Diapositiva 1 · Title: Diapositiva 1 Author: User Created Date: 8/18/2016 4:20:44 PM

MOTOR AMELL Treballs d’anàlisis i posada en funcionament

del prototip “zero” y propostes d’actuació futura

CREMIT Centre de Recerca de Motors i Instal.lacions Tèrmiques

Universitat Politècnica de Catalunya

Barcelona, setembre de 2012 Dr. Jesús Andrés Álvarez Flórez

MOTOR AMELL Treballs d’anàsis i posada en funcionament


Nº de Patente: P200600159(0)

Descripción del mecanismo (Parte 1)



Mecanismo rotativo que genera 4 cavidades de volumen variable . La generación de dichos volúmenes variables se produce mediante el movimiento circular No uniforme y contrapuesto de 2 parejas de pistones, los pistones A, solidarios entre sí y los pistones B solidarios también entre sí.

Cavidades de volumen variable


Pistones A

Pistones B



Mecanismo rotativo que genera 4 cavidades de volumen variable, en las que en cada una de ellas se puede realizar un ciclo termodinámico Otto de 4 tiempos, intercalando las siguientes “carreras circulares” de:

•Admisión de la mezcla •Compresión de la mezcla •Expansión de los gases de la combustión •Escape

Cavidades de volumen variable


El proceso de combustión se realizará entre el final del proceso de compresión y el inicio del de expansión , cuando el volumen Está próximo a su valor mínimo (PMS)




En cada una de las 4 cámaras se realiza un ciclo termodinámico de potencia cada 120 grados de giro de pistón.

El ciclo Otto teórico de 4 T será:

Las variaciones de volumen en cada una de las cámaras permite realizar el equivalente a las carreras de admisión, compresión, expansión y escape.

0 200 400 600 800 1000 1200-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Ciclo Otto

volumen cilindro [cc]

Pre

sió

n c

ilindro

[B

ar]

Q1

Q2

1

0

2

3

4

PMS PMI

Admisión / Expansión

Compresión

Expansión

Wciclo

Wciclo=Wexpansión - Wcompresión

Escape



El mecanismo dispone de dos elementos rígidos que constituyen los pistones rotativos o rotores “A” y “B” cuya velocidad angular de giro promedio es la misma para ambos, pero cuyas velocidades instantáneas son oscilantes y opuestas (desfasadas entre si).

A

B

Clicar sobre la imagen para ver animación




En la parte central se dispone el mecanismo que posibilita el funcionamiento y a su vez permite la transmisión de potencia al eje.

Dicho mecanismo está compuesto por:

•dos engranajes interiores fijos, uno para los pistones A y otro para los B •dos engranajes móviles libres, para A y B, cuyos ejes son solidarios con el eje de salida del motor. •dos bielas conectadas entre un punto No central de los dos engranajes móviles y el par de pistones A o los B





Resumen o reivindicación: Motor rotativo de combustión que comprende al menos dos rotores encajados entre sí en el interior de un cuerpo envolvente con dos tapas extremas provistas de sistemas de lumbreras y bujías. Cada rotor tiene al menos un par de extensiones periféricas contrapuestas que determinan, al quedar encajados los rotores, unas cámaras desplazables de volumen variable para los ciclos térmicos. Cada rotor está asociado a unos medios de transmisión constituidos por juegos de biela-manivela que proporcionan una transmisión de un movimiento intermitente de impulsos al eje del motor, realizado por los rotores durante la combustión y la compresión, que hace girar a dicho eje según un movimiento rotatorio prácticamente uniforme y que recíproca y alternativamente proporcionan un arrastre de los rotores, a partir del movimiento rotatorio del eje, durante la admisión y el escape, de modo que cada rotor se mueve con un efecto de movimiento/parada con aceleraciones y desaceleraciones atenuadas.

Número de patente o CCP: 2312243 B1 C P 200600159 (0) Fecha de presentación de la solicitud: 25-01-2006 L 16-02-2009 Nombre del titular: ES Amell Amell, Jordi Barcelona ES Fecha de concesión: 11-12-2009. Clasificación Internacional de Patentes: F01C 1/07 (2006.01) Nombre del agente: Sugrañes Moliné, Pedro Título de la invención: Motor rotativo.




Modelización de los movimientos del mecanismo

(Parte 2)



El punto de conexión de las bielas en los engranajes libres es determinante para el funcionamiento del motor, dichos puntos describen dos trayectorias superpuestas Hipocicloidales.

