ITRM990113A1

ITRM990113A1 - Pistone per motore a combustione interna.

Info

Publication number: ITRM990113A1
Application number: IT1999RM000113A
Authority: IT
Inventors: Laurent Bencteox; Klaus Hagemann; Raimuns Siegert
Original assignee: Coppola Vincenzo
Priority date: 1998-02-21
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-08-19
Also published as: EP0937890A2; EP0937890A3; IT1306547B1; FR2775317A1; FR2775317B1; DE19807489A1

Description

DESCRIZIONE

A corredo di una domanda di brevetto per invenzione avente per titolo:

"PISTONE PER MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA"

L'invenzione riguarda un pistone, che è disposto in modo longitudinalmente spostabile in un cilindro di un motore a combustione interna e delimita con il suo fondo una camera di combustione. Niella camera di combustione viene bruciata in modo noto una miscela di combustibile e aria in una fase determinata durante la corsa operativa del pistone, l'espansione del gas dovuta alla combustione azionando il pistone; Dall'istante dell'accensione del combustibile nella camera di combustione si diffondono nella camera di combustione onde sonore, le quali, particolarmente nel campo di risonanza,conportano uno sgradevole rumore di combustione nonché inoltre elevati gradienti di temperatura e di pressione nella camera di combustione. Le zone ad elevata temperatura o pressione aumentano l'espulsione di sostanze nocive e influenzano lo svolgimento della combustione, venendo ad essere generate altre frequenze di risonanza di diverso ordine.Nei casi estremi, come ad esempio al battere dei motori a ciclo Otto o nei motori diesel si formano zone molto calde sulla superficie della camera di combustione, in particolare sul fondo del pistone, riducendo così la durata di vita del motore a combustione interna.

E' noto che una cavità formata nel fondo del pistone influenza la temperatura del fondo e i gradienti di pressione nella camera di combustione, influenzando così il decorso della combustione nella camera di combustione; tuttavia si registrano interferenze tra le risonanze acustiche nella parte cilindrica della camera di combustione e nella cavità del pistone, che modificano continuamente le risonanze della camera di combustione e addirittura le rinforzano, il che conporta generalmente turbamenti nello svolgimento della combustione e un aumento dei rumori dovuti alla combustione stessa.

La presente invenzione si è posta il compìto di prevedere accorgimenti riguardanti un pistone del tipo in questione, che attuiseano lo svolgimento della combustione nella camera di combustione e riducano la formazione dei rumori.

La soluzione di questo compito riesce con le caratteristiche indicate nella parte caratterizzante nella rivendicazione 1 o della rivendicazione 6.

La conformazione secondo l'invenzione del fondo del pistone crea assimetrie geometriche nella camera di combustione, che riducono la formazione delle frequenze di risonanze acustiche. Le ampiezze delle risonanze della cavità del pistone vengono fortemente smorzate dal fondo della cavità del pistone,venendo ad essere limitate anche le interferenze tra le risonanze nella parte cilindrica della camera di combustione e la cavità del pistone.

Altre caratteristiche inventive e ulteriori sviluppi vantaggiosi delle invenzioni possono essere rilevati dalle sottorivendicazioni e risultano dalla seguente descrizione di esempi di realizzazione con riferimento al disegno, in cui: la Fig. 1 mostra una vista schematica in sezione longitudinale attraverso il cilindro di un motore a combustione interna;

la Fig. 2 rappresenta una vista dall'altro di un pistone con due seguenti del fondo dell'incavatura;

la Fig. 3 mostra una vista dall'alto di un pistone con tre segmenti del fondo dell'incavatura;

la Fig.4 rappresenta una vista dall'alto di un pistone con una cavità nel fondo del pistone, spianata nella sezione trasversale.

Un motore a combustione interna, non illustrato più da vicino, funzione con una combustione interna, in ogni cilindro 5 essendo disposto un pistone 1 longitudinalmente mobile, che delimita con il suo fondo 2 una camera di combustione 6, come illustrato nella fig.l. Un sistema di valvole controlla in modo noto l'adduzione del mezzo di lavoro 12 per la combustione ciclica e lo scarico dei gas di combustione 13 dalla camera di combustione 6 durante i cicli lavorativi del pistone 1.

