ES2287200T3 - Motor de combustion interna de encendido externo con al menos una instalacion de encendido por cilindro. - Google Patents
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Abstract
Motor de combustión interna de encendido externo, especialmente motor de gas Otto, con al menos una instalación de encendido así como con un conducto de alimentación de la mezcla de combustible y aire por cilindro, en el que al menos un pistón (4) presenta una cavidad (8) en el fondo del pistón, en el que la cavidad (8) presenta, en una vista en planta superior sobre el fondo del pistón, una zona periférica de forma circular y una forma esencialmente de corazón, que se diferencia al menos por secciones de una forma circular, en el que la forma de la cavidad (8) presenta, en una vista en planta superior sobre el fondo del pistón, exactamente un eje de simetría (10), y el lugar de encendido (15) de la instalación de encendido (14) se encuentra en una proyección, en la vista en planta superior sobre el fondo del pistón, esencialmente sobre el eje de simetría (10) de la cavidad (8), caracterizado porque la instalación de encendido (14) se encuentra esencialmente en el punto medio del círculo (23) de la zona de forma circular de la forma periférica.
Description
Motor de combustión interna de encendido externo
con al menos una instalación de encendido por cilindro.
La invención se refiere a un motor de combustión
interna de encendido externo, especialmente motor de gas Otto, con
al menos una instalación de encendido por cilindro, en el que al
menos un pistón presenta una cavidad en el fondo del pistón, de
acuerdo con la primera parte de la reivindicación 1 (comparar con el
documento US-A-4751902, figura
3).
Ya se conocen motores de combustión interna con
pistones de este tipo, en los que la cavidad puede presentar en
parte, una forma de cazoleta o forma de bandeja (cámara de
combustión Hyronen). Pueden estar alojados en el centro o de forma
excéntrica en el pistón. Además, se conocen a partir del documento
EP 0 598 941 A1 y a partir del documento EP 0 299 747 A2 también
cavidades de pistón que se desvían de la forma sencilla de cazoleta
o de bandeja. El cometido de una cavidad de este tipo es mejorar la
combustión del motor, especialmente conseguir una combustión muy
rápida, estable y resistente a traqueteo. Esto solamente se puede
conseguir porque se asegura una turbulencia o bien una velocidad de
circulación óptimas en la zona del lugar del encendido de la bujía
de encendido. En este caso hay que procurar que en el caso de
velocidades demasiado altas de la circulación en la zona del lugar
del encendido, se extinga la chispa del encendido y en el caso de
velocidades demasiado bajas de la circulación en la zona del lugar
del encendido, la combustión se desarrolle demasiado lenta y con
efecto de arrastre. En los motores de combustión interna ya
conocidos con cavidades en el fondo del pistón de acuerdo con el
estado de la técnica se realiza de una manera sólo insuficiente el
aseguramiento de una velocidad óptima de la circulación en la zona
del lugar del encendido.
El problema de la presente invención es, por lo
tanto, configurar una cavidad en el fondo del pistón de tal forma
que se eliminen los inconvenientes del estado de la técnica
mencionados anteriormente y se asegure una combustión óptima y
rápida en la cámara de combustión de motores de combustión interna
de encendido externo.
Esto se consigue de acuerdo con la invención,
con las características según la reivindicación 1.
A través de la forma de configuración de la
cavidad según la invención en el fondo del pistón se consigue que
la velocidad de la circulación en el lugar de encendido esté en la
zona óptima (entre aproximadamente 4 m/seg. y 6 m/seg.). De esta
manera, se consigue, por lo tanto, que la chispa de encendido no sea
extinguida en el lugar de encendido a través de velocidades
demasiado altas de la circulación ni tenga lugar una combustión
demasiado lenta de la mezcla de combustible y aire debido a
velocidades demasiado reducidas de la circulación en el lugar de
encendido. A través de la seguridad según la invención de una
velocidad óptima de la circulación en el lugar de encendido se
consigue una combustión muy rápida en la mezcla de combustible y
aire en toda la cámara de combustión, como se conoce, por lo demás,
solamente en motores de combustión interna de encendido automático
(por ejemplo motores Diesel).
Una forma de realización especialmente favorable
prevé a este respecto que la cavidad presente, en una vista en
planta superior sobre el fondo del pistón, una forma no convexa. En
este caso, la formulación "no convexa" se refiere al hecho de
que en una vista en planta superior sobre el fondo del pistón, no
todas las líneas de conexión entre dos puntos discrecionales se
extienden sobre la periferia de la forma de la cavidad según la
invención dentro de la cavidad.
Unas variantes favorables de la cavidad de
acuerdo con la invención se caracterizan en este caso porque la
cavidad presenta, en una vista en planta superior sobre el fondo del
pistón, sobre una zona angular de 200º a 250º, con preferencia de
220º a 230º, una forma periférica esencialmente de forma circular,
con preferencia con el punto medio de la superficie circular del
pistón como punto medio del círcu-
lo.
lo.
