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Die
Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine mit
Direkteinspritzung, und insbesondere einen Kolben mit einer Kolbenmulde
in der einem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens.
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Untersuchungen
haben gezeigt, dass sich eine spezielle Kolbenmuldengeometrie günstig auf die
Gemischbildung im Brennraum, die Reduzierung des Rußeintrags
in das Motoröl
und die Reduzierung von Rußemissionen
auswirkt. Diese spezielle Kolbenmuldengeometrie umfasst einen inneren
ersten Muldenabschnitt und einen radial daran angrenzenden äußeren zweiten
Muldenabschnitt, wobei eine Tiefe des äußeren zweiten Muldenabschnitts
von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens kleiner
als eine Tiefe des inneren ersten Muldenabschnitts von der dem Brennraum
zugewandten Stirnseite des Kolbens ist, sodass eine umlaufende Muldenstufe
gebildet ist.
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So
offenbart zum Beispiel die
DE
196 49 052 A1 einen derartigen Kolben mit einer Kolbenmulde, bei
welcher der äußere zweite
Muldenabschnitt im Querschnitt durch eine radial nach außen ansteigende,
geradlinige Schräge
oder ganz allgemein durch einen stetigen Anstieg mit positiver Steigung
gebildet ist.
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In
der
DE 102 61 333
A1 ist ein Kolben der obigen Art mit einer Kolbenmulde
beschrieben, bei welcher der äußere zweite
Muldenabschnitt durch einen an den inneren ersten Muldenabschnitt
angrenzenden horizontalen Abschnitt gebildet ist, der über eine
im Querschnitt Kreisform zu der dem Brennraum zugewandten Stirnseite
des Kolbens vertikal ausläuft.
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Eine ähnliche
Kolbenmuldenstufe ist aus der JP-A-2004-190573 bekannt, wobei in
diesem Fall der innere erste Muldenabschnitt durch zwei Muldenabschnitte
mit unterschiedlichen Tiefen von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite
des Kolbens gebildet ist.
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Die
JP-A-2001-082150 beschreibt einen Kolben mit einer Kolbenmulde,
bei welcher der radial äußere Rand
der Kolbenmulde in Richtung zu der dem Brennraum zugewandten Stirnseite
des Kolbens in zwei Abschnitten radial nach innen eingezogen ist. Eine
Kolbenmuldenstufe im obigen Sinne liegt hier nicht vor.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben mit einer
eingangs beschriebenen Kolbenmulde vorzusehen, der eine weitere
Reduzierung des Rußeintrags
in das Motoröl
und eine weitere Verbesserung der Gemischbildung im Brennraum bewirkt.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Kolben
für eine Brennkraftmaschine
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
Kolben für
eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung weist eine Kolbenmulde
in der einem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens auf, wobei
die Kolbenmulde einen inneren ersten Muldenabschnitt und einen äußeren zweiten Muldenabschnitt
aufweist und der innere erste Muldenabschnitt in radialer Richtung
nach außen
in den äußeren zweiten
Muldenabschnitt übergeht,
wobei eine Tiefe des äußeren zweiten
Muldenabschnitts von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des
Kolbens kleiner als eine Tiefe des inneren ersten Muldenabschnitts
von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens ist, sodass
eine umlaufende Kolbenmuldenstufe gebildet ist. Der äußere zweite Muldenabschnitt
ist dabei im Querschnitt speziell durch eine Ellipsenform definiert.
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Vorzugsweise
ist der Übergang
zwischen dem inneren ersten Muldenabschnitt und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt dabei als Radienübergang
ausgebildet, und ein Verhältnis
zwischen den beiden Radien der Ellipsenform des äußeren zweiten Muldenabschnitts
liegt im Bereich von etwa 1,2 bis etwa 3, bevorzugter von etwa 1,25
bis etwa 2,7.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch einen
Kolben für
eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
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Der
Kolben für
eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung weist eine Kolbenmulde
in der einem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens auf, wobei
die Kolbenmulde einen inneren ersten Muldenabschnitt und einen äußeren zweiten
Muldenabschnitt aufweist und der innere erste Muldenabschnitt in
radialer Richtung nach außen
in den äußeren zweiten
Muldenabschnitt übergeht,
wobei eine Tiefe des äußeren zweiten
Muldenabschnitts von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des
Kolbens kleiner als eine Tiefe des inneren ersten Muldenabschnitts
von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens ist, sodass
eine umlaufende Kolbenmuldenstufe gebildet ist. Der äußere zweite Muldenabschnitt ist
dabei im Querschnitt speziell durch eine Tropfenform definiert.
