BRPI0622232B1

BRPI0622232B1 - motor de combustão interna com uma câmara de combustão

Info

Publication number: BRPI0622232B1
Application number: BRPI0622232-3A
Authority: BR
Inventors: Michael Balthasar; Jan Eismark
Original assignee: Volvo Lastvagnar Ab
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2019-11-12
Also published as: US20100095928A1; WO2008082330A1; US7918206B2; EP2100014B1; BRPI0622232A2; CN101568709B; EP2100014A4; EP2100014A1; ES2432566T3; CN101568709A

Abstract

dispositivo para reduçao de emissões de fuligem em um motor de combustáo de veículo. a presente invenção se refere a um motor de combustão interna (1) compreendendo uma câmara de combustão (7), pelo menos um canal de admissão (9) para direcionamento de ar de admissão para a câmara de combustão (7) com nenhum/pouco efeito de redemoinho; um pistão (3) com reservatório de pistão (6); um injetor (13) com uma pluralidade de orifícios dispostos para injetar combustível com alta pressão de injeção para formar plumas de spray, cada um de referida pluralidade de orifícios possuindo um eixo geométrico central (30) orientado em um ângulo de spray positivo (f3) suficiente para provocar que o spray/chama venha a colidir sobre uma seção de reservatório externo de pistão (20) e em que uma configuração curvilínea da seção de reservatório externa (20) é tal que um ângulo de reflexão (y) de referida colisão de referido eixo geométrico central (30) é positivo durante pelo menos início de injeção de maneira a aumentar equilíbrio entre movimentações direcionadas ascendentemente tangenciais e verticais do spray/chama e de maneira a preservar mistura de energia por último no ciclo de combustão para oxidação de fuligem aumentada.

Description

DISPOSITIVO PARA REDUÇÃO DE EMISSÕES DE FULIGEM EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO DE VEÍCULO

CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um dispositivo para controle do processo de combustão em urn motor de combustão. A presente invenção especialmente se refere a um tal dispositivo para redução de emissões de fuligem em motores de combustão nos quais a mistura de gás de combustível/cilindro é inflamada (sofre ignição) por calor de compressão gerado no cilindro.

PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO

Partículas de fuligem (ou particulados) são um produto que, durante combustão, podem tanto ser formadas e quanto subseqüentemente oxidadas em dióxido de carbono (CO₂). Ά quantidade de partículas de fuligem mensuradas nos gases de exaustão é a diferença líquida (real) entre fuligem formada e fuligem oxidada. O processo é muito complicado. Combustão com combustível pesado, isto é, rico, mistura combustível/ar 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, e após isso uma parte maior das partículas de fuligem pode ser oxidada. Em um motor a diesel, o processo de oxidação é considerado estar na mesma ordem de magnitude como o processo de formação, o que significa que produção líquida de fuligem é a diferença entre quantidade formada de fuligem e quantidade oxidada de fuligem. A emissão líquida de fuligem pode, consequentemente, ser influenciada em primeiro lugar por redução da formação de fuligem e em

2/28 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. Até mesmo as porcentagens podem se elevar se combustível nao queimado vem a terminar em regiões relativamente frias. Tais regiões são, em particular, zonas com refrigeração intensa localizadas próximas da parede de cilindro. Um outro exemplo sao cavidades entre revestimento de pistão e de cilindro.

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.

Um processo de combustão em que combustível é injetado diretamente para o cilindro e sofre ignição por temperatura e pressão aumentadas no cilindro é geralmente referido como o processo de diesel. Quando o combustível sofre ignição no cilindro, gases de combustão presentes no cilindro sofrem misturaçao turbulenta com a combustível queimando, de maneira que uma difusão de chama de mistura-controlada é formada. A combustão da mistura combustível/gás no cilindro determina elevaçao de 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, diferentes valores de eficiência e de emissão são obtidos.

Posteriormente, se seguem dois exemplos de disposições do estado da técnica intencionando diminuir tanto fuligem e quanto emissões de NOx por controle da chama, e tentando quebrar o bem conhecido parâmetro entre emissões de fuligem e emissões de óxido de nitrogênio, que é típico dos

3/28 motores a diesel, e parâmetro que é difícil de influenciar. A maior parte das mensurações que reduzem emissões de fuligem aumentam as emissões de óxido de nitrogênio.

A patente européia número EP 1.216.347 mostra uma disposição para controle do processo de combustão em um motor de combustão por controle da chama de combustão, com ° propósito de diminuir emissões de fuligem e de NOx. O combustível e injetado para a camara de combustão com uma energia cinetica suficientemente alta (alta pressão de injeção) de maneira a suprir energia cinética para o spray de maneira que um processo de misturação interna de spray e um processo de misturação global em grande escala entre combustível e gás de cilindro é conseguido, por conseqüencia, mantendo as emissões de fuligem abaixo de um nível selecionado. Uma proporção de gas de exaustão recirculado é selecionada tal que as emissões de óxido de nitrogênio são mantidas abaixo de um nível selecionado.

A patente norte americana número US 6.732.703 mostra uma disposição para minimização de emissões de NOx e de particulados de fuligem. Aqui, o spray de combustível atinge a seçao de chao de reservatório interno durante injeção de maneira a refrigerar a combustão por intermédio disso diminuindo a criação de NOx. O combustível é injetado com alta pressão e o pistão é configurado para manter o momentum na pluma de spray e mistura combustível/ar de maneira que boa misturação de oxigênio disponível e fuligem ocorre por último no processo de combustão. Uma quantidade do momentum é perdida quando a pluma de spray atinge a seção de chão de reservatório interno.

Devido à vindoura legislação de emissões futura para motores de combustão, existe uma necessidade para adicionalmente reduzir (diminuir) os níveis de emissão de fuligem de maneira a satisfazer as demandas vindouras.

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RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO

É, consequentemente, um objetivo da presente invenção 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 reduzir suficientemente emissões de fuligem indesejáveis para satisfazer novos limites regulamentados. Por consequência, um importante objetivo da matéria da presente invenção é o de minimizar a quantidade de fuligem por promoção de combustão eficiente do combustível dentro da câmara de combustão por assegurar a queima/oxidação completa da fuligem formada durante o processo de combustão.

