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CN203584599U - 用于内燃发动机的活塞 - Google Patents

用于内燃发动机的活塞 Download PDF

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CN203584599U
CN203584599U CN201290000367.8U CN201290000367U CN203584599U CN 203584599 U CN203584599 U CN 203584599U CN 201290000367 U CN201290000367 U CN 201290000367U CN 203584599 U CN203584599 U CN 203584599U
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CN
China
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radius
piston
central axis
engine body
valve pocket
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Expired - Lifetime
Application number
CN201290000367.8U
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English (en)
Inventor
R·温努格帕勒
D·W·斯坦顿
B·兰加纳特
T·盖耶
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Cummins Intellectual Property Inc
Original Assignee
Cummins Intellectual Property Inc
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Publication date
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Abstract

本实用新型提供了一种活塞和发动机，其包括各种精确的结构参数，这些参数包括燃烧室特征部的尺寸、外形和/或相对定位。更具体地，提供了活塞顶和位于该活塞顶内的活塞碗的结构参数。活塞碗结构导致燃烧过程产生了至内燃发动机的气缸盖的降低的传热，也降低了NOx排放。

Description

用于内燃发动机的活塞
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年3月17日提交的美国临时专利申请NO.61／453,858的优先权，该申请以引用方式全部并入本文。
技术领域
本公开内容涉及一种内燃发动机的活塞的活塞碗的几何形状。
背景技术
内燃发动机设计者已受到挑战来提高燃料效率和减小排放以满足政府法规和消费者期望。同时实现提高燃料效率和减小排放的途径之一是提高在内燃发动机的燃烧室中燃烧燃料的效率。
消费者也要求提高内燃发动机的寿命和可靠性。内燃发动机的燃烧室中的高温给内燃发动机的气缸盖施加了显著的应力，从而降低了气缸盖和安装于气缸盖中的零件的寿命。
如果可以改进和完成燃料和空气或氧气在燃烧室的远离气缸盖的部分中的混合，则可实现提高发动机效率和减小颗粒物质排放。此外，可以降低施加到气缸盖上的来自燃烧温度的应力，从而提高了气缸盖的可靠性。
