圓柱形表面22,其設(shè)置成W常 規(guī)方式與氣缸15的氣缸壁相對。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地理解，對于活塞體20的長度 來說，外表面22可能并非是均勻圓柱形，但通常將包括沿限定了縱向活塞軸線Z的軸向長 度的至少一部分延伸的圓柱形表面?；钊w20可W進(jìn)一步包括第一軸向活塞端24和第二 軸向活塞端26,所述第二軸向活塞端包括限定了復(fù)合燃燒碗30的燃燒面28。燃燒面是否 限定了本文所設(shè)想的"復(fù)合"燃燒碗可在W下性質(zhì)的基礎(chǔ)上確定：例如，凹陷或凸起性質(zhì)、各 自限定了不同的半徑的多個不同的表面的存在、平坦度與不平坦度。因而，由橫橫截面為均 勻圓弧形狀的燃燒面的一部分所限定的燃燒碗將不能明確地說成包括一個W上的表面、或 者限定一個W上的曲率半徑、或者具有凸起和凹陷，且因而可能不能明確地說成是復(fù)合的。 由燃燒面的凸出部分和燃燒面的凹陷部分限定的燃燒碗將很可能明確地說成是復(fù)合的。對 于具有兩個凹陷表面的燃燒碗，每個凹陷表面限定不同的曲率半徑，也將被明確地說成是 復(fù)合的。本文中對術(shù)語"復(fù)合"的其他使用應(yīng)當(dāng)類似地進(jìn)行理解。燃燒面28可W包括復(fù)合 碗表面32,其具有內(nèi)碗面34和外碗面36。內(nèi)碗面34可W位于圓錐形突出部31上。燃燒 面28可W進(jìn)一步包括復(fù)合邊緣表面38,其具有鄰接外圓柱形表面22的外邊緣表面40和鄰 接復(fù)合碗表面32的內(nèi)邊緣表面42。外邊緣表面40和內(nèi)邊緣表面42中的每一者可W包括 圍繞縱軸Z為中屯、的環(huán)形表面，且可W包括本文進(jìn)一步描述的其他特殊特征。
[0032] 燃燒面28可W進(jìn)一步包括從內(nèi)碗面34到外碗面36的第一連續(xù)過渡部44,W及從 內(nèi)邊緣表面42到外邊緣表面40的第二連續(xù)過渡部46。燃燒面28依然可W進(jìn)一步包括從 復(fù)合碗表面32到復(fù)合邊緣表面38的突然過渡部48。圖1圖示了二維的過渡部44、46和 48,但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，過渡部44、46和48中的每一者可W包括環(huán)形過渡部。 過渡部44、46和48可各自包括兩個分別鄰接表面的多個表面點。因而，過渡部44包括內(nèi) 碗面34的多個表面點W及外碗面36的多個表面點。可W類似地理解過渡部46和48。過 渡部44、46和48中的每一者可W縱軸Z為中屯、。
[0033] 現(xiàn)在同樣參考圖2,燃燒面28可W包括橫截面輪廓，其包括圍繞縱軸Z的旋轉(zhuǎn)輪 廓。旋轉(zhuǎn)輪廓可經(jīng)成型W將活塞18的燃燒效率性質(zhì)與活塞18的NOx產(chǎn)生性質(zhì)W及煙霧產(chǎn) 生性質(zhì)相平衡。旋轉(zhuǎn)輪廓可W限定穿過活塞體20的截面平面內(nèi)的輪廓，所述截面平面包括 縱軸Z的平面。旋轉(zhuǎn)輪廓所限定的輪廓可W繞著縱軸Z為徑向均勻的，且因此不論為對象 截面平面選擇了何種徑向朝向，都將具有相同的外觀。
[0034] 旋轉(zhuǎn)輪廓所限定的輪廓可W包括多個不同的曲線段，每個曲線段對應(yīng)于燃燒面28 的一個表面。如上所述，燃燒面28可W包括過渡部44、46和48。燃燒面28還可W包括第 四過渡部52,其包括另一個連續(xù)過渡部，和第五過渡部54,其包括從復(fù)合邊緣表面38到外 圓柱形表面22的過渡部。在一個實施例中，第五過渡部54可W包括連續(xù)過渡部（例如弧 形過渡部），但也可W是不連續(xù)過渡部（例如斜面過渡部、或者斜面與弧形的組合）。