Um outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar um motor em que a configuração, a posição e as dimensões de várias características da disposição de câmara de combustão, incluindo o reservatório de pistão e o ângulo de spray de injeção, provocam que o spray/chama venham a colidir sobre a e contatar a superfície de reservatório de pistão na seção de reservatório externa e o de que a configuração curvilinea de referida seção de reservatório externa é tal que um ângulo de reflexão de referida colisão de referido eixo geométrico central é positivo durante pelo menos início de injeção de maneira a aumentar equilíbrio entre movimentações direcionadas ascendentemente tangenciais e verticais do spray/chama.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é o de proporcionar um motor a diesel que tem capacidade de operar com significativos aperfeiçoamentos de emissão de fuligem comparados com, por exemplo, um motor US 02, enquanto também satisfazendo restrições de projeto mecânico para um motor comercialmente aceitável.

Um objetivo mais específico da presente invenção é o de proporcionar um motor incluindo uma disposição de câmara de combustão possuindo dimensões e relações dimensionais

5/28 para assegurar oxidação de suficiente quantidade de fuligem durante combustão para minimizar fuligem disponível para descarga para o sistema de exaustão. Isto pode ser feito sem aumento da criação de NOx.

Em concordância com a presente invenção, os objetivos anteriormente mencionados e outros objetivos mais detalhados podem ser conseguidos por provisão de um motor com uma disposição de câmara de combustão possuindo determinadas combinações pre—determinadas de parâmetros de projeto de câmara de combustão, incluindo dimensões e relações dimensionais de camara de combustão específicas.

exemplo, na concretização preferida da presente invenção, um motor com uma camara de combustão, compreende: um corpo de motor incluindo um cilindro de motor, uma cabeça de cilindro formando uma face interna da câmara de combustão e pelo menos um canal de admissão formado na cabeça de cilindro para direcionamento de ar de admissão para a camara de combustão com nenhum ou pouco efeito de redemoinho durante operaçao; um pistão posicionado para movimentação recíproca em referido cilindro de motor entre uma posição ponto morto de fundo e uma posição ponto morto topo, referido pistão incluindo uma coroa de pistão compreendendo uma face de topo faceando a câmara de combustão, referida coroa de pistão compreendendo um reservatório de pistão formado por uma cavidade se abrindo externamente, referido reservatório de pistão compreendendo uma porção de projeção possuindo uma extremidade distai e uma seção de chão de reservatório interna se estendendo internamente em um angulo de chao de reservatório interno positivo (a) a partir de um plano perpendicular para um eixo geométrico de reciprocidade do pistão, referido reservatório de pistão adicionalmente compreendendo uma seçao de reservatório externo se alargando externamente possuindo uma configuração curvilínea côncava em seção

6/28 transversal; um injetor montado sobre o corpo de motor adjacente de referida porção de projeção de referido reservatório de pistão para injetar combustível para a câmara de combustão com alta pressão de injeção, referido injetor compreendendo uma pluralidade de orifícios dispostos para formar plumas de spray de combustível, que eventualmente se tornam chamas. Uma concretização preferida da presente invenção é caracterizada pelo fato de que cada um de referida pluralidade de orifícios possui um eixo geométrico central orientado em um angulo de spray positivo a partir de um plano perpendicular para o eixo geométrico de reciprocidade do pistão suficiente para provocar que o spray/chama venham a colidir sobre referida seção de reservatório externa e de que a configuração curvilínea de referida seção de reservatório externa é tal que um ângulo d.e reflexão de referida colisão de referido eixo geométrico central e positivo durante pelo menos início de injeção de maneira a aumentar equilíbrio entre movimentações direcionadas ascendentemente tangenciais e verticais do spray/ chama e de maneira a preservar mistura de energia por último em ciclo de combustão para oxidação de fuligem aumentada.

Em ' uma adicional concretização desenvolvida da presente invenção, referido injetor é disposto para injetar combustível com uma pressão de injeção média na faixa de 1.000 bar até 3.000 bar. Em uma concretização preferida adicional da presente invenção, referida pressão de injeção média está na faixa de 1.500 bar até 2.500 bar.

Em uma concretização preferida adicional da presente invenção, referido eixo geométrico central é disposto para colidir com referida seção de reservatório externa durante a integridade de injeção.

Em uma outra concretização preferida adicional da presente invenção, a configuração curvilínea de referida

7/28 seção de reservatório externa possui um raio na faixa sem dimensões de 0,054 até 0,117; e pelo qual figuras da faixa sem dimensões de uma faixa em uma medida de comprimento podem ser proporcionadas para um motor com um volume de cilindro de motor específico por multiplicação de referidas figuras sem dimensões para referido raio com um volume de cilindro de referido motor específico e elevado por um terço. Em uma concretização mais preferível da presente invenção, referido raio está na faixa de 0,066 até 0,101. O método de escalonamento sem dimensões é adicionalmente descrito posteriormente.

Em uma outra concretização preferida adicional da presente invenção, referido ângulo de reflexão de referida colisão está na faixa de > 0 grau até 50 graus quando referido pistão está em uma posição de ponto morto de topo. Em uma outra concretização preferida da presente invenção, o ângulo de reflexão (γ) está na faixa de 10 graus < (γ) < 35 graus em uma posição ponto morto de topo.

Em ainda uma outra concretização preferida da presente invenção, referido ângulo de reflexão de referida colisão está na faixa de > 0 grau até 50 graus durante início de injeção e maior parte de referida injeção e que referido ângulo de reflexão é ligeiramente negativo durante o final de injeção. Em uma outra concretização preferida da presente invenção, o ângulo de reflexão (γ) está na faixa de 10 graus < (γ) < 35 graus durante início de injeção.

Em ainda uma outra concretização preferida da presente invenção referido, ângulo de reflexão de referida colisão está na faixa de > 0 grau até 50 graus durante a integridade de injeção. Em uma outra concretização preferida da presente invenção, o ângulo de reflexão (γ) está na faixa de 10 graus < (γ) < 35 graus durante a integridade de injeção.

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Em uma outra concretização preferida da presente invenção, o número de referidos orifícios é de 4 ou mais, e em uma concretização adicional é de 5 até 7.

Em uma outra uma concretização preferida adicional da presente invenção, referido efeito de redemoinho resulta em uma proporção de redemoinho na faixa de 0,0 até 0,7.

Em uma outra uma concretização preferida adicional da presente invenção, uma geometria da seção de chão de reservatório interno em relação ao eixo geométrico de spray é disposta de uma maneira tal que existe volume suficiente e distância suficiente entre a seção de chão de reservatório interno e o eixo geométrico de spray (30) de maneira que contato de perturbação entre o bocal que não sofre ignição próximo da porção do spray e a seção de reservatório interno é evitado.

