DE102011085434A1

DE102011085434A1 - Kolben und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102011085434A1
Application number: DE201110085434
Authority: DE
Inventors: Volker Gniesmer
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-02
Also published as: WO2013060497A2; WO2013060497A3

Abstract

Zur spanenden Bearbeitung von einem Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine auf einer Drehmaschine, wobei der Kolben (1) in der Drehmaschine rotiert und der zumindest eine zu bearbeitende Bereich des Kolbens (1) mit Hilfe zumindest eines Werkzeugs (8) der Drehmaschine bearbeitet wird, wobei das Werkzeug (8) zumindest parallel zur Drehachse des Kolbens (1) bewegt wird und der bearbeitete Bereich bezogen auf die Drehachse des Kolbens (1) als Brennraummulde (3) ausgebildet ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Werkzeug (8) parallel zur Drehachse des Kolbens (1) so bewegt wird, dass der bearbeitete Bereich des Kolbens (1) als rotationsasymmetrische Brennraummulde (3) bezog auf die Drehachse des Kolbens (1) nach der Bearbeitung ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Kolben (1), eine Einspritzdüse (7) und eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise eine Diesel-Brennkraftmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung von einem Kolben für eine Brennkraftmaschine auf einer Drehmaschine, wobei der Kolben in der Drehmaschine rotiert und der zumindest eine zu bearbeitende Bereich des Kolbens mit Hilfe zumindest eines Werkzeugs der Drehmaschine bearbeitet wird, wobei das Werkzeug zumindest parallel zur Drehachse des Kolbens bewegt wird und der bearbeitete Bereich bezogen auf die Drehachse des Kolbens als Brennraummulde ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kolben für eine Brennkraftmaschine aufweisend eine Brennraummulde, ein sich an den Bereich eines Kolbenbodens des Kolbens anschließendes Ringfeld und eine durch den Kolben unterhalb des Kolbenbodens durchgehende Bolzenbohrung, wobei durch die Bolzenbohrung mittig eine Bolzenbohrungsachse verläuft. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, zusammenwirkend mit einem Kolben, aufweisend zumindest zwei Spritzöffnungen zum Austritt von einem Kraftstoffgemisch. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine.
Aus der DE 196 21 635 B4 ist eine Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, die zwei Einlasskanäle, zwei Auslasskanäle, vier Ventile, eine Einspritzdüse und einen Kolben pro Zylinder aufweist. Die Einspritzdüse ist dabei zur Achse des Zylinders im Wesentlichen parallel sowie zur Querschnittsfläche des Zylinders im Wesentlichen mittig angeordnet. Des Weiteren weist der Kolben eine Brennraummulde mit eingezogenen Muldenrand auf und die Einspritzdüse ist mit einem Einspritzwinkel von 140° bis 155° ausgebildet, so dass die Sprühstrahlen der Einspritzdüse an der Innenseite des Muldenrandes tangential auftreffen. Gemäß der DE 196 21 635 B4 weist die Brennraummulde einen zentralsymmetrisch gewölbten Muldenboden auf.
Nachteilig ist, dass es beim Betrieb eines Kolbens, der einen rotationssymmetrisch gewölbten Muldenboden aufweist, zu einer Asymmetrie im Brennraum aufgrund unterschiedlicher Positionen der Ein- und Auslassventile und dadurch bedingter inhomogener Luftführung während der Verbrennung in der Brennkraftmaschine kommt. Durch die Ein- und Auslassventile wird jeweils im Rahmen des Ansaug- und Abgastraktes ein Luft-Kraftstoff Gemisch in den Brennraum geleitet, das durch diese Asymmetrie zu einem unterschiedlichen Brennverhalten während des Betriebes des Kolbens führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kolben herzustellen, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden und der einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Werkzeug parallel zur Drehachse des Kolbens so bewegt wird, dass der bearbeitete Bereich des Kolbens als rotationsasymmetrische Brennraummulde bezogen auf die Drehachse des Kolbens nach der Bearbeitung ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist, dass es mittels einer rotationsasymmetrischen Brennraummulde zu einer Angleichung der lokalen Unterschiede im Brennraum, und damit im Brennverhalten, durch diese angepasste Geometrie kommt, so dass es zu einem gleichmäßigeren Brennverhalten des Luft-Kraftstoff-Gemisches während des Betriebs des Kolbens kommt. Vorteilhaft ist weiterhin, dass ergänzend mittels einer asymmetrischen Kraftstoffzuführung mittels einer Einspritzdüse in Kombination mit der rotationsasymmetrischen Brennraummulde das Brennverhalten weiter verbessert werden kann. Folge einer rotationsasymmetrischen Brennraummulde und einer gegebenenfalls ergänzend asymmetrischen Kraftstoffzuführung mit Hilfe einer Einspritzdüse sind eine Verbrennungsoptimierung, eine Kraftstoffeinsparung und eine Emissionsreduzierung während des Betriebs des Kolbens in einer Brennkraftmaschine.
