DE102010055029A1

DE102010055029A1 - Cooling passage piston for internal combustion engine, has cooling passage comprising incidence surface that is vertically aligned to beam through inlet opening in cooling passage during movement of piston

Info

Publication number: DE102010055029A1
Application number: DE201010055029
Authority: DE
Inventors: Gregor Müller
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-05-10

Abstract

The piston has a cooling passage (1) provided in a region of a piston head. A refrigerant from an injection nozzle (9) is injected into the cooling passage for cooling the piston through an inlet opening (2) of the piston. The cooling passage comprises an incidence surface (7) that is vertically aligned to a beam (8) through the inlet opening in the cooling passage during movement of the piston. The incidence surface comprises a curve shaped sharp-edge platform in the cooling passage. The incidence surface is arranged at a top face of the cooling passage.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkanalkolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlkanal im Bereich des Kolbenbodens, wobei zumindest eine Einspritzdüse vorgesehen ist und in den Kühlkanal zur Kühlung des Kalbes ein Kühlmittel von der zumindest einen Einspritzdüse als freier Strahl durch zumindest eine Eintrittsöffnung des Kolbens in den Kühlkanal eingespritzt wird, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a cooling channel piston for an internal combustion engine with a cooling channel in the region of the piston head, wherein at least one injection nozzle is provided and injected into the cooling channel for cooling the calf a coolant from the at least one injection nozzle as a free jet through at least one inlet opening of the piston in the cooling channel is, according to the features of the preamble of claim 1.

Aus der gattungsbildenden DE 10 2006 056 011 A1 ist ein Kühlkanalkolben bekannt. Ein solcher Kolben weist einen umlaufenden Kühlkanal auf, der im Bereich der Eintrittsöffnung einen Strahlteiler aufweist, so dass das mittels einer Einspritzdüse in den Kühlkanal durch die Eintrittsöffnung als freier Strahl eingespritzte Kühlmittel in Form von Öl den umlaufenden Kühlkanal durchströmen kann. Zum Einspritzen des Kühlmittels in den Kühlkanal wird das Kühlmittel jeweils in einem parallel zu einer Hubachse des Kolbens ausgerichteten, freien Strahl von der Einspritzdüse in die Eintrittsöffnung des Kühlkanals eingespritzt.From the generic DE 10 2006 056 011 A1 a cooling channel piston is known. Such a piston has a circumferential cooling channel, which has a beam splitter in the region of the inlet opening, so that the coolant injected in the form of oil through the inlet opening by means of an injection nozzle can flow through the circulating cooling channel in the form of oil. For injecting the coolant into the cooling channel, the coolant is injected in each case in a parallel to a stroke axis of the piston aligned, free jet from the injection nozzle into the inlet opening of the cooling channel.

Nachteilig bei einem solchen aus dem Stand der Technik bekannten Kolben ist, dass bei einem nicht exakt parallel zur Hubachse des Kolbens in den Kühlkanal mit Strahlteiler eingespritzten Strahl es zu einer reduzierten oder unterbrochenen und dabei unerwünschten Umverteilung des Strahls aus Kühlmittel in dem Kühlkanal kommt, da der Strahl nicht mehr optimal den Strahlteiler anspritzt. Folge des durch die reduzierte oder unterbrochene Umverteilung erzeugten Stromes aus Kühlmittel in dem Kühlkanal ist, dass die Umverteilung ungleichmäßig ist und der Kolben dadurch nicht mehr optimal gekühlt ist. Dadurch kann es zu unerwünschten Belastungen und gegebenenfalls Beschädigungen des Kolbenbodens während des Betriebs in der Brennkraftmaschine kommen.A disadvantage of such known from the prior art piston that at a not exactly parallel to the stroke axis of the piston in the cooling channel with beam splitter injected beam there is a reduced or interrupted and thereby undesirable redistribution of the jet of coolant in the cooling channel, there the jet no longer optimally sprays the beam splitter. Consequence of the flow of coolant in the cooling channel generated by the reduced or interrupted redistribution is that the redistribution is uneven and the piston is therefore no longer optimally cooled. This can lead to undesirable stresses and possibly damage the piston crown during operation in the internal combustion engine.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderten Nachteile zu vermeiden und den Kühlkanal so zu gestalten, dass eine gleichmäßige Umverteilung des Kühlmittels in dem Kühlkanal während des Betriebs des Kolbens gewährleistet ist.The invention is therefore based on the object to avoid the disadvantages described above and to make the cooling channel so that a uniform redistribution of the coolant is ensured in the cooling channel during operation of the piston.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Kühlkanal eine Auftrefffläche aufweist, die während der Bewegung des Kolbens senkrecht zu dem durch die Eintrittsöffnung in den Kühlkanal eintretenden Strahl ausgerichtet ist. Das heißt, daß der Strahl als freier oder gegebenenfalls auch gebündelter oder aufgeweiteter Strahl, senkrecht auf diese Fläche auftrifft.The object is achieved in that the cooling channel has an incident surface, which is aligned during the movement of the piston perpendicular to the entering through the inlet opening into the cooling channel beam. This means that the beam as a free or possibly also bundled or expanded beam, perpendicular to this surface impinges.