Em uma outra uma concretização preferida adicional da presente invenção, referido combustível injetado, quando injetado, é disposto para formar uma mistura com referido ar de admissão em referida câmara de combustão, e que referida mistura sofre auto-ignição quando comprimida por referido pistão.

Em uma outra uma concretização preferida adicional da presente invenção, referido motor é disposto para adicionar uma porção pré-determinada de gás de exaustão recirculado para referido ar de admissão, referida porção sendo adaptada de maneira que emissões de óxido de nitrogênio emergindo a partir de referida combustão são mantidas abaixo de um nível baixo selecionado.

Concretizações vantajosas adicionais da presente invenção emergem a partir das reivindicações de patente dependentes posteriormente seguindo-se à reivindicação de patente independente 1 posteriormente.

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BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO

A presente invenção irá ser descrita em maiores detalhes posteriormente com referência para os Desenhos das Figuras acompanhantes que, para o propósito de exemplificação, mostram concretizações adicionais preferidas da presente invenção e também o panorama do estado da técnica, e nos quais:

A Figura 1 diagramaticamente mostra uma vista de corte de um pistão e cilindro em um motor de combustão de uma concretização da presente invenção;

A Figura 2a diagramaticamente mostra a metade direita do pistão na Figura 1 com ângulo de reflexão do eixo geométrico central do spray em concordância com a presente invenção;

A Figura 2b mostra um diagrama sobre a relação entre posição de pistão e ângulo de reflexão do eixo geométrico central do spray de uma concretização da presente invenção;

A Figura 3 diagramaticamente mostra uma vista de topo do pistão na Figura 1 com fluxos de spray/chama em concordância com uma concretização da presente invenção;

A Figura 4 diagramaticamente mostra uma vista lateral correspondente dos fluxos de spray/chama na Figura 3; e

As Figuras 5a até 5i mostram tridimensionalmente e diagramaticamente um pistão em concordância com a presente invenção com cilindro em nove diferentes estimativas no ponto durante uma injeção de combustível e seqüência de combustão.

As Figuras são somente representações esquemáticas e a presente invenção nao está limitada para as concretizações nelas representadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

Para compreender as características físicas únicas de câmara de combustão (7) em concordância com a presente

10/28 invenção, atenção é inicialmente direcionada para a Figura 1 e para a Figura 2a ilustrando as várias características físicas ou parâmetros que são requeridos para conseguir as vantagens de redução de emissão inesperadas da presente invenção.

Na Figura 1, uma vista diagramática é mostrada de um motor de combustão (1) que é projetado para trabalhar (funcionar) em concordância com o processo de diesel. O motor (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 ser reverso no cilindro (2) em uma posição ponto 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 reservatório 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) um ou mais canais de indução (9) são dispostos. A conexão entre um canal de indução respectivo (9) e o cilindro (2) pode ser aberta e fechada com uma válvula de indução (10) disposta em cada canal de indução (9) . Disposto na cabeça de cilindro (14) estão também um ou mais canais de exaustão (11) . A conexão entre um canal de exaustão respectivo (11) e o cilindro (2) pode ser aberta e fechada com uma válvula de exaustão (12) disposta em cada canal de exaustão (11). A abertura e fechamento de válvulas (10) e (11) pode ser conseguida/o por um sistema de acionamento de excêntrico mecânico ou hidráulico ou outro sistema motriz em seqüência de tempo cuidadosamente controlada com a movimentação recíproca de pistão (3).

Na cabeça de cilindro (14) é disposto pelo menos um injetor de combustível (13), através do qual combustível é

11/28 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 que sofreu ignição do spray forma uma chama. Durante injeção, uma parte do spray o mais próxima para o injetor com combustível recentemente injetado ainda não começou a queimar. 0 combustível é preferivelmente injetado com uma pressão muito alta. O injetor (13) inclui uma pluralidade de pequenos orifícios de injeção (não ilustrados), formados na extremidade inferior de uma montagem de bocal do injetor (13) para permissão da alta pressão de combustível fluir a partir de uma cavidade de bocal do injetor (13) para a câmara de combustão (7) com uma pressão muito alta para induzir misturação de ponta a ponta do combustível com o ar de carga, de alta temperatura, 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 injetor para a câmara de combustão (7) da maneira descrita aqui posteriormente. Além do mais, o injetor (13) pode incluir um êmbolo mergulhador acionado mecanicamente alojado dentro do corpo de injetor para criação da alta pressão durante um curso de êmbolo em 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. 0 injetor (13) pode incluir uma válvula de controle de injeção acionada eletronicamente que supre combustível de alta pressão para a montagem de válvula de bocal para abrir um elemento de

12/28 válvula de bocal, ou controles para 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 inclinação de mola 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 geométrico central do injetor de combustível (13) coincide com um eixo geométrico central (15) do cilindro (2), eixo geométrico central (15) que também é um eixo geométrico de reciprocidade do pistão (3), como mostrado na Figura 1.

O motor de combustão (1) mostrado na Figura 1 funciona em concordância com o princípio de quatro tempos. O motor (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 alternar (ser recíproco) ao longo de um caminho retilíneo dentro do cilindro (2) na medida em que o eixo de comando de motor (4) rotaciona.

A Figura 1 ilustra a posição do pistão (3) acerca de 45 graus antes de uma posição de ponto morto de topo (TDC). Uma posição de TDC é conseguida quando o eixo de comando é posicionado para movimentar o pistão para a posição a mais afastada para fora a partir do eixo geométrico rotacional do eixo de comando. Da maneira convencional, o pistão se movimenta a partir da posição ponto morto de topo para uma posição de ponto morto de fundo (BDC) quando avançando através de cursos de admissão e de força. Para propósitos desta apresentação, a palavra ascendente e a palavra

13/28 ascendentemente correspondem para a direção para fora a partir do eixo de comando de motor e a palavra descendente e a palavra descendentemente correspondem para a direção em direção do eixo de comando do motor ou posição de ponto morto de fundo do pistão.

Na posição de TDC, a mais superior, o pistão (3) exatamente completou seu curso de compressão ascendente durante o qual o ar de carga possibilitado adentrar a câmara de combustão (7) a partir do canal 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 curso de expansao/combustão do ciclo de quatro tempos completos 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 de pressão no manifold de admissão do motor. Esta impulsão de pressão pode ser proporcionada, por exemplo, por um turbocharger (não mostrado) tracionado por uma turbina impulsionada pela exaustao do motor, ou talvez tracionada pelo eixo de comando do motor.