实用新型内容
本公开提供一种内燃发动机，该内燃发动机包括发动机机体，气缸盖，燃烧室和活塞。所述气缸盖附接到所述发动机机体。所述燃烧室位于所述气缸盖和所述发动机机体之间。所述活塞位于所述发动机机体内，并且包括形成所述燃烧室的一部分的活塞顶。所述活塞顶包括中心轴线，多个阀套以及活塞碗。所述多个活塞套在垂直于所述中心轴线的平面上绕所述活塞顶的外周布置。所述活塞碗定位在所述阀套的径向内侧。所述活塞碗包括复合半径，截头圆锥形外底板部，环形外碗部和喷雾靶向特征部。所述复合半径包括半径R1。所述半径R1包括距所述活塞的中心轴线径向距离L1的半径中心。所述半径R1连接至所述阀套并自所述阀套向内延伸。所述截头圆锥形外底板部连接至所述复合半径且相对于垂直于所述中心轴线的平面成角度α1从所述复合半径延伸距离L4。所述环形外碗部包括半径R5。所述喷雾靶向特征部定位于所述环形外碗部和所述截头圆锥形外底板部之间，并且包括半径R3，该半径R3的半径中心位于距所述阀套轴向距离H3处。
本公开还提供了一种内燃发动机，其包括发动机机体，气缸盖，燃烧室和活塞。所述气缸盖连接到所述发动机机体。所述燃烧室定位于所述气缸盖和所述发动机机体之间。所述活塞位于所述发动机机体内，并且其包括形成所述燃烧室的一部分的活塞顶。所述活塞顶包括中心轴线，多个阀套以及活塞碗。所述多个阀套在垂直于所述中心轴线的平面中绕所述活塞顶的外周布置。所述活塞碗定位在所述阀套的径向内侧。所述活塞碗包括复合半径，截头圆锥形外底板部，环形外碗部和喷雾靶向特征部。所述复合半径包括半径R1。所述半径R1包括距所述中心轴线径向距离L1的半径中心。所述半径R1连接至所述阀套并自所述阀套径向向内延伸。所述截头圆锥形外底板部连接至所述复合半径且相对于垂直于所述中心轴线的平面成角度α1从所述复合半径延伸距离L4。所述喷雾靶向特征部位于所述环形外碗部和所述截头圆锥形外底板部之间，且其包括半径R3，该半径R3的半径中心位于距端面轴向距离H3处。比值L4／R3在0.2至3.0的范围内，并且比值H3／L1在0.15至0.3的范围内。
本公开还提供了一种内燃发动机，其包括发动机机体，气缸盖，燃烧室和活塞。所述气缸盖连接到所述发动机机体。所述燃烧室位于所述气缸盖和所述发动机机体之间。所述活塞位于所述发动机机体内，并且包括形成所述燃烧室的一部分的活塞顶。所述活塞顶包括中心轴线，多个阀套以及活塞碗。所述多个阀套在垂直于所述中心轴线的平面中绕所述活塞顶的外周布置。所述活塞碗定位在所述阀套的径向内侧。所述活塞碗包括复合半径，截头圆锥形外底板部，环形外碗部、喷雾靶向特征部和滑跃特征部。所述复合半径连接至所述阀套并自所述阀套径向向内延伸。所述截头圆锥形外底板部连接至所述复合半径且相对于垂直于所述中心轴线的平面成角度α1从所述复合半径延伸。所述环形外碗部包括半径R5。所述喷雾靶向特征部定位于所述环形外碗部和所述截头圆锥形外底板部之间。所述滑跃特征部定位于所述环形外碗部和所述中心轴线之间，并且连接到所述环形外碗部。所述滑跃特征部包括半径R4，并且比值R4/R5在2.5至5.0之间范围。
当结合附图观察时，本公开的实施例的优势和特征将从以下示例性实施例的详细描述中变得更加明显。
附图说明
图1是根据本公开的示例性实施例的内燃发动机的燃烧室的一部分的剖面图。
图2是图1的燃烧室的一部分的剖面图。
图3是图1的活塞的一部分的立体图。
图4是类似于图2的剖面图，其示出在发动机循环的封闭燃烧阶段期间燃烧室中最高温度的位置。
具体实施方式
参考图1，本公开涉及一种内燃发动机，其一部分以剖面图示出并且大体上表示为10。发动机10能够产生排放物，例如NOx和颗粒物，其处于比传统发动机所产生的排放物水平更低的水平。如在下文讨论的，发动机10包括各种精确的结构参数，从而导致获得用于产生降低的排放物水平的期望的燃烧特性的燃烧过程。发动机10的构造也提供了在发动机10的气缸盖22处的降低的温度，从而提高了气缸盖22的寿命和可靠性。
