在邻近活塞100的外圆周处，所述碗部由环状的平坦顶表面112围绕。在示出的实施例中，碗部110进一步形成了可选的中部凹陷111。
[0041]活塞100形成了各种特征，这些特征用于在运行期间的气缸内重新定向和/或包含各种移动工质。在各种实施例中，这些特征用于分流热喷射器燃料流，其中所述热喷射器燃料流在活塞接近气缸中的上止点位置时被提供给气缸，还可以在活塞正接近上止点位置时(例如，引燃喷射情况)和/或正远离上止点位置移动时(例如，燃烧冲程期间的后喷射情况)被提供。根据流动方向和工质耗散，可以通过减少将各种周围缸内燃烧表面暴露于火焰温度的方式，重新定向这些发动机运行时期内的燃料流、燃料雾化云和/或燃烧燃料的火焰。通过将气缸表面与火焰温度隔绝，可以减少保留的热量和传递到周围的发动机部件的金属的热量，而这继而可以给发动机提供更高的功率输出和/或更高的有效功率，并且还可以提高部件可靠性和使用寿命。
[0042]本文提供了活塞特征的各种实施例，其中已发现这些活塞特征业可以有效地重新定向各种所述的发动机汽缸燃烧产物，所述特征涉及形成在顶部顶表面上的翼表面，放置在活塞的碗部内的结构，以及有关活塞碗部的形状的特征和/或这些特征的一种或多种组合。下面描述所述各种特征和它们的操作。
[0043]图4示出了翼表面200的放大详细视图，在图2中示出了翼表面200沿顶表面112的外圆周的设置。翼表面200具有大致凹面形状，其围绕活塞100的最顶部的至少一部分外圆周环形地延伸。如图4所示，翼表面200具有负曲率，负曲率在远离冠部中心线的径向方向上增加。如图4所示，翼表面200的中心弦202与顶表面112重合，使得翼表面200包括扩展表面204，其相对于活塞100向外径向延伸并且远离包含平坦表面112的平面下降。相对于扩展表面204向外径向地设置汇聚表面206，并且朝向包含平坦表面112的平面上升。弯折表面208设置在扩展表面204和汇聚表面206之间，以形成翼表面200的底部槽。扩展表面204的曲率半径大于汇聚表面206的曲率半径，以形成这样的翼效应:相对于活塞和气缸使重新定向进入翼表面200的移动流体向上并远离活塞和气缸。
[0044]运行期间，例如，在燃烧冲程期间当活塞正远离发动机气缸中的上止点位置移动时，包含喷射到气缸中的燃料中的一种或多种的膨胀工质、雾化或汽化的燃料、燃烧的燃料和空气以及其他燃烧产物，至少在一瞬间会相对于气缸中央区域沿向下和向外的方向朝向活塞冠部并且朝向气缸壁移动。在典型的条件下，膨胀工质可以接触活塞冠部并按照径向向外的方向跟随顶表面112。当翼表面200形成在活塞100上时，向外移动的工质将首先遇到扩展表面204，并至少在短暂的时间段内朝向弯折表面208膨胀到翼表面200内形成的凹槽中。当其遇到弯折表面208时，膨胀工质将接触汇聚表面206，并由汇聚表面206重新定向向上并远离活塞100。当离开翼表面200内形成的凹槽时，膨胀工质将趋于移入并占据相对于气缸壁位于径向向内位置上的气缸的外围向外的部分，从而减少燃烧产物和气缸壁的接触，正如由附图4中示出的虚线箭头指引地表示的那样。
[0045]活塞100的另一个特征在图5-图7中的三个可选实施例中示出。如图5所示，套筒210沿着碗部110的边沿212连接到活塞冠部102。套筒210具有近似L形的横截面，所述横截面沿着顶部顶表面112延伸且还形成向下延伸至碗部110中的碗部110的径向向外的壁，其中套筒210可以省略，而采用以活塞100的原材料一体形成的形成结构。在图5所示的实施例中，碗部110的径向向外的壁形成近似圆柱形的表面214，表面214从边沿212往下延伸到碗部110中。边沿212与最顶端的顶表面112形成锐角边缘过渡，使得可以将前述的可能至少一瞬间进入碗部110中心部分并且相对于碗部径向向外流动的流动工质相对于活塞向上且远离气缸壁地引导，正如图5中虚线指引示意的一样。
