ITPO20110011A1 - Motore rotante a combustione interna, a corsa variabile o non, ciclo otto o diesel. composto da uno statore e da un rotore cilindrico che contiene al suo interno le sedi per due pistoni oscillanti. aspirazione e scarico tramite luci di travaso. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Motore rotante a scoppio a 4 tempi e 2 pistoni, con le 4 fasi die si compiono in un giro.

Può essere a ciclo Otto o a cido Diesel, e/o turbo. Può essere assemblato in più unità, cioè è modulare.

Il motore è rappresentato nella Tav. 1. Nel disegno in aito, in evidenza le sue componenti principali, quali: lo statore (Tav. 1/A) di forma cilindrica, il rotore (Tav. 1/B) anch'esso di forma cilindrica, che gira all'interno dello statore, e due pistoni (Tav. 1/C), le cui sedi sono contenute all’interno dell'ingombro del rotore. N.B. Il motore è rappresentato ruotato in un punto intermedio tra Punto Morto Superiore (PMS), e Punto Morto Inferiore (PMI).

I pistoni sono di forma particolate, e potrebbero ricordare, nella forma e nel movimento, le ganasce di un freno a tamburo, che fossero però imperniate in due punti diametralmente opposti del rotore, cioè sfalsate di 180 gradi, e quindi orientate entrambi nello stesso senso orario (o antiorario).

I due pistoni compiono un movimento oscillante alquanto complesso. Ciascun pistone è incernierato, tramite un suo estremo, ad un punto periferico del rotore. Di conseguenza il pistone, tramite la cerniera (Tav. 1/D), è vincolato a seguire il percorso circolare (Tav. 1/E) generato dal rotore. Invece la parte centrale del pistone segue un percorso ellittico (Tav. 1/F). (Nel prosieguo, al posto di ‘ellittico’ leggasi ‘ellittico o pseudo-ellittico').

II percorso ellittico è concentrico al percorso circolare, ed è posto all’Interno di questo, quindi è più piccolo. Ma poiché, ovviamente, i punti dell’ellisse non sono equidistanti dal centro, il pistone per seguire l’ellisse è costretto, con la sua parte mediana, ad avvicinarsi ed allontanarsi al centro, causando cosi il moto alternato. Il percorso ellittico costituisce l'asse di una gola ellittica (Tav. 1/G), duplicata sui due lati del motore.

In queste gole transitano i due cuscinetti (Tav. 1/H) appartenenti a ciascun pistone.

(Nel prosieguo, al posto di “cuscinetti" leggasi “cuscinetti o bronzine').

Il disegno centrale della Tav. 1 , è una sezione passante per l'asse maggiore delle ellissi.

La parte radialmente esterna alla gola ellittica, è detta ellisse esterna (Tav. 1/1), quella radialmente intema è detta elltoae intema (Tav. 1/L). Questi due corpi ellittici sono complanari, e costituiscono le guide radialmente interna ed esterna del cuscinetto. Di conseguenza, la distanza tra le ellissi esterna ed interna, è equivalente al diametro del cuscinetto mentre la profondità è equivalente alla larghezza del cuscinetto (oltre le tolleranze).

Tra statore ed ellissi c'è un ‘diaframma’ (Tav. 1/M), di forma simile all’ellisse grande, esso ha la funzione di aumentare la superficie di separazione tra il carter e le camere di scoppio.

Idealmente è l’equivalente della 'camicia' del motore convenzionale.

Il diaframma ripete la forma dell’ellisse esterna, penò il suo foro ellittico è più piccolo di quello dell’ellisse esterna, perchè in quest' ultima transita il cuscinetto, mentre nel diaframma transita lo spinotto del cuscinetto.

Lo spessore del diaframma è minimo, ed è pari alla distanza tra pistone e cuscinetto.

Esternamente alle ellissi sono presenti due ‘guance’ (Tav. 1/N) che sigillano ai due lati lo statore.

L'intero pacchetto guancia-ellissi-diaframma è presente su entrambi i lati dello statore, ne copia forma e dimensione esterna, ed è ad esso solidarizzato.

Guancia ed ellisse/i, e/o diaframma ed ellisse esterna, possono anche essere raggruppate e fuse insieme.

Nel disegno In basso della Tav. 1 sono rappresentati i pistoni ai PMS (Tav. 1/0), e PMI (Tav. 1/P).

La Tav. 2 rappresenta il motore esploso, ed assemblato con il lato superiore ''scoperchiato<*>.

