BR112012020211B1 - Pistão disposto para movimentação recíproca em um cilindro de motor de combustão - Google Patents

Abstract

um pistão posicionado para movimentação recíproca em um cilindro de motor de combustão. a presente invenção se refere a um pistão (3) disposto para movimentação recíproca em um cilindro de motor de combustão (2) e onde a meio caminho entre áreas de choque (de impacto, de colisão) de pluma de chama em um plano perpendicular para referida movimentação recíproca são dispostas saliências (70) ou cristas (sulcos, arestas) se projetando para a câmara de combustão possuindo uma forma suavizada adaptada para preservação de energia cinética em uma pluma de chama, e onde referida crista compreende um flanco lateral esquerdo (80), uma seção de topo (81) e um flanco lateral direito (82). em concordância com a presente invenção, é proporcionada uma seção de transição (83) entre cada um de referidos flancos laterais e a seção de topo, que compreende uma borda de deflexão (71) de maneira a minimizar perdas de fluxo.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a um dispositivopara controle do processo de combustão em um motor de combustão. A presente invenção se refere a um tal dispositivo para redução especialmente de emissões de fuligem, mas também de monóxido de carbono e de hidrocarboneto em motores de combustão nos quais a mistura de combustível/gás de cilindro é inflamada (sofre ignição) por calor de compressão gerado no cilindro.

PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] Partículas de fuligem (ou particulados) sãoum produto que, durante combustão, pode tanto ser formado e subseqüentemente ser oxidado para dióxido de carbono (CO2).A quantidade de partículas de fuligem mensuradas nos gasesde exaustão é a diferença líquida entre fuligem formada efuligem oxidada. O processo é muito complicado. Combustão com mistura de combustível/ar, enriquecida em combustível, com misturação empobrecida em alta temperatura, produz alta formação de fuligem. Se as partículas de fuligem formadas podem ser trazidas juntamente com substâncias de oxidação, tais como átomos de oxigênio (O), moléculas de oxigênio (O2), hidróxido (OH) em temperatura suficientemente alta para uma boa taxa de oxidação, então uma maior parte das partículas de fuligem pode ser oxidada. Em um motor a diesel, o processo de oxidação é considerado ser da mesma ordem de magnitude como a formação, o que significa que produção de fuligem líquida é a diferença entre quantidade de fuligem formada e quantidade de fuligem oxidada. A emissão líquida de fuligem pode, conseqüentemente, ser influenciada em primeiro lugar por redução da formação de fuligem e em segundo lugar por aumento da oxidação de fuligem. Emissões de monóxido de carbono (CO) e emissões de hidrocarboneto (HC)são normalmente muito baixas a partir de um motor a diesel. Ainda que as porcentagens possam se elevar se combustível não queimado vem a terminar em regiões relativamente frias ou em regiões de estagnação. Regiões com intensa refrigeração podem estar localizadas próximas para a parede de cilindro. Um exemplo de onde uma zona de estagnação pode aparecer é onde duas plumas de chama em progressão colidem (se chocam) ou onde uma pluma de chama em progressão colide com uma parede de pistão.

[003] Óxidos de nitrogênio (NOx)são formados a partir do conteúdo de nitrogênio no ar em um processo térmico que possui uma forte dependência de temperatura e depende do tamanho do volume aquecido e da duração do processo.

[004] Um processo de combustão, no qual o combustível é injetado diretamente para o cilindro e é inflamado por temperatura e pressão aumentadas no cilindro, é geralmente referido como o processo de diesel. Quando o combustível é inflamado no cilindro, gases de combustão presentes no cilindro são submetidos para misturação turbulenta com o combustível de queima, de maneira que uma mistura de chama de difusão controlada é formada. A combustão da mistura combustível/gás no cilindro determina elevação para geração de calor, o que provoca que o gás no cilindro venha a se expandir e que, portanto, provoca que o pistão venha a se movimentar no cilindro. Dependendo de um número de parâmetros, tais como a pressão de injeção do combustível, a quantidade de gases de exaustão recirculados para o cilindro, o tempo de injeção do combustível e a turbulência prevalecendo no cilindro, diferente eficiência e diferentes valores de emissão de motor são obtidos.

[005] Abaixo se segue um exemplo da disposição do estado da técnica de tentativa para diminuir tanto emissões de fuligem e quanto emissões de NOx por controle da chama, e tentativa de frear a bem conhecida “troca” (intercâmbio) (“trade off”) entre emissões de fuligem e emissões de óxido de nitrogênio, que são típicas do motor diesel, o que é típico do motor a diesel, e “troca” que é difícil de influenciar. A maior parte de medidas (avaliações) que reduzem emissões de fuligem, aumentam as emissões de óxido de nitrogênio.