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Vorzugsweise
ist in diesem Fall der Übergang
zwischen dem inneren ersten Muldenabschnitt und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt als Radienübergang
ausgebildet, und eine Mittelachse der Tropfenform des äußeren zweiten
Muldenabschnitts ist gegenüber
der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens radial nach
außen
um einen Winkel im Bereich von etwa 1° bis etwa 5°, bevorzugter von etwa 1° bis etwa
3° nach
unten geneigt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch einen
Kolben für
eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Der
Kolben für
eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung weist eine Kolbenmulde
in der einem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens auf, wobei
die Kolbenmulde einen inneren ersten Muldenabschnitt und einen äußeren zweiten
Muldenabschnitt aufweist und der innere erste Muldenabschnitt in
radialer Richtung nach außen
in den äußeren zweiten
Muldenabschnitt übergeht,
wobei eine Tiefe des äußeren zweiten
Muldenabschnitts von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des
Kolbens kleiner als eine Tiefe des inneren ersten Muldenabschnitts
von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens ist, sodass
eine umlaufende Kolbenmuldenstufe gebildet ist. Der Übergang
zwischen dem inneren ersten Muldenabschnitt und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt weist dabei eine geringere Tiefe von der dem Brennraum
zugewandten Stirnseite des Kolbens auf als der äußere zweite Muldenabschnitt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der äußere zweite
Muldenabschnitt in diesem Fall im Querschnitt angrenzend an den Übergang
zwischen dem inneren ersten Muldenabschnitt und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt eine radial nach außen abwärts geneigte Schräge auf.
Diese Schräge
des äußeren zweiten
Muldenabschnitts ist zum Beispiel gegenüber der dem Brennraum zugewandten
Stirnseite des Kolbens radial nach außen um einen Winkel im Bereich
von etwa 2° bis
etwa 15°, vorzugsweise
von etwa 3° bis
etwa 12° nach
unten geneigt.
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In
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Übergang
zwischen dem inneren ersten Muldenabschnitt und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt im Querschnitt als eine aufgesetzte Kreisform ausgebildet,
und ein Verhältnis
zwischen einem Durchmesser der Kreisform des Übergangs und einer Tiefe des äußeren zweiten
Muldenabschnitts von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des
Kolbens liegt beispielsweise im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 1,85,
vorzugsweise von etwa 0,6 bis etwa 1,7.
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Der
erfindungsgemäße Kolben
mit den Kolbenmuldengeometrien der drei oben erläuterten Aspekte ermöglicht im
Vergleich zu den eingangs genannten herkömmlichen Kolben mit Kolbenmulde
jeweils einen größeren Kolbenmuldendurchmesser, wodurch
die freie Strahllänge
des Kraftstoffeinspritzstrahls verlängert werden kann, was sich
positiv auf die Gemischbildung im Brennraum auswirkt. Das Verdichtungsverhältnis muss
dabei auch nicht verkleinert werden, was sonst zu einem schlechteren Kaltstartverhalten
und zu Weißrauchbildung
führen würde. Außerdem kann
aufgrund der Geometrie des äußeren zweiten
Muldenabschnitts der Rußeintrag
in das Motoröl
weiter vermindert werden. Schließlich wird auch jeweils eine
Motorölauswaschung
aus den Hohnriefen der Zylinderwand reduziert, welches sonst an
der Verbrennung teilnehmen und zu einer erhöhten Rußemission führen würde.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein maximaler Durchmesser
des inneren ersten Muldenabschnitts größer ausgebildet als ein Durchmesser
der radialen Innenkante des Übergangs
zwischen dem inneren ersten Muldenabschnitt und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt, sodass ein Hinterschnitt gebildet ist. Der Durchmesser
der radialen Innenkante des Übergangs
zwischen dem inneren ersten Muldenabschnitt und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt ist in diesem Fall beispielsweise um bis zu etwa
10%, vorzugsweise bis zu etwa 7% kleiner als der maximale Durchmesser
des inneren ersten Muldenabschnitts ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung geht der äußere zweite
Muldenabschnitt in radialer Richtung nach außen in die dem Brennraum zugewandte
Stirnseite des Kolbens über.
