BR102018070553A2

BR102018070553A2 - Pistão para alternância

Info

Publication number: BR102018070553A2
Application number: BR102018070553-9A
Authority: BR
Inventors: Nam Hyo Cho; Changdeo D. Gaikwad; Nagesh Choudhary; Amandeep Sharma
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2019-09-17
Also published as: US10731600B2; US20190136794A1

Abstract

“pistão para alternância” um pistão inclui um corpo de pistão possuindo uma superfície cilíndrica externa e definido ao longo de um eixo geométrico central de pistão longitudinal. o pistão inclui adicionalmente um copo de pistão com um perfil de meia seção com uma entrada do copo estendendo-se radialmente a partir do eixo geométrico central de pistão longitudinal; um rebaixo de copo que se estende radialmente a partir da entrada do copo; e uma prateleira de fuligem que se estende a partir do rebaixo de copo para definir uma altura axial da prateleira de fuligem (h) e uma largura radial da prateleira de fuligem (w). a prateleira de fuligem inclui um degrau interno sendo formado por uma superfície de base do degrau interno que se estende radialmente a partir do rebaixo de copo; um degrau externo sendo formado por uma superfície de ressalto do degrau que se estende axialmente a partir da superfície de base do degrau interno e uma superfície de base do degrau externo que se estende radialmente a partir da superfície de ressalto do degrau; e uma superfície de ressalto da prateleira de fuligem que se estende axialmente a partir da superfície de base do degrau externo até a superfície de perímetro de extremidade.

Description

[001] A presente revelação se refere no geral a motores de combustão interna e, mais especificamente, a pistões para tais motores.

FUNDAMENTOS DA REVELAÇÃO [002] Um motor a diesel de injeção direta é um motor de combustão interna no qual o combustível injetado é inflamado como um resultado das condições de temperatura e pressão dentro de uma câmara de combustão. As características dos pistões que formam a câmara de combustão no motor são particularmente importantes no que diz respeito à eficiência e às emissões de saída do motor. Por exemplo, os motores estão sujeitos a padrões de emissões cada vez mais rigorosos para materiais particulados, cuja fonte pode ser a formação de fuligem na câmara de combustão. Por conseguinte, existe uma necessidade de pistões que minimizem a formação de fuligem.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO [003] A revelação provê motores de combustão interna com pistões possuindo copos do pistão configurados para reduzir a formação de fuligem.

[004] Em um aspecto, um pistão é provido para alternar no interior de um furo do cilindro possuindo um raio do furo do cilindro (R) em um motor de combustão interna. O pistão inclui um corpo de pistão possuindo uma superfície cilíndrica externa e definido ao longo de um eixo geométrico central de pistão longitudinal. O corpo de pistão tem uma primeira extremidade do pistão axial e uma segunda extremidade do pistão axial. O pistão ainda inclui um copo de pistão definido na primeira extremidade do pistão axial e circundado por uma superfície do perímetro de extremidade na primeira extremidade do pistão axial. O copo de pistão tem um perfil de meia seção com uma entrada do copo que se estende radialmente a partir do eixo geométrico central de pistão longitudinal; um rebaixo do copo que se estende radialmente a partir da entrada do copo e define uma profundidade do copo

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 12/47 / 22 (D); e uma prateleira de fuligem que se estende a partir do rebaixo de copo até a superfície do perímetro de extremidade para definir uma altura axial da prateleira de fuligem (H) e uma largura radial da prateleira de fuligem (W). A prateleira de fuligem inclui um degrau interno sendo formado por uma superfície de base do degrau interno que se estende radialmente a partir do rebaixo de copo; um degrau externo sendo formado por uma superfície de ressalto do degrau que se estende axialmente a partir da superfície de base do degrau interno e uma superfície de base do degrau externo que se estende radialmente a partir da superfície de ressalto do degrau; e uma superfície de ressalto da prateleira de fuligem que se estende axialmente a partir da superfície de base do degrau externo até à superfície de perímetro de extremidade. A superfície de ressalto da prateleira de fuligem e a superfície de perímetro de extremidade formam uma borda anelar do copo. O copo de pistão tem um raio do copo (Rl) definido entre o eixo geométrico central de pistão longitudinal e a borda anelar do copo que é aproximadamente 70 % do raio do furo do cilindro (R). A superfície de ressalto do degrau do degrau externo define uma altura axial do degrau externo (Hl) que é aproximadamente 40 % da altura axial da prateleira de fuligem (Η). A profundidade do copo (D) é de aproximadamente 50 % do raio do copo (Rl).

[005] Em outro aspecto, um pistão é provido para alternar no interior de um furo do cilindro possuindo um raio do furo do cilindro (R) em um motor de combustão interna. O pistão inclui um corpo de pistão com uma superfície cilíndrica externa e definido ao longo de um eixo geométrico central de pistão longitudinal. O corpo de pistão tem uma primeira extremidade do pistão axial e uma segunda extremidade do pistão axial. O pistão ainda inclui um copo de pistão definido na primeira extremidade do pistão axial e circundado por uma superfície do perímetro de extremidade na primeira extremidade do pistão axial. O copo de pistão tem um perfil de meia seção com uma entrada do copo se estendendo radialmente a partir do eixo

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 13/47 / 22 geométrico central de pistão longitudinal e definindo um meio ângulo do piso do copo de aproximadamente 72°. O perfil inclui adicionalmente um rebaixo de copo que se estende radialmente a partir da entrada do copo e define uma profundidade do copo (D). O rebaixo de copo é formado por uma superfície curva que se estende a partir da entrada do copo e faz a transição para uma parede lateral de rebaixo de copo, a parede lateral de rebaixo de copo sendo geralmente paralela ao eixo geométrico central de pistão longitudinal. O perfil inclui adicionalmente uma prateleira de fuligem que se estende a partir da parede lateral de rebaixo de copo até à superfície do perímetro de extremidade em uma borda anelar do copo para definir uma altura axial da prateleira de fuligem (H) e uma largura radial da prateleira de fuligem (W). A prateleira de fuligem inclui uma superfície de base que se estende radialmente a partir da parede lateral de rebaixo de copo e uma superfície de ressalto que se estende axialmente a partir da superfície de base. O copo de pistão tem um raio do copo (Rl) definido entre o eixo geométrico central de pistão longitudinal e a borda anelar do copo que é aproximadamente 70% do raio do furo do cilindro (R). A entrada do copo e o rebaixo de copo definem coletivamente um raio interno do copo (R2) entre o eixo geométrico central de pistão longitudinal e a prateleira de fuligem, o raio interno do copo (R2) sendo aproximadamente 50 % do raio do furo do cilindro (R). A profundidade do copo (D) é de aproximadamente 50 % do raio do copo (Rl).