发动机10包括：发动机机体或发动机组14，示出了其一小部分；以及至少一个燃烧室16。当然，发动机10可包括多个燃烧室，例如四个，六个或八个，这些燃烧室可以布置为直列构型或V构型。每个燃烧室16均形成在气缸腔18的一个端部处，该气缸腔可以直接形成在发动机机体14中。气缸腔18可适于容纳可移除的气缸套20，其仅在图1中被部分地显示。
发动机10还包括气缸盖22，其附接到发动机机体14上来封闭气缸腔18。发动机10还包括定位成用于在每个气缸套20内与每个燃烧室16相关联进行往复运动的活塞24。尽管仅活塞24的顶部在图1中被示出，活塞24可以是任何类型的活塞，只要其包括实现本公开所必需的在下文中确定的特征即可。例如，活塞24可以是铰接活塞或整体活塞。
活塞24的上表面或顶面25与气缸盖22以及气缸套20的在气缸盖22和活塞24之间延伸的部分协作以限定燃烧室16。尽管未明确地示出，活塞24通过连杆连接到发动机10的曲轴上，从而使得活塞24随着发动机曲轴旋转在气缸套20内沿着直线路径往复运动。图1示出当曲轴定位成将活塞24移动到远离曲轴的旋转轴线的最远位置时，实现活塞24位于上止点(TDC)位置。以常规方式，当通过进气冲程和动力冲程前进时，活塞24从TDC位置移动到达下止点(BDC)位置。为了本公开的目的，单词“向外的”和“向外地”对应于远离发动机曲轴的方向，单词“向内的”和“向内地”对应于朝着发动机曲轴或活塞24的BDC位置的方向。
本公开的发动机10可以是四冲程压缩点火(柴油)发动机，其采用将燃料直接喷射到每个燃烧室16中。形成在气缸盖22中的进气通道26借助一对定位于气缸盖22中的提升阀28选择性地将进口空气引导到燃烧室16中，其中仅有一个提升阀在图1中被示出。类似地，形成在气缸盖22中的排气通道30借助一对位于气缸盖22中的排气提升阀32选择性地从燃烧室16引导排气，其中仅有一个排气提升阀在图1中被示出。阀30和32的打开和关闭随着活塞24的往复运动以小心控制的时序通过机械凸轮或液压致动系统(未示出)或其他动力系统来实现。
在图1显示的最高、TDC位置处，活塞24刚完成其向上压缩冲程，在该向上压缩冲程期间，压缩被允许从进气通道26进入压缩室16的充入空气，由此将其温度提升为高于发动机燃烧的点燃温度。这一位置通常被认为是完成活塞24的四个冲程所需的720度旋转的开始的零位置。进入发动机10的燃烧室16和其他燃烧室中的充入空气量可以通过在发动机10的进气歧管(未示出)中提供增压而增加。该增压可例如由涡轮增压器(未示出)提供，该涡轮增压器由借助发动机10的排气供以动力的涡轮驱动或可以由发动机10的曲轴(未示出)驱动。
发动机10还包括燃料喷射器34，其牢固地安装在形成在气缸盖22中的喷射器孔36内，用于在活塞24接近、位于或远离TDC位置移动时，将燃料以非常高的压力喷射到燃烧室16中。喷射器34包括位于其内端处的喷射器喷嘴组件38。喷射器34包括多个喷射口42，这些喷射口形成在喷嘴组件38的下端中，用来使高压燃料以非常高的压力从喷射器34的喷嘴腔流入到燃烧室16中，从而导致燃料与高温的压缩充入空气在燃烧室16内充分混合。应该理解的是，喷射器34可以是任何类型的能够以下文所述的方式将高压燃料通过多个喷射口喷射到燃烧室16中的喷射器。例如，喷射器34可以是封闭喷嘴型喷射器或敞开喷嘴型喷射器。而且，喷射器34可以包括被收纳在喷射器主体内的机械致动柱塞，其用来在柱塞组件的前进冲程期间产生高压。