In evidenza sullo statore le lud e il fòro candela, che vedremo meglio più avanti.

Il PISTONE ha la forma a mezzaluna, ed è rappresentato nella Tav. 3 con le sue parti esplose ed assemblato. Nel disegno in alto si osserva come esso presenti due grossi fori passanti, paralleli all'asse del rotore.

Un foro (Tav. 3/A) è posto in zona mediana ed alloggia lo spinotto (Tav. 3/B) dei cuscinetti (Tav. 3/C).

L'altro fòro (Tav. 3/D) è posto all'estremità del pistone, ed alloggia lo spinoto (Tav. 3/E) della cerniera (Tav. 3/F) che articola il pistone al rotore. Le due facce laterali del pistone sono dette mantello piato (Tav. ZIG), la faccia opposta alla cerniera ò detta mantello curvo (Tav. 3/H).

Il pistone presenta inoltre una serie di piccoli forelllni che costituiscono i passaggi del lubrificante.

Essi hanno un ingresso dall’intradosso del pistone (Tav. 3/M), ed un'uscita sui mantelli laterali (Tav. 3/N).

Nel disegno in basso si osserva la camera di scoppio (Tav. 3/L) che è ricavata nei cielo del pistone (Tav. 3/1). Essa è posta sulla sua estremità libera (quella opposta alla cerniera), allo scopo di massimizzare la spinta della combustione. Infatti, se consideriamo il pistone come una leva di secondo genere (chiacdanoci), la camera di scoppio va posta sul braccio positivo della leva.

Il ROTORE è rappresentato nella Tav. 4 con le relative “fasce elastiche<*>assemblate ed esplose.

Inoltre presenta vari fòri destinati alla lubrificazione. Entrambi questi aspetti verranno chiariti nei rispettivi paragrafi “Guarnizioni<*>e ‘Lubrificazione<*>.

Il rotore è di forma cilindrica, questa forma però è interrotta dai due volumi formati dal pistoni e dalle loro corse. Tale forma cilindrica è idealmente ricostituita dai pistoni, quando questi sono ai PMS (salvo le camere di scoppio). Nel disegno in basso si vede come il rotore presenti in periferia le cerniera (Tav. 4/E), ed i relativi fòri degli spinotti (Tav. 4/D), mediante le quali i pistoni si articolano al rotore. N.B. Ho disegnato le parti “femmina<*>delle cerniere sul rotore, e le parti “maschio<*>sui pistoni, ma è evidente che possono anche essere invertite.

Lo STATORE (Tav. 2/A) contiene il rotore, e quindi ha la stessa forma cilindrica.

Sullo statore (e/o sul sandwich guanda-ellisse-diaframma) sono ricavate delle LUCI (o travasi), esse consentono l'ingresso e la fuoriuscita dei fluidi gassosi. E’ il rotore che con il suo moto rotatorio scopre e poi copre (a luce di Aspirazione (Tav. 2/B), e successivamente la luce di Scarico (Tav. 2/C), permettendo cosi l’ingresso della miscela e la fuoriuscita dei gas combusti. Analogamente a quanto avviene nel motore a 2 tempi.

Inoltre sullo statore trova alloggio il foro (Tav. 2/E) della candela (Tav. 2/E).

Delle GUARNIZIONI, o fasce, sigillano ciascun volume unitario su tutti i lati, alcune alloggiano sul pistone, altre sul rotore in prossimità del pistone. Analogamente alle “fasce elastiche’ del motore alternato, impediscono che la miscela e i gas penetrino nel carter, e che l'olio penetri nelle camere di scoppio.

Le guarnizioni su ciascun pistone sono cinque, e ne circondano il cielo. Due guarnizioni curve (Tav. 3/0), sono poste su ciascun mantello piatto, una guarnizione lunga (Tav. ZIP ) è posta sul mantello curvo, e due guarnizioni corte (Tav. 3/Q) sono poste in corrispondenza delle parti di cerniera appartenenti al rotore.

Sul rotore altre quattro guarnizioni completano il sigillo di ciascun volume unitario, sono illustrate nella Tav. 4. N.B. Per semplicità descrittiva, nella Tav. 4 disegno in basso, sono illustrate le guarnizioni di un solo pistone. Una guarnizione drita (Tav. 4/A) e parallela all’asse di rotazione, è posta sulla faccia curva esterna del rotore, all'estremo dello spazio occupato da ciascun pistone, sul lato opposto alla cerniera.

