CN102822470A - 布置成在内燃机气缸内往复运动的活塞 - Google Patents

Abstract

一种活塞（3），该活塞（3）布置成在内燃机气缸（2）内往复运动，其中，在焰羽冲击区域之间的正中间处布置有第一类突起（60、70、81、140），所述第一类突起（60、70、81、140）突出到燃烧室中并具有适于保留所述焰羽内的动能的平滑形式，并且其中，所述第一类突起中的每一个均具有纵向凸脊的形状，该纵向凸脊仅在外碗区域中延伸，并且其中，当从所述喷射器处观察时，所述第一类突起具有所述凸脊的左侧部（71）和右侧部（72）。所述左侧部被形成得与所述右侧部不同，从而，在与所述往复运动垂直的平面内朝着所述左侧部行进的焰羽的移动被以与朝着所述右侧部行进的相应焰羽不同的方式改变方向。

Description

布置成在内燃机气缸内往复运动的活塞

技术领域

本发明涉及一种用于控制内燃机中的燃烧过程的装置。本发明涉及如下一种装置，该装置用于：在燃料/气缸气体的混合物被气缸内产生的压缩热量点燃的内燃机中，减少碳烟排放并且也减少一氧化碳和碳氢化合物。本发明还涉及一种具有高效率燃烧的装置。

背景技术

碳烟颗粒（或颗粒物）是在燃烧期间、可能形成并随后被氧化为二氧化碳（CO₂）的一种产物。在排气中测量到的碳烟颗粒的量是所形成的碳烟与被氧化的碳烟之间的净差额。该过程非常复杂。富含燃料的燃料/空气混合物在混合不良的情况下、在高温下燃烧会导致大量的碳烟形成。如果能够把所形成的碳烟颗粒与诸如氧原子（O）、氧分子（O₂）、氢氧化物（OH）等的氧化物质在足以实现良好氧化率的高温下放在一起，则大部分碳烟颗粒可以被氧化。在柴油机中，该氧化过程被认为与形成过程处于相同的数量级，这意味着：净碳烟产生量是所形成的碳烟量与被氧化的碳烟量之间的差额。因此，可首先通过减少碳烟的形成并随后通过增加碳烟的氧化来影响碳烟的净排放。对于柴油机来说，一氧化碳排放（CO）和碳氢化合物排放（HC）通常非常低。然而，如果未燃烧的燃料结束（ends up）于较冷区域内，则上述百分比可能升高。特别地，这样的区域是位于气缸壁附近的、具有强冷却的区域。该区域的另一个示例是活塞和气缸套之间的空腔。

在具有强的温度依赖性且取决于被加热体积的大小及其过程持续时间的热过程中，由空气中的氮成分形成氮氧化物（NOx）。

燃料直接喷射到气缸内且被气缸内的高温和高压点燃的燃烧过程一般称为柴油机过程。当燃料在气缸内被点燃时，气缸内存在的燃烧气体与燃烧中的燃料发生湍流混合（turbulent mixing），从而形成混合物控制的扩散焰。燃料/气体混合物在气缸内的燃烧导致了热量的产生，所述热量导致气缸内的气体膨胀且因此导致活塞在气缸内移动。取决于多个参数，例如燃料喷射压力、再循环到气缸内的排气的量、燃料喷射时间以及气缸内存在的湍流，可获得不同的效率和发动机排放值。

下面给出现有技术中的、尝试通过控制火焰来降低碳烟排放和NOx排放的设备的一个示例，该设备试图打破碳烟排放和氮氧化物排放之间的、众所周知的“此消彼长关系（trade off）”，这种“此消彼长关系”是柴油机的典型特点且难以被影响。能够减少碳烟排放的大多数措施都会增加氮氧化物的排放。

