ES2198123T3 - Nuevo motor de explosion de bajo coste con una eficacia mecanica aumentada, ahorrador de combustible y de contaminacion controlada. - Google Patents

Abstract

Nuevo motor de explosión de bajo coste con eficacia mecánica aumentada, economía de combustible y control de contaminación, que comprende un cojinete insertado principal (22, 23) que apoya un cigüeñal provisto de movimiento rotatorio para convertir el movimiento deslizante de uno o varios émbolos (40) debido a la presión de un sistema de combustión; estando conectado dicho cigüeñal a dicho émbolo (40) a través de una biela (35) sin o con cruceta y un eje (41) de émbolo; dicha biela (35) cuya cabeza está fijada a dicho cigüeñal por cojinetes insertados (31) de cabeza de biela para el movimiento rotatorio y el pie de biela (35) fijado a dicho eje (41) de émbolo a través del buje (36) de pie de biela o directamente para transmitir el movimiento oscilante y estando conectado dicho eje (41) de émbolo directamente a los soportes de eje (41) de dicho émbolo (40) provisto de camisa (52) de émbolo para su guiado dentro del ánima (56) del cilindro para efectuar movimientos alternativos; un árbol de levas (70) accionado por dicho cigüeñal para accionar las válvulas de admisión y escape/inyectores que controlan dicho sistema de combustión; estando apoyado dicho árbol de levas (70) por un buje de leva (60) o un alojamiento de muñequilla de leva (71) en una culata para transmitir el movimiento rotatorio de dicho árbol de levas (70) al movimiento deslizante de un taqué (80) dentro de un ánima de taqué o seguidor de leva (90) dentro de un ánima de seguidor de leva (100), un taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible (105) dentro de un ánima de taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible; un balancín (130) montado en un árbol de balancín (135) a través de un buje de balancín (120) o directamente para transmitir el movimiento alternativo intermitente y cooperando por un lado con una varilla de empuje levantada por dicho taqué (80) y cooperando por el otro extremo con un vástago de válvula para accionar dichas válvulas o inyectores; aceite lubricante empleado para lubricarlas interfaces (21, 71, 81, 91, 101, 115, 116, 121, 145) de partes en contacto para lubricación; dicho sistema de combustión aspira una mezcla homogénea de combustible y aire teniendo un dispositivo de encendido por chispa para el encendido o con dosis medidas de combustible inyectadas por un dispositivo de inyección controlado por un mecanismo de avance centrífugo (178) regulado por resorte para la autorregulación del encendido o inyección con respecto al ángulo del cigüeñal para una utilización eficaz de la presión de combustión que actúa en la cabeza de dicho émbolo (40) sin detonaciones o ruidos de combustión y los ruidos de combustión y los productos finales de combustión salen de dicho sistema de combustión como emisiones de escape, caracterizado porque el sistema lubricante consiste en: (a) por lo menos una primera ranura de lubricación (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) cortada en cruz formada en la superficie de apoyo cilíndrica interfacial de las partes en contacto en la superficie interior del cojinete insertado principal (22, 23), del cojinete insertado (31) de cabeza de biela, del cojinete de cruceta (41), del buje (36) de pie de biela, del pie de biela (35), de los soportes de eje (41) de émbolo, del buje de leva (60), del ánima de seguidor de leva (100), del ánima del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible, del buje de balancín (120), del balancín (130) y en la superficie exterior de la camisa (52) de émbolo, de la muñequilla principal del árbol de levas (71), del árbol de balancín (135), del taqué (80), del seguidor de leva (90), del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible (105) adoptado como depósito para recibir y distribuir el aceite procedente de la fuente de suministro, estando situado el punto de cruce (24, 34, 38, 43, 55, 64, 94) en las zonas de máximo esfuerzo para mantener un suministro de aceite adecuado para refrigerar y reducir el contacto en la interfaz; (b) por lo menos una segunda ranura de lubricación circular (26, 33, 40, 45, 50, 63, 74, 82, 94, 139) formada en la superficie de apoyo cilíndrica interfacial de las partes en contacto en la superficie exterior de la camisa (52) de émbolo, del taqué (80), del seguidor de leva (90), del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible (105), de la muñequilla principal del árbol de levas (71), del árbol de balancín (135) y en la superficie interior del cojinete insertado principal (22, 23), del cojinete insertado (31) de cabeza de biela, del cojinete de cruceta (41), del buje (36) de pie de biela, del pie de biela (35), de los soportes de eje (41) de émbolo, de la camisa (52) de émbolo, del buje de leva (60), del ánima de seguidor de leva (100), del ánima del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible, del buje de balancín (120), y del balancín (130) para recibir y distribuir el aceite a dicha primera ranura de lubricación (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) cortada en cruz para mantener un suministro de aceite adecuado; (c) por lo menos una tercera ranura de lubricación axial (51) que se cruza con ranuras de lubricación primeras (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) o segundas (26, 33, 40, 45, 50, 63, 74, 82, 94, 139) y/o en comunicación con una ranura o agujero de evacuación de aceite (38, 53, 83, 122, 137, 146) formado en la superficie exterior de la camisa (52) de émbolo para mantener un suministro de aceite lubricante adecuado para un movimiento deslizante correcto, refrigeración y para evitar el contacto debido a la fuerza de empuje con dicha ánima de cilindro (56); (d) por lo menos un surco profundo en ¿v¿ (124) formado longitudinalmente en a superficie superior del balancín (130) para la transmisión hacia delante de aceite evacuado hacia ambos extremos, (e) por lo menos una hendidura (141, 142) formada en la superficie lateral o superior del balancín (130) para la transmisión hacia delante de aceite evacuado hacia ambos extremos; y (f) presentando dicho dispositivo de encendido por chispa (178) o de inyección de combustible (179) masas pesantes centrífugas (170, 175) de avance reguladas por resorte para la autorregulación en proporción con la velocidad del motor desde ralentí hasta a la velocidad máxima del motor.

Description

Nuevo motor de explosión de bajo coste con una eficacia mecánica aumentada, ahorrador de combustible y de contaminación controlada.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un nuevo motor de explosión de bajo coste con una eficacia mecánica aumentada, ahorrador de combustible y de contaminación controlada y en particular, a un nuevo motor de explosión provisto de un mecanismo de lubricación mejorado para aumentar la eficacia mecánica, reducir el desgaste, eliminar el calentamiento destructivo así como la introducción de un sistema de encendido/inyección más temprano consiguiendo de este modo un tiempo adicional para quemar el combustible sin las detonaciones y los ruidos debidos al aumento del índice mecánico de octano/cetano de motores que da como resultado el logro de una economía de combustible aumentada con menor emisión del sistema de productos de escape/finales con el consiguiente control de contaminantes.

Esta nueva tecnología de motor de explosión de bajo coste (2/4 tiempos) encuentra amplias aplicaciones en la automoción incluyendo los campos de carreras, locomoción, marino, industrial, agrícola y aeronáutico así como en todos los demás motores de explosión del tipo de émbolos alternativos, tanto nuevos como viejos ya en servicio, proporcionando verdaderos beneficios en las prestaciones al usuario.

Técnica anterior

Se puede reflejar aquí ahora que los desarrollos habidos hasta la fecha en los motores de explosión se han basado en materiales caros y una tecnología de elevado coste tales como los sistemas de gestión de motor y también con el uso de combustibles costosos basados en el petróleo, lubricantes con paquetes de aditivos formulados para lograr una mejor economía de combustible, mejores prestaciones y reducción de las emisiones del tubo de escape.

Una preocupación principal hoy es mejorar la eficacia del combustible, agregando paquetes de aditivos o concentrados a las composiciones de los combustibles, lubricantes para reducir la fricción, las emisiones, los depósitos, las detonaciones, esclusas de vapor, la corrosión, el retroceso de las válvulas y para mejorar la chispa, reforzando la calidad del encendido, y limpieza en motores de explosión que son seguros para el medioambiente y económicamente atractivos. Sin embargo la adición de aditivos provoca un mal aprovechamiento del combustible y del lubricante y deteriora los motores de explosión. Se forman niveles de economía de combustible, seguridad, prestaciones y emisiones que varían de motor en motor, aun siendo de categoría similar.