Un'altra guarnizione parallela all'asse di rotazione, è posta sulla fàccia curva esterna del rotore, ed é adiacente alla cerniera, è detta guarnizione dritta cerniera (Tav. 4/B). Infine due guarnizioni curve (Tav. 4/C) sono poste sulla fàccia cuna interna del rotore, e sono a contatto con il mantello curvo dei pistone e con i diaframmi.

Tutte le guarnizioni sono spinte dalla fòrza centrifuga verso lo statore, quindi lavorano nel verso giusto.

Tuttavia le guarnizioni curve (sui pistoni e sul rotore), devono garantire la tenuta anche verso i diaframmi laterali, cioè in direzione ortogonale alla forza centrifuga. Quindi, se necessario, la spinta verso i diaframmi può essere assistita da molle a serpentina o di altra forma.

Per motivi di ingombro è preferibile evitare di usare fàsce multiple (tenuta e raschiaolio) come nei motore alternato, ma fàsce singole “multrfunzione', come nel motore Wankel.

L'intero ciclo delle QUATTRO FASI viene compiuto in un solo giro.

La Tav. 5 mostra il funzionamento illustrato in vari passi successivi (18 passi in mezzo giro, uno ogni 10°).

1° Fase: Aspirazione. Il pistone scende da PMS a PMI. Il rotore ha già scoperto la Luce di Aspirazione ed entra la miscela. Al termine della Fase, il rotore inizia a coprire la Luce di Aspirazione.

2° Fase: Compressione. Il pistone sale da PMI a PMS. Si chiude la Luce di Aspirazione, e può avvenire la Compressione.

3° Fase: Scoppio-Espansione. Il pistone è di nuovo al PMS. Scocca la scintilla, ed il pistone viene spinto verso il PMI, e quindi il rotore è indotto a ruotare. Alla fine della Fase inizia l’apertura della Luce di Scarico. 4° Fase: Scarico. Il pistone sale da PMI a PMS ed avviene lo scarico. Al termine di questa Fase, il rotore inizia a coprire la Luce di Scarico, e scoprire la Luce di Aspirazione.

Simultaneamente l'altro pistone, fà le stesse Fasi, ma posticipate di due (mentre un pistone è alla prima Fase, l'altro è alla terza Fase, ecc.). Quindi, avendo il motore due pistoni, avrà due scoppi a giro, uno ogni 180 gradi.

Si può osservare come ciascun pistone faccia la corsa da PMS a PMI, a causa dei differenti diametri dell’ellisse. Pertanto i PMS avvengono quando i cuscinetti del pistone sono ai vertici del diametro maggiore dell'ellisse, cioè quando sono a 90° e 270° gradi dell'ellisse (rispetto allo 0° trigonometrico). I PMI quando i cuscinetti sono ai vertici del diametro minore, cioè a 0° e 180° gradi.

Si può notare che, quando I pistoni sono ai PMS, costituiscono unitamente al rotore, una forma circolare che si sigilla completamente sullo statore, salvo che per le camere di scoppio.

Quando il pistone è al PMI, il suo lato incernierato è rimasto aderente allo statore, mentre il corpo è ruotato intorno alla cerniera, assecondando l'ellisse, e quindi avvicinandosi al centro del rotore.

Si noti che il pistone è sottoposto contemporaneamente a due rotazioni diverse. Mentre compie la rivoluzione intomo al rotore, compie anche una rotazione intorno alla cerniera.

La Tav. 6/A mostra gli angoli del rotore quando i pistoni sono ai PMS e PMI.

La Tav. 6/B mostra il grafico schematico delle 4 Fasi. Indica gli angoli di inizio apertura Luci, e completamento apertura Lud, e gli angoli di inizio chiusura Luci, e completamento chiusura Luci.

La geometria del motore fà si che la discesa dei pistone da PMS a PMI, sla più veloce della salita da PMI a PMS. Cioè, il pistone si muove più velocemente nelle fasi di Aspirazione e Scoppio, rispetto alle fasi di Compressione e Scarico, mentre nel motore convenzionale a bielle le velocità di discesa e risalita sono uguali.

Nella Fase di Scoppio, che è quella che crea la potenza, i gas combusti lavorano più efficacemente se incontrano un pistone che “crolla’ velocemente sotto la spinta. Cioè si ha un Rendimento Termodinamico più alto.