Durante l'operazione di combustione, a causa dell'espansione dei gas nella camera di combustione aumenta notevomente la pressione con sviluppo di onde sonore. Le onde sonore oscillano in fase o in controfase con la sorgente acustica, ossia principalmente con il luogo di accensione della miscela della camera di combustione 6. L'accensione della miscela della camera di combustione 6 genera modi di risonanza di frequenze differenti che influenzano con l'azione alternativa l'operazione di combustione. L'interferenza tra le risonanze acustiche e la combustione conporta la generazione di notevoli gradienti di temperatura e pressione nella camera di combustione.Nel fondo 2 del pistone è conformata una cavità 3, che impedisce un forte riscaldamento della superficie del pistone e della superficie del cilindro 5 a causa di un allargamento del volume della camera di combustione.

Il fondo 4 della cavità 3 del pistone è suddiviso secondo l'invenzione in segmenti inclinati rispetto al piano del fondo 2 del pistone. Le inclinazioni dei segmenti del fondo alla cavità sono orientati in modo differente e creano una configurazione assimmetrica della camera di combustione. Grazie a questa assimmetria geometrica nella camera di combustione 6, viene smorzata la formazione delle frequenze di risonanza acustiche nella cavità del pistone e inoltre viene perturbata l'azione alternativa tra i modi di risonanza dipendenti dalla forma della cavità 3 del pistone e quelli della parte cilindrica della camera di combustione 6.

Nell'esempio di realizzazione, la cavità 4 del pistone presenta secondo la Fig.2 una sezione trasversale circolare. La conformazione secondo l'invenzione è tuttavia applicabile senz'altro anche per altre forme di sezioni trasversali della cavità del pistone, indipendentemente dal numero delle valvole di un cilindro, in quanto lo smorzamento delle risonanze della camera di combustione viene ottenuta dall'inclinazione del fondo 4 della cavità del pistone o dall'inclinazione dei segmenti del fondo della cavità.

Le oscillazioni della flessione, dovute alle risonanze acustiche nella camera di combustione, possono essere ulteriormente ridotte disponendo i segmenti nel fondo della cavità in modo simmetrico al centro 11 della sezione trasersale della cavità 3 del pistone. Nell'esempio di realizzazione illustrato, il fondo della cavità del pistone è suddiviso uniformemente in due segmenti 4/1, 4/2.Mediante il grado di inclinazione differente da zona a zona nel fondo del pistone, tra i segmenti 4/1,4/2 viene formato un bordo 7 dovuto alla differenza dei livelli. Il dato grado di inclinazione di ciascun segmento 4/1,4/2 del fondo della cavità è rivolto in direzione della freccia 8 parallelamente al fondo 7.

Il fondo della cavità del pistone 1 illustrato nella Fig.3 è suddiviso simmetricamente in tre segmenti 4/1,4/2,4/3. Per la suddivisione uniforme del fondo della cavità del pistone sono possibili anche numeri maggiori dei segmenti.Mediante i numeri maggiori dei segmenti della cavità vengono perturbati in modo efficace modi di risonanza più elevati delle onde sonore. Nel numero dei segmenti della cavità sono da preferirisi numeri primari che assicurano che un numero dei modi di risonanza elevati, corrispondente esattamente al numero di suddivisione prescelto del fondo della cavità del pistone, venga perturbato grazie alla conformazione della cavità del pistone, inclinata in modo differente da zona a zona. La scelta di un numero divisibile a numero paro dei segmenti della cavità è possibile,però in questo caso non si può escludere l'esistenza dei modi di risonanza, il cui ordine inferiore corrisponde al divisore a numero paro del numero prescelto dei segmenti.

