本實用新型總體上涉及往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機，并且更具體地涉及一種用于往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機的活塞。

背景技術(shù)：

往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機已知用于將來自燃料源的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為往復(fù)軸功率或旋轉(zhuǎn)軸功率。在往復(fù)式發(fā)動機中，流體在由活塞、內(nèi)部汽缸壁和汽缸蓋限定的汽缸容積內(nèi)被壓縮，從而增加流體的壓力和溫度。流體可以包括例如燃料、氧化劑（諸如空氣）或者它們的組合。在火花點火發(fā)動機中，燃料和氧化劑在汽缸容積的上游或汽缸容積內(nèi)進行預(yù)混合，使得預(yù)混合的燃料和氧化劑的點火通過在汽缸容積內(nèi)的間隙上產(chǎn)生電火花而啟動。在壓縮點火發(fā)動機中，汽缸容積內(nèi)的燃料-氧化劑混合物響應(yīng)于容積內(nèi)的溫度和壓力的時間歷程而自動點火。更特別地，在直接噴射壓縮點火發(fā)動機中，在壓縮循環(huán)的峰值附近將燃料噴射到汽缸容積中，并且在燃料噴射之后的自動點火延遲時間之后發(fā)生燃料和氧化劑的點火。由燃料-空氣混合物的燃燒釋放的熱量起到推動活塞的作用，該活塞通常通過連桿將該作用傳遞到旋轉(zhuǎn)曲軸。

發(fā)明名稱為“用于機動車輛的熱力發(fā)動機”、公開號為WO 2007/003817的國際公開（“'817公開”）旨在解決調(diào)整作為時間的函數(shù)的活塞發(fā)動機的燃燒室內(nèi)的釋熱速率的問題。'817公開描述了一種具有碗狀部的凹進表面的活塞。進一步地，在碗狀部的表面上具有一個或多個凹凸部，其中一個或多個凹凸部相對于碗狀部的平均表面凸出來或凹進去。

然而，在'817公開中所描述的凹凸部在一些應(yīng)用中不能根據(jù)需要影響燃燒室的汽缸壁附近的流體進料運動。因此，需要用于往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機的改進的活塞。

應(yīng)當理解，該背景描述僅僅用以幫助讀者理解技術(shù)，且并不表示所指出的問題本身在本領(lǐng)域中已為人所知。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的活塞，以調(diào)整燃燒室中的流體進料運動。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的活塞，包括圍繞活塞的縱向軸線周向延伸的環(huán)帶、沿著徑向方向設(shè)置在縱向軸線與環(huán)帶之間的燃燒碗狀部以及沿著徑向方向設(shè)置在燃燒碗狀部與環(huán)帶之間的擠壓面；其中，所述徑向方向垂直于所述縱向軸線；所述擠壓面包括設(shè)置在擠壓面上的第一紋理表面，所述第一紋理表面包括多個第一凹進表面。

其中，所述第一紋理表面由以所述縱向軸線為中心的第一回轉(zhuǎn)表面限定。

優(yōu)選的，所述第一紋理表面還包括多個第一凸起表面。所述多個第一凹進表面中的至少一個凹進表面設(shè)置在所述多個第一凸起表面的相鄰?fù)蛊鸨砻嬷g，且所述多個第一凹進表面和所述多個第一凸起表面由以所述縱向軸線為中心的第一回轉(zhuǎn)表面限定。

進一步的，所述燃燒碗狀部包括第二紋理表面，所述第二紋理表面包括多個第二凹進表面。

又進一步的，所述燃燒碗狀部包括以所述縱向軸線為中心的凸狀環(huán)形表面，并且所述凸狀環(huán)形表面包括所述第二紋理表面。

此外，所述擠壓面包括以所述縱向軸線為中心的凸狀環(huán)形表面，并且所述凸狀環(huán)形表面包括所述第一紋理表面。

進一步的，所述擠壓面在拐點處鄰接所述燃燒碗狀部，其中，所述擠壓面的凸部過渡到所述燃燒碗狀部的凹部。

根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機，包括活塞，所述活塞包括圍繞活塞的縱向軸線周向延伸的環(huán)帶、沿著徑向方向設(shè)置在縱向軸線與環(huán)帶之間的燃燒碗狀部以及沿著徑向方向設(shè)置在燃燒碗狀部與環(huán)帶之間的擠壓面；其中，所述徑向方向垂直于所述縱向軸線；所述擠壓面包括設(shè)置在擠壓面上的第一紋理表面，所述第一紋理表面包括多個第一凹進表面。