[0035] 如上所述，旋轉(zhuǎn)輪廓可W是圍繞縱軸Z而徑向均勻。因此，對圖1和圖2的圖解中 的縱軸Z的一側(cè)上的旋轉(zhuǎn)輪廓的某些特征的描述應(yīng)理解為類似地指代圖1和圖2圖解中的 Z軸的相對側(cè)面上的旋轉(zhuǎn)輪廓的特征。旋轉(zhuǎn)輪廓可W包括限定凸?fàn)钋€段的復(fù)合碗形輪廓， 該凸?fàn)钋€段由縱軸Z-分為二。凸?fàn)钋€段可W對應(yīng)于內(nèi)碗表面34并由內(nèi)碗表面34限 定。由復(fù)合碗輪廓限定的凸?fàn)钋€段在圖2中W參考標(biāo)號110表示。復(fù)合碗輪廓可W進(jìn)一 步限定在凸?fàn)钋€段110外側(cè)的多個凹狀曲線段，其對應(yīng)于外碗表面36并由外碗表面36 限定。多個凹狀曲線段可W包括第一多個凹狀曲線段112及第二多個凹狀曲線段114。復(fù) 合碗輪廓可W再進(jìn)一步包括鄰接凸?fàn)钋€段110和鄰接凹狀曲線段112的多個線性曲線段 120。凹狀曲線段112又可W鄰接凹狀曲線段114。旋轉(zhuǎn)輪廓可W進(jìn)一步包括限定對應(yīng)于外 邊緣表面40并由外邊緣表面40限定的多個線性曲線段118的復(fù)合邊緣輪廓。復(fù)合邊緣輪 廓可W進(jìn)一步限定對應(yīng)于內(nèi)邊緣表面42并由內(nèi)邊緣表面42限定的多個凸?fàn)钋€段116,并 且每個凸?fàn)钋€段鄰接線性曲線段118中的一者。
[0036] 在一個實施例中，內(nèi)碗表面34可W包括圓錐形突出部表面，其位于圓錐形突出部 31上，并限定凸?fàn)钋€段110并具有位于縱軸Z內(nèi)的峰值點130。峰值點130可W定位在 第一軸向位置，該位置通過第一平面Pi在圖2中示出，該第一平面包括峰值點130并朝向為 與縱軸Z垂直。外邊緣表面40可W包括平面，并且可限定邊緣平面P2,該邊緣平面與平面 Pi平行并定位在第二軸向位置。突然過渡部48可W包括本文進(jìn)一步描述的環(huán)形邊緣，該邊 緣包括燃燒碗30的邊緣80,該燃燒碗限定位于第=軸向位置的第=平面P3,該第=軸向位 置軸向上位于平面Pi的第一軸向位置和平面P2的第二軸向位置之間。因此，碗邊緣80從 邊緣平面Pz軸向凹進(jìn)。
[0037] 如上文所述，旋轉(zhuǎn)輪廓可W成型W平衡燃燒效率與某些排放的產(chǎn)生。處理運些關(guān) 注的旋轉(zhuǎn)輪廓的形狀的一個方面是由燃燒面28的某個表面所限定的曲率半徑的相對尺 寸。為此，在某些實施例中，凸?fàn)钋€段110可W限定圖1中作為半徑咕示出的相對小曲 率半徑。凹狀曲線段114、凹狀曲線段112,或該兩者可限定中等曲率半徑。由凹狀曲線段 112限定的中等曲率半徑在圖1中表示為Ra,而由凹狀曲線段114限定的中等曲率半徑在圖 1中表示為R3。在所示的實施例中，外碗表面36限定多個不同曲率半徑Ra和R3。如在附圖 所示的一些實施例中，外碗表面36可W限定更多數(shù)量的曲率半徑，或僅一個曲率半徑。此 夕F，由外碗表面36限定的曲率半徑可W包括實際小于半徑咕的一個或多個曲率半徑。在 圖1的實施例中，外碗表面36通常將包括大于半徑咕的至少一個曲率半徑，因而包括中等 曲率半徑。凸?fàn)钋€段116可W各限定相對于半徑咕的相對大曲率半徑，并且該曲率半徑 還相對于半徑Rs和R4中的至少一者較大。
[0038] 此外參考圖3,其中示出燃燒面28的輪廓的一部分的詳細(xì)視圖，且尤其包括在過 渡部48處鄰接的內(nèi)邊緣表面42和外碗表面36的部分。如上所論述，過渡部48可W包括 突然過渡部。在一個實施例中，突然過渡部48可W包括環(huán)形邊緣，其包括碗邊緣80。環(huán)形 邊緣可W包括環(huán)形凹角突出部。運是圖1、圖2和圖3所示的配置。在其他實施例中，附圖 還示出，突然過渡部48可W不包括凹角突出部，而是可使用直側(cè)邊碗。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，凹角碗配 置對于用于具有相對較低速度和相對較低馬力占空比的某些引擎中的活塞是有利的。在較 高速度和較高馬力的應(yīng)用中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，凹角碗配置無需獲得燃燒效率和排放之間的所需 的平衡。當(dāng)特定排放和/或效率要求可基于引擎尺寸或應(yīng)用發(fā)生變化時，管理規(guī)范也可能 影響是否需要凹角碗。
