CN111219240A - 具前碗的压缩点火发动机活塞及使用其的发动机运行策略 - Google Patents

Abstract

一种直喷式压缩点火内燃机包括发动机壳体，其具有汽缸以及在汽缸内可移动的活塞，该活塞包括形成燃烧碗的活塞端面。活塞端面具有环形活塞缘，该环形活塞缘具有圆形内缘表面，该圆形内缘表面从平面外缘表面径向向内且轴向向下延伸至燃烧碗边缘。前碗由圆形内缘表面限定，并且前碗体积为燃烧碗和前碗总体积的约0.8％或更大。前碗的配置和尺寸属性与运行过程中减少烟产生有关，特别是对于低至中负荷瞬态。

Description

具前碗的压缩点火发动机活塞及使用其的发动机运行策略

技术领域

本发明总体上涉及一种用于压缩点火内燃机的活塞，并且更具体地涉及一种具有燃烧碗和前碗的活塞，所述活塞和前碗被构造成用于响应于瞬态负荷波动而减少烟的产生。

背景技术

在内燃机领域中已知许多不同的运行策略和部件设计。数十年来，关于改变加油、废气再循环或EGR、涡轮增压、可变气阀致动、可变几何涡轮机、废气门的使用以及许多其他因素以产生不同结果的方式，研究和开发已经取得了进展。除了改变这些和其他运行参数外，大量的研究和性能测试工作都围绕着不同的方式来进行，以使发动机部件(近年来尤其是活塞)的改变形状和比例以达到一定的预期结果。推动燃烧科学发展的一种动力是希望减少和/或平衡某些排放物和发动机排气的相对量，包括颗粒物，例如烟灰和氮或NOx的氧化物。改善或优化发动机性能，提高燃油效率以及管理零部件的磨损和/或疲劳也是重要的目标。

近年来，压缩点火柴油机已经越来越多地用于发电，作为一个或多个独立单元连接到隔离的本地电网，或者在区域电网中断的情况下作为备用电源提供。基于管辖权要求、客户要求或其他原因，与其他应用程序(例如，近海石油和天然气用途或船舶推进)相比，发电应用程序对发动机的排放降低和效率提出了更高的要求。数十年的燃烧科学、材料和机械工程研究表明，排放和效率等因素可能会因部件设计或运行参数的细微变化而受到显着影响，而且往往是不可预测的。因此，为一种应用程序专门的设计和策略可能会表明其不太适合其他应用程序。Easley等人的美国专利第8,978,621号涉及具有成形为平衡燃烧效率和排放特性的燃烧碗的活塞。Easley公开提出了一种具有复合燃烧碗和复合缘的活塞，在复合燃烧碗和复合缘之间具有突然的过渡。据称这些功能可合意地影响排放物，例如颗粒物和NOx，而不会过分牺牲燃油效率。

发明内容

在一个方面，一种运行压缩点火内燃机的方法包括将内燃机的汽缸内的活塞移向上止点位置，以使汽缸内的压力在第一发动机循环中增加到自燃阈值。该方法还包括在第一发动机循环中将液体燃料的第一次装料的喷雾羽流喷射到汽缸中，以使第一次装料的喷雾羽流进入燃烧碗，所述燃烧碗形成在活塞中且具有汽缸的汽缸孔径的约75％或更大的碗直径。该方法还包括至少主要在燃烧碗中燃烧液体燃料的第一次装料。该方法还包括以下步骤：将汽缸内的活塞朝上止点位置移动，以使汽缸内的压力在第二发动机循环中增加到自燃阈值；以及在第二发动机循环中将比第一次装料大的液体燃料的第二次装料的喷雾羽流喷射到汽缸中，以使第二次装料的喷雾羽流进入燃烧碗。该方法还包括通过汽缸推进第二次装料的喷雾羽流，以使第二次装料的喷雾羽流的尾部中未燃烧的液体燃料进入由活塞的圆形内缘表面限定的前碗，其具有碗直径的约40％至约55％的曲率半径，且前碗体积为燃烧碗和前碗总体积的约0.8％或更大，并在燃烧碗内和前碗内燃烧液体燃料的第二次装料。