Questa differenza tra le velocità di discesa e risalita, è controllabile in sede progettuale, in quanto è direttamente proporzionale alla distanza cerniera-cuscinetto, rispetto alla lunghezza totale dei pistone.

Per diminuire la differenza tra le due velocità, è sufficiente rìdisegnare il solo pistone, avvicinando il cuscinetto alla cerniera, e lasciando invariate le altre misure del pistone e delle altre componenti del motore.

Il diagramma nella Tav. 6/C mostra il confronto con il motore a Cido Otto, entrambi da PMS a PMI.

Il motore ipotetico di confronto, è ugualmente di 218 cc, con alesaggio e corsa di 65.3 mm, biella 130.6 mm. In ascissa la rotazione degli alberi motore, da PMS a PMI. In ordinata l'incremento percentuale delle corse. Si noti die, rispetto al Cido Otto, durante tutta la corsa, il pistone è più in basso, doè l'espansione è più grande. Il massimo del ‘vantaggio<*>percentuale (Tav. 6/D), si ha quando i rotori sono al 34.5% della rotazione da PMS a PMI, dove la scesa è al 47.3% dell'intera corsa, mentre nel motore a bielle è restata al 31.5%, doè 50.2%.

E’ possibile riprogettare fadlmente II motore, rendendolo a CORSA VARIABILE, e quindi a cilindrata variabile. Il rapporto di compressione adottato solitamente, varia da 1:10 a 1:12. Ma il rapporto di espansione volumetrico dei gas combusti, è molto superiore a tali numeri, e richiederebbe un rapporto di compressione ideale di 1:14. Ma nei motori convenzionali, non potendo raggiungere elevati valori di compressione (per motivi che esulano da questa sede), si rinuncia giocoforza a sfruttare tutta l'energia prodotta dallo scoppio.

La strada per aggirare questo limite, è quella di progettare un motore a corsa variabile, doè che ha in aspirazione ha una determinata corsa e cilindrata, ed in espansione una corsa e cilindrata più grandi.

In questa maniera, si può adottare un rapporto di compressione più alto.

Quindi la miscela, esplodendo ed espandendosi dal PMS al PMI, incontrerà un volume maggiore, ed avrà la possibilità di esplodere tutta sul deio del pistone, dove produce potenza, e non nel collettore di scarico, dove ormai non può più produrne. In definitiva si ottengono migliori prestazioni ed economia di esercizio.

Ottengo la corsa variabile modificando la forma geometrica del percorso ellittico, cioè rendendolo “asimmetrico<*>(Tav. 7/A). Considerando l’ellisse come formata da due parabole accostate, adotto due diverse misure per i due raggi minori delle due parabole. Cioè il raggio minore della parabola lato aspirazione più grande (Tav. 7/B), e quello del lato espansione più piccolo (Tav. 7/C).

Quindi la corsa del pistone risulterà corta In aspirazione (Tav. 7/D), e più lunga In espansione (Tav. 7/E). In definitiva, la cilindrata risulterà piccola in aspirazione (Tav. 7/F), e più grande in espansione (Tav. 7/G).

La LUBRIFICAZIONE. L’olio raggiunge tutti i punti del motore in movimento.

Nella Tav. 8 le frecce indicano la direzione dei lubrificante.

(N.8. per facilità di lettura ho disegnato il Rotore con le guarnizioni inglobate).

L’olio entra nel motore attraverso due strade, la prima attraverso le guance, la seconda attraverso il rotore.

Il disegno in alto è una sezione passante per l’asse maggiore delle ellissi.

Attraverso ciascuna guancia, un canalino d’olio lubrifica il supporto di banco (Tav. 8/A).

Sempre attraverso ciascuna guancia, un getto d'olio lubrifica la gola ellittica (Tav. 8/B) percorsa dai cuscinetti, ed i cuscinetti stessi quando passano sotto al getto.

L'altro ingresso dell'olio avviene attraverso una canalizzazione ricavata assialmente al rotore (Tav. 8/C).

Da qui sì diramano una serie di canalini, tutti inglobati nel rotore, e che raggiungono i vari punti da lubrificare. L'altra estremità del rotore, contiene un canale analogo da dove esce tutto l’olio (Tav. 8/P).

Dal canale assiale del rotore, l’olio prosegue attraverso i lunghi canali (Tav. 8/D) ricavati nei due bracci radiali del rotore, e raggiunge in progressione le varie altre zone.