Otras formas de realización favorables prevén
que la cavidad presente, en una vista en planta superior sobre el
fondo del pistón, una entrada. En este caso, es favorable que la
entrada se extiende, en una vista en planta superior sobre el fondo
del pistón, sobre una zona angular de 80º a 130º, con preferencia de
100º a 110º. Además, es favorable que la entrada se extienda,
contemplada en una vista en planta superior sobre el fondo del
pistón, sobre una extensión máxima del2 5% al 50%, con preferencia
del 35% al 40% del diámetro máximo de la cavidad en el interior de
la cavidad.
Además, es importante que el lugar de encendido
de la instalación de encendido esté dispuesta en una posición
favorable con relación a la cavidad. A este respecto, la invención
prevé que al menos una instalación de encendido presente un lugar
de encendido, en el que el lugar de encendido se encuentra en una
proyección, en la vista en planta superior, sobre el fondo del
pistón, esencialmente sobre el eje de simetría de la cavidad y
esencialmente en el punto medio del círculo de la zona de forma
circular de la forma periférica de la cavidad.
Con respecto a la disposición de la cavidad de
acuerdo con la invención con relación a las válvulas de entrada y
de salida del cilindro del motor de combustión interna, es favorable
que en una vista en planta superior sobre el fondo del pistón, los
ejes de simetría de la disposición de las válvulas de entrada y de
salida adopten un ángulo agudo, que se diferencia de 0º, 45º y 90º,
con respecto al eje de simetría de la cavidad. A través de esta
disposición se consigue que exista una posición asimétrica de la
cavidad de acuerdo con la invención con respecto a las direcciones
preferidas de la circulación de la mezcla de combustible y aire que
entra y sale a través de las válvulas de entrada y salida. Esto es
de nuevo especialmente favorable para la consecución de una
velocidad óptima de la circulación de la mezcla de combustible y
aire y de una turbulencia óptica de la mezcla de combustible y aire
en el lugar de encendido.
Para conseguir una refrigeración suficiente del
pistón con una cavidad de acuerdo con la invención, es especialmente
favorable que un canal de refrigeración esté disponible en el
material que rodea la cavidad en el pistón.
Además, formas de realización favorables prevén
que la forma de la cavidad, contemplada en una vista en planta
superior sobre el fondo del pistón, se extienda esencialmente sobre
toda la profundidad de la cavidad.
Otras ventajas y detalles de la invención se
explican en detalle con la ayuda de la descripción siguiente de las
figuras. En este caso:
La figura 1 muestra una representación
esquemática de un motor de gas Otto de encendido externo.
La figura 2 muestra una vista en planta superior
sobre un fondo de pistón con cavidad de acuerdo con la invención
con proyecciones de la instalación de encendido y de las válvulas,
y
La figura 3 muestra una vista lateral de un
pistón con cavidad de acuerdo con la invención.
En la figura 1 se representa de forma
esquemática un motor de gas Otto 1. Este presenta cilindros 2, en
los que están alojados de forma móvil unos pistones 4 con cavidades
8 de acuerdo con la invención. La mezcla de gas de combustión G y
aire L es alimentada a través del conducto de alimentación de la
mezcla de gas de combustión y aire 6 a los cilindros 2
individuales, afluye a través de las válvulas (no se representan)
hasta las cámaras de combustión de los cilindros 2 y se comprime
allí y a continuación se enciende a través de las bujías de
encendido 14. El movimiento de los pistones 4 que resulta con ello
se transmite sobre un árbol de accionamiento 3. Los gases de
escape, que se producen durante la combustión de la mezcla de gas
combustible y aire en los cilindros 2, abandonan los cilindros a
través de las válvulas de salida (no se representan aquí) y
abandonan a continuación el motor a través del conducto de escape de
gases 7.
La figura 2 muestra una cavidad 8 en forma de
corazón de acuerdo con la invención en una vista en planta superior
sobre el fondo del pistón 4. La cavidad 8 en forma de corazón
presenta en este caso una entrada 9 y un eje de simetría 10. Las
zonas redondeadas en el canto superior 11 y en el canto inferior 12
de la cavidad se representan de forma detallada en la figura 3. La
cavidad representada en la figura 2 en una vista en planta superior
presenta sobre zonas anchas (sobre una zona angular de
aproximadamente 226º) una forma circular. La entrada 9 se extiende
en una zona angular de 104º. La extensión máxima 21 de la entrada 8
alcanza aproximadamente 36% del diámetro máximo 22 de la cavidad.
Las válvulas 13 así como la instalación de encendido (aquí una
bujía de encendido) 14 con el lugar de encendido 15 se representan
aquí en una proyección sobre el fondo del pistón. En este caso, se
puede reconocer en primer lugar que ninguno de los ejes de simetría,
que se pueden colocar a través de la disposición de válvula,
coincide con el eje de simetría de la cavidad en forma de corazón.
