PARTE SECONDA: MOTORI SPECIALI BREVETTATI
3) MOTORE
ENDOTERMICO CON PISTONI CHE SCORRONO SULL’ALBERO MOTORE CON SISTEMA
DESMODROMICO, E CON VALVOLA DI ASPIRAZIONE E SCARICO A DISCO ROTANTE.
Il
movimento dei pistoni comandati da sfere
che scorrono nelle cave del desmo, abbinato alla forza in rotazione, della valvola a
disco rotante durante la fase di
scoppio, creerà la rotazione dell’albero
che trasmetterà la forza motrice. I
pistoni aspirano la miscela, la comprimono, si espandono dopo lo scoppio, e scaricano
i gas combusti. A comandare lo
svolgimento della fasatura di immissione
e di scarico c’è una valvola del tipo a
disco rotante, calettata sull’albero motore,
e situata in mezzo ai due
pistoni.
La
valvola rotante oltre a comandare le fasi di aspirazione
e scarico, avrà quindi il compito, al momento dello scoppio, di aiutare
l’albero nella rotazione. In questo caso
è l’albero che spinge i pistoni i quali, senza l’abbinamento della forza di
rotazione impressa dalla valvola, probabilmente sarebbero soggetti a forze
svantaggiose per attrito, tra le sfere e le cave dell’ albero.
DESCRIZIONE:
Il motore di mia invenzione funziona
con movimenti alternativi di due
pistoni, abbinati al movimento rotatorio di una valvola centrale a disco, che
insieme, agevolano la rotazione dell’albero motore. I due pistoni si avvicinano
e si allontanano tra loro ciclicamente, scorrendo su cave desmodromiche
create nell’albero,con l’ausilio di sfere guidate
dalle cave stesse. Gli attriti a cui le sfere sarebbero soggette nel realizzare
il moto rotatorio dell’albero, sarebbero in gran parte abbattuti
dall’importante aiuto della valvola rotante centrale che, al momento della fase
di scoppio, ruota nel cilindro e con essa l’albero sul
quale è calettata. In questa condizione è l’albero che ruota, mentre le sfere conseguono il movimento alternativo
dei pistoni. Questo importante
abbinamento dei movimenti, è la base del funzionamento di questo progetto “rotoalternativo”.
Al fine di ottenere cilindrate maggiori,
si possono impiegare più pistoni in
serie sul medesimo albero, che avrà quindi una ripetizione delle “cave desmodromiche”. Ovviamente al centro di ogni
coppia di pistoni ci sarà calettata la valvola a disco rotante. Un sistema così
ripetuto, con cave opportunamente sfasate tra di esse,
permetterebbe il vantaggio di ottenere coppie motrici più regolari,
inoltre i motori così realizzati avranno
un baricentro molto basso. I componenti di questo
propulsore sarebbero quindi di diametri contenuti, a tutto vantaggio anche di
minori forze d’inerzia in gioco. Analizziamo ora il funzionamento, prendendo in
esame un motore con soli due pistoni e una valvola rotante;(questo
esempio si riferisce ad un motore da kart di 200 centimetri cubici a ciclo otto
a 4 tempi a benzina). E’ comunque importante
sottolineare che questo nuovo motore può essere progettato anche a cicli
diversi, per esempio a ciclo diesel, e può essere impiegato su macchine
diverse: su automobili, su moto,barche ecc….
I disegni-01/A
e 01/B mostrano i principali particolari di cui è composto. L’albero motore
1) che trasmette la coppia motrice,
ruota intorno al proprio asse supportato da due
cuscinetti 2). Essi sono di tipo a sfere, ma possono anche essere
bronzine tradizionali di materiale antifrizione. L’albero motore funziona da
albero desmo; cioè ci sono
due cave fresate che grazie a una o più sfere di collegamento 3) con i pistoni alternativi 4), creano la rotazione dell’albero. I
pistoni 4) hanno un movimento solo
assiale; si avvicinano l’uno con l’altro, poi si allontanano e così via,
secondo la legge più o meno complessa stabilita dal disegno del desmo. Ad impedire la rotazione dei pistoni ci sono due
estremità guidate da due cave nel cilindro. Il disegno-02 mostra le sedi nel cilindro.
Come si nota il pistone è composto da più elementi uniti. Questa scomposizione serve per l’inserimento delle
sfere 3) durante il montaggio del
pistone sul desmo.
Prevedo diversi studi di scomposizioni, per inserire un maggior numero
di sfere al fine di diminuire il carico gravoso che sopportano, durante il
movimento nell’albero. Una importante novità di questo motore è la possibilità di
progettare leggi desmodromiche complesse
asimmetriche, che stabiliscono nel modo più
redditizio, i tempi del motore, grazie ai quali viene creata l’energia
meccanica di spinta e di rotazione.