L’olio esce verso la cerniera di ciascun pistone, mediante due condotti (Tav. 8/E), ricavati tra le componenti maschio e fémmina della cerniera, ed aggirando lo spinotto.

Attraverso due fori, folio esce sulla faccia curva esterna del rotore (Tav. 8/F), da qui a causa della rotazione, bagna tutta la faccia, in direzione delle frecce (Tav. 8/G).

Infine viene spruzzato dai lunghi getti (Tav. 8/H) verso ciascuna faccia curva interna del rotore (Tav. 8/1), cioè quella faccia dove scorre il mantello curvo del pistone.

L’olio che era stato immesso sulla faccia esterna del rotore, per effetto della rotazione è scivolato lungo questa superficie, in direzione delle frecce (Tav. 8/G), al termine del percorso viene intrappolato dal sistema di guarnizioni, e trova l’unico sfogo nei fori di recupero dell'olio (Tav. β/L), presentì sulla feccia esterna del rotore. Da qui, attraverso i lunghi canali convergenti a “V (Tav. 8/M), posti alla periferìa del rotore, viene avviato verso i lunghi canali radiali (Tav. 8/N) ricavati in ciascuno dei bracci del rotore.

Tutto l'olio immesso nel motore, dopo aver lubrificato i relativi bersagli, finisce nel carter, da dove per effetto della forza centrifuga, viene proiettato sotto cielo del pistone, e per effetto della rotazione lo percorre tutto in direzione contraria alla rotazione del rotore, e lo raffredda.

Una parte di quest'olio viene intercettato all'interno del pistone, e viene spinto dalla forza centrifuga in una serie di canaletti che vanno dall'Intradosso del pistone (Tav. 3/M), verso i mantelli piatti (Tav. 3/N).

La rotazione e l'andirivieni del pistone fe si che quest’olio bagni tutta l’intercapedine tra mantelli piatti e statore.

L'olio che ha percorso l'intradosso dei pistoni, dopo aver scavalcato le cerniere, viene fermato dalle sacche di raccolta (zona tratteggiata nella Tav. 4) contenute nei due grossi bracci radiali del rotore.

Da qui, attraverso i fori (Tav. 8/0), entra nei lunghi canali radiali (Tav. 8/N), da dove viene convogliato nel canale di scarico dell'olio (Tav. 8/P) coassiale all'albero motore, e quindi può uscire verso ii filtro dell’olio.

Le PROBLEMATICHE PROGETTUALI sono simili a quelle di un altro motore rotante a scoppio: il Wankel.

Ho progettato ii motore avendo come termine di paragone il Wankel più noto attualmente in produzione, cioè quello del coupé sportivo Mazda RX-8.

Il Wankel Mazda è un birotore da 230 HP (170 kW), di 1308 cc. Ogni rotore è di 654 cc, e poiché ciascun rotore fe 3 scoppi a giro, ne conseguono 6 scoppi a giro e una cilindrata unitaria di 218 cc.

Per verificare la coerenza del mio progetto, ho scelto la stessa cilindrata unitaria di 218 cc del Mazda, e poiché il mio rotore ha 2 stantuffi, ne consegue una cilindrata totale di 436 cc, con 2 scoppi a giro.

Per avere un’equivalenza volumetrica compieta con il birotore Mazda, il mio propulsore dovrebbe essere un trirotore, che formasse cosi un'analoga unità motrice di 1308 cc a 6 “cilindri<*>, e 6 scoppi a giro.

Il Wankel viene equiparato, dai regolamenti sportivi e dal fisco, ad un motore convenzionale di cilindrata doppia.

La Velocità Periferica del Rotore è uno dei parametri critici del Wankel, e dei motori in genere.

Premesso che il rotore Mazda fe 3000 giri/min (mentre l'albero motore fe 9000 giri, cioè il triplo), e che i diametri dello statore sono di 164 mm e 125 mm, ne consegue uno sviluppo lineare dello statore di circa 470 mm, di conseguenza il rotore ha una Velocità Periferica di 23.6 mt/sec.

Per calcolare i giri massimi di progetto del mio motore, ho imposto come limite la stessa Identica Velocità Periferica del Rotore di 23.6 mtfaec del Wankel Mazda.