En la práctica, se observa que en la actualidad en los motores de explosión algunas superficies interiores de los cojinetes cilíndricos se lubrifican proporcionando ranuras de lubricación circulares en el centro de los cojinetes y/o con cavidades de lubricación. Como resultado de una lubricación insuficiente, el desgaste empieza desde el mismísimo primer día causado por la velocidad de roce en el momento de arrancar ya que la formación de la película de aceite depende de la cantidad de aceite exprimida que entra en el volumen de holgura bien de la alimentación bajo presión o bien del sistema de salpicadura. La tribología incluye la relación entre la fricción, la lubricación y el desgaste. La fricción entre piezas en contacto giratorias, oscilantes, deslizantes, rotatorias, alternativos y alternativos intermitentes puede ser reducida drásticamente por la presencia de películas lubricantes entre las superficies en contacto. La función del lubricante es separar apropiadamente las dos superficies en contacto y así reducir la fricción tanto mecánica como fluida.

Además se nota que las interfaces entre la muñequilla principal del cigüeñal y el cojinete insertado principal, entre la muñequilla de cabeza de biela y el cojinete insertado de cabeza de biela, entre el pie de biela y el eje de émbolo, entre los soportes de eje de émbolo y el eje de émbolo, entre el émbolo y los segmentos y la camisa de cilindro, seguidor de leva, entre el pivote de balancín y el árbol de balancín, entre la almohadilla de balancín y el vástago de válvula, articulaciones de la varilla de empuje, entre el taqué y el ánima del taqué y otros, se hallan sujetas a una elevada carga con una velocidad relativa moderada y están diseñadas para trabajar en los regímenes de lubricación hidrodinámico, transitorio y régimen limítrofe. El régimen hidrodinámico será eficaz sólo con respecto a las fuerzas de inercia rotatorias de los componentes. Sin embargo, unas fuerzas de inercia fluctuantes de masas alternativas y la presión de gas enorme que actúa en la cabeza de émbolo, eje de émbolo y pie de biela provocan fluctuaciones de carga sobre los cojinetes del motor y acaban afectando el régimen de lubricación hidrodinámico. Además, durante las operaciones de parada y arranque y en el momento de poner el motor en marcha desde el reposo o justo antes de detenerse, el régimen de lubricación hidrodinámico se desplaza a través del régimen de lubricación transitorio y a continuación al régimen de lubricación limítrofe a medida que la velocidad de rotación disminuye, induciendo elevadas fuerzas friccionales en la interfaz que provocan velocidad de roce y desgaste. La interfaz entre el pie de biela y el eje de émbolo y entre el eje de émbolo y los soportes de eje de émbolo no experimenta un movimiento rotativo continuo y la ausencia de régimen de lubricación hidrodinámico es significante y sólo una lubricación aceptable debida a las inversiones superiores e inferiores.

El documento de la técnica anterior US-A-2625448 describe ranuras circunferenciales poco profundos en ambos extremos y en la superficie exterior de cojinetes y muñequillas. Estas ranuras están conectadas por una ranura axial que permite el flujo de aceite para permitir la lubricación del cojinete o muñequilla.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste con eficacia mecánica aumentada, ahorrador de combustible y de contaminación controlada, de construcción novedosa y que evite todas las desventajas e inconvenientes asociados con el motor de explosión, que sea sencillo en su construcción, económico en los costes originales y de suma importancia son sus amplias aplicaciones en la automoción incluyendo los campos de carreras, locomoción, marino, industrial, agrícola y aeronáutico y todos los demás tipos de motores con émbolos alterantes así como en motores de explosión viejos actualmente en servicio, proporcionando verdaderos beneficios de prestaciones al usuario.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste que rinda ahorros considerables de combustible y controle los contaminantes, proporcione productos finales de combustión más limpios y controle los gases de escape.

Otro objeto todavía de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste provisto de un nuevo sistema de lubricación para mantener un adecuado régimen de lubricación hidrodinámico para una debida lubricación, buena estabilidad, refrigeración suficiente, una elevada resistencia pelicular para resistir la fatiga, evitar el desgaste incipiente, reducir la fricción y de este modo aumentar la eficacia del combustible, la seguridad, las prestaciones y reducir la emisión de gases de escape.

Otro objeto todavía de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste provisto de ranuras cerradas continuas para el aceite lubricante en la zona de alimentación presurizada y ranuras de extremos abiertos para la zona de alimentación por salpicadura en la interfaz cilíndrica de las partes en contacto para lograr una elevada resistencia pelicular sin afectar la capacidad de soportar cargas para reducir la fricción.

Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste provisto de varios tipos de ranuras de lubricación, a saber, helicoidales, espirales, circulares, curvas, rectas y la naturaleza de las ranuras es cortada en cruz, paralela, continua o una combinación de estas en función de la naturaleza de los movimientos relativos y las cargas.

Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste en el cual, mediante la incorporación de los antes enumerados modelos de lubricación se reduzcan los retardos físicos y químicos permitiendo de este modo que el motor queme el combustible formulado sin detonaciones y ruidos de combustión y con índices de octano/cetano mecánicos aumentados.

Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste que facilite el uso de combustibles de bajo índice de octano/cetano con la reducción consiguiente de la necesidad de incorporar los aditivos asociados con el uso de combustibles de bajo coste.

Todavía otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un nuevo motor de explosión de bajo coste que facilite el uso de aceite lubricante de menor calidad sin ciertos aditivos con lo que se reduce su coste.

Exposición de la invención

Teniendo presentes los objetos anteriores, la presente invención proporciona de esta manera un nuevo motor de explosión de bajo coste con eficacia mecánica aumentada, economía de combustible y control de contaminación, que comprende un cojinete insertado principal que apoya un cigüeñal provisto de movimiento rotatorio para convertir el movimiento deslizante de uno o varios émbolos debido a la presión de un sistema de combustión; estando conectado dicho cigüeñal a dicho émbolo a través de una biela sin o con cruceta y un eje de émbolo; dicha biela cuya cabeza está fijada a dicho cigüeñal por cojinetes insertados de cabeza de biela para el movimiento rotatorio y el pie de biela fijado a dicho eje de émbolo a través del buje de pie de biela o directamente para transmitir el movimiento oscilante y estando conectado dicho eje de émbolo directamente a los soportes de eje de dicho émbolo provisto de camisa de émbolo para guiado dentro del ánima del cilindro para efectuar movimientos alternativos; un árbol de levas accionado por dicho cigüeñal para accionar las válvulas de admisión y escape/inyectores que controlan dicho sistema de combustión; estando apoyado dicho árbol de levas por un buje de leva o un alojamiento de muñequilla de leva en una culata para transmitir un movimiento rotatorio de dicho árbol de levas al movimiento deslizante de un taqué dentro de un ánima de taqué o seguidor de leva dentro de un ánima de seguidor de leva, un taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible dentro de un ánima de taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible; un balancín montado en un árbol de balancín a través de un buje de balancín o directamente para transmitir el movimiento alternativo intermitente y cooperando por un lado con una varilla de empuje levantada por dicho taqué y cooperando por el otro extremo con un vástago de válvula para accionar dichas válvulas o inyectores; aceite lubricante empleado para lubricar las interfaces de partes en contacto para lubricación; dicho sistema de combustión aspira una mezcla homogénea de combustible y aire teniendo un dispositivo de encendido por chispa para el encendido o con dosis medidas de combustible inyectadas por un dispositivo de inyección controlado por un mecanismo de avance centrífugo regulado por resorte para la autorregulación del encendido o inyección con respecto al ángulo del cigüeñal para una utilización eficaz de la presión de combustión que actúa en la cabeza de dicho émbolo sin detonaciones o ruidos de combustión y los ruidos de combustión y los productos finales de combustión salen de dicho sistema de combustión como emisiones de escape, caracterizado porque el sistema lubricante consiste en:

(a) por lo menos una primera ranura de lubricación cortada en cruz formada en la superficie de apoyo cilíndrica interfacial de las partes en contacto en la superficie interior del cojinete insertado principal, del cojinete insertado de cabeza de biela, del cojinete de la cruceta, del buje de pie de biela, del pie de biela, de los soportes de eje de émbolo, del buje de leva, del ánima de seguidor de leva, del ánima del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible, del buje de balancín, del balancín y en la superficie exterior de la camisa de émbolo, de la muñequilla principal del árbol de levas, del árbol de balancín, del taqué, del seguidor de leva, del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible adoptado como depósito para recibir y distribuir el aceite procedente de la fuente de suministro, estando situado el punto de cruce en las zonas de máximo esfuerzo para mantener un suministro de aceite adecuado para refrigerar y reducir el contacto en la interfaz;