Vorzugsweise ist dieser Übergang
ebenfalls als ein Radienübergang
ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der innere erste
Muldenabschnitt im Wesentlichen torusförmig ausgebildet.
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In
einer Ausführungsvariante
ist der innere erste Muldenabschnitt im Querschnitt durch eine Tropfenform
definiert. In diesem Fall ist zum Beispiel eine Mittelachse dieser
Tropfenform gegenüber
der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens radial nach
außen
um einen Winkel im Bereich von etwa 10° bis etwa 25°, vorzugsweise von etwa 12° bis etwa
20° nach
unten geneigt. Außerdem schließt in diesem
Fall zum Beispiel eine Tangente an die Unterseite dieser Tropfenform
zu einer Längsmittelachse
des Kolbens einen Winkel im Bereich von etwa 60° bis etwa 85°, vorzugsweise von etwa 65° bis etwa
80° ein.
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In
einer anderen Ausführungsvariante
ist der innere erste Muldenabschnitt im Querschnitt durch eine Ellipsenform
definiert. In diesem Fall kann eine große Achse dieser Ellipsenform
gegenüber
der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des Kolbens radial nach
außen
um einen Winkel im Bereich von etwa 10° bis etwa 25°, vorzugsweise von etwa 12° bis etwa
20° nach
unten geneigt sein. Außerdem
kann in diesem Fall ein Verhältnis
zwischen den beiden Radien dieser Ellipsenform im Bereich von etwa
2 bis etwa 10, vorzugsweise von etwa 2,5 bis etwa 7,5 liegen.
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In
einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt eine Tiefe
des inneren ersten Muldenabschnitts von der dem Brennraum zugewandten
Stirnseite des Kolbens im Bereich von etwa 10 mm bis etwa 20 mm,
vorzugsweise von etwa 11,5 mm bis etwa 15 mm. Eine Tiefe des äußeren zweiten
Muldenabschnitts von der dem Brennraum zugewandten Stirnseite des
Kolbens liegt dagegen zum Beispiel im Bereich von etwa 2 mm bis
etwa 7 mm, vorzugsweise von etwa 3 mm bis etwa 5 mm.
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
besser verständlich.
Darin zeigen:
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1 eine
schematische Teilquerschnittsansicht eines Kolbens mit einer Kolbenmulde
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
vergrößerte schematische
Querschnittsansicht der Einzelheit X von 1 eines
ersten Ausführungsbeispiels
einer Kolbenmuldengeometrie gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
vergrößerte schematische
Querschnittsansicht der Einzelheit X von 1 eines zweiten
Ausführungsbeispiels
einer Kolbenmuldengeometrie gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
vergrößerte schematische
Querschnittsansicht der Einzelheit X von 1 einer
Variante des zweiten Ausführungsbeispiels
von 3;
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5 eine
vergrößerte schematische
Querschnittsansicht der Einzelheit X von 1 eines
dritten Ausführungsbeispiels
einer Kolbenmuldengeometrie gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 eine
vergrößerte schematische
Querschnittsansicht der Einzelheit X von 1 eines
vierten Ausführungsbeispiels
einer Kolbenmuldengeometrie gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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7 eine
vergrößerte schematische
Querschnittsansicht der Einzelheit X von 1 zur Erläuterung
einer Modifikation der Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung.
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Anhand
von 1 wird zunächst
der Grundaufbau eines Kolbens für
eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung näher erläutert, bei dem die vorliegende
Erfindung in vorteilhafter Weise eingesetzt wird.
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Der
sich in einem Zylinder hin und her bewegende Kolben 10 definiert
zusammen mit der Zylinderwand (nicht dargestellt) einen Brennraum 12.