[006] O pedido de patente internacional número WO2009/058055 apresenta um motor de combustão com uma câmara de combustão compreendendo um pistão, um injetor com pluralidade de orifícios dispostos para injetar spray/plumas de chama, que colidem (se chocam) sobre uma seção de bojo exterior de pistão durante a maior parte da injeção. Entre áreas de impacto (de choque, de colisão) de spray/pluma de chama e em um plano substancialmente perpendicular para movimentação de pistão recíproca é disposto um primeiro tipo de saliências (projeções) se projetando para a câmara de combustão, possuindo uma forma suavizada para preservação de energia cinética na chama e para redirecionamento de progresso de chama circunferencial primordialmente em direção de um eixo geométrico de centro do pistão com mínima interação chama para chama. Um segundo tipo de saliências é disposto nas áreas de impacto (de choque, de colisão), sendo adaptadas para redirecionamento de progresso de chama em uma direção de progresso de chama circunferencial em um plano substancialmente perpendicular para referida movimentação de pistão recíproca e com mínima interação de parede de chama para pistão e mínima perda de energia cinética.

[007] Referido primeiro tipo de saliências funciona bem se levando em consideração minimização de perda de energia cinética na pluma de chama, mas a forma do primeiro tipo de saliências em concordância com o estado da técnica não é otimizada quando as mesmas vêm a controlar o progresso da pluma de chama.

[008] Por conseqüência, existe uma necessidade para conseguir uma forma mais otimizada de referido primeiro tipo de saliências (posteriormente aqui chamada somente “saliência”).

RESUMO DA INVENÇÃO

[009] É, conseqüentemente, um objetivo da presenteinvenção o de superar as deficiências do estado da técnica e o de proporcionar um motor de combustão interna contendo uma disposição de câmara de combustão projetada para adicionalmente otimizar o progresso da pluma de chama. Isto é feito por identificação de uma zona de estagnação onde perdas de fluxo ocorrem no topo de uma saliência e por determinação da saliência com uma configuração que minimiza referida zona de estagnação.

[010] Um objetivo adicional da presente invenção éo de aumentar a robustez no controle do fluxo primordial (essencial) de pluma de chama. A robustez aumentada é devidapara o fato de sensibilidade diminuída da posição onde o fluxo primordial da pluma de chama se separa a partir da saliência quando referida pluma de chama continua seu progresso em direção do centro da câmara de combustão.

[011] Um outro objetivo da presente invenção é o depromover adicional pós-oxidação de fuligem remanescente. A redução de fuligem é especialmente importante para combustíveis, tal como, por exemplo, diesel. A presente invenção adicionalmente contribui para a redução de emissões de monóxido de carbono (CO) e emissões de hidrocarboneto (HC). A redução de CO e de HC se torna especialmente importante para combustíveis, tal como, por exemplo, DME (dimetil éter). Uma maior quantidade da força cinética disponível na pluma de chama pode ser utilizada de uma maneira útil para oxidação aumentada de combustível remanescente. Desta maneira, a duração do processo de combustão irá ser mais curta, o que resulta em um consumo de combustível diminuído.

[012] Um outro objetivo da presente invenção é o deaumentar a eficiência. O projeto da saliência na câmara de combustão em concordância com a presente invenção contribui para um processo de combustão mais rápido e, por intermédio disso, resultando em eficiência aumentada.

[013] A satisfação dos objetivos anteriormentemencionados resulta em que efeitos conhecidos quando utilizando, por exemplo, uma quantidade aumentada de Recirculação de Gás de Exaustão [Exhaust Gás Recirculation (EGR)], podem pelo menos parcialmente ser compensados pela presente invenção.