上述技術(shù)方案通過將紋理表面添加到活塞的標稱表面形狀上，形成帶紋理活塞設(shè)計，由此可以在其它設(shè)計約束條件內(nèi)更好地實現(xiàn)流體進料運動的調(diào)整。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的活塞的側(cè)視圖；

圖2示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的活塞的俯視圖；

圖3示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的發(fā)動機的橫截面示意圖；

圖4示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的紋理表面的示意性橫截面圖；

圖5示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的紋理表面的示意性橫截面圖；

圖6示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的如圖3中的A部所示的活塞的橫截面圖；

圖7示出了根據(jù)本實用新型的另一個方面的如圖3中的A部所示的活塞的橫截面圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖詳細描述本實用新型的各方面，其中在全文中相同的附圖標記表示相同的元件，除非另有說明。

圖1示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的活塞100的側(cè)視圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的活塞100的俯視圖?；钊?00包括冠部部分102并且可以包括裙部部分104。冠部部分102具有圍繞活塞100的周向邊緣的周向環(huán)帶106。周向環(huán)帶106可以包括在其間限定至少一個周向環(huán)槽110的兩個或多個圓柱形表面108。周向環(huán)槽110中的每一個可用于固定本領(lǐng)域已知的壓縮環(huán)、油環(huán)或其它活塞環(huán)。

圓柱形表面108中的至少一個以活塞100的縱向軸線112為中心。活塞100的徑向方向114垂直于縱向軸線112延伸，并且活塞100的壓縮方向116沿著縱向軸線112在遠離活塞100的頂表面118的方向上延伸。周向方向120圍繞活塞100的邊緣垂直于徑向方向114延伸。

活塞100的外直徑122可以由圓柱形表面108之一的直徑限定。然而，應(yīng)當理解，兩個或多個圓柱形表面108中的每一個可以具有不同的直徑或相同的直徑。相對于壓縮方向116，頂表面118的外直徑124可以由最上面的圓柱形表面126的直徑限定。

活塞100的頂表面118從縱向軸線112延伸到頂表面118的外直徑124。應(yīng)當理解，活塞100的頂表面118可以包括在縱向軸線112與頂表面118的外直徑124之間沿縱向方向112、徑向方向114、周向方向120或者它們的組合延伸的特征。

活塞100的頂表面118可包括擠壓面128和燃燒碗狀部表面130。根據(jù)本實用新型的一個方面，擠壓面128的至少一部分和燃燒碗狀部表面130的至少一部分面向壓縮方向116。這里，面向壓縮方向116的表面可以意味著垂直于該表面的矢量具有在壓縮方向116上的分量。根據(jù)本實用新型的另一方面，擠壓面128整體面向壓縮方向116。例如，擠壓面128的內(nèi)直徑132可以由擠壓面128的內(nèi)邊緣134限定，并且在內(nèi)直徑132與頂表面118的外直徑124之間延伸的擠壓面128的整體可面向壓縮方向116。

圖3示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的發(fā)動機150的橫截面示意圖，其中截面平面包括縱向軸線112。發(fā)動機150包括：具有內(nèi)表面154的發(fā)動機汽缸152，所述內(nèi)表面154限定汽缸孔156；可滑動地設(shè)置在汽缸孔156內(nèi)的活塞100；以及設(shè)置在發(fā)動機汽缸152的頂部上的汽缸蓋158?；钊?00可以通過連桿（未示出）可操作地聯(lián)接到曲軸（未示出），所述連桿例如根據(jù)常規(guī)方法可樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到活塞100的銷軸頸160。進一步地，活塞100可通過設(shè)置在一個或多個環(huán)槽110（見圖1）中的一個或多個環(huán)162接合發(fā)動機汽缸152的內(nèi)表面154。盡管在圖3中僅示出了一個發(fā)動機汽缸152，但是應(yīng)當理解，發(fā)動機150可以包括大于或等于一個的任何數(shù)量的發(fā)動機汽缸152。