(b) por lo menos una segunda ranura de lubricación circular formada en la superficie de apoyo cilíndrica interfacial de las partes en contacto en la superficie exterior de la camisa de émbolo, del taqué, del seguidor de leva, del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible, de la muñequilla principal del árbol de levas, del árbol de balancín y en la superficie interior del cojinete insertado principal, del cojinete insertado de cabeza de biela, del cojinete de la cruceta, del buje de pie de biela, del pie de biela, de los soportes de eje de émbolo, de la camisa del émbolo, del buje de leva, del ánima de seguidor de leva, del ánima del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible, del buje de balancín, y del balancín para recibir y distribuir el aceite a dicha primera ranura de lubricación cortada en cruz para mantener un suministro de aceite adecuado;

(c) por lo menos una tercera ranura de lubricación axial que se cruza con ranuras de lubricación primeras o segundas y/o en comunicación con una ranura o agujero de evacuación de aceite formado en la superficie exterior de la camisa de émbolo para mantener un suministro adecuado de aceite lubricante para un movimiento deslizante correcto, refrigeración y para evitar el contacto debido a la fuerza de empuje con dicha ánima de cilindro;

(d) por lo menos un surco profundo en ``v'' formado longitudinalmente en la superficie superior del balancín para la transmisión hacia delante de aceite evacuado hacia ambos extremos;

(e) por lo menos una hendidura formada en la superficie lateral o superior del balancín (130) para la transmisión hacia delante de aceite evacuado hacia ambos extremos; y

(f) presentando dicho dispositivo de encendido por chispa o de inyección de combustible masas pesantes de avance centrífugas reguladas por resorte para la autorregulación en proporción con la velocidad del motor desde ralentí hasta a la velocidad máxima del motor.

En el motor de explosión, la fricción mayor se encuentra en las interfaces cilíndricas departes móviles que se hallan sujetas a movimientos relativos rotatorios, oscilantes, deslizantes, alternativos y alternativos intermitentes, velocidades de roce variantes y cargas fluctuantes.

Al proporcionar ranuras continuas cerradas de lubricación en la zona de alimentación presurizada y ranuras de extremos abiertos en la zona de alimentación por salpicadura en la interfaz cilíndrica de las partes en contacto para lograr una elevada resistencia pelicular sin afectar la capacidad de soportar cargas para reducir la fricción.

Los tipos de ranuras de lubricación son helicoidales, espirales, circulares, curvos, rectos y las ranuras son de naturaleza cortada en cruz, paralela, continua o una combinación de estos en función de la naturaleza de los movimientos relativos y de las cargas. Se explican mejor la ubicación, selección, formación y ventajas de ranuras en las interfaces de superficies cilíndricas en contacto de partes móviles en la descripción con dibujos.

La ventaja directa de la introducción de este modelo de lubricación en la presente invención reduce la fricción y mejora el movimiento relativo de las partes en contacto.

Por consiguiente, la mejora en la eficacia mecánica y las prestaciones aumentadas además ayudan a cada componente a realizar su actividad prevista de forma correcta mejorando el movimiento relativo sin perturbaciones. Como resultado de las actividades físicas del perfeccionamiento de los componentes del motor, queda reducido el retardo físico.

Las actividades químicas también se perfeccionan como resultado de la combustión controlada en interfaces perfectamente selladas que se logran por la mejora en el funcionamiento y asentamiento debidos de las válvulas de admisión y escape en sus asientos y la mejora en el movimiento del émbolo y su asentamiento en el ánima del cilindro. Por consiguiente, el perfeccionamiento de las actividades químicas reduce el retardo químico.

A causa de la reducción de los retardos físicos y químicos, la capacidad del motor de quemar el combustible formulado sin detonaciones y ruidos de combustión, los índices mecánicos de octano/cetano del motor de explosión aumentan mediante la incorporación de este modelo de lubricación.

De esta manera, el combustible formulado original se convierte en el combustible súper que facilita el diseño de motores con relaciones de compresión más elevadas/más bajas para obtener prestaciones aun mayores, quedando impuestas las limitaciones por la naturaleza de la aplicación, la temperatura de servicio y normas reguladoras de emisiones más estrictas o para introducir una temporización del encendido/inyección más adelantada para proporcionar un tiempo suficiente para quemar el combustible a fin de extraer más trabajo en el árbol de salida y dejar los productos de combustión con menos contaminantes.

Por consiguiente, se trata de una nueva tecnología de diseño de motores de bajo coste según esta invención. Incluso es económico llevar a cabo esta nueva tecnología de motores para los motores nuevos actualmente en servicio en cualquier momento y en los motores viejos actualmente en servicio durante un período de reacondicionamiento total que le proporcionan al usuario unos verdaderos beneficios de prestaciones.

Los productos químicos agregados al combustible en calidad de aditivos aumentan el coste del combustible además de contribuir al mal aprovechamiento del combustible e inician emisiones tóxicas del tubo de escape. La incorporación de esta nueva tecnología de diseño de motores facilita el uso de combustibles de bajo índice de octano/cetano sin ciertos aditivos, reduciendo la necesidad de incorporar aditivos. Es por consiguiente otro objeto de la invención dar a conocer una tecnología de diseño de combustibles de bajo coste basada en la mejora efectuada en los motores de explosión con respecto a dicho objetivo anterior.

El rango de temperaturas de servicio del lubricante se estrecha incorporando esta nueva tecnología de diseño de motores, lo que facilita el uso de aceite lubricante de bajo grado sin ciertos aditivos, lo que hace que sea más económico así como se contribuye indirectamente a reducir las emisiones de escape tóxicas al impedir un mal aprovechamiento del aceite lubricante. Es por consiguiente todavía otro objeto de la invención dar a conocer una tecnología de diseño de aceite lubricante de bajo coste basada en la mejora efectuada en los motores de explosión con respecto a dicho objetivo anterior.

En breves palabras, con la mejora hecha en los motores de explosión con respecto a los objetivos antes expuestos, la estrategia para el control de contaminación se pondrá de manifiesto de esta manera puesto que el coeficiente exceso de aire, encendido/inyección estático y autorregulado más avanzados y perfeccionados y sin detonaciones y ruidos en el sistema de combustión reducen la emisión de CO, HCNQ, NO_{x} y partículas en los gases de escape, lo que representa todavía otro objeto de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de la naturaleza de esta invención y para mostrar como puede reducirse a la práctica, se hará referencia ahora a los dibujos anexos en los cuales:

La Fig. 1A muestra una vista en perspectiva de un casquillo superior de cojinetes insertados principales de cigüeñal provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 1B muestra una vista en perspectiva de un casquillo inferior de cojinetes insertados principales de cigüeñal provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 2 muestra una vista en perspectiva de un casquillo superior/inferior de cojinetes insertados de cabeza de biela provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 3A muestra una vista lateral de un pie de biela con buje provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 3B muestra una vista en sección por el plano D-D de la Fig. 3A.

La Fig. 4 muestra una vista en sección por el plano E-E de un émbolo.

La Fig. 5 muestra una vista lateral de un émbolo provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención y el ánima del cilindro en sección.

La Fig. 6 muestra una vista en perspectiva de un buje de leva provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 7 muestra una vista lateral de un árbol de levas provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 8 muestra una vista en perspectiva de un taqué provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención y el ánima del taqué en sección.

La Fig. 9 muestra una vista en perspectiva de un seguidor de leva provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención y el ánima de seguidor de leva en sección.

La Fig. 10 muestra una vista en sección de un ánima de seguidor de leva provista de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 11 muestra una vista en perspectiva de un taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención y el ánima de taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible en sección.

La Fig. 12 muestra una vista en sección de un ánima de taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible provista de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 13 muestra una vista en perspectiva de un balancín con buje provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 14 muestra una vista en planta desde arriba de un balancín provisto de un agujero de lubricación y surco de acuerdo con la invención.

La Fig. 15 muestra una vista lateral de un árbol de balancín provisto de ranuras de lubricación de acuerdo con la invención.

La Fig. 16 muestra una vista en perspectiva de un balancín provisto de ranuras de lubricación, surco, hendiduras verticales y horizontales de acuerdo con la invención.

La Fig. 17 muestra una vista en planta desde arriba de un distribuidor de encendido por chispa que muestra las masas pesantes centrífugas reguladas por resorte de la invención.

La Fig. 18 muestra un gráfico de prestaciones que ilustra el funcionamiento del mecanismo mostrado en la Fig. 17.

La Fig. 19 muestra una vista lateral de un temporizador de inyección de combustible que muestra las masas pesantes centrífugas reguladas por resorte de la invención.