[014] Em concordância com a presente invenção, osobjetivos anteriormente mencionados e outros objetivos mais detalhados podem ser conseguidos por provisão de um pistão disposto para movimentação recíproca em um cilindro de motor de combustão entre uma posição de centro de ponto morto de fundo e uma posição de centro de ponto morto de topo. Referido pistão incluindo uma coroa de pistão compreendendo uma superfície superior voltando-se para uma câmara de combustão. Referida coroa de pistão contendo um bojo de pistão formado por uma cavidade de abertura exteriormente, e onde referido bojo de pistão compreendendo uma seção de bojo exterior alargada exteriormente possuindo uma configuração curvilínea côncava em seção transversal, pelo menos uma portinhola (um orifício, um canal) de entrada (admissão) disposta para proporcionar a câmara de combustão com ar de entrada, um injetor de combustão disposto para injetar combustível para a câmara de combustão a partir de uma posição adjacente para um centro geométrico de referida câmara de combustão e possuindo uma área de impacto (de choque, de colisão) de uma pluma de chama em progresso em referida seção de bojo exterior, e onde substancialmente a meio caminho entre referidas áreas de impacto e em um plano substancialmente perpendicular para referida movimentação recíproca sãodispostas saliências (projeções) se projetando para a câmara de combustão e possuindo uma forma suavizada adaptada para preservação de energia cinética em uma pluma de chama e onde cada uma de referidas saliências possui uma configuração de uma crista (sulco, aresta) longitudinal que se estende somente na área de bojo exterior em um plano substancialmente paralelo para, ou próximo de ser paralelo para, referida movimentação recíproca, e onde referida crista compreende um flanco lateral esquerdo, uma seção de topo e um flanco lateral direito quando observada em um plano perpendicular para referida movimentação recíproca, e onde uma seção de transição é disposta entre cada um de referidos flancos laterais e a seção de topo. Referido pistão é caracterizado pelo fato de que referida seção de transição compreende uma borda de deflexão de maneira a minimizar perdas de fluxo.

[015] Em concordância com uma concretização da presente invenção, cada um de referidos flancos laterais possui uma superfície lateral e referida seção de topo possui uma superfície de topo, e onde um ângulo de separação entre uma tangente de superfície lateral e uma tangente de superfície de topo em referida seção de transição, onde cada uma de referidas superfícies laterais encontra referida superfície de topo e formando referida borda de deflexão, está entre 90 graus e 160 graus. Em uma concretização adicional da presente invenção, referido ângulo de separação está entre 120 graus e 150 graus.

[016] Em concordância com uma concretização adicional da presente invenção, um ângulo de deflexão é definido como o ângulo entre uma linha paralela para uma linha de centro da saliência e referida tangente de superfície lateral. Em uma concretização adicional da presente invenção, referido ângulo de deflexão (88) está entre -30 graus e +30 graus. Diferentes valores do ângulo de deflexão podem ser combinados com diferentes valores doângulo de separação.

[017] Em uma outra concretização da presente invenção, cada um de referidos flancos laterais possui uma configuração curvilínea côncava com um primeiro raio e referida seção de topo possui uma configuração curvilínea convexa com um segundo raio quando observados em um plano perpendicular para referida movimentação recíproca.

[018] Em uma concretização adicional da presente invenção, referida borda de deflexão é disposta ao longo da integridade de extensão da crista.

[019] Em uma outra concretização da presente invenção, referidas saliências são dispostas para redirecionamento de progresso de chama circunferencial primordialmente em direção de um eixo geométrico de centro do pistão com mínima interação chama para chama.

[020] Concretizações vantajosas adicionais da presente invenção emergem a partir das reivindicações de patente dependentes acompanhantes seguindo-se à reivindicação de patente independente 1 acompanhante.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA INVENÇÃO

