión, de configuración esencialmente en triangulo, en cuyo .seno, juega un rotor principal (17), asociado al eje (4) del motor, mediante el que se posibilitan las diferentes posiciones para dicho rotor tal y como muestra la figura 2, definiéndose unas cámaras d sellado internas (10) pon sus correspondientes sellos (20) que aseguran la estanqueldad en tos desplazamientos angulares del rotor principal (17).

Mediante un depósito de aire comprimido (14) se destina comburente a través- de ios conductos (15) a la cámara principal (16), proveniente de las cámaras del rotor secundario, dando el acceso de dicho aire las válvulas eléctricas (9), situadas en la cámara secundaria (1 )

En dicha cámara, principal (16) se define un alojamiento (21 ^' } para los inyectores, sistema de encendido, elementos similares, contando radialmente en sus extremos con cámaras dé salida de gases (26) asistidas po las correspondiente válvulas: eléctricas rotativas; (27), afectadas de .ana escotadura (28) y de un orSfta© (29) para salida controlada de ios gases de escape.

Pues bien, de acuerdo con la esencia de la invención, se ha previsto que el motor incorporo ai menos una c mara secundaria (1 ), axial a la cámara principal (18), en la que juega igualmente un rotor secundario (2), que está desfasado 180° .con respecto al rotor principal ( 17) en orden a actuar como contrapeso, si feie dicho elemento actúa igualmente a modo de compresor, definiéndose unas lumbreras de aspiración de aire (7) asistidas por las válvulas eléctricas rotativas. (9)., con su correspondiente orificio (10) de control del caudal de entrada, de manera que el aire aspirado por el propio efecto de giro del rotor secundario (2) sale de ia cámara secundaria a través de. sendos conductos (12) establecidas en correspondencia con sus vértices:, las cuales está asistidas por ^' las complementarias válvulas eléctricas rotativas (9), .que a través del conducto ( 1 ) recircuian el aire aspirado hacia un depósito de aire comprimido (14), de manera que en el depósito de air comprimido (14) se definen unos conductos (15) de comunicación hacia las lumbreras o tomas periroetrafes (23) de entrada de aire de la cámara: principa!, regulada por unas válvulas eléctricas rotativas (24) que introducen dicho aire en las cámaras principales (41) de combustión a través de las lumbreras (42), De forma -análoga _. e como sucede: en la cámara: principal (18), para asegurar una perfecta estanquidad e ei movimiento rotativo del rotor secundario (2), se ha previsto: que en la superficie interior de dicha cámara se definan cámaras- de. sellado (5) asistidas por los correspondientes, sellos (6).

A partir de Ja correspondiente transmisión, no representada en las figuras, se hace que el rotor principa! (1?) gire en sentido contrario respecto al rotor secundario (2) y ai segunde contrapeso e funciones de volante de inercia y embrague (32) o volante de inercia y rotor eléctrico (33), de manera que, el eje (4) hace girar al rotor (30) eléctrico que lleva incorporado:,

Debido a la configuración del motor de tener separada la cámara principal { 16} zona caliente junto con sus válvulas rotativas eléctricas (24) y (27), de la cámara secundaria (1 ) zona fría con sus válvulas rotativas eléctricas (9), Junto co ei tanque úe aire .comprimido (1.4), el motor puede trabajar con él ciclo termodiná íeo Ericsson dé combustión externa, cuando ai regenerador y el depósito de almacenamiento de calo (43) junto con la cámara principal (16), tengan una diferencia de temperatura respecto a la cámara secundaria (1 ).

De esta manera, el motor generaría energía a partir d la diferencia de temperatura, pudlendo operar el ciclo Ericsson, tanto en ciclo abierto como en cerrado.

El funcionamiento del motor co el osólo termodinámíeo Ericsson de combustió externa, tiene la ventaja de no producir niveles contaminantes ni de consumir combustible, teniendo la _. posibilidad de trabajar con fuentes de calor que provienen de energías: renovables tales como, la energía solar o bioroasa.

Po lo tanto, el funcionar con el cicl termodinámioo Ericsson de combustió externa, el motor híbrido rotativo podría recargar las baterías eléctricas del vehículo, o alimentar a otros sistemas externos sin gasto -alguna de combustible y con cero niveles de contaminación.

Por último, el motor puede pasar de u motor de dos tiempos a cuatro tiempos debido a que, las válvulas de entrada de aire (24) y salida d© gases (2:7) de la carcasa de ja cámara principal (16) son eléctricas por lo que, a través de la unidad de control del vehículo puede: cambia la configuración en tiempo real, sin necesidad dé añadir sistemas externos. Ei operar ®l -motor en cuatro tiempos, implica una me ra en ©i eicí termodinámieo Cross de alrededor de un 1% respecto ai funcionamiento de dos tiempos, ocasionado po una expansión más larga en los gases quemados, proceso isotérmico 4-5 -descrito anteriormente,

La alimentación directa de las cámaras cámaras principales (41 ) de combustión a través del depósito de air comprimid© (14), Junto: con las válvulas rotativa eléctricas (24) de ia ©arcase principa! (16), origina la ventaja de; no quemar aceite; trabajar con el ciclo termodinámieo Gross de combustión interna sin la necesidad de añadi otros sistemas externos; poder trabajar según la necesidades con el clcio termodinámicc Ericsson de combustión externa sin necesidad de añadir oíros sistemas externos y cambio de funcionamiento del motor híbrido de dos tiempos a cuatro tiempos.