O motor da presente invenção inclui componentes e características de câmara de combustão dimensionado/as, formado/as e/ou posicionado/as relativamente uns/umas para o/as outro/as, como descrito aqui posteriormente, para vantajosamente reduzir matéria particulada (PM) para níveis em ou abaixo de novos padrões de regulamentação enquanto mantendo economia de combustível aceitável. A presente invenção é especificamente direcionada para reduzir emissões de fuligem. Fuligem é uma fração de PM.

Especificamente, as dimensões, configuração e/ou posicionamento relativo dos componentes e características da câmara de combustão são tais que o momentum da chama de gás de cilindro do spray/queima de combustível é preservado

14/28 tanto quanto possível em seu caminho a partir do injetor em uma direção ligeiramente descendente seguindo a configuração da seção de chão de reservatório interno (19) e seção de reservatório externa (20), e adicionalmente ascendente até que a colisão com a superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14) venha a ocorrer, por conseqüência, assegurando suficiente oxidação de fuligem mais tarde no evento de combustão. Adicionalmente, as dimensões, configuração e/ou posicionamento relativo dos componentes e características da câmara de combustão são tais que um nível pré-determinado de equilíbrio entre momentum de movimentação vertical (primordialmente ascendente) e tangencial [direcionada em um plano perpendicular para o eixo geométrico 15] do spray/chama de combustível é conseguido. Em concordância com a presente invenção, este equilíbrio é importante ser alcançado de maneira a ter capacidade para conseguir níveis de emissões de fuligem muito baixos. Parâmetros controlando o equilíbrio são selecionados tais que o spray/chama tenha colidido com a seção de reservatório externa (20) primordialmente direcionada em uma direção ascendente em direção da superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14), de maneira a minimizar perdas de momentum.

Preferivelmente, as movimentações vertical e tangencial da chama formam um padrão configurado em ventilador (ver também Figura 5d, explanada posteriormente) exatamente depois de colisão com a seção de reservatório externa (20), onde aproximadamente 1/3 das movimentações de chama são direcionadas ascendentemente, como indicado com (Y) na Figura 4, e o restante é direcionado em uma direção tangencial, como indicado com (X_R) para as partes da chama virando a direita e com (X_L) , para as partes da chama virando a esquerda na Figura. 3. As dimensões, configuração e/ou posicionamento relativo dos componentes e

15/28 características da cainara de combustão como descrito/as aqui posteriormente resultam em uma câmara de combustão que tem capacidade de formação, direcionamento, controle e criaçao de um padrao de combustível injetado e acima de tudo queima de mistura (chama) de combustível/gás de cilindro dentro da câmara de combustão (7) durante tanto os estágios iniciais de injeção de combustível e quanto durante a iniciação de combustível e expansão dos gases resultantes durante o curso de força do pistão (3) e depois no final de injeção de maneira a conseguir redução muito alta de emissões de fuligem.

Mais particularmente, a porção superior de pistão (3) pode ser referida como a coroa de pistão (16) . A coroa de pistão (16) inclui a superfície superior (5) parcialmente formando a camera de combustão (7) e um reservatório de pistão (6) formado por uma cavidade se abrindo ascendentemente. O reservatório de pistão (6) inclui uma porção de projeção (17) preferivelmente posicionada no ou próxima do centro de reservatório (6). A porção de projeção (17) inclui uma extremidade distai (18) posicionada, na concretização preferida mostrada na Figura 1, no centro de reservatório (6) de pistão (3) e, por consequência, posicionada ao longo do eixo geométrico de reciprocidade (15) de pistão (3). A porção de projeção (17) também inclui uma seção de chão de reservatório interno (19) se estendendo a partir da porção de projeção (17) descendentemente em um ângulo de chão de reservatório interno (a) a partir de um plano perpendicular para o eixo geométrico de reciprocidade de pistão (3) como mostrado na Figura 1.

O reservatório de pistão (6) também inclui uma seção de reservatório externo se alargando ascendentemente (20) possuindo uma configuração curvilínea geralmente côncava na seçao transversal de diâmetro. A seção de reservatório externa (20) efetivamente configura e direciona o fluxo da

16/28 mistura ou chama ar/combustível dentro da câmara de combustão (7).

A Figura 2a diagramaticamente mostra a metade direita da configuração de reservatório do pistão na Figura 1 com 5 ângulo de reflexão (γ) do eixo geométrico central (30) do spray (abaixo designado como eixo geométrico de spray) e ângulo de eixo geométrico de spray (β) (abaixo designado como ângulo de spray) . A seção de reservatório externa (20) θ projetada com um raio particular (Ri) e uma localização 10 particular para um centro de raio (CRi) . (D_x) adicionalmente indica a distância entre a extremidade distai (18) e o ponto de cruzamento (C) dos diversos eixos geométricos de spray no injetor (13). A distância (D₂) indica a duração da injeção e mudança/movimentação de ponto de colisão de eixo 15 geométrico de spray durante a movimentação descendente do pistão (3) . A posição de início e fim de (D₂) é dependente da duração de tempo (quantidade de combustível a ser injetado) e ritmo (regulagem de tempo) da injeção. (R₂) indica um raio no tampa ou borda conectando o reservatório externo (20) com a superfície superior (5) do pistão (3) . 0 centro de raio (R₂) é indicado como (CR₂) . (r₃) indica o raio de reservatório de pistão. Enquanto a configuração geral da câmara de combustão (7) possua antecedência no estado da técnica, ela é a configuração específica, e de 25 modo mais importante, as dimensões e relações dimensionais críticas descritas aqui posteriormente que resultam na performance funcional aperfeiçoada da presente invenção.

Em concordância com a presente invenção, o ângulo de spray (β) deveria ser selecionado de maneira tal que o eixo 30 geométrico de spray (30) colide com a seção de reservatório externa (20) pelo menos durante o início de uma injeção. Ao mesmo tempo, os parâmetros (Ri) e raio de reservatório de pistão (R3) decidindo a configuração da seção de reservatório externa (20) deveriam ser selecionados de

17/28 maneira tal que o ângulo de reflexão (γ) é positivo pelo menos durante início de injeção e preferivelmente durante a maior parte da duração de injeção se seguindo. (R₃) é em uma faixa sem dimensões (ver explanação posteriormente) de 0,33 até 0,39; preferivelmente de 0,35 até 0,37. Preferivelmente, o ângulo de reflexão (γ) pode ser escolhido na faixa de 0 grau < (γ) < 50 graus durante início de injeção. O requerente descobriu que um ângulo de reflexão (γ) dentro da faixa de 0 grau < (γ) < 50 graus durante a integridade de injeção proporciona os níveis de emissão de fuligem os mais baixos. Em concordância com uma concretização a presente invenção, o ângulo de reflexão (γ) pode ser positivo durante a maior parte da injeção e negativo somente durante e próximo para o fim de injeção. Em uma concretização preferida adicional da presente invenção, o ângulo de reflexão (γ) está na faixa de 10 graus < (γ) <35 graus.