Das Werkzeug wird bevorzugt auch senkrecht zur Drehachse des Kolbens bewegt. Die Drehachse des Kolbens ist dabei die Achse, um die der Kolben nach Einspannung des Kolbens in die Drehmaschine rotiert. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die Drehachse des Kolbens der späteren mittig im Kolben angeordneten Hubachse des Kolbens während des Betriebs in einer Brennkraftmaschine. Als Werkzeug ist beispielsweise ein Drehmeißel zur spanenden Bearbeitung auf einer Drehmaschine verwendbar. Mittels einer parallelen und gleichzeitigen senkrechten Bewegung des Werkzeugs zur Drehachse lassen sich beliebige Bewegungsmuster des Werkzeugs in der Drehmaschine erzeugen, da durch angepasste parallele und senkrechte Bewegung des Werkzeugs beliebige Bewegungsrichtungen des Werkzeugs ausführbar sind.
Die Bewegung des Werkzeugs hängt bevorzugt von der Position des Werkzeugs bezogen auf die Position des Kolbens in der Drehmaschine und/oder von der Drehzahl des Kolbens während der Bearbeitung, das heißt während der Drehbearbeitung, ab. Bei einer Rotation des Kolbens in der Drehmaschine nimmt die Umfangsgeschwindigkeit des Kolbens mit zunehmendem Abstand zur Drehachse zu. Alternativ oder ergänzend lässt sich die Umfangsgeschwindigkeit des Kolbens bei konstantem Abstand zur Drehachse mittels der Drehzahl des Kolbens in der Drehmaschine verändern. Zur Herstellung einer rotationsasymmetrischen Brennraummulde wird die Bewegung des Werkzeugs während der Bearbeitung auf die jeweilige Position des Kolbens und auf die Drehzahl des Kolbens angepasst, so dass eine rotationsasymmetrische Brennraummulde herstellbar ist.
Zumindest ein Teil einer Kolbenoberfläche eines Kolbenbodens des Kolbens, das heißt ein Teil der Brennraumseite des Kolbens, wird bevorzugt mittels des Werkzeugs zu einer gewölbten Kolbenoberfläche bearbeitet, wobei die in Umfangsrichtung des Kolbens gewölbte Kolbenoberfläche die rotationsasymmetrische Brennraummulde bildet. Die in Umfangsrichtung des Kolbens gewölbte Kolbenoberfläche stellt somit die rotationsasymmetrische Brennraummulde dar. Der Kolben als Rohteil lässt sich einfach mit einer planen Kolbenoberfläche herstellen. Mittels einer Bewegung des Werkzeugs bezogen auf die Position und auf die Drehzahl des Kolbens lässt sich dann einfach und kostengünstig eine in Umfangsrichtung gewölbte Kolbenoberfläche in der Drehmaschine herstellen. Diese Wölbung der Kolbenoberfläche kann beispielsweise eine runde, ellipsenförmige, gebogene Oberfläche oder dergleichen sein.