另选地，喷射器34可接收来自上游高压源(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嘴喷射系统)的高压燃料。喷射器34可包括电子致动喷射控制阀，其向喷嘴阀组件供应高压燃料来打开喷嘴阀元件38，或控制高压燃料从喷嘴阀腔的排出以在喷嘴阀元件38上产生压力失衡。所述压力失衡由此导致喷嘴阀元件38打开和关闭从而形成喷射事件。例如，喷嘴阀元件38可以是由燃料压力致动的传统的弹簧偏压封闭喷嘴阀元件，例如在美国专利No.5,326,034中所公开的，该美国申请的全部内容通过引用并入。喷射器34可以呈美国专利No.5,819,704中公开的喷射器的形式，该美国申请的全部内容由此以引用方式并入。
本公开的发动机包括燃烧室部分和特征部，它们的尺寸，形状和／或相对于彼此的位置确定成，如下文所描述的，有利地将燃料喷雾羽流沿着活塞24的顶面25朝着气缸套20引导，并且向下引导到活塞24的活塞碗部分。这种结构保持了燃烧燃料喷雾羽流的最热部分远离气缸盖22，因此降低了在燃烧过程期间气缸盖22的温度。前述的部件和特征部同样促进了扩散火焰与燃烧室16中可利用的氧气的有效混合，产生的颗粒物质排放物低于满足环境保护局(EPA)排放规则所需的发动机排放指标。此外，制动比氮氧化物(BSNOx)有利地降低。
为了了解燃烧室16的独特的物理特征，以及更具体地活塞24的顶面25的特征，注意图1至图3，这些图示出了用于实现本公开的想不到的排放和温度下降优点的各种物理特征或参数。如将在下文详细地说明的，物理特征和参数的组合可导致不同类型的优点。特定的构造，并且更加重要的，下述中所描述的关键尺寸和尺寸关系导致了本公开的改善的功能性能。
更具体地，活塞24的上部分可称为活塞顶48。活塞24的该部分包括：悬垂的圆柱形壁46，其包括多个外周开口；用来接收相应的活塞环或密封件52的环形槽50，这些活塞环或密封件设计用于在气缸套20的周围壁和活塞24之间形成相对紧密的燃烧气体密封。活塞顶48包括部分形成燃烧室16的顶面25，和由向外开口空腔形成的活塞碗56。活塞碗56包括凸出部58，其优选地定位于或接近活塞碗56的中心。凸出部58包括定位于活塞碗56的中心处并且因此沿着活塞24的往复轴线定位的远端60。远端60定位于距离阀套69的内表面深度H5处。深度H5优选地在3毫米到6毫米的范围内。凸出部58还包括平的、截头圆锥形的内底板部62。该底板部62以在21度至25度的范围内的内底板角度α2从凸出部58朝着活塞24的BDC位置或发动机10的曲轴(未示出)轴向向内延伸，并且优选地以23度的角度α2从垂直于活塞24的往复轴线的平面延伸，如图1中所示。内底板部62还从凸出部58径向向外延伸或从活塞24的中心轴线径向向外延伸。
活塞碗56包括具有半径R5的向内延伸的环形外碗部64。在底板部62和外碗部64之间，并且在底板部和外碗部的环形界面处定位有环形滑跃特征部66，该环形滑跃特征部包括与底板部62和外碗部64相切的半径R4。活塞24的顶面25还包括最上表面部68，其大致垂直于活塞24的往复轴线并且环绕活塞24的外周延伸。并且多个阀套69位于活塞24的顶面25中。每个阀套69均从定位于活塞24的圆柱形壁46和顶面25接合部处的外周边缘70向内延伸。多个阀套69将最上表面部68分成多个凸起的岛部或平台。滚边82位于每个阀套69的外周周围，该滚边包括这样的半径，其是阀套69和活塞碗56之间的过渡区中的半径R1。复合半径72位于阀套69和外碗部64之间，其包括半径R1和具有半径R2的上弯唇部73。半径R1具有位于距活塞24的中心径向距离L1处且位于向内距阀套69的内表面纵向或轴向距离H2处的中心74，其中H2等于半径R1。半径R2与半径R1相切且与活塞碗56的环形外底板部78相切地延伸，从而将外底板部78接合到复合半径72。外底板部78是平的、截头圆锥形部分，其相对于与活塞24的往复轴线垂直的平面成角度α1朝着活塞24的中心轴线径向向内延伸。外底板部具有长度L4。环形喷雾靶向唇部或特征部80以位于距活塞套69向内深度H3处的半径R3为特征。半径R3与外底板部78相切。为了防止活塞碗56中的底切，截头圆锥部分76可在外活塞碗64和半径R3之间延伸。