[006] Os detalhes de uma ou mais modalidades são apresentados nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outras características e vantagens tornar-se-ão evidentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [007] A figura l é uma primeira vista parcial em corte transversal de um motor possuindo um pistão de acordo com uma modalidade de exemplo;

a figura 2 é uma segunda vista parcial em corte transversal de

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 14/47 / 22 um motor da figura 1 de acordo com uma modalidade de exemplo;

a figura 3 é uma vista parcial mais detalhada de um copo de pistão do pistão das figuras 1 e 2 de acordo com uma modalidade de exemplo;

a figura 4 é uma vista parcial mais detalhada de um copo de pistão de acordo com um outro exemplo de modalidade;

as figuras 5A e 5B são representações gráficas da mistura de ar e combustível durante o processo de combustão no interior do copo de pistão da figura 3 de acordo com uma modalidade de exemplo;

as figuras 6A e 6B são representações gráficas da mistura de ar e combustível durante o processo de combustão no interior do copo de pistão da figura 4 de acordo com uma modalidade de exemplo;

as figuras 7A a 7D são representações gráficas de vários tipos de níveis de emissões associadas aos copos das figuras 1 a 4 de acordo com uma modalidade de exemplo;

as figuras 8A e 8B são representações gráficas de características de emissões para pelo menos os copos do pistão das figuras 1 a 3 de acordo com uma modalidade de exemplo; e a figura 9 é uma representação gráfica de características de emissões para os copos do pistão das figuras 1 a 4 de acordo com uma modalidade de exemplo.

[008] Os símbolos de referência semelhantes nos vários desenhos indicam elementos semelhantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA [009] A seguir descrevem-se uma ou mais modalidades de exemplo dos pistões revelados e dos motores de combustão interna com pistões, como mostrado nas figuras em anexo dos desenhos descritos brevemente acima. Vários exemplos aqui referem-se ao contexto de um motor para uma máquina de trabalho. Será entendido, no entanto, que os exemplos revelados podem ser utilizados em uma variedade de configurações. Várias modificações às

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 15/47 / 22 modalidades de exemplo podem ser contempladas por um versado na técnica. [0010] As figuras 1 e 2 são vistas parciais em corte transversal de um motor de combustão interna 100. Em geral, a figura 2 pode ser considerada uma vista do motor 100 da figura 1 girado em torno de um eixo geométrico central longitudinal do pistão 101. Em um exemplo, o motor 100 opera no principal dos pistões oscilantes movidos em resposta a um evento de combustão em uma câmara de combustão, como descrito abaixo. O movimento oscilante dos pistões é convertido em movimento rotativo através dos meios de um eixo de manivela (não mostrado). No entanto, deve ser evidente para os versados na técnica que o movimento oscilante dos pistões pode ser utilizado em vários tipos de motores, particularmente motores de potência para veículos em movimento.

[0011] Como descrito em maior detalhe abaixo, o motor 100 é configurado para resultar em melhores emissões de saída do motor, particularmente uma redução na fuligem durante o processo de combustão. A fuligem geralmente inclui uma combinação de fumaça e material particulado, por exemplo, proveniente de carbono impuro resultante da combustão incompleta. Como tal, a fuligem pode ser reduzida misturando-se mais uniformemente o combustível e o ar na câmara de combustão.

[0012] Como mostrado, o motor 100 inclui um bloco 102 possuindo um número de furos do cilindro 104 definidos pelos revestimentos do cilindro 106 para receber os pistões oscilantes 108, dos quais apenas um é mostrado. Uma cabeça do cilindro 130 limita uma extremidade do furo do cilindro 104 e aloja os componentes para liberar combustível e ar ao furo do cilindro 104, como descrito em maior detalhe abaixo.

[0013] Embora não seja mostrado em detalhe, o pistão 108 inclui um corpo de pistão cilíndrico 110 possuindo uma conexão pivotante através de um pino de pistão e uma biela para um eixo de manivela para prover uma potência rotativa emitida em resposta à oscilação do pistão 108. Deve ser

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 16/47 / 22 notado que uma pluralidade de pistões 108 pode ser provida dependendo dos requisitos e ciclo de serviço do motor 100.

[0014] O corpo de pistão 110 tem uma superfície cilíndrica externa ou parede lateral 112 e primeira e segunda extremidades axiais 114, 116. Um copo de pistão (ou combustão) 300 é definido no corpo 110 do pistão 108 na primeira extremidade axial 114. O copo de pistão 300 é discutido em maior detalhe abaixo.

[0015] O pistão 108 está arranjado no interior do furo do cilindro 104 para definir uma câmara de combustão 120 limitada pelo revestimento do cilindro 106, a cabeça do cilindro 130, e o copo de pistão 300. A cabeça 130 tem passagens ou portas de admissão 132 e passagens ou portas de exaustão 134. Uma válvula de admissão 136 é posicionada para abrir e fechar a passagem de admissão 132 para permitir seletivamente a entrada de ar na câmara de combustão 120, e uma válvula de exaustão 138 é posicionada para abrir e fechar a passagem de exaustão 134 para permitir seletivamente a saída dos produtos de combustão da câmara de combustão 120. Um injetor de combustível 140 está arranjado dentro da cabeça do cilindro 130 com uma ponta de injetor 142 posicionada para fornecer combustível para a câmara de combustão 120 em um ângulo de pulverização de combustível 144. O injetor de combustível 140 pode ser inclinado em relação ao eixo geométrico central longitudinal 101, como mostrado, ou coaxial com o eixo geométrico central longitudinal 101.

[0016] O combustível pode ser injetado coaxialmente com o eixo geométrico do injetor 140 em um padrão irradiado de modo a permear a câmara de combustão 120. O número de orifícios discretos providos no injetor 140, as áreas de fluxo transversal e o ângulo de pulverização pode variar.