Es lässt sich also feststellen, dass übliche und somit nach dem Stand der Technik bekannte Drehbearbeitungen eine Bewegung des Werkzeugs in radialer Kolbenrichtung, das heißt senkrecht zur Drehachse des Kolbens, und in Richtung parallel zur Drehachse des Kolbens haben. Gemäß der Erfindung wird das Werkzeug neben diesen vorhergehend beschriebenen Bewegungsmöglichkeiten ergänzend während einer Kolbenumdrehung gesteuert in Richtung parallel zur Drehachse ausgelenkt, so dass es zur Erzeugung von Höhenunterschieden auf einer Umfangslänge des Kolbens kommt. Es wird folglich der normalen Drehbewegung eine gesteuerte Bewegung des Werkzeugs in Kolbenvertikalachsrichtung überlagert, welche dafür sorgt, dass positionsrichtige Höhenunterschiede während einer Kolbenumdrehung realisiert werden.
Der erfindungsgemäße Kolben weist eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer deren bevorzugten Ausgestaltungen hergestellte rotationsasymmetrische Brennraummulde auf, wobei die Brennraummulde bei Abwicklung in Umfangsrichtung des Kolbens unter konstantem Abstand zu einer Hubachse des Kolbens zumindest ein Maximum und zumindest ein Minimum aufweist, wodurch eine Angleichung der lokalen Unterschiede im Brennraum möglich ist und sich die Form der rotationsasymmetrischen Brennraummulde optimal an die Brennraumerfordernisse anpasst. Diese Abwicklung wird dadurch erzeugt, dass mit konstantem Abstand zur Drehachse des Kolbens der Kolben radial umlaufen wird, wobei die relative Abweichung des Kolbenverlaufs bei dem Umlauf dargestellt wird. Es liegt somit eine Abwicklung unter konstantem Radius in Umfangsrichtung vor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Kolbens weist die Brennraummulde in der Mitte im Bereich des Brennraummuldenzentrums, insbesondere in der Mitte im Bereich des in Richtung Einspritzdüse, wobei die Brennkraftmaschine zumindest eine Einspritzdüse aufweist, gerichteten Brennraummuldenzentrums, einen rotationssymmetrischen Bereich auf, wobei der rotationssymmetrische Bereich in Richtung Kolbenaußenseite in einen rotationsasymmetrischen Bereich wechselt. Durch die kleinere Umfangslänge im Muldenzentrum der Brennraummulde, das im mittleren Bereich der Brennraummulde vorzufinden ist und in dem Luft und Kraftstoff als Gemisch auf die Oberfläche der Brennraummulde auftreffen, ist eine rotationssymmetrische Bearbeitung in diesem Bereich einfacher durchführbar. Die Umfangslänge ist die Strecke, die sich beim radialen Umlauf mit konstantem Abstand um die Drehachse ergibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kolbens weist die Brennraummulde eine Brennraummuldenerweiterung auf. Die Brennraummuldenerweiterung kann vorzugsweise als ein Balkon und/oder Kragen ausgebildet sein. Ein Balkon ist eine Erweiterung, die in Form von Stufen zumindest in einem Bereich des Brennraummuldenrandes ausgebildet ist, und ein Kragen ist eine Erweiterung, die die Brennraummulde in zumindest einem Bereich ihrer Öffnung in Form einer Teilgeometrie erweitert und/oder verringert.
Die maximale Tiefe der Brennraummulde ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kolbens im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens kleiner oder größer als die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens. Ein Schnitt quer zur Richtung wird auch unter dem Begriff ein Schnitt senkrecht zur Richtung verwendet.
Ist die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens, das heißt von Richtung Druckseite in Richtung Gegendruckseite gesehen (oder umgekehrt), kleiner als die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt quer zur Bolzenbohrungsachsrichtung des Kolbens, das heißt in Richtung der Bolzenbohrungsachse gesehen, dann ist es möglich, dass der Kolben bevorzugt einen Kühlkanal mit Kontur, beispielsweise einen ContureKS-Kühlkanal der KS Kolbenschmidt GmbH aus Neckarsulm, aufweist.
