[发明专利]具有配置为减少颗粒排放物的活塞的内燃机及方法

权利要求书

1.一种运行内燃机(10)的方法，包括如下步骤：

通过将缸膛(14)内的活塞(50)向上止点位置移动，将内燃机(10)的缸膛(14)内的流体压力提高到自动点火压力，所述缸膛(14)具有260mm或更大的膛径(16)，且所述活塞(50)具有等于或大于所述膛径(16)的冲程距离(52)；

在提高步骤中，推进活塞(50)的燃烧面(62)穿过缸膛(14)，所述燃烧面(62)限定多个阀套(64)和皿径(96)为190mm到230mm的复合燃烧皿(66)，所述燃烧面(62)在燃烧皿(66)内形成锥(70)，所述燃烧皿(66)限定大的凸曲率半径，且所述燃烧面(62)形成曲线壁(72)，曲线壁(72)限定凹曲率半径，在燃烧皿(66)内从锥(70)过渡到平行于活塞(50)的中心轴线(56)定向的直壁(74)，且邻接限定小的凸曲率半径的燃烧皿(66)的唇缘(76)；

当流体压力处于或大于自动点火压力时，将燃料以大于145°的喷射角(94)直接喷射入缸膛(14)内；

燃烧喷射的燃料和空气，使得活塞(50)向着气缸内的下止点位置推进。

2.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括响应燃烧步骤旋转与活塞(50)耦接的曲轴(28)的步骤，旋转的平均速度为从900RPM到1000RPM。

3.如权利要求2所述的方法，其中喷射步骤进一步包括将燃料从燃料喷射器(24)的共8到12个喷射孔(26)以小于150MPa的喷射压力喷射，且喷射时间的开始发生在提高步骤过程中活塞(50)到达上止点位置之前；

所述方法进一步包括如下步骤：

当自缸膛(14)的排气阀(46)打开时，通过将活塞(50)向着上止点位置移动，从缸膛(14)排出含有颗粒物质的废气，并且排出步骤结束时，活塞到达上止点位置时将排气阀(46)收入多个阀套(64)中的一个中；

在排出步骤之后，且当至缸膛(14)的进气阀(42)打开时，通过向着下止点位置移动活塞(50)将进入的空气传送入缸膛(14)；以及

通过在传送步骤开始之后关闭排气阀(46)来冷却内燃机(10)，使得进入的空气穿过缸膛(14)进入排气通道(48)。

4.一种内燃机(10)，包括：

壳体(12)，其具有形成在其中并限定260mm或更大的膛径(16)的缸膛(14)；

燃料喷射器(24)，其耦接到所述壳体(12)并限定位于缸膛(14)内的多个喷射孔(26)用来将燃料直接喷射进缸膛(14)；

曲轴(28)，其可旋转地耦接到所述壳体(12)；

活塞(50)，其耦接到所述曲轴(28)且能够在缸膛(14)内从下止点位置到上止点位置移动等于或大于膛径(16)的冲程距离(52)，以将缸膛(14)内的流体压力提高到自动点火压力；

所述活塞(50)包括限定中心轴线(56)的外圆周面(54)，且在活塞(50)的第一轴端(58)和第二轴端(60)之间延伸，该第二轴端(60)具有燃烧面(62)，该燃烧面(62)限定多个阀套(64)和复合燃烧皿(66)，所述燃烧面(62)在燃烧皿(66)内形成凸锥(70)，和从凸锥(70)向着直圆柱壁(74)过渡的凹曲线壁(72)，所述直圆柱壁(74)邻接燃烧皿(66)的唇缘(76)且平行于中心轴线(56)定向，其中

直圆柱壁(74)具有在5mm和10mm之间的轴向高度(78)，且唇缘(76)限定大于2mm的凸曲率半径；

燃烧面(62)形成轮缘(82)，该轮缘(82)邻接外圆周面(54)且具有形成在轮缘(82)中的多个阀套(64)，并且其中所述轮缘(82)包括多个高台(84)，该多个高台(84)与阀套(64)交替排列，且每个阀套(64)的轴向深度为5mm或更大；以及

所述多个喷射孔(26)限定大于145°的喷射角(94)，且复合燃烧皿(66)具有从190mm到230mm的皿径(96)。