Da sottolineare che questo dato non è confrontabile con la Velocità Media Pistone (VMP) del motore alternato. In quanto in quest'ultimo, la velocità varia da zero al PMS, poi cresce e diventa massima a circa metà corsa, per poi decrescere fino a diventare di nuovo zero al PMI. Quindi, nel motore alternato, la VMP è la media di queste velocità, di conseguenza la velocità massima è, ovviamente, molto più alta della velocità media.

Invece in un motore rotante la velocità perifèrica è sempre costante durante il giro.

Avendo il mio motore un diametro rotore di 180 mm, cioè 5Θ5 mm di sviluppo lineare dello statore, con la Velocità Periferica limitata a 23.6 mt/sec, può girare al massimo a 2504 girl, che sono molto vicini ai 3000 giri del Mazda.

Senza aumentare la Velocità Periferica, è possibile un relativo incremento della cilindrata. Lo si ottiene aumentando la larghezza e la lunghezza dei pistoni, cioè senza intervenire sul diametro del rotore.

Le MISURE da me ipotizzate, nel caso di motore a corea standard, sono:

Cilindrata unitaria 218 cc, Cilindrata totale 436 cc.

Diametro rotore 180 mm.

Larghezza del rotore-pistone 63.6 mm. (idealmente corrisponde all'alesaggio del motore alternato).

Lunghezza del pistone, dalla cerniera alla sua faccia opposta (il mantello curvo), 143 mm.

Distanza dalla cerniera al cuscinetto, 99.8 mm.

Diametro della circonferenza passante per le cerniere dei due pistoni 159 mm.

Angolo formato dal pistone, passando da PMS a PM1 1932°.

Corsa linearizzata del pistone 48,22 mm (misurata all'estremità).

Dimensioni del cuscinetto (a rollini, di tipo commerciale): diametro esterno 22 mm, diametro interno 10 mm, larghezza 13 mm, Carico Dinamico ammesso 8.8 kN, Carico Limite di Fatica 1.25 kN, peso 23 gr cad.

Dimensioni del percorso ellittico: diametro maggiore 109, diametro minore 58.7 mm.

Con questi cuscinetti, le dimensioni della gola ellittica che alloggia i cuscinetti (salvo tolleranze) sono:

Larghezza gola 22 mm (pari al cuscinetto), diametri esterni 131 x 80.7 mm, diametri interni 87 x 36.7 mm.

I diametri dell'ellisse del diaframma, nella quale viaggia lo spinotto del cuscinetto: 119 x 68.7 mm.

La camera di scoppio, ricavata nel deio dei pistoni, ha un volume di 24.20 cmc.

Rapporto di Compressione di 10:1.

Le MISURE da me ipotizzate, nel caso di motore a corea variabile, sono:

Rapporto tra dlindrata in Aspirazione e dlindrata in Espansione pari a 1:1.5

Cilindrata unitaria in Aspirazione 145.4 cc. (Cilindrata unitaria in Espansione 218 cc invariata).

Angolo forniate dal pistone, passando da PMS a PM1 12.88° (lato Aspirazione).

Corsa linearizzata del pistone 32.15 mm (misurata all'estremità) (lato Aspirazione).

Raggio minore del percorso ellittico lato Aspirazione 37.14 mm (lato Espansione 29.35 mm invariato).

Tutte le altre misure restano invariate.

CONSIDERAZIONI varie a favore del mio motore:

a) Motore a basso numero di giri. Il limite di 2504 giri/min che ho imposto, può sembrare basso, ma non lo é per un motore rotante, infetti sono quasi gli stessi giri del brillantissimo Wartkel Mazda (3000 gin).

Questo perché va considerato che il dato significativo non è il numero i giri, ma il numero di scoppi al minuto. Infetti il mio motore, con 2 scoppi al giro, a 2504 giri farò 5008 scoppi al minuto. Che sono gli stessi scoppi al minuto di un motore a ddo Otto a 2 cilindri, che però quegli stessi scoppi li ferà al doppio dei giri, cioè 5008. Se invece consideriamo un birotore, farebbe gli stessi scoppi al minuto di un motore a ciclo Otto a 4 cilindri. Ecc. In generale, il mio motore a confronto con un motore a ciclo Otto, ed a parità di numero di pistoni, fe lo stesso numero di scoppi al minuto, però a metà giri.

Ne consegue che, in un motore nato per girare a basso numero di giri, Γ usura del componenti è bassa.

b) Coefficiente di Riempimento più alto che nel motore alternato.

