[发明专利]内燃发动机的活塞

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机的活塞，所述活塞包括具有中心轴线M的活塞套筒和在顶部界定所述活塞套筒的具有直径D的活塞基部，其中所述活塞基部由具有宽度b的活塞基部边沿部和具有深度t的活塞碗(活塞凹坑，燃烧室凹坑)形成，其中所述活塞碗形成为罐状碗并具有活塞碗基部和毗邻该活塞碗基部的具有直径d4的活塞碗壁，并且所述活塞碗具有开口截面A，该开口截面关于所述中心轴线M对称并具有比所述直径d4小的直径da，藉由减小的直径da在所述开口截面A的区域内形成了设计成鼻状部的截流边缘部，其中所述鼻状部在所述活塞碗壁上沿径向向内突出。

本发明还涉及活塞的用途，所述活塞具有中心轴线M以及由活塞基部边沿部和活塞碗形成的活塞基部，其中所述活塞碗被设计为罐状碗并具有毗邻活塞碗基部的具有最大直径d4的活塞碗壁。

背景技术

由DE 33 02 427 C2获知一种用于柴油发动机的具有罐状活塞碗的活塞。在位于开口截面与较宽的活塞碗壁之间的过渡区域内设置有锐利边缘部。

还由DE 31 15 933 A1获知一种用于柴油发动机的类似设计，其中套环连板包括边缘部，该边缘部在活塞碗内引起涡流，所述涡流阻挡在壁处上升的燃料。

对于奥托式气体燃料发动机，使用具有各种不同活塞碗形状的活塞。通常，在以下常见变型之间进行区分：

A)具有屋顶形状的活塞基部的活塞。活塞基部构造成用于具有气体冲扫的预燃室的燃烧过程，以使火焰射流尽可能迟地撞击燃烧室的壁。

B)具有槽形活塞基部的活塞。活塞基部构造成使得在入口侧产生的滚流被保持。

C)具有Ω形活塞碗的活塞。活塞基部被设计用于针对最佳直接喷射的柴油机运转并且还不变地供奥托式气体燃料发动机使用。但由于成本和简单化的原因，后者极可能具有较差的燃烧过程。

D)具有罐状活塞碗和直的活塞碗壁的活塞。气缸基部构造成使得在活塞边沿部与气缸盖之间在径向方向上出现挤流。此外，圆柱形罐状活塞碗中的扭转流增强。

具有罐状活塞碗的活塞非常适合于具有扭转进气通道和室火花塞的发动机。在压缩行程期间，混合物在活塞的活塞基部边沿部(挤气边缘部)上被压缩到罐状活塞碗中。在膨胀行程期间，混合物再次从罐状活塞碗被吸出。这个过程特别是在上死点附近引起强挤流。

除挤流外，罐状活塞碗还引起在入口侧产生的扭转流的加速。作为维持角动量的结果，当混合物被向内压缩到罐状活塞碗中时扭转流的旋转速度增大。

为了能产生强挤流，活塞基部碗的开口截面A应尽可能小。然而，这个要求引起深碗的形成，由于强度和空间的原因难以实施深碗的形成。

活塞碗可被设计成使得挤流以最大程度的可能转换成紊流。在具有外部混合物(例如，混合气)形成的气体燃料发动机的情况中，这方面的影响因素却是未知的。然而，现有技术中已知的活塞碗的边沿周围的边缘部可能突出得过多。因此，它们特别是在气体燃料发动机会引起提前点火的情况下变得较热。由此可提供截流边缘部的表面的连续路径，其确保截流边缘部的充分冷却。

本发明至少部分针对改善或克服现有技术系统的一个或多个方面。

发明内容

在一方面，本发明涉及内燃发动机的活塞。所述活塞可包括具有中心轴线M的活塞套筒和在顶部界定活塞套筒的具有直径D的活塞基部。所述活塞基部可由具有宽度b的活塞基部边沿部和具有深度t的活塞碗形成。所述活塞碗可被设计为罐状碗，并且可具有活塞碗基部以及毗邻该活塞碗基部的具有直径d4的活塞碗壁。所述活塞碗可具有开口截面A，该开口截面关于所述中心轴线M对称并具有可比所述直径d4小的直径da。藉由减小的直径da，可在开口截面A的区域内形成设计成鼻状部的截流边缘部。所述鼻状部可在所述活塞碗壁4上沿径向向内突出。位于所述活塞基部边沿部与所述截流边缘部之间的过渡部可由半径Ro形成，且所述截流边缘部可在位于所述鼻状部与所述活塞碗壁之间的边界区g内具有半径Ru。在半径Ro与半径Ru之间可设置切向过渡部。