在另一方面，直喷式压缩点火内燃机包括发动机壳体，其具有形成在其中的具有汽缸孔径的汽缸；燃料喷射器，其包括定位在汽缸内的喷射器尖端；以及活塞，其可在汽缸内从下止点位置移动到上止点位置，以将汽缸内的燃料和空气的压力增加到自燃阈值。该活塞包括活塞主体，该活塞主体限定了在具有活塞端面的第一轴向活塞主体端和第二轴向活塞主体端之间延伸的纵向轴线。活塞端面形成燃烧碗，该燃烧碗包括从纵向轴线径向向外并轴向向下过渡至燃烧碗底部的凸形中心部，以及从燃烧碗底部向燃烧碗边缘径向向外并轴向向上过渡的凹形外部，所述燃烧碗边缘限定边缘平面。活塞端面还包括环形活塞缘，该环形活塞缘具有平面外缘表面和圆形内缘表面，该平面外缘表面垂直于纵向轴线定向并限定了边缘平面，该圆形内缘表面从平面外缘表面径向向内和轴向向下延伸至燃烧碗边缘。前碗由圆形内缘表面限定，并在缘平面和边缘平面之间延伸。燃烧碗的碗直径为汽缸孔径的约75％或更大。圆形内缘表面的曲率半径为碗直径的约40％至约55％，并且前碗的前碗体积为燃烧碗和前碗总体积的约0.8％或更大。

在另一方面，一种用于压缩点火内燃机的活塞包括活塞主体，该活塞主体限定了纵向活塞轴线并包括活塞顶，该活塞顶具有围绕该纵向轴线周向延伸的外部活塞表面，并且具有形成在其中的多个活塞环凹槽以及形成燃烧碗的活塞端面。燃烧碗包括从纵向活塞轴线径向向外并轴向向下过渡至燃烧碗底部的凸形中心部，以及从燃烧碗底部向燃烧碗边缘径向向外并轴向向上过渡的凹形外部，所述燃烧碗边缘限定边缘平面。活塞端面还包括环形活塞缘，该环形活塞缘具有平面外缘表面和圆形内缘表面，该平面外缘表面垂直于纵向轴线定向并限定了边缘平面，该圆形内缘表面从平面外缘表面径向向内和轴向向下延伸至燃烧碗边缘。前碗由圆形内缘表面限定，并在缘平面和边缘平面之间延伸。燃烧碗限定碗直径为约120毫米至约135毫米，圆形内缘表面的曲率半径为约50毫米至约70毫米，并且该前碗的前碗体积为约2,000立方毫米。