WO 2009/058055公开了一种具有燃烧室的内燃机，该内燃机包括活塞和具有多个孔口的喷射器，这些孔口被布置成用于喷射喷雾/焰羽，在大部分喷射期间，所述喷雾/焰羽都冲击在活塞的外碗部分上。在所述喷雾/焰羽的冲击区域之间，在与往复活塞运动大致垂直的平面内布置有突出到燃烧室内的第一类突起，该第一类突起具有平滑的形式，以保留火焰中的动能并在火焰与火焰之间的相互作用最小的情况下将周向的火焰行进改变为主要朝着活塞中心轴线的方向。在所述冲击区域中布置有第二类突起，该第二类突起适于在火焰与活塞壁之间的相互作用最小且动能损失最小的情况下、将火焰行进的方向改变为与所述往复活塞运动大致垂直的平面内的周向火焰行进方向。如其公开内容所述：通过具有在一定程度上沿涡流的流动方向偏移（swept）的非对称形式，所述两类突起可适于产生涡流。这是为了在喷雾羽（sprayplume）冲击所述冲击区域时、在正确的位置实现被所述涡流影响的喷雾羽。

考虑到针对内燃机的、未来的排放法规，需要进一步降低排放水平以满足未来的要求。

发明内容

因此，本发明的一个目的是克服现有技术的缺陷并提供包括如下燃烧室布置结构的内燃机，该燃烧室布置结构被设计为用于进一步减少非期望的碳烟排放。这通过促进残留碳烟的进一步的后氧化来实现。对于例如柴油的燃料来说，减少碳烟是非常重要的。本发明进一步有助于减少一氧化碳（CO）排放和碳氢化合物（HC）排放。对于例如DME（二甲醚）的燃料来说，CO和HC的减少变得尤其重要。

本发明的另一目的是提高效率。根据本发明的燃烧室的设计引起了更快的燃烧。

通过满足上述目的，使得也能够通过本发明来至少部分地补偿当使用例如增加的排气再循环量时的已知效应。

根据本发明，可通过提供如下活塞来实现上述目的及其他更详细的目的，该活塞被布置成在内燃机气缸内、在下止点位置和上止点位置之间往复运动，所述活塞包括活塞顶，该活塞顶包括面向燃烧室的上表面，所述活塞顶包括由向外敞口的空腔形成的活塞碗，所述活塞碗包括在横截面中具有凹入曲线形状的、向外扩口的外碗部分，所述气缸布置有至少一个进气口以向燃烧室提供基本无涡流的进气，所述气缸还布置有喷射器，以将燃料从与所述燃烧室的几何中心轴线邻近的位置喷射到燃烧室内并使行进中的焰羽的冲击区域处于所述外碗部分中，并且其中，在与所述往复运动大致垂直的平面内，在所述冲击区域之间的大致正中间处布置有多个第一类突起，所述第一类突起突出到燃烧室中并具有适于保留所述焰羽内的动能的平滑形式，并且其中，所述多个第一类突起中的每一个均具有纵向凸脊的形状，该纵向凸脊仅在外碗区域中延伸，并且其中，当从所述喷射器处观察时，所述第一类突起具有所述凸脊的左侧部和右侧部。

本发明的特征在于，所述左侧部被形成得与所述右侧部不同，从而，在与所述往复运动垂直的平面内朝着所述左侧部行进的焰羽的移动被以与朝着所述右侧部行进的相应焰羽不同的方式改变方向。

根据本发明的一个实施例，当从所述喷射器处观察时，在与所述往复运动垂直的平面内，所述凸脊的顶部具有向左侧方向或右侧方向偏移的形式，并且其中，所述顶部的延伸在与所述往复运动平行的平面内，并且其中，所述内燃机气缸的几何中心轴线位于所述平面内。

根据本发明的另一实施例，当从所述喷射器处观察时，在与所述活塞的往复运动轴线垂直的平面内，所述凸脊的、与所述活塞碗的底部远离的上部分具有沿着一个第一方向偏移的形式，

并且，当从所述喷射器处观察时，在与活塞的所述往复运动轴线垂直的另一个平面内，所述凸脊的、与所述活塞碗的所述底部靠近的下部分具有沿着与所述第一方向相反的方向偏移的形式，