燃燒室168可以由活塞100的頂表面118限定，所述頂表面118包括燃燒碗狀部表面130和擠壓面128、活塞環(huán)162、發(fā)動機汽缸152的內(nèi)表面154；以及汽缸蓋158的內(nèi)表面170。在圖3中，發(fā)動機150被示出在壓縮方向116上當活塞100位于壓縮沖程的上止點（TDC）附近時，活塞100與汽缸蓋158之間的距離接近最小值。當活塞100在汽缸孔156內(nèi)運動到下死點（BDC）處時，活塞100與汽缸蓋158之間的距離接近最大值。

發(fā)動機150的壓縮比可以被定義為當活塞100處于BDC時燃燒室168的容積除以活塞100處于TDC時燃燒室168的容積。根據(jù)本實用新型的一個方面，發(fā)動機150是壓縮比不小于約12:1的壓縮點火發(fā)動機。

汽缸蓋158可以具有穿過其中的至少一個進氣口172、穿過其中的至少一個排氣口174或者它們的組合，使得氧化劑或者氧化劑和燃料的混合物可以經(jīng)由至少一個進氣口172進入燃燒室168中，并且燃燒產(chǎn)物可以經(jīng)由至少一個排氣口174離開燃燒室168。進氣門和排氣門可以例如根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的常規(guī)方法選擇性地阻斷或?qū)崿F(xiàn)進氣口172或排氣口174與燃燒室168之間的流體連通。圖3中省略了進氣門和排氣門以提高其它特征的清晰度。

根據(jù)本實用新型的一個方面，發(fā)動機150是直接噴射壓縮點火發(fā)動機，其包括至少一個燃料噴射器176，該至少一個燃料噴射器176具有設(shè)置在燃燒室168內(nèi)的至少一個燃料噴射孔口177。高壓燃料噴射器176可被配置成在壓縮沖程的TDC附近將燃料噴射到燃燒室168中。進一步地，發(fā)動機150可基于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機的四沖程循環(huán)、兩沖程循環(huán)或任何其它熱力循環(huán)而運行。

根據(jù)本實用新型的各方面，活塞100的頂表面118的任何部分可以包括紋理表面。如本文所描述的，包括紋理表面的表面可以是將標稱表面與紋理表面疊加的結(jié)果，其中標稱表面基本上是平滑的，而紋理表面包括至少兩個凹進表面。

標稱表面可包括平面表面、截頭圓錐形表面、圓柱形表面、球形表面、橢圓形表面、多項式表面、環(huán)形表面、回轉(zhuǎn)表面、它們的組合或者本領(lǐng)域已知的任何其它標稱表面。如本文所使用的，術(shù)語“基本上平滑”是指具有形成標稱表面的常規(guī)機械加工或其它制造工藝的典型粗糙度。根據(jù)本實用新型的一個方面，基本上平滑的表面具有不大于100微英寸的表面粗糙度。根據(jù)本實用新型的另一方面，基本上平滑的表面具有不大于20微英寸的表面粗糙度。根據(jù)本實用新型的另一方面，基本上平滑的表面是沒有表面粗糙度的理論表面。

紋理表面可包括凹窩、凸塊、滾花、細長溝道、它們的組合或者本領(lǐng)域已知的任何其它紋理表面。紋理表面的細長溝道可以通過正弦波形、鋸齒波形、矩形波形、三角波形、扇形波形、它們的組合或者本領(lǐng)域已知的任何其它波形來表征。此外，表征紋理表面的細長溝道可以是由圍繞軸線的回轉(zhuǎn)表面形成的連續(xù)溝道。

標稱表面與紋理表面疊加以限定所得表面的結(jié)構(gòu)可以通過從標稱表面實際或虛擬地去除材料、向標稱表面實際或虛擬地添加材料或者它們的組合來實現(xiàn)。然而，應(yīng)當理解，根據(jù)本實用新型的各方面所述的紋理表面的實際制造不一定需要制造標稱表面本身，隨后修改標稱表面以實現(xiàn)紋理表面。相反，根據(jù)本實用新型的一些方面，標稱表面和紋理表面的疊加可以在相同的制造步驟（包括機械加工、鑄造、鍛造、焊接、3D打印、它們的組合或者本領(lǐng)域已知的任何其它制造方法）中制造。

