MX2011013786A - Motor hibrido de aire ciclo dividido con desactivacion de compresor. - Google Patents

Abstract

Un motor híbrido de aire de ciclo dividido incluye un cigüeñal girable. Un pistón de compresión es recibido deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal. Una válvula de admisión que controla selectivamente el flujo de aire en el cilindro de compresión. Un pistón de expansión es recibido deslizablemente dentro de un cilindro de expansión y conectado operativamente al cigüeñal. Un pasaje de cruzamiento interconecta los cilindros de compresión y expansión. El pasaje de cruzamiento incluye una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) en los mismos. Un depósito de aire se conecta operativamente al pasaje de cruzamiento. En un modo de Expansor de Aire (AE) y un modo de Expansor de Aire y Encendido (AEF) del motor, la válvula XovrC se mantiene cerrada durante una rotación completa del cigüeñal, y la válvula de admisión se mantiene abierta durante por lo menos 240 grados de CA de la misma rotación del cigüeñal.

Description

MOTOR HÍBRIDO DE AIRE DE CICLO DIVIDIDO CON DESACTIVACIÓN DE COMPRESOR CAMPO TÉCNICO Esta invención se relaciona a motores de ciclo dividido y, más particularmente, a un motor que incorpora un sistema híbrido de aire.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Para propósitos de claridad, el término "motor convencional" como se usa en la presente sólicitud se refiere a un motor de combustión interna en donde todos los cuatro tiempos del ciclo Otto bien conocido (es decir, la admisión, (o entrada) , compresión, expansión (o energía) y tiempos de escape) están contenidos en cada combinación de pistón/cilindro del motor. Cada tiempo requiere una media revolución del cigüeñal (ángulo de cigüeñal (CA) de 180 grados) , y dos revoluciones completas del cigüeñal (CA de 720 grados) son requeridos para completar el ciclo Otto completo en cada cilindro de un motor convencional.

También, para propósitos de claridad, se ofrece la siguiente definición para el término "motor de ciclo dividido" como se puede aplicar a motores divulgados en la técnica anterior y como son referidos en la presente solicitud .

Un motor de ciclo dividido como es referido en la presente comprende: un cigüeñal girable alrededor de un eje de cigüeñal; un pistón de compresión recibido deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de compresión reciproca a través de un tiempo de admisión y un tiempo de compresión durante una sola rotación del cigüeñal; un pistón de expansión (energía) recibido deslizablemente dentro de un cilindro de expansión 'y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de expansión recíproca a través de un tiempo de expansión y un tiempo de escape durante una sola rotación del cigüeñal; y un pasaje de cruzamiento (orificio) que interconecta los cilindros de compresión y expansión, el pasaje de cruzamiento que incluye por lo menos una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) dispuesta en el mismo, pero que incluye más preferiblemente una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) que define una cámara de presión entre las mismas.

La patente norteamericana No. 6,543,225 otorgada el 8 de Abril del 2003 a Scuderi y la patente norteamericana No. 6,952,923 otorgada el 11 de Octubre de 2005 a Branyon y colaboradores, ambas de las cuales se incorporan en la presente a manera de referencia, contienen un planteamiento extensivo de motores de ciclo dividido y de tipo similares.

Además, estas patentes divulgan detalles de versiones anteriores de un motor del cual la presente descripción detalla desarrollos adicionales.

Los motores híbridos de aire de ciclo dividido combinan un motor de ciclo dividido con un depósito de aire y varios controles. Esta combinación permite que un motor híbrido de aire de ciclo dividido almacene energía en la forma de aire comprimido en el depósito de aire. El aire comprimido en el depósito de aire se usa después en el cilindro de expansión para accionar el cigüeñal.

Un motor híbrido de aire de ciclo dividido como es referido en la presente comprende: un cigüeñal girable alrededor de un eje de cigüeñal ; un pistón de compresión recibido deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de compresión recíproca a través de un tiempo de admisión y un tiempo de compresión durante una sola rotación del cigüeñal; un pistón de expansión (energía) recibido deslizablemente dentro, de un cilindro de expansión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de expansión recíproca a través de un tiempo de expansión y un tiempo de escape durante una sola rotación del cigüeñal; un pasaje de cruzamiento (orificio) que interconecta los cilindros de compresión y expansión, el pasaje de cruzamiento que incluye por lo menos una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) dispuesta en el mismo, pero que incluye más preferiblemente una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) que define una cámara de presión entre las mismas; y un depósito de aire conectado operativamente al pasaje de cruzamiento y operable selectivamente para almacenar aire comprimido del cilindro de compresión y para suministrar aire comprimido al cilindro de expansión.

La patente norteamericana No. 7,353,786 otorgada el 8 de Abril del 2008 a Scuderi y colaboradores, la cual se incorpora en la presente a manera de referencia, contiene un planteamiento extensivo de motores híbridos de aire de ciclo dividido y de tipo similares. Además, esta patente divulga detalles de los sistemas híbridos anteriores de los cuales la presente descripción detalla desarrollos adicionales.

Un motor híbrido de aire de ciclo dividido puede funcionar en un modo de operación o encendido normal (NF) (también llamado comúnmente el modo de Encendido del Motor (EF) ) y cuatro modos híbridos de aire básicos. En el modo EF, el motor funciona como un motor de ciclo dividido híbrido no de aire, que opera sin el uso de su depósito de aire. En el modo EF, una válvula de tanque que conecta operativamente el pasaje de cruzamiento al depósito de aire se mantiene cerrada para aislar el depósito de aire del motor de ciclo dividido básico .

El motor híbrido de aire de ciclo dividido opera con el uso de su depósito de aire en cuatro modos híbridos. Los cuatros modos híbridos son: 1) modo Expansor de Aire (AE) , que incluye el uso de energía de aire comprimido del depósito de aire sin combustión; 2) modo Compresor de Aire (AC) , que incluye almacenamiento de energía de aire comprimido en el depósito de aire sin combustión; 3) Modo Expansor de Aire y Encendido (AEF) , que incluye el uso de energía de aire comprimido del depósito de aire con combustión; y 4) modo de Encendido y Carga (FC) , que incluye almacenamiento de energía de aire comprimido en el depósito de aire con combustión.