Na Figura 2b, é mostrado em exemplo de como o ângulo de reflexão (γ) varia durante um período de injeção. O eixo geométrico (x) mostra o ângulo de comando (de manivela) (CA) do motor. (SOI) indica início de injeção e (EOI) indica fim de injeção. No exemplo mostrado, (SOI) ocorre em cerca de 356 graus, isto é, a 4 graus antes de (TDC), e (EOI) ocorre em aproximadamente 382 graus. No exemplo mostrado, o ângulo de reflexão (γ) é aproximadamente de 29 graus em (SOI) e aumentando para um máximo de 31 graus em (TDC) antes da curva se virar descendente terminando com um ângulo de reflexão de 10 graus em (EOI). Em concordância com a presente invenção, um ângulo de reflexão positivo durante uma injeção minimiza a perda de momentum do fluxo de spray/chama quando ele flui ao longo da seção de reservatório externa (20) . Um ângulo de reflexão mais próximo para o limite de faixa superior proporciona em

18/28 geral uma perda menor em momentum do spray/chama quando o spray/chama é forçado/a para mudar direção devido à colisão com a seção de reservatório externa (20). 0 valor do ângulo de reflexão durante uma injeção é fortemente dependente da seleção de diversos parâmetros geométricos, tais como (Di), (Ri), (β) e raio de reservatório de pistão (R₃) , além do ritmo (tempo de regulagem) de injeção e duração de injeção.

Como indicado anteriormente, o combustível deveria ser injetado com uma alta pressão de injeção. Um intervalo de pressão de injeção média preferível é de 1.000 bar até 3.000 bar, e em uma faixa preferível adicional de 1.500 bar até 2.500 bar. A pressão de injeção é um parâmetro importante para assegurar alto momentum no fluxo de spray/chama através de toda a movimentação ao longo da seção de chão de reservatório interno, seção de fluxo de reservatório externo, colisão com a superfície interna da cabeça de cilindro e em particular as movimentações do gás de cilindro se seguindo ao (EOI).

Um outro parâmetro de câmara de combustão para controle de emissões é uma proporção de redemoinho do fluxo de ar que é gerado pelos canais de indução (9) . A proporção de redemoinho (SR) é a proporção da velocidade tangencial do ar girando (circulando) em torno da câmara de combustão (7) dividida pela velocidade de motor. 0 que significa dizer, a proporção de redemoinho é uma mensuração da movimentação tangencial do ar na medida em que ele adentra o cilindro de motor a partir dos canais de indução (9) da cabeça de cilindro (14). Precisamente, a expressão proporção de redemoinho se refere à velocidade angular em cilindro média do ar em fechamento de válvula de admissão dividida pela velocidade angular de pistão cilindro. Por exemplo, um motor funcionando em 1.800 rpm com uma cabeça de cilindro gerando um movimento de ar com uma proporção de redemoinho de 2 implica que o ar no cilindro em fechamento

19/28 de válvula de admissão está rotacionando com uma velocidade angular média de 3.600 rpm. Quanto mais alta a proporção de redemoinho, tanto maior o efeito de redemoinho do ar ou mistura de ar e combustível, enquanto quanto menor a proporção de redemoinho, tanto menor o efeito de redemoinho. O efeito de redemoinho é um movimento geralmente tangencial que sobre compressão por pistão (3) cria turbulência e auxilia no processo de combustão. Em concordância com a presente invenção, para se ter capacidade de assegurar controle da movimentação de spray/chama durante a integridade de combustão, o momentum criado pela pressão de injeção deveria ser perturbado tão pouco quanto possível. Por conseqüência, em concordância com a presente invenção, pouco redemoinho é preferível para se ter capacidade de conseguir vantagem máxima da presente invenção. Nesta descrição, um redemoinho abaixo de 1,0 é considerado ser um baixo redemoinho. O requerente descobriu que uma proporção de redemoinho abaixo de 0,7 é preferível, e até mesmo ainda mais preferível é uma proporção de redemoinho abaixo de 0,5 e descendo para zero.

A seção de reservatório externa (20) é projetada com um raio particular (R_x) e uma localização particular para um centro de raio (CRi) de maneira a assegurar que a pluma de spray venha a interagir com uma superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14) de uma maneira apropriada para assegurar misturação e queima apropriadas especialmente de fuligem por último no processo de combustão. Especificamente, o raio (Ri) pode ser selecionado na faixa sem dimensões de 0,054 até 0,117; e preferivelmente dentro de uma faixa sem dimensões de 0,066 até 0,101. Partindo a partir da relação entre escalas de comprimento e de volume em concordância com a fórmula:

20/28 (D

Um fator sem dimensões (e) pode ser proporcionado por reformulação (rearranjo) da referida fórmula para:

r, r, (2) £ = — etc.

As figuras das faixas sem dimensões podem ser traduzidas para uma mensuração de comprimento, por exemplo, milímetros, por escolha de um motor com um volume de cilindro de motor específico em milímetros cúbicos, por conseqüência, multiplicando referidas figuras sem dimensões para referido raio com o volume de cilindro de referido motor específico e elevado por um terço, isto é: raio = (figura sem dimensões) * (volume de cilindro)¹⁷³.

Por exemplo, o limite superior da primeira faixa mencionada, isto é, 0,08, determina com um volume de cilindro de 2,0 litros/cilindro o seguinte raio de limite superior:

R = ε . V ^1/3 = 0,08 * (2,0 * 10⁶) ^1/3 = 10,1 mm

Da maneira correspondente, outros parâmetros mencionados nesta descrição podem ser traduzidos a partir das faixas sem dimensões mencionadas para os diferentes parâmetros para diferentes tamanhos de motor.

Por combinação da magnitude de (Ri) e da localização de (CRi) , a presente invenção cria seção de reservatório externa (20) com um alargamento ascendente que tem capacidade de controle do momentum da pluma/chama de spray na medida em que ela segue a seção de reservatório externa

21/28 (20) e muda direção ascendentemente em direção da superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14). Em uma concretização alternativa da presente invenção, a configuração da seção de reservatório externa (20) não necessita seguir um raio de um círculo. Ao invés disso, a configuração da seção de reservatório externa (20) poderia mudar o raio ao longo de seu perfil.