Bei einem Kühlkanal mit Kontur variiert bezogen auf den Umfang des Kolbens der Querschnitt des Kühlkanals. Dieser variable Querschnitt beim Kühlkanal mit Kontur wird dadurch gebildet, dass gleitende Übergänge zwischen zwei unterschiedlich hohen Querschnitten in Lauf- und Bolzenrichtung des Kolbens gebildet werden, was eine optimale Anpassung an die Spannungssituation des Kolbens erlaubt. Ferner wird auch die Shakerwirkung des Kühlmittels, beispielsweise Kühlöl, und damit der Wärmetransport bei der oszillierenden Bewegung des Kolbens im Zylinder der Brennkraftmaschine durch größere Höhen des Querschnittsprofil verbessert, wodurch auch mittels der Form des Kühlkanals mit Kontur eine deutliche Temperaturabsenkung des Kolbens im Betrieb in einer Brennkraftmaschine erfolgt.
Ist die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens größer als die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens, dann lässt sich aufgrund der kleineren Kolbenhöhe der Kühlkanal oberhalb der Bolzennabe, durch die mittig die Bolzenbohrungsachse verläuft und in die der Kolbenbolzen eingesetzt wird, besser unterbringen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kolbens legt die die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens im Bereich der Vorderseite oder Rückseite des Kolbens und ist größer als die entsprechende Tiefe der gegenüberliegenden Seite in diesem Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens. Gegenüberliegend im selben Schnitt bedeutet, dass die maximale Tiefe im Bereich der Vorderseite liegt und größer als die Tiefe im Bereich der Rückseite ist (oder umgekehrt). Die Vorderseite des Kolbens ist auch unter dem Begriff Front-Seite und die Rückseite des Kolbens ist auch unter dem Begriff Rear-Seite bekannt. Gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung ist die Mulde dann in Front-Rear-Richtung schief.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kolbens liegt die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens im Bereich der Druckseite oder Gegendruckseite des Kolbens und ist größer als die entsprechende Tiefe der gegenüberliegenden Seite in diesem Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse des Kolbens. Gegenüberliegend im selben Schnitt bedeutet, dass die maximale Tiefe im Bereich der Druckseite liegt und größer als die Tiefe im Bereich der Gegendruckseite ist (oder umgekehrt). Es ist somit möglich, dass die maximale Tiefe der Brennraummulde im Schnitt in Druckseiten-/Gegendruckseiten-Richtung zwischen Druckseite und Gegendruckseite variiert. In diesem Fall nimmt die Tiefe in einer umfangsseitigen Abwicklung stetig zu oder ab. Es bildet sich eine Brennraummulde aus, die in Druckseiten-Gegendruckseiten-Richtung schief ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kolbens liegt die maximale Tiefe der Brennraummulde in einem beliebigen Schnitt, welcher die Hubachse des Kolbens beinhaltet, im Bereich einer Seite des Kolben und ist größer als die entsprechende Tiefe der gegenüberliegenden Seite bezogen auf diesen Schnitt.
Bei einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse, die mit dem erfindungsgemäßen Kolben oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen zusammenwirkt, ist der Durchmesser der jeweiligen Spritzöffnungen an die Form der Brennraummulde des Kolbens angepasst, wobei der jeweilige Durchmesser von zumindest zwei Spritzöffnungen unterschiedlich ist. Dadurch ist möglich, dass mittels der jeweiligen Einspritzdüse, die auch unter dem Begriff Injektor bekannt ist, bezogen auf deren Umfang unterschiedliche Durchflussmengen des Kraftstoffs erzeugt werden können. Der Austrittsdurchmesser ist bei dieser Ausgestaltung der Einspritzdüse folglich verschieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Einspritzdüse ist der Ausspritzwinkel der jeweiligen Spritzöffnung bezogen auf die Form der Brennraummulde angepasst. Die Ausspritzwinkel der Spritzöffnungen können dabei gleich und unterschiedlich zueinander sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Einspritzdüse nimmt der Ausspritzwinkel der jeweiligen Spritzöffnung mit zunehmender Tiefe der Brennraummulde des Kolbens zu.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Einspritzdüse sind die jeweiligen Spritzöffnungen um den Umfang der Einspritzdüse mit gleichem und/oder unterschiedlichem Abstand zueinander angeordnet.