Il mio motore ha la prerogativa di lavorare a basso numero di giri, e poiché é noto che il Riempimento é più alto ai bassi regimi, ne consegue che il motore è ad alto riempimento, cioè riesce ad incamerare una grande quantità di ‘aria’. Di conseguenza anche la potenza è più alta.

c) Alto Rendimento Termodinamico rispetto al motore alternato.

Come già visto, la discesa del pistone da PMS a PMI, é più veloce della risalita da PMI a PMS (nel motore alternato le due velocità sono uguali).

La fase di Espansione, che è quella che crea la potenza, è agevolata dalla repentina discesa del pistone, e quindi dalla repentina espansione del volume. Un pistone che ‘crolla<*>velocemente, riesce ad assecondare più rapidamente la propagazione del fronte di fiamma, cioè c’è un migliore sfruttamento del carburante.

d) Bassa Perdite di Carico in aspirazione, perché la miscela passa attraverso condotti corti, dritti, di grande sezione e senza ostacoli. Anche l’evacuazione dei gas combusti è agevolata da questo tipo di condotti.

Mentre nel motore alternativo, i fluidi gassosi devono passare attraverso curve strette e strozzature (tra valvola e collettore), ed aggirare ostacoli (il gambo valvola).

e) Migliori Consumi, Potenza ed Inquinamento del motore alternativo.

Le luci di Aspirazione e Scarico sono estremamente distanziate, e questo minimizza il rischio di incrocio dei flussi, e di fuoriuscita di miscela fresca attraverso lo scarico.

Quindi, allargando le luci, è possibile realizzare un Incrocio della Distribuzione motto più spinto che nei motori convenzionali. Il risultato è un aumento della miscela ‘intrappolata’ prima della chiusura della luce di scarico. Si ottiene cosi un Coefficiente di Riempimento più alto, cosa che comporta una ricaduta positiva su Consumi, Potenza ed Inquinamento.

Come visto, si può aumentare l’incrocio allargando le luci, cioè anticipando l'apertura della luce di aspirazione, e ritardando la chiusura della luce di scarico. Ma lo si può ottenere anche ‘allungando’ il pistone, cioè allungando la distanza dalla carniera al punto opposto, doè il mantello curvo.

Nel motore alternato invece, le camere di aspirazione e scoppio coincidono, ed essendo le valvole adiacenti, l'Incrocio della Distribuzione mette in comunicazione i condotti di aspirazione e scarico, come nel Wankel.

1) Non c’è rìschio di Autoaccensione perchè le camere di aspirazione e scoppio sono distanti e nettamente separate, cioè la miscela fresca non può Incontrare zone “calde<*>.

Non c’è rìschio di Ritorno di Fiamma, perché la grande distanza tra le luci di aspirazione e scarico, minimizza il rischio di reflusso dei gas combusti nel collettore di aspirazione.

Queste due prerogative potrebbero favorire lo studio di carburanti alternativi come ad esempio l’idrogeno. Nel motore alternato invece, le camere di aspirazione è scoppio coincidono.

g) Assenza di vibrazioni, perchè il motore nasce di per se equilibrato.

L’albero motore è simmetrico, e le uniche masse in moto alternato sono i due i pistoni, che lavorano concordemente cioè si avvicinano e si allontanano simultaneamente.

Mentre nel caso di corsa variabile, non essendo identico il moto dei due stantuffi, il motore richiede l'equilibratura.

h) Tutte le guarnizioni lavorano sempre ad angolo costante sulla corrispettiva superficie, come nei motori tradizionali Mentre nel Wankel le guarnizioni apicali variano continuamente l’angolo con lo statore durante il giro, cosa che comporta un'usura veloce delle guarnizioni (sostituzione ogni 40.000 km).

Inoltre nel Wankel, poiché le guarnizioni apicali rimbalzano a causa delle rientranze tra i lobi dello statore, sono state adottate molle moto vigorose, che peggiorano l’usura delle guarnizioni stesse e dello statore.

i) Economia e semplicità costruttiva, perché il motore è costituito da poche componenti.

Non ci sono i classici organi della distribuzione del motore alternato, quali albero a camme, valvole e relative tarature, molle, punterie, bilancieri, ingranaggi e cinghia della distribuzione.

La funzione di tutti questi organi è assolta dalle sole luci, come nei motore a 2 tempi e nel Wankel.

Inoltre, poiché il rotore è di per se In moto rotatorio, non d sono neanche quegli organi che nel motore alternato trasformano il moto da rettilineo a rotatorio, quali bielle e albero a gomiti.