附图说明

图1是根据一个实施例的电力系统的局部截面侧视图；

图2是根据一个实施例的活塞的截面侧视图；

图3是图2的活塞的一部分的放大视图；

图4是在第一组条件下内燃机的燃料羽流喷射和推进的概念图；并且

图5是在第二组条件下内燃机中的燃料羽流喷射和推进的概念图。

具体实施方式

参照图1，示出了根据一个实施例的电力系统10，其包括直喷式压缩点火内燃机12，其与构造成向电网20供应电力的发电机14联接。电力系统10可以是多个发动机和发电机组之一，其结构例如是为服务器场、工业或采矿场所或其他各种应用提供备用电功率或标准运行电功率，然而，本发明不由此受到限制。直喷式压缩点火内燃机12(以下称为“发动机12”)可包括驱动轴18或与驱动轴18联接，该驱动轴18构造成使发电机14的输入轴16旋转。发动机12包括其中形成有汽缸24的发动机壳体22。汽缸24可以是发动机12中以V形配置、直列配置或任何其他合适的布置来布置的多个基本相同的汽缸之一。多个气体交换阀，并且在所示的实施例中，进气阀30和排气阀32可以与发动机壳体22联接以分别控制向汽缸24的进气或例如进气和再循环排气的供应，以及以通常的常规方式排出燃烧产物。汽缸24包括汽缸孔径100。汽缸孔径100可为约160毫米至约180毫米，并且在实际实现策略中为约170毫米。如本文所使用的，术语“约”可以在常规舍入到一致数量的有效数字的上下文中理解。因此，“约170”是指165至174，“约165”是指164.5至165.4，依此类推。如果术语“约”不与表示的数量结合使用，则该数量可以理解为在常规制造公差、性能标准或测量误差(视情况而定)内的精确值。本领域技术人员将理解，汽缸孔径100相对较大。发动机12可以在额定用于例如在60赫兹下输出约3兆瓦的发电应用中实现，但是本发明不由此受到限制。发动机12可以如上所述被压缩点火，并且可以以柴油馏出燃料、生物柴油、这些燃料的混合物或以另一种燃料运行。从下面的描述中将进一步显而易见的是，发动机12可以例如通过活塞几何形状被独特地构造，以限制烟产生的尖峰，否则可能响应于低负荷或中等负荷的瞬态或在启动时观察到。

发动机12还包括燃料喷射器34，其具有定位在汽缸24内的喷射器尖端36；以及活塞38，其在汽缸24内可从下止点位置移动至上止点位置，以将汽缸24内的燃料和空气的压力增加至自燃阈值。在一些实施例中，发动机12的压缩比可为约13.75至约16.5。发动机壳体22还包括发动机盖28，其中定位有进气阀30和排气阀32。燃料喷射器36也位于发动机盖28内。

活塞38包括限定纵向轴线46的活塞主体40，该纵向轴线46在第一轴向活塞主体端48和具有活塞端面52的第二轴向活塞主体端50之间延伸。活塞主体40可以包括活塞顶42，在活塞顶上，在活塞端面52上例如通过惯性焊接将其定位并附接到活塞裙44。除非另有说明或从上下文中明显看出，否则本文对活塞38、活塞主体40和活塞顶部42的讨论都可能涉及并集中于相同的基本特征。腕销56位于活塞38内，并与连杆58联接，该连杆58构造成以大体上常规的方式旋转曲轴(未示出)，进而与驱动轴18联接。喷油器60被示出为位于活塞38下方以将冷却油喷向并流入后侧冷却腔62。活塞环64再次以通常的常规方式定位在活塞主体40上。

现在还参照图2，活塞主体40和活塞顶部42还包括围绕纵向轴线46周向延伸的外表面41和形成在外表面41中的多个活塞环凹槽43。活塞端面52形成燃烧碗54，该燃烧碗54具有通常理解为形成具有峰值并围绕纵向轴线46居中的锥的凸形中心部66。在所示的实施例中，凸形中心部66限定约130°的锥角102。凸形中心部66从纵向轴线46径向向外并轴向向下过渡到燃烧碗底部68。燃烧碗54还包括凹形外部70，其从燃烧碗底部68径向向外并轴向向上过渡到燃烧碗边缘72(限定边缘平面74)。尽管本文中仍设想凹形外部70的曲率半径变化的实施例，凹形外部70可具有从燃烧碗底部68到笔直垂直部86的单一的曲率半径。活塞端面52还包括环形活塞缘76，该环形活塞缘76具有平面外缘表面78，该平面外缘表面78垂直于纵向轴线46定向并限定了缘平面80。环形活塞缘76还包括圆形内缘表面82，该圆形内缘表面82从平面外缘表面78径向向内且轴向向下延伸至燃烧碗边缘72。如本文所用，术语“轴向向上”和“轴向向下”是指沿着和平行于纵向轴线42并且分别远离和朝向燃烧碗底部68的方向。活塞端面52可具有围绕纵向轴线46周向旋转的均匀轮廓。