Vorteilhaft ist, dass es zu einer nahezu gleichmäßigen Umverteilung des Kühlmittels in dem Kühlkanal während des Betriebs in der Brennkraftmaschine mittels der Auftrefffläche kommt. Die Kühlung des Kolbens ist somit aufgrund der Anordnung und Ausgestaltung der Auftrefffläche in dem Kühlkanal während seiner Bewegung unabhängig von der Position und Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine kontinuierlich und optimal gewährleistet. Vorteilhaft ist weiterhin, dass durch die Ausrichtung und Ausgestaltung der Auftrefffläche in dem Kühlkanal der eintretende Strahl so aufteilbar ist, dass unterschiedliche Mengen von Kühlmittel in bestimmte Bereiche des Kühlkanals während seiner Bewegung unabhängig von der Position und Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine kontinuierlich einleitbar sind, wodurch eine bereichsangepasste optimale Kühlung des Kolbens stetig möglich ist. Dadurch ist auch eine Vorzugsrichtung für das durchströmende Kühlmittel festlegbar. Vorteilhaft ist weiterhin, dass durch die Ausrichtung und Ausgestaltung der Auftrefffläche in dem Kühlkanal der eintretende Strahl so aufteilbar ist, dass unterschiedliche Mengen von Kühlmittel in bestimmte Bereiche des Kühlkanals abhängig von der Bewegung Kolbens und dessen Position in der Brennkraftmaschine variierend und gewünscht einleitbar sind.It is advantageous that there is an almost uniform redistribution of the coolant in the cooling channel during operation in the internal combustion engine by means of the impact surface. The cooling of the piston is thus continuously and optimally ensured due to the arrangement and design of the impact surface in the cooling channel during its movement, regardless of the position and movement of the piston in the internal combustion engine. A further advantage is that the incoming beam is so divisible by the orientation and design of the impact surface in the cooling channel that different amounts of coolant in certain areas of the cooling channel during its movement regardless of the position and movement of the piston in the internal combustion engine are continuously introduced, whereby an area-adapted optimal cooling of the piston is steadily possible. As a result, a preferred direction for the coolant flowing through can be fixed. A further advantage is that by the orientation and design of the impact surface in the cooling channel of the incoming beam is divisible so that different amounts of coolant in certain areas of the cooling channel depending on the movement of the piston and its position in the internal combustion engine can be introduced varying and desired.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Auftrefffläche in dem Kühlkanal eine plane Form auf. Durch die Ausgestaltung der Auftrefffläche mit einer planen Form, so dass sich eine flache Ebene bildet, ist es möglich, dass das Kühlmittel während der Bewegung des Kolbens unabhängig von der Position des Kolbens in der Brennkraftmaschine mittels der planen Form in gleichen Anteilen in den Kühlkanal kontinuierlich geleitet wird, so dass eine gleichmäßige Umverteilung kontinuierlich gewährleistet ist. Das Kühlmittel zum Kühlen des Kolbens ist beispielsweise ein Öl oder dergleichen. Das Öl ist beispielsweise Motoröl aus der Brennkraftmaschine.In an advantageous embodiment, the incident surface in the cooling channel has a planar shape. Due to the design of the impact surface with a planar shape, so that forms a flat plane, it is possible that the coolant during the movement of the piston regardless of the position of the piston in the internal combustion engine by means of the planar shape in equal proportions in the cooling channel continuously is passed, so that a uniform redistribution is continuously ensured. The coolant for cooling the piston is, for example, an oil or the like. The oil is for example engine oil from the internal combustion engine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Auftrefffläche in dem Kühlkanal eine gekrümmte Form auf. Eine gekrümmte Form kann beispielsweise eine runde Form, eine Freiformfläche, eine Kugelform oder dergleichen sein. Dadurch ist es möglich während der Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine eine mit Bezug auf die Anordnung und Ausgestaltung der Auftrefffläche bestimmte Menge von Kühlmittel in dem Kühlkanal zu gewährleisten.In a further advantageous embodiment, the impact surface in the cooling channel has a curved shape. A curved shape may be, for example, a round shape, a free-form surface, a spherical shape or the like. This makes it possible to ensure during the movement of the piston in the internal combustion engine with respect to the arrangement and design of the impact surface certain amount of coolant in the cooling channel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Auftrefffläche in dem Kühlkanal eine kantige Form auf. Unter einer kantigen Form einer Aufftrefffläche ist beispielweise eine Fläche zu verstehen, die zumindest eine Kante und/oder Ecke aufweist, wobei es zu einer Richtungsänderung von zwei sich schneiden Ebenen an der Kante und/oder Ecke kommt. Mittels der kantigen Form ist es möglich, gezielt während der Bewegung des Kolbens die Anteile an Kühlmittel in dem jeweiligen Kühlkanalbereich mit Bezug auf die Position des Kolbens in der Brennkraftmaschine zu verändern.In a further advantageous embodiment, the impact surface in the cooling channel on an edged shape. An angular shape of an impact surface is to be understood, for example, as meaning an area which has at least one edge and / or corner, wherein a change in direction of two intersecting planes occurs at the edge and / or corner. By means of the angular shape, it is possible, during the movement of the piston, to change the proportions of coolant in the respective cooling channel area with reference to the position of the piston in the internal combustion engine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bildet die Auftrefffläche bezogen auf die Hubachse des Kolbens maximal drei unterschiedliche Winkel. Die Hubachse des Kolbens ist die Achse des Kolbens, die der Kolben bei einer Auf- und Abwärtsbewegung während des Betriebs in der Brennkraftmaschine durchläuft. Die Winkel sind in den jeweiligen Schnittpunkten von jeweils verlängerter Teilfläche der Auftrefffläche und Hubachse gemessen. Drei Teilflächen auf der Auftrefffläche ergeben dabei maximal drei unterschiedliche Winkel. Mittels der Teilflächen ist dabei jeweils eingespritztes Kühlmittel in bestimmten Anteilen in den jeweiligen Bereich des Kühlkanals einleitbar, wobei die Anteile mit der Bewegung des Kolbens variieren.In a further advantageous embodiment, the impact surface forms a maximum of three different angles relative to the stroke axis of the piston. The stroke axis of the piston is the axis of the piston that passes through the piston in an upward and downward movement during operation in the internal combustion engine. The angles are measured in the respective intersections of each extended partial surface of the impact surface and stroke axis. Three partial surfaces on the impact surface result in a maximum of three different angles. By means of the partial surfaces, in each case injected coolant can be introduced into the respective region of the cooling channel in specific proportions, the proportions varying with the movement of the piston.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Auftrefffläche eine Kombination aus einer planen und/oder gekrümmten und/oder kantigen Form auf.In a further advantageous embodiment, the impact surface has a combination of a planar and / or curved and / or angular shape.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auftrefffläche derart in dem Kühlkanal angeordnet ist, dass diese die Abmessungen des Kühlkanals erweitert. Die Auftrefffläche erweitert den Querschnitt des Kolbens im Bereich der Auftrefffläche beispielweise bezogen auf den restlichen Querschnitt dadurch, dass die Auftrefffläche nach Art eines Hügels oder dergleichen an den Kühlkanal angeformt ist. Mittels der sich im inneren des Hügels oder dergleichen befindlichen Auftrefffläche ist der durch die Eintrittsöffnung mit Hilfe der Einspritzdüse eingespritzte Strahl für eine optimale Kühlung des Kolbens in dem Kolben je nach Anwendungsfall passend vertellbar.In a further advantageous embodiment, the impingement surface is arranged in the cooling channel such that it expands the dimensions of the cooling channel. The impact surface expands the cross-section of the piston in the area of the impact surface, for example in relation to the remaining cross-section, in that the impact surface is formed on the cooling channel in the manner of a hill or the like. By means of the impingement surface located in the interior of the hill or the like, the jet injected through the inlet opening with the aid of the injection nozzle can be appropriately set for optimal cooling of the piston in the piston, depending on the application.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auftrefffläche derart in dem Kühlkanal angeordnet, dass diese die Abmessungen des Kühlkanals verringert. Es ist beispielsweise möglich, dass die Auftrefffläche in Form eines Tals oder dergleichen in den Kühlkanal eingebracht ist, so dass sich der Querschnitt des Kühlkanals in dem Bereich der Auftrefffläche bezogen auf den restlichen Querschnitt verringert. Mittels dieser Ausgestaltung ist auch eine optimale, anwednungspezifische Kühlung des Kolbens möglich.In a further advantageous embodiment, the impact surface is arranged in the cooling channel such that it reduces the dimensions of the cooling channel. It is possible, for example, for the impact surface to be introduced into the cooling channel in the form of a valley or the like, so that the cross section of the cooling channel in the area of the impact surface decreases in relation to the remaining cross section. By means of this embodiment, an optimal, application-specific cooling of the piston is possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auftrefffläche derart in dem Kühlkanal angeordnet, dass diese sowohl die Abmessungen des Kühlkanals verringert als auch erweitert.In a further advantageous embodiment, the impingement surface is arranged in the cooling channel such that it reduces and expands both the dimensions of the cooling channel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auftrefffläche an der Oberseite des Kühlkanals angeordnet ist. Die Oberseite ist der Bereich des Kühlkanals, der in Richtung Kolbenboden, bezogen auf die Hubachse des Kolbens, weist. Der Kolbenboden des Kolbens ist der Bereich des Kolbens, in dessen Bereich die Kraftstoffverbrennung erfolgt. Die Unterseite des Kühlkanals weist folglich, in Richtung Hubachse des Kolbens gesehen, in Richtung Pleuel sowie Kurbelgehäuse. Mittel der Anordnung der Auftrefffläche an der Oberseite des Kühlkanals ist es möglich, dass die Einspritzdüse im Bereich unterhalb der Unterseite des Kühlkanals positionierbar ist. Die Einspritzdüse ist dabei in der Brennkraftmaschine separat vom Kolben fest montiert. Beispielsweise ist eine Montage in dem Kurbelgehäuse möglich. Mittels der Anordnung der Einspritzdüse unterhalb der Unterseite des Kühlkanals zusammen mit der Anordnung der Auftrefffläche auf der Oberseite des Kühlkanals ist es möglich, den Kolben einfach und optimal zu kühlen.In a further advantageous embodiment, the impact surface is arranged on the upper side of the cooling channel. The upper side is the region of the cooling channel which points in the direction of the piston crown, relative to the stroke axis of the piston. The piston crown of the piston is the area of the piston in the area of which fuel combustion takes place. The underside of the cooling channel thus has, viewed in the direction of the stroke axis of the piston, in the direction of the connecting rod and the crankcase. By means of the arrangement of the impact surface on the upper side of the cooling channel, it is possible for the injection nozzle to be positionable in the region below the underside of the cooling channel. The injection nozzle is fixedly mounted separately from the piston in the internal combustion engine. For example, an assembly in the crankcase is possible. By means of the arrangement of the injection nozzle below the underside of the cooling channel together with the arrangement of the impact surface on the upper side of the cooling channel, it is possible to cool the piston easily and optimally.