紋理表面的深度或幅度可以通過從標稱表面到紋理表面的峰的距離和從標稱表面到紋理表面的谷的距離之和來表征。例如，如圖4所示，根據(jù)本實用新型的一個方面，凹窩紋理表面402疊加在標稱平面表面404上。在該特定實例中，標稱平面表面404與凹窩紋理表面402的峰406重合。進一步地，凹窩紋理表面402的谷與標稱平面表面404間隔距離408，距離408垂直于標稱平面表面404。因此，在圖4所示的具體實例中，紋理表面的深度或幅度是距離408。進一步地，圖4示出了通過從標稱表面去除材料將紋理表面疊加到標稱表面上的實例。

應(yīng)當理解，凹窩紋理表面402包括至少兩個凹部410。如圖4所示，凹窩紋理表面402包括至少四個凹部。圖4是包括至少兩個凹進表面但不包括任何凸起表面的紋理表面的非限制性實例。

如圖5所示，根據(jù)本實用新型的一個方面，正弦形紋理表面422疊加在標稱圓柱形表面424上。在圖5中，正弦形紋理表面422的峰與標稱圓柱形表面424間隔第一距離426，并且正弦形紋理表面422的谷與標稱圓柱形表面424間隔第二距離428。因此，在圖5所示的具體實例中，紋理表面的深度或幅度是第一距離426和第二距離428之和，其中第一距離426和第二距離428中的每一個垂直于標稱圓柱形表面424。此外，圖5示出了通過從標稱表面去除材料和向標稱表面添加材料將紋理表面疊加到標稱表面上的實例。

正弦形紋理表面422包括至少兩個凹部430。如圖5所示，正弦形紋理表面422包括至少三個凹部。圖5是既包括凹進表面又包括凸起表面的紋理表面的非限制性實例。

根據(jù)本實用新型的一個方面，紋理表面具有大于或等于0.001英寸的深度或幅度。根據(jù)本實用新型的另一方面，紋理表面具有大于或等于0.01英寸的深度或幅度。根據(jù)本實用新型的另一方面，紋理表面具有大于該紋理表面疊加在其上的標稱表面的表面粗糙度的深度或幅度。

圖6示出了根據(jù)本實用新型的一個方面的如圖3中的A部所示的活塞100的詳細截面圖。與圖1和圖2中所示的活塞100類似，圖6中所示的活塞100具有上表面118，該上表面118包括燃燒碗狀部表面130和擠壓面128，其中燃燒碗狀部表面130沿著徑向方向114設(shè)置在擠壓面128與縱向軸線112之間。然而，圖6中的擠壓面128包括由第一標稱表面和第一紋理表面的疊加限定的第一擠壓表面500。

第一擠壓表面500的標稱表面可以是由截面半徑502和回轉(zhuǎn)軸線504限定的環(huán)形表面，使得第一擠壓表面500在由壓縮方向116和徑向方向114限定的平面中相對于壓縮方向116具有凸起輪廓。根據(jù)本實用新型的一個方面，回轉(zhuǎn)軸線504與縱向軸線112同軸，但是應(yīng)當理解，回轉(zhuǎn)軸線504不一定與縱向軸線112同軸。可選地，第一擠壓表面500的標稱表面可以是圍繞回轉(zhuǎn)軸線504的截頭圓錐形回轉(zhuǎn)表面，使得第一擠壓表面500的標稱表面在由壓縮方向116和徑向方向114限定的平面中相對于壓縮方向116既不凸起也不凹進。

第一紋理表面可以由在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中包括波形輪廓的回轉(zhuǎn)表面限定。第一紋理表面的波形輪廓可以通過例如正弦形輪廓或扇形輪廓來表征?？蛇x地或另外，第一紋理表面可以通過凹窩來表征。

擠壓面128可以包括沿著徑向方向114設(shè)置在第一擠壓表面500與最上面的圓柱形表面126之間的第二擠壓表面506。第二擠壓表面506可以是環(huán)形平面表面或圍繞回轉(zhuǎn)軸線504的截頭圓錐形回轉(zhuǎn)表面。第二擠壓表面506可以鄰接最上面的圓柱形表面126。可選地或另外，第二擠壓表面506可以鄰接第一擠壓表面500。根據(jù)本實用新型的一個方面，第二擠壓表面506可以是基本上平滑的，并因此不包括紋理表面。