并且其中，所述平面之间的、沿着与所述活塞的往复运动轴线平行的方向上的距离是所述凸脊的总长度的至少一半。

在本发明的又一实施例中，沿所述第一方向偏移的、所述上部分和所述下部分中的一个具有凸脊分段的第一顶部，其中，凸脊分段的所述第一顶部的延伸在与所述往复运动平行的第一平面内，并且其中，内燃机气缸的所述几何中心轴线位于所述第一平面内，并且其中，沿所述相反的方向偏移的、所述上部分和所述下部分中的另一个具有凸脊分段的第二顶部，其中，凸脊分段的所述第二顶部的延伸在也与所述往复运动平行的第二平面内，并且其中，内燃机气缸的所述几何中心轴线也位于所述第二平面内，

并且其中，大致在所述凸脊或第一类突起的位置处测量到的、所述第一平面和所述第二平面之间的第一距离小于与所述第一类突起的基部宽度相对应的第二距离，所述基部宽度是所述第一类突起具有最大宽度的部分处的宽度。

根据本发明的另一个实施例，所述凸脊具有顶部，其中，所述凸脊的所述顶部的延伸在与所述内燃机气缸的几何中心轴线成一定角度的平面内，并且其中，所述平面仅在一个点处与内燃机气缸的所述几何中心轴线相交。在另一个实施例中，所述角度在0度和30度之间。

在本发明的又一实施例中，在所述第一类突起之间的冲击区域中布置有第二类突起，并且其中，所述第二类突起适于在火焰与活塞壁之间的相互作用最小且动能损失最小的情况下、把指向所述冲击区域的火焰行进改变为主要沿着与所述往复运动大致垂直的平面内的周向火焰行进方向。

在本发明的又一实施例中，所述第一类突起被布置成用于在火焰与火焰之间的相互作用最小的情况下、将周向的火焰行进改变为主要朝着所述活塞的中心轴线的方向。

本发明的其他有利实施例可从权利要求1之后的从属权利要求中得到。

附图说明

下面将参考附图来更详细地描述本发明，出于示例性目的，这些附图示出了本发明的更优选的实施例并且也示出了技术背景，其中：

图1示意性地示出了可实施本发明的、内燃机中的现有技术的活塞和气缸的剖面图。

图2a示意性地示出了图1中的活塞的顶视图，图中带有根据现有技术的喷雾/火焰流。

图2b示意性地示出了根据图2a中的现有技术的实施例的替代实施例。

图3示意性地示出了根据本发明一个实施例的活塞的顶视图，图中带有喷雾/火焰流。

图4示意性地示出了根据本发明的一个突起的三维视图。

图5和图11示意性地示出了活塞的三维顶视图，该活塞具有根据本发明的突起。

图6至图9示意性地示出了多个几何平面，根据本发明不同实施例的突起或凸脊的顶部的延伸能够与所述几何平面重合。

图10示意性地示出了根据本发明另一实施例的活塞的顶视图，图中带有喷雾/火焰流。

具体实施方式

图1中示出了内燃机1的示意图，该内燃机1被设计为根据柴油机过程而工作。发动机1包括气缸2和活塞3，该活塞3在气缸2内往复运动并连接到曲轴4，从而活塞3被设定为在气缸2内、在上止点和下止点位置处反转方向。如通常情况，气缸内腔的一端被发动机气缸盖14封闭。活塞3在其上表面5中设有活塞碗6，该活塞碗6与气缸盖14的内表面21、气缸2的壁一起形成燃烧室7。在气缸盖14内布置有一个或多个进气口9。各个进气口9与气缸2之间的连接可通过布置在每个进气口9内的进气门10来打开和关闭。在该气缸盖内也布置有一个或多个排气口11。各个排气口11与气缸2之间的连接可通过布置在每个排气口11内的排气门12来打开和关闭。这些气门10和12的打开和关闭可通过机械凸轮或液压致动系统或其他驱动系统、以根据活塞3的往复运动而仔细控制的时序来实现。