in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kühlkanal in dem Kolben umlaufend, vorzugsweise radial umlaufend. Dabei kann der Kühlkanal beispielsweise vollständig radial umlaufend oder unterbrochen radial umlaufend sein. Unter einem radialen Umlauf ist der Umlauf des Kühlkanals bezogen auf die Hubachse mit einem konstanten Radius in einer Ebene, die senkrecht zur Hubachse angeordnet ist, zu verstehen.In a further advantageous embodiment, the cooling channel in the piston is circumferential, preferably radially encircling. In this case, for example, the cooling channel can be completely circumferential or interrupted radially in radial direction. Under a radial circulation of the circulation of the cooling channel relative to the lifting axis with a constant radius in a plane which is arranged perpendicular to the lifting axis to understand.

Die Einspritzdüse spritzt in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kontinuierlich und/oder diskontinuierlich Kühlmittel in Richtung der Eintrittsöffnung, so dass in den Kühlkanal stetig und/oder unstetig Kühlmittel eingespritzt wird.In a further advantageous embodiment, the injection nozzle injects coolant continuously and / or discontinuously in the direction of the inlet opening, so that coolant is injected continuously and / or discontinuously into the cooling channel.

Die Figuren zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß der Erfindung. Es zeigenThe figures show advantageous embodiments according to the invention. Show it

1: eine perspektivische Ansicht auf einen Kühlkanal eines Kolbens und eine Einspritzdüse, 1 a perspective view of a cooling channel of a piston and an injection nozzle,

2: eine Seitenansicht auf den Kühlkanal und die Einspritzdüse, 2 a side view of the cooling channel and the injection nozzle,

3: eine andere Seitenansicht auf den Kühlkanal und die Einspritzdüse, 3 another side view of the cooling channel and the injection nozzle,

4: eine perspektivische Ansicht durch die Eintrittsöffnung eines anderen Kolbens, 4 a perspective view through the inlet opening of another piston,

5: ein Ausschnitt aus einem anderen Kolben im Schnitt mit einer Auftrefffläche mit planer Form, 5 : a section of another piston in section with a plane of incidence with a flat shape,

6: ein Ausschnitt aus einem anderen Kolben im Schnitt mit einer Auftrefffläche mit gekrümmter Form
und 6 : a section of another piston in section with an impact surface with a curved shape
and

7: ein Ausschnitt aus einem anderen Kolben im Schnitt mit einer Auftrefffläche mit kantiger Form. 7 : a section of another piston in section with an impact surface with an edged shape.

In den 1 bis 3 ist ein Ausschnitt eines Kühlkanalkolbens für eine Brennkraftmaschine dargestellt, der unter Anderem in dem Bereich des Kolbenbodens einen Kühlkanal 1 und eine Ringpartie mit mehreren Ringnuten zur Aufnahme von Kolbenringen, der zwei Kolbenschäfte und zwei Verbindungswände mit jeweils einer Bohrung zur Aufnahme eines Bolzen aufweist. Ein solcher Kolben besteht beispielsweise aus einem Leichtmetallwerkstoff, wie beispielsweise Aluminium, Magnesium oder einer deren Legierungen, oder aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise einem Stahlwerkstoff oder einem Werkstoff zum Gießen. Zu Vereinfachung ist in den 1 bis 3 ausschließlich der Kühlkanal 1 des Kolbens als Ausschnitt dargestellt.In the 1 to 3 is a section of a cooling channel piston for an internal combustion engine, which, inter alia, in the region of the piston head, a cooling channel 1 and a ring member having a plurality of annular grooves for receiving piston rings, the two piston shafts and two connecting walls, each having a bore for receiving a bolt. Such a piston consists for example of a light metal material, such as aluminum, magnesium or their alloys, or of a metallic material, such as a steel material or a material for casting. To simplification is in the 1 to 3 excluding the cooling channel 1 of the piston shown as a section.

Der Kühlkanal 1 ist im Ausführungsbeispiel vollständig radial in dem Kolben umlaufend, wobei der Mittelpunkt des Kühlkanals 1 durch eine Hubachse 10 des Kolbens hindurchgeht.The cooling channel 1 is in the embodiment completely radially in the piston circumferentially, wherein the center of the cooling channel 1 through a lifting axis 10 goes through the piston.

Der Kolben weist gemäß 1 bis 3 des Weiteren eine Eintrittsöffnung 2 auf, die eine Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Inneren des Kühlkanals 1 herstellt. Die Eintrittsöffnung 2 ist als Öffnung gestaltet, so dass dem Kühlkanal 1 Kühlmittel durch diese Eintrittsöffnung 2 zugeführt werden kann. Des Weiteren weist der Kühlkanal 1 eine Auftrefffläche 3 auf, die gegenüberliegend der Eintrittsöffnung 2 angeordnet ist. Bezogen auf den Kühlkanal 1 ist die Auftrefffläche 3 an der Oberseite des Kühlkanals 1 angeordnet.The piston points according 1 to 3 Furthermore, an inlet opening 2 on, the connection between the internal combustion engine and the interior of the cooling channel 1 manufactures. The entrance opening 2 is designed as an opening, allowing the cooling channel 1 Coolant through this inlet 2 can be supplied. Furthermore, the cooling channel 1 an impact surface 3 on, the opposite of the entrance opening 2 is arranged. Related to the cooling channel 1 is the impact area 3 at the top of the cooling channel 1 arranged.

Gemäß den 1 bis 3 ist entnehmbar, dass die Auftrefffläche 3 derart in dem Kühlkanal 1 angeordnet ist, dass diese die Abmessungen des Kühlkanals 1 verringert. Durch die Ausgestaltung der Auftrefffläche 3 in der speziellen Form eines flachen schalenförmig ausgebildeten Tals in dem Kühlkanal 1 verringert sich der Querschnitt des Kühlkanals 1 im Bereich der Auftrefffläche 3 bezogen auf den restlichen Kühlkanal 1.According to the 1 to 3 is removable, that the impact surface 3 such in the cooling channel 1 is arranged that these are the dimensions of the cooling channel 1 reduced. Due to the design of the impact surface 3 in the special shape of a shallow bowl-shaped valley in the cooling channel 1 decreases the cross section of the cooling channel 1 in the area of the impact surface 3 based on the remaining cooling channel 1 ,

Des Weiteren weist der Kühlkanalkolben gemäß den 1 bis 3 in seinen Kühlkanal 1 eine nicht dargestellte Austrittsöffnung auf.Furthermore, the cooling channel piston according to the 1 to 3 in his cooling channel 1 an outlet opening, not shown.

In den 1 bis 3 ist des Weiteren eine Einspritzdüse 9 als weitere Komponente der Brennkraftmaschine dargestellt. Die Einspritzdüse 9 ist in geneigter Position bezogen auf die Hubachse 10 des Kolbens in der Brennkraftmaschine ausgerichtet. Die Neigung ist besonders gut in der 2 erkennbar. Beispielsweise ist es möglich, dass die Einspritzdüse 9 in einem in den 1 bis 3 nicht dargestellten Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine fest montiert ist.In the 1 to 3 is also an injection nozzle 9 shown as another component of the internal combustion engine. The injector 9 is in an inclined position relative to the lifting axis 10 aligned the piston in the internal combustion engine. The inclination is especially good in the 2 recognizable. For example, it is possible for the injector 9 in one in the 1 to 3 not shown crankcase of the internal combustion engine is firmly mounted.