Nella forma di realizzazione, illustrata nella Fig. 3, di un pistone 1 con un fondo della cavità diviso in tre parti, ciascun segmento 4/1,4/2,4/3 del fondo della cavità si estende su un angolo di arco di 270°, la rispettiva inclinazione di direzione 8 dei segmenti del fondo della cavità comporta,alla conformazione simmetrica della cavità 3 del pistone rispetto al centro 11 della sezione trasversale, una discesa del livello di un segmento del fondo di una cavità in direzione periferica. L'inclinazione differente in corrispondenza al fondo 7 tra i segmenti del fondo della cavità, adiacenti in direzione circonferenziale della cavità 3 del pistone, aumenta, senza generare supplementari modi di risonanza, il settore della camera di combustione formato dalla cavità 3 del pistone e riduce così la tendenza a battere del motore a combustione interna. In tale maniera è possibile far funzionare sia i motori a combustione interna a ciclo otto e motori diesel nel campo caratteristico in prossimitàdella linea del battere e di ridurre l'espulsione di sostanze nocive. L'angolo di inclinazione del fondo è uguale in ogni segmento 4/1,4/2,4/3 del fondo della cavità. La Fig. 4 mostra un'altra forma di realizzazione secondo l'invenzione di un pistone 1, in cui la cavità 3 con il suo fondo inclinato 4 giace eccentricamente nel fondo 2 del pistone. L'assimmetria della geometria della camera di combustione, atta a ridurre i rumori della combustione e dovuta alla formatura della cavità del pistone, viene realizzata per il fatto che la cavità 3 del pistone è spianata nella sezione trasversale. La sezione trasversale dellacavità 3 del pistone è spianata in dierezione dell'asse 20 della sezione trasversale, che è coordinata alla direzione di inclinazione otto del fondo 4 della cavità del pistone. L'asse 20 della sezione trasversale è inoltre coordinato ad un'asse di diametro del fondo del pistione mediante il luogo di accensione, assialmente proiettato, nella camera di combustione. Il fattore di eccentricità età degli assi 20, 21 della sezione trasversale della cavità viene determinato in sintonia con la parte cilindrica della camera di combustione del cilindro del motore a combustione interna. La posizione eccentrica del fattore età della cavità 3 del pistone nel centro 11 della sezione trasversale del fondo 2 del pistone rende possibile la separazione delle frequenze di risonanza generate dalla cavità 3 del pistone da quelle della parte cilindrica della camera di combustione.

La conformazione secondo l'invenzione del fondo del pistone, con una configurazione come quella sopra descritta, della cavità del pistone è utilizzabile quale accorgimento passivo per lo smorzamento delle oscillazioni della pressione nella camera di combusione dovute alle risonanze in quest'Ultima durante l'operazione di combustione, in diverse forme di realizzazione delle camere di combustione e anche nei motori a combustione interna a pistoni, che si distinguono per quanto riguarda il modo di funzionamento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1.Pistone di un motore a combustione interna,che è disposto in modo longitudinalmente mobile in un cilindro (5) e delimita con il suo fondo (2) una camera di combustione (6), nel fondo (2)del pistone essendo conformata una cavità (3), caratterizzato dal fatto che il fondo (4) della cavità (3) del pistone è suddiviso in una pluralità di settori (4/1,4/2,4/3), inclinati rispetto al piano del fondo (2) del pistone,con una inclinazione tra loro differente.
2. Pistone secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i segmenti (4/1,4/2,4/3) giaciono in modo simmetrico per rotazione rispetto al centro (11) della sezione trasversale della cavità (3)del pistone.
3. Pistone secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la rispettiva direzione dell'inclinazione di un segrnento (4/1,4/2,4/3) del fondo della cavità si estende parallelamente ad un bordo (7), che è formato con il rispettivo segmento (4/1,4/2,4/3) del fondo delle cavità, vicino in direzione periferica della cavità (3) del pistone, mediante la differenza di livello.
4. Pistone secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che l'angolo di inclinazione (alfa) del fondo è uguale per ogni segmento (4/1,4/2,4/3) del fondo della cavità.
5. Pistone secondo una delle rivendicazioni precedenti cacaratterizzato dal fatto che il numero dei segmenti (4/1,4/2, 4/3) del fondo della cavità è un numero primario.
6. Pistone di un motore a combustione interna,che è disposto in modo longitudinalmente mobile in un cilindro (5) e delimita con il suo fondo (2) una camera di combustione (6), nel fondo (2) del pistone essendo formata una cavità (3), caratterizzato dal fatto che i fondo (4)della cavità (3)del pistone è inclinato rispetto al piano del fondo (2) del pistone e la sezione trasversale della cavità (3) del pistone è spianata.
7. Pistone secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la sezione trasversale della cavità è spianata in direzione di un'asse (20, 21) della sezione trasversale, che si estende in modo coordinato alla direzione di inclinazione (8)del fondo (4)della cavità del pistone.
8. Pistone secondo una delle rivendicazione precedenti, caratterizzato dal fatto che la cavità (3) del pistone giace eccentricamente nel fondo (2) del pistone.