[021] A presente invenção irá ser descrita em maiores detalhes com referência para os Desenhos acompanhantes, que para o propósito de exemplificação, mostram concretizações preferidas adicionais da presente invenção, e também do panorama do estado da técnica, nos quais: Figura 1 diagramaticamente mostra uma vista de corte de um pistão e cilindro do estado da técnica em um motor de combustão, onde a presente invenção pode ser implementada; Figura 2a diagramaticamente mostra uma vista de topo do pistão na Figura 1 com fluxos de spray/chama em concordância com o estado da técnica; Figura 2b diagramaticamente mostra uma concretização alternativa em concordância com o estado da técnica da concretização na Figura 2a; Figura 3 diagramaticamente mostra uma seção transversal de uma saliência ampliada (40) em concordância com o estado da técnica; Figura 4 diagramaticamente mostra uma seção transversal de uma saliência ampliada em concordância com a presente invenção; e Figura 5 diagramaticamente mostra uma seção transversal de uma metade de uma saliência ampliada adicional em concordância com a saliência apresentada na Figura 4.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[022] Na Figura 1, uma vista diagramática é mostrada de um motor de combustão (1) que é projetado para funcionar em concordância com o processo diesel. O motor de combustão (1) compreende um cilindro (2) e um pistão (3), que é recíproco no cilindro (2) e é conectado para um eixo de comando (4) de maneira que o pistão (3) é ajustado para reverter no cilindro (2) em uma posição de centro morto superior e inferior. Como é também comum, uma extremidade da cavidade de cilindro é fechada por uma cabeça de cilindro de motor (14). O pistão (3) é proporcionado em sua superfície superior (5) com um bojo de pistão (6), que forma uma câmara de combustão (7), juntamente com a superfície interna (21) de uma cabeça de cilindro (14) e paredes do cilindro (2). Na cabeça de cilindro (14) uma ou mais portinholas de indução (9) são dispostas. A conexão entre uma respectiva portinhola de indução (9) e o cilindro (2) pode ser aberta e fechada com uma válvula de indução (10) disposta em cada portinhola de indução (9). Dispostas na cabeça de cilindro (14) estão também uma ou mais portinholas de exaustão (11). A conexão entre uma respectiva portinhola de exaustão (11) e o cilindro (2) pode ser aberta e fechada com uma válvula de exaustão (12) disposta em cada portinhola de exaustão (11). A abertura e fechamento das válvulas (10) e (11) pode ser conseguida por um excêntrico (eixo de comando) mecânico ou sistema de acionamento hidráulico ou outro sistema motriz em seqüência de tempo controlada cuidadosamente com a movimentação recíproca de pistão (3).

[023] Na cabeça de cilindro (14) é disposto pelo menos um injetor de combustível (13), através do qual combustível é injetado para o cilindro (2) como um spray de combustível de maneira que o combustível é misturado com gás comprimido no cilindro (2) para formar uma mistura de combustível/gás, que é inflamada (sofre ignição) por calor de compressão gerado no cilindro (2). A parte inflamada do spray forma uma pluma de chama. Durante injeção uma parte do spray a mais próxima para o injetor com combustível injetado recentemente (fresco) ainda não começou a queimar. O combustível é preferivelmente injetado com uma pressão muito alta. O injetor (13) inclui uma pluralidade de pequenos orifícios de injeção (não mostrados), formados na extremidade inferior de uma montagem de bocal do injetor (13) para permissão do combustível de alta pressão fluir a partir de uma cavidade de bocal do injetor (13) para a câmara de combustão (7) com uma pressão muito alta para induzir através de misturação do combustível com a alta temperatura, carga de ar comprimido dentro da câmara de combustão (7). Deveria ser compreendido que o injetor (13) pode ser de qualquer tipo de injetor que tem capacidade de injeção de combustível de alta pressão através de uma pluralidade de orifícios de injeção para a câmara de combustão (7) da maneira descrita aqui posteriormente. Além do mais, o injetor (13) pode incluir um êmbolo mergulhador mecanicamente acionado alojado dentro do corpo de injetor para criação da alta pressão durante um ciclo (curso, tempo) de avanço da montagem de êmbolo mergulhador. Alternativamente, o injetor (13) pode receber combustível de alta pressão a partir de uma fonte de alta pressão à montante, tal como em um sistema de bomba- linha-bocal incluindo uma ou mais bombas de alta pressão e/ou um acumulador de alta pressão e/ou um distribuidor de combustível. O injetor (13) pode incluir uma válvula de controle de injeção eletronicamente acionada que supre combustível de alta pressão para montagem de válvula de bocal para abrir um elemento se válvula de bocal, ou controla a drenagem de combustível de alta pressão a partir da cavidade de válvula de bocal para criar um desequilíbrio de pressão sobre o elemento de válvula de bocal, por intermédio disso provocando que o elemento de válvula de bocal venha a abrir e fechar para formar um evento de injeção. Por exemplo, o elemento de válvula de bocal pode ser um elemento de válvula de bocal fechado por mola em inclinação convencional acionado por pressão de combustível. O injetor de combustível (13) é preferivelmente centralmente disposto na cabeça de cilindro (14) de maneira que um eixo central geométrico do injetor de combustível (13) coincide com um eixo central geométrico (15) do cilindro, eixo central geométrico que também é um eixo geométrico de reciprocidade do pistão (3), como mostrado na Figura 1.

[024] O motor de combustão (1) mostrado na Figura 1 pode funcionar em concordância com um princípio de quatro tempos e/ou de dois tempos. O motor de combustão (1) preferivelmente compreende uma pluralidade de cilindros (2), cada um proporcionado com um pistão (3), onde cada pistão (3) é conectado para um eixo de comando comum (4) através de uma haste de conexão e, por conseqüência, provocando que o pistão venha a ser recíproco (se alternar) ao longo de um caminho retilíneo dentro do cilindro (2) na medida em que o eixo de comando de motor (4) rotaciona.