Die Einspritzdüse 9 wird mit Kühlmittel beispielsweise in Form von Motoröl der Brennkraftmaschine beaufschlagt, so dass das Kühlmittel durch die düsenförmig ausgebildete Austrittsstelle der Einspritzdüse 9 als freier Strahl 8 in Richtung Eintrittsöffnung 2 spritzt. Die Einspritzdüse 9 ist dabei so in der Brennkraftmaschine positioniert, dass der ausgespritzte Strahl 8 in Richtung der Eintrittsöffnung 2 ausgerichtet ist, so dass der Strahl 8 überhaupt in die Eintrittsöffnung 2 eintreten kann. Die Düsenaustrittsfläche, die senkrecht zu dem aus der düsenförmig ausgebildeten Austrittsstelle austretenden Strahl 8 angeordnet ist und an der der Strahl 8 aus der Einspritzdüse 9 austritt, ist dabei nahezu parallel zur Auftrefffläche 3 ausgerichtet. Mittels der Ausrichtung der Einspritzdüse 9 ist somit der freie Strahl 8 ausgerichtet. Der Strahl 8 verläuft dabei nicht parallel zur Hubachse 10.The injector 9 is acted upon by coolant, for example in the form of engine oil of the internal combustion engine, so that the coolant through the nozzle-shaped exit point of the injection nozzle 9 as a free beam 8th in the direction of the entrance opening 2 injected. The injector 9 is positioned in the internal combustion engine so that the ejected jet 8th in the direction of the inlet opening 2 is aligned so that the beam 8th at all in the entrance opening 2 can occur. The nozzle exit surface perpendicular to the jet emerging from the nozzle-shaped exit point 8th is arranged and at the the beam 8th from the injection nozzle 9 exit, is almost parallel to the impact surface 3 aligned. By means of the alignment of the injection nozzle 9 is thus the free ray 8th aligned. The beam 8th does not run parallel to the stroke axis 10 ,

Zur Kühlung des Kolbens tritt Kühlmittel mit Hilfe der Einspritzdüse 9 durch die Eintrittsöffnung 2 in den Kühlkanal 1 ein, durchströmt den Kühlkanal 1 zur Wärmeaufnahme und verlässt als erwärmtes Kühlmittel den Kühlkanal 1 durch die Austrittsöffnung zur Wärmeabfuhr des Kolbens, so dass mit Hilfe des durch den Kühlkanal 1 durchströmenden Kühlmittels der Kolben einfach und gut kühlbar ist.To cool the piston, coolant enters through the injector 9 through the entrance opening 2 in the cooling channel 1 a, flows through the cooling channel 1 for heat absorption and leaves as the heated coolant the cooling channel 1 through the outlet opening for heat dissipation of the piston, so that with the help of the through the cooling channel 1 flowing through the piston is easy and easy to cool.

Im Folgenden wird der Eintritt des Kühlmittels in den Kühlkanal 1 gemäß den 1 bis 3 im Detail beschrieben:
Aus der Einspritzdüse 9 tritt während des Betriebs des Kolbens in der Brennkraftmaschine der Strahl 8 aus Kühlmittel aus, der anschließend sich in Richtung Kühlkanal 1 bewegt. Anschließend dringt der Strahl 8 durch die Eintrittsöffnung 2 hindurch in den Kühlkanal 1 ein, wobei das Kühlmittel in einem freien Strahl 8 eintritt. Darauf folgend trifft der Strahl 8 aus Kühlmittel auf die Auftrefffläche 3 des Kühlkanals 1 auf und wird nach dem Auftreffen so in dem Kühlkanal 1 aufgeteilt, dass mittels des aufgeteilten Strahls 8 eine optimale Kühlung des Kolbens während des Betriebs in der Brennkraftmaschine möglich ist. In der 2 ist besonders gut der Auftreffpunkt des Strahls 8 an der Oberseite des Kühlkanals 1 auf der Auftrefffläche 3 erkennbar.The following is the entry of the coolant in the cooling channel 1 according to the 1 to 3 described in detail:
From the injector 9 During the operation of the piston in the internal combustion engine, the jet occurs 8th from coolant, which then moves towards the cooling channel 1 emotional. Then the jet penetrates 8th through the entrance opening 2 through into the cooling channel 1 a, wherein the coolant in a free jet 8th entry. Subsequently, the beam hits 8th from coolant to the impact surface 3 of the cooling channel 1 on and after impact so in the cooling channel 1 split that by means of the split beam 8th optimum cooling of the piston during operation in the internal combustion engine is possible. In the 2 is especially good the point of impact of the beam 8th at the top of the cooling channel 1 on the impact surface 3 recognizable.

Die Auftrefffläche 3 ist dabei so in dem Kühlkanal 1 des Kolbens ausgerichtet und angeordnet und weist daneben die vorhergehend beschriebene spezielle Form auf, dass die Auftrefffläche 3 während der Bewegung des Kolbens senkrecht zu dem durch die Eintrittsöffnung 2 in den Kühlkanal 1 eintretenden Strahl 8 ausgerichtet ist. Das senkrechte Auftreffen des Strahls 8 auf der Auftrefffläche 3 ist somit bei jeder Lage des Kolbens in der Brennkraftmaschine während des Betriebs möglich, wodurch eine bestimmte Menge an Kühlmittel in den jeweiligen Bereich des Kühlkanals 1 eintritt und eine bestimmte, gewünschte Verteilung von Kühlmittel in dem Kühlkanal 1 ermöglicht.The impact area 3 is doing so in the cooling channel 1 aligned and arranged the piston next to the previously described special form that the impact surface 3 during the movement of the piston perpendicular to the through the inlet opening 2 in the cooling channel 1 entering beam 8th is aligned. The vertical impact of the beam 8th on the impact surface 3 is thus in every position of the piston in the Internal combustion engine during operation possible, whereby a certain amount of coolant in the respective region of the cooling channel 1 enters and a certain desired distribution of coolant in the cooling channel 1 allows.

Während der Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine ist es gewährleistet, dass der Strahl 8 kontinuierlich durch die Eintrittsöffnung 2 in den Kühlkanal 1 eintritt, indem die Eintrittsöffnung 2 im Ausführungsbeispiel von ihrer Form her, beispielsweise bezüglich des Durchmessers der Eintrittsöffnung 2, geeignet gestaltet ist. Alternativ ist es möglich, dass der Strahl 8 diskontinuierlich durch die Eintrittsöffnung 2 in den Kühlkanal 1 eintritt, wobei der Strahl 8 während der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens in Richtung der Hubachse 10 während des Betriebs des Kolbens nur bei bestimmten Positionen des Kolbens durch die Eintrittsöffnung 2 hindurchtreten kann, in dem die Eintrittsöffnung 2 passend gestaltet ist.During the movement of the piston in the internal combustion engine, it is ensured that the jet 8th continuously through the inlet 2 in the cooling channel 1 enters by the inlet 2 in the embodiment of their shape ago, for example, with respect to the diameter of the inlet opening 2 , is designed appropriately. Alternatively, it is possible that the beam 8th discontinuously through the inlet 2 in the cooling channel 1 enters, with the beam 8th during the up and down movement of the piston in the direction of the stroke axis 10 during operation of the piston only at certain positions of the piston through the inlet opening 2 can pass, in which the inlet opening 2 is designed appropriately.

In der 4 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Kühlkanalkolbens als Ausschnitt dargestellt, der unter Anderem einen Kühlkanal 1 aufweist. Gemäß 4 weist der Kolben eine Eintrittsöffnung 2 auf, die in den Kühlkanal 1 hinreicht und eine Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem inneren des Kühlkanals 1 herstellt. Der Rand der Eintrittsöffnung 2 ist gemäß 4 abgerundet. Der Kolben weist des Weiteren eine nicht dargestellte Austrittsöffnung für das Kühlmittel auf, das den Kühlkanal 1 durchströmt hat.In the 4 is a perspective view of another cooling channel piston shown as a detail, which, inter alia, a cooling channel 1 having. According to 4 the piston has an inlet opening 2 on that in the cooling channel 1 sufficient and a connection between the internal combustion engine and the interior of the cooling channel 1 manufactures. The edge of the inlet 2 is according to 4 rounded. The piston further has an outlet opening, not shown, for the coolant, which forms the cooling channel 1 flowed through.