Especificamente, a posição de (CRi) e a magnitude de (Ri) asseguram que a chama rolando fora da borda superior com raio (R₂) de reservatório de pistão (6) possui momentum suficiente para ser direcionada para a cabeça de cilindro (14) resultando no grau apropriado de misturação e oxidação de fuligem. A seção de reservatório externa (20) é especificamente projetada para prevenir momentum inadequado do spray/chama que deveria provocar estagnação indesejável do spray/chama sem interação com a cabeça de cilindro (14), por intermédio disso resultando em misturação e queima inadequadas de fuligem. Isto é conseguido por se possuir um (Ri) que é suficientemente grande resultando em uma curvatura em seção de reservatório externa (20) para criar e manter o momentum no spray/chama. A seção de reservatório externa (20) é também projetada para prevenir momentum excessivo no spray/chama em uma ou diversas direções que deveríam provocar que o spray! chama viesse a progredir excessivamente em uma determinada direção, comparada com outras direções, provocando estagnação indesejável do spray/chama e, por conseqüência, deixando para trás emissões de fuligem aumentadas.

Em concordância com a presente invenção, deveria existir um equilíbrio entre as direções de movimentação do spray/chama. Por conseqüência, (RJ é projetado para modular o momentum do spray/chama para assegurar que o spray/chama possua um momentum suficiente para interagir com a cabeça de cilindro (14) e refletir de volta ou

22/28 recircular para o espaço aberto da câmara de combustão (7) em um padrão pré-determinado (ver adicionalmente Figura 5f e abaixo). Um (R_x) proporcionalmente pequeno tende a diminuir o momentum da pluma de combustão.

A superfície vertical superior (22) de seção de reservatório externa (20) adjacente à borda com raio (R₂) preferivelmente se estende verticalmente paralela para o eixo geométrico . central do pistão (3), ou ligeiramente internamente em direção ou ligeiramente externamente em relação ao eixo geométrico de reciprocidade de pistão (15) para influenciar chama para situação de fluxo de cabeça de cilindro (14) e ajuste de processo de recirculação de chama adicional. A configuração curvilínea de seção de reservatório externa (20) pode ser formada por uma superfície possuindo um raio de curvatura (R_x) que termina antes da borda com raio (R₂) enquanto uma superfície vertical superior (22) de seção de reservatório externa (20) se estende tangencialmente a partir da superfície possuindo um raio de curvatura (R_x) , verticalmente para borda com raio (R₂) . Preferivelmente, (CR_X) é posicionado abaixo da face de topo (5) , e preferivelmente a superfície vertical superior (22) não intercepta borda com raio (R₂) de uma maneira que direciona gases externamente em direção das paredes de cilindro (2). Desta maneira, controle apropriado do spray/chama e controle da interação com a cabeça de cilindro é reforçado enquanto prevenindo interação com as paredes de cilindro, por intermédio disso reduzindo o risco de carbonização sobre revestimento do cilindro (2), devido a que o controle de chama em concordância com a presente invenção direciona a maior parte da chama internamente, em direção do eixo geométrico de reciprocidade (15).

Como já indiretamente mencionado anteriormente, um aspecto importante da matéria da presente invenção envolve

23/28 orientação do eixo geométrico central de cada orifício em um ângulo de spray (β) mensurado entre um plano perpendicular para o eixo geométrico de reciprocidade do pistão e um eixo . geométrico central (30) de cada spray (Figura 2a) de maneira que o eixo geométrico de spray (30) colide com a seção de reservatório externa (20) durante Ρθΐο menos (SOT). A geometria da seção de chão de reservatório interno (19) em relaçao ao eixo geométrico de spray (30) é tal que exista volume suficiente e distância suficiente entre a seçao de chão de reservatório interno (19) e o eixo geométrico de spray (30) de maneira que contato de perturbação entre a porção próxima de bocal que nao sofreu ignição do spray e a seção de reservatório interna (20) e evitado. Esta açao provoca que o eixo geométrico de spray (30) venha a ser direcionado em direção da seção de reservatório externa (20) com contato mínimo com a seção de chão de reservatório interno (19), por consequência, evitando perturbação da ignição do spray. Desta maneira, contribuição é feita para maximizar a preservação de momentum acima de spray/chama para o spray/ chama colidir com a seçao de reservatório externa (20) . A distância vertical mensurada a partir da extremidade distai (18) da porção de projeção (17) para o ponto de cruzamento (C) de diversos eixos geométricos de spray no injetor (13) está na Figura 2a indicada por (Di) .

Um outro importante parâmetro de câmara de combustão afetando significativamente emissões de fuligem é o número orifícios de injeção ou de spray no injetor (13) . Em concordância com a presente invenção, pelo menos quatro orifícios de injeção são utilizados para entregar combustível para a câmara de combustão (7) . Preferivelmente, de cinco a sete orifícios de injeção podem ser utilizados. O número de orifícios de injeção (N) é crítico para criaçao do equilíbrio apropriado, mencionado

24/28 anteriormente, entre as movimentações vertical e tangencial do spray/chama. Se existirem muitos orifícios de injeção, a distância entre os diferentes pontos de colisões de eixo geométrico de spray (com a seção de reservatório externa) deveria se tornar muito próxima uma em relação à outra de maneira que uma movimentação em torno de retorno suave (recirculação) do spray em um plano horizontal deveria ser restringida, e a movimentação vertical ascendente podería se tornar muito forte, o que poderia resultar em regiões de spray/chama onde substancialmente todo momentum é perdido, por conseqüência, a pós oxidação de fuligem deveria diminuir. Um outro importante parâmetro que afeta a recirculação é taxa de alimentação de combustível.

Um outro parâmetro de câmara de combustão que pode ser ajustado para auxiliar em minimização do risco de perda de momentum é uma distância vertical (não mostrada) mensurada a partir do centro das aberturas de saída de orifícios de injeção no injetor (13) para a superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14). 0 que significa dizer, referida distância representa a distância de saliência (projeção) de orifícios de injeção para a câmara de combustão (7) abaixo da cabeça de cilindro (14). Os requerentes descobriram que a faixa desta distância deveria preferivelmente ser pelo menos de 0,008 (sem dimensões), de maneira a distanciar o spray/chama a partir da superfície da cabeça de cilindro (14) durante o estágio inicial de injeção da mesma maneira como o spray/chama nao deveria ficar muito próximo da (entrar em contato com a) seção de chão de reservatório interno (19) (ver descrição anteriormente).