[0039] 參考過渡部48使用的術(shù)語"突然"是指燃燒面28在過渡部48處彼此鄰接的相應(yīng) 表面是不連續(xù)的，或非常接近為不連續(xù)的。"連續(xù)"過渡是指燃燒面28在過渡部處彼此鄰接 的表面平滑地彼此相交。連續(xù)過渡將易于用于確定由鄰接過渡部的一側(cè)的表面內(nèi)的第一點 和與鄰接過渡部的第二側(cè)的表面內(nèi)的第二點限定的斜率。"突然"過渡可包括拐角且不易于 用于W運種方式確定斜率。還可通過確定由燃燒面28的在相應(yīng)過渡部匯合的部分內(nèi)的多 個點限定的半徑（如果有）是多少來確定本文所述的過渡是突然的。在一個實施例中，突然 過渡部48可包括燃燒面28的多個表面點，所述燃燒面限定第=凸?fàn)钋拾霃?。在圖I中， 第S凸?fàn)钋拾霃酵ㄟ^Rz表示。半徑R2還示于圖3中，并對應(yīng)于微小半徑，例如約1. 5mm 或W下，其將由非凹角碗配置中的突然過渡部48限定。大約在用于參考標(biāo)號Rz的箭頭的 尖端處的虛線示出非凹角碗的輪廓，而實線示出凹角碗的輪廓。因此，該虛線圖示了將在非 凹角碗配置內(nèi)限定微小半徑Rz的表面。另一個半徑Ry在圖3中示出，并對應(yīng)于可由凹角燃 燒碗形配置中的突然過渡部48限定的微小半徑。在一個實施例（凹角燃燒碗實施例）中， 突然過渡部48可包括去毛邊過渡部。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，盡管幾乎任何邊緣可在微 觀上理解為限定半徑，但是去毛邊的邊緣在一些上下文中可理解為限定基本上可忽略不計 的半徑（如果有）。因此，半徑把或R2可通過由最短可能的圓形段連接燃燒面28的多個 表面點來限定，所述圓形段包括大約如圖3中所示的分隔鄰接表面的線。大約在用于參考 標(biāo)號把的箭頭的尖端處的虛線是運樣的圓形段，并與分隔表面42和36的進(jìn)出圖3中的頁 面的虛線相交。把是由該虛線限定的微小半徑。"突然"過渡還可理解為燃燒面內(nèi)最急劇的 過渡。由突然過渡部48內(nèi)的燃燒面28的表面點限定的第=凸曲率半徑Rz/Rx也可小于相 對小的曲率半徑Rs,且也可至少數(shù)量級地小于相對大的曲率半徑Ri。在一個特定實施例中， 半徑Ri可等于約50毫米。
[0040] 再次參照圖4,示出列出與根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)和活塞相關(guān)聯(lián)的各種特征的圖表。 活塞18的某些特征和引擎10W及本文涵蓋的其他引擎的某些特征可W有利地實現(xiàn)本文描 述的平衡燃燒性質(zhì)與排放產(chǎn)生性質(zhì)的目標(biāo)的方式彼此相關(guān)。回顧前面，內(nèi)碗表面34可包括 在圓錐形突出部31上的圓錐形突出部表面。圓錐形突出部表面可限定燃燒碗30的錐角。 錐角在圖1中通過參考字母Al示出。在實際實施策略中，錐角Al可等于約135°或小于 135°，且可為約125°和135°之間。然而，在某些實施例中，約124°和約128°之間更小 的錐角可能是適當(dāng)?shù)?。特定錐角的合適性可部分取決于所用的燃料噴射器噴射角和在氣缸 15內(nèi)行進(jìn)燃料噴射煙縷的所要型樣，如本文進(jìn)一步描述。引擎10還包括安裝在汽缸蓋14 中的燃料噴射器16,其具有多個噴射器孔（未示出）。噴射器孔可具有例如5或6的總數(shù)， 并限定