Auf der der Eintrittsöffnung 2 gegenüberliegenden Seite des Kühlkanals 1 Ist eine Auftrefffläche 4 angeordnet. Diese ist an der Oberseite des Kühlkanals 1 positioniert. Diese weist gemäß der 4 eine spezielle Form nach Art eines mehreckigen, geschnittenen Kegels auf, der in den Kühlkanal 1 hineinragt.On the entrance opening 2 opposite side of the cooling channel 1 Is an impact area 4 arranged. This is at the top of the cooling channel 1 positioned. This has according to the 4 a special shape in the manner of a polygonal, cut cone, in the cooling channel 1 protrudes.

Es ist dabei mittels der Anordnung der Auftrefffläche 4 in dem Kühlkanal 1 und deren speziellen Form möglich, dass ein durch die Eintrittsöffnung 2 eintretender Kühlmittel-Strahl aus einer in der 4 nicht dargestellten Einspritzdüse der Brennkraftmaschine mit einer bestimmten Menge in dem jeweiligen Bereich des Kühlkanals 1 mittels der Auftrefffläche 4 verteilt wird.It is by means of the arrangement of the impact surface 4 in the cooling channel 1 and its special shape possible that one through the inlet opening 2 incoming coolant jet from a in the 4 Not shown injector of the internal combustion engine with a certain amount in the respective region of the cooling channel 1 by means of the impact surface 4 is distributed.

Gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung der Auftrefffläche 4 in dem Kühlkanal 1 und deren speziellen Form ist es möglich, dass der durch die Eintrittsöffnung 2 beispielsweise mit Hilfe der Einspritzdüse eingespritzte Strahl senkrecht zu der Auftrefffläche 4 während der Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine auftrifft, wodurch eine optimale Kühlung des Kolbens gewährleistet ist. Der in den Kühlkanal 1 eingespritzte Strahl 8 aus Kühlmittel trifft demzufolge während des Betriebs des Kolbens in einer Brennkraftmaschine immer mit einem Impuls in Normalrichtung auf der Auftrefffläche 4 auf.According to the inventive arrangement of the impact surface 4 in the cooling channel 1 and its special shape, it is possible that through the inlet opening 2 for example, with the aid of the injection nozzle injected jet perpendicular to the impact surface 4 during the movement of the piston impinges in the internal combustion engine, whereby an optimal cooling of the piston is ensured. The in the cooling channel 1 injected jet 8th from coolant therefore always hits during the operation of the piston in an internal combustion engine with a pulse in the normal direction on the impact surface 4 on.

5 zeigt einen Ausschnitt aus einem anderen Kolben für eine Brennkraftmaschine im Schnitt mit einer Auftrefffläche 5, die eine plane Form aufweist. Die Auftrefffläche 5 ist dabei in dem nur ausschnittsweise dargestellten Kühlkanal angeordnet, der vollständig radial umlaufend im Kolben ist. 5 shows a section of another piston for an internal combustion engine in section with an impact surface 5 which has a flat shape. The impact area 5 is arranged in the cooling channel only partially shown, which is completely radially encircling the piston.

Im Folgenden wird das Auftreffen eines Strahls 8 aus Kühlmittel auf die plane Auftrefffläche 5 beschrieben. Dazu tritt der Strahl 8 aus einer Einspritzdüse 9 gemäß 5 aus und trifft durch eine nicht dargestellte Eintrittsöffnung des Kolbens in den Kühlkanal eintritt, wobei dabei das Kühlmittel von der Einspritzdüse 9 in die Eintrittsöffnung in einem freien Strahl 8 eintritt.The following is the impact of a beam 8th from coolant to the plane impact surface 5 described. For this the beam enters 8th from an injection nozzle 9 according to 5 from and hits through an inlet opening of the piston, not shown, enters the cooling channel, in which case the coolant from the injection nozzle 9 into the inlet opening in a free jet 8th entry.

Anschließend trifft der Strahl 8 aus Kühlmittel auf der Auftrefffläche 5 auf, wobei diese so in dem Kühlkanal angeordnet ist, dass diese während der Bewegung des Kolbens in Richtung einer Hubachse 10 immer senkrecht zu dem durch die Eintrittsöffnung in den Kühlkanal eintretenden Strahl 8 ausgerichtet ist. Die Ausrichtung des Strahls 8 ist während des Einspritzens in den Kühlkanal nicht parallel zur Hubachse 10.Then the beam hits 8th from coolant on the impact surface 5 on, which is arranged in the cooling channel, that during the movement of the piston in the direction of a lifting axis 10 always perpendicular to the entering through the inlet opening in the cooling channel beam 8th is aligned. The orientation of the beam 8th is not parallel to the stroke axis during injection into the cooling channel 10 ,

Je nach Anordnung der Auftrefffläche 5 in dem Kühlkanal ist dabei eine bestimmte, gleichbleibende Menge an Kühlmittel kontinuierlich während der Bewegung des Kolbens in den jeweiligen Bereich des Kühlkanal nach dem Auftreffen des Strahls 8 auf der Auftrefffläche 5 einleitbar, so dass es zu einer gleichmäßigen Umverteilung kommt.Depending on the arrangement of the impact surface 5 In the cooling channel is a certain, constant amount of coolant continuously during the movement of the piston in the respective region of the cooling channel after the impingement of the jet 8th on the impact surface 5 Introduce, so that it comes to a uniform redistribution.

6 zeigt einen Ausschnitt aus einem anderen Kolben für eine Brennkraftmaschine im Schnitt mit einer Auftrefffläche 6, die eine gekrümmte Form aufweist. Die Auftrefffläche 6 ist dabei in dem nur ausschnittsweise dargestellten Kühlkanal poitioniert, wobei der Kühlkanal im Kolben vollständig radial umlaufend angeordnet ist. 6 shows a section of another piston for an internal combustion engine in section with an impact surface 6 which has a curved shape. The impact area 6 is poitioniert in the only partially shown cooling channel, wherein the cooling channel is arranged in the piston completely radially encircling.

Die Auftrefffläche 6 weist dabei eine gekrümmte Form nach Art einer Tropfenform auf, die dazu führt, dass die Oberfläche der Auftrefffläche 6 im Ausführungbeispiel eine Freiformfläche ist.The impact area 6 has a curved shape in the manner of a teardrop shape, which leads to the surface of the impact surface 6 in the embodiment example is a free-form surface.

Im Folgenden wird das Auftreffen eines freien Strahls 8 aus Kühlmittel auf die gekrümmte Auftrefffläche 6 beschrieben. Dazu tritt der freie Strahl 8 aus einer Einspritzdüse 9 gemäß 6 aus und trifft durch eine nicht dargestellte Eintrittsöffnung des Kolbens in den Kühlkanal ein.The following is the impact of a free jet 8th from coolant to the curved impact surface 6 described. In addition, the free beam occurs 8th from an injection nozzle 9 according to 6 from and enters through a non-illustrated inlet opening of the piston in the cooling channel.

Darauf folgend trifft der Strahl 8 auf die Oberfläche der Auftrefffläche 6 auf. Dabei ist der Strahl 8 während der Bewegung des Kolbens immer senkrecht, dass heißt normal zur gekrümmten Oberfläche der Auftrefffläche 6, auf die Auftrefffläche 6 auftreffend.Subsequently, the beam hits 8th on the surface of the impact surface 6 on. Here is the beam 8th during the movement of the piston always perpendicular, that is normal to the curved surface of the impact surface 6 , on the impact surface 6 impinging.