[025] A Figura 1 ilustra a posição do pistão (3) cerca de 45 graus antes de uma posição de centro morto de topo [top dead center (TDC)]. Uma posição de TDCé conseguida quando o eixo de comando está posicionado para movimentar o pistão para a posição a mais extrema (distante) para fora a partir do eixo geométrico rotacional do eixo de comando. Da maneira convencional, o pistão se movimenta a partir da posição de centro morto de topo para uma posição de centro morto de fundo [bottom dead center (BDC)] quando avançando através dos ciclos (cursos, tempos) de admissão e de força. Para propósitos desta apresentação, a palavra “ascendente” e a palavra “ascendentemente” correspondem para a direção para fora a partir do eixo de comando do motor e a palavra “descendente” e a palavra “descendentemente” correspondem para a direção em direção do eixo de comando do motor ou posição de centro morto de fundo do pistão.

[026] Na posição a mais ascendente, TDC, o pistão (3) exatamente completou seu ciclo de compressão ascendente durante o qual o ar de carga possibilitado adentrar para a câmara de combustão (7) a partir da portinhola de indução (9) é comprimido, por intermédio disso, elevando sua temperatura acima da temperatura de ignição do combustível do motor. Esta posição é aqui considerada como a posição de 360 graus começando o ciclo de expansão/combustão do ciclo completo de quatro tempos de 720 graus de pistão (3). A quantidade de ar de carga que é provocada adentrar as câmaras de combustão pode ser aumentada por provisão de uma impulsão (aumento) de pressão no manifold de entrada do motor. Esta impulsão de pressão pode ser proporcionada, por exemplo, por um turbocharger(não mostrado) tracionado por uma turbina energizada pela exaustão do motor, ou talvez tracionada pelo eixo de comando do motor. A impulsão de pressão pode também ser proporcionada por um turbocharger de dois estágios, por uma disposição de turbo composto, etc.

[027] A porção superior de pistão (3) pode ser referida para como a coroa de pistão (16). A coroa de pistão (16) inclui a superfície superior (5) parcialmente formandoa câmara de combustão (7) e um bojo de pistão (6) formado por uma cavidade de abertura ascendentemente. O bojo de pistão (6) inclui uma porção de projeção (17) preferivelmente posicionada no ou próximo do centro de bojo de pistão (6). A porção de projeção (17) inclui uma extremidade distal (18) posicionada, na concretização preferida da presente invenção, mostrada na Figura 1, no centro de bojo de pistão(3) e, por conseqüência, posicionada ao longo do eixo geométrico de reciprocidade (15) de pistão (3). A porção deprojeção (17) também inclui uma seção de piso de bojo interior (19) se estendendo a partir da porção de projeção (17) descendentemente em um ângulo de piso de bojo interior (a) a partir de um plano perpendicular para o eixo geométricode reciprocidade de pistão (3) como mostrado na Figura 1. A seção de bojo exterior (20) é projetada com um raio particular (R1) e uma localização particular para um centrode raio (CR1).

[028] A Figura 2a mostra uma concretização do estadoda técnica com somente um primeiro tipo de saliência (40)uniformemente distribuída em torno da circunferência do bojo exterior (6). Referido primeiro tipo de saliências é disposto aproximadamente a meio caminho entre as áreas de impacto (de choque, de colisão) (41) de duas plumas de chama adjacentes (na Figura 2 e na Figura 2b indicadas pelas duas flechas as maiores).

[029] Em concordância com o estado da técnica,referido primeiro tipo de saliências possui uma forma de uma crista (um cume, uma aresta) que se estende na direção vertical, por conseqüência, na Figura 2a e na Figura 2b as saliências (40) são observadas em uma seção transversal a partir de cima.

[030] Preferivelmente, uma crista do primeiro tipode saliência (40) se estende em comprimento correspondente para o comprimento de uma área de impacto (de choque, de colisão). Por conseqüência, referida crista de referido primeiro tipo de saliência se estende pelo menos a partir de uma primeira posição disposta em um primeiro plano horizontal que é comum para referido primeiro ponto de impacto e ascendente para uma segunda posição disposta em um segundo plano horizontal que é comum para referido segundo ponto de impacto. Os planos mencionados são perpendiculares para a movimentação recíproca de referido pistão (3) ou eixo central geométrico (15) do cilindro.