擠壓面128可以包括沿著徑向方向114設(shè)置在第一擠壓表面500與燃燒碗狀部表面130之間的第三擠壓表面508。第三擠壓表面508可以是由截面半徑510和回轉(zhuǎn)軸線504限定的環(huán)形表面，使得第三擠壓表面508在由壓縮方向116和徑向方向114限定的平面中相對于壓縮方向116具有凸起輪廓。根據(jù)本實用新型的一個方面，第三擠壓表面508的截面半徑510小于第一擠壓表面500的截面半徑502。

第三擠壓表面508可以鄰接第一擠壓表面500?？蛇x地或另外，第三擠壓表面508可以鄰接燃燒碗狀部表面130的凹進碗狀部表面520。因此，第三擠壓表面508相對于由壓縮方向116和徑向方向114限定的平面中的壓縮方向116可限定在第一擠壓表面500的標稱凸起輪廓與凹進碗狀部表面520的標稱凹進輪廓之間過渡的拐點522。根據(jù)本實用新型的一個方面，拐點522限定了擠壓面128的內(nèi)徑向邊界和燃燒碗狀部表面130的外徑向邊界。

仍然參照圖6，燃燒碗狀部表面130包括第一碗狀部表面524，當?shù)谝煌霠畈勘砻?24遠離縱向軸線112徑向延伸時，第一碗狀部表面524遠離壓縮方向116延伸。如圖6所示，第一碗狀部表面524可以由標稱截頭圓錐形表面和第二紋理表面的疊加限定。標稱截頭圓錐形表面可以與徑向方向114形成小于90°的角526。根據(jù)本實用新型的一個方面，角526不大于45度。第二紋理表面可以由具有正弦形輪廓、扇形輪廓或者本領(lǐng)域已知的任何其它周期性表面輪廓的回轉(zhuǎn)表面限定?？蛇x地或另外，第二紋理表面可以通過凹窩來表征。

燃燒碗狀部表面130還包括沿著徑向方向114設(shè)置在第一碗狀部表面524與擠壓面128之間的凹進碗狀部表面520。凹進碗狀部表面520可以由標稱環(huán)形表面和第三紋理表面的疊加限定。凹進碗狀部表面520的標稱環(huán)形表面可以通過截面半徑528和回轉(zhuǎn)軸線??504來表征。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第一碗狀部表面524的織構(gòu)輪廓可以延伸至凹進碗狀部表面520的徑向最內(nèi)部分的一部分?？蛇x地或另外，凹進碗狀部表面520的徑向最外部分的一部分可以包括紋理表面。根據(jù)本實用新型的另一方面，位于凹進碗狀部表面520的徑向最內(nèi)部分與徑向最外部分之間的凹進碗狀部表面520的徑向中心部分可以是基本上平滑的，并因此沒有紋理表面。

凹進碗狀部表面520的織構(gòu)可由具有正弦形輪廓、扇形輪廓或者本領(lǐng)域已知的任何其它周期性表面輪廓的回轉(zhuǎn)表面限定。可選地或另外，凹進碗狀部表面520的織構(gòu)可以通過凹窩來表征。根據(jù)本實用新型的一個方面，凹進碗狀部表面520的截面半徑528大于第三擠壓表面508的截面半徑510。

圖7示出了根據(jù)本實用新型的另 一個方面的如圖3中的A部所示的活塞100的詳細截面圖。

與圖1和圖2中所示的活塞100類似，圖7中所示的活塞100具有包括燃燒碗狀部表面130和擠壓面128的上表面118，其中燃燒碗狀部表面130沿著徑向方向114設(shè)置在擠壓面128與縱向軸線112之間。然而，圖7中的燃燒碗狀部表面130包括第一碗狀部表面600、第二碗狀部表面602和第三碗狀部表面604，并且擠壓面128包括第一擠壓表面606。