I tempi di questa unità
normalmente sarebbero quattro: aspirazione: (i due pistoni si
allontanano tra loro, la valvola rotante 6)
grazie all’asola di cui è provvista, permette l’entrata della carica fresca che
viene aspirata), compressione: (i pistoni si avvicinano l’uno con
l’altro verso la valvola che, grazie alle tenute visibili nel disegno-04, isola la miscela compressa
sia dal collettore d’aspirazione che dallo scarico), scoppio con espansione (l’asola della
valvola rotante si gira in posizione rivolta verso la candela che crea lo
scoppio. Questa fase fa riespandere i pistoni allontanandoli). Scarico, (i
pistoni grazie al desmo si riavvicinano e la valvola
mette in comunicazione i gas combusti con l’esterno). L’asola della valvola
sarà di forma studiata adeguatamente, visto che ha anche il compito di essere
una camera di combustione.
Il disegno di leggi desmodromiche
complesse permetterebbe per esempio, l’incredibile vantaggio di creare una combustione
a volume costante. (in questo caso i tempi di funzionamento sarebbero
maggiori di quattro).
In un motore tradizionale con biella e
manovella, i pistoni si muovono con
cinematismo “fisso”. La miscela si incendia e completa
la sua accensione, impiegando un determinato tempo, (anche se parliamo di millisecondi). Ora lo stantuffo non può “aspettare” il completamento
dell’accensione (a volume costante), e ciò causa una diminuzione del rendimento
termico. Si pensi che per raggiungere un buon compromesso, si anticipa
l’accensione, cioè il “povero” pistone che sta ancora
salendo, già sopporta l’inizio
dell’accensione. Ciò crea delle forze contrarie che generano in certi casi
vibrazioni dannose, (il così detto battito in testa) = perdita di potenza. Nel
mio motore invece, può avvenire anche una combustione a volume costante.
Voglio sottolineare inoltre, la possibilità che ha il mio
propulsore,di ottenere elevati
rendimenti volumetrici grazie ad uno “spinto” sincronismo tra la legge desmodromica e l’asola della valvola rotante. Il desmo così progettato permetterebbe ai pistoni di aspirare
la carica, con una durata totale in gradi superiore e più proficua di un motore
tradizionale
Inoltre vorrei aggiungere che potrei anche raddoppiare le
cave del desmo (ovviamente i pistoni sarebbero un po’
più lunghi). Questa aggiunta servirebbe per implementare il numero delle sfere
di trasmissione, al fine di dimezzare le usure meccaniche e raddoppiare
l’affidabilità.
Man mano svilupperò
questa unità, potrei anche decidere di sostituire le sfere con dei perni
cilindrici più profondi, per avere un contatto maggiore sui fianchi.
Le tenute dei pistoni da me inventati,
sono le classiche fasce circolari tipiche dei motori a scoppio esistenti. Cioè ci sarà una o più fasce elastiche di tenuta, più una
fascia raschiaolio. Ovviamente i pistoni avranno le
fasce sia tra cilindro e pistone, sia tra pistone e albero. La
valvola rotante invece, essendo “aperta” da una parte, oltre alle due fasce
cilindriche “normali” per lato, avrà sul
dorso, due fasce di chiusura trasversali che delimitano l’apertura.
(vedi disegno-04). Altrimenti non sarebbe rispettato il rapporto geometrico di
compressione! Tuttavia il disegno-04 è solo schematico, le fasce
trasversali saranno sistemate adeguatamente con mollette di precarico del tipo a serpentina, che assicureranno l’affidabilità della tenuta.
Per quanto riguarda l’alimentazione, sarà
assicurata dai sistemi ad iniezione comandati da centralina elettronica
tradizionali. L’impianto elettrico assicurerà sicuramente i canoni di inquinamento secondo le norme di legge.
Per la lubrificazione del mio motore
prevedo, grazie ad un semplice raccordo sistemato sui coperchi laterali,
l’entrata di olio comandato eventualmente da una pompa
esterna.
Potrei anche far entrare il lubrificante
da un coperchio e farlo uscire dall’opposto, facendolo scorrere all’interno
dell’albero motore, il quale sarà cavo con le estremità finali tappate. Inutile dire
che i coperchi hanno dei paraoli di tenuta.
In questo caso potrei prevedere uno o più
forellini radiali, tra albero e disco, al fine di trasportare un getto d’olio,
per la lubrificazione anche delle fasce di tenuta della
valvola rotativa. Ovviamente i forellini si troverebbero al centro delle due
fasce, così ne assicurerebbero la lubrificazione,
senza fuoriuscita d’olio. Il disegno-04
chiarisce l’idea.
Il raffreddamento del motore sarà del
tipo a liquido refrigerante forzato da una pompa. Logicamente lo smaltimento
del calore, sarà aiutato anche dal passaggio dell’olio.
Tuttavia nel disegno-01 si nota il raffreddamento ad aria, grazie alle alette
della fusione del cilindro 5), ma è
solo per una scelta giustificata da semplicità costruttiva.
DISEGNO 01/A
DISEGNO 01/B
ù
DISEGNO 02
DISEGNO 03: (tenute dei
pistoni)
DISEGNO 04: (tenute
valvola a disco rotante)
A
smorzare la forza d’inerzia alternativa dei pistoni, potrebbe essere utile
l’impiego di una molla la quale restituirà l’energia
frenata durante l’inversione alternativa.
L’esempio
seguente mostra l’impiego di molle di
contrasto.
Ringrazio per l’attenzione e nel
caso foste interessati sarei lieto di discuterne.
Omar Radice