[031] Cada metade de uma largura (43) da base de uma crista pode ser estendida para, por exemplo, aproximadamente 1/3 de uma distância de setor de spray total (42) ao longo da configuração circular de uma seção de bojo exterior.

[032] A Figura 2b mostra uma concretização da presente invenção com referido primeiro tipo de saliência e um segundo tipo de saliência (50). Referido segundo tipo de saliência redireciona a movimentação horizontal ou substancialmente horizontal (dependendo de quão angulado a pluma de chama injetada é em relação para um plano horizontal) da chama a partir de uma direção em direção da área de bojo exterior (área de impacto) para direções tangenciais.

[033] Em concordância com o estado da técnica, as dimensões globais, a configuração e/ou o posicionamento relativo dos componentes e das características de câmara de combustão (incluindo referidas saliências) podem ser configuradas tal que o momento da chama de gás de spray de combustível/cilindro de queima é preservado o tanto quanto possível sobre seu caminho a partir do injetor.

[034] Adicionalmente, as dimensões globais, a configuração e/ou o posicionamento relativo dos componentes e das características de câmara de combustão podem ser configuradas tal que um nível pré-determinado de equilíbrio entre momento vertical (primordialmente ascendente) e momento tangencial [direcionado em um plano perpendicular para o eixo geométrico (15)] da pluma de spray/chama de combustível é conseguido.

[035] Esta presente invenção é particularmentedirecionada em direção do reforço do re-direcionamento das movimentações horizontais da pluma de chama em direção do eixo geométrico (15), isto é, quando a chama muda de direção a partir de ser direcionada em direção do bojo exterior para ser direcionada em referida direção tangencial, e adicionalmente o re-direcionamento da movimentaçãotangencial para uma movimentação direcionada em direção de referido eixo geométrico (15), que é observada a partir de cima na Figura 2a e na Figura 2b.

[036] O motor da presente invenção inclui saliênciasconfiguradas, como descrito aqui posteriormente, para vantajosamente adicionalmente reduzir matéria particulada (PM) com economia de combustível mantida. A presente invenção é especialmente direcionada para reduzir emissões de fuligem.Fuligem é uma fração de PM. A saliência da presente invençãoaumenta a robustez de controle de fluxo de pluma de chama.Misturação indesejada de zonas de combustão ricas acima dotopo de uma saliência podem ser diminuídas.

[037] A Figura 3 apresenta uma de referidassaliências (40) em concordância com o estado da técnica. Como mencionado, referida saliência (40) possui uma configuração de uma crista longitudinal que se estende somente na área de bojo exterior em um plano substancialmente paralelo ou próximo de ser paralelo (por exemplo, a mesma pode possuir entre 1 grau - 30 graus de desvio a partir de referidamovimentação recíproca ou referido eixo central geométrico (15) do cilindro) para referida movimentação recíproca. Referida crista compreendendo um flanco lateral esquerdo (60), uma seção de topo (61) e um flanco lateral direito (62), quando observada em um plano paralelo para referida movimentação recíproca. Uma seção de transição (63) pode ser definida como sendo uma seção entre cada um de referidos flancos laterais e a seção de topo. As flechas (64) apresentam o fluxo primordial da propagação de pluma de chama redirecionada a partir de cada lateral de referida saliência, em um plano perpendicular para referido eixo central geométrico (15) do cilindro, e continuando em uma direção primordialmente em direção do eixo central geométrico (15) do cilindro (não apresentado na Figura 3, na Figura 4 e na Figura 5). Em concordância com o estado da técnica, o re- direcionamento suavizado do fluxo primordial (64) é conseguido por configuração de referidos flancos laterais e seção de topo com uma configuração curvilínea possuindo raio bem adaptado para provocar mínimas perdas de fluxo.

[038] Como podem ser observadas na Figura 3, algumas pequenas partes do fluxo primordial (64) irão seguir a configuração curvilínea de referida seção de topo (61). Por conseqüência, poderia ser referido que existe um ponto de separação de fluxo primordial indefinido, o que significa dizer, quando as mesmas vêm para posição, direção e tamanho do fluxo primordial levando-se em consideração como e quando as mesmas se separam a partir do flanco lateral e/ou da seção de topo. Adicionalmente, estas pequenas partes podem ser definidas como perdas de fluxo (65) na medida em que as mesmas provocam uma estagnação do fluxo em um volume (66), que se estende ao longo de referida crista exatamente acima da seção de topo (61) da crista.