[0046]在图6中所示的实施例中，套筒210包括环形突起216，其在沿活塞中心线相对于平坦顶表面112的深度dl处沿外周围绕碗部110延伸。深度dl可以是离顶表面112约12mm。在图7中，显示了环形突起218的可选实施例，其在该实施例中设置于深度d2处，深度d2小于图6的实施例中所示的深度dl。尽管显示的是形成在套筒210上，但是环形突起216或者环形突起218可以可选地形成为由活塞原材料一体形成的结构。环形突起216和环形突起218中的每一个都有大致呈凸形形状的横截面，所述截面包括位于顶点222两侧的两个径向向内延伸的表面220。这些结构引起如上所述的沿径向向外流动的工质，所述流动工质从大约碗部110的中心出发，以便在接触到较低的向内延伸的表面220时被重新定向的时候朝向碗部110的中心回流。当工质按照这种方式朝向碗部中心回流时，它会至少暂时形成环形流动干扰或者涡流，已经发现这样会将燃烧过程中的燃烧产物围在其中，或者换言之，是会限制燃烧产物的扩散，至少是暂时的。
[0047]限制燃烧产物的扩散对于发动机运行而言具有明显的好处。其中一些好处包括:更加完全的燃烧，因为燃料集中于中心气缸部分;避免燃烧产物与气缸壁及气缸头的接触；降低排放；以及提高发动机的功率输出以及减少热量排放的其他好处。上部往内延伸的表面220可以进一步与下部往内延伸的表面220配合以在相应的突起216与突起218的上侧形成第二涡流，如图6与图7中用虚线箭头所大致标示的那样，以提供阻止燃烧过程中燃烧产物朝向气缸的外部径向部分流动和转移的第二屏障。环形突起216或者环形突起218的在碗部中的设置位置的高低选择，一般情况下取决于喷射到气缸中的燃料量以及喷射时间。也就是说，这种设置位置可以由发动机设计师来进行选择来适应特定发动机应用场合的特殊要求。
[0048]翼表面200与环形突起216或者环形突起218可以在不同的活塞实施例中选择性地一起使用或者单独使用，这取决于它们对经改善的发动机运行的作用和贡献。下面讨论各种不同的活塞实施例，其结合有这些特征的一部分。在后续的图示中，出于简洁的目的，所描述的活塞的与前面描述的相应特征、结构和/或元件相同或类似的特征、结构和/或元件可以标以与之前所用相同的参考数字，但是这种共用标记不应被解释成对本实用新型范围的限制。
[0049]在图8的局部视图中示出了活塞100的第一可选实施例，它的一部分在图9的放大的详细视图中示出。该实施例中的活塞100包括环形突起300，正如在图8中最佳示出的那样，其具有沿凸面顶点306会合的上部汇聚表面302和下部汇聚表面304。在附图中标以“REF”的参考曲线被覆盖以突显活塞100与基准活塞之间在结构上的差异。在图9中示出的实施例中，上部汇聚表面302的半径R1大于下部汇聚表面304的半径R2。在一个实施例中，R1约为13.5mm，R2约为6.9mm。当然，所示的活塞实施例适于特定的发动机压缩比，且某些尺寸可以根据特定发动机构造所需要的压缩比而变化。相应地，在所示的实施例中，活塞的碗部110的底部半径R约为28mm，但是对于具有更高压缩比的发动机而言，其可以可选地更浅些，例如为35mm。在工作过程中，下部汇聚表面304的较小半径R2导致沿着碗部110行进的前述燃烧材料的移动工质朝向碗部110的中心部分回流。移动工质所具有的