[0017] Embora não seja mostrado, o ar de admissão é pressurizado por um compressor de um turbocompressor e resfriado por meio de um pósresfriador, e os gases de exaustão passam através de uma turbina do

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 17/47 / 22 turbocompressor e, em seguida, de uma exaustão após os dispositivos de tratamento. Em algumas aplicações, a recirculação dos gases de exaustão pode ser provida para reduzir as temperaturas de combustão e reduzir os óxidos de nitrogênio.

[0018] Em um exemplo, o motor 100 opera em um ciclo de ignição por compressão no qual o ar que entrou na câmara de combustão 120 através da passagem de admissão 132 e da válvula de admissão 136 é pressurizado a tal ponto que o combustível injetado do injetor de combustível 140 no tempo apropriado e na quantidade apropriada é inflamado pelo calor de compressão. Em uma modalidade, o motor 100 opera de acordo com um ciclo de combustão de quatro tempos, embora em outras modalidades, o motor 100 possa operar de acordo com um ciclo de dois tempos ou outro de combustão.

[0019] Da mesma forma, em um exemplo, o ciclo de combustão e de expansão de quatro tempos inclui um curso de sucção ou de admissão de ar, um curso de compressão de ar, um curso de explosão logo após a injeção de combustível e um curso de exaustão. Durante o curso de admissão, que inicia no ponto morto superior (TDC - top dead center) e termina no ponto morto inferior (BDC - bottom dead center), a válvula de admissão 136 fica aberta de tal modo que o pistão 108 puxa o ar para dentro do furo do cilindro 104 através do seu movimento descendente. Através do curso de admissão, o gás de admissão sofre um movimento de fluxo toroidal ou de redemoinho no furo do cilindro 104. A intensidade do fluxo de redemoinho ou momento angular pode ser medida em um banco de fluxo de redemoinho como uma razão de redemoinho, que é não dimensional e geralmente independente da velocidade do motor.

[0020] Durante o curso de compressão subsequente, a válvula de admissão 136 se fecha e o pistão 108 sobe para comprimir o ar no furo do cilindro 104. Durante o curso de combustão, que está próximo de TDC, o combustível é injetado na câmara de combustão 120, particularmente o copo

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 18/47 / 22 de pistão 300, e é inflamado pela temperatura e pressão elevadas. As figuras 1 e 2 representam o pistão 108 perto do TDC, por exemplo, durante o início do curso de combustão à medida que o combustível é introduzido na câmara de combustão 120. Como descrito em maior detalhe abaixo, o copo de pistão 300 inclui características para melhorar a mistura do ar e combustível.

[0021] Após a combustão, a liberação de energia da mistura de combustível e ar conduz o pistão 108 para baixo no furo do cilindro 104 para produzir energia cinética. Durante o curso de exaustão, a válvula de exaustão 138 é aberta conforme o pistão 108 sobe para forçar os produtos de exaustão para fora do furo do cilindro 104.

[0022] Embora não seja mostrado, a operação do motor 100 (por exemplo, os injetores de combustível 140, pistões 108, válvulas 136, 138, etc.) pode ser controlada por um sistema de controle com um controlador, que pode ser configurado como um dispositivo de computação com dispositivos de processador associados e arquiteturas de memória, como um circuito de computação com fio (ou circuitos), como um circuito programável ou outro. Como tal, o controlador pode ser configurado para executar várias funcionalidades computacionais e de controle em relação à máquina de trabalho e/ou sistema associado.

[0023] A figura 3 é uma vista em corte transversal de meio perfil do copo de pistão 300 de acordo com uma modalidade exemplar. Para clareza nesta discussão, o eixo geométrico central do copo de pistão está alinhado com o eixo geométrico do cilindro do motor, embora outras modalidades possam variar. Como referido acima, o copo de pistão 300 é anelar de tal modo que a estrutura global corresponde à vista da figura 3 girado em torno do eixo geométrico central longitudinal do pistão 101. Os termos “radial” e “axial” são aqui utilizados para fazer referência às orientações relativas ao eixo geométrico central longitudinal 101 em um sistema de coordenadas cilíndrico. Em particular, o termo “radial” refere-se a uma direção ou

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 19/47 / 22 orientação perpendicular ao eixo geométrico central longitudinal 101, e o termo “axial” refere-se a uma direção ou orientação paralela ao eixo geométrico central longitudinal 101.

[0024] Geralmente, o copo de pistão 300 é formado na primeira extremidade do pistão axial 114 do corpo de pistão 110 oscilando no interior do furo do cilindro 104 possuindo um raio do furo do cilindro 302 (R). Como tal, o copo de pistão 300 é circundado por uma superfície perimétrica de extremidade 304 que se estende entre o copo de pistão 300 e a superfície 112 cilíndrica externa do corpo de pistão 110.

[0025] Neste exemplo, o copo de pistão 300 inclui uma entrada do copo 310 que se estende radialmente para fora do eixo geométrico central longitudinal 101 e axialmente para dentro no corpo de pistão 110. Em uma modalidade, a entrada do copo 310 é geralmente plana e se estende em um ângulo 312 em relação ao eixo geométrico central longitudinal 101 de aproximadamente 72^o. Nesse contexto, “aproximadamente 72°” inclui um ângulo de 72° ± 5°, embora outros valores de ângulo possam ser providos. Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0026] Como também mostrado na figura 3, o copo de pistão 300 inclui um rebaixo 320 que se estende radialmente para fora a partir da entrada do copo 310. Nesta modalidade, o rebaixo de copo 320 inclui uma superfície curva 322 que se estende axialmente para dentro do corpo de pistão 110 e faz a transição para fora da parede lateral de um rebaixo de copo 324. Em uma modalidade, o rebaixo de copo 320 define uma profundidade do copo 326 (D) que é a profundidade axial máxima do copo de pistão 300 em relação à superfície do perímetro de extremidade 304 da extremidade do pistão 114.

[0027] A profundidade de copo 326 (D) e o raio do furo 302 (R) podem ser dimensionados para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como exemplo, a profundidade do copo 326 (D) pode ser de

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 20/47 / 22 aproximadamente 50 % do raio do furo do cilindro 302 (R). Em particular, a profundidade do copo 326 (D) é de aproximadamente 47 % (por exemplo, 47 % ± 10 %) do raio do furo do cilindro 302 (R).