Sin embargo, la optimización adicional de estos modos, EF, AE, AC, AEF y FC, es deseable para mejorar la eficiencia y reducir las emisiones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un motor híbrido de aire de ciclo dividido en el cual el uso del modo de Expansor de Aire (AE) y el modo de Expansor de Aire y Encendido (AEF) se optimizan para potencialmente cualquier vehículo en cualquier ciclo de conducción para eficiencia mejorada.

Más particularmente, una modalidad ejemplar de un motor híbrido de aire de ciclo dividido de acuerdo con la presente invención incluye un cigüeñal girable alrededor de un eje de cigüeñal. Un pistón de compresión es recibido deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de compresión recíproca a través de1 una tiempo de admisión y un tiempo de compresión durante una sola rotación del cigüeñal. Una válvula de admisión controla selectivamente el flujo de aire en el cilindro de compresión. Un pistón de expansión es recibido deslizablemente dentro de un cilindro de expansión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de expansión recíproca a través de un tiempo de expansión y un tiempo de escape durante una sola una sola rotación del cigüeñal. Un pasaje de cruzamiento interconecta los cilindros de compresión y expansión. El pasaje de cruzamiento incluye una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XoverE) que definen una cámara de presión entre las mismas. Un depósito de aire se conecta operativamente al pasaje de cruzamiento y es operable selectivamente para almacenar aire comprimido del cilindro de compresión y para suministrar aire al cilindro de expansión. Una válvula de depósito de aire controla selectivamente el flujo de aire dentro y fuera del depósito de aire. El motor es operable en un modo de Expansor de Aire (AE) y un modo de Expansor de Aire y Encendido (AEF) . En los modos AE y AEF, la válvula XovrC se mantiene cerrada para una rotación completa del cigüeñal, la válvula de admisión se mantiene abierta para por lo menos 240 grados de CA de la misma rotación del cigüeñal .

También se divulga un método para operar un motor híbrido de aire de ciclo dividido. El motor híbrido de aire de ciclo dividido incluye un cigüeñal girable alrededor de un eje de cigüeñal. Un pistón de compresión es recibido deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de compresión recíproca a través de un tiempo de admisión y un tiempo de compresión durante una sola rotación del cigüeñal. Una válvula de admisión controla selectivamente el flujo de aire en el cilindro de compresión. Un pistón de expansión es recibir deslizablemente dentro de un cilindro de expansión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de expansión recíproca a través de un tiempo de expansión y un tiempo de escape durante una sola rotación del cigüeñal. Un pasaje de cruzamiento interconecta los cilindros de compresión y expansión. El pasaje de cruzamiento incluye una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) que define una cámara de presión entre las mismas. Un depósito de aire es conectado operativamente al pasaje de cruzamiento y operable selectivamente para almacenar aire comprimido del cilindro de compresión y para suministrar aire comprimido al cilindro de expansión. Una válvula de depósito de aire controla selectivamente el flujo de aire dentro y fuera del depósito de aire. El motor es operable en un modo de Expansor de Aire (AE) y un modo de Expansor de Aire y Encendido (AEF) . El método de acuerdo con la presente invención incluye las siguientes etapas: mantener la válvula XovrC cerrada para una rotación completa del cigüeñal, y mantener la válvula de admisión abierta para por lo menos 240 grados de CA de la misma rotación del cigüeñal, mediante lo cual el cilindro de compresión se desactiva para reducir el trabajo de bombeo realizado por el pistón de compresión en el aire de admisión.

Estas y otras características y ventajas de la invención se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de la invención tomada conjuntamente con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos: la FIG. 1 es una vista de sección lateral de un motor híbrido de aire de ciclo dividido ejemplar de acuerdo con la presente invención; la FIG. 2 es una ilustración gráfica de la carga de bombeo (en términos de IMEP negativos) contra la velocidad del motor de acuerdo a la presión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El siguiente glosario de acrónimos y definiciones de términos usados en la presente se proporciona para referencia.

En General A menos que se especifique de otra manera, todos los tiempos de abertura y cierre de la válvula se miden en grados de ángulo de cigüeñal después del punto muerto superior del pistón de expansión (ATDCe) .

A menos que se especifique de otra manera, todas las duraciones de la válvula son en grados de ángulo de cigüeñal (CA) .

Tanque de aire (o tanque de almacenamiento de aire) : Tanque de almacenamiento para aire comprimido.

ATDCc: Después del punto muerto superior del pistón de compresión.

ATDCe: Después del punto muerto superior del pistón de expansión.

Bar : Unidad de presión, 1 bar = 105 N/m2 BMEP : Frenado de la presión media efectiva. El término "Frenado" se refiere a la salida como se suministra al cigüeñal (o árbol de salida) , después de que se toman en cuentas las pérdidas e fricción (FMEP) . El Frenado de Presión Media Efectiva (BMEP) es la salida del par torsor de frenado del motor expresado en términos de un valor de presión media efectiva (MEP) . El BMEP es igual al par torsor de frenado dividido por el desplazamiento del motor. Esto es el parámetro de desempeño tomado después de las pérdidas debido a la fricción. Por consiguiente, BMEP=IMEP-fricció . La fricción, en este caso también se expresa usualmente en términos de un valor MEP conocido como Presión Media Efectiva de Fricción (o FMEP) .

Compresor : El cilindro de compresión y su pistón de compresión asociado de un motor de ciclo dividido.

Expansor : El cilindro de expansión y su pistón de expansión asociado de un motor de ciclo dividido.

FMEP : Presión Media Efectiva de Fricción.

IMEP : Presión Media Efectiva Indicada. El término "Indicada" se refiere a la salida como es suministradas a la parte superior del pistón, antes de que se tomen en cuenta las pérdidas de fricción (FMEP) .

Entrada (o admisión) : Válvula de entrada. También referida comúnmente como una válvula de admisión.

Aire de entradas (o aire de admisión) : Aire retirado en el cilindro de compresión en un tiempo de admisión (o entrada) .

Válvula de entrada (o válvula de admisión) : La válvula que controla la admisión de gas en el cilindro de compresión .