在气缸盖14内布置有至少一个燃料喷射器13，通过该燃料喷射器将燃料作为燃料喷雾喷射到气缸2内，使得该燃料与在气缸2内压缩的气体混合而形成燃料/气体混合物，该燃料/气体混合物被气缸2内产生的压缩热量点燃。该喷雾的被点燃的部分形成了焰羽。在喷射期间，该喷雾的、最靠近喷射器且具有新喷射燃料的部分尚未开始燃烧。该燃料优选在非常高的压力下喷射。喷射器13包括多个小的喷射孔口（未示出），这些喷射孔口形成在喷射器13的嘴嘴组件的下端，以允许高压燃料从喷射器13的喷嘴腔在非常高的压力下流到燃烧室7内，以使燃料与高温的压缩进气在燃烧室7内彻底混合。应当理解，喷射器13可以是能够以下述方式将高压燃料通过多个喷射器孔口喷射到燃烧室7内的、任何类型的喷射器。此外，喷射器13可包括机械致动的柱塞，该柱塞容纳在喷射器本体内，用于在柱塞组件的前进行程期间产生高压。替代地，喷射器13也可从例如包括一个或多个高压泵和/或高压蓄能器和/或燃料分配器的泵-管-喷嘴系统中的上游高压源接收高压燃料。喷射器13可包括电致动的喷射控制阀，该喷射控制阀将高压燃料供给到喷嘴阀组件以打开喷嘴阀元件，或者，该喷射控制阀控制高压燃料从喷嘴阀内腔的排出以造成喷嘴阀元件上的压力不平衡，由此使喷嘴阀元件打开和关闭以形成喷射行为。例如，该喷嘴阀元件可以是通过燃料压力致动的、常规的通过弹簧偏压而关闭的喷嘴阀元件。燃料喷射器13优选居中布置在气缸盖中，因此，该燃料喷射器的几何中心轴线与气缸的几何中心轴线15重合，如图1所示，该几何中心轴线也是活塞3的往复运动的轴线。

图1所示的内燃机1可根据四冲程和/或二冲程的原理而工作。发动机1优选包括多个气缸2，每个气缸2均设有一个活塞3，其中，每个活塞3均通过连杆连接到公共的曲轴4，因此，使得该活塞随着发动机曲轴4的旋转而在气缸2内沿着直线路径往复运动。

图1示出了活塞3处于上止点（TDC）位置之前大约45度的位置。当曲轴的位置使得活塞移动到离曲轴的旋转轴线最远的位置时，达到了TDC位置。在常规的方式中，当活塞行进经过进气冲程和做功冲程时，活塞从上止点位置移动到下止点（BDC）位置。为了便于本公开内容，用语“向上”和“向上地”对应于远离发动机曲轴的方向，而用语“向下”和“向下地”则对应于朝着发动机曲轴或朝着活塞下止点位置的方向。

在最上方的TDC位置处，活塞3刚好完成其向上的压缩冲程，在压缩冲程期间，允许从进气口9进入燃烧室7内的进气被压缩，从而其温度升高到发动机燃料的燃点温度以上。在此，该位置被认为是活塞3的整个720度四冲程循环中的、开始膨胀冲程/燃烧冲程的360度的位置。被促使进入燃烧室内的进气量可通过在发动机的进气歧管内提供增压装置来提高。此增压装置例如可通过由涡轮机驱动的涡轮增压器（未示出）提供，或者可以由发动机的曲轴驱动，上述涡轮机由发动机的排气提供动力。该增压装置也可通过两级涡轮增压器、涡轮复合式设备等来提供。

活塞3的上部可称为活塞顶16。活塞顶16包括部分形成燃烧室7的上表面5以及由向上敞口的空腔形成的活塞碗6。活塞碗6包括突出部17，该突出部17优选位于活塞碗6的中心处或中心附近。突出部17包括远端18，在图1所示的优选实施例中，该远端18位于活塞碗6的中心且因此沿着活塞3的往复运动轴线15定位。突出部17还包括内碗底部分19，如图1所示，该内碗底部分19从突出部17、以与活塞3的往复运动轴线垂直的平面为起始边的内碗底角α向下延伸。外碗部分20被设计为具有特定半径R1以及作为半径中心CR1的特定位置。

图2a示出了现有技术的一个实施例，它仅具有围绕外碗6的圆周均匀布置的第一类突起40。所述第一类突起大致布置在两个相邻的焰羽（在图2a和图2b中由两个最大的黑色箭头表示）的冲击区域41之间的正中间处。所述第一类突起具有沿竖直方向延伸的凸脊的形式，因此，在图2a和图2b中，第一类突起40在横截面图中从上方可见。