Bei einer alternativen erfindungsgemäßen Einspritzdüse, die mit dem erfindungsgemäßen Kolben oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen zusammenwirkt, ist der Ausspritzwinkel der jeweiligen Spritzöffnung bezogen auf die Form der Brennraummulde des Kolbens angepasst. Die Ausspritzwinkel der Spritzöffnungen können dabei gleich und unterschiedlich zueinander sein. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der alternativen erfindungsgemäßen Einspritzdüse ist der Austrittswinkel verschieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der alternativen Einspritzdüse nimmt der Ausspritzwinkel der jeweiligen Spritzöffnung mit zunehmender Tiefe der Brennraummulde des Kolbens zu.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der alternativen Einspritzdüse ist der Durchmesser der jeweiligen Spritzöffnungen an die Form der Brennraummulde des Kolbens angepasst, wobei der jeweilige Durchmesser von zumindest zwei Spritzöffnungen unterschiedlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der alternativen Einspritzdüse sind die jeweiligen Spritzöffnungen um den Umfang der Einspritzdüse mit gleichem und/oder unterschiedlichem Abstand zueinander angeordnet.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist den erfindungsgemäßen Kolben oder einen seiner bevorzugten Ausgestaltungen und die erfindungsgemäße oder alternative erfindungsgemäße Einspritzdüse oder jeweils eine ihrer bevorzugten Ausgestaltungen auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Brennkraftmaschine ist die Brennkraftmaschine eine Diesel-Brennkraftmaschine.
In den Figuren sind bevorzugte Ausgestaltungen gemäß der Erfindung dargestellt.
Es zeigen
1: einen Ausschnitt eines Kolbens einer Brennkraftmaschine in Seitenansicht im Schnitt,
2: den Kolben in Draufsicht,
3: eine Abwicklung des Kolbens,
4: einen Kolben mit Kragen in Seitenansicht im Schnitt mit einem rotationssymmetrischen und mit einem rotationsasymmetrischen Bereich der Brennraummulde,
5: einen Kolben im Schnitt in Seitenansicht aufweisend einen Balkon,
6: den Kolben im Schnitt in einer anderen Seitenansicht aufweisend den Balkon,
7: eine Einspritzdüse und einen Kolben im Schnitt in Seitenansicht in einer Brennkraftmaschine,
8: eine Einspritzdüse und einen Kolben im Schnitt in Seitenansicht in einer Brennkraftmaschine und
9: die Herstellung eines Kolbens auf einer Drehmaschine.
1 zeigt einen mittels des Verfahrens der Erfindung fertig hergestellten Kolben 1 für eine Brennkraftmaschine. Der Kolben 1 weist eine Brennraummulde 3, ein sich an den Bereich eines Kolbenbodens des Kolbens 1 anschließendes Ringfeld 4 und eine durch den Kolben 1 unterhalb des Kolbenbodens im Bereich des Kolbenschaftes durchgehende Bolzenbohrung 5 auf, wobei durch die Bolzenbohrung 5 mittig eine Bolzenbohrungsachse 5a verläuft. Der hergestellte Kolben 1 weist gemäß 1 eine rotationsasymmetrische Brennraummulde 3 auf. Im Bereich des Ringfeldes 4 sind drei Ringnuten 4a, 4b, 4c jeweils zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Kolbenringes dargestellt. 2 zeigt den Kolben gemäß 1 in Draufsicht von oben. Der Kolben 1 besteht dabei beispielsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl und/oder dergleichen.
Gemäß 1 und 2 verläuft durch den Kolben 1 mittig eine Hubachse 2 des Kolbens 1. Die Hubachse 2 ist dabei die Achse, die der Kolben 1 bei Bewegung in einer Brennkraftmaschine durchläuft.
Des Weiteren sind in 1 und 2 zwei Stellen x_p1, y_p1 in der Brennraummulde 3 dargestellt, die jeweils einen Abstand R von der Hubachse 2 aufweisen. Bezogen auf die Oberkante des Kolbens 1 an seiner Kolbenoberseite weist die Brennraummulde 3 an der Stelle x_p1 eine Tiefe von x₁ auf und an der Stelle y_p1 eine Tiefe von y₁ auf.
3 zeigt die Abwicklung in Umfangsrichtung des Kolbens 1 unter konstantem Abstand zur Kolbenachse beziehungsweise Hubachse 2 von der Stelle y_p1 zu der Stelle x_p1 in dem Kolben 1 gemäß 1 und 2.
