ES2951438T3

ES2951438T3 - Pistón de motor

Info

Publication number: ES2951438T3
Application number: ES19153697T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Gstrein; Michael Harter
Original assignee: FPT Motorenforschung AG
Current assignee: FPT Motorenforschung AG
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: EP3517754B1; EP3517754A1; IT201800001869A1

Abstract

Pistón de motor (4) que comprende una cavidad reentrante (6), axialmente simétrica según un eje central (CL), incluyendo la cavidad un labio anular (42) que define una contracción de la cavidad en una posición debajo de una superficie de la corona del pistón (43).), una porción de cavidad inferior (45) y una porción elevada (41) formada en un centro de la porción inferior (45) de la cavidad, ahusada hacia una porción superior relacionada y medios de desviación bastante distribuidos a lo largo de dicho labio anular (42). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Pistón de motor

Campo de la invención

La presente invención se relaciona con una cámara de combustión, en el campo de los motores de combustión interna. En particular, la presente invención se relaciona con una cámara mejorada al menos parcialmente incrustada en un pistón de motor.

Antecedentes de la invención

Muchas formas de cámara de combustión se han desarrollado anteriormente con el fin de mejorar los fenómenos involucrados en los ciclos de un motor de combustión interna.

La figura 1 divulga, de acuerdo con US2017145901, un pistón de un motor diésel de inyección directa 4 con una cavidad reentrante 6, rotacionalmente simétrica de acuerdo con un eje de línea central CL. El motor diésel comprende una boquilla de inyección de combustible con múltiples orificios dispuesta coaxialmente con dicho eje de línea central. La cavidad comprende un saliente anular 42 que define un diámetro más pequeño en una posición por debajo de una superficie de la cabeza del pistón 43 y una porción elevada 41 formada en un centro del fondo de la cavidad y con forma de frústula de cono. La posición en altura de una superficie superior 41b es generalmente similar a la posición en altura del saliente anular. Esta estructura es para promover la oxidación del hollín al usar el aire en la parte central de la cavidad.

Se define un volumen toroidal entre la porción frustocónica y el saliente anular. Así, la cavidad está anularmente contraída por el saliente anular 42 que separa la porción de alojamiento 45 de la porción de entrada ampliada 44 de la cavidad. La circunferencia 44a indica la intersección entre la cavidad y la superficie de la cabeza 43.

Tal solución conocida tiene como objetivo lograr una buena interacción con los inyectores de chorro cuando el pistón está cerca del punto muerto superior al formar una región en donde la tasa de exceso de aire es más alta en la línea central de la porción elevada.

Otra solución conocida se divulga en EP2215338. Aquí, se divulgan varias protuberancias y se ubican en el concavidad interior, entre el saliente anular y la base de la porción frustocónica dispuesta en el centro del concavidad interior. La solución divulgada en EP2215338 impone ángulos de atomización precisos del combustible. También WO2017152203 A1 divulga una solución similar.

Breve descripción de la invención

El objetivo principal de la presente invención es reducir aún más la duración de la combustión por una división adicional del chorro de llama en dirección circunferencial, teniendo una división total en cuatro secciones. Esto lleva a una eficiencia térmica mejorada del motor y a humo reducido.

En vista de la simetría rotacional de la solución conocida, tal exceso de aire también tiene una simetría rotacional. Por lo tanto, para cualquier sección axial, la distribución del aire es la misma.

El principio fundamental de la invención consiste en implementar un pistón de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una cavidad reentrante, que tiene una simetría axial de acuerdo con una línea central, con una porción interior frustocónica elevada y un saliente anular, y distribuir, a lo largo del saliente anular, en el saliente anular dos o más elementos de proyección, conformados para desarrollar un efecto de desviación.

Al igual que en EP2215338, los elementos de proyección tienen una forma alargada genérica, sin embargo, a diferencia de EP2215338, dichos elementos de proyección se colocan parcialmente sobre la porción de entrada ampliada definida entre el saliente anular y la superficie de la cabeza del pistón.

Dichos elementos de proyección son adecuados para desviar una mezcla de gas que incluye aire fresco, combustible inyectado, gases quemados y, de acuerdo con la fase de la etapa de golpe, también el chorro de llama.

Ventajosamente, dichos elementos de proyección son adecuados para dividir el chorro de llama en más de dos direcciones, usando mejor el aire en el concavidad de combustión y evitando el pinzamiento del revestimiento del cilindro si el chorro se encuentra sobre el saliente anular.

La diferente posición de los elementos de proyección con respecto a EP2215338 permite tener mejor en cuenta el movimiento relativo del pistón con respecto al inyector de combustible.

De acuerdo con la invención, los elementos de proyección se colocan parcialmente dentro del concavidad interior, de modo tal que la longitud de la porción que se coloca dentro del concavidad interior es aproximadamente igual a la longitud de la porción que se coloca sobre la porción de entrada ampliada.