In der dem Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des
Kolbens 10 ist eine Kolbenmulde 14 mit einer speziellen
Kolbenmuldengeometrie ausgebildet. Eine Einspritzdüse (nicht
dargestellt) ist in üblicher Weise
im Wesentlichen auf der Längsmittelachse 15 des
Kolbens 10 oberhalb desselben angeordnet.
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Die
Kolbenmulde 14 weist insbesondere einen inneren ersten
Muldenabschnitt 18 und einen äußeren zweiten Muldenabschnitt 20 auf,
die in radialer Richtung ineinander übergehen (22). Der äußere zweite
Muldenabschnitt 20 geht wiederum in die Stirnseite 16 über (24).
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Die
(maximale) Tiefe T1 des inneren ersten Muldenabschnitts 18 von
der dem Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des
Kolbens 10 ist größer bemessen
als die (maximale) Tiefe T2 des äußeren zweiten
Muldenabschnitts 20 von der dem Brennraum 12 zugewandten
Stirnseite 16 des Kolbens 10. Der Durchmesser
der Kolbenmulde 14 ist mit D1 bezeichnet, und der (maximale)
Durchmesser des inneren ersten Muldenabschnitts 18 ist
mit D2 bezeichnet. Typische Werte für den Durchmesser D1 der Kolbenmulde 14 liegen
im Bereich von etwa 80 mm bis etwa 90 mm, und für den Durchmesser D2 des inneren
ersten Muldenabschnitts 18 im bereich von etwa 70 mm bis
etwa 80 mm. Die Tiefe T1 des inneren ersten Muldenabschnitts 18 beträgt von etwa
10 mm bis etwa 20 mm, bevorzugter von etwa 11,5 mm bis etwa 15 mm,
und die Tiefe T2 des äußeren zweiten
Muldenabschnitts 20 beträgt von etwa 2 mm bis etwa 7 mm,
bevorzugter von etwa 3 mm bis etwa 5 mm.
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Unter
Bezugnahme auf 2 bis 7 werden
nachfolgend verschiedene Ausführungsbeispiele der
Kolbenmuldenstufe ent sprechend der vergrößerten Einzelheit X von 1 näher beschrieben.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das in 2 veranschaulicht ist, ist der äußere zweite
Muldenabschnitt 20 durch eine Ellipsenform definiert. Der
kleinere Radius der Ellipsenform beträgt zum Beispiel etwa 3 bis
4 mm, und der größere Radius
der Ellipsenform beträgt
zum Beispiel etwa 5 bis 8 mm, sodass sich ein Radienverhältnis dieser
Ellipsenform für
den äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20 von etwa 1,2 bis etwa 3, bevorzugter
von etwa 1,25 bis etwa 2,7 ergibt.
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Während in
dem Ausführungsbeispiel
von 2 der äußere zweite
Muldenabschnitt 20 durch eine liegende Ellipsenform definiert
wird, ist es ebenso möglich,
diesen durch eine stehende, d.h. um 90° gedrehte Ellipsenform zu bilden.
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Sowohl
der Übergang 22 zwischen
dem inneren ersten Muldenabschnitt 18 und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20 als auch der Übergang 24 zwischen
dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20 und der dem Brennraum 12 zugewandten
Stirnseite 16 des Kolbens 10 sind nicht durch
Tangenten gebildet, sondern als Radienübergänge ausgeformt. Dabei liegt
der Radius R1 des Übergangs 22 zwischen
dem inneren ersten Muldenabschnitt 18 und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20 beispielsweise im Bereich von etwa 2
mm, und der Radius R2 des Übergangs 24 zwischen
dem äußeren zweiten Muldenabschnitt 20 und
der dem Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des
Kolbens 10 liegt beispielsweise im Bereich von etwa 1,5
bis 2 mm.
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Der
innere erste Muldenabschnitt 18 der Kolbenmulde 14 kann
im ersten Ausführungsbeispiel
allgemein torusförmig
ausgebildet sein oder kann im Querschnitt durch eine Tropfenform oder
eine Ellipsenform definiert sein, wie dies weiter unten in Zusammenhang
mit dem zweiten Ausführungsbeispiel näher erläutert wird.