[039] A Figura 4 apresenta uma saliência (70) em concordância com uma concretização da presente invenção. Referida saliência (70) possui correspondentes flanco lateral esquerdo (80), flanco lateral direito (82), seção de topo (81) e seções de transição (83). Em concordância com a presente invenção, referida seção de transição (83) compreende uma borda de deflexão (71) sobre cada lateral. Um efeito da borda de deflexão (71) é o de que irá existir uma fixação da separação de fluxo primordial a partir de referida saliência (70) na borda de deflexão (71). Por conseqüência, o controle do progresso de fluxo primordial de pluma de chama irá aumentar. A posição de onde o fluxo primordial se separa a partir da saliência (70) pode ser muito mais fixada. Por conseqüência, uma posição de fixação para a separação do fluxo primordial a partir da saliência (70) foi definida.

[040] Adicionalmente, flancos laterais de duas saliências adjacentes podem, em uma concretização da presente invenção, alcançar aproximadamente 1/3 de um setor [correspondendo para (42) na Figura 2a], o que significa dizer, 1/3 de referido setor entre as saliências não compreende referidos flancos. Em uma concretização adicional da presente invenção, referidos flancos laterais podem quase não (mal) alcançar um ao outro em 1/2 de um setor, o que significa dizer, exatamente (diretamente) entre duas saliências adjacentes.

[041] Na Figura 5, metade da saliência (70) na Figura 4 é apresentada, e onde referido flanco lateral (80) é configurado em concordância com uma configuração curvilínea côncava com um primeiro raio (Rs) e referida seção de topo (81) é configurada em concordância com uma configuração curvilínea convexa com um segundo raio (Rt) em um plano perpendicular para referida movimentação recíproca. Referidos raios (Rs) e (Rt)são selecionados para configurar uma superfície de referida saliência (70) que é suavizada e que provoca mínimas perdas de fluxo para os fluxos primordiais (74) da pluma de chama.

[042] Cada um de referidos flancos laterais (80, 82) possui uma superfície lateral (84) e referida seção de topo (81) possui uma superfície de topo (85), onde referidas superfícies laterais e referida superfície de topo, juntamente, formam uma superfície de referida saliência (70)voltando-se para a câmara de combustão.

[043] Referidos raios (Rs) e (Rt)não necessitam ser constantes ao longo da extensão de referidas superfícies (84) e/ou (85). Ambos os referidos raios (Rs) e (Rt) podem ser variados ao longo de referidas superfícies ou podem ser parcialmente variados e parcialmente constantes.

[044] Em uma concretização adicional da presente invenção, o raio (Rt) pode ser aumentado tal que uma distância entre referidas superfícies (84) e (85) aumenta. Isto pode ser utilizado para escalonamento de saliências de adaptação em um tamanho de pistão para diferentes números de cavidades de bocal no injetor.

[045] Um ângulo de separação (86) entre uma tangente de superfície lateral (87) e uma tangente de superfície de topo (88) em referida seção de transição (83), onde cada uma de referidas superfícies laterais encontra referida superfície de topo e forma referida borda de deflexão (71), pode estar em um intervalo entre 90 graus e 160 graus. Em uma concretização adicional da presente invenção, referido ângulo de separação pode também estar entre 120 graus e 150 graus. Referida borda de deflexão da presente invenção (71) pode ser disposta ao longo da integridade de extensão da crista ou saliência (70). O ângulo de separação define quão agudo o ângulo de deflexão é. Quanto mais agudo for o ângulo, tanto mais pronunciado o efeito de separação sobre o fluxo primordial.

[046] Como pode ser observado na Figura 5, um ângulo de deflexão (88) se refere para a habilidade da crista para controlar a direção principal do fluxo primordial enquanto deixando a crista na borda de deflexão (71). O ângulo de deflexão (88) é definido como o ângulo entre uma linha (89), paralela para uma linha central da saliência (70), e a direção do fluxo primordial gerado pela configuração do flanco lateral, o que significa dizer, referida tangente de superfície lateral (87). Referido ângulo de deflexão pode estar entre - 30 graus e + 30 graus. No exemplo da Figura 5, referido ângulo de deflexão é de aproximadamente -10 graus.

[047] Em concretizações adicionais da presente invenção, diferentes valores do ângulo de deflexão podem ser combinados com diferentes valores do ângulo de separação.