[0028] No exemplo representado, a parede lateral de rebaixo de copo

324 é geralmente paralela ao eixo geométrico central longitudinal 101. Por outras palavras, neste exemplo, o rebaixo de copo 320 não tem reentrância. Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0029] O copo de pistão 300 inclui adicionalmente uma prateleira de fuligem 330 que se estende a partir da parede lateral de rebaixo de copo 324 para a superfície de perímetro de extremidade 304. A prateleira de fuligem 330 pode ser considerada como possuindo uma altura axial da prateleira de fuligem 332 (H) e uma largura radial de prateleira de fuligem 334 (W). A prateleira de fuligem 330 inclui uma superfície de base 340 que se estende geralmente na direção radial da parede lateral de rebaixo de copo 324 e uma superfície de ressalto 350 estendendo-se geralmente em uma direção axial da superfície de base 340. Em um exemplo, a superfície de base 340 pode estar completamente na direção radial, por exemplo, aproximadamente 90^o em relação ao eixo geométrico central longitudinal 101. Em outros exemplos, a superfície de base 340 pode ser ligeiramente inclinada, por exemplo, inferior a 150 ou inferior a 100 em relação à linha radial e estendendo-se ligeiramente axialmente para fora. Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução de formação de fuligem.

[0030] A altura axial 332 (Η), o raio do furo do cilindro 302 (R) e a largura radial 334 (W) podem ser dimensionados para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como um exemplo, a altura axial 332 (H) da prateleira de fuligem 330 é de aproximadamente 10% do raio do furo do cilindro 302 (R), e a largura radial 334 (W) da prateleira de fuligem 330 é de aproximadamente 10% do raio do furo do cilindro 302 (R).

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 21/47 / 22 [0031] A prateleira de fuligem 330 é unida com o rebaixo de copo

320 em um rebordo do copo anelar 328. O rebordo do copo 328 pode ser de aproximadamente 100°, embora em outras modalidades o rebordo do copo 328 pode outros ângulos, como aproximadamente 90°. Em alguns exemplos, o rebordo do copo 328 pode ser ligeiramente arredondado, por exemplo, com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 1 mm (por exemplo, 1 mm ± 0,25 mm) ou inferior a aproximadamente 0,5 mm (por exemplo 0,5 mm ± 0,25 mm). Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0032] A prateleira de fuligem 330 é unida com a superfície do perímetro de extremidade 304 em uma borda anelar do copo 352. A borda do copo 352 pode ser de aproximadamente 90°. Em alguns exemplos, a borda do copo 352 pode ser ligeiramente arredondada, por exemplo, com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 1 mm (por exemplo, 1 mm ± 0,25 mm) ou inferior a aproximadamente 0,5 mm (por exemplo 0,5 mm ± 0,25 mm). Em outros exemplos, a borda do copo 352 pode ser chanfrada, tal como chanfrada com um corte inferior a aproximadamente 0,25 mm. Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0033] Em uma modalidade, o copo de pistão 300 tem um raio do copo 362 (Rl) na direção radial a partir do eixo geométrico central longitudinal 101 para a borda do copo 352. O raio do copo 360 (Rl) e o raio do furo 302 (R) podem ser dimensionados para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como exemplo, o raio do copo 360 (R1) pode ser de aproximadamente dois terços (ou 67%) do raio do furo do cilindro 302 (R). Nesse contexto, “aproximadamente 67%” pode ser considerado 67 % ± 10%. Como outro exemplo, o raio do copo 360 (R1) pode ser de aproximadamente 70% (por exemplo, 70 % ± 10 %) do raio do furo do cilindro 302 (R).

[0034] Além disso, o pistão 300 pode ser considerado como

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 22/47 / 22 possuindo um raio do copo interno 362 (R2) na direção radial do eixo geométrico central longitudinal 101 para o rebordo do copo 328. O raio do copo interno 362 (R2) e raio do furo 302 (R) pode ser dimensionado para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como um exemplo, o raio do copo interno 362 (R2) é de aproximadamente 50% (por exemplo, 50 % ± 10%) do raio do furo do cilindro 302 (R). Em particular, o raio do copo interno 362 (R2) é de aproximadamente 47% (por exemplo, 47% ± 10%) do raio do furo do cilindro 302 (R).

[0035] A figura 4 é um corte transversal de meio perfil de um copo

400 de acordo com outra modalidade exemplar. Salvo indicação em contrário, o copo 400 é semelhante ao copo de pistão 300 da figura 3. Como acima, o copo de pistão 400 é anelar de tal modo que a estrutura global corresponde à vista da figura 4 girado em torno de um eixo geométrico central longitudinal 402. O copo de pistão 400 é formado em uma primeira extremidade do pistão axial 482 do corpo de pistão 480 oscilando no interior de um furo do cilindro 484 com um raio do furo do cilindro 486 (R). Como tal, o copo de pistão 400 está circundado por uma superfície de perímetro de extremidade 488 que se estende entre o copo de pistão 400 e a superfície cilíndrica externa 490 do corpo de pistão 480.

[0036] Neste exemplo, o copo de pistão 400 inclui uma entrada de copo 410 que se estende radialmente para fora a partir do eixo geométrico central longitudinal 402 e axialmente para dentro no corpo de pistão 480. Em uma modalidade, a entrada de copo 410 é geralmente plana e se estende em um ângulo 412 em relação ao eixo geométrico central longitudinal 402 de aproximadamente 72^o. Nesse contexto, “aproximadamente 72°” inclui um ângulo de 72° ± 5°, embora outros valores de ângulo possam ser providos. Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0037] Como também mostrado na figura 4, o copo de pistão 400

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 23/47 / 22 inclui um rebaixo de copo 420 que se estende radialmente para fora da entrada do copo 410. Nesta modalidade, o rebaixo de copo 420 inclui uma superfície curva 422 que se estende axialmente para dentro do corpo de pistão 480 e faz a transição para fora para uma parede lateral de rebaixo de copo 424. Em uma modalidade, o rebaixo do corpo 420 define uma profundidade do copo 426 (D) que é a profundidade axial máxima do copo de pistão 400 em relação à superfície de perímetro de extremidade 488 da extremidade do pistão 482.