在示例性实施例中在上文所描述的各种特征彼此以一定关系定位。在从阀套69的平面的轴向方向上，半径R4的中心最向内或轴向远离阀套69的平面。半径R3的中心位于半径R4的中心和阀套69的平面之间。半径R5的中心轴向地位于半径R3的中心和半径R4的中心之间。半径R1的中心比半径R2的中心距阀套69的平面轴向更远。半径R3的中心和半径R1的中心的轴向位置意味着轴向距离H3大于轴向距离H2。在该示例性实施例中，轴向距离H5处于轴向距离H2和H3之间，但在其他实施例中，轴向距离H5可能小于距离H2。
在从活塞24的中心轴线的径向方向上，半径R5的中心定位于活塞24的中心轴线和半径R1的中心之间。半径R4的中心径向地定位于活塞24的中心轴线和半径R5的中心之间。半径R3的中心径向地位于半径R5的中心和半径R1的中心之间。半径R2的中心径向地位于半径R3的中心和半径R1的中心之间。
从以上描述应该显而易见的是，活塞碗56从阀套69的表面径向向内的特征部与活塞24的中心轴线同心，该中心轴线也是活塞碗56的中心轴线。这些特征部也可被描述为绕活塞24的中心轴线成环形。由于活塞碗56的从阀套69的表面向内的特征部的环形特性，活塞碗56在该活塞碗56的所有位置处关于活塞24的中心轴线对称，这些位置从阀套69的表面轴向向内。此外，活塞24包括定位于活塞顶48中的四个阀套69，这四个阀套69关于活塞顶48的顶部均匀隔开。因此，活塞顶48关于任何轴平面对称，这些轴平面包括活塞24的中心轴线。
这种结构的好处在于，在燃烧室16内引导和燃烧来自燃料喷射器34的燃料羽流。更具体地，外底板部78的结构和复合半径72的半径R1使得被传递到气缸盖22的热量降低。此外，滑跃部66，外碗部64的半径R4、R5，喷雾靶向唇部或特征部80，和复合半径72的半径R2的结构使得烟、干燥颗粒或烟灰能够得到控制并且能够降低燃料消耗。
在上文所描述的特征需要符合除前述尺寸和关系以外的下列尺寸和关系。如前所述的，每个活塞套69的边缘均具有半径，其中边缘82接触最上表面部68，且套69接触活塞碗56。该半径在与活塞碗56的接合处为R1。边缘82的半径等于从阀套69到最上表面68的轴向距离。外底板部78具有长度L4，其相对于活塞套69的平面以角度α1定位。在示例性实施例中，长度L4和半径R3满足等式(1)的要求，并且角度α1满足等式(2)的条件。
0.2≤L4／R3≤3.0  (等式1)
α1<60度  (等式2)
如前所述，滑跃特征部66包括半径R4并且外碗部64包括半径R5。半径R4和半径R5满足等式(3)的要求。
2.5≤R4／R5≤5.0  (等式3)
喷雾靶向特征部80包括半径R3，其中半径的中心定位于距活塞套表面69深度H3处。复合半径72包括半径R1，其具有位于距活塞24的轴向或纵向中心的径向距离L1处的半径中心。注意的是，径向距离L1表示活塞碗56的半径，使得径向距离L1是活塞碗56宽度的一半。深度H3和径向距离L1满足等式(4)的要求。
0.15≤H3／L1≤0.3  (等式4)
如从下文的描述将看到的，等式(1)，(2)和(4)结合以实现传递到气缸盖20的热量的降低，等式(1)，(3)和(4)结合以控制烟、烟灰或颗粒控制和燃料消耗或效率。