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Es
werden nun Bezug nehmend auf 3 und 4 zwei
Varianten eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Kolbenmuldenstufe gemäß der Erfindung
näher beschrieben.
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In
den Ausführungsbeispielen
von 3 und 4 ist der äußere zweite Muldenabschnitt 20 jeweils
durch eine Tropfenform definiert, wie durch die gestrichelte Kurve
in 3 angedeutet. Der Übergang 22 zwischen
dem inneren ersten Muldenabschnitt 18 und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20 ist beispielsweise in Form eines Radienübergangs
ausgebildet, wie im ersten Ausführungsbeispiel.
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Eine
Mittelachse 29 dieser Tropfenform des äußeren zweiten Muldenabschnitts 20 ist
gegenüber der
dem Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des
Kolbens 10, die im Wesentlichen horizontal verläuft, um
einen Winkel α in
der Richtung radial nach außen
abwärts
geneigt. Dieser Winkel α liegt
vorzugsweise im Bereich von etwa 1° bis etwa 5°, bevorzugter von etwa 1° bis etwa
3°.
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Die
beiden Varianten der Kolbenmuldengeometrie von 3 und 4 stimmen
in der Ausbildung des äußeren zweiten
Muldenabschnitts 20 überein,
unterscheiden sich aber hinsichtlich des inneren ersten Muldenabschnitts 18.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform
ist der innere erste Muldenabschnitt 18 im Querschnitt
ebenfalls durch eine Tropfenform definiert. Die Mittelachse 30 dieser Tropfenform
des inneren ersten Muldenabschnitts 18 ist gegenüber der
dem Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des
Kolbens 10 um einen Winkel β in der Richtung radial nach
außen
abwärts
geneigt. Dieser Winkel β liegt
vorzugsweise im Bereich von etwa 10° bis etwa 25°, bevorzugter von etwa 12° bis etwa 20°.
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Der
Kreisradius R3 an der Spitze dieser Tropfenform beträgt zum Beispiel
etwa 6 bis 8 mm. Ferner schließt
eine Tangente an die Unterseite der Tropfenform des inneren ersten
Muldenabschnitts 18 mit der Längsmittelachse 15 des
Kolbens 10 einen Winkel γ ein,
der vorzugsweise im Bereich von etwa 60° bis etwa 85°, bevorzugter im Bereich von
etwa 65° bis
etwa 80° liegt.
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In
der in 4 gezeigten Variante dieses zweiten Ausführungsbeispiels
ist der innere erste Muldenabschnitt 18 dagegen durch eine
Ellipsenform definiert. Diese Ellipsenform ist zum Beispiel durch zwei
Radien R4 und R5 definiert, wie in 4 dargestellt,
die zum Beispiel in den Bereichen von etwa 5 bis 8 mm für R4 und
etwa 20 bis 35 mm für
R5 liegen. Damit ergibt sich für
das Radienverhältnis
der Ellipsenform ein Bereich von etwa 2 bis etwa 10, bevorzugter
von etwa 2,5 bis etwa 7,5.
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Die
Neigung β der
Mittelachse 30 dieser Ellipsenform gegenüber der
Stirnseite 16 des Kolbens 10 entspricht jener
von 3. Ferner gelten die Angaben zu den Tiefen T1
und T2 der beiden Muldenabschnitte 18 und 20 aus
dem ersten Ausführungsbeispiel
von 2 auch für
das zweite Ausführungsbeispiel
von 3 und 4. Wie bereits erwähnt, sind
anders herum die beiden Varianten des inneren ersten Muldenabschnitts 18,
die unter Bezugnahme auf 3 und 4 erläutert wurden,
analog auf das erste Ausführungsbeispiel
von 1 anwendbar.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
von 3 und 4 ist die Tropfenform des ersten
bzw. zweiten Muldenabschnitts 18, 20 jeweils so
gebildet, dass die Spitze bzw. der Anfang der Tropfenform auf der
Längsmittelachse 15 des
Kolbens 10 in Höhe
der Stirnwand 16 liegt. Es ist aber ebenso möglich, diese Spitze
der Tropfenform in der Höhe
des Ausgangs der Einspritzdüse
(nicht dargestellt) im Brennraum 12 zu positionieren. Außerdem können die
Tropfenformen insbesondere auch einen Einspritzstrahl aus der Einspritzdüse nachbilden.