La Fig. 20 muestra un gráfico de prestaciones que ilustra el funcionamiento del mecanismo mostrado en la Fig. 19.

Descripción de las formas de realización preferidas

Obsérvese que la mayoría de los elementos del motor de explosión son comunes con los del motor de explosión de la técnica anterior de modo que no se considera necesaria una mayor explicación de los elementos comunes tanto a la invención como a la técnica anterior.

Antes de repasar las formas de realización particulares de la invención, será mejor clasificar las ranuras de lubricación formadas en la superficie bien interior o exterior de las superficies cilíndricas de apoyo de las partes en contacto de motores de explosión para reducir la fricción y otras ventajas que se describen más adelante a continuación de cada forma de realización.

La primera ranura de lubricación formada la constituyen dos ranuras similares cortadas en cruz una a la derecha y la otra a la izquierda de modo que se cortan y forman cortes cruzados. Cuando las ranuras cortadas en cruz son continuas y se hallan dentro de la superficie de apoyo constituyen una ranura cerrada para mantener la presión del aceite. Cuando las ranuras cortadas en cruz se extienden hacia el exterior de modo que quedan abiertas en los lados de la superficie de apoyo se trata de una ranura de extremos abiertos para recibir o suministrar aceite a través de los extremos abiertos.

La segunda ranura de lubricación es una ranura circular formada en el centro de la superficie de apoyo del cilindro para que comunique con el agujero de lubricación, si lo hay, y atraviesa los cortes cruzados de la primera ranura de lubricación.

La tercera ranura de lubricación es una ranura axial formada en la superficie deslizante del cilindro.

La descripción de formas de realización preferidas se demuestra con dos ranuras helicoidales cortadas en cruz en calidad de primera ranura de lubricación.

En una forma de realización de las Figs. 1A y 1B, una primera ranura de lubricación 20 está formada en las superficies interiores 21 del casquillo superior 22 y casquillo inferior 23 de los casquillos del cojinete insertado principal de modo que cuando está insertado en la muñequilla principal del cigüeñal, se forma una primera ranura de lubricación continua cerrada con los cortes cruzados 24 en el centro de cada casquillo que ocupa las ubicaciones superior e inferior. La primera ranura no debe atravesar las orejas de ubicación 25 para evitar una solución de continuidad.

Una segunda ranura de lubricación 26 está formada en la superficie interior de ambas casquillos, si no está prevista en la técnica anterior, atravesando el agujero de lubricación 27. La segunda ranura de lubricación 26 recibe el aceite del agujero de suministro de aceite 27 y lo distribuye a la primera ranura de lubricación 20. Las ranuras de lubricación cerradas primera y segunda 20 y 26 juntas reciben y distribuyen el aceite presurizado sobre toda la interfaz cilíndrica de apoyo.

Se consigue una lubricación suficiente sobre toda la longitud del cojinete con una elevada resistencia pelicular, una refrigeración correcta en la interfaz entre el cojinete insertado principal y la muñequilla principal del cigüeñal proporcionando estas ranuras de lubricación adicionales reguladoras del régimen de lubricación hidrodinámico formadas para no generar una fricción viscosa como resultado de la ubicación del corte en cruz y la naturaleza convergente o divergente de la primera ranura de lubricación, los puntos 24 de corte en cruz donde las ranuras de lubricación primera y segunda se encuentran, tienen una mayor superficie de apoyo en dirección longitudinal para resistirse la carga de fatiga causada por la presión de los gases que actúan en la cabeza del émbolo 40 del motor y las fuerzas de inercia. De ahí que el área de contacto friccional quede reducida sin afectar la capacidad de carga del cojinete, mejora la eficacia mecánica, además aumenta la velocidad rotatoria del cigüeñal que gira en los cojinetes insertados principales, lo que aumenta las prestaciones operacionales, el reducir el esfuerzo torsor del cigüeñal ayuda a formar películas de protección entre el cigüeñal y cojinete y se reduce la formación de espuma, lo que impide la corrosión en los cojinetes. Se consiguen una lubricación y frotado apropiados. Una baja generación de calor debida a una lubricación y refrigeración adecuadas impide la abrasión friccional y alarga la vida de los cojinetes insertados principales y del cigüeñal (no mostrados).

Se muestra en la Fig. 2 una forma de realización de casquillo 31 de cojinete insertado de cabeza de biela de dos casquillos similares, ranuras de lubricación primera y segunda 32 y 33 formadas en la superficie interior del cojinete insertado de cabeza de biela de modo que todas las ranuras de lubricación tienen un camino cerrado para mantener la presión del aceite cuando se insertan ambos casquillos sobre la muñequilla de cabeza de biela del cigüeñal tal como se describe arriba respecto del cojinete insertado principal. La segunda ranura 33 recibe el aceite del agujero de lubricación de la muñequilla de cabeza de biela y lo distribuye a la primera ranura de lubricación 32.

Los puntos 34 de cruce de la primera ranura de lubricación 32 están situados en la ubicación superior e inferior de los casquillos de cojinete cuando se insertan en posición para reducir las cargas de impacto fluctuantes debidas a la acción alternativa del esfuerzo de contacto de los finales de carrera del émbolo en estos puntos 34 que por otra parte serían mayores. Las otras ventajas descritas para el cojinete insertado principal también son aplicables a este cojinete alternativo de cabeza de biela. Impide el esfuerzo de fatiga y esto alarga la vida y asegura un funcionamiento correcto.

Tal como se aprecia en las Figs. 3A y 3B, el pie de biela 35 con buje 36 de esta invención presenta una primera ranura de lubricación continua cerrada 37 para mantener la presión de modo que los puntos 38 de intersección situados en las posiciones superior e inferior facilitan la comunicación de aceite del agujero de suministro de aceite 39 en la parte superior. Una segunda ranura de lubricación 40 está formada para comunicar con dos puntos de intersección 38.

En el caso de pie de biela sin buje, unas ranuras de lubricación primera y segunda similares están formadas en la superficie interior del pie de biela tal como se aprecia en las Figs. 3A y 3B.

La cantidad de aceite suministrada a la interfaz entre el pie de biela y el eje de émbolo se aumenta por las dos ranuras de lubricación 37 y 40 mientras que los esfuerzos de contacto y de cizallado se reducen situando los puntos de intersección 38 en la zona de finales de carrera donde las cargas de impacto fluctuantes son altas. Puesto que esta interfaz se ve sujeta a una mayor carga de fatiga que la que se encuentra entre la muñequilla de cabeza de biela del cigüeñal y el cojinete insertado de cabeza de biela, se logran unas ventajas similares tal como se ha descrito antes. Además, se mejora el movimiento oscilante en esta interfaz.

Con referencia a la Fig. 4, se muestra una forma de realización de soportes de eje de émbolo 41 del émbolo 40 en que cada interfaz entre el soporte de eje de émbolo de émbolo y el eje de émbolo (no mostrados) presenta una primera ranura de lubricación de extremos abiertos 42 provista de cortes en cruz 43 para las ubicaciones superior e inferior donde las cargas de impacto fluctuantes son altas y una segunda ranura de lubricación 45 que atraviesa el corte en cruz 43 de la primera ranura de lubricación 42.

Se consigue una lubricación mejorada suficiente en la interfaz entre los soportes de eje de émbolo y el eje de émbolo a través de los extremos abiertos 44 de la ranura 42. El área de contacto friccional entre las interfaces está reducida mientras que el movimiento oscilante relativo aumenta y esto mejora la eficacia mecánica. El esfuerzo de contacto más elevado inducido por las cargas fluctuantes en las ubicaciones superior e inferior de los soportes de eje de émbolo 41 es reducido por la naturaleza de la lubricación mejorado presente en virtud de situar el corte en cruz de la primera ranura de lubricación en esta zona de elevado esfuerzo de contacto, lo que impide abrasiones y desgaste de impacto y alarga la vida a todas las velocidades de servicio y cargas fluctuantes.

Con referencia a la Fig. 5, la forma de realización mostrada es de ranuras segunda y tercera paralelas entrecruzadas 50 y 51 formadas en la superficie de contacto exterior de la camisa de émbolo 52, originándose cada tercera ranura de lubricación 51 del agujero de evacuación de aceite 53, que se ha de formar, caso de no existir en la técnica anterior, en la camisa de émbolo 52 y mandrinarse hacia abajo a la parte inferior 54 de la camisa de émbolo mientras que las segundas ranuras de lubricación 50 están mandrinadas en la superficie exterior de la camisa de émbolo 52 para formar unas ranuras continuas espaciadas a distancias más o menos iguales con respecto a terceras ranuras de lubricación 51 y cortándose en ángulo recto en los puntos 55.