现在参考图4，其示出活塞24朝着发动机曲轴在向下或向内冲程中移动，在上文描述的本公开的益处被示出。来自燃料喷射器42的燃料羽流沿着路径84穿过活塞碗56朝着该活塞碗56中的喷雾靶向特征部80流动，从而在燃料羽流与来自进气阀28的空气相互作用时变成扩散羽流。喷雾靶向特征部或唇部80的半径R3导致所述扩散羽流在喷雾靶向唇部80处分叉，将所述扩散羽流的一部分沿着路径86引导入外碗部64，同时剩余部分沿着路径88朝着气缸盖22流动。当扩散羽流到达复合半径72时，复合半径72的结构和尺寸导致所述扩散羽流再次被分叉，从而沿着路径90朝着气缸套20引导所述扩散羽流的一部分，同时所述扩散羽流的剩余部分沿着路径92被引导或被再循环回到活塞碗56中。具有形成范围在0.2至3.0之间的比值L4／R3的长度L4的外底板部78延缓了扩散羽流朝向气缸盖22的前进，这用来降低到气缸盖22的热传递。降低的热传递因活塞24正在下行冲程中移动且位于活塞24和气缸盖22之间的气缸18中的气体正在膨胀而发生。因此，扩散羽流在气缸盖22附近的分叉具有阻止过量的热量传递到气缸盖，同时使用再循环区域中可利用的氧气来改善扩散羽流中燃料的燃烧的优点。复合半径72的翻转半径或特征部R1以及活塞套69的向前边缘82有助于保证扩散羽流顺畅地翻转到活塞套69和最上表面部68上。在没有翻转特征部R1和滚边82的情况下，扩散羽流中的至少一些将与活塞24分离并且朝着气缸盖22流动，从而导致较高的气缸盖温度。除了前述温度益处之外，外碗部64的半径R5和滑跃特征部或唇部66的半径R4促进向上的湍流，以通过沿着活塞碗56在燃烧室16中集中最高温度来烧尽在燃烧室16中的富烟灰区域94。形成范围在2.5至5.0之间的比值R5／R4的半径R5和半径R4与由半径R3和轴向距离H3以及复合半径72的距离R2所限定的喷雾靶向特征部80合作，以减少烟、烟灰或颗粒物，以及改善燃料消耗和效率。正如前所述，H3和L1形成范围在0.15至0.3之间的比值H3／L1。
本公开的结构的试验表明，相比于传统的活塞设计，取决于发动机转速，气缸盖22中的温度下降在10至15华氏度的范围内。这种结构也降低了制动比NOx(BSNOx)14％至17％，增加了发动机输出制动比干燥颗粒物质11％至17％，同时增加了制动比燃料消耗大约0.8％。然而，干燥颗粒物质或烟灰的增加保持在EPA规定的准则以内，并且可通过后处理系统进一步控制。此外，燃料消耗的少量降低可通过增加活塞的压缩比到18：1来补偿，与先前可比设计相比，这实现1.5％降低的燃料消耗，因此增加了燃料消耗。
虽然已经显示和描述了本公开的各种实施例，但是可以理解的是，这些实施方式并不限于此。这些实施例可以由本领域技术人员改变、修改和进一步应用。因此，这些实施例不限于前述的和所示的细节，而是还包括全部这些变化和修改。

Claims (20)

1.一种内燃发动机，该内燃发动机包括：
发动机机体；
附接到所述发动机机体的气缸盖；
定位于所述气缸盖和所述发动机机体之间的燃烧室；以及
位于所述发动机机体内的活塞，该活塞包括形成所述燃烧室的一部分的活塞顶，所述活塞顶包括中心轴线，在垂直于所述中心轴线的平面中绕所述活塞顶的外周布置的多个阀套，以及定位在所述阀套的径向内侧的活塞碗，所述活塞碗包括：复合半径，该复合半径包括半径R1，该半径R1包括距所述中心轴线径向距离L1的半径中心，所述半径R1连接至所述阀套并自所述阀套向内延伸；连接到所述复合半径的截头圆锥形外底板部，该截头圆锥形外底板部相对于与所述中心轴线垂直的平面成角度α1从所述复合半径延伸距离L4；包括半径R5的环形外碗部；以及喷雾靶向特征部，该喷雾靶向特征部定位于所述环形外碗部和所述截头圆锥形外底板部之间，并且包括半径R3，该半径R3的半径中心位于距所述阀套轴向距离H3处。