Trabajo de bombeo (o pérdida de bombeo) : para propósitos en este documento, el trabajo de bombeo (frecuentemente expresado como IMEP negativo) se refiere a aquella parte de la energía del motor que se gasta en la inducción del combustible y la carga de aire en el motor y la expulsión de gases de combustión.

Relación de Compresión residual durante la desactivación del cilindro de compresión: la relación (a/b) de (a) el volumen atrapado en el cilindro de compresión en la posición justo cuando la válvula de admisión se cierra a (b) el volumen atrapado en el cilindro de compresión justo conforme el pistón de compresión alcanza su posición de punto muerto superior (es decir, el volumen encerrado) .

RPM: Revoluciones Por Minuto.

Válvula del tanque: Válvula que conecta el pasaje Xovr con el tanque de almacenamiento de aire comprimido.

VVA: Accionamiento de la válvula. Un mecanismo o método operable para alterar la forma o tiempo del perfil de elevación de una válvula.

Válvula Xoyr (o Xover) , pasaje u orificio: Las válvulas de cruzamiento, pasaje, y/u orificios que conectan los cilindros de compresión y expansión a través de los cuales el gas fluye del cilindro de compresión al de expansión.

Válvulas XoyrC (o XoverC) : Válvulas en el extremo compresor del pasaje Xovr.

XoyrC-clsd-Int-clsd : válvula XovrC completamente cerrada y válvula de admisión completamente cerrada.

XoyrC-clsd-Int-open : válvula XovrC completamente cerrada y válvula de admisión completamente abierta.

XoyrC-clsd-Int-std: válvula XovrC completamente cerrada y válvula de admisión que tiene sincronización estándar .

XoyrC-sdt-Int-elsd: válvula XovrC completamente abierta y válvula de admisión completamente cerrada.

XoyrC-std-Int-std: válvula XovrC que tiene sincronización estándar y válvula de admisión que tiene sincronización estándar.

Con referencia a la FIG. 1, un motor híbrido de aire de ciclo divido ejemplar se muestra en general por el número 10. El motor híbrido de aire de ciclo dividido 10 reemplaza dos cilindros adyacentes de un motor convencional con una combinación de un cilindro de compresión 12 y un cilindro de expansión 14. Una cabeza de cilindro 33 se dispone típicamente sobre un extremo abierto de los cilindros de expansión y compresión 12, 14 para cubrir y sellar los cilindros .

Los cuatro tiempos del ciclo Otto se "dividen" sobre los dos cilindros 12 y 14 tal que el cilindro de compresión 12 , junto con su pistón de compresión asociado 20 , realizan los tiempos de admisión y compresión, y el cilindro de expansión 14, junto con su pistón de expansión asociado 30 , realiza los tiempos de expansión y escape. El ciclo Otto se completa por lo tanto en estos dos cilindros 12, 14 una vez por revolución del cigüeñal 16 (360 grados de CA) alrededor del eje del cigüeñal 17.

Durante el tiempo de admisión, el aire de admisión se retira en el cilindro de compresión 12 a través de un orificio 33 . Una válvula de admisión de asiento de abertura hacia adentro (que se abre hacia adentro en el cilindro y hacia el pistón) 18 controla la comunicación fluida entre el orificio de admisión 19 y el cilindro de compresión 12.

Durante el tiempo de compresión, el pistón de compresión 20 presuriza la carga de aire y conduce la carga de aire en el pasaje de cruzamiento (u orificio) 22, que se dispone típicamente en la cabeza del cilindro 33. Esto significa que el cilindro de compresión 12 y el pistón de compresión 20 son una fuerza de gas de alta presión al pasaje de cruzamiento 22 , que actúa como el pasaje de admisión para el cilindro de expansión 14. En algunas modalidades, dos o más pasajes de cruzamiento 22 interconectan el cilindro de compresión 12 y el cilindro de expansión 14.

La relación de compresión geométrica (o volumétrica) del cilindro de compresión 12 del motor de ciclo dividido 10 (y para los motores de ciclo dividido en general) es referido en la presente comúnmente como la "relación de compresión" del motor de ciclo dividido. La relación de compresión geométrica (o volumétrica) del cilindro de expansión 14 del motor de ciclo dividido 10 (y para los motores de ciclo dividido en general) es referido en la presente comúnmente como la "relación de expansión" del motor de ciclo dividido. La relación de compresión geométrica de un cilindro es bien conocida en la técnica como la relación del volumen encerrado (o atrapado) en el cilindro (incluyendo todo los huecos) cuando un pistón que reciproca en el mismo está en su posición de punto muerto inferior (BDC) al volumen encerrado (es decir, volumen de la cámara de compresión) en el cilindro cuando el pistón está en su posición de punto muerto superior (TDC) . Específicamente para los motores de ciclo dividido como se define en la presente, la relación de compresión de un cilindro de compresión se determina cuando la válvula XovrC se cierra. También específicamente para los motores de ciclo dividido como se define en la presente, la relación de expansión de un cilindro de expansión se determina cuando la válvula XovrE se cierra.

Debido a las relaciones de compresión muy altas (por ejemplo, 20 a l, 30 a 1, 40 a 1, o mayor) dentro del cilindro de compresión 12, una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) de asiento de abertura hacia afuera (que se abre hacia afuera lejos del cilindro) 24 en la entrada del pasaje de cruzamiento 25 se usa para controlar el flujo del cilindro de compresión 12 en el pasaje de cruzamiento 22. Debido a las relaciones de expansión muy altas (por ejemplo, 20 a 1, 30 a 1, 40 a 1, o mayor) dentro del cilindro de expansión 14, una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) de asiento de abertura hacia afuera 26 en la salida 27 del pasaje de cruzamiento 22 controla el flujo del pasaje de cruzamiento 22 en el cilindro de expansión 14. Las velocidades de accionamiento y acompasamiento de las válvulas XovrC y XovrE 24, 26 se sincronizan para mantener la presión en el pasaje de cruzamiento 22 en una alta presión mínimo (típicamente 20 bar o superior en carga completa) durante todos los cuatro tiempos del ciclo Otto.