El aceite salpicado que en cantidad adecuada alcanza el lado inferior del émbolo sale a través del agujero de evacuación de aceite 53 proporcionado en la parte superior de la camisa del émbolo, de allí se recibe y se distribuye a través de ranuras de lubricación segunda y tercera 50 y 51 formadas en la camisa de émbolo y de este modo se forma una lubricación suficiente con un espesor de película adecuado y de resistencia necesaria entre el émbolo 40 y el ánima de cilindro 56 para un movimiento deslizante correcto, una orientación correcta de los segmentos del émbolo y una estanqueidad correcta entre los segmentos de émbolo (no mostrados) y el ánima de cilindro 56 lo que impide la pérdida de masa y la penetración de aceite en la cámara de combustión mediante un rascado apropiado de los segmentos del émbolo. Con ello se evita la oxidación del aceite, se mantiene la viscosidad apropiada, y se impide la corrosividad causada por gases corrosivos formados por la quema del azufre presente en el combustible con el aceite. Debido al rascado correcto, el ánima de cilindro, el émbolo, la camisa del émbolo, los segmentos, las ranuras de los segmentos se mantienen limpios y se evita la formación de lodos. Puesto que se halla presente una lubricación suficiente se evita la oxidación de las partes y la formación de carbonilla dura.

La Fig. 6 muestra el buje de leva 60 de la invención que tiene formadas en su superficie interior de contacto ranuras de lubricación continuas cerradas primera y segunda 62 y 63 para mantener la presión de aceite tal como se ha descrito antes.

Se logra una lubricación sin perturbaciones en la interfaz entre el buje de leva 60 y la muñequilla del árbol de levas 71. Una segunda ranura de lubricación 63 recibe aceite del agujero de suministro de aceite 72 del árbol de levas y actúa como depósito para distribuir el aceite a una primera ranura de lubricación 62, estando situados los puntos 64 de corte en cruz en las ubicaciones superiores e inferiores donde es mayor el esfuerzo debido a las cargas intermitentes. La velocidad de rotación del árbol de levas 70 que gira en el buje de leva 60 aumenta y ayuda a impartir un movimiento inmediato a los taqués 80. El desgaste abrasivo también queda reducido y de esta manera mejora la vida de las partes en contacto. También se logran las otras ventajas descritas para el cojinete insertado principal del cigüeñal.

En la Fig. 7 se muestra otra forma de realización con unas ranuras de lubricación primera y segunda 73 y 74 que pueden formarse alternamente en la superficie exterior 71 del árbol de levas 70 carente de buje de leva 60 con ventajas similares a las que se han descrito anteriormente.

Con referencia a la Fig. 8, se muestra una forma de realización en la superficie exterior 81 del taqué 80 constituida por tres segundas ranuras de lubricación 82 paralelas y espaciadas de forma más o menos igual, atravesando la ranura inferior el agujero de evacuación de aceite 83 y una primera ranura de lubricación 84 de extremos abiertos está formada tal como se aprecia en la figura. Una cantidad suficiente de aceite lubricante evacuado recogido dentro de taqué 85 se suministra a través del agujero de evacuación de aceite 83 a la segunda ranura de lubricación inferior en los extremos abiertos inferiores 86 de unas primeras ranuras de lubricación 84 que reciben el aceite, mientras que los extremos abiertos superiores 87 reciben el aceite evacuado directamente. Por consiguiente, se logra un suministro de aceite suficiente para la formación de una película de elevada resistencia entre el taqué 80 y la guía de taqué 88, un área de contacto friccional reducida, un movimiento deslizante mejorado y un posicionamiento correcto entre los miembros deslizantes, lo que evita la acumulación de presión extrema, reduciendo con ello la abrasión y acumulación de calor en las partes en contacto además de evitar la pérdida de eficacia mecánica. Se impide el agarrotamiento en esta interfaz de deslizamiento por la presencia física de la película de aceite.

La Fig. 9 muestra una forma de realización en la superficie exterior 91 del seguidor de leva 90 con los extremos abiertos 95 y 96 de una primera ranura de lubricación 92 y una segunda ranura de lubricación 93 que atraviesa los puntos 94 de corte en cruz. Los extremos abiertos superiores 95 reciben el aceite evacuado directamente de la culata (no mostrada) y lo distribuyen a las ranuras de lubricación primera y segunda 92 y 93 sobre toda la interfaz de deslizamiento y se evacua el aceite al cárter a través del extremo abierto inferior 96 lo que facilita una circulación más abundante de aceite para una refrigeración correcta y permite la formación de una película de elevada resistencia, además de otros beneficios tal como se ha descrito para el taqué 80.

Se muestra en la Fig. 10 una forma de realización que se forma alternativamente en la superficie interior 101 del ánima de seguidor de leva 100 con una primera ranura de lubricación 102 y una segunda ranura de lubricación 103 tal como se aprecia en la figura y proporciona unos beneficios similares a los que se describen para el taqué 80.

La Fig. 11 muestra una forma de realización en la superficie exterior 116 del taqué 105 del rodillo de la bomba de inyección de combustible dotada de extremos abiertos 110 y 111 de una primera ranura de lubricación 106 y una segunda ranura de lubricación 107 que atraviesa los puntos 109 de corte en cruz. Los extremos abiertos superiores 111 reciben el aceite directamente y lo distribuyen a las ranuras de lubricación primera y segunda 106 y 107 sobre toda la interfaz de deslizamiento y se evacua el aceite a la galería de la bomba a través del extremo abierto inferior 110, lo que facilita una mayor circulación de aceite para una refrigeración correcta y permite la formación de una película de elevada resistencia, además de otros beneficios tal como se ha descrito para el taqué 80.

Se muestra en la Fig. 12 una forma de realización que se forma alternativamente en la superficie interior 115 del ánima 112 del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible con una primera ranura de lubricación 114 y una segunda ranura de lubricación 113 tal como se aprecia en la figura y proporciona unos beneficios similares a los que se describen para el taqué 80.

La Fig. 13 muestra el buje del árbol de balancín 120 de la invención en que la superficie interior de contacto 121 tiene las ranuras de lubricación en todo similares que en el buje de leva descrito con referencia a la Fig. 6. Además, un agujero de evacuación de aceite 122, que se ha de formar en caso de no existir en la técnica anterior, en comunicación con una segunda ranura de lubricación 123 para la transmisión hacia delante de aceite a los profundos surcos 124 con forma de ``v'' del balancín formados en la superficie superior del balancín 130 atravesando el agujero de evacuación de aceite 122 y extendiéndose en ambas direcciones de la longitud del balancín, tal como se aprecia en las Figs. 13 y 14. Un almohadón convexo puntiagudo 125 para contacto entre el balancín y el vástago de válvula está previsto para reducir la fricción de contacto debido a las cargas de impacto.

La Fig. 15 muestra un árbol de balancín 135 de la invención que es necesario usar sólo con el balancín 140 carente de buje mostrado en la Fig. 16, en la superficie exterior 136 de contacto del balancín 135 una primera ranura de lubricación 138 y una segunda ranura de lubricación 139 están formadas para comunicar con el agujero de suministro de aceite 137. Unas hendiduras horizontales y verticales 142 y 141 están formadas en el lado y en la parte superior del balancín tal como se aprecia en la Fig. 16.

Alternativamente en la Fig. 16 de la invención, las ranuras de lubricación primera y segunda 143 y 144 están formadas en la superficie interior 145 del balancín 40 tal como se aprecia antes en la Fig. 13.

Mediante esta disposición tal como se aprecia en las Figs. 13 a 16, es posible aumentar el suministro de aceite al agujero de evacuación de aceite 122 que está en comunicación con el agujero de suministro de aceite 146 del árbol de balancín a través de las ranuras de lubricación, lo que proporciona una refrigeración correcta, evita la acumulación de calor en la zona del pivote y de este modo minimiza la fricción en el fulcro. Además, se reduce el área de contacto de fricción del fulcro y los puntos de corte en cruz de las primeras ranuras de lubricación están situados en las ubicaciones superior e inferior de las superficies interior o exterior en contacto para ocuparse de la fatiga y carga intermitente causadas por el empuje lateral en la superficie contorneada del vástago de válvula para tener una lubricación adecuada para la formación de una película suficiente, para resistir el esfuerzo de fatiga y evitar el desgaste por fatiga y de este modo impedir el rayado y alargar la vida de estas partes en contacto.