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Bezug
nehmend auf 5 und 6 werden
anschließend
ein drittes bzw. ein viertes Ausführungsbeispiel der Kolbenmulde 14 gemäß der Erfindung
näher erläutert.
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Dem
dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel
gemeinsam ist, dass der Übergang 22 zwischen
dem inneren ersten Muldenabschnitt 18 und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20 eine (minimale) Tiefe T3 von der dem
Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des Kolbens 10 aufweist,
die kleiner ist als die (maximale) Tiefe T2 des äußeren zweiten Muldenabschnitts 20 von
der dem Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des
Kolbens 10. Mit anderen Worten ist der Übergang 22 zwischen den
beiden Muldenabschnitten 18 und 20 gegenüber dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20 erhöht.
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In
dem Ausführungsbeispiel
von 5 ist der äußere zweite
Muldenabschnitt 20 mit einer (im Wesentlichen geradlinigen)
Schräge 26 ausgebildet, die
an den Übergang 22 angrenzt
und die in radialer Richtung nach außen abfällt. Die Schräge 26 ist
dabei um einen Winkel δ gegenüber der
dem Brennraum 12 zugewandten Stirnseite 16 des
Kolbens geneigt, der beispielsweise in einem Bereich von etwa 2° bis etwa
15°, bevorzugter
von etwa 3° bis
etwa 12° liegt.
Die Schräge 26 sollte
nicht stärker
geneigt sein, damit das Gemisch in der Kolbenmuldenstufe nicht zu
fett wird.
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Die
Dimensionen für
die Muldentiefen T1, T2 und die Durchmesser D1, D2 liegen auch in
dieser Ausführungsform
in den oben angegebenen Bereichen.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der Übergang 22 zwischen
den beiden Muldenabschnitten 18 und 20 im Querschnitt
durch eine aufgesetzte Kreisform ausgebildet ist.
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Während die
Tiefe T2 des äußeren zweiten Muldenabschnitts 20 von
der Stirnseite 16 zum Beispiel etwa 3 bis 5 mm beträgt, liegt
der Durchmesser D3 der aufgesetzten Kreisform des Übergangs
im Bereich von etwa 3 mm bis etwa 5 mm. Auf diese Weise ergibt sich
für das
Verhältnis
zwischen dem Durchmesser D3 der Kreisform des Übergangs 22 und der
Tiefe T2 des äußeren zweiten
Muldenabschnitts 20 ein Wert zwischen etwa 0,5 und 1,85,
bevorzugter zwischen etwa 0,6 und 1,7.
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In 7 ist
nun eine Modifikation der Kolbenmuldengeometrie veranschaulicht,
die auf alle oben erläuterten
Ausführungsbeispiele
der Erfindung anwendbar ist.
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Wie
in 7 dargestellt, ist der (maximale) Durchmesser
D2 des inneren ersten Muldenabschnitts 18 größer ausgebildet
als ein Durchmesser D4 der radialen Innenkante des Übergangs 22 zwischen
dem inneren ersten Muldenabschnitt 18 und dem äußeren zweiten
Muldenabschnitt 20, sodass im Bereich dieses Übergangs 22 ein
Hinterschnitt 28 geformt ist.
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Die
radiale Größe des Hinterschnitts 28 ist zwischen
0 und maximal etwa 5 mm gewählt.
Je nach dem Durchmesser D2 des inneren ersten Muldenabschnitts 18 ist
der Durchmesser D4 der radialen Innenkante des Übergangs 22 somit
um bis zu etwa 10%, vorzugsweise bis zu etwa 7% kleiner als der maximale
Durchmesser D2 des inneren ersten Muldenabschnitts 18.
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Allen
oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, dass die spezielle Kolbenmuldengeometrie zu einer
weiteren Minderung des Rußeintrags
in das Motoröl
und zu einer Vergrößerung des
erzielbaren Muldendurchmessers führt,
was aufgrund der längeren
freien Strahllänge
des Einspritzstrahls in einer günstigeren
Gemischbildung resultiert.