[0038] A profundidade do copo 426 (D) e o raio do furo 486 (R) podem ser dimensionados para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como exemplo, a profundidade do copo 426 (D) pode ser de aproximadamente 50% (por exemplo, 50% ± 10%) do raio do furo do cilindro 486 (R). Em particular, a profundidade do copo 426 (D) é de aproximadamente 47% (por exemplo, 47% ± 10%) do raio do furo do cilindro 486 (R).

[0039] Em um exemplo, a parede lateral de rebaixo de copo 424 é geralmente paralela ao eixo geométrico central longitudinal 402. Em outras palavras, neste exemplo, o rebaixo de copo 420 não tem reentrância. Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0040] O copo de pistão 400 inclui adicionalmente uma prateleira de fuligem 430 que se estende a partir da parede lateral de rebaixo de copo 424 até a superfície de perímetro de extremidade 304. A prateleira de fuligem 430 pode ser considerada como possuindo uma altura axial da prateleira de fuligem 432 (H) e uma largura radial da prateleira de fuligem 434 (W). A altura axial 432 (Η), o raio do furo do cilindro 486 (R) e a largura radial 434 (W) podem ser dimensionados para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como exemplo, a altura axial 432 (H) da prateleira de fuligem 430 é de aproximadamente 10% do raio do furo do cilindro 486 (R), e a largura

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 24/47 / 22 radial 434 (W) da prateleira de fuligem 430 é de aproximadamente 10% do raio cilindro de furo do cilindro 486 (R).

[0041] Nesta modalidade, a prateleira de fuligem 430 é de “degrau duplo” com um degrau interno 440 e um degrau externo 450. O degrau interno 440 inclui uma superfície de base do degrau interno 442 que se estende em uma direção radial a partir da parede lateral de rebaixo de copo 424. Em uma modalidade, a superfície de base do degrau interno 442 estendese substancialmente na direção radial, por exemplo, aproximadamente 90^o em relação ao eixo geométrico central longitudinal 402. Em outras modalidades, a superfície de base do degrau interno 442 pode ser ligeiramente inclinada em relação à radial (por exemplo, menos de 15°, ou menos de 10°). Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0042] O degrau externo 450 é formado por uma superfície de ressalto do degrau 452 que se estende axialmente em relação à superfície de base do degrau interno 442. Em uma modalidade, a superfície de ressalto do degrau 452 é substancialmente paralela ao eixo geométrico central longitudinal 402. O degrau externo 450 inclui adicionalmente uma superfície de base do degrau externo 454 que se estende radialmente a partir da superfície de ressalto do degrau 452. Em uma modalidade, a superfície de base do degrau externo 454 estende-se substancialmente na direção radial, por exemplo, aproximadamente 90o em relação ao eixo geométrico central longitudinal 402. Em outras modalidades, a superfície de base do degrau externo 454 pode ser ligeiramente inclinada em relação à radial (por exemplo, inferior a 15° ou inferior a 10°). Como descrito em maior detalhe abaixo, estas características podem contribuir para a redução da formação de fuligem.

[0043] A prateleira de fuligem 430 também inclui uma superfície de ressalto da prateleira de fuligem 460 que se estende na direção axial da superfície de base do degrau externo 454 para a superfície de perímetro de

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 25/47 / 22 extremidade 488. Em uma modalidade, a superfície de ressalto da prateleira de fuligem 460 é paralela ao eixo geométrico central longitudinal 402, embora em outras modalidades, a superfície de ressalto da prateleira de fuligem 460 possa ser inclinada.

[0044] A superfície de ressalto do degrau 452 do degrau externo 450 define uma altura axial do degrau externo 496 (Hl). A altura axial do degrau externo 496 (Hl) e a altura axial da prateleira do copo 432 (H) podem ser dimensionadas para reduzir a formação de fuligem. Por exemplo, a altura axial do degrau externo 496 (Hl) pode ser aproximadamente 40% da altura axial da prateleira do copo 432 (H). Nesse contexto, “aproximadamente 40%” inclui 40% ± 10%. Em algumas modalidades, a altura axial do degrau externo 496 (Hl) pode ser inferior a aproximadamente 40% da altura axial da prateleira do copo 432 (H).

[0045] O degrau interno 440 da prateleira de fuligem 430 é unido com o rebaixo de copo 420 em um rebordo do copo anelar 428. O rebordo do copo 428 pode ser de aproximadamente 90°. Em alguns exemplos, o rebordo do copo 428 pode ser ligeiramente arredondado, por exemplo, com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 1 mm (por exemplo, 1 mm ± 0,25 mm) ou inferior a aproximadamente 0,5 mm (por exemplo 0,5 mm ± 0,25 mm).

[0046] A superfície de ressalto da prateleira de fuligem 460 é unida à superfície de perímetro de extremidade 488 em uma borda anelar do copo 456. A borda do copo 456 pode ser de aproximadamente 90°. Em alguns exemplos, a borda do copo 456 pode ser ligeiramente arredondada, por exemplo, com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 1 mm (por exemplo, 1 mm ± 0,25 mm) ou inferior a aproximadamente 0,5 mm (por exemplo 0,5 mm ± 0,25 mm). Em outros exemplos, a borda do copo 456 pode ser chanfrada, tal como chanfrada com um corte inferior a aproximadamente 0,25 mm.

[0047] O degrau interno 440 e o degrau externo 450 são unidos na

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 26/47 / 22 borda do degrau 462. Em alguns exemplos, o degrau 462 pode ser ligeiramente arredondado, por exemplo, com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 1 mm (por exemplo, 1 mm ± 0,25 mm) ou inferior a aproximadamente 0,5 mm (por exemplo 0,5 mm ± 0,25 mm). Em outros exemplos, a borda do degrau 462 pode ser chanfrada, tal como chanfrada com um corte inferior a aproximadamente 0,25 mm. Geralmente, as características da borda do copo 456, da borda do degrau 462 e do rebordo do copo anelar 428 podem contribuir para a redução da formação de fuligem, como discutido abaixo.