现在也参考图3，活塞38还包括由圆形内缘表面82限定并在缘平面80和边缘平面74之间延伸的前碗84。燃烧碗54还包括从凹形外部70过渡到燃烧碗边缘72的笔直垂直部86。笔直垂直部86与燃烧碗边缘72相邻，并且定向成平行于纵向活塞轴线46。笔直垂直部86可以具有从约1毫米到约2毫米的垂直长度110。燃烧碗边缘72可具有从约1毫米到约2毫米的曲率半径。燃烧碗底部68和缘平面80之间的碗深度108可以为约23毫米。更具体地，燃烧碗边缘72的曲率半径可以是约1.3毫米，笔直部分86的垂直长度108可以是约1.5毫米。凹形外部的曲率半径可以为约20毫米，更具体地为约19毫米。凸形中心部66可具有从缘平面80起的锥深度105，该锥深度约为4毫米，更具体地为约4.4毫米。由凸形中心部66限定的曲率半径可以为约16毫米。

燃烧碗54还具有碗直径104，其为汽缸孔径100的约75％或更大。圆形内缘表面82具有的曲率半径为碗直径100的约40％至约55％。在汽缸孔径100为约170毫米的实施例中，或潜在在其他实施例中，碗直径104可为约130毫米，更具体地为约131毫米，并且圆形内缘表面82的曲率半径可以为约60毫米，更具体地为约58.6毫米。但是，可以想到这些和其他尺寸属性在范围内变化的实施例。碗直径104可以是从约120毫米到约135毫米。圆形内缘表面82的曲率半径可以是从约50毫米到约70毫米。

如上所述，前碗84由圆形内缘表面82限定，并且在缘平面80和边缘平面74之间延伸。边缘平面74可以位于与圆形的燃烧碗边缘72的中心点相交的轴向位置处，而缘平面80可以位于平面外缘表面78的轴向位置。如前文所述，前碗84可以理解为在燃烧碗54之前或附近，并且在至少某些条件下参与液体燃料的喷射羽流的燃烧，如本文进一步讨论。如图2所示，前碗84具有前碗直径106，在包括纵向轴线46的截面中，从平面外缘表面78到圆形内缘表面82的过渡位置作为端点，大致如图所示。在一个实现中，前碗直径106为碗直径104的约120％或更大，其中碗直径104在包括纵向轴线46的截面中具有在燃烧碗54的相对侧上的笔直垂直部86作为端点，大致如图所示。碗直径106可为汽缸孔径100的约77％。在实际实现中，前碗直径106可为约160毫米。前碗84可进一步具有占燃烧碗54和前碗84的总体积的约0.8％或更大的前碗体积。因此，将燃烧碗54和前碗84的体积加在一起，这两个体积之和的约0.8％或更大可包括在前碗84的体积中。更具体地，前碗体积可为两个体积之和的约0.8％至约1％。燃烧碗54和前碗84的总体积可为约200×10³立方毫米至约260×10³立方毫米。在进一步的实现中，前碗的体积可以为约2,000立方毫米，更具体地为约2,060立方毫米，并且燃烧碗54和前碗84的总体积一起可以为约244×10³立方毫米，其中前碗的体积为两个体积之和的约0.84％。尺寸属性的一种特定组合可以包括碗直径104为约120毫米至约135毫米，圆形内缘表面82的曲率半径为约50毫米至约70毫米，而前碗的体积为约2,000立方毫米。还应当理解，在公开范围和比例的极限处的某些组合可能在物理上不可能构造。然而，本领域技术人员将发现本文公开的尺寸和比例属性的多个可行的组合。