第一擠壓表面606沿著徑向方向114位于縱向軸線112與最上面的圓柱形表面126之間。根據(jù)本實用新型的一個方面，第一擠壓表面606鄰接最上面的圓柱形表面126?？蛇x地或另外，第一擠壓表面606可以鄰接燃燒碗狀部表面130。

第一擠壓表面606的結(jié)構(gòu)可以由第一標稱環(huán)形表面和第一紋理表面的疊加限定，并且可以被稱為“倒角”。第一標稱環(huán)形表面可以由截面半徑610和回轉(zhuǎn)軸線612限定。雖然回轉(zhuǎn)軸線612可以與縱向軸線112同軸，但是應(yīng)當理解，回轉(zhuǎn)軸線612不一定與縱向軸線112同軸。第一標稱環(huán)形表面在由壓縮方向116和徑向方向114限定的平面中相對于壓縮方向116是凸起的。

第一擠壓表面606的第一紋理表面可以由在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中包括波形輪廓的回轉(zhuǎn)表面限定。第一紋理表面的波形輪廓可以通過例如正弦形輪廓或扇形輪廓來表征?？蛇x地或另外，第一紋理表面可以通過凹窩來表征。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第一擠壓表面606的織構(gòu)的深度或幅度可以在從截面半徑610的約0.003倍至截面半徑610的約0.009倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第一擠壓表面606的織構(gòu)的深度或幅度可以在從截面半徑610的約0.005倍至截面半徑610的約0.007倍的范圍內(nèi)。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第一擠壓表面606的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑610的約0.2倍至截面半徑610的約0.4倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第一擠壓表面606的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑610的約0.30倍至截面半徑610的約0.34倍的范圍內(nèi)。

第一擠壓表面606可以鄰接第三碗狀部表面604，第三碗狀部表面604在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中相對于壓縮方向116具有凹進輪廓。因此，第一擠壓表面606可在拐點614處鄰接第三碗狀部表面604，其中第一擠壓表面606的凸部過渡到第三碗狀部表面604的凹部。進一步地，擠壓面128可以被限定為沿著徑向方向114位于拐點614與最上面的圓柱形表面126之間。

第一碗狀部表面600沿著徑向方向114位于縱向軸線112與擠壓面128之間。第一碗狀部表面600的結(jié)構(gòu)可以由第二標稱環(huán)形表面和第二紋理表面的疊加限定。第二標稱環(huán)形表面可以由截面半徑620和回轉(zhuǎn)軸線612限定。根據(jù)本實用新型的一個方面，第二標稱環(huán)形表面在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中相對于壓縮方向116是凸起的。

第一碗狀部表面600的第二紋理表面可以由在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中包括波形輪廓的回轉(zhuǎn)表面限定。第二紋理表面的波形輪廓可以通過例如正弦形輪廓或扇形輪廓來表征?？蛇x地或另外，第二紋理表面可以通過凹窩來表征。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第一碗狀部表面600的織構(gòu)的深度或幅度可以在從截面半徑620的約0.0008倍至截面半徑620的約0.0012倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第一碗狀部表面600的織構(gòu)的深度或幅度為截面半徑620的約0.001倍。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第一碗狀部表面600的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑620的約0.01倍至截面半徑620的約0.1倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第一碗狀部表面600的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑620的約0.02倍至截面半徑620的約0.08倍的范圍內(nèi)。

第二碗狀部表面602沿著徑向方向114位于第一碗狀部表面600與擠壓面128之間。第二碗狀部表面602的結(jié)構(gòu)可以由第三標稱環(huán)形表面和第三紋理表面限定。第三標稱環(huán)形表面可以由截面半徑630和回轉(zhuǎn)軸線612限定。根據(jù)本實用新型的一個方面，第三標稱環(huán)形表面在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中相對于壓縮方向116是凸起的。可選地，第二碗狀部表面602的結(jié)構(gòu)可以由標稱截頭圓錐形表面和第三紋理表面的疊加限定。

第二碗狀部表面602的第三紋理表面可以由在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中包括波形輪廓的回轉(zhuǎn)表面限定。第三紋理表面的波形輪廓可以通過例如正弦形輪廓或扇形輪廓來表征。可選地或另外，第三紋理表面可以通過凹窩來表征。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第二碗狀部表面602的織構(gòu)的深度或幅度可以在從截面半徑630的約0.0008倍至截面半徑630的約0.0012倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第二碗狀部表面602的織構(gòu)的深度或幅度為截面半徑630的約0.001倍。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第二碗狀部表面602的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑630的約0.01倍至截面半徑630的約0.1倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第二碗狀部表面602的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑630的約0.02倍至截面半徑630的約0.08倍的范圍內(nèi)。