Mittels der Form der Oberfläche der Auftrefffläche 6 ist eine gezielte Aufteilung des Strahls 8 während der Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine möglich, so dass der jeweils aufgeteilte Anteil nach dem Auftreffen auf der Oberfläche des Auftrefffläche 6 in den jeweiligen Bereich des in dem Kolben umlaufenden Kühlkanals eingeleitet wird. Im Ausführungsbeispiel variieren die aufgeteilten Anteile mit der Position des Kolbens in der Brennkraftmaschine. Dadurch ist eine optimale, angepasste Kühlung des Kolbens gewährleistet.By means of the shape of the surface of the impact surface 6 is a targeted division of the beam 8th during the movement of the piston in the internal combustion engine possible, so that the respective split portion after hitting the surface of the impact surface 6 is introduced into the respective region of the circulating in the piston cooling passage. In the exemplary embodiment, the split portions vary with the position of the piston in the internal combustion engine. This ensures optimum, customized cooling of the piston.

In 7 ist ein Ausschnitt aus einem anderen Kolben im Schnitt mit einer Auftrefffläche 7 dargestellt. Die Auftrefffläche 7 weist im Ausführungsbeispiel eine kantige Form auf. Dadurch wird die Auftrefffläche 7 an den beiden Kanten in drei Teilflächen 7A, 7B, 7C aufgeteilt. Die Auftrefffläche 7 ist dabei in dem nur ausschnittsweise dargestellten Kühlkanal des Kolbens angeordnet. Der Kühlkanal ist im Kolben vollständig radial umlaufend im Kolben angeordnet.In 7 is a section of another piston in section with an impact surface 7 shown. The impact area 7 has an edgy shape in the embodiment. This will cause the impact area 7 at the two edges in three sub-areas 7A . 7B . 7C divided up. The impact area 7 is arranged in the only partially shown cooling channel of the piston. The cooling channel is arranged in the piston completely radially encircling the piston.

Gemäß 7 bildet die Auftrefffläche 7 bezogen auf eine Hubachse 10 des Kolbens drei unterschiedliche Winkel α, β, γ. So bildet die graphisch (mittels gestrichelter Linie) verlängerte Teilfläche 7A mit der Hubachse 10 des Kolbens den Winkel α, die graphisch verlängerte Teilfläche 7B mit der Hubachse 10 den Winkel β und die graphisch verlängerte Teilfläche 7C mit der Hubachse 10 den Winkel γ. Dadurch ist eine gewünschte variierende Verteilung von Kühlmittel während der Bewegung des Kolbens abhängig von der Lage des Kolbens in der Brennkraftmaschine in den jeweiligen Bereich des Kühlkanals des Kolbens möglich, wodurch der Kolben optimal kühlbar ist. Dieses wird im Folgenden im Detail beschrieben:
Mittels einer Einspritzdüse 9 tritt kontinuierlich zum Kühlen des Kolbens Kühlmittel in Form eines freien Strahls 8 auf die Auftrefffläche 7. Gemäß 4 tritt der Strahl 8 bei einer bestimmten Position des Kolbens in der Brennkraftmaschine während seiner Bewegung beispielhaft senkrecht auf die Teilfläche 7B auf. Dadurch wird eine bestimmte Menge an Kühlmittel nach dem Auftreffen des Strahls 8 von der Teilfläche 7B in den jeweiligen Bereich des Kühlkanals geleitet.According to 7 forms the impact surface 7 relative to a lifting axis 10 of the piston three different angles α, β, γ. Thus forms the graphically (by means of dashed line) extended partial area 7A with the lifting axis 10 of the piston the angle α, the graphically prolonged partial surface 7B with the lifting axis 10 the angle β and the graphically extended partial surface 7C with the lifting axis 10 the angle γ. Thereby, a desired varying distribution of coolant during the movement of the piston is possible depending on the position of the piston in the internal combustion engine in the respective region of the cooling channel of the piston, whereby the piston is optimally cooled. This is described in detail below:
By means of an injection nozzle 9 occurs continuously to cool the piston coolant in the form of a free jet 8th on the impact surface 7 , According to 4 the beam occurs 8th at a certain position of the piston in the internal combustion engine during its movement, for example, perpendicular to the partial surface 7B on. This will cause a certain amount of coolant after the jet hits 8th from the subarea 7B directed into the respective region of the cooling channel.

Durch die Bewegung des Kolbens wandert der Strahl 8 anschließend in Richtung Teilfläche 7C. Wenn der Strahl 8 diese Teilfläche 7C erreicht hat, tritt nach dem Auftreffen des Strahls 8 senkrecht auf die Teilfläche 7C während der Bewegung des Kolbens eine andere Menge an Kühlmittel in den jeweiligen Bereich des Kühlkanals. Es hat sich somit die Menge des in den jeweiligen Kühlkanalbereich eingeleiteten Kühlmittels verändert.The movement of the piston causes the jet to move 8th then in the direction of the partial surface 7C , If the beam 8th this subarea 7C has reached, occurs after the impact of the beam 8th perpendicular to the partial surface 7C during the movement of the piston, a different amount of coolant in the respective region of the cooling channel. It has thus changed the amount of introduced into the respective cooling channel region coolant.

Im Rahmen der zyklischen Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine wandert der Strahl 8 von der Teilfläche 7C über die Teilfläche 7B zur Teilfläche 7A. Nach Erreichen der Teilfläche 7A trifft der Strahl 8 während der Bewegung des Kolbens auch senkrecht auf die Teilfläche 7A auf. Die dabei an der Teilfläche 7A reflektierte Menge des Strahls 8 aus Kühlmittel wird in einem anderen bestimmten Anteil in den jeweiligen Bereich des Kühlkanals aufgeteilt, so dass auch bei dem Auftreffen des Strahls 8 auf der Teilfläche 7A eine optimale Kühlung des Kolbens weiterhin gewährleistet ist.As part of the cyclic movement of the piston in the internal combustion engine, the jet moves 8th from the subarea 7C over the subarea 7B to the partial area 7A , After reaching the partial surface 7A the beam hits 8th during the movement of the piston also perpendicular to the partial surface 7A on. The thereby at the part surface 7A reflected amount of the beam 8th From coolant is divided in another specific proportion in the respective region of the cooling channel, so that even when the jet 8th on the part surface 7A optimal cooling of the piston is still guaranteed.

Im Rahmen der Bewegung des Kolbens in der Brennkraftmaschine wandert der Strahl 8 anschließend in Richtung Teilfläche 7B und nach dem senkrechten Auftreffen auf diese Teilfläche 7B wiederholt sich oben beschriebener Vorgang zyklisch mit der Bewegung des Kolbens, wobei immer eine optimale Kühlung durch die sich verändernden Anteile aus Kühlmittel in dem jeweiligen Kühlkanalbereich gewährleistet ist.As part of movement of the piston in the internal combustion engine the jet moves 8th then in the direction of the partial surface 7B and after the vertical impact on this part 7B The process described above is repeated cyclically with the movement of the piston, whereby an optimal cooling is always ensured by the changing proportions of coolant in the respective cooling channel area.

Der Strahl 8 tritt dabei gemäß 7 nicht parallel zur Hubachse 10 während seiner Bewegung auf die Auftrefffläche 7 auf.The beam 8th occurs in accordance with 7 not parallel to the stroke axis 10 while moving on the impact surface 7 on.