优选地，第一类突起40的凸脊在与冲击区域的长度相对应的长度上延伸。因此，所述第一类突起的所述凸脊至少从布置在对于所述第一冲击点来说公共的第一水平面内的第一位置延伸，并最多延伸至布置在对于所述第二冲击点来说公共的第二水平面内的第二位置。上述两个水平面垂直于所述活塞3的往复运动方向或气缸的几何中心轴线15。

第一类突起或凸脊的基部的宽度43的每一半均可例如沿着外碗部分的圆形轮廓、最多延伸至总喷雾扇区距离42的大约1/3。

图2b示出了具有第二类突起50和所述第一类突起的实施例。所述第二类突起将火焰的水平或大致水平的（取决于所喷射的焰羽相对于水平面的角度如何）移动从朝着外碗区域（冲击区域）的方向改变为切向方向。

根据现有技术，上述特征件（包括所述突起）和燃烧室部件的总体尺寸、形状和/或相对位置可成形为使得燃料喷雾/燃烧的气缸气体火焰的动量在其离开喷射器的路径上被尽可能长时间地保留。

另外，上述特征件和燃烧室部件的尺寸、形状和/或相对位置可成形为使得能够实现该燃料喷雾/焰羽的竖直动量（主要向上的动量）与切向动量（在与轴线15垂直的平面内引导的动量）之间的、预定水平的平衡。

本发明尤其涉及增强将焰羽的水平移动改变为朝着轴线15的方向，即，当焰羽从指向所述外碗的方向改变为指向所述切向方向时，并且进一步涉及将该切向移动改变为指向所述轴线15的移动，这在图2a和图2b中从上方可见且在图2a中以白色的大箭头44、45表示。根据现有技术，两个焰羽的流44和45（在图2a中以所述白色箭头表示）基本在相同方向上、以相同方式朝着突起40的每一个侧部扩散，其扩散过程可视为彼此镜像相反。因此，由于所述第一类突起40的侧部被以相同的方式成形，所述两个流以相同的方式改变方向，但彼此镜像相反。所述第一类突起40具有对称的形式。

本发明的发动机活塞包括如下所述地成形的第一类突起，以有利地进一步减少颗粒物（PM）并维持燃料经济性以及提高燃烧效率。本发明尤其针对减少碳烟排放。碳烟是PM的一部分。本发明的第一类突起提供了如下可能性：即，将焰羽的流动方向改变为现有技术中未曾提出过的方向。本发明的第一类突起可用于实现燃烧气体的更好混合，并且也能减少或消除燃烧室内的所识别出的停滞区域。

图3公开了根据本发明一个实施例的第一类突起60。第一类突起60突出到燃烧室中并具有适于保留所述焰羽内的动能的平滑形式。该第一类突起具有纵向凸脊的形状，该纵向凸脊仅在外碗区域中延伸。从图4中可更好地看到这一点，图4仅公开了与图3中的第一类突起60类似的第一类突起70。在图4中，为了更好地观察第一类突起70的三维结构，该第一类突起70在上端74和下端73处被切断。而且，此第一类突起也具有纵向凸脊的形状，在与所述往复运动大致平行的平面内，该纵向凸脊仅在外碗区域中延伸。在与所述往复运动垂直的平面内，当从喷射器（图3和图4中未示出）处或沿着气缸的几何中心轴线15观察时，所述第一类突起70包括所述凸脊的左侧部71和右侧部72。图3中也公开了相应的左侧部61和右侧部62。

图5和图11进一步示出了与第一类突起70类似的第一类突起81可如何实施在活塞80中。图5和图11中公开了如下的实施例：其中，在所述冲击区域中布置有第二类突起82，这类似于图2b中的第二类突起50。如图可见，仅第一类突起81是根据本发明而成形的。

如图3至图5可见且根据本发明，所述左侧部被形成得与所述右侧部不同。其效果是：在与所述往复运动垂直的平面内朝着所述左侧部行进的焰羽的移动能够以与朝着所述右侧部行进的相应焰羽不同的方式改变方向。