第二碗狀部表面602可以鄰接第一碗狀部表面600。進一步地，第二碗狀部表面602可以在尖端632處鄰接第一碗狀部表面600，因為第二碗狀部表面602和第一碗狀部表面600在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中相對于壓縮方向116都是凸起的。

第三碗狀部表面604沿著徑向方向114位于第二碗狀部表面602與擠壓面128之間。第三碗狀部表面604的結(jié)構(gòu)可以由第四標稱環(huán)形表面和第四紋理表面的疊加限定。第四標稱環(huán)形表面可以由截面半徑640和回轉(zhuǎn)軸線612限定。根據(jù)本實用新型的一個方面，第四標稱環(huán)形表面在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中相對于壓縮方向116是凹進的。

第三碗狀部表面604的第四紋理表面可以由在包括壓縮方向116和徑向方向114的平面中包括波形輪廓的回轉(zhuǎn)表面限定。第四紋理表面的波形輪廓可以通過例如正弦形輪廓或扇形輪廓來表征。可選地或另外，第四紋理表面可以通過凹窩來表征。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第三碗狀部表面604的織構(gòu)的深度或幅度可以在從截面半徑640的約0.003倍至截面半徑640的約0.009倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第三碗狀部表面604的織構(gòu)的深度或幅度可以在從截面半徑640的約0.005倍至截面半徑640的約0.007倍的范圍內(nèi)。

根據(jù)本實用新型的一個方面，第三碗狀部表面604的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑640的約0.2倍至截面半徑640的約0.4倍的范圍內(nèi)。根據(jù)本實用新型的另一方面，第三碗狀部表面604的織構(gòu)的波長可以在從截面半徑640的約0.30倍至截面半徑640的約0.34倍的范圍內(nèi)。

第三碗狀部表面604可以鄰接第二碗狀部表面602。進一步地，第三碗狀部表面604可在拐點642處鄰接第二碗狀部表面602，其中第二碗狀部表面602的凸部過渡到第三碗狀部表面604的凹部。

本文所描述的任何回轉(zhuǎn)表面可圍繞其相應(yīng)的回轉(zhuǎn)軸線完全地或360°地延伸。然而，應(yīng)當理解，回轉(zhuǎn)表面不一定完全圍繞被認為是本文所考慮的回轉(zhuǎn)表面的其相應(yīng)的回轉(zhuǎn)軸線延伸。

本文所描述的任何周期性波形或輪廓可以具有恒定幅度、具有恒定波長或者既具有恒定幅度又具有恒定波長。然而，應(yīng)當理解，紋理表面的幅度、波長或者這兩者可以在紋理表面上變化，并且仍然被認為是本文所考慮的周期性波形或輪廓。

工業(yè)實用性

本實用新型一般可應(yīng)用于往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機，并且更具體地可應(yīng)用于往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機的活塞。

應(yīng)當理解，包括活塞100的發(fā)動機150可以被結(jié)合到機器中以提供用于使機器運行的機械動力。機器可以是越野車輛，諸如在運輸中使用的卡車，或者可以是執(zhí)行與工業(yè)（諸如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、運輸、林業(yè)或本領(lǐng)域已知的任何其它工業(yè)）相關(guān)聯(lián)的操作的任何其它類型的機器。例如，機器可以是非公路用卡車、公路用卡車、機車、海用機器、掘土機（諸如輪式裝載機、挖掘機、自動傾卸卡車、反鏟挖土機或自動平地機）、材料輸送機、伐木歸堆機等等。術(shù)語“機器”還可以指固定設(shè)備，諸如由內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動以產(chǎn)生電力的發(fā)電機。

活塞100的頂表面118的形狀可以被設(shè)計，以減少排放、增加部件壽命、促進可操作性、提高性能、降低成本或者它們的組合。特別地，活塞100的頂表面118的不同部分可以被設(shè)計，以促進一組對于活塞的該部分唯一的度量，至少部分地因為活塞的不同部分在不同的混合階段和/或反應(yīng)進程中容納流體。

