)包括位于所述圓錐形突出部上的凸狀內(nèi)碗表面 (1024)和凹狀外碗表面（1026)，且所述復合邊緣（738、838、938、1038)包括鄰接所述外圓 柱形表面的平坦外邊緣表面和鄰接所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)的凸狀內(nèi)邊緣表 面（1048); 其中所述錐角等于約135°或小于135°，所述凹狀外碗表面（1026)限定13mm至16mm的第一曲率半徑，且所述凸狀內(nèi)碗表面（1024)與所述凹狀外碗表面（1026)連續(xù)過渡；且 其中所述凸狀內(nèi)邊緣表面（1048)與所述凹狀外碗表面（1026)在所述復合燃燒碗 (730、830、930、1030)的邊緣處突然過渡，且所述凸狀內(nèi)邊緣表面（1048)限定40mm至70mm 的第二曲率半徑，從而所述燃燒碗（730、830、930、1030)的所述邊緣從由所述平坦外邊緣 表面限定的平面軸向凹陷，使得當所述活塞（718、818、918、1018)處于所述發(fā)動機（1010) 的上止點中心位置處時，氣體從裂縫被擠壓，所述裂縫具有向外縮小錐形且部分由所述氣 缸蓋（1014)限定并部分由所述復合邊緣（738、838、938、1038)限定。2. 如權(quán)利要求1所述的活塞（718、818、918、1018)，其中所述復合燃燒碗（730、830、 930、1030)限定碗直徑為94mm至106mm，以及碗體積為98cm3至137cm3; 其中所述凹狀外碗表面（1026)限定從所述平面的碗深度，其為17mm至20mm; 其中所述凹狀外碗表面（1026)形成鄰接所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)的所述 邊緣的豎向垂直壁（1022)，并具有從所述凸狀內(nèi)碗表面（1024)連續(xù)過渡到所述豎向垂直 壁（1022)的均勻曲率。3. 如權(quán)利要求2所述的活塞（718、818、918、1018)，其中所述第一曲率半徑為15mm至 16mm，所述碗直徑為103mm至104mm，且所述碗深度為18mm至19mm;且 其中所述碗體積為120cm3至130cm3。4. 如權(quán)利要求6所述的活塞（718、818、918、1018)，其中所述第一曲率半徑為15mm，所 述碗直徑為104mm，所述碗深度為19mm，且所述第二曲率半徑為50mm。5. -種活塞（718、818、918、1018)，其用于在直接噴射壓燃式內(nèi)燃機（10、1010)中平衡 燃燒效率與NOx產(chǎn)生和煙霧產(chǎn)生，所述活塞包括： 活塞體（720、820、920、1020)，其具有限定縱向活塞軸線的外圓柱形表面；軸向活塞 端，其包括限定復合燃燒碗（730、830、930、1030)的燃燒面（728、828、928、1028);以及復 合邊緣（738、838、938、1038)，其位于所述軸向活塞端上且從所述燃燒碗（730、830、930、 1030)徑向向外延伸至所述外圓柱形表面； 所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)包括：凸狀內(nèi)碗表面（1024)，其位于所述圓錐形 突出部上且限定錐角，以及凹狀外碗表面（1026)，其從所述內(nèi)碗表面（1024)徑向向外延伸 且限定第一曲率半徑； 所述復合邊緣（738、838、938、1038)包括：平坦外邊緣表面，其鄰接所述外圓柱形表 面，以及凸狀內(nèi)邊緣表面（1048)，其鄰接所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)且限定第二 曲率半徑； 所述凸狀內(nèi)碗表面（1024)與所述凹狀外碗表面（1026)連續(xù)過渡，且所述凸狀內(nèi)邊緣 表面（1048)與所述凹狀外碗表面（1026)在所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)的邊緣 處突然過渡； 所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)限定碗直徑，且所述活塞體（720、820、920、 1020)限定活塞體直徑，其比所述碗直徑大約33% ;及 所述錐角為約135°或小于135°，所述第一曲率半徑為13mm至16mm，且所述第二曲率 半徑為40mm至70mm。6. 如權(quán)利要求5所述的活塞（718、818、918、1018)，其中所述凹狀外碗表面（1026)形 成鄰接所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)的所述邊緣的豎向垂直壁（1022)，且具有從 所述凸狀內(nèi)碗表面（1024)連續(xù)過渡到所述豎向垂直壁（1022)的均勻曲率； 其中所述平坦外邊緣表面限定平面，且所述凹狀外碗表面（1026)限定從所述平面的 碗深度，其約為所述碗直徑的約18%。7. 如權(quán)利要求6所述的活塞（718、818、918、1018)，其中所述第一曲率半徑具有值1?3且 所述第二曲率半徑具有值R1，如圖4中為發(fā)動機5、發(fā)動機6A、發(fā)動機6B和發(fā)動機7中的一 者所指定；及 其中所述燃燒碗（730、830、930、1030)具有碗體積，且所述碗直徑具有值06，如為發(fā)動 機5、發(fā)動機6A、發(fā)動機6B和發(fā)動機7中的一者所指定。