2.如权利要求1所述的内燃发动机，其中，比值L4／R3在0.2至3.0的范围内。
3.如权利要求2所述的内燃发动机，其中，比值H3／L1在0.15至0.3的范围内。
4.如权利要求3所述的内燃发动机，其中，α1小于60度。
5.如权利要求1所述的内燃发动机，其中，比值H3／L1在0.15至0.3的范围内。
6.如权利要求5所述的内燃发动机，其中，α1小于60度。
7.如权利要求1所述的内燃发动机，其中，α1小于60度。
8.如权利要求1所述的内燃发动机，所述活塞碗还包括滑跃特征部，该滑跃特征部定位在所述环形外碗部的径向内侧，所述滑跃特征部相切地连接到所述环形外碗部并且包括半径R4。
9.如权利要求8所述的内燃发动机，其中，比值R4／R5在2.5至5.0的范围内。
10.如权利要求9所述的内燃发动机，其中，比值L4／R3在0.2至3.0的范围内。
11.如权利要求10所述的内燃发动机，其中，比值H3／L1在0.15至0.3的范围内。
12.如权利要求11所述的内燃发动机，其中，α1小于60度。
13.如权利要求9所述的内燃发动机，其中，比值H3／L1在0.15至0.3的范围内。
14.如权利要求13所述的内燃发动机，其中，α1小于60度。
15.如权利要求9所述的内燃发动机，其中，α1小于60度。
16.一种内燃发动机，该内燃发动机包括：
发动机机体；
附接到所述发动机机体的气缸盖；
定位于所述气缸盖和所述发动机机体之间的燃烧室；以及
位于所述发动机机体内的活塞，该活塞包括形成所述燃烧室的一部分的活塞顶，所述活塞顶包括中心轴线，在垂直于所述中心轴线的平面中绕所述活塞顶的外周布置的多个阀套，以及定位在所述阀套的径向内侧的活塞碗，所述活塞碗包括：复合半径，该复合半径包括半径R1，该半径R1包括距所述中心轴线径向距离L1的半径中心，所述半径R1连接到所述阀套并自所述阀套向内延伸；连接到所述复合半径的截头圆锥形外底板部，该截头圆锥形外底板部相对于与所述中心轴线垂直的平面成角度α1从所述复合半径延伸距离L4；环形外碗部；以及喷雾靶向特征部，该喷雾靶向特征部定位于所述环形外碗部和所述截头圆锥形外底板部之间，并且包括半径R3，该半径R3的半径中心位于距端面轴向距离H3处；
其中，比值L4／R3在0.2至3.0的范围内，并且比值H3／L1在0.15至0.3的范围内。
17.如权利要求16所述的内燃发动机，其中，α1小于60度。
18.一种内燃发动机，该内燃发动机包括：
发动机机体；
附接到所述发动机机体的气缸盖；
定位于所述气缸盖和所述发动机机体之间的燃烧室；以及
位于所述发动机机体内的活塞，该活塞包括形成所述燃烧室的一部分的活塞顶，所述活塞顶包括中心轴线，在垂直于所述中心轴线的平面中绕所述活塞顶的外周布置的多个阀套，以及定位在所述阀套的径向内侧的活塞碗，所述活塞碗包括：复合半径，该复合半径连接到所述阀套并自所述阀套向内延伸；连接到所述复合半径的截头圆锥形外底板部，所述截头圆锥形外底板部相对于与所述中心轴线垂直的平面成角度α1从所述复合半径延伸；包括半径R5的环形外碗部；定位于所述环形外碗部和所述截头圆锥形外底板部之间的喷雾靶向特征部；以及滑跃特征部，该滑跃特征部定位于所述环形外碗部和所述中心轴线之间，并且连接到所述环形外碗部，所述滑跃特征部包括半径R4；
其中，比值R4／R5在2.5至5.0的范围内。
19.如权利要求18所述的内燃发动机，其中，角度α1小于60度。
20.如权利要求19所述的内燃发动机，其中，所述截头圆锥形外底板部以角度α1径向向外延伸距离L4，所述喷雾靶向特征部具有半径R3，并且比值L4／R3在0.2至3.0的范围内。
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