例如，設(shè)計者可以使燃燒碗狀部表面130沿著燃燒碗狀部表面130的徑向內(nèi)部部分成形以促進來自燃料噴射器176的燃料射流與氧化劑之間的混合，而不將燃料射流直接沖擊到燃燒碗狀部表面130的徑向內(nèi)部部分上，并且很大程度上沒有通過氧化劑與噴射的燃料之間的化學(xué)反應(yīng)的輔助。然而，沿著燃燒碗狀部表面130的徑向外部部分并且沿著擠壓面128發(fā)生了大量的化學(xué)反應(yīng)，因此設(shè)計者可能希望控制反應(yīng)流體以在燃燒室168內(nèi)實現(xiàn)特定的流體進料運動，而不是增強純噴射混合。具體地，例如，設(shè)計者可以以燃料的反應(yīng)射流與汽缸孔156的內(nèi)表面154之間的特定相互作用來控制顆粒排放為目標。

在燃燒室168的外徑向區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)期望的進料運動的活塞結(jié)構(gòu)可以受到活塞重量、汽缸蓋158設(shè)計、活塞100內(nèi)的熱傳遞、活塞結(jié)構(gòu)特征的材料厚度、目標活塞100壽命、目標壓縮比、它們的組合以及本領(lǐng)域已知的任何其它活塞設(shè)計約束條件的限制。因此，申請人尋求活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計的新的自由度以更好地調(diào)整燃燒室168中的流體進料運動以促進某些度量，同時滿足其它實際設(shè)計約束條件。結(jié)果，申請人發(fā)現(xiàn)，通過將織構(gòu)特征添加到標稱活塞表面形狀上，帶紋理活塞設(shè)計可以在其它設(shè)計約束條件內(nèi)更好地實現(xiàn)流體進料運動目標，以這種方式不能提供具有基本上平滑的表面的活塞設(shè)計。

在一個非限制性應(yīng)用中，通過使用標稱光滑表面與紋理表面的疊加有利地抑制流動在從燃燒碗狀部表面130的徑向外部部分到擠壓面128的過渡中與活塞頂表面118分離，申請人發(fā)現(xiàn)了用于擠壓面128并且任選地用于燃燒碗狀部表面130的徑向外部部分的活塞表面設(shè)計。結(jié)果，申請人發(fā)現(xiàn)了可以更好地控制顆粒排放同時滿足其它設(shè)計約束條件的帶紋理活塞表面設(shè)計。

此外，申請人發(fā)現(xiàn)了使用標稱光滑表面與紋理表面的疊加可以更好地控制氮氧化物（NOx）的排放的用于燃燒碗狀部表面130的徑向內(nèi)部部分的活塞表面設(shè)計。當燃料射流流過燃燒碗狀部表面130的內(nèi)徑向部分時，在液體燃料射流與氧化劑之間的界面附近形成了燃料和氧化劑的混合物。進而，申請人發(fā)現(xiàn)了向燃燒碗狀部表面130的徑向內(nèi)部部分添加織構(gòu)可有利地增強燃料-氧化劑混合物自動點火之前的混合，從而通過降低由燃料-氧化劑混合物的自動點火產(chǎn)生的火焰溫度可以減少NOx的產(chǎn)生并促進隨后的擴散模式燃燒的清潔燃燒。

應(yīng)當理解，前面的描述提供了所公開的系統(tǒng)和技術(shù)的實例。然而，可以預(yù)期的是，本實用新型的其它實現(xiàn)方式可以在細節(jié)上與前面的實例不同。對本實用新型或其實例的所有參考旨在提及在那一點所討論的特定實例，且不旨在更一般地暗示對本實用新型的范圍的任何限制。關(guān)于某些特征的區(qū)別和貶低的所有語言旨在表示缺乏對這些特征的偏好，但不是將其完全排除在本實用新型的范圍之外，除非另有說明。

除非本文另有說明，否則本文中數(shù)值范圍的敘述僅僅旨在用作單獨提及的落入該范圍內(nèi)的每個單獨值的速記方法，并且每個單獨的值被并入說明書中，如同其被單獨敘述。