[0048] Em uma modalidade, o copo de pistão 400 tem um raio 492 (Rl) na direção radial do eixo geométrico central longitudinal 402 para a borda do copo 456. O raio do copo 492 (Rl) e o raio do furo 486 (R) podem ser dimensionados para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como um exemplo, o raio do copo 492 (Rl) pode ser de aproximadamente dois terços (ou 67%) do raio do furo do cilindro 486 (R). Por exemplo, “aproximadamente 67%” pode ser considerado 67% ± 10%. Como outro exemplo, o raio do copo 492 (R1) pode ser de aproximadamente 70% (70% ± 10%) do raio do furo do cilindro 486 (R).

[0049] Além disso, o pistão 400 pode ser considerado como possuindo um raio do copo interno 494 (R2) na direção radial do eixo geométrico central longitudinal 402 para o rebordo do copo 428. O raio do copo interno 494 (R2) e o raio do furo 486 (R) pode ser dimensionado para reduzir a formação de fuligem, discutida abaixo. Como exemplo, o raio do copo interno 494 (R2) é de aproximadamente 50% (por exemplo, 50% ± 10%) do raio do furo do cilindro 486 (R). Em particular, o raio do copo interno 494 (R2) é de aproximadamente 47% (por exemplo, 47% ± 10%) do raio do furo do cilindro 486 (R).

[0050] Em um exemplo, a superfície de base do degrau interno 442 e a superfície de base do degrau externo 454 definem uma largura da prateleira

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 27/47 / 22 de fuligem 434 (W). Além disso, a superfície de base do degrau externo 454 tem uma largura do degrau externo 498 (Wl), e a superfície de ressalto do degrau 452 pode ter uma altura axial do degrau externo 496 (Hl). A largura da prateleira de fuligem 434 (W), a largura do degrau externo 498 (W1), a altura axial do degrau externo 496 (Hl) e o raio do copo 492 (Rl) podem ser dimensionados para reduzir a formação de fuligem. Por exemplo, a largura da prateleira de fuligem 434 (W) pode ser de aproximadamente 14% do raio do copo 492 (Rl). Nesse contexto, “aproximadamente 14%” inclui 14% ± 2%. Em um outro exemplo, a altura axial da prateleira de fuligem 432 (H) é de aproximadamente 14% do raio do copo 492 (Rl). Nesse contexto, “aproximadamente 14%” inclui 14% ± 2%. Em um outro exemplo, a largura do degrau externo 498 (Wl) pode ser de aproximadamente 50% da largura da prateleira de fuligem 434 (W). Nesse contexto, “aproximadamente 50%” inclui 50% ± 10 %.

[0051] Por conseguinte, as modalidades discutidas acima proveem um design de pistão do motor a diesel que pode melhorar significativamente o desempenho do motor e as emissões de saída do motor. Em particular, o arranjo dos copos do pistão 300, 400 provê uma mistura mais uniforme de combustível e ar antes da combustão. Em particular, a relação e as dimensões discutidas acima proveem estas vantagens, incluindo as paredes geralmente verticais (por exemplo, parede lateral de rebaixo de copo 324, superfície de ressalto 350, parede lateral de rebaixo de copo 424, superfície de ressalto do degrau 452, superfície de ressalto da prateleira de fuligem 460); as alturas relativamente grandes (altura axial da prateleira de fuligem 332 (H), altura axial da prateleira de fuligem 432 (H) e altura axial do degrau externo 496 (H1)); as bordas relativamente agudas (borda do copo 352 e borda do copo 456); e os outros parâmetros notados e representados. Estes parâmetros do copo também podem cooperar com outras características do motor e do pistão para melhorar a fuligem. Por exemplo, em uma modalidade, as características

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 28/47 / 22 do motor e do pistão incluem um motor a diesel de 0,8 a 1,4 L por cilindrada com uma razão de compressão de 15: 1 a 20: 1, uma razão de redemoinho de admissão de 2 a 3 e contagem de orifícios do injetor de 5 a 7 com um ângulo de pulverização de 152 (± 4)°.

[0052] As figuras 5A a B, 6A a D, 7A-B e 8A a B descrevem exemplos de características operacionais e / ou comparações das modalidades discutidas acima com designs de copo mais convencionais.

[0053] Como um exemplo, as figuras 5A e 5B ilustram uma indicação do desenvolvimento da mistura de ar e combustível durante o processo de combustão em diferentes ângulos de manivela na forma de razões de equivalência. No exemplo das figuras 5A e 5B, o ângulo de pulverização é de 150° e a razão de redemoinho de admissão é de aproximadamente 2,1. Os exemplos das figuras 5A e 5B correspondem ao copo 300 das figuras 1 a 3, embora o copo 400 da figura 4 proveja resultados semelhantes ou melhores. Em particular, a figura 5A é um gráfico de razão de equivalência no interior do copo 300 para a mistura de combustível e ar a um ângulo de manivela de 10°, e a figura 5B é um gráfico de razão de equivalência no interior do copo 300 para a mistura de combustível e ar a um ângulo de manivela de 30°. Como mostrado, a forma do copo 300 provê uma distribuição mais homogênea da equivalência local (por exemplo, uma mistura mais uniforme da mistura de combustível de ar), o que conduz a emissões reduzidas de material particulado e melhor consumo de combustível.

[0054] Semelhante às figuras 5A e 5B, as figuras 6A e 6B proveem uma indicação do desenvolvimento da mistura de ar e combustível durante o processo de combustão em diferentes ângulos de manivela na forma de razões de equivalência, embora os exemplos das figuras 6A e 6B correspondam ao copo 400 da figura 4. No exemplo das figuras 6A e 6B, o ângulo de pulverização é de 150° e a razão de redemoinho de admissão é de aproximadamente 2,1.

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 29/47 / 22 [0055] Em particular, a figura 6A é um gráfico da razão de equivalência no interior do copo 400 para a mistura de combustível e ar a um ângulo de manivela de 15°, e a figura 6B é um gráfico da razão de equivalência no interior do copo 400 para a mistura de combustível e ar a um ângulo de manivela de 40°. Como mostrado, a forma do copo 400 provê uma distribuição mais homogênea da equivalência local (por exemplo, uma mistura mais homogênea da mistura de combustível e ar), o que leva a menores emissões de material particulado e melhor consumo de combustível.

