[发明专利]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

权利要求书

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。