Por lo menos un inyector de combustible 28 inyecta combustible en el aire presurizado en el extremo de salidas del pasaje de cruzamiento 2 en correspondencia con la abertura de la válvula XovrE 26, que ocurre poco antes de que el pistón de expansión 30 alcance su posición de punto muerto superior. La carga de aire/combustible entra al .cilindro de expansión 14 cuando el pistón de expansión 30 se acerca a su posición de punto muerto superior. Conforme el pistón 30 comienza su des'censo de su posición de punto muerto superior, y mientras que la válvula XovrE 26 aun está abierta, la bujía 32, que incluye una punta de bujía 39 que sobresale en el cilindro 14, se enciende para iniciar la combustión en la región alrededor de la punta de la bujía 39. La combustión se puede inicial mientras que el pistón de expansión está entre 1 y 30 grados de CA pasando su posición de punto muerto superior (TDC) . Más preferiblemente, la combustión se puede iniciar mientras que el pistón de expansión está entre 5 y 25 grados de CA pasando su posición de punto muerto superior (TDC) . Más preferiblemente, la combustión se puede iniciar mientras que el pistón de expansión está entre 10 y 20 grados de CA pasando su posición de punto muerto superior (TDC) . Adicionalmente, la combustión se puede iniciar a través de otros dispositivos y/o métodos de ignición, tales como con bujías de precalentamiento, dispositivos de ignición de microondas o a través de métodos de ignición de compresión.

Durante el tiempo de escape, los gases de escape se bombean fuera del cilindro de expansión 14 a través del orificio de escape 35 dispuesto en la cabeza del cilindro 33. Una válvula de escape de asiento de abertura hacia adentro 34, dispuesta en la entrada 31 del orificio de escape 35, controla la comunicación fluida entre , el cilindro de expansión 14 y el orificio de escape 35. La válvula de escape 34 y el orificio de escape 35 están separados del pasaje de cruzamiento 22. Es decir, la válvula de escape 34 y el orificio de escape 35 no hacen contacto con, o no están dispuestos en, el pasaje de cruzamiento 22.

Con el concepto de motor de ciclo dividido, los parámetros geométricos del motor (es decir, diámetro, tiempo, longitud de la barra de conexión, relación de compresión volumétrica, etc.) de los cilindros de compresión 12 y expansión 14 son en general independientes entre si. Por ejemplo, las carreras del cigüeñal 36, 38 para el cilindro de compresión 12 y el cilindro de expansión 14, respectivamente, pueden tener diferentes radios y se pueden acompasar entre si tal que el punto muerto superior (TDC) del pistón de expansión '30 se lleva a cabo antes del TDC del pistón de compresión 20. Esta independencia permite que el motor de ciclo dividido 10 logre potencialmente mayores niveles de eficiencia y mayores par torsor que los motores de cuatro tiempos típicos.

La independencia geométrica de los parámetros del motor en el motor de ciclo dividido 10 también es una de las razones principales de porque la presión se puede mantener en el pasaje de cruzamiento 22 como se plantea anteriormente. Específicamente, el pistón de expansión 30 alcanza su posición de punto muerto superior antes de que el pistón de compresión alcance su posición de punto muerto superior mediante un ángulo de fase discreto (típicamente entre 10 y 30 grados de ángulo del cigüeñal). Este ángulo de fase, junto con el tiempo apropiado de la válvula XovrC 24 y la válvula XovrE 26, permite que el motor de ciclo dividido 10 mantenga la presión en el pasaje de cruzamiento 22 en una presión mínima alta (típicamente 20 bar absoluto o superior durante la operación de carga completa) durante los cuatro tiempos de su ciclo de presión/volumen. Es decir, el motor de ciclo dividido 10 es operable para sincronizar la válvula XovrC 24 y la válvula XovrE 26 tal que las válvulas XovrC y XovrE ambas se abren para durante un período de tiempo sustancial (o período de la rotación del cigüeñal) durante el cual el pistón de expansión 30 desciende de su posición TDC hacia su posición BDC y el pistón de compresión 20 asciende simultáneamente de su posición BDC hacia su posición TDC. Durante el período de tiempo (o rotación del cigüeñal) en que las válvulas de cruzamiento 24, 26 se abren, una masa de aire sustancialmente igual se transfiere (1) del cilindro de compresión 12 en el pasaje de cruzamiento 22 y (2) del pasaje de cruzamiento 22 al cilindro de expansión 14. Por consiguiente, durante este período, la presión en el pasaje de cruzamiento se evita que descienda abajo de una presión mínima predeterminada (típicamente 20, 30, o 40 bar absoluto durante la operación de carga completa) . Por otra parte, durante una porción sustancial del ciclo del motor (típicamente 80% del ciclo de motor completo o mayor) , la válvula XovrC 24 y la válvula XovrE 26 ambas se cierran para mantener la masa de gas atrapado en el pasaje de cruzamiento 22 en un nivel sustancialmente constante. Como resultado, la presión en el pasaje de cruzamiento 22 se mantiene en una presión mínima predeterminada durante los cuatro tiempos del ciclo de presión/volumen del motor.

Para propósitos en la presente, el método de tener las válvulas XovrC 24 y XovrE 26 abiertas mientras que el pistón de expansión 30 está descendiendo de TDC y el pistón de compresión 20 está ascendiendo hacia TDC a fin de transferir simultáneamente una masa sustancialmente igual de gas dentro y fuera del pasaje de cruzamiento 22 es referido en la presente como el método de empuje-extracción de transferencia de gas. Es el método de empuje-extracción que permite que la presión en el pasaje de cruzamiento 22 del motor de ciclo dividido 10 se mantenga en típicamente 20 bar o mayor durante los cuatro tiempos del ciclo del motor cuando el motor está operando a carga completa.

Como se plantea anteriormente, la válvula de escape 34 se dispone en el orificio de escape 35 de la cabeza del cilindro 33 separados del pasaje de cruzamiento 22. El arreglo estructural de la válvula de escape 34 no se dispone en el pasaje de cruzamiento 22, y por lo tanto el orificio de escape 35 no comparte ninguna porción común con el pasaje de cruzamiento 22, se prefiere a fin de mantener la masa atrapada del gas en el pasaje de cruzamiento 22 durante el tiempo de, escape. Por consiguiente, se evitan grandes descensos cíclicos en la presión que pueden llevar la presión en el pasaje de' cruzamiento abajo de la presión mínima predeterminada .