Beispielsweise ist es während des Bewegungszyklus des Kolbens durch die Ausgestaltung der Auftrefffläche 7 möglich, dass das als Strahl 8 senkrecht auf die Teilflächen 7A, 7C auftreffende Kühlmittel nach dem Auftreffen auf die Teilfläche 7A und 7C zu jeweils 50% in die jeweiligen Kühlkanalbereiche eingeleitet wird. Beim Auftreffen des Strahls 8 auf die Teilfläche 7B tritt beispielsweise 100% in ausschließlich den einen Bereich des Kühlkanals, wohingegen in den anderen Bereich des Kühlkanals nahezu kein Kühlmittel eingeleitet wird. Während der Bewegung des Kolbens tritt der Strahl 8 immer senkrecht auf die jeweilige Teilfläche 7A, 7B, 7C auf.For example, it is during the movement cycle of the piston by the design of the impact surface 7 possible that as a beam 8th perpendicular to the faces 7A . 7C impinging coolant after hitting the partial surface 7A and 7C is introduced to each 50% in the respective cooling channel areas. Upon impact of the beam 8th on the part surface 7B For example, occurs 100% in only one area of the cooling channel, whereas in the other area of the cooling channel almost no coolant is introduced. During the movement of the piston, the jet enters 8th always perpendicular to the respective surface 7A . 7B . 7C on.

Im folgenden wird die Erfindung noch einmal kurz mit anderen Worten wiedergegeben:
Die Erfindung betrifft einen Kahlkanalkolben, wobei in diesem Kühlkanalkolben im Kolbenboden ein radial umlaufender Kühlkanal angeordnet ist. Der radial umlaufende Kühlkanal befindet sich konzentrisch hinter einem Ringfeld des Kühlkanalkolbens, wobei innerhalb des Kühlkanals oder diesen überdeckend eine Brennraummulde vorhanden sein kann, aber nicht muss.In the following the invention will briefly be given again in other words:
The invention relates to a Kahlkanalkolben, wherein in this cooling channel piston in the piston head, a radially encircling cooling channel is arranged. The radially encircling cooling channel is located concentrically behind a ring field of the cooling channel piston, wherein within the cooling channel or this covering a combustion bowl can be present, but need not.

Der Kühlkanal hat zumindest eine Eintritts- und Austrittsöffnung für ein Kühlmedium, im Regelfall Motoröl. Dieses Kühlmedium wird in die zumindest eine Eintrittsöffnung eingespritzt, zirkuliert dann in dem Kühlkanal zwecks Wärmeaufnahme und anschließender Wärmeabfuhr beim austreten durch die zumindest eine Austrittsöffnung im Regelfall in den Innenbereich des Kühlkanalskolbens.The cooling channel has at least one inlet and outlet opening for a cooling medium, usually engine oil. This cooling medium is injected into the at least one inlet opening, then circulates in the cooling channel for the purpose of heat absorption and subsequent heat dissipation when exiting through the at least one outlet opening as a rule into the inner region of the cooling channel piston.

Innerhalb des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine, in dem auch die sich auf- und abbewegenden Kühlkanalkolben befinden, befinden sich zugehörige Einspritzdüsen für das Kühlmedium.Within the crankcase of the internal combustion engine, in which the up and down moving cooling channel piston are located, there are associated injection nozzles for the cooling medium.

Bei Einspritzdüsen für das Kühlmedium, deren Einspritzstrahl in etwa parallel zu der Kolbenhubachse verläuft, ist etwa im Scheitelpunkt der Eintrittsöffnung ein sogenannter Strahlteiler vorhanden, der bewirkt, dass der eingespritzte Kühlmediumstrahl zu beiden Seite in die zugehörigen Kühlkanalbereiche aufgeteilt wird. Dabei ist es bekannt, dass dieser Strahlteiler so ausgerichtet und angeordnet ist, dass der auftreffende Kühlmediumstrahl in nahezu gleichen Teilen in die beiden Kühlkanalbereiche, insbesondere die Kühlkanalhälften, aufgeteilt wird.In the case of injection nozzles for the cooling medium, the injection jet of which runs approximately parallel to the piston stroke axis, a so-called beam splitter is present approximately at the vertex of the inlet opening, which causes the injected cooling medium jet to be divided on both sides into the associated cooling channel regions. It is known that this beam splitter is aligned and arranged so that the impinging cooling medium jet is divided in almost equal parts in the two cooling channel areas, in particular the cooling channel halves.

Darüber hinaus ist es bekannt, dass Einspritzdüsen für das Kühlmedium im Kurbelgehäuse angeordnet sind, die in Bezug auf die Kolbenhubachse schräg gestellt sind. In diesem Fall bewirkt der Strahlteiler in dem Scheitelpunkt des Kühlkanals im Bereich der Eintrittsöffnung nicht die gewünschte gleichmäßige Aufteilung des eingespritzten Kühlmediums in gleichen Teilen in die beiden Kühlkanalbereiche. Das bedeutet, dass das eingespritzte Kühlmedium zu deutlich unterschiedlichen Teilen in die eine und in die andere Kühlkanalhälfte (allgemein Kühlkanalbereich) eingespritzt bzw. aufgeteilt wird. Dies wiederum bewirkt, dass unterschiedlich große Volumina vom Kühlmedium durch den Kühlkanal von der Eintrittsöffnung bis zu der Austrittsöffnung strömen und dabei unterschiedliche Wärmemengen aufnehmen. Somit kommt es zu Bereichen im Kolbenboden, die einerseits mehr und andererseits weniger gekühlt werden in Folge der unterschiedlichen Volumina der Kühlmediumströme, sodass es dadurch zu unerwünschten Belastungen und gegebenenfalls Beschädigungen des Kolbenbodens im Betrieb in der Brennkraftmaschine kommen kann.In addition, it is known that injection nozzles for the cooling medium are arranged in the crankcase, which are inclined with respect to the Kolbenhubachse. In this case, the beam splitter in the vertex of the cooling channel in the region of the inlet opening does not effect the desired uniform distribution of the injected cooling medium in equal parts into the two cooling channel regions. This means that the injected cooling medium is injected or divided into significantly different parts in one and the other cooling channel half (generally cooling channel region). This in turn causes differently sized volumes of cooling medium flow through the cooling channel from the inlet opening to the outlet opening and absorb different amounts of heat. Thus, there are areas in the piston crown, on the one hand more and less cooled on the other hand, due to the different volumes of cooling medium flows, so that it can lead to undesirable loading and possibly damage the piston head during operation in the internal combustion engine.

Der Kühlkanal ist so zu gestalten, dass bei in Bezug auf die Kolbenhubachse schräg gestellten Einspritzdüsen für das Kühlmedium trotzdem eine gleichmäßige Aufteilung des eingespritzten Kühlmediumvolumens in die eine und in die andere Kühlkanalhälfte erfolgt.The cooling channel is to be designed so that in spite of an angle with respect to the Kolbenhubachse injection nozzles for the cooling medium, a uniform distribution of the injected cooling medium volume takes place in one and in the other cooling channel half.