在图4中，所述凸脊的顶部75被限定为一条线：其中，所述凸脊的顶部的、在其延伸范围内的表面最靠近所述喷射器。在本发明的实施例中，当从所述喷射器处观察时，在与所述往复运动垂直的平面内，所述凸脊的顶部75可具有向左侧方向或右侧方向偏移的形式。如图4所例示的，凸脊的顶部75向左偏移（如箭头76所示），这导致右侧部比左侧部71呈现出更大的表面。所述凸脊的顶部75的延伸在与所述往复运动平行的平面内，并且其中，内燃机气缸的几何中心轴线位于所述平面内。这已在图6中进一步示出，其中公开了内燃机气缸的几何中心轴线15以及与所述往复运动平行的平面90，并且其中，该几何中心轴线15位于所述平面内。如图可见，所述平面90将活塞剖切，其中仅绘出了所述活塞的在所述平面内出现的断面91。同时也示出了凸脊的相应顶部92，且所述凸脊或其顶部的延伸由箭头93表示。

在图3的示例性实施例中，可以看到使所述凸脊的顶部向左侧方向或右侧方向偏移所带来的、进一步的有益效果，其中箭头64表明了如下情况：由于所述两个流的方向更多地改变为向左、而不是朝着内燃机气缸的几何中心轴线15，所以，能够产生使气缸气体在所述活塞碗内环绕地循环的球形流（global flow）64。

在本发明的另一实施例中，所述凸脊的顶部可具有上部分和下部分。如图7所示，当从所述喷射器处观察时，在与活塞的往复运动轴线（15）垂直的平面101内，所述凸脊的、与活塞碗的底部远离的所述上部分（未示出）可具有沿着一个第一方向（103或104）偏移的形式。当从所述喷射器观察处时，在与活塞的所述往复运动轴线垂直的另一个平面102内，所述凸脊的、与所述活塞碗的底部靠近的下部分（未示出）可具有沿着与所述第一方向相反的方向（104或103）偏移的形式。所述平面之间的、沿着与活塞的往复轴线15平行的方向上的距离105可至少是所述凸脊的总长度（例如93）的一半。

在图7和图8所示的本发明的另外实施例中，沿所述第一方向（103或104）偏移的、所述上部分和下部分中的一个可具有凸脊分段的第一顶部（图7和图8中未示出），其中，凸脊分段的所述第一顶部的延伸在与所述往复运动平行的第一平面（110或111）内，并且其中，内燃机气缸的所述几何中心轴线15位于所述第一平面内，并且其中，沿所述相反方向偏移的、所述上部分和下部分中的另一个具有凸脊分段的第二顶部（图7和图8中未示出），其中，凸脊分段的所述第二顶部的延伸在也与所述往复运动平行的第二平面（111或110）内，并且其中，内燃机气缸的所述几何中心轴线15也位于所述第二平面内。大致在所述凸脊（或第一类突起）的位置处测量到的、所述第一平面（例如110）和所述第二平面（例如111）之间的第一距离112可小于与所述第一类突起的基部宽度相对应的第二距离，该基部宽度是所述第一类突起具有最大宽度的部分处的宽度。图2a中的宽度43给出了如何测量所述基部宽度的一个示例。

图10基于尤其结合图7和图8说明的内容公开了本发明的一个实施例。图10公开了具有基部宽度143的第一类突起140，其中，所述突起140在与内燃机气缸的所述几何中心轴线15平行的平面144内延伸。尽管仅示出了一个这种第一类突起140，但在本示例中，六个这种第一类突起绕圆周均匀分布并布置在活塞碗内。因此，在所示例的活塞中，共有六个平面144，并且也存在六个相应的冲击区域41（如图2a中一样）。在此视图中，当从喷射器处从上方观察时，该突起的上部分145向右偏移。所述突起具有凸脊分段的第一顶部147，其中，凸脊分段的所述第一顶部的延伸在与所述往复运动平行的第一平面（对应于平面111），并且其中，内燃机气缸的所述几何中心轴线15位于所述第一平面内。下部分146沿着与上部分145相反的方向偏移，即向左偏移，并具有凸脊分段的第二顶部148，其中，凸脊分段的所述第二顶部的延伸在也与所述往复运动平行的第二平面（对应于平面110）内，并且其中，内燃机气缸的所述几何中心轴线15也位于所述第二平面内。来自突起140右侧的焰羽的上部分将更指向所述内燃机气缸的所述几何中心轴线15的右侧。来自突起140右侧的焰羽的下部分将更指向所述内燃机气缸的所述几何中心轴线15的左侧。以相应的方式，来自突起140左侧的焰羽的上部分将更指向所述内燃机气缸的所述几何中心轴线15的右侧，并且，来自突起140左侧的焰羽的下部分将更指向所述内燃机气缸的所述几何中心轴线15的左侧。