Dabei ist gemäß 3 nur die Abwicklung bezogen auf eine Hälfte des Kolbens 1, das heißt ein Umlauf um 180° um die Strecke π·R, grafisch dargestellt.
Gemäß 1 und 2 wird die Abwicklung dadurch gemessen, dass mit dem konstanten Radius R von der Stelle y_p1 mittels einem radialen Umlauf zu der Stelle x_p1 der Verlauf der Brennraummulde 3 gemessen wird. Dabei wird bei dem radialen Umlauf der Abstand der Oberfläche der Brennraummulde 3 zu der Oberkante des Kolbens 1, das heißt somit die Tiefe, gemessen.
Gemäß 3 ist erkennbar, dass an der Stelle y_p1 die Abwicklung ein Minimum aufweist und an der Stelle x_p1, d. h. nach einem Umlauf um die Strecke π·R, die Abwicklung ein Maximum aufweist. Mittels dieser Asymmetrie der Brennraummulde 3 ist eine Angleichung der lokalen Unterschiede im Brennraum der Brennkraftmaschine möglich. Mittels des Minimums und des Maximums in der Brennraummulde 3 passt sich die Form der rotationsasymmetrischen Brennraummulde 3 optimal an die Brennraumerfordernisse der Brennkraftmaschine an.
4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines mittels des Verfahrens der Erfindung fertig hergestellten Kolbens 1 für eine Brennkraftmaschine. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern und neue Bauteile mit neuen Bezugsziffern versehen.
Gemäß 4 weist der Kolben 1 ein Ringfeld 4 mit drei Ringnuten 4a, 4b, 4c, eine Brennraummulde 3 und eine Bolzenbohrung 5 auf. Die Bolzenbohrung 5 verläuft dabei vollständig durch den Kolben 1, wobei gemäß 4 durch die Bolzenbohrung 5 mittig eine Bolzenbohrungsachse 5a verläuft. In der 4 ist des Weiteren die Hubachse 2 des Kolbens 1 dargestellt.
Gemäß 4 weist die Brennraummulde 3 einen rotationsasymmetrischen Bereich und einen rotationssymmetrischen Bereich bezogen auf die Drehachse des Kolbens 1 nach der Bearbeitung auf.
Der rotationsasymmetrische Bereich der Brennraummulde 3 Ist mit den Bezugsziffern b1 und b2 bezeichnet und der rotationssymmetrische Bereich ist mit der Bezugsziffer a bezeichnet. Gemäß 4 weist die Brennraummulde 3 in der Mitte den rotationssymmetrischen Bereich a auf, der jeweils in Richtung Kolbenaußenseite hin in den rotationsasymmetrischen Bereich b1, b2 wechselt.
Des Weiteren weist die Brennraummulde 3 im Ausführungsbeispiel eine Brennraummuldenerweiterung auf. Gemäß 4 ist die Brennraummuldenerweiterung als Kragen 6a ausgebildet, mittels dem die Oberfläche der Brennraummulde 3 erweitert wird und der im Ausführungsbeispiel an der Kolbenoberseite radial um die Brennraummulde 3 herum vollständig umläuft.
5 und 6 zeigen eine weitere Ausgestaltung eines mittels des Verfahrens der Erfindung fertig hergestellten Kolbens 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern und neue Bauteile sind mit neuen Bezugsziffern versehen.
Der Kolben 1 weist gemäß der 5 und 6 eine rotationsasymmetrische Brennraummulde 3, eine Bolzenbohrung 5 und ein Ringfeld 4 auf. In dem Bereich des Ringfeldes 4 weist der Kolben 1 drei Ringnuten 4a, 4b, 4c auf. Des Weiteren weist der Kolben 1 einen radial um die Hubachse 2 des Kolbens 1 vollständig umlaufenden Kühlkanal 9 auf. Gemäß 6 verläuft eine Bolzenbohrung 5 mittig durch den Kolben 1 hindurch, wobei durch die Bolzenbohrung 5 mittig eine Bolzenbohrungsachse 5a verläuft. Senkrecht zur Bolzenbohrungsachse 5a verläuft linear eine Hubachse 2. Die Hubachse 2 ist die Achse des Kolbens 1, die seine Bewegungsrichtung bei dem Betrieb in einer Brennkraftmaschine zeigt. Ferner weist der Kolben 1 gemäß 5 und 6 einen Balkon 6b auf, mittels dem die Brennraummulde 3 erweitert wird. Der Balkon 6b ist dabei an dessen Kolbenoberseite radial um den Umfang des Kolbens 1 herum vollständig umlaufend.