Hierzu ist vorgesehen, dass der Kühlkanal im Bereich seines oberhalb der Eintrittsöffnung liegenden Bereiches eine vorzugsweise plane oder auch gestufte oder gekrümmte Fläche aufweist, wobei die Fläche senkrecht zu der Längsachse des Einspritzstrahles des Kühlmediums ausgerichtet ist. Das bedeutet folglich, dass die Fläche, die oberhalb der Eintrittsöffnung die Begrenzung des Kühlkanals bildet, im gleichen Winkel zu der Kolbenhubachse angestellt ist, wie es die Einspritzdüse für das Kühlmedium im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ist. Das heißt, dass der Strahl des Kühlmediums die Einspitzdüse verlässt und längs einer Längsachse durch die Eintrittsöffnung in den Kühlkanal eintritt und an seinem oberen Ende auf die insbesondere plane Fläche trifft. Dabei ist durch die Erfindung sichergestellt, dass der Einspritzstrahl immer senkrecht auf die plane Fläche am oberen Ende des Kühlkanals auftrifft, wobei die Längsachse, die durch den Einspritzstrahl verläuft, von – einer parallelen Ausrichtung zu der Kolbenhubachse abweicht. Durch diese besonders vorteilhafte Ausrichtung sowohl des Anstellwinkels der Einspritzdüse für das Kühlmedium in Bezug auf die Kolbenhubachse und die zugehörige Ausrichtung (Anstellung) der plane Fläche des Kühlkanals oberhalb der Eintrittsöffnung wird sichergestellt, das unabhängig von der Stellung des Kolbens während seiner Auf- und Abbewegung zwischen den oberen und den unteren Totpunkt die gleiche Menge Kühlmedium in den einen und in den anderen gegenüberliegenden Kühlkanalabschnitt geleitet wird. Damit der Kühlmediumstrahl immer auf diese plane Fläche auftreffen kann, ist der Querschnitt der Eintrittsöffnung und die zugehörige Größe der plane Fläche des Kühlkanals oberhalb der Eintrittsöffnung ausreichend groß gewählt, damit bei der Bewegung des Kolbens zwischen den oberen und den unteren Totpunkt und wieder zurück immer Kühlmedium in die Eintrittsöffnung eingespritzt werden kann. Alternativ dazu ist es denkbar, den Querschnitt der Eintrittsöffnung so zu wählen, dass nur während einer Teilbewegung zwischen dem oberen und unteren Totpunkt der Kühlmediumstrahl durch die Eintrittsöffnung auf die plane Fläche gelangen kann, während der anderen Teilbewegungen (z. B. kurz vor und nach des oberen bzw. unteren Totpunktes) die Einspritzung von Kühlmedium unterbleibt.For this purpose, it is provided that the cooling channel in the region of its area located above the inlet opening has a preferably plane or also stepped or curved surface, wherein the surface is oriented perpendicular to the longitudinal axis of the injection jet of the cooling medium. This therefore means that the surface which forms the boundary of the cooling channel above the inlet opening is set at the same angle to the piston stroke axis as the injector for the cooling medium in the crankcase of the internal combustion engine. This means that the jet of the cooling medium leaves the injection nozzle and enters the cooling channel along a longitudinal axis through the inlet opening and strikes the particular flat surface at its upper end. It is ensured by the invention that the injection jet always impinges perpendicular to the flat surface at the upper end of the cooling channel, wherein the longitudinal axis which passes through the injection beam, deviates from - a parallel orientation to the piston stroke. This particularly advantageous orientation of both the angle of attack of the injection nozzle for the cooling medium with respect to the Kolbenhubachse and the associated orientation (employment) of the flat surface of the cooling channel above the inlet opening is ensured, regardless of the position of the piston during its up and down movement between the top and bottom dead center, the same amount of cooling medium is passed into one and the other opposite cooling channel section. Thus, the cooling medium beam can always impinge on this flat surface, the cross section of the inlet opening and the associated size of the flat surface of the cooling channel above the inlet opening is chosen sufficiently large, so that during the movement of the piston between the top and bottom dead center and back always cooling medium can be injected into the inlet. Alternatively, it is conceivable to choose the cross section of the inlet opening so that only during a partial movement between the top and bottom dead center of the cooling medium beam can pass through the inlet opening on the flat surface, while the other partial movements (eg shortly before and after of the top and bottom dead center), the injection of cooling medium is omitted.

Gemäß der Erfindung wird also am Kühlkanal oben eine Fläche angebracht. Die Fläche steht immer senkrecht zu den eingespritzten Ölstrahl (also parallel zu der Düsenaustrittsfläche). Die Position der Fläche kann als Erhebung (d. h. über die Höhe des oberen Scheitelpunktes des Kühlkanals hinaus) oder als Absenkung (d. h. unterhalb des oberen Scheitelpunktes des Kühlkanals) ausgebildet sein. Die Neigung kann bis 3 Winkel erhalten. Bei der parallel Verschiebung der Kühlkanal-Normalfläche (bzgl. des Ölstrahles) durch die Translationsbewegung des Kolbens (in Zylinderrichtung) bleiben die relativen Winkel zwischen Ölstrahl und Normalfläche über den Kurbelwinkel konstant. Möglich ist es auch, die schräge Fläche rotieren zu lassen.According to the invention, therefore, a surface is attached to the cooling channel above. The surface is always perpendicular to the injected oil jet (ie parallel to the nozzle exit surface). The position of the surface may be formed as an elevation (i.e., beyond the height of the top vertex of the cooling passage) or as a dip (i.e., below the top vertex of the cooling passage). The inclination can get up to 3 angles. During the parallel displacement of the cooling channel normal surface (with respect to the oil jet) by the translational movement of the piston (in the cylinder direction), the relative angles between oil jet and normal surface remain constant over the crank angle. It is also possible to rotate the inclined surface.

Der Kühlkanalkolben wird sowohl alleine mit der beschriebenen Auftrefffläche beansprucht als auch eine Brennkraftmaschine, aufweisend diesen Kühlkanalkolben und eine in der Brennkraftmaschine (in an sich bekannter Weise im Kurbelgehäuse angeordnete) Einspritzdüse.The cooling channel piston is claimed both alone with the described impact surface as well as an internal combustion engine, comprising these cooling channel piston and one in the internal combustion engine (arranged in a conventional manner in the crankcase) injection nozzle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kühlkanalcooling channel
22: Eintrittsöffnunginlet opening
33: Auftreffflächeincident
44: Auftreffflächeincident
55: Auftreffflächeincident
66: Auftreffflächeincident
77: Auftreffflächeincident
7A7A: Teilfläche (der Auftrefffläche 7)Partial surface (the impact surface 7 )
7B7B: Teilfläche (der Auftrefffläche 7)Partial surface (the impact surface 7 )
7C7C: Teilfläche (der Auftrefffläche 7)Partial surface (the impact surface 7 )
88th: Strahlbeam
99: Einspritzdüseinjection
1010: Hubachse (des Kolbens)Stroke axis (of the piston)
αα: Winkel (zugehörig zur Teilfläche 7A)Angle (belonging to the partial area 7A )
ββ: Winkel (zugehörig zur Teilfläche 7B)Angle (belonging to the partial area 7B )
γγ: Winkel (zugehörig zur Teilfläche 7C)Angle (belonging to the partial area 7C )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006056011 A1 [0002]

Claims

Cooling channel piston for an internal combustion engine with a cooling channel ( 1 ) in the region of the piston head, wherein at least one injection nozzle ( 9 ) is provided and in the cooling channel ( 1 ) for cooling the piston, a coolant from the at least one injection nozzle ( 9 ) as a free beam ( 8th ) by at least one inlet opening ( 2 ) of the piston in the cooling channel ( 1 ) is injected, characterized in that the cooling channel ( 1 ) an impact surface ( 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ), which during the movement of the piston perpendicular to the through the inlet opening ( 2 ) in the cooling channel ( 1 ) incoming beam ( 8th ) is aligned.

Cooling channel piston according to claim 1, characterized in that the impact surface ( 5 ) in the cooling channel ( 1 ) has a planar shape.

Coolant channel piston according to claim 1 or claim 2, characterized in that the impact surface ( 6 ) in the cooling channel ( 1 ) has a curved shape.

Coolant channel piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that the impact surface ( 7 ) in the cooling channel ( 1 ) has an edged shape.

Cooling channel piston according to claim 4, characterized in that the impact surface ( 7 ) relative to the lifting axis ( 10 ) of the piston forms a maximum of three different angles (α, β, γ).

Coolant channel piston according to one of claims 1 to 5, characterized in that the impact surface ( 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) in the cooling channel ( 1 ) is arranged such that these are the dimensions of the cooling channel ( 1 ) expanded.

Coolant channel piston according to one of claims 1 to 6, characterized in that the impact surface ( 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) in the cooling channel ( 1 ) is arranged such that these are the dimensions of the cooling channel ( 1 ) decreased.

Coolant channel piston according to one of claims 1 to 7, characterized in that the impact surface ( 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) at the top of the cooling channel ( 1 ) is arranged.

Cooling channel piston according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cooling channel ( 1 ) in the piston circumferentially, preferably radially encircling, is.

Internal combustion engine, comprising a cooling channel piston and an injection nozzle according to one of claims 1 to 9.