Trayectorias hipocicloides superpuestas

La relación entre el nº de dientes de los engranajes es de 6 para esta concepción de motor. Dando lugar a trayectorias hipocicloides de 6 puntas




Esta concepción genera los movimientos de los pistones A y B consecutivos, debido a la conexión mediante las bielas.

Representación de 15 pasos de cálculo

Puntos de las trayectorias hipocicloides En un extremo de la biela

Los pistones describen una trayectoria circular

El pistón A está perdiendo velocidad

El pistón B está prácticamente detenido




En este intervalo de 15 pasos de movimiento del motor se aprecia que: •La velocidad del pistón A (radios azules) es mayor que la del pistón B (radios rojos) •El pistón B está prácticamente parado. •La biela del pistón B (biela azul) está prácticamente detenida también •Se intuye la cámara de volumen variable entre el pistón A y el B


Anclaje de la biela en el pistó A al final de los 15 pasos

Anclaje de la biela en el pistó B al final de los 15 pasos



Volumen variable generado entre los pistones A y B

El volumen de la cámara varía debido a los movimientos de los pistones que la definen:

El volumen se “despliega” cuando crece porque el pistón anterior (según el sentido de giro) avanza, mientras el pistón posterior está detenido. En esta situación es posible la admisión o la expansión. El volumen se “repliega” cuando disminuye porque el pistón posterior (según el sentido de giro) avanza, mientras que el pistón anterior está detenido. En esta situación es posible la compresión o el escape.

Posición de las 3 lumbreras de admisión, escape y las 3 bujías





Animación que permite ver la evolución de una de las 4 cámaras del motor




La configuración y diseño de los parámetros de este motor permite la disposición de tres grupos de lumbreras de admisión (azul) y escape (rojo), así como las bujías correspondientes para la ignición de la mezcla.

Así cada cámara realizará 3 ciclos motor cada vuelta. En total se realizan 12 ciclos por revolución

Bujías

Lumbreras de admisión

Lumbreras de escape




Funcionamiento completo del concepto






Construcción, puesta a punto y pruebas de funcionamiento del

prototipo cero (Parte 3)



El prototipo “cero” construido ya dispone de un sistema de inyección de gasolina en los colectores de admisión, así como de un sistema de encendido por chispa mediante bobina integrada sobre la bujía.

Rampa de inyección para 3 inyectores Dispone de tres bobinas de encendido



El control de la inyección y del encendido se realiza mediante una centralita EMERALD reconfigurable en la que se pueden definir las cartografías de Inyección y la de avance de encendido



El motor dispone de tres lumbreras de admisión y tres de escape. En este primer prototipo el escape es libre y a la admisión le ha sido adaptado un colector de admisión de motor convencional de pistones con una válvula de mariposa para el control y regulación de la potencia.



Los trabajos de adaptación del sistema de alimentación de combustible y de encendido, así como las pruebas iniciales de funcionamiento han sido realizados por el Sr. Jordi Amell en el Laboratorio de Motores Térmicos de la ETSEIB.



http://www.terra.es/personal2/amellrce/mr2kesp1.htm




Conclusiones de esta primera etapa Y

nuevos planteamientos

?



Conclusiones de esta etapa Se demuestra claramente la viabilidad y potencialidad del concepto protegido por la patente P200600159(0) Si bien en las pruebas de funcionamiento se ha puesto de manifiesto La necesidad, entre otras, de: •Redimensionar la mecánica interna del prototipo construido. •Acoplar rígidamente al cigüeñal una rueda dentada referenciada para el control preciso del avance de encendido y la inyección. •Sobrealimentar el motor mediante compresor mecánico accionado desde el cigüeñal. •Acoplarle un generador eléctrico para las pruebas de funcionamiento con carga. •Instrumentar la instalación para la medida de par y régimen de giro del motor, así como la medida de temperaturas en los puntos críticos.



Planteamiento de futuro: Deberían realizarse una cadena de proyectos parciales: •Modelización mediante MATLAB de la cinemática y dinámica del mecanismo, constituirá una potente herramienta de diseño del motor. •Modelización termodinámica del ciclo descrito mediante la aproximación de Wieve, orientará de las presiones en las cámaras de combustión y facilitará el cálculo de esfuerzos sobre los elementos mecánicos. •Realización de un nuevo diseño mecánico con el apoyo de las herramientas de modelización anteriores. •Diseño de la parte eléctrica y electrónica de control de encendido e inyección según régimen de giro y carga del motor, así como de monitorización de parámetros. •Fabricación, montaje, puesta en funcionamiento y ensayos con carga.

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