[发明专利]具有燃烧碗的活塞及使用该活塞的发动机

权利要求书

1.一种活塞(20)，其用于在直接喷射压燃式内燃发动机(8)中平衡燃烧效率和有氮氧化物产生的起烟，所述直接喷射压燃式内燃发动机(8)具有约175mm的气缸孔(52)，所述活塞(20)包括：

活塞主体(22)，其限定纵轴线(100)，并包括外主体表面(28)和燃烧面(30)，所述纵轴线(100)在第一轴向主体端(24)和第二轴向主体端(26)之间延伸，所述外主体表面(28)在所述第一轴向主体端(24)和所述第二轴向主体端(26)之间延伸，所述燃烧面(30)在所述第一轴向主体端(24)之上；

所述燃烧面(30)形成燃烧碗(32)，且包括锥形内碗表面(34)和凹形外碗表面(36)，所述外碗表面(36)从所述内碗表面(34)延伸至圆柱形壁表面(38)，并具有在径向向外方向上锐度增加的复合曲率；

所述燃烧面(30)进一步形成环形活塞边缘(40)，所述环形活塞边缘(40)围绕所述燃烧碗(32)圆周延伸，并包括平坦边缘表面(42)和凸起唇缘表面(44)，所述凸起唇缘表面(44)在所述平坦边缘表面(42)和所述壁表面(38)之间过渡，并与限定所述燃烧碗(32)边界的所述壁表面(38)具有相交部(46)；以及

所述外碗表面(36)限定邻近所述内碗表面(34)的大曲率半径，以及邻近所述壁表面(38)的中等曲率半径，所述唇缘表面(44)限定小曲率半径，每一者均在纵向剖面中，并且所述内碗表面(34)、所述外碗表面(36)和所述壁表面(38)共同形成所述燃烧碗(32)的轮廓，使得所述燃烧碗(32)的直径为约124mm，且所述燃烧碗(32)的容积为约190cm³，以使当所述活塞(20)安装于所述发动机(8)中用于服务时，构建约0.71的碗孔比和15∶1至17∶1的压缩比，

其中，所述外碗表面(36)具有底部区段(48)和过渡区段(50)，所述底部区段(48)与所述内碗表面(34)相邻并限定所述大曲率半径；所述过渡区段(50)从所述底部区段(48)延伸至所述壁表面(38)并限定所述中等曲率半径；且

其中，所述大曲率半径为所述中等曲率半径的大约两倍，且所述中等曲率半径为所述小曲率半径的大约五倍。

2.根据权利要求1所述的活塞(20)，其中，所述平坦边缘表面(42)限定平面，且所述燃烧碗(32)的所述底部区段(48)离所述平面的深度大于所述中等曲率半径并小于所述大曲率半径。

3.根据权利要求2所述的活塞(20)，其中，所述大曲率半径为约24mm，所述中等曲率半径为约12mm，所述深度为约20mm；

其中，所述内碗表面(34)在所述纵向剖面中限定了约137°的锥角，且所述碗容积为约194cm³。

4.根据权利要求3所述的活塞(20)，其中，所述圆柱形壁表面(38)的高度为从约2mm至约3mm，所述唇缘表面(44)从所述平坦边缘表面(42)下降约3mm或更小的轴向距离，且所述小曲率半径为约3mm或更小；且

其中，限定所述小曲率半径的所述唇缘表面(44)的曲率是均匀的，且在所述外主体表面(28)和所述唇缘表面(44)之间的所述平坦边缘表面(42)的直径为约25mm。

5.根据权利要求1所述的活塞(20)，其中，所述碗直径为124.25mm，使得所述碗直径与气缸孔直径之比为0.71。