Esto implica que el extremo inferior de los elementos de proyección permanece alejado de la base de la porción frustocónica.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, entre el extremo inferior de los elementos de proyección y la base de la porción frustocónica, el suelo de la concavidad interior es casi plano, y preferiblemente perpendicular a la línea central del pistón. Preferiblemente, dichos elementos saliente se forman como elementos planos, preferiblemente anillos parciales, cada uno de ellos colocado en un plano axial perteneciente a una gavilla de planos construidos sobre la línea central del pistón.

Los anillos parciales están unidos suavemente con la forma del saliente anular y están completamente contenidos dentro del plano en el cual se coloca la cabeza del pistón.

En contraste con las soluciones conocidas, la distribución del flujo no es constante al girar un plano seccional axial, sino que divulga regiones con mayor concentración de flujo de acuerdo con esos ángulos entre dos elementos de proyección adyacentes.

En particular, mientras que los elementos de desviación tienen una forma similar a EP2215338, sin embargo, su posición es completamente diferente, estando, de acuerdo con la presente invención, dispuestos en el saliente anular.

Otro objeto de la presente invención es un motor de combustión provisto de dicho pistón.

Otro objeto más de la presente invención es un vehículo que comprende dicho motor de combustión.

Estos y otros objetos más se logran por medio de las reivindicaciones adjuntas, que describen las realizaciones preferidas de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La invención quedará completamente clara a partir de la siguiente descripción detallada, dada a modo de un mero ejemplo no limitante, que se leerá con referencia a las figuras de dibujo adjuntas, en donde:

• La figura 1 muestra una sección longitudinal de un pistón de acuerdo con las técnicas anteriores;

• La figura 2 muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de pistón de acuerdo con la presente invención,

• La figura 3 muestra una porción de la figura 2 en detalle;

• Las figuras 4 y 5 muestran una porción de la vista superior de la figura 2 de acuerdo con dos niveles de aumento. Con el fin de simplificar la comprensión de la presente invención, se implementan los mismos números y letras de las técnicas anteriores para designar los atributos correspondientes de la presente invención. Los mismos números de referencia y letras en las figuras designan los mismos atributos o funcionalmente equivalentes.

Descripción detallada de la invención

La figura 2 divulga una vista en perspectiva de un pistón de motor 4 de acuerdo con una implementación preferida de la presente invención.

El pistón del motor 4, en lo sucesivo “pistón”, tiene una cavidad reentrante 6, axialmente simétrica y, preferiblemente, rotacionalmente simétrica de acuerdo con un eje de línea central CL. Preferiblemente toda la porción superior del pistón tiene una simetría rotacional, por lo que el eje de línea central es el eje rotacional tanto para la porción superior del pistón como para la cavidad 6.

La cavidad incluye un saliente anular 42 que define una contracción más pequeña, preferiblemente un diámetro más pequeño, en una posición debajo de una superficie de la cabeza del pistón 43 y una porción de la cavidad inferior 45. Una porción elevada 41 se forma en un centro de la porción inferior de la cavidad y se estrecha hacia su porción superior, preferiblemente con forma de frústula de cono. La posición en altura de una superficie superior 41b es generalmente similar a la posición en altura del saliente anular.

La pendiente de la superficie lateral de la porción elevada 41 puede variar de acuerdo con las características del inyector de combustible (no divulgado).

Se define un volumen pseudotoroidal entre la porción frustocónica y el saliente anular.

El saliente anular 42 divide la cavidad en dicho volumen pseudotoroidal y una porción de entrada ampliada 44 de la cavidad definida por la superficie delimitada por dicha superficie de cabeza 43, que se estrecha hacia la porción inferior de la cavidad. La intersección entre dicha porción ampliada y la superficie de la cabeza 43 define un perfil de entrada, que preferiblemente es una circunferencia.

De acuerdo con la invención, a lo largo del saliente anular, los elementos de proyección PJ están dispuestos en el saliente anular, para desviar el flujo de gas/chorro de llama al inducir su aceleración local en cuatro direcciones.

Por lo tanto, tales elementos de proyección PJ definen medios de desviación.

Dichos elementos de proyección están equitativamente distribuidos a lo largo del perfil de saliente anular 42.

El número de tales elementos de proyección PJ puede ser cualquiera, par o impar.

Sin embargo, están equitativamente distribuidos a lo largo de la periferia del perfil del saliente, que se encuentra en un plano que pertenece a una gavilla de planos interpretados en la línea central del pistón.

Las figuras 2-5 indican el flujo de gas o el chorro de llama con la letra G.

Este flujo se divide por cada uno de los elementos de proyección al inducir una aceleración de flujo local.