La válvula XovrE 26 se abre poco antes de que el pistón de expansión 30 alcance su posición de punto muerto superior. En ese momento, la relación de presión de la presión en el pasaje de cruzamiento 22 a la presión en el cilindro de expansión 14 es alta, debido al hecho de que la presión mínima en pasaje de cruzamiento es típicamente de 20 bar absolutos o superior y la presión en el cilindro de expansión durante el tiempo de escape es típicamente de manera aproximada uno a dos bar absolutos. En otras palabras, cuando se abre la válvula XovrE 26, la presión en el pasaje de cruzamiento 22 es sustancialmente más alta que la presión en el cilindro de expansión 14 (típicamente en el orden de 20 a l o mayor) . Esta relación de alta presión hace que el flujo inicial de la carga de aire y/o combustible fluya en el cilindro de expansión 14 a altas velocidades. Estas altas velocidades de flujo pueden alcanzar la velocidad del sonido, el cual es referido como un flujo sónico. Este flujo sónico es particularmente ventajosos para el motor de ciclo dividido 10 debido a que causa un evento de combustión rápida, lo que permite que el motor de ciclo dividido 10 mantenga altas presiones de combustión aunque la ignición se inicie mientras que el pistón de expansión 30 está descendiendo de su posición de punto muerto superior.

El motor híbrido de aire de ciclo dividido 10 también incluye un depósito de aire (tanque) 40, que se conecta operativamente al pasaje de cruzamiento 22 por una válvula de depósito de aire (tanque)' 42. Las modalidades con dos o más pasajes de cruzamiento pueden incluir una válvula de tanque 42 para cada pasaje de cruzamiento 22, que se conectan a un depósito de aire común 40, o alternativamente cada pasaje de cruzamiento 22 puede conectarse operativamente para separar los depósitos de aire 40.

La válvula de tanque 42 se dispone típicamente en un orificio de depósito de aire (tanque) 44, que se extiende desde el pasaje de cruzamiento 22 hasta el tanque de aire 40. El orificio de tanque de aire 44 se divide en una primera sección de orificio de depósito de aire (tanque) 46 y una segunda sección de orificio de depósito de aire (tanque) 48. La primera sección de orificio de tanque de aire 46 conecta la válvula de tanque de aire 42 al pasaje de cruzamiento 22, y la segunda sección de orificio de tanque de aire 48 conecta la válvula de tanque de aire 42 al tanque de aire 40. El volumen de la primera sección de orificio de tanque de aire 46 incluye el volumen de todos los orificios y huecos adicionales que conectan la válvula de tanque 42 al pasaje de cruzamiento 22 cuando la válvula de tanque 42 se cierra.

La válvula de tanque 42 puede ser cualquier dispositivo o sistema de válvulas adecuado. Por ejemplo, la válvula de tanque 42 puede ser una válvula activa que se activa por varios dispositivos de accionamiento de válvulas (por ejemplo, neumáticos, hidráulicos, de levas, eléctricos o similares) . Adicionalmente, la válvula de tanque 42 puede comprender un sistema de válvula de tanque con dos o más válvulas accionadas con dos o más dispositivos de accionamiento .

El tanque de aire 40 se usa para almacenar energía en la forma de aire comprimido y para usar posteriormente ese aire comprimido para accionar el cigüeñal 16, como se describe en la patente norteamericana anteriormente mencionada No. 7,353,786 de Scuderi y colaboradores. Este medio mecánico para almacenar energía potencial proporciona numerosas ventajas potenciales sobre el estado de la técnica actual. Por ejemplo, el motor de ciclo dividido 10 puede proporcionar potencialmente muchas ventajas en las ganancias de eficiencia de combustible y la reducción de emisiones de NOx en costos de manufactura y eliminación de residuos relativamente bajos en relación con otras tecnologías en el mercado, tal como motores a diesel y sistemas híbridos eléctricos .

Al controlar selectivamente la abertura y/o cierre de la válvula de tanque de aire 42 y al controlar en consecuencia la comunicación del tanque de aire 40 con el pasaje de cruzamiento 22, el motor híbrido de aire de ciclo dividido 10 es operable en un modo de Encendido de Motor (EF) , un modo Expansor de Aire (AE) , un modo de Compresor de Aire (AC) , un modo de Expansor de Aire y Encendido (AEF) , y un modo de Encendido y Carga (FC) . EL modo EF es un modo no híbrido en el cual el motor opera como se describe en lo anterior sin el uso del tanque de aire 40. Los modos AC y FC son modos de almacenamiento de energía. El modo AC es un modo de operación híbrido de aire en el cual el aire comprimido se almacena en el tanque de aire 40 sin combustión que se lleva a cabo en el cilindro de expansión 14 (es decir, sin gasto de combustible) , tal como al usar la energía cinética de un vehículo que incluye el motor 10 durante el frenado. El modo FC es un modo de operación de operación híbrido de aire en el cual el aire comprimido en exceso, no necesario para la combustión, se almacena en el tanque de aire 40, típicamente a menos de las condiciones de operación de carga del motor completa (por ejemplo, marcha lenta del motor, crucero del vehículo a velocidad constante. El almacenamiento del aire comprimido en el modo FC tiene un costo de energía (penalidad) ; por lo tanto, es deseable tener una ganancia neta cuando el aire comprimido se usa en un tiempo posterior. Los modos AE y AEF son modos de uso de energía almacenada. El modo AE es un modo de operación híbrido de aire en el cual el aire comprimido almacenado en el tanque de aire 40 se usa para accionar el pistón de expansión 30 sin combustión que se lleva a cabo en el cilindro de expansión 14 (es decir, sin gasto de combustible) . El modo AEF es un modo de operación híbrido de aire en el cual el aire comprimido, en el tanque de aire 40 se usa en el cilindro de expansión 14 para combustión .