Um outro parâmetro de câmara de combustão crítico é o raio de curvatura (R₂) na tampa ou borda de reservatório de combustão (6) como mostrado na Figura 2a. Embora o raio (R₂) seja somente mostrado na Figura 2a em um ponto ao longo da borda, deveria ser compreendido que (R₂) é formado

25/28 ao longo da integridade de borda em torno da circunferência de reservatório de pistão (6) . (R2) está preferivelmente na faixa sem dimensões de 0,02 até 0,08. O limite superior de 0,08 é importante para manutenção do controle sobre a direção de fluxo da chama na medida em que ela flui fora da seção de reservatório externa (20).

Para aumentar o entendimento do controle de spray/chama da presente invenção, as Figuras 5a até 5i mostram tridimensionalmente e diagramaticamente um pistão (3) em concordância com a presente invenção com cilindro (2) em nove diferentes estimativas de ponto durante uma injeção de combustível e seqüência de combustão, isto é, a partir de aproximadamente 5 graus antes de (TDC) para um ponto em tempo por último na seqüência de combustão, isto é, longo depois de (TDC) . O começo de um eixo geométrico de spray (30) de dois sprays posicionados adjacentes é indicado com uma linha tracejada nas Figuras 5a até 5i. De maneira a aumentar a clareza das Figuras 5a até 5i somente dois de diversos sprays são mostrados.

A Figura 5a mostra início de injeção (SOI). Existe um atraso (retardo) de ignição, que ocorre entre (SOI) e ignição do combustível.

A Figura 5b mostra início de combustão (SOC). As áreas brancas indicam queima de chamas de gás de cilindro.

A Figura 5c mostra quando as chamas colidem com a seção de reservatório externa (20) (ChamaParaParede FlameToWall). A direção de movimentação da chama esquerda (correspondentes contagens para a chama direita) é indicada com uma flecha. Por conseqüência, as chamas se movimentam a partir do injetor (13) em direção da seção de reservatório externa (20) .

A Figura 5d mostra quando as chamas encontram umas às outras (ChamaParaChama - FlameToFlame) . A colisão é indicada por aquelas duas das quatro flechas sendo

26/28 apontadas umas em relação às outras. Em concordância com a presente invenção, um equilíbrio entre movimentações vertical e tangencial é conseguido quando as chamas depois da primeira colisão com a seção de reservatório externa (20) (Figura 5c) são espalhadas em um padrão em configuração de leque como indicado na Figura 5d. Isto é conseguido por seleção de parâmetros anteriormente mencionados dentro das faixas mencionadas. As flechas verticais na Figura 5d correspondem para (Y) na Figura 4, e a flecha apontando para a direita na Figura 5d corresponde para (X_R) na Figura 3 e finalmente a flecha apontando para a esquerda na Figura 5d corresponde para (Xi) na Figura 3.

A Figura 5e mostra quando as chamas colidem com a superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14) (ChamaParaCabeça - FlameToHead) . Isto é indicado por uma área tracejada nas chamas. Dentro de referida área tracejada, as chamas estão em contato com a superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14) . As duas flechas na chama esquerda indicam as movimentações primordiais das chamas ao longo de referida superfície interna (21) da cabeça de cilindro (14).

A Figura 5f mostra, para a presente invenção, a importante re-circulação de chama, que é forçada pela interação ChamaParaCabeça e pela interação ChamaParaChama e que é um resultado de seleção primordialmente dos parâmetros anteriormente mencionados dentro das faixas de menção de maneira que referido equilíbrio entre movimentações de chama vertical e tangencial é conseguido. Uma determinada escolha de referidos parâmetros controla ritmo (regulagem de tempo) e posição de referida recirculação de chama, mostradas especialmente na Figura 5f, mas também nas Figuras 5g até 5i. Especialmente uma interação simétrica ChamaParaChama cria vórtices de recirculação de chama úteis. As flechas indicam a direção

27/28 de movimentação da recirculação de chama, que são direcionadas de volta para a câmara de combustão (7). O baixo redemoinho é aqui indiretamente uma razão para misturação mais intensiva graças à criação de tração em simetria de vórtices induzidos de ChamaParaChama. Chamas adjacentes efetivamente colidem e forçam umas às outras para eventualmente se movimentar em direção ao eixo geométrico de reciprocidade (15). Com energia de misturação suficiente deixada (momentum), esta recirculação de chama contribui para misturar e queimar o último combustível injetado (e produção de fuligem) e, por consequência, também para oxidar fuligem por último na seqüência de combustão.

A Figura 5g mostra final de injeção (EOI), por conseqüência, momentum a partir da pressão de injeção ter terminado e movimentações adicionais do gás de cilindro dependem primordialmente do momentum proporcionado precedentemente a partir da pressão de injeção.

A Figura 5h mostra oxidaçao de fuligem e diluição de spray depois de (EOI), devido à mistura poderosa dos gases/chama de cilindro.

A Figura 5i mostra oxidação de fuligem em bolsões de pós-queima rica por último, que a presente invenção é de intenção em aumentar com controle das movimentações de spray/chama com o propósito de preservar momentum nos gases de cilindro o máximo possível depois de (EOI) .

Uma importante vantagem da presente invenção é a de que pós-oxidáção de fuligem em baixa temperatura pode existir sem formaçao significativa de óxido de nitrogênio (NOx). As diferentes concretizações da presente invenção para redução de emissões de particulados/fuligem podem vantajosamente ser combinadas com diferentes disposições de pós-tratamento de exaustão conhecidas para redução de NOx, (e também armadilhas de fuligem) para diminuir as emissões

28/28 de NOx ainda adicionalmente. A presente invenção pode vantajosamente também ser combinada com um dispositivo de recirculação de gás de exaustão (EGR), pelo que o nível de emissões de NOx pode ser controlado independentemente das emissões de particulados/fuligem (ver, por exemplo, a patente européia número EP 1.216.347).

Combinações dos parâmetros de câmara de combustão anteriormente descritos selecionados dentro das faixas especificadas proporcionam vantagens em redução de emissões de fuligem/particulados em comparação com projetos de motor convencionais, incluindo especificamente satisfação das novas padronizações de emissões relativas especialmente à fuligem. A câmara de combustão (7) da presente invenção especificamente inclui um ângulo de reflexão positivo (γ), de baixo redemoinho e alta pressão de injeção e os efeitos positivos da presente invenção podem ser adicionalmente aumentados em combinação com seleção correta de um ou de diversos dos outros parâmetros anteriormente mencionados.