Gemäß den 5 und 6 weist die Brennraummulde 3 an den Stellen x_p2 und y_p2 jeweils eine unterschiedliche Tiefe in Richtung Hubachse 2 auf. An der Stelle x_p2 weist der Kolben 1 eine Tiefe von x₂ auf und an der Stelle y_p2 weist der Kolben 1 eine Tiefe von y₂ bezogen auf die Kante der Kolbenoberseite auf.
Im Folgenden werden zwei Varianten des Kolbens 1 beispielhaft beschrieben:
In der ersten Variante ist die maximale Tiefe y₂ der Brennraummulde 3 an der Stelle y_p2 im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse 5a des Kolbens 1 kleiner als die maximale Tiefe x₂ der Brennraummulde 3 an der Stelle x_p2 im Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse 5a des Kolbens 1. Ein solcher Kolben 1 ist beispielsweise für einen Kühlkanal 9 mit Kontur, beispielweise einen ContureKS-Kühlkanal, verwendbar. Diese Variante mit einem Kühlkanal 9 mit Kontur ist in den 5 und 6 dargestellt.
In einer weiteren, alternativen Variante ist die maximale Tiefe y₂ der Brennraummulde 3 an der Stelle y_p2 im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse 5a des Kolbens 1 größer als die maximale Tiefe x₂ der Brennraummulde 3 an der Stelle x_p2 im Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse 5a. Ein solcher Kolben 1 weist eine kleine Kolbenhöhe auf, wobei durch die Tiefen x₂, y₂ der Brennraummulde 3 es zu einer besseren Unterbringung des Kühlkanals 9 oberhalb der Bolzenbohrung 5 und deren Naben kommt. Dieser Kolben 1 in der alternativen Variante ist nicht in den 5 und 6 dargestellt.
In 7 ist ein vereinfacht dargestellter Ausschnitt aus einer Diesel-Brennkraftmaschine dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern und neue Bauteile sind mit neuen Bezugsziffern versehen.
Die Diesel-Brennkraftmaschine weist gemäß 7 einen mittels des Verfahrens der Erfindung fertig hergestellten Kolben 1 und des Weiteren eine Einspritzdüse 7 auf.
Die Einspritzdüse 7 wirkt im Rahmen des Verbrennungsprozesses in der Brennkraftmaschine mit dem Kolben 1 zusammen.
Der Kolben 1 gemäß 7 weist ein Ringfeld 4, aufweisend drei Ringnuten 4a, 4b, 4c, und eine Brennraummulde 3 auf. Mittig durch den Kolben 1 verläuft die Hubachse 2. Der Kolben 1 ist gemäß 7 von der Kolbenoberseite her gesehen an der Stelle y_p3 um die Strecke in Form der Tiefe y₃ bezogen auf die Kante der Kolbenoberseite vertieft ausgebildet und an der Stelle x_p3 um die Strecke in Form der Tiefe x₃ vertieft bezogen auf die Kante der Kolbenoberseite ausgebildet, so dass sich eine asymmetrische Brennraummulde 3 ausbildet. Die asymmetrische Brennraummulde 3 des Kolbens 1 ist dabei mittels eines Werkzeugs in Form zumindest eines Drehmeißels auf einer Drehmaschine hergestellt worden (nicht dargestellt).