所述凸脊的顶部过渡部分（未示出）可布置在凸脊分段的上顶部147和下顶部148之间。所述顶部过渡部分的形状可具有当所述凸脊的顶部从右向左（或在相反的方向上）地改变其偏移（sweep）时平滑的形式。所述顶部过渡部分的长度最大可以为所述凸脊的总长度的大约1/3。如果在所述凸脊的顶部位置处、所述平面111和110之间的距离112较小，则可成形较短的过渡部分，或替代地，成形较不锐利的过渡部分，即具有更平滑的形式。

在图9所示的本发明另一实施例中，所述凸脊的所述顶部的延伸可以在与内燃机气缸的几何中心轴线15成一定角度121的平面120内，并且其中，所述平面120仅在一个点122处与内燃机气缸的几何中心轴线15相交。可在0度和30度之间的区间内选择该角度。图10也可用来例示此实施例。由于凸脊分段的所述顶部147和148处在与所述平面101、102相对应的不同平面内，所以，凸脊分段的顶部147和148可均位于所述平面120内。因此，本实施例的突起可视为与图4和/或图5所示的突起类似，但以角度121倾斜的突起。因此，从左侧扩散的焰羽与从右侧扩散的焰羽相比具有不同的行为。根据此实施例，例如，当从上方观察时，从左侧扩散的焰羽可基本上作为图2a中的主流45而被改变方向，但当在与内燃机气缸的所述几何中心轴线15垂直的平面内观察时，所述主流可以被倾斜向上或倾斜向下地改变方向，这取决于该突起沿哪个方向成一定角度（根据角度121）。因此，如果第一主流（对应于45）被倾斜向上地改变方向，那么，来自与之相反方向的另一个主流（对应于44）将被倾斜向下地改变方向。在图9所示的实施例的、进一步的实施例中，所述第一类突起可成形为使得所述主流彼此交叉，但在两个不同的平面（对应于平面101和102）内交叉。

图7至图9所示的实施例也可以相互组合。因此，两个平面110和111能够以与角度121相对应的角度而成角度。以此方式，能够在如下方向上实现对于所述主流的不同程度的重定向：

沿着比内燃机气缸的几何中心轴线15更向左/向右的方向，

当在与内燃机气缸的几何中心轴线15垂直的平面内观察时，沿着向上/向下方向。

在上述实施例的替代实施例中，可以在所述第一类突起之间的冲击区域中布置有第二类突起（类似于82和50）。所述第二类突起可适于在火焰与活塞壁之间的相互作用最小且动能损失最小的情况下、把指向所述冲击区域的火焰行进改变为主要沿着与所述往复运动大致垂直的平面内的周向火焰行进方向。

本发明的所述活塞可通过机械加工来制造，例如通过车床和/或铣刀和/或通过锻造来制造，以成形所述突起。

本发明可用在由例如柴油、DME（二甲醚）等燃料驱动的发动机中。

请注意，在附图中，术语“所述燃烧室的几何中心轴线”、“活塞的中心轴线”或“内燃机气缸的几何中心轴线”均能以15表示。

不应认为本发明局限于上述实施例，而是，在所附权利要求的范围内，可以构思出多个进一步的变型和变体。

Claims (8)