Además, se representa que la proyección del lugar de encendido 15 se
coloca tanto sobre el eje de simetría 10 de la cavidad 8 en forma
de corazón como también sobre el punto medio del círculo 23 de la
zona de forma circular de la forma periférica de la cavidad 8. A
través de esta posición relativa entre la cavidad 8 y el lugar de
encendido 15 se consigue una velocidad de la circulación
especialmente favorable de la mezcla de gas combustible y aire en
el lugar de encendido 15 como también una turbulencia favorable de
la mezcla de gas combustible y aire en toda la cámara de la cavidad
y la cámara de combustión. Las velocidades de la circulación
alcanzadas en el lugar de encendido 15 se encuentran en la zona
óptima entre 4 y 6 m/seg.
La figura 3 muestra una vista lateral sobre una
sección a través del pistón 4 con la cavidad 8 de acuerdo con la
invención y su entrada 9. Por otro lado, la bujía de encendido 14 se
representa con el lugar de encendido 15. Alrededor de la cavidad
está mecanizado en el pistón 4 un canal de refrigeración 16 para la
refrigeración del pistón. En este caso, la forma de la cavidad 8
está adaptada a la configuración del canal de refrigeración 16, de
tal manera que en cada zona del pistón 4 permanecen espesores de
pared suficientes para la garantía de la estabilidad necesaria del
pistón.
Las válvulas 13 no se representan en la figura
3. La figura 3 muestra que las paredes 18 y 19 de la cavidad están
perpendiculares y el fondo de la cavidad 17 está configurada
esencialmente horizontal en este ejemplo de realización. La forma
de la sección transversal horizontal de la cavidad 8 permanece, por
lo tanto, de una manera preferida esencialmente igual sobre toda la
profundidad de la cavidad 8. La cavidad 8 puede estar realizada, en
principio, como inserto especial. No obstante, es más favorable una
configuración de una pieza con el pistón habitual, formando
estirado el fondo del pistón 24 por secciones hacia dentro y
formando de esta manera la cavidad 8.
A través de la forma de realización mostrada en
las figuras 2 y 4 de una cavidad 8 de acuerdo con la invención se
puede conseguir una combustión muy rápida, estable y libre de
detonaciones, en la que la cavidad de acuerdo con la invención se
combina de una manera ventajosa con una posición del lugar del
encendido 15, representada en la figura 2, así como con un canal de
entrada que genera rayado alojado en la culata.
Claims (8)
1. Motor de combustión interna de encendido
externo, especialmente motor de gas Otto, con al menos una
instalación de encendido así como con un conducto de alimentación
de la mezcla de combustible y aire por cilindro, en el que al menos
un pistón (4) presenta una cavidad (8) en el fondo del pistón, en el
que la cavidad (8) presenta, en una vista en planta superior sobre
el fondo del pistón, una zona periférica de forma circular y una
forma esencialmente de corazón, que se diferencia al menos por
secciones de una forma circular, en el que la forma de la cavidad
(8) presenta, en una vista en planta superior sobre el fondo del
pistón, exactamente un eje de simetría (10), y el lugar de
encendido (15) de la instalación de encendido (14) se encuentra en
una proyección, en la vista en planta superior sobre el fondo del
pistón, esencialmente sobre el eje de simetría (10) de la cavidad
(8), caracterizado porque la instalación de encendido (14) se
encuentra esencialmente en el punto medio del círculo (23) de la
zona de forma circular de la forma periférica.
2. Motor de combustión interna de encendido
externo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
porque la cavidad (8) presenta, en una vista en planta superior
sobre el fondo del pistón, una forma no convexa.
3. Motor de combustión interna de encendido
externo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado
porque la cavidad (8) presenta, en una vista en planta superior
sobre el fondo del pistón, sobre una zona angular de 200º a 250º,
con preferencia de 220º a 230º, una forma periférica esencialmente
de forma circular, con preferencia con el punto medio (20) de la
superficie del circular del pistón, como punto medio del círculo
(23).
4. Motor de combustión interna de encendido
externo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la cavidad (8) presenta en una vista en
planta superior sobre el fondo del pistón una entrada (9).
5. Motor de combustión interna de encendido
externo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado
porque la entrada (8) se extiende en una vista en planta superior
sobre el fondo del pistón, sobre una zona angular de 80º a 130º,
con preferencia de 100º a 110º, en el que el fondo del pistón se
encuentra esencialmente sobre el eje de simetría (10) de la cavidad
88) y/o esencialmente en el punto medio del círculo (23) de la zona
de forma circular de la forma periférica de la cavidad.
6. Motor de combustión interna de encendido
externo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque en una vista en planta superior sobre
el fondo del pistón, los ejes de simetría de la disposición de las
válvulas de entrada y de salida (13) adoptan un ángulo agudo, que se
diferencia de 0º, 45º y 90º, con respecto al eje de simetría (10)
de la cavidad (8).
7. Motor de combustión interna de encendido
externo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque un canal de refrigeración (16) está
dispuesto en el material, que rodea la cavidad (8), en el pistón
(4).
8. Motor de combustión interna de encendido
externo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque la forma de la cavidad (8), contemplada
en una vista en planta superior sobre el fondo del pistón, se
extiende esencialmente sobre toda la profundidad de la cavidad
(8).
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