工业实用性

总体上并且现在参照图4和图5，运行发动机12可以包括使发动机12的汽缸24内的活塞38朝着上止点位置移动，从而使汽缸24内的压力在第一发动机循环中增加到自燃阈值。在适当的喷射时间开始时，例如在上止点之前的约8°至约10°，在第一发动机循环中，可以打开燃料喷射器34中的出口止回阀39，以开始从多个喷孔36中喷射出液体燃料的第一次装料的喷雾羽流喷射到汽缸24中。喷孔36的数量例如可以是3到8个，并且相对于纵向轴线46以均匀的喷雾角度布置并且围绕纵向轴线46规则地周向隔开。喷雾角度通常为几度，例如为大于锥角102的约5°至约10°。图4的概念图说明了喷雾羽流120，其在喷射刚结束后可能会出现羽流峰122和羽流尾部124，这可能会在上止点后20°至约30°发生。当前描述的方法可以包括使发动机12以约1200RPM至约1800RPM运行，并且在一个实施例中利用大于125兆帕(MPa)并且可能大于160MPa的峰值喷射压力。

注入的液体燃料的第一次装料的喷雾羽流可通过汽缸24推进并进入燃烧碗54，其中燃烧碗54的结构和比例如本文所述。运行发动机12还可以包括至少主要在燃烧碗54内燃烧液体燃料的第一次装料。从图4所示的状态起，喷雾羽流120通常可以继续沿着活塞端面52的轮廓向外行进。当正进行燃料喷射时，喷射正时活塞38可到达其上止点位置并开始朝其下止点位置移回。在诸如怠速发动机负荷或高怠速发动机负荷之类的相对较低的负荷下，通常有足够的时间来喷射运行发动机12所需的一定量的液体燃料，以使基本上所有喷射的液体燃料在燃烧碗54内燃烧。据信，至少主要地并且当然基本上完全在燃烧碗54内燃烧喷射的燃料可以与较低水平的烟相关联。例如，在较高的发动机负荷下，例如超过额定负荷水平的75％，较高的燃烧温度也往往会导致可接受的较低水平的烟产生。在瞬态负荷变化接近可用发动机负荷范围的中间或启动时，烟气管理更具挑战性。

运行发动机12还可以包括使汽缸24内的活塞38朝上止点位置移动，以使得汽缸24内的压力在晚于第一发动机循环的第二发动机循环中增加到自燃阈值。在发动机负荷从第一发动机循环增加到第二发动机循环的情况下，响应于在增加的发动机负荷下运行发动机12的瞬态需求，可以增加从第一发动机循环到第二发动机循环喷射的液体燃料的量。增加的发动机负荷可以为可用发动机负荷的约50％或更少，在此示例中为上述的中低负荷瞬态情况。其他瞬态场景可能包括从约10％的负荷增加到约40％的负荷，从约40％的负荷增加到约60％的负荷，或其他。运行发动机12还可以包括在第二发动机循环中将比第一次装料大的液体燃料的第二次装料的喷雾羽流喷射到汽缸24中，再次使得第二次装料的喷雾羽流从燃料喷射器36通过汽缸24推进并进入燃烧碗54。图5的概念图示出了可能在第二发动机循环中喷射的另一个喷雾羽流220，特别是喷雾羽流220的尾部224，因为它看起来像是在上止点之前约8到10°开始喷射，但由于液体燃料量较大，因此喷射所需的时间比图4中的示例更长。

第二次装料的喷雾羽流，包括喷雾羽流220，可以通过汽缸24推进，以使第二次装料的喷雾羽流的尾部中的未燃烧液体燃料，包括尾部224，进入前碗84。液体燃料的第二次装料可以在燃烧碗54内以及在前碗84内燃烧。如图5所示，第二次装料的喷雾羽流220的尾部224可撞击在燃烧碗边缘72上，使得一些未燃烧的液体燃料进入燃烧碗54，并且其中一些绕圆形内缘表面82进入燃烧碗54并进入前碗84。人们相信，在前碗84中提供的额外体积可以为燃烧提供额外的空间，使得原本不会燃烧或仅在活塞38和发动机盖28之间的缝隙体积中部分燃烧的液体燃料在前碗84中更完全燃烧，从而限制了烟的产生。