En los modos AE y AEF, el cilindro de compresión 12 se desactiva preferiblemente para minimizar o reducir sustancialmente el trabajo de bombeo (en términos de IMEP) realizado por el pistón de compresión 20 en el aire de admisión. Como se planteará con detalle adicional en la presente, la forma más eficiente para desactivar el cilindro de compresión 12 es mantener la válvula XovrC 24 cerrada a través de la rotación completa del cigüeñal 16, e idealmente mantener la válvula de admisión 18 abierta a través de la rotación completa del cigüeñal.

En modalidades de motor donde la válvula de admisión está abriéndose hacia afuera, la válvula de admisión se puede mantener abierta a través de la rotación completa del cigüeñal .' Sin embargo, esta modalidad ejemplar ilustra la configuración más típica donde la válvula de admisión 18 está abriéndose hacia adentro. Por lo tanto, a fin de evitar el contacto del pistón de compresión 20 a la válvula de admisión 18 en la parte superior de la carrera del pistón de compresión, la válvula de admisión 18 se debe cerrar antes de que el pistón ascendente 20 haga contacto con la válvula que se abre hacia adentro 18.

Adicionalmente, es importante asegurar que el aire atrapado no se comprime demasiado del ángulo de la válvula de admisión que se cierra a TDC del pistón de compresión a fin de evitar la temperatura excesiva y la acumulación de presión. En general, esto- significa que la relación de compresión residual en el punto del cierre de la válvula de admisión 18 debe ser de 20 a 1 o menor, y más preferiblemente de 10 a 1 o menor. En el motor ejemplar 10, la relación de compresión residual será de aproximadamente 20 a 1 en un ángulo de cierre de la válvula de admisión 18 (posición) de aproximadamente 60 grados de CA antes de TDC del pistón de compresión 20. Cuando el cierre de la válvula de admisión es de 60 grados de CA antes de TDC, es altamente deseable (como se plantea con mayor detalle en la presente) que la abertura de la válvula de admisión sea de 60 grados de CA después de TDC.

Por consiguiente, a fin de desactivar el cilindro de compresión 12 sin acumulación excesiva de la temperatura de aire y la presión, es preferible que la válvula de admisión 18 se mantenga abierta a través de por lo menos 240 grados de CA de la rotación del cigüeñal 16. Por otra parte, es más preferible que la válvula de admisión 18 se mantenga abierta a través de por lo menos 270 grados de CA de la rotación del cigüeñal 16, y es más preferible que la válvula de admisión se mantenga abierta a través de por lo menos 300 grados de CA de rotación del cigüeñal 16.

Conforme la válvula de admisión 18 se cierra solamente en respuesta para evitar el pistón de compresión 20 al contacto de la válvula 18, el aire de compresión (y por lo tanto trabajo negativo) ocurrirá conforme el pistón 20 asciende a su posición de punto muerto superior (TDC) . A fin de maximizar la eficiencia, un objetivo primario es por lo tanto reabrir la válvula de admisión 18 en una sincronización cuando la presión en el cilindro de compresión 12 es igual a la presión en el orificio de admisión 19 (es decir, cuando la diferencial de presión entre el cilindro de compresión 12 y el orificio de admisión 19 es sustancialmente cero) . En un sistema ideal, la sincronización de abertura de la válvula de admisión 18 seria simétrica con la sincronización de cierre de la válvula de admisión 18 arriba del punto muerto superior del pistón de compresión 20. Sin embargo, en la práctica, después de que la válvula de admisión 18 se cierra durante la carrera de compresión del pistón de compresión 20, la presión y la temperatura en el cilindro de compresión 12 comienza a elevarse. Algo del calor generado se pierde a los componentes de cilindro tal como las paredes del cilindro, la corona del cilindro y la cabeza del cilindro. Por lo tanto, la presión en el cilindro de compresión 12 y el orificio de admisión 19 se iguala en una sincronización ligeramente más temprana (relativa con el punto muerto superior) en la carrera de admisión del pistón de compresión 20 que en la carrera de compresión. Además, los efectos de onda en el orificio de admisión 19 y las características de flujo de la válvula de admisión 18 (tal como el hecho de que el flujo es muy restringido en los elevadores de válvula bajos) da por resultado la sincronización de cierre y abertura óptima de la válvula de admisión 18 desviándose ligeramente de la simétrica real aproximadamente en el punto muerto superior.

Por lo tanto, es importante mantener la posición cerrada (sincronización) y la posición abierta (sincronización) de la válvula 18 sustancialmente (es decir, dentro de más o menos 10 grados de Ca) simétricos con respecto al TDC del pistón 20, a fin de regresar tanto trabajo de compresión al cigüeñal 16 como sea posible. Por ejemplo, si la válvula de admisión 18 se cierra en sustancialmente 25 grados de CA de antes del TDC del pistón de compresión 20 para evitar ser golpeado por el pistón 20, entonces la válvula 18 se debe abrir en sustancialmente 25 grados de CA después del TDC del pistón 20. De esta forma, el aire comprimido actuará como un resorte de aire y regresará la mayoría del trabajo de compresión al cigüeñal 16 conforme el aire se expande y se empuja hacia abajo del pistón de compresión 20 cuando el pistón 20 desciende lejos del TDC.

Por consiguiente, a fin de evitar el contacto del pistón de compresión 20 a la válvula 18 y de revertir tanto trabajo de compresión como sea posible, es preferible que las posiciones cerradas y abiertas (sincronización) de la válvula 18 sea simétrica, dentro de más o menos 10 grados de CA, aproximadamente TDC del pistón de compresión 20 (por ejemplo, si la válvula de admisión 18 se cierra a 25 grados de CA antes de TDC, entonces se debe abrir a 25 más o menos 10 grados de CA después de TDC del pistón 20) . Sin embargo es más preferible si las posiciones de cierre y abertura de la válvula 18 sean simétricas, dentro de más o menos 5 grados de CA, aproximadamente TDC con respecto al TDC del pistón 20, y más preferible si las posiciones de cierre - y abertura de la válvula 18 son simétricas, dentro de más o menos 2 grados de CA, con respecto al TDC del pistón 20.