La acumulación de calor tanto entre el extremo del balancín que coopera con el extremo de la varilla de empuje (no mostrada) como entre el balancín y el almohadón de vástago de válvula donde el árbol de balancín coopera con la varilla de empuje y el vástago de válvula queda reducida debido al flujo aumentado de aceite a estas zonas a través del surco del balancín.

Estas ranuras de lubricación adicionales proporcionan una lubricación regulada con aceite evacuado a todas las partes en contacto del grupo del árbol de levas y mejoran el movimiento relativo entre las partes en contacto. De este modo se logra un mejor accionamiento de las válvulas de admisión y escape (no mostradas) y se evitan todos los tipos de vibración en ambas válvulas.

Se logra una mejor apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape debido a la mejora hecha en el movimiento relativo de todas las partes en contacto del grupo del árbol de levas como resultado del flujo de aceite aumentado, para evitar la acumulación de calor, de la reducción del área de contacto friccional con mejores características de lubricación para mantener una lubricación y refrigeración suficientes bajo todas las condiciones de servicio.

Además, el área superficial contorneada del vástago de válvula se lubrifica suficientemente, tal como se ha descrito anteriormente, ayuda a la orientación correcta, la refrigeración suficiente y guiado de las válvulas y mejora el movimiento deslizante relativo, mantiene una sincronización correcta de las válvulas en todas las condiciones de servicio y, un buen estanqueidad de los asientos de válvula.

La cantidad aumentada de aceite evacuado mejora el sistema de lubricación por salpicadura en el cárter (no mostrado) con lo que el cilindro, la camisa de émbolo y los soportes de eje de émbolo con la mejora hecha reciben el aceite lubricante a través de las ranuras de extremos abiertos que lo reciben y distribuir para una lubricación eficaz de estas superficies en contacto tal como se ha descrito antes.

Al proporcionar las ranuras adicionales tal como se ha descrito anteriormente en la interfaz o bien en la superficie interior del cojinete o buje cilíndrico o bien en la superficie exterior de las partes en contacto del motor de explosión reduce el área de contacto friccional, reduciendo de este modo la fricción en las interfaces rotatorias, oscilantes, alternativas, deslizantes y alternativas intermitentes de las partes en movimiento y aumenta los movimientos relativos, y por consiguiente se aumentan la eficacia mecánica y las prestaciones del motor además de superar otros inconvenientes antes descritos.

Se facilita una lubricación adecuada con elevada resistencia pelicular por el aceite presurizado presente en las ranuras primera y segunda continuas cerradas sobre casi toda la longitud de contacto del cojinete, buje o árbol.

Se proporciona una lubricación suficiente con una resistencia pelicular adecuada en toda la longitud de contacto del cojinete, buje o árbol mediante el aceite salpicado recibido en los extremos abiertos de las ranuras de lubricación primera y tercera. La segunda ranura proporcionada en la interfaz cilíndrica de cada uno del cojinete, buje o árbol actúa como un depósito de aceite para recibir y suministrar en función de la demanda en las primeras ranuras de lubricación de distribución para la formación del régimen hidrodinámico al mismo tiempo que no se provoque una fricción viscosa como resultado de la acción de cizallado de las primeras ranuras de lubricación y los puntos de corte en cruz superiores e inferiores donde todas estas ranuras se encuentran tienen una mayor área de cojinete, buje, o árbol en la dirección longitudinal para resistir la fatiga causada por el sistema de combustión, lo que impide la generación de calor y el desgaste del metal en las interfaces, ayuda a mantener la resistencia de la película de aceite y alarga la vida de los componentes móviles del motor, y se consiguen también una refrigeración correcta, una limpieza y barrido interiores sin la formación de espuma.

Las ventajas directas derivadas del objetivo principal son la mejora en la eficacia mecánica global del motor además de la mejora en el movimiento relativo entre el émbolo y cigüeñal así como entre el émbolo y válvulas. De ahí que se obtenga una mejora en las prestaciones del motor y se acorta el retardo físico, a causa de la mejora hecha, cada componente del motor está haciendo su trabajo previsto en el tiempo estipulado.

Puesto que se reduce la disipación de energía disponible por quedar reducida la fricción debida a actividades físicas incorrectas a causa de la introducción de una lubricación suficiente en todas las interfaces de partes en contacto de los motores de explosión, podría convertirse la energía máxima disponible en trabajo del árbol y se cumple el objeto principal de esta invención.

Con la mejora hecha en las partes en contacto de componentes de motores de explosión basada en dicho objetivo principal es posible reducir la fricción tanta mecánica como fluida, de este modo se reduce la diferencia de temperatura entre el sistema y el ambiente circundante.

Una vez corregidas las actividades físicas del motor, se ha hecho necesario corregir las actividades químicas de combustibles y esto forma la base para otro objetivo de la invención.

La orientación correcta de los segmentos de émbolo proporciona una buena estanqueidad en el ánima del cilindro y un accionamiento correcto de las válvulas sin saltos, tirones, movimientos irregulares, proporciona una buena estanqueidad en los asientos de válvula. Por lo tanto, se hace posible lograr una compresión y combustión correctas para aumentar las prestaciones indicadas quemando el aire y combustible, en la cámara de combustión, con una reducción de contaminación en los gases de escape y una reducción del retardo químico.

En los motores de encendido por chispa, el retardo químico se controla por el diseño del motor mientras que el índice de octano mecánico define un diseño del motor. Por lo tanto, aumenta el índice de octano mecánico con esta mejora, lo que permite que un combustible formulado para motores de encendido por chispa funcione como un combustible súper para motores de encendido por chispa facilitando un diseño de mayor relación de compresión con el mismo combustible formulado para una mayor potencia y economía de combustible sin contaminación.

En los motores de encendido por compresión, el retardo físico se controla por el diseño del motor mientras que el índice de cetano mecánico depende del diseño del motor. Por lo tanto, el índice de cetano mecánico aumenta con esta mejora, lo que permite que el combustible formulado para motores de encendido por compresión funcione como un combustible súper para motores de encendido por compresión facilitando un diseño de menor relación de compresión con el mismo combustible formulado para una mayor potencia y economía de combustible sin contaminación.

Ahora, mediante la introducción de un sistema de sincronización de encendido/inyección más temprano, se da un tiempo adicional para quemar el combustible sin las detonaciones y ruidos debidos al aumento del índice de octano/cetano mecánico de los motores y de este modo se consigue una economía de combustible aumentada, a la vez que los productos finales de la combustión abandonan el sistema con una menor cantidad de contaminantes.

Se muestra en la Fig. 17 una forma de realización de masas pesantes centrífugas 170 de distribuidor de encendido por chispa que son de menor peso y cooperan con resortes 171 de otra forma de realización fabricados con menor rigidez para que el ángulo de avance del encendido por chispa con respecto a la velocidad del motor esté de acuerdo con lo que se presenta en el gráfico mostrado en la Fig. 18.

Se muestra en la Fig. 19 una forma de realización de masas pesantes centrífugas 175 de un temporizador de inyección de combustible que son de menor peso y que cooperan con resortes 176 de otra forma de realización fabricados con menor rigidez para que el ángulo de avance de la inyección con respecto a la velocidad del motor esté de acuerdo con lo que se presenta en el gráfico mostrado en la Fig. 20.

Retrocediendo a la Fig. 18 y 20, se muestran gráficos de prestaciones de ángulo de avance de chispa/inyección con respecto a la velocidad del motor del distribuidor de encendido por chispa 178/temporizador de inyección de combustible 179.

Las masas pesantes centrífugas 170 y 175 reguladas por resorte empiezan a funcionar desde la velocidad de ralentí del motor indicada por el punto A y aumentan o disminuyen el ángulo de avance de encendido por chispa B/ángulo de avance de inyección C en proporción con el aumento de la velocidad del motor entre la velocidad de ralentí del motor hasta la velocidad máxima del motor.

Estas masas pesantes centrífugas 170 y 175 regulan el avance de encendido/inyección sobre todo el rango de velocidad desde ralentí hasta la velocidad máxima del motor para extraer la potencia máxima de las actividades químicas del combustible. Además, permite controlar las emisiones de desaceleración. Por lo tanto, se logra otro objeto de la invención.