将回想起发动机12可以是相对大口径的发动机。常规上，相对大口径的发动机是用直的或非凹形的碗生产的。尽管这样的活塞碗配置倾向于在本文所述的较低负荷和高负荷下都能令人满意地良好地工作，在中等负荷下，尤其是响应瞬态或在启动时，烟气管理被证明更具挑战性。在为服务器场供电的城市环境中，以及在其他应用程序中，响应中程瞬态而产生烟可能被认为是令人反感的，因此，常规的活塞碗设计和运行策略可能不充分。这些年来，尽管已经提出了各种形式的倒角活塞碗、波形活塞碗、后处理策略、后喷射技术以及其他减轻烟的方法，但仍需要为在所列和其他特定应用中运行的发动机，特别是相对大缸径发动机进行高级硬件开发，目前已知的设计无法满足这些需求。

本描述仅用于说明性目的，并且不应被解释为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，可以在不背离本发明的完整和公平范围和精神的情况下对当前公开的实施例进行各种修改。通过检查附图和所附权利要求，其他方面、特征和优点将变得显而易见。如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅意图一个项目的情况下，术语“一个”或类似语言是指用过的。同样，如本文所使用的，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等旨在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。

Claims (10)

1.一种运行压缩点火内燃机的方法，包括：

将所述内燃机的汽缸内的活塞移向上止点位置，以使所述汽缸内的压力在第一发动机循环中增加到自燃阈值；

在所述第一发动机循环中将液体燃料的第一次装料的喷雾羽流喷射到所述汽缸中，以使所述第一次装料的所述喷雾羽流进入燃烧碗，所述燃烧碗形成在所述活塞中且具有所述汽缸的汽缸孔径的约75％或更大的碗直径；

至少主要在所述燃烧碗中燃烧所述液体燃料的所述第一次装料；

将所述汽缸内的所述活塞朝所述上止点位置移动，以使所述汽缸内的压力在第二发动机循环中增加到自燃阈值；

在所述第二发动机循环中将比所述第一次装料大的所述液体燃料的第二次装料的喷雾羽流喷射到所述汽缸中，以使所述第二次装料的所述喷雾羽流进入所述燃烧碗；

通过所述汽缸推进所述第二次装料的所述喷雾羽流，以使所述第二次装料的所述喷雾羽流的尾部中未燃烧的液体燃料进入由所述活塞的圆形内缘表面限定的前碗，其具有碗直径的约40％至约55％的曲率半径，且前碗体积为所述燃烧碗和所述前碗总体积的约0.8％或更大；以及

在所述燃烧碗内和所述前碗内燃烧所述液体燃料的所述第二次装料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

推进所述第二次装料的所述喷雾羽流进一步包括将所述第二次装料的所述喷雾羽流的所述尾部撞击在具有约1毫米至约2毫米的曲率半径的所述燃烧碗的边缘上；

所述方法还包括响应于在增加的发动机负荷下运行所述内燃机的瞬态需求而增加从所述第一发动机循环至所述第二发动机循环喷射的所述燃料量，所述增加的发动机负荷为可用发动机负荷的约50％或更少；并且

所述汽缸孔径为约160毫米至约180毫米，并且所述燃烧碗和所述前碗的总体积为约200×10³立方毫米至约260×10³立方毫米。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述汽缸孔径为约170毫米，所述碗直径为约130毫米，并且所述圆形内缘表面的曲率半径为约60毫米。

4.一种直喷式压缩点火内燃机，包括：

发动机壳体，其具有形成在其中的具有汽缸孔径的汽缸；

燃料喷射器，其包括定位在所述汽缸内的喷射器尖端；

活塞，其能够在所述汽缸内从下止点位置移动到上止点位置，以将所述汽缸内的燃料和空气的压力增加到自燃阈值；

所述活塞包括活塞主体，所述活塞主体限定了在具有活塞端面的第一轴向活塞主体端和第二轴向活塞主体端之间延伸的纵向轴线；

所述活塞端面形成燃烧碗，所述燃烧碗包括从所述纵向轴线径向向外并轴向向下过渡至燃烧碗底部的凸形中心部，以及从所述燃烧碗底部向燃烧碗边缘径向向外并轴向向上过渡的凹形外部，所述燃烧碗边缘限定边缘平面；

