[发明专利]适用于气体空气动力学运动的内燃机活塞

说明书

本发明涉及一种内燃机的活塞(1)，其包括用于进气阀的凹槽(2)和用于排气阀的凹槽(3)，以及在进气阀凹槽(2)和排气阀凹槽(3)之间的连接表面(4)，该连接表面(4)包括在至少一个排气阀凹槽(3)的方向上的倾斜部分(5)。

技术领域

本发明涉及内燃机活塞领域，特别是涉及一种火花点火内燃机。

内燃机一般包括至少一个气缸、以往复直线运动在该气缸内滑动的活塞、用于氧化剂的进气装置、经燃烧气体排气装置、燃烧室和用于注射燃料的注射装置。

背景技术

正如人们所普遍承认的，在设计发动机时，性能、污染物排放和消耗限制越来越高，因此需要找到新的解决方案来提高最终的发动机效率。

因此，提高燃烧效率是限制排放以获得相同或更高性能的关键点。因此，极为重要的是，燃烧室中存在的所有燃料都被氧化剂使用，氧化剂包括例如环境压力下的空气、增压空气或空气(无论增压与否)与再循环的已燃烧气体的混合物。

实际上，燃烧室内的燃料混合物(氧化剂/燃料)需要尽可能均匀。

此外，为了确保良好的效率和燃烧速率，需要在燃料混合物点燃时及其燃烧过程中具有高湍流水平，更具体地说是高湍流动能级。

这种高湍流水平可以借助于特定的进气动力学Swumble^TM(IFP新能源公司(IFPEnergies nouvelles)，法国)获得。这种类型的空气动力学的特征在于，燃料混合物的宏观运动是涡旋(气缸中的气体绕竖直的气缸轴线的旋转运动)和滚流(气缸中的气体绕纵向发动机轴线的旋转运动)的组合。

涡旋是燃料混合物绕与气缸轴线共线的轴线的一种宏观旋转运动，其特征在于在进气过程中、并且更具体是在活塞上升期间的良好的运动保持性。它是一种空气动力学宏观运动，通常用于压缩点火式内燃机，这是一种使燃料混合物均质化的好方法。

滚流也是燃料混合物的一种宏观旋转运动，但是所绕轴线总体上垂直于气缸轴线。它具有变成微观空气动力学运动的特殊特征，随着活塞上升微观空气动力学运动产生湍流。它是一种空气动力学宏观运动，通常用于火花点火式内燃机，这是一种获得合适的燃烧速率的好方法。此外，这种运动对燃烧室的几何形状和气阀升程规律非常敏感，包括扩散和最大提升高度。

使用Swumble^TM(IFP新能源公司(IFP Energies nouvelles)，法国)允许受益于上述两种空气动力学结构的优点，以及因此受益于出色的均质化和更好的燃烧速率，这要归功于压缩阶段的湍流水平高于在当前最佳火花点火式发动机中观察到的水平。Swumble^TM的特征可以尤其在于，在整个压缩过程中，通过活塞的上升，空气动力学气体运动的旋转轴线连续移位，首先在压缩开始时在气缸中非常倾斜(强涡流分量)，最后在压缩结束时与纵向发动机轴线基本对齐(强滚流分量)。

这些空气动力学气体运动通常由进气管和燃烧室的形状产生。然而，为了保证这样产生的燃烧过程在尽可能好的条件下进行，并避免产生空气动力学气体再循环区域(其可能产生局部湍流减少，或可能导致由于自燃而异常燃烧的热点区，爆震或预点火类型)，还建议优化活塞的形状，使得其也参与燃烧室中的这种空气动力学气体运动。