[0056] Como mostrado na figura 6A, os degraus 440, 450 da prateleira de fuligem 430 funcionam para abrandar o momento da chama da nuvem de pulverização e permitem um movimento subsequente mais equilibrado do desenvolvimento da chama (por exemplo, área 602) no revestimento do cilindro e na cabeça do cilindro. Como mostrado na figura 6B, após o final da injeção de combustível (EOI), as plumas de pulverização desenvolvem-se ainda mais em áreas de volume de esmagamento (por exemplo, 604, 606) com boa mistura. A área do copo 608 e a área próxima do revestimento 610 também mostram uma mistura homogênea. Bordas relativamente afiadas nos degraus 440, 450 impedem ainda que partículas de fuligem pesadas se movam em direção ao revestimento do cilindro, reduzindo assim a eventual fuligem do óleo de lubrificação e melhoram a durabilidade do motor.

[0057] As figuras 7A a 7D proveem representações de vários tipos de níveis de emissões associados com os copos de acordo com as modalidades discutidas acima (por exemplo, os copos 300, 400 das figuras 1 a 4) em comparação com designs convencionais de copos. Como exemplos, a figura 7A é um gráfico 700 representando as emissões de óxidos de nitrogênio (“NOx”) no eixo geométrico vertical 702 em relação ao ângulo de manivela no eixo geométrico horizontal 704. A linha 710 corresponde aos copos discutidos acima, e as linhas 712, 714 correspondem a designs convencionais

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 30/47 / 22 de copos. A figura 7B é um gráfico 720 representando as emissões de hidrocarbonetos no eixo geométrico vertical 722 em relação ao ângulo de manivela no eixo geométrico horizontal 724. A linha 730 corresponde aos copos discutidos acima e as linhas 732 e 734 correspondem a designs convencionais de copo. A figura 7C é um gráfico 740 representando a combinação de NOx e emissões de hidrocarbonetos no eixo geométrico vertical 742 em relação ao ângulo de manivela no eixo geométrico horizontal 744. A linha 750 corresponde aos copos discutidos acima, e as linhas 752, 754 correspondem a designs convencionais de copos. A figura 7D é um gráfico 760 que representa as emissões de fuligem no eixo geométrico vertical 762 em relação ao ângulo de manivela no eixo geométrico horizontal 764. A linha 770 corresponde aos copos discutidos acima e as linhas 772 e 774 correspondem a designs convencionais de copos. Como mostrado na figura 7D, a fuligem é substancialmente melhor para as modalidades discutidas acima, enquanto como indicado pelas figuras 7A a 7C as emissões de NOx e hidrocarbonetos são mantidas.

[0058] As figuras 8A e 8B são representações de características de emissão para as modalidades discutidas acima, tendo em vista a razão de redemoinho e a velocidade do motor. Em particular, a figura 8A é um gráfico 800 que representa a combinação dos níveis de NOx e hidrocarbonetos no eixo geométrico vertical 802 e a razão de redemoinho no eixo geométrico horizontal 804. Na figura 8A, a linha 810 representa os valores a 2100 rpm e a linha 812 representa os valores a 1000 rpm. A figura 8B é um gráfico 850 representando os níveis de fuligem no eixo geométrico vertical 852 e a razão de redemoinho no eixo geométrico horizontal 854. Na figura 8B, a linha 860 representa os valores a 2100 rpm, e a linha 862 representa os valores a 1000 rpm. Como mostrado pelas figuras 8A e 8B, uma razão de redemoinho de admissão do motor de aproximadamente dois (2) ou maior provê emissões de fuligem melhoradas, mantendo um nível aceitável de emissões de

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 31/47 / 22 hidrocarbonetos e NOx.

[0059] A figura 9 é uma representação das características de emissão para as modalidades discutidas acima em vista do ângulo de manivela. Em particular, a figura 9 é um gráfico 900 representando a quantidade de massa precursora de fuligem no revestimento do cilindro (que está altamente correlacionada com a fuligem em óleo) no eixo geométrico vertical 902 e o ângulo de manivela no eixo geométrico horizontal 904. Na figura 9, a linha 910 representa as características do copo 300 das figuras 1 a 3 a 2100 rpm, e a linha 912 representa as características do copo 400 da figura 4 a 2100 rpm. Como mostrado, o copo 400 da figura 4 tem um nível de pico mais baixo, demonstrando assim melhoria no que diz respeito à fuligem em óleo.

[0060] A terminologia usada aqui é para o propósito de descrever apenas modalidades particulares e não se destina a ser limitante da revelação. Como usado aqui, as formas singulares “um”, “uma” e “o/a” destinam-se a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será entendido ainda que os termos “compreende” e/ou “compreendendo”, quando usados nesta especificação, especificam a presença de recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não excluem a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e / ou grupos dos mesmos.

[0061] A descrição da presente revelação foi apresentada para fins de ilustração e descrição, mas não pretende ser exaustiva ou limitada à revelação na forma revelada. Muitas modificações e variações serão evidentes para os versados na técnica sem se afastarem do escopo e do espírito da revelação. Foram aqui escolhidas e descritas modalidades explicitamente referenciadas para melhor explicar os princípios da revelação e sua aplicação prática, e para permitir que outros versados na técnica compreendam a revelação e reconheçam muitas alternativas, modificações e variações nos exemplos

Petição 870180138056, de 05/10/2018, pág. 32/47 / 22 descritos. Consequentemente, várias implementações diferentes daquelas explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações.

Claims

1. Pistão para alternância no interior de um furo de cilindro possuindo um raio de furo de cilindro (R) em um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que compreende:

um corpo de pistão incluindo uma superfície cilíndrica externa e definido ao longo de um eixo geométrico central de pistão longitudinal, o corpo de pistão possuindo uma primeira extremidade do pistão axial e uma segunda extremidade de pistão axial; e um copo de pistão definido na primeira extremidade do pistão axial e circundado por uma superfície de perímetro de extremidade na primeira extremidade do pistão axial, o copo de pistão possuindo um perfil de meia seção compreendendo:

uma entrada de copo se estendendo radialmente a partir do eixo geométrico central de pistão longitudinal;

um rebaixo de copo que se estende radialmente a partir da entrada do copo e define uma profundidade do copo (D); e uma prateleira de fuligem que se estende a partir do rebaixo de copo até a superfície do perímetro de extremidade para definir uma altura axial da prateleira de fuligem (H) e uma largura radial da prateleira de fuligem (W), a prateleira de fuligem incluindo:

um degrau interno sendo formado por uma superfície base do degrau interno que se estende radialmente a partir do rebaixo de copo;

um degrau externo sendo formado por uma superfície de ressalto do degrau que se estende axialmente a partir da superfície de base do degrau interno e uma superfície de base do degrau externo que se estende radialmente a partir da superfície de ressalto do degrau; e uma superfície de ressalto da prateleira de fuligem que se estende axialmente a partir da superfície de base do degrau externo para a superfície de perímetro de extremidade, a superfície de ressalto da prateleira