La funzione di questi organi è assolta dalie sole ellissi.

I) Non ci sono controindicazioni per progettare il motore a odo Diesel, adeguando il Rapporto di Compressione. Non d sono controindicazioni neanche per renderlo turbo, né per renderlo ad iniezione diretta.

E' possibile assemblare più motori in forma Modulare, come il Wankel:

Se Birotore, vanno sfalsati di 90 gradi, e si avranno 4 scoppi a giro ed uno scoppio ogni 90 gradi.

Se Trirotore, vanno sfalsati di 60 gradi, e si avranno 6 scoppi a giro ed uno scoppio ogni 60 gradi. Ecc.

Non mi risulta preesista niente di simile. Le analogie con i motori preesistenti possono essere cosi riassunte: Motore rotante, come il Wankel. Quattro fasi, come il Wankel e come il motore a 4 tempi.

Aspirazione e Scarico tramite Lud, come il Wankel e come il motore a 2 tempi. Le Lud sono scoperte e coperte dal Rotore, mentre nel motore a 2 tempi sono scoperte e coperte dal pistone.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Motore rotante a combustione interna. Composto da un Rotore cilindrìco che ospita al suo interno gli alloggiamenti per due pistoni oscillanti. Il rotore, gira all'interno di uno Statore cilindrico che è chiuso da due basi.
2. 2) Ciascun pistone, ha la forma di “mezzaluna". Una delle due estremità, è incernierata alla periferia del rotore, e segue un percorso circolare, sempre equidistante dal centro. Invece l'estremità opposta del pistone può oscillare all'Interno del rotore, in quanto la parte centrale del pistone segue un percorso ellittico, coassiale e solidale alle basi laterali che chiudono lo statore. Pertanto, i pistoni sono costretti a seguire l’ellisse, cioè si avvicinano e si allontano dal centro del rotore, determinando il moto alternato.
3. 3) Delle luci di travaso, disposte sullo statore (e/o sulle basi laterali), consentono l’ingresso e l’uscita dei fluidi. E’ il rotore con il suo moto, che scopre e copre le lud di travaso di aspirazione e scarico.
4. 4) Motore Rotante, a 4 tempi che compie l'intero ddo in un solo giro. A confronto con un motore alternato a 4 tempi, a parità di numero di pistoni, produce lo stesso numero di scoppi al minuto, però a metà giri al minuto.
5. 5) La discesa del pistone da PMS (punto morto superiore) a PMI (punto morto inferiore) è più veloce della salita da PMI a PMS. Rispetto al motore alternato, in ogni momento della Fase di Espansione, c'è un volume maggiore a disposizione per il gas in espansione. Quindi c'è un migliore Rendimento Termodinamico.
6. 6) I collettori di aspirazione e scarico, sono corti, rettilinei, di grande sezione e senza ostacoli, cioè si hanno Basse Perdite di Carico in aspirazione. Invece, nel motore alternato, i gas devono passare attraverso strozzature (tra valvola e collettore), ed aggirare ostacoli (il gambo valvola).
7. 7) Aspirazione e Scarico sono estremamente distanziati, diminuiscono cosi i rìschi di Ritomo di Fiamma, e di fuoriuscita di miscela fresca attraverso lo scarico. Di conseguenza è possibile adottare un incrocio delle fasi di aspirazione e scarico molto spinto, rispetto al motore alternato. Cioè si ottiene un Coefficiente di Riempimento più alto, e di conseguenza un migliore Rendimento Termodinamico. In definitiva, migliori consumi, potenza ed inquinamento, del motore alternato.
8. 8) Le camere di scoppio e di aspirazione sono separate, quindi c'è un rischio ridotto di Autoaccensione. S) Il motore può essere progettato anche a Corsa Variabile, e quindi a Cilindrata Variabile. Possiamo avere la corsa del pistone breve nella la fase di Aspirazione, e lunga nella la fase di Scoppio. Per ottenere questo scopo, modifico la forma dell'ellisse, e considero un’ellisse “asimmetrica". Cioè, considero l'ellisse come formata da due parabole adiacenti, e adotto due diverse misure per i raggi minori delle due parabole. Il raggio minore della parabola che riguarda la fase di aspirazione, è più grande del raggio minore della parabola che riguarda la fase di scoppio. Di conseguenza, la cilindrata nella la fase di aspirazione, è più piccola della cilindrata nella la fase di scoppio.