Die Einspritzdüse 7 weist zumindest zwei Spritzöffnungen s1, s2 zum Austritt von einem Kraftstoffgemisch, beispielsweise Dieselkraftstoff, auf. Gemäß 7 ist der Durchmesser d1, d2 der jeweiligen Spritzöffnungen s1, s2 an die Form der Brennraummulde 3 des Kolbens 1 angepasst, wobei der Durchmesser d1, d2 der Spritzöffnungen s1, s2 gemäß 7 unterschiedlich ist. Die beiden Spritzöffnungen s1, s2 sind im Ausführungsbeispiel um den Umfang der Einspritzdüse 7 mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Der Ausspritzwinkel α der jeweiligen Spritzöffnung s1, s2 ist im Ausführungsbeispiel bezogen auf die Form der Brennraummulde 3 angepasst.
Aufgrund der Asymmetrie der Brennraummulde 3 ist der Durchmesser d1 der einen Spritzöffnung s1 der Einspritzdüse 7 gegenüber dem anderen Durchmesser d2 der Spritzöffnung s2 der Einspritzdüse 7 unterschiedlich ausgebildet, wodurch eine Angleichung der lokalen Unterschiede im Brennraum der Brennkraftmaschine möglich ist und es zu einer Optimierung der Verbrennung, zu einer Kraftstoffeinsparung und zu einer Emissionsreduzierung während des Betriebes der Diesel-Brennkraftmaschine kommt.
Mittels der Gestaltung der Einspritzdüse 7 gemäß 7 wird asymmetrisch Kraftstoff in Form von Diesel-Kraftstoff der Brennraummulde 3 beim Betrieb der Brennkraftmaschine zugeführt. Mittels der Einspritzdüse 7 ist es möglich, dass es ergänzend zu der Brennraummulde 3 zu einer weiteren Optimierung der Verbrennung, zu einer noch größeren Kraftstoffeinsparung und zu einer weiteren Emissionsreduzierung während des Betriebes der Diesel-Brennkraftmaschine kommt.
In 8 ist eine weitere, alternative Variante einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise einer Diesel-Brennkraftmaschine, dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile sind mit neuen Bezugsziffern versehen.
Gemäß 8 weist die Brennkraftmaschine einen mittels des Verfahrens der Erfindung fertig hergestellten Kolben 1 auf, der ein Ringfeld 4, aufweisend drei Ringnuten 4a, 4b, 4c, und eine asymmetrische Brennraummulde 3 aufweist. Gemäß 8 weist der Verlauf der Brennraummulde 3 mehrere relative Minima und Maxima auf. In 8 ist eine Variante der Brennraummulde 3 mit durchgezogener Linie und eine weitere, alternative Variante der Brennraummulde 3 mit einer zusätzlichen ausgeprägten Vertiefung bezogen auf die Kante der Kolbenoberseite dargestellt, wobei diese Vertiefung gestrichelt dargestellt ist.
In der einen Variante weist die mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Brennraummulde 3 an der Stelle x_p4 eine Vertiefung von der Tiefe x₄ bezogen auf die Kante des Kolbenbodens auf und in der anderen Variante weist die mit teilweise gestrichelter Linie dargestellte Brennraummulde 3 an der Stelle x_p4' eine Vertiefung von der Tiefe x_4' bezogen auf die Kante des Kolbenbodens auf.
Gemäß 8 weist die Brennraummulde 3 im Ausführungsbeispiel in beiden Varianten eine bezogen auf die Hubachse 2 exzentrisch versetzte weitere mittige Vertiefung an der Stelle x_p5 auf. Diese optionale Vertiefung weist der Kolben 1 im Ausführungsbeispiel ergänzend auf.
Des Weiteren weist die Brennkraftmaschine eine Einspritzdüse 7 für eine Brennkraftmaschine mit zwei Spritzöffnungen s1, s2 zum Austritt von einem Kraftstoffgemisch, vorzugsweise ein Dieselkraftstoff, gemäß 8 auf. Die Einspritzdüse 7 wirkt mit dem Kolben 1 in der Brennkraftmaschine zusammen. Im Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist der Durchmesser d1, d2 der beiden Spritzöffnungen s1, s2 unterschiedlich. Dabei ist der Durchmesser d1, d2 der jeweiligen Spritzöffnungen s1, s2 an die Form der jeweiligen Brennraummulde 3 des Kolbens 1 angepasst.
Ferner ist der Ausspritzwinkel