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2 / 6 de fuligem e a superfície de perímetro de extremidade formando uma borda anelar do copo;

em que o copo de pistão tem um raio do copo (R1) definido entre o eixo geométrico central de pistão longitudinal e a borda anelar do copo que é de aproximadamente 70% do raio do furo do cilindro (R);

em que a superfície de ressalto do degrau do degrau externo define uma altura axial do degrau externo (H1) que é de aproximadamente 40% da altura axial da prateleira de fuligem (H); e em que a profundidade do copo (D) é de aproximadamente 50% do raio do copo (R1).

2. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de ressalto do degrau é geralmente paralela ao eixo geométrico central de pistão longitudinal.

3. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de ressalto da prateleira de fuligem é geralmente paralela ao eixo geométrico central de pistão longitudinal.

4. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de base do degrau interno e a superfície de base do degrau externo definem uma largura da prateleira de fuligem (W) que é de aproximadamente 14% do raio do copo (R1).

5. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada do copo e o rebaixo de copo definem coletivamente um raio interno do copo (R2) entre o eixo geométrico central de pistão longitudinal e a prateleira de fuligem, o raio interno do copo (R2) sendo de aproximadamente 50% do raio do furo do cilindro (R).

6. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada do copo define um meio ângulo do piso do copo de aproximadamente 72°.

7. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado

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3 / 6 pelo fato de que a altura axial da prateleira de fuligem (H) é de aproximadamente 14% do raio do copo (R1).

8. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de base do degrau externo tem uma largura do degrau externo (W1) que é de aproximadamente 50% da largura da prateleira de fuligem (W).

9. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rebaixo de copo e a prateleira de fuligem são unidos em um rebordo do copo interno com um raio de curvatura de aproximadamente 1 mm.

10. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de ressalto do degrau e a superfície de base do degrau externo são unidas em uma borda do degrau, e em que a borda do degrau é arredondada com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 0,5 mm ou chanfrada com um chanfro inferior a aproximadamente 0,25 mm.

11. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a borda de copo anelar é arredondada com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 0,5 mm ou chanfrada com um chanfro inferior a aproximadamente 0,25 mm.

12. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rebaixo de copo é formado por uma superfície curva que se estende a partir da entrada do copo e transiciona para uma parede lateral de rebaixo de copo que se estende até a prateleira de fuligem, a parede lateral de rebaixo de copo sendo geralmente paralela ao eixo geométrico central de pistão longitudinal.

13. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copo de pistão é configurado para receber uma mistura de combustível e ar com uma razão de redemoinho superior a aproximadamente

2.

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4 / 6

14. Pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o copo de pistão é configurado para receber combustível da mistura de combustível e ar em um ângulo de pulverização de aproximadamente 152°.

15. Pistão para alternância no interior de um furo de cilindro possuindo um raio de furo de cilindro (R) em um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que compreende:

um corpo de pistão incluindo uma superfície cilíndrica externa e definido ao longo de um eixo geométrico central de pistão longitudinal, o corpo de pistão possuindo uma primeira extremidade do pistão axial e uma segunda extremidade do pistão axial; e um copo de pistão definido na primeira extremidade do pistão axial e circundado por uma superfície de perímetro de extremidade na primeira extremidade do pistão axial, o copo de pistão possuindo um perfil de meia seção compreendendo:

uma entrada do copo que se estende radialmente a partir do eixo geométrico central de pistão longitudinal, a entrada do copo definindo um meio ângulo do piso do copo de aproximadamente 72°;

um rebaixo de copo que se estende radialmente a partir da entrada do copo e define uma profundidade do copo (D), o rebaixo de copo é formado por uma superfície curva que se estende a partir da entrada do copo e transiciona para uma parede lateral de rebaixo de copo, a parede lateral de rebaixo de copo sendo geralmente paralela ao eixo geométrico central de pistão longitudinal; e uma prateleira de fuligem que se estende a partir da parede lateral do rebaixo de copo até a superfície de perímetro de extremidade em uma borda de copo anelar para definir uma altura axial da prateleira de fuligem (H) e uma largura radial da prateleira de fuligem (W), incluindo uma superfície de base se estendendo radialmente a partir da parede lateral de

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5 / 6 rebaixo de copo e uma superfície de ressalto que se estende axialmente a partir da superfície de base;

em que o copo de pistão tem um raio do copo (R1) definido entre o eixo geométrico central de pistão longitudinal e a borda de copo anelar que é de aproximadamente 70 % do raio do furo do cilindro (R);

em que a entrada do copo e o rebaixo de copo definem coletivamente um raio interno do copo (R2) entre o eixo geométrico central de pistão longitudinal e a prateleira de fuligem, o raio interno do copo (R2) sendo de aproximadamente 50% do raio do furo do cilindro (R); e em que a profundidade do copo (D) é de aproximadamente 50% do raio do copo (R1).

16. Pistão de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a superfície de base é perpendicular ao eixo geométrico central de pistão longitudinal, e em que a superfície de ressalto é paralela ao eixo geométrico central de pistão longitudinal.

17. Pistão de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a borda de copo anelar é arredondada com um raio de curvatura inferior a aproximadamente 0,5 mm ou chanfrada com um chanfro inferior a aproximadamente 0,25 mm.

18. Pistão de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o rebaixo de copo e a prateleira de fuligem são unidos em um rebordo interno do copo com um raio de curvatura de aproximadamente 1 mm.

19. Pistão de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o copo de pistão é configurado para receber uma mistura de combustível e ar com uma razão de redemoinho superior a aproximadamente 2.

20. Pistão de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o copo de pistão é configurado para receber combustível da

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6 / 6 mistura de combustível e ar a um ângulo de pulverização de aproximadamente 152°.