De acuerdo con una implementación preferida de la invención, tales elementos de proyección son porciones de sectores circulares planos o anulares que se colocan dentro de tantos planos axiales pertenecientes a dicha gavilla de planos. El objetivo es dividir el flujo en cuatro subflujos debido al elemento de proyección en conjunción con el saliente anular. De acuerdo con la invención, “en el saliente anular” significa que cada elemento de proyección tiene una forma alargada, y la porción central de tal forma alargada cae sobre la costilla del saliente anular.

También los sectores circulares planos o anulares, si se rectifican, definen elementos alargados que, más o menos, siguen la forma del pistón desde la porción de entrada ampliada hacia el fondo de la cavidad, cruzando el saliente anular. Los anillos parciales están unidos suavemente con la forma del saliente anular y están completamente contenidos dentro de la cavidad.

En otras palabras, tal elemento de proyección está debajo de la superficie de la cabeza del pistón.

Cada uno de dichos elementos de proyección están unidos con la porción de entrada ampliada 44 de la cavidad por la definición de aletas lisas o costillas F.

Las aletas lisas pueden estar presentes también desde el saliente anular hacia la porción inferior 45 de la cavidad, pero permaneciendo lejos de la base de la porción elevada.

El motor diésel comprende una boquilla de inyección de combustible de múltiples orificios dispuesta coaxialmente con dicho eje de línea central.

Gracias a la presente invención, dentro de la cámara los flujos de gas y/o los chorros de llama se aceleran, permitiendo una combustión más rápida de la carga.

La presente invención se relaciona también con un motor de combustión interna que comprende un cilindro y un pistón acoplado con dicho cilindro y un cigüeñal conectado con dicho pistón a través de una biela.

No se describirán más detalles de implementación, ya que alguien con conocimientos en la técnica es capaz de llevar a cabo la invención a partir de la enseñanza de la descripción anterior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un pistón del motor (4) que comprende una cavidad reentrante (6), axialmente simétrica de acuerdo con un eje de línea central (CL), la cavidad incluye una porción inferior (45) y una porción de entrada ampliada (44); el pistón comprende

- un saliente anular (42) que define una contracción de la cavidad en una posición debajo de la superficie de la cabeza del pistón (43) para separar axialmente dicha porción inferior (45) de dicha porción de entrada ampliada (44),

- una porción elevada (41) formada en un centro de la porción inferior (45), ahusada hacia una porción superior relacionada, y

- elementos de proyección (PJ) equitativamente distribuidos a lo largo de dicho saliente anular (42), en el saliente anular, en donde cada uno de dichos elementos de proyección (PJ) comprende un elemento alargado que se encuentra en un plano axial perteneciente a una gavilla de planos interpretados en dicho eje de línea central (CL); en donde cada uno de dichos elementos de proyección (PJ) se proyecta desde dicho saliente anular (42) en dicha cavidad (6) hacia dicho eje de línea central (CL) para dividir, en uso, un flujo de gas respectivo en cuatro subflujos debido al elemento de proyección en conjunción con el saliente anular;

en donde cada uno de dichos elementos de proyección define un sector circular plano unido suavemente a dicho saliente anular;

en donde dicha porción inferior (45) define un volumen pseudotoroidal, y dicha porción de entrada ampliada (44) se define por una superficie, ahusada hacia dicha porción inferior (45), caracterizada porque cada uno de dichos elementos de proyección define una aleta lisa (F);

cada uno de dichos elementos de proyección está unido a dicho porción ampliada (44) de dicha cavidad (6) por la definición de dicha aleta lisa (F).

2. El pistón de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada uno de dichos elementos de proyección (PJ) se coloca parcialmente dentro de la porción de entrada ampliada (44) definida entre el saliente anular y la superficie de la cabeza del pistón (43), y parcialmente se coloca dentro de la porción inferior (45) para definir una porción del extremo inferior del elemento de proyección, en donde dichas porciones del extremo inferior están separadas de una base de dicha porción elevada (41).

3. El pistón de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha cavidad (6) tiene una simetría rotacional global sobre dicho eje de línea central (CL), y dicha porción elevada define una frústula de cono.

4. El pistón de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha porción inferior (45) es sustancialmente plana de modo tal que se define una superficie lateral anular entre el saliente anular y la cavidad inferior, y en donde la porción del extremo inferior de cada elemento de proyección está completamente contenida en dicha superficie lateral.

5. El pistón de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el pistón tiene una simetría rotacional global sobre dicho eje de línea central (CL).

6. Un motor de combustión que comprende al menos un pistón de motor (4) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

7. El motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además un inyector, que se coloca sobre dicho eje de línea central (CL).

8. El motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicho inyector es adecuado para producir al menos un conjunto de conos de atomización orientados de acuerdo con las directrices de un cono e igualmente espaciados angularmente entre sí.

9. Un vehículo que comprende el motor de combustión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8.