[发明专利]用于汽油直喷压燃（GDCI）的活塞和碗状物

说明书

一种用在GDCI发动机(12)内的活塞(166)与限定在发动机(12)内的气缸壁(64)和汽缸盖协作以限定燃烧室(28)。活塞(166)的面向汽缸盖的表面限定碗状物(176)，该碗状物构造成接收从大致沿气缸的中心轴线(A)位于汽缸盖内的燃料喷射器(30)分配的燃料(68)。碗状物(176)构造成使得在紧接着燃烧事件开始之前的时刻与燃烧事件相关的基本上所有的喷射燃料(68)达到大于0.0且小于或等于1.2的局部当量比。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年4月16日提交的美国临时申请第61/812,367号的优先权，在此以参见的方式引入该专利申请的全文内容。

关于联邦赞助研发的声明

本发明是在由能源部授予的合同DE-EE0003258下的政府支持下作出的。政府在本发明中具有特定权利。

背景技术

2013年8月22日公开的美国专利申请公开第2013/0213349A1号中描述了一种用于运行内燃机的系统，其全文内容以参见的方式纳入本文。称为汽油直喷压燃(GDCI)的该发动机运行系统已经证实具有非常高的热效率和非常低的NOx和颗粒物(PM)排放。在理想GDCI过程中，燃料在发动机压缩冲程晚期喷入，形成具有变化自燃倾向的、令人满意的混合物。理想地，燃烧持续时间足够长以保持燃烧噪声低但足够快以对所有燃烧的燃料实现高膨胀比。各发动机部件的设计可影响实际发动机性能能接近理想特性的程度。

发明内容

一种用在GDCI发动机内的活塞与限定在发动机内的气缸壁和汽缸盖协作以限定燃烧室。活塞的面向汽缸盖的表面限定碗状物，该碗状物构造成接收从大致沿气缸的中心轴线位于汽缸盖内的燃料喷射器分配的燃料。碗状物构造成使得在紧接着燃烧事件开始之前的时刻与燃烧事件相关的基本上所有的喷射燃料达到大于0.0且小于或等于1.2的局部当量比。碗状物构造成使得在紧接着燃烧事件开始之前的时刻实现局部当量比的分层，所喷射的燃料的第一部分为小于0.3的局部当量比，所喷射的燃料的第二部分为大于0.3且小于0.7的局部当量比，而所喷射燃料的第三部分为大于0.7的局部当量比。

根据本发明，活塞的面向汽缸盖的表面的表面面积与气缸孔的面积的比值大于或等于1.05且小于或等于1.25。冷却通道没有被限定在活塞中。活塞的冠状物中心处活塞的冠状物的壁厚(t_CL)为活塞冠状物的最小壁厚(t_min)的至少1.5倍。活塞装备有活塞环，活塞环构造成使得渗漏面积小于0.05mm²。

附图说明

图1是根据GDCI发动机一实施例的发动机控制系统的框图；

图2是用于GDCI发动机的较佳Phi-T图表；

图3示出包含本发明各方面的活塞的一实施例的第一剖视图；

图4示出包含本发明各方面的活塞的一实施例的第二剖视图。

具体实施方式

通过引入，图1示出了共同拥有的2013年8月22日公开的美国专利申请公开第2013/0213349A1号中先前描述的用于控制内燃机12的GDCI发动机控制系统10的框图。发动机12示出为具有包含活塞66的单个气缸孔，其中活塞66上方的区域限定燃烧室28；但应理解，系统10可适合具有多个缸体和燃烧室的发动机。发动机控制系统10可通过分别控制多个燃烧室中的每个来控制具有多个燃烧室的发动机，或者可基于来自传感器的、代表每个燃烧室内典型或平均条件的信号来控制发动机。系统10可包括带齿曲柄轮14和靠近曲柄轮14定位的曲柄传感器16，使得曲柄传感器16能够感测曲柄轮齿的转动运动并输出指示曲柄角度和曲柄速度的曲柄信号18。