1.一种活塞（3），所述活塞（3）布置成在内燃机气缸（2）内、在下止点位置和上止点位置之间往复运动，所述活塞包括活塞顶（16），所述活塞顶（16）包括面向燃烧室（7）的上表面，所述活塞顶包括由向外敞口的空腔形成的活塞碗，所述活塞碗包括在横截面中具有凹入曲线形状的、向外扩口的外碗部分（20），所述气缸布置有至少一个进气口（10、12）以向燃烧室提供基本无涡流的进气，所述气缸还布置有喷射器（13），以将燃料从与所述燃烧室的几何中心轴线（15）邻近的位置喷射到燃烧室内并使行进中的焰羽的冲击区域处于所述外碗部分中，并且其中，在与所述往复运动大致垂直的平面内，在所述冲击区域之间的大致正中间处布置有多个第一类突起（60、70、81、140），所述第一类突起（60、70、81、140）突出到所述燃烧室中并具有适于保留所述焰羽内的动能的平滑形式，并且其中，所述多个第一类突起中的每一个均具有纵向凸脊的形状，所述纵向凸脊仅在外碗区域中延伸，并且其中，当从所述喷射器处观察时，所述第一类突起具有所述凸脊的左侧部（71）和右侧部（72），其特征在于，所述左侧部被形成得与所述右侧部不同，从而，在与所述往复运动垂直的平面内朝着所述左侧部行进的焰羽的移动被以与朝着所述右侧部行进的相应焰羽不同的方式改变方向。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，当从所述喷射器处观察时，在与所述往复运动垂直的平面内，所述凸脊的顶部（75）具有向左侧方向（76）或右侧方向偏移的形式，并且其中，所述顶部的延伸在与所述往复运动平行的平面（90）内，并且其中，所述内燃机气缸的几何中心轴线（15）位于所述平面内。

3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，当从所述喷射器处观察时，在与所述活塞的往复运动轴线垂直的平面（101）内，所述凸脊的、与所述活塞碗的底部远离的上部分（145）具有沿着一个第一方向（103或104）偏移的形式，

并且，当从所述喷射器处观察时，在与活塞的所述往复运动轴线垂直的另一个平面（102）内，所述凸脊的、与所述活塞碗的所述底部靠近的下部分（146）具有沿着与所述第一方向相反的方向（104或103）偏移的形式，

并且其中，所述平面之间的、沿着与所述活塞的往复运动轴线平行的方向上的距离（105）是所述凸脊的总长度（93）的至少一半。

4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，沿所述第一方向偏移的、所述上部分和所述下部分中的一个具有凸脊分段的第一顶部（147），其中，凸脊分段的所述第一顶部的延伸在与所述往复运动平行的第一平面（110）内，并且其中，内燃机气缸的所述几何中心轴线位于所述第一平面内，并且其中，沿所述相反的方向偏移的、所述上部分和所述下部分中的另一个具有凸脊分段的第二顶部（148），其中，凸脊分段的所述第二顶部的延伸在也与所述往复运动平行的第二平面（111）内，并且其中，所述内燃机气缸的所述几何中心轴线也位于所述第二平面内，

并且其中，大致在所述凸脊或所述第一类突起的位置处测量到的、所述第一平面和所述第二平面之间的第一距离（112）小于与所述第一类突起的基部宽度相对应的第二距离，所述基部宽度是所述第一类突起具有最大宽度的部分处的宽度。

5.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述凸脊具有顶部，其中，所述凸脊的所述顶部的延伸在与所述内燃机气缸的几何中心轴线（15）成一定角度（121）的平面（120）内，并且其中，所述平面仅在一个点（122）处与所述内燃机气缸的所述几何中心轴线相交。

6.根据权利要求5所述的活塞，其特征在于，所述角度在0度和30度之间。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其特征在于，在所述第一类突起之间的冲击区域中布置有第二类突起（82），并且其中，所述第二类突起适于在火焰与活塞壁之间的相互作用最小且动能损失最小的情况下、把指向所述冲击区域的火焰行进改变为主要沿着与所述往复运动大致垂直的平面内的周向火焰行进方向。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其特征在于，所述第一类突起被布置成用于在火焰与火焰之间的相互作用最小的情况下、将周向的火焰行进改变为主要朝着所述活塞的中心轴线（15）的方向。

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