También, en los modos AE y AEF, la válvula de tanque de aire 42 se mantiene de manera preferible abierta a través de la rotación completa del cigüeñal 16 (es decir, la válvula de tanque de aire 42 se mantiene abierta por lo menos durante la carrera de expansión completa y la carrera de escape del pistón de expansión) . El aire comprimido almacenado en el tanque de aire 40 se libera del tanque de aire 40 -en el pasaje de cruzamiento 22 para proporcionar aire de carga para el cilindro de expansión 14. En el modo AE, el aire comprimido del tanque de aire 40 se admite al cilindro de expansión 14, en el inicio de la carrera de expansión. El aire se expande en la misma carrera de expansión del pistón de expansión 30, transmitiendo energía al cigüeñal. El aire luego se descarga en la carrera de escape. En el modo AEF, el aire comprimido del tanque de aire 40 se admite al cilindro de expansión 14 con el combustible en el inicio de una carrera de expansión. La mezcla de aire/combustible se incendia, se quema y se expande en la misma carrera de expansión del pistón de expansión 30, transmitiendo energía al cigüeñal 16. Los productos de combustión luego se descargan en la carrera de escape.

Como se muestra en la gráfica de la FIG. 2, etiquetada: XovrC_std_Int_std, las pérdidas de bombeo más grandes (en términos de IMEP negativo) ocurren en los modos AE y AEF si la válvula XovrC y la válvula de admisión se operan con sincronización estándar (por ejemplo, la sincronización usada para el modo EF) . Las pérdidas de bombeo en este arreglo también se incrementan con la velocidad del motor. Por lo tanto, es evidente que la desactivación de cilindro de compresión sea necesaria para minimizar o reducir sustancialmente el trabajo de bombeo realizado por el pistón de compresión.

Con referencia a la gráfica de la FIG. 2 etiquetada: XovrC_open_Int_clsd, las pérdidas de bombeo se reducen si la válvula XovrC se mantiene abierta y la válvula de admisión se mantiene cerrada. En este arreglo, el pistón de compresión se retira en el aire comprimido del pasaje de cruzamiento durante la carrera de admisión y empuja este aire de regreso al pasaje de cruzamiento durante la carrera de compresión. Nada de aire de admisión ambiental entra al cilindro de compresión.

Con referencia a la gráfica de la FIG. 2 etiquetada: XovrC_clsd_Int-clsd, las pérdidas de bombeo se reducen adicionalmente si tanto la válvula XovrC como la válvula de admisión se mantienen cerradas. En este arreglo, el aire presente en el cilindro de compresión de comprime y se descomprime cíclicamente por el pistón de compresión en la forma de un resorte de aire grande. Sin embargo, las relaciones de compresión geométricas del cilindro de compresión 12 y el pistón 20 son muy altas (por ejemplo, por arriba de 40 a 1) . Por consiguiente, mucho del trabajo de compresión se pierde a un calor excesivo de compresión.

Con referencia a la gráfica de la FIG. 2 etiquetada: XovrC_clsd_Int-std, las pérdidas de bombeo se reducen aún si la válvula XovrC se mantiene cerrada mientras que la válvula de admisión se opera con sincronización estándar. En este arreglo, el cilindro de compresión está en comunicación fluida con el orificio de admisión durante la carrera de admisión del pistón de compresión, y el aire presente en el cilindro de compresión se comprime durante la carrera de compresión del pistón de compresión.

Con referencia a la gráfica de la FIG. 2 etiquetada: XovrC_clsd_Int-open, como se plantea en lo anterior, las pérdidas de bombeo son las más bajas y la válvula XovrC se mantiene cerrada y la válvula de admisión se mantiene abierta. En este arreglo, el pistón de compresión se retira en el aire de admisión del orificio de admisión durante su carrera de admisión y empuja el aire de regreso a orificio de admisión durante su carrera de compresión. Se hace una cantidad mínima de trabajo de compresión puesto que la válvula de admisión 18 se cierra solamente en respuesta para evitar el contacto con el pistón de compresión 20. Adicionalmente, la mayoría de ese trabajo de compresión es reversible cuando las sincronizaciones de abertura y cierre de la válvula de admisión 18 son sustancialmente simétricas relativas con el TDC del pistón de compresión 20.

Aunque la invención se ha descrito con referencia a una modalidad específica, se debe entender que se pueden hacer numerosos cambios dentro del espíritu y alcance de los conceptos inventivos descritos. Por consiguiente, se propone que la invención no se limite a la modalidad descrita, sino que pueda tener el alcance completo definido por el lenguaje de las siguientes reivindicaciones.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un motor híbrido de aire de ciclo dividido, caracterizado porque comprende: un cigüeñal girable alrededor de un eje de cigüeñal; un pistón de compresión recibido .deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de compresión recíproca a través de un tiempo de admisión y un tiempo de compresión durante una sola rotación del cigüeñal; una válvula de admisión que controla selectivamente el flujo de aire en el cilindro de compresión; un pistón de expansión recibido deslizablemente dentro de un cilindro de expansión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de expansión recíproca a través de un tiempo de expansión y un tiempo de escape durante una sola rotación del cigüeñal; un pasaje de cruzamiento que interconecta los cilindros de compresión y expansión, el pasaje de cruzamiento que incluye una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) que define una cámara de presión entre las mismas; un depósito de aire conectado operativamente al pasaje de cruzamiento y operable selectivamente para almacenar aire comprimido del cilindro de compresión y para suministrar aire comprimido al cilindro de compresión; y una válvula de depósito de aire que controla selectivamente el flujo de aire dentro y fuera del depósito de aire; el motor que es operable en un modo de Expansión de Aire (AE) y de modo de Expansor de Aire y Encendido (AEF) , en donde, en los modos AE y AEF, la válvula XovrC se mantiene cerrada durante una rotación completa del cigüeñal, y la válvula de admisión se mantiene abierta durante por lo menos 240 grados de CA de la misma rotación del cigüeñal.

2. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, la válvula de admisión se mantiene abierta durante por lo menos 270 grados de CA de la misma rotación del cigüeñal.

3. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, la válvula de admisión se mantiene abierta durante por lo menos 300 grados de CA de la misma rotación del cigüeñal.

4. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, una relación de compresión residual en una posición de cierre de la válvula de admisión es de 20 a 1 o menor.

5. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, una relación de compresión residual en una posición de cierre de la válvula de admisión es de 10 a 1 o menor.

6. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, la posición de cierre de la válvula de admisión y la posición de la abertura de la válvula de admisión son simétricas, dentro de más o menos 10 grados de CA, con respecto a la posición de punto muerto superior del pistón de compresión.

7. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, la posición de cierre de la válvula de admisión y la posición de abertura de la válvula de admisión son simétricas, dentro de más o menos 5 grados de CA, con respecto a la posición de punto muerto superior del pistón de compresión .

8. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, la posición de cierre de la válvula de admisión y la posición de abertura de la válvula de admisión son simétricas, dentro de más o menos 2 grados de CA, con respecto a la posición de punto muerto superior del pistón de compresión .

9. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en los modos AE y AEF, la válvula de admisión se mantiene abierta durante la misma rotación completa del cigüeñal.

10. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en el modo AE, la válvula de depósito de aire se abre, y el aire comprimido del depósito de aire se admite al cilindro de expansión, en el inicio de la carrera de expansión, el aire se expande en la misma carrera de expansión del pistón de expansión, transmitiendo energía al cigüeñal, y el aire se descarga en la carrera de escape.

11. El motor híbrido de aire de ciclo dividido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, en el modo AE, la válvula de depósito de aire se abre, y el aire comprimido del depósito de aire se admite al cilindro de expansión con combustible, en el inicio de una carrera de expansión, el cual se incendia, se quema y se expande en la misma carrera de expansión del pistón de expansión, transmitiendo energía al cigüeñal, y los productos de combustión se descarga en la carrera de escape.

12. El motor híbrido de aire de ciclo dividido caracterizado porque: un cigüeñal girable alrededor de un eje de cigüeñal ; un pistón de compresión recibido deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de compresión reciproca a través de una carrera de admisión y una carrera de compresión durante una sola rotación del cigüeñal; una válvula de admisión que controla selectivamente el flujo de aire de un orificio de admisión en el cilindro de compresión; un pistón de expansión recibido deslizablemente dentro de un cilindro de expansión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de expansión reciproca a través de una carrera de expansión y una carrera de escape durante una sola rotación del cigüeñal; un pasaje de cruzamiento que interconecta los cilindros de compresión y expansión, el pasaje de cruzamiento que incluye una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) que definen una cámara de presión entre las mismas; un depósito de aire conectado operativamente al pasaje de cruzamiento y operable selectivamente para almacenar aire comprimido del cilindro de compresión y para suministrar aire comprimido al cilindro de expansión; y una válvula de depósito de aire que controla selectivamente el flujo de aire dentro y fuera del depósito de aire; el motor que es operable en un modo de Expansor de Aire (AE) y un modo de Expansión de Aire y Encendido (AEF) , en donde, en los modos AE y AEF, la válvula XovrC se mantiene cerrada durante una rotación completa del cigüeñal, y la válvula de admisión se abre en una posición en la cual la presión en el cilindro de compresión es aproximadamente igual a la presión en el orificio de admisión.

13. Un método para operar un motor híbrido de aire de ciclo dividido que incluye: un cigüeñal girable alrededor de un eje de cigüeñal; un pistón de compresión recibido deslizablemente dentro de un cilindro de compresión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de compresión recíproca a través de una carrera de admisión y una carrera de compresión durante una sola rotación del cigüeñal; una válvula de admisión que controla selectivamente el flujo de aire en el cilindro de compresión; un pistón de expansión recibido deslizablemente dentro de un cilindro de expansión y conectado operativamente al cigüeñal tal que el pistón de expansión recíproca a través de una carrera de expansión y una carrera de escape durante una sola rotación del cigüeñal; un pasaje de cruzamiento que interconecta los cilindros de compresión y expansión, el pasaje de cruzamiento que incluye una válvula de compresión de cruzamiento (XovrC) y una válvula de expansión de cruzamiento (XovrE) que definen una cámara de presión entre las mismas; un depósito de aire conectado operativamente al pasaje de cruzamiento y operable selectivamente para almacenar el aire comprimido del cilindro de compresión y para suministrar el aire comprimido al cilindro de expansión; y una válvula de depósito de aire que controla selectivamente el flujo de aire dentro y fuera del depósito de aire; el motor que es operable en un modo de Expansor de Aire (AE) y un modo de Expansor de Aire y Encendido (AEF) ; el método caracterizado porque incluye las etapas de: mantener la válvula XovrC cerrada durante una rotación completa del cigüeñal; y mantener la válvula de admisión abierta durante por lo menos 240 grados de CA de la misma rotación del cigüeñal ; ¦ mediante lo cual el cilindro de compresión se desactiva para reducir el trabajo de bombeo realizado por el pistón de compresión en el aire de admisión.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque incluye la etapa de mantener la posición de cierre de la válvula de admisión y la posición de abertura de la válvula de admisión simétricas, dentro de más o menos 5 grados de CA, con respecto a la posición de punto muerto superior del pistón de compresión.

15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque incluye la etapa de mantener la abertura de la válvula intacta durante la misma rotación completa del cigüeñal.

16. ' El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque incluye la etapa de cerrar la válvula de admisión tal que una relación de compresión residual en la posición de cierre de la válvula de admisión es de 20 a 1 o menor.

17. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque incluye las etapas de: abrir la válvula de depósito de aire; y operar el motor en el modo AE al admitir el aire comprimido del depósito de airé al cilindro de expansión, en el inicio de una carrera de expansión, expandir el aire en la misma carrera de expansión del pistón de expansión, transmitir energía al cigüeñal, y descargar el aire en la carrera de escape.

18. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además incluye las etapas de: abrir la válvula de depósito de aire; y operar el motor en el modo AEF al admitir el aire comprimido del depósito de aire al cilindro de expansión con combustible, en el inicio de una carrera de expansión, el cual se enciende, se quema y se expande en la misma carrera de expansión del pistón de expansión, transmitiendo energía al cigüeñal, y descargar los productos de combustión en la carrera de escape.