[发明专利]用于压燃式内燃发动机的活塞

说明书

本文描述了一种用于压燃式内燃发动机的活塞（1），其包括：‑纵向轴线（X1）；‑裙部（2）；‑顶部（4）；以及‑设置在所述顶部（4）中的碗形部（BW），其中，所述碗形部（BW）包括上部区域（V1）和下部区域（V2），所述上部区域（V1）的容积被包含在所述碗形部（BW）的总容积的45%和47%之间，并且所述下部区域（V2）的容积被包含在所述碗形部（BW）的总容积的55%和53%之间。

技术领域

本发明涉及用于内燃发动机的活塞，特别是用于压燃式发动机的活塞。更详细来说，本发明特别参考了用于低排放压燃式发动机的活塞进行改进，该活塞包括阶梯式碗形部（bowl）。

背景技术

现在关于减少配备有压燃式发动机的车辆的污染物排放的越来越严格的标准迫使机动车辆技术人员在装备发动机的活塞的设计中也需要寻求减少排放的余地。

为满足现行标准强制实行的要求而实施的措施之一是将活塞顶部（crown）中的碗形部成形为形成两个不同的区域，这两个不同的区域各自具有相应的宽高比（aspectratio）并且旨在促进相对应的火焰前锋的形成。

更详细来说，用于压燃式发动机的一些已知类型的活塞的碗形部被成形为使得产生分成下部区域和上部区域的功能分区。

该下部区域具有传统的Ω形剖面（所谓的凹入碗形部），因此，其包括绕中央凸起部（relief）的基本上环形的展开部（development）。作为替代，该上部区域具有基本上透镜状的形状，其与下部区域相比，在活塞轴线的方向上明显更加平坦，并且同时在直径方向上更加宽阔。此外，特别是如果与下部区域的入口相比，该上部区域的入口本质上是开放的，并且在可获得充足的燃烧空气的情况下促进火焰前锋的形成。从某些观点来看，特别是如果与在下部区域中发生的燃烧相比，在上部区域中形成的燃烧在效率方面具有最佳的特征，相反，在一定程度上，该下部区域在摄取进一步的燃烧空气方面正好被在上部区域中传播的火焰前锋屏蔽。在下部区域中，混合主要通过燃烧室中有组织的湍流运动（尤其是涡流）来确保。

上部区域通过径向突出的圆形边缘可操作地与下部区域分开，该圆形边缘还当作射流偏转器和分隔器。燃料射流偏转成的两个层级（level）分别朝向上部和下部两个区域，以便供应相应的火焰前锋。

这种划分的原因基本上是功能性的：虽然将期望以类似于上部区域的方式来成形碗形部，但这将涉及活塞顶部的抵抗部段的显著减小，结果是当活塞顶部经受燃烧室内的压力时，活塞顶部在其周边处、特别是在碗形部周边处的环周围发生失效的风险很高。

以这种方式，碗形部的上部区域的尺寸设定基本上是燃烧效率需求和结构强度需求之间的折衷。因此，可以这么说，无法适应在上部区域中的燃烧的“份额”在下部区域中得到适应，该下部区域具有常规的Ω形轮廓。

不幸的是，表征已知类型的活塞设计的折衷性质不可避免地反映在活塞本身的性能上：有时性能有利于其中一个需求而过于不平衡，而在其他时候其在两个需求方面都是明显不够的。

发明内容

本发明的目的

本发明的目的在于解决前面提到的技术问题。特别地，本发明的目的在于提供一种用于压燃式内燃发动机的活塞，从燃烧效率的观点以及从结构强度的观点两者来看，该活塞将是最佳的，并且尤其是从该活塞安装于其上的发动机单元的总体效率和性能的观点来看，该活塞也将是最佳的。

本发明的目的通过具有形成所附权利要求的主题的特征的活塞来实现，所附权利要求形成本文关于本发明所提供的技术公开内容的组成部分。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明，附图仅作为非限制性示例提供，并且在附图中：

- 图1是根据本发明的活塞的碗形部轮廓的示意图；

- 图1A是图1的框A中所包围的部分的放大图；以及