[048] Como é ilustrado na Figura 4, o ângulo de separação em concordância com a presente invenção resulta em uma diminuição de correspondentes pequenas partes (75) do fluxo primordial (74) que irá seguir a configuração curvilínea de referida seção de topo (81). Por conseqüência, uma vantagem da presente invenção é a de que uma estagnação do fluxo em um volume (76) acima da seção de topo (81) irá ser minimizada. Adicionalmente, a saliência da presente invenção (70) aumenta a robustez de controle de fluxo de pluma de chama, o que significa dizer, o controle do fluxo primordial (74). Turbulência indesejada e estagnação indesejada no fluxo acima do topo de referida saliência (70) podem ser diminuídas.

[049] Referidos pistões da presente invenção podem ser manufaturados por maquinação (usinagem), tal como em um torno mecânico e/ou em uma fresa, e/ou por forjamento de maneira a configurar referidas saliências.

[050] A presente invenção pode ser utilizada em motores tracionados por combustíveis, tais como, por exemplo, DME (dimetil éter) ou os assemelhados.

[051] A presente invenção não deve ser considerada como sendo limitada para as concretizações descritas anteriormente, mas um número de variações e de modificações adicionais é conceptível dentro do escopo de proteção das reivindicações de patente.

Claims (8)

1. Pistão (3) disposto para movimentação recíproca em um cilindro de motor de combustão (2) entre uma posição de centro de ponto morto de fundo e uma posição de centro de ponto morto de topo, referido pistão incluindo uma coroa de pistão (16) compreendendo uma superfície superior voltada para uma câmara de combustão (7), referida coroa de pistão (16) contendo um bojo de pistão formado por uma cavidade de abertura exteriormente, referido bojo de pistão compreendendo uma seção de bojo exterior alargada exteriormente (20) possuindo uma configuração curvilínea côncava em seção transversal, o pistão (3) possuindo uma área de choque (41) de uma pluma de chama em progresso na referida seção de bojo exterior (20), e onde a meio caminho entre referidas áreas de choque (41) e em um plano perpendicular à referida movimentação recíproca são dispostas saliências (70) se projetando para a câmara de combustão (7) e possuindo uma forma suavizada adaptada para preservação de energia cinética em uma pluma de chama e onde cada uma de referidas saliências (70) possui uma configuração de uma crista longitudinal que se estende somente na área de bojo exterior em um plano paralelo para, ou próximo de ser paralelo a referida movimentação recíproca, e onde referida crista compreende um flanco lateral esquerdo (80), uma seção de topo (81) e um flanco lateral direito (82) quando observada em um plano perpendicular à referida movimentação recíproca, onde referidas saliências (70) são dispostas para redirecionamento de progresso de chama circunferencial primordialmente em direção de um eixo geométrico de centro (15) do pistão com mínima interação chama para chama, e onde uma seção de transição (83) é disposta entre cada um de referidos flancos laterais (80, 82) e a seção de topo (81), caracterizado pelo fato de que referida seção de transição (83) compreende uma borda de deflexão (71) de maneira aminimizar perdas de fluxo.

2. Pistão, de acordo com a reivindicação 1, onde cada um de referidos flancos laterais (80, 82) possui uma superfície lateral (84) e referida seção de topo (81) possui uma superfície de topo (85), caracterizado pelo fato de que um ângulo de separação (86) entre uma tangente de superfície lateral (87) e uma tangente de superfície de topo (88) em referida seção de transição (83), onde cada uma de referidas superfícies laterais (84) encontra referida superfície de topo (85) e formando referida borda de deflexão, está entre 90 graus e 160 graus.

3. Pistão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que referido ângulo de separação (86) está entre 120 graus e 150 graus.

4. Pistão, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que um ângulo de deflexão (88) é definido como o ângulo entre uma linha (89), paralela a uma linha de centro da saliência (70), e referida tangente de superfície lateral (87).

5. Pistão, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que referido ângulo de deflexão (88) está entre -30 graus e +30 graus.

6. Pistão, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que diferentes valores do ângulo de deflexão (88) podem ser combinados com diferentes valores do ângulo de separação (86).

7. Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referidos flancos laterais (80, 82) possuem uma configuração curvilínea côncava com um primeiro raio (Rs) e referida seção de topo (81) possui uma configuração curvilínea convexa com um segundo raio (Rt) quando observados em um plano perpendicular para referida movimentação recíproca.

8. Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido ângulo de deflexão (71) é disposto ao longo da integridade de extensão da crista.

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