所述活塞端面还包括环形活塞缘，所述环形活塞缘具有平面外缘表面和圆形内缘表面，所述平面外缘表面垂直于所述纵向轴线定向并限定了边缘平面，所述圆形内缘表面从所述平面外缘表面径向向内和轴向向下延伸至所述燃烧碗边缘；

前碗，其由所述圆形内缘表面限定并在所述缘平面和所述边缘平面之间延伸；

所述燃烧碗的碗直径为所述汽缸孔径的约75％或更大；

所述圆形内缘表面的曲率半径为所述碗直径的约40％至约55％；并且

所述前碗的前碗体积为所述燃烧碗和所述前碗总体积的约0.8％或更大。

5.根据权利要求4所述的内燃机，其中：

所述汽缸孔径为约160毫米至约180毫米，并且所述燃烧碗和所述前碗的总体积为约200×10³立方毫米至约260×10³立方毫米；

所述前碗的前碗直径为所述碗直径的约120％或更大；并且

所述碗直径为所述汽缸孔径的约77％。

6.根据权利要求5所述的内燃机，其中所述汽缸孔径为约170毫米，所述碗直径为约130毫米，并且所述曲率半径为约60毫米，所述前碗直径为约160毫米。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的内燃机，其中：

所述凹形外部具有单一的曲率半径，并且从所述凸形中心部延伸至与所述燃烧碗边缘相邻并平行于所述纵向轴线定向的笔直垂直部；并且

所述笔直垂直部的长度为约1毫米至约2毫米，并且所述燃烧碗边缘的曲率半径为约1毫米至约2毫米。

8.一种用于压缩点火内燃机的活塞，包括：

活塞主体，所述活塞主体限定了纵向活塞轴线并包括活塞顶，所述活塞顶具有外部活塞表面，所述外部活塞表面围绕所述纵向活塞轴线周向延伸，并且具有形成在其中的多个活塞环凹槽以及形成燃烧碗的活塞端面；

所述燃烧碗包括从所述纵向活塞轴线径向向外并轴向向下过渡至燃烧碗底部的凸形中心部，以及从燃烧碗底部向所述燃烧碗边缘径向向外并轴向向上过渡的凹形外部，所述燃烧碗边缘限定边缘平面；

所述活塞端面还包括环形活塞缘，所述环形活塞缘具有平面外缘表面和圆形内缘表面，所述平面外缘表面垂直于所述纵向轴线定向并限定了边缘平面，所述圆形内缘表面从平面外缘表面径向向内和轴向向下延伸至所述燃烧碗边缘；

前碗，其由所述圆形内缘表面限定并在所述缘平面和所述边缘平面之间延伸；

所述燃烧碗的碗直径为约120毫米至约135毫米；

所述圆形内缘表面的曲率半径为约50毫米至约70毫米；并且

所述前碗的前碗体积约为2000立方毫米。

9.根据权利要求8所述的活塞，其中：

所述燃烧碗和所述前碗的总体积为约200×10³立方毫米至约260×10³立方毫米；

所述前碗的前碗直径为所述碗直径的约120％或更大；

所述凹形外部具有单一的曲率半径，并且从所述凸形中心部延伸至与所述燃烧碗边缘相邻并平行于所述纵向活塞轴线定向的笔直垂直部；并且

所述笔直垂直部的长度为约1毫米至约2毫米，并且所述燃烧碗边缘的曲率半径为约1毫米至约2毫米。

10.根据权利要求8或9所述的活塞，其中所述碗直径为约130毫米，所述曲率半径为约60毫米，并且所述前碗直径为约160毫米。

Images