As faixas sem dimensões proporcionadas no presente pedido de patente podem ser aplicadas sobre motores de tamanho de carro de passageiros e até para um tamanho de motor de uma grande embarcação.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência para concretizações específicas, deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que a mesma não deve ser considerada como sendo limitada para estas concretizações exemplificativas e vantajosas descritas anteriormente, mas certamente, um número de mudanças, de variações e de modificações adicionais é conceptível sem se afastar do espírito e do escopo da presente invenção que é unicamente limitada pela proteção estabelecida nas reivindicações de patente posteriormente.

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Claims

1. Um motor de combustão interna (1) com uma câmara de combustão (7), compreendendo: um corpo de motor incluindo um cilindro de motor (2), uma cabeça de cilindro (14) formando uma superfície interna (21) da câmara de combustão (7) e pelo menos um canal de admissão (9) formado na cabeça de cilindro (14) para direcionamento de ar de admissão para a câmara de combustão (7) com nenhum ou pouco efeito de redemoinho durante operação; um pistão (3) posicionado para movimentação recíproca em referido cilindro de motor (2) entre uma posição de ponto morto de fundo e uma posição de ponto morto de topo, referido pistão (3) incluindo uma coroa de pistão (16) compreendendo uma superfície superior (5) faceando a câmara de combustão (7), referida coroa de pistão (16) contendo um reservatório de pistão (6) formado por uma cavidade se abrindo externamente, referido reservatório de pistão (6) compreendendo uma porção de projeção (17) possuindo uma extremidade distai (18) e uma seção de chão de reservatório interno (19) se estendendo descendentemente em um ângulo de chão de reservatório interno positivo (a) a partir de um plano perpendicular para um eixo geométrico de reciprocidade (15) do pistão (3), referido reservatório de pistão (6) adicionalmente compreendendo uma seção de reservatório externa se alargando externamente (20) possuindo uma configuração curvilínea côncava em seção transversal; um injetor (13) montado sobre o corpo de motor adjacente para referida porção de projeção (17) de referido reservatório de pistão (6) para injetar combustível para a câmara de combustão (7) com alta pressão de injeção, referido injetor (13) compreendendo uma pluralidade de orifícios dispostos para formar plumas de spray de combustível, que eventualmente se tornam chamas,

2/5 caracterizado pelo fato de que cada um de rpfpri da pluralidade de orifícios possui um eixo geométrico central (30) orientado em um ângulo de spray positivo (β) a partir de um plano perpendicular para referido eixo geométrico de reciprocidade do pistão (3) suficiente para provocar que o spray/chama venha a colidir sobre referida seção de reservatório externa (20) e de que a configuração curvilínea de referida seção de reservatório externa (20) é tal que um ângulo de reflexão (γ) de referida colisão de referido eixo geométrico central (30) é positivo durante pelo menos início de injeção de maneira a aumentar equilíbrio entre movimentações direcionadas ascendentemente tangenciais e verticais do spray/chaxaa e de maneira a preservar mistura de energia por último no ciclo de combustão para oxidação de fuligem aumentada.

2. Um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido injetor (13) é disposto para injetar combustível com uma pressão de injeção média na faixa de 1.000 bar até 3.000 bar.

3. Um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que referida pressão de injeção média está na faixa de 1.500 bar até 2.500 bar.

4. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido eixo geométrico central (30) de referidos orifícios é disposto para colidir referida seção de reservatório externa (20) durante a integridade de injeção.

5. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de

3/5 que a configuração curvilínea de referida seção de reservatório externa (20) possui um raio (Ri) na faixa sem dimensões de 0,054 até 0,117; e pela qual figuras da faixa sem dimensões de uma faixa em uma medida de comprimento podem ser proporcionadas para um motor com um volume de cilindro de motor específico por multiplicação de refpt-í das figuras sem dimensões para referido raio com um volume de cilindro de referido motor específico e elevado por um terço.

6. Um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a configuração curvilínea de referida seção de reservatório externa (20) possui um raio (R_x) na faixa sem dimensões de 0,066 até 0,101.

7. Um motor de combustão interna de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a configuração curvilínea de referida seção de reservatório externa (20) possui um raio (R_x) que é substancialmente constante ao longo de seu perfil.

8. Um motor de combustão interna de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a configuração curvilínea de referida seção de reservatório externa (20) possui um raio (R_x) que varia ao longo de seu perfil.

9. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido ângulo de reflexão (γ) de referida colisão está na faixa de > 0 grau até 50 graus quando referido pistão (3) está em uma posição de ponto morto de topo.

10. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de

4/5 que referido ângulo de reflexão (γ) de referida colisão está na faixa de >. 0 grau até 50 graus durante início de injeção e maior parte de referida injeção e de que referido ângulo de reflexão (γ) é ligeiramente negativo durante o final de injeção.

11. Um motor de combustão interna de acordo com as reivindicações 1 até 9, caracterizado pelo fato de que referido ângulo de reflexão (γ) de referida colisão está na faixa de > 0 grau até 50 graus durante a integridade de injeção.

12. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido ângulo de reflexão (γ) de referida colisão está na faixa de 10 graus < (γ) < 35 graus.

13. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o número de referidos orifícios é de 4 ou mais.

14. Um motor, de combustão interna de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o número de referidos orifícios é de 5 até 7.

15. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido efeito de redemoinho resulta em uma proporção de redemoinho no alcance de 0,0 até 0,7.

16. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a geometria da seção de chão de reservatório interno (19) em relação ao eixo geométrico de spray (30) é disposta de uma maneira tal que existe volume suficiente e distância suficiente entre a seção de chão de reservatório interno

5/5 (19) e o eixo geométrico de spray (30) de maneira que contato de perturbação entre o bocal que não sofre ignição próximo da porção do spray e a seção de reservatório interno (19) é evitado.

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17. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de Que referido combustível injetado, é disposto para formar uma mistura com referido ar de admissão em referida câmara de combustão (7), e de que referida mistura sofre auto10 ignição quando comprimida por referido pistão (3).

18. Um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referido motor (1) e disposto para adicionar uma porção Ρ^θ-determinada de gás de exaustão recirculado para 15 referido ar de admissao, referida porção sendo adaptada de maneira que emissões de óxido de nitrogênio emergindo a P^artir de referida combustão sao mantidas abaixo de um nível baixo selecionado.