8. 如權(quán)利要求7所述的活塞（718、818、918、1018)，其中所述活塞（718、818、918、1018) 具有為發(fā)動機7所指定的所有所述活塞特征。9. 一種直接噴射壓燃式內(nèi)燃機（1010)，其包括： 發(fā)動機殼體（1012)，其限定具有138_至146_的氣缸孔直徑的氣缸孔且包括各與所 述氣缸孔流體連通的進氣通道（70)和排氣通道； 氣缸蓋（1014)，其與所述發(fā)動機殼體（1012)耦合； 燃料噴射器（1016)，其安裝在所述氣缸蓋（1014)中并配置成直接將燃料噴射到所述 氣缸孔中，該燃料噴射器（1016)具有限定噴射角的多個噴孔； 活塞（718、818、918、1018)，其用于在燃燒所述氣缸孔中的所述燃料與空氣的混合物 期間平衡燃燒效率與NOx產(chǎn)生和煙霧產(chǎn)生，所述活塞（718、818、918、1018)包括：活塞體 (720、820、920、1020)，其具有限定縱向活塞軸線的外圓柱形表面，和軸向活塞端，其包括 限定復合燃燒碗（730、830、930、1030)的燃燒面（728、828、928、1028)，且其中所述燃燒碗 (730、830、930、1030)的直徑與所述氣缸孔直徑的比為0. 68到0. 74 ; 所述活塞（718、818、918、1018)進一步包括所述燃燒碗（730、830、930、1030)內(nèi)的圓錐 形突出部（31)，和在徑向向外方向上從所述燃燒碗（730、830、930、1030)延伸至所述外圓 柱形表面的復合邊緣（738、838、938、1038); 所述燃燒碗（730、830、930、1030)包括位于圓錐形突出部上的凸狀內(nèi)碗表面（1024)和 凹狀外碗表面（1026)，且所述復合邊緣（738、838、938、1038)包括鄰接所述外圓柱形表面 的平坦外邊緣表面和鄰接所述燃燒碗（730、830、930、1030)的凸狀內(nèi)邊緣表面（1048); 其中所述圓錐形突出部限定錐角，其小于所述噴射角并為約135°或小于135°，所述 凹狀外碗表面（1026)限定13mm至16mm的第一曲率半徑，并且所述凸狀內(nèi)碗表面（1024) 與所述凹狀外碗表面（1026)連續(xù)過渡； 其中所述凸狀內(nèi)邊緣表面（1048)與所述凹狀外碗表面（1026)在所述燃燒碗（730、 830、930、1030)的邊緣突然過渡，且所述凸狀內(nèi)緣表面（1048)限定40mm至70mm的第二曲 率半徑，使得當所述活塞（718、818、918、1018)處于上止點中心位置時，在徑向向外的方向 上具有縮小錐形的裂縫部分地由所述氣缸蓋（1014)限定并部分地由所述復合邊緣（738、 838、938、1038)限定。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動機（1010)，其中所述燃燒碗（730、830、930、1030)具有 98cm3至137cm3的碗容積，并且所述發(fā)動機（1010)具有15 :1至16 :1的壓縮比； 其中所述燃燒碗（730、830、930、1030)的所述直徑與所述氣缸孔直徑的比是0. 74; 其中所述燃燒碗直徑是103. 6mm，且所述氣缸孔直徑是140mm; 其中所述凸狀內(nèi)碗表面（1024)與所述凹狀外碗表面（1026)連續(xù)過渡，且其中所述凹 狀外碗表面（1026)形成鄰接所述復合燃燒碗（730、830、930、1030)的所述邊緣的豎向垂直 壁，并具有從所述凸狀內(nèi)碗表面（1024)連續(xù)過渡到所述豎向垂直壁的均勻曲率；以及 進一步包括：排氣再循環(huán)回路，其在所述排氣通道和所述進氣通道之間流體連接，和共 用軌道（1042)，其流體地連接到所述燃料噴射器（1016)。
【專利摘要】一種用于壓燃式內(nèi)燃機(1010)的活塞(718、818、918、1018)包括具有限定燃燒碗(730、830、930、1030)的燃燒面(728、828、928、1028)的活塞體(720、820、920、1020)，且該燃燒面(728、828、928、1028)包括復合碗表面和復合邊緣表面。所述燃燒面(728、828、928、1028)被成型為平衡所述活塞(718、818、918、1018)的燃燒效率性能與所述活塞(718、818、918、1018)的排放性能。所述燃燒碗(730、830、930、1030)的直徑與氣缸筒鉆孔的直徑的比是0.68至0.74。所述活塞(718、818、918、1018)的其他尺寸和比例特征支持在操作期間產(chǎn)生低煙霧和NOx。
【IPC分類】F02F3/26, F02F3/28
【公開號】CN105209739
【申請?zhí)枴緾N201480027262
【發(fā)明人】A·考爾施, D·A·皮爾龐特, D·朗, J·A·小索巴特施
【申請人】卡特彼勒公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2014年5月1日
【公告號】EP2997246A2, US9234451, US20130239925, WO2014186136A2, WO2014186136A3