Se dispone de más tiempo para la preparación de la mezcla reactiva durante la carrera de compresión y por lo tanto una combustión más completa a un volumen constante que a presión constante reduce de este modo la pérdida de calor y aumenta la eficacia térmica. Con la aplicación de los dos objetivos anteriores, se hace posible adoptar una relación de equivalencia ligeramente inferior a la estequiométrica sobre todo el rango de servicio para proporcionar un mecanismo para aumentar la economía de combustible y ayudar a controlar las emisiones y de esta manera formar la base para un nuevo modelaje de motores, ya que cumple las exigencias de las prestaciones tanto termodinámicas como mecánicas de un motor de explosión.

Es fácil fabricar los componentes de las formas de realización preferidas del motor de explosión, sin grandes cambios en el proceso de producción o equipos de fabricación disponibles, además de ahorrar en costes debido a la reducción de material como resultado de la aplicación de esta invención.

Por lo tanto, se trata de una nueva tecnología de diseño de motores de bajo coste para el modelaje de motores y cumple todavía otro objetivo de la invención. Es económico incluso llevar a cabo esta tecnología en los nuevos motores actualmente en servicio en cualquier momento y los motores viejos actualmente en servicio durante un periodo de reparación completa para una mayor seguridad, y mejores prestaciones, economía de combustible y emisiones reducidas que dan beneficios reales en las prestaciones al usuario.

Es apropiado para los motores de explosión tanto de encendido por chispa como de encendido por compresión, así como de 2 tiempos y de 4 tiempos. Esta tecnología de motor de bajo coste encuentra una amplia aplicación en la automoción, incluyendo los campos de carreras, de locomoción, marino, industrial, agricultura y aeronáutica para satisfacer diferentes ciclos de servicio (ligero, medio o pesado) y varios tipos de combustible.

Una vez logrado el modelaje apropiado del motor con respecto a las prestaciones termodinámicas y mecánicas como resultado de utilizar la energía disponible en el combustible mediante la evitación de la disipación de energía en forma de fricción que causa pérdidas de calor y pérdidas de emisión, existe la necesidad de usar un combustible y aceite lubricante apropiados para lograr una mejor economía de combustible y reducir el coste operacional.

Al impedir la fricción en el funcionamiento de un motor de explosión al modelar el motor según la presente invención se hace posible adoptar un avance estático temprano mejorado de encendido/inyección sin detonaciones o ruidos de combustión y posibilita la utilización de un índice de octano/cetano inferior. De esta manera al llevar a cabo la nueva tecnología de diseño de motores de la invención se proporciona un método para formular una nueva tecnología de bajo coste de diseño de combustible que es otro objeto de la invención.

Otros eventuales beneficios adicionales obtenidos de la presente invención incluyen una mejor limpieza del motor, una lubricación mejorada, beneficios aumentados de potencia y consumo de combustible reducido, y un desgaste reducido. De esta manera se reduce la necesidad de tener aditivos de combustible, lo que reduce el coste del combustible, además de evitar el mal aprovechamiento del combustible y controlar las emisiones.

La mejora introducida con respecto al objetivo anterior en el patrón de lubricación, se consigue una lubricación suficiente entre las interfaces de partes en contacto rotatorias, alternativas, deslizantes oscilantes, y alternativas intermitentes y se reducen las cargas en estas interfaces mientras que la velocidad relativa se ve aumentada y de este modo se impide el desgaste por contacto rodante, desgaste deslizante, desgaste abrasivo y desgaste por impactos para con ello reducir el esfuerzo y la consiguiente generación de calor en estas interfaces donde el aceite lubricante circula. Como resultado la temperatura de servicio del aceite lubricante refleja sólo la temperatura resultante en virtud de la naturaleza de calentamiento o refrigeración del camino de circulación que se perfeccionará él solo a causa de las operaciones de ciclo a ciclo de calor transmitido y no por el calor generado en las interfaces. Por consiguiente, la temperatura de servicio del aceite lubricante está muy por debajo de la temperatura predeterminada, sin afectar mucho la viscosidad del aceite.

Puesto que el rango de temperaturas de servicio del aceite lubricante se estrecha a un límite inferior, puede usarse un aceite lubricante de viscosidad más alta y de coste inferior y de esta manera se proporciona un método para el diseño de una tecnología de aceite lubricante de bajo coste y cumple dicho objeto de la invención.

Se encuentra una lubricación suficiente con un espesor de película adecuado y de resistencia requerida entre el émbolo y el ánima del cilindro para un movimiento deslizante apropiado, una orientación de los segmentos del émbolo y una estanqueidad apropiada entre el segmento de émbolo y el ánima del cilindro. Por consiguiente, se impide una pérdida de masa y la penetración del aceite en la cámara de combustión mediante un rascado apropiado de los segmentos del émbolo. Esto evita la oxidación del aceite, mantiene la viscosidad apropiada, e impide la corrosividad causada por gases corrosivos formados por la quema del azufre presente en el combustible con el aceite y evita depósitos en la cámara de combustión. Debido a un rascado correcto, el ánima de cilindro, el émbolo, la camisa de émbolo, los segmentos, las ranuras de los segmentos están limpios y evitan la formación de Iodos. Debido a la presencia de una lubricación suficiente se evita la oxidación de las partes y formación de una carbonilla dura y con ello se reduce la necesidad de aditivos en el aceite lubricante.

Una relación de equivalencia relativamente inferior reduce las emisiones de CO, debido al encendido/inyección estático más temprano, una reducción de los HCNQ además de otra reducción de CO omitido; y debido al encendido/inyección más temprano regulado desde ralentí hasta la velocidad máxima del motor la presión y temperatura del sistema de combustión son inferiores sin detonaciones o ruido de combustión algunos, y se reducen de este modo las emisiones de NO_{x}. A causa de la reducción de estas tres emisiones, también se reduce las emisiones de partículas. Durante la desaceleración, el ángulo de retardo gradual del encendido/inyección reduce dichas emisiones de CO, HCNQ, NO_{x}, y partículas sin mucha desviación y cumple otro objeto principal de la invención.

La reducción de la fricción mecánica y fluida mediante la mejora hecha en el aspecto tribológico del motor de explosión permite reducir la pérdida de emisiones introduciendo temporizaciones más tempranas del encendido/inyección para extraer más trabajo del aspecto termodinámico como resultado de la diferencia de temperatura potencial reducida en el sistema de combustión que a su vez reduce la diferencia de temperatura entre el sistema y el ambiente circundante y por consiguiente se reduce la pérdida de calor al ambiente circundante, lo que facilita el proceso de combustión de combustible más eficaz que se asemeja más o menos a un proceso reversible. Por consiguiente, al reducir la disipación de energía disponible del combustible utilizada en superar la fricción mecánica y fluida, que a su vez provoca pérdidas de calor y de emisiones, se facilita la extracción de más trabajo en el árbol de salida del motor de explosión según la presente invención. Además el uso de un combustible natural y aceite lubricante apropiados con aditivos mínimos, en caso necesario en el motor de explosión de la nueva tecnología de bajo coste facilita controles adicionales de emisiones y ahorro de combustible.

Aunque se han dado a conocer las formas de realización preferidas de la presente invención a efectos ilustrativos, los expertos en la materia apreciarán que varias modificaciones, adiciones y substituciones son posibles, sin separarse de la invención tal como se da a conocer en las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

1. Nuevo motor de explosión de bajo coste con eficacia mecánica aumentada, economía de combustible y control de contaminación, que comprende un cojinete insertado principal (22, 23) que apoya un cigüeñal provisto de movimiento rotatorio para convertir el movimiento deslizante de uno o varios émbolos (40) debido a la presión de un sistema de combustión; estando conectado dicho cigüeñal a dicho émbolo (40) a través de una biela (35) sin o con cruceta y un eje (41) de émbolo; dicha biela (35) cuya cabeza está fijada a dicho cigüeñal por cojinetes insertados (31) de cabeza de biela para el movimiento rotatorio y el pie de biela (35) fijado a dicho eje (41) de émbolo a través del buje (36) de pie de biela o directamente para transmitir el movimiento oscilante y estando conectado dicho eje (41) de émbolo directamente a los soportes de eje (41) de dicho émbolo (40) provisto de camisa (52) de émbolo para su guiado dentro del ánima (56) del cilindro para efectuar movimientos alternativos; un árbol de levas (70) accionado por dicho cigüeñal para accionar las válvulas de admisión y escape/inyectores que controlan dicho sistema de combustión; estando apoyado dicho árbol de levas (70) por un buje de leva (60) o un alojamiento de muñequilla de leva (71) en una culata para transmitir el movimiento rotatorio de dicho árbol de levas (70) al movimiento deslizante de un taqué (80) dentro de un ánima de taqué o seguidor de leva (90) dentro de un ánima de seguidor de leva (100), un taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible (105) dentro de un ánima de taqué de rodillo de bomba de inyección de combustible; un balancín (130) montado en un árbol de balancín (135) a través de un buje de balancín (120) o directamente para transmitir el movimiento alternativo intermitente y cooperando por un lado con una varilla de empuje levantada por dicho taqué (80) y cooperando por el otro extremo con un vástago de válvula para accionar dichas válvulas o inyectores; aceite lubricante empleado para lubricar las interfaces (21, 71, 81, 91, 101, 115, 116, 121, 145) de partes en contacto para lubricación; dicho sistema de combustión aspira una mezcla homogénea de combustible y aire teniendo un dispositivo de encendido por chispa para el encendido o con dosis medidas de combustible inyectadas por un dispositivo de inyección controlado por un mecanismo de avance centrífugo (178) regulado por resorte para la autorregulación del encendido o inyección con respecto al ángulo del cigüeñal para una utilización eficaz de la presión de combustión que actúa en la cabeza de dicho émbolo (40) sin detonaciones o ruidos de combustión y los ruidos de combustión y los productos finales de combustión salen de dicho sistema de combustión como emisiones de escape, caracterizado porque el sistema lubricante consiste en:

(a) por lo menos una primera ranura de lubricación (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) cortada en cruz formada en la superficie de apoyo cilíndrica interfacial de las partes en contacto en la superficie interior del cojinete insertado principal (22, 23), del cojinete insertado (31) de cabeza de biela, del cojinete de cruceta (41), del buje (36) de pie de biela, del pie de biela (35), de los soportes de eje (41) de émbolo, del buje de leva (60), del ánima de seguidor de leva (100), del ánima del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible, del buje de balancín (120), del balancín (130) y en la superficie exterior de la camisa (52) de émbolo, de la muñequilla principal del árbol de levas (71), del árbol de balancín (135), del taqué (80), del seguidor de leva (90), del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible (105) adoptado como depósito para recibir y distribuir el aceite procedente de la fuente de suministro, estando situado el punto de cruce (24, 34, 38, 43, 55, 64, 94) en las zonas de máximo esfuerzo para mantener un suministro de aceite adecuado para refrigerar y reducir el contacto en la interfaz;

(b) por lo menos una segunda ranura de lubricación circular (26, 33, 40, 45, 50, 63, 74, 82, 94, 139) formada en la superficie de apoyo cilíndrica interfacial de las partes en contacto en la superficie exterior de la camisa (52) de émbolo, del taqué (80), del seguidor de leva (90), del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible (105), de la muñequilla principal del árbol de levas (71), del árbol de balancín (135) y en la superficie interior del cojinete insertado principal (22, 23), del cojinete insertado (31) de cabeza de biela, del cojinete de cruceta (41), del buje (36) de pie de biela, del pie de biela (35), de los soportes de eje (41) de émbolo, de la camisa (52) de émbolo, del buje de leva (60), del ánima de seguidor de leva (100), del ánima del taqué de rodillo de la bomba de inyección de combustible, del buje de balancín (120), y del balancín (130) para recibir y distribuir el aceite a dicha primera ranura de lubricación (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) cortada en cruz para mantener un suministro de aceite adecuado;

(c) por lo menos una tercera ranura de lubricación axial (51) que se cruza con ranuras de lubricación primeras (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) o segundas (26, 33, 40, 45, 50, 63, 74, 82, 94, 139) y/o en comunicación con una ranura o agujero de evacuación de aceite (38, 53, 83, 122, 137, 146) formado en la superficie exterior de la camisa (52) de émbolo para mantener un suministro de aceite lubricante adecuado para un movimiento deslizante correcto, refrigeración y para evitar el contacto debido a la fuerza de empuje con dicha ánima de cilindro (56);

(d) por lo menos un surco profundo en ``v'' (124) formado longitudinalmente en a superficie superior del balancín (130) para la transmisión hacia delante de aceite evacuado hacia ambos extremos,

(e) por lo menos una hendidura (141, 142) formada en la superficie lateral o superior del balancín (130) para la transmisión hacia delante de aceite evacuado hacia ambos extremos; y

(f) presentando dicho dispositivo de encendido por chispa (178) o de inyección de combustible (179) masas pesantes centrífugas (170, 175) de avance reguladas por resorte para la autorregulación en proporción con la velocidad del motor desde ralentí hasta a la velocidad máxima del motor.

2. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera ranura de lubricación (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) cortada en cruz es helicoidal, espiral, curvada, de husillo o una combinación de éstas con una anchura y profundidad adecuadas en función del área de contacto y la naturaleza de la carga.

3. Motor de explosión según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la primera ranura de lubricación (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) cortada en cruz presenta o bien un camino cerrado para mantener la presión de aceite de la fuente de suministro o un camino abierto con los extremos de la ranura abiertos en ambos lados de partes de superficie de apoyo cilíndricas en contacto para recibir y suministrar aceite desde la fuente disponible.

4. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas partes en contacto tienen una o más segundas ranuras de lubricación (26, 33, 40, 45, 50, 63, 74, 82, 94, 139) formadas en comunicación con un agujero de suministro de aceite (38, 53, 83, 122, 137, 146) en y a través de ellas que atraviesan los cortes en cruz de las primeras ranuras de lubricación (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) para partes en contacto rotatorias, alternativas y oscilantes y/o a través de los puntos de inversión tanto superiores como inferiores de partes en contacto deslizantes para mantener una recepción y distribución adecuadas de aceite en la interfaz (21, 71, 81, 91, 101, 115, 116, 121, 145) y extremos.

5. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha camisa (52) de émbolo presenta una o más terceras ranuras de lubricación axiales y paralelas (51) que intersecan dichas ranuras primeras (20, 32, 37, 42, 62, 73, 84, 92, 138) o segundas (26, 33, 40, 45, 50, 63, 74, 82, 94, 139) o una combinación de éstas formadas para mantener una distribución uniforme adecuada de aceite y un deslizamiento correcto.

6. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha masa pesante centrífuga regulada por resorte de dicho dispositivo de encendido por chispa tiene dos masas pesantes (175) de menor peso y dos resortes (176) de menor rigidez que están fijados por un extremo al pivote de la masa pesante y conectados por el otro extremo a la leva de contorno apropiado en una combinación tal que la fuerza centrífuga de la masa pesante (175) regulada por resorte (176) regula el avance del encendido durante la aceleración y deceleración con un régimen predeterminado suave contra el sentido de giro del motor desde ralentí hasta la velocidad máxima del motor.

7. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha masa pesante de avance centrífuga regulada por resorte de dicho dispositivo de inyección de combustible tiene dos masas pesantes (175) de menor peso y dos resortes (176) de menor rigidez albergados dentro de dicha masa pesante, estando un extremo de dicho resorte (176) conectado al pivote de la masa pesante y el otro extremo en cooperación con la curvatura larga de la masa pesante mediante una leva de contorno apropiado en una combinación tal que la fuerza centrífuga de la masa pesante (175) regulada por resorte (176) regula el avance de la inyección durante la aceleración y deceleración con un régimen predeterminado suave contra el sentido de giro del motor desde ralentí hasta la velocidad máxima del motor.

8. Motor de explosión según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho motor de explosión trabaja con ciclos de 2 tiempos o 4 tiempos.

9. Motor de explosión según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicho motor de explosión trabaja con un sistema o bien de encendido por chispa o bien encendido por compresión.

10. Motor de explosión según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dicho motor de explosión se utiliza en la automoción incluyendo los campos de carreras, de locomoción, marino, industrial, agrícola y aeronáutico.

11. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho combustible está diseñado para reducir los índices de octano y/o cetano del combustible basado en el diseño de dicho motor de explosión.

12. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho combustible está diseñado para reducir aditivos basado en el diseño de dicho motor de explosión.

13. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aceite lubricante está diseñado para ser un lubricante de bajo grado basado en el diseño de dicho motor de explosión.

14. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aceite lubricante está diseñado para reducir aditivos basado en el diseño de dicho motor de explosión.

15. Motor de explosión según la reivindicación 1, caracterizado porque se controlan dichas emisiones de escape como resultado de que dicho sistema de combustión trabaja sobre un coeficiente de exceso de aire así características más tempranas de encendido e inyección bajo todas las condiciones de servicio con lo cual reduce las emisiones de monóxido de carbono (CO), de hidrocarburos no quemados (HCNQ), de óxido nitroso (NO_{x}) y de materias en partículas (MP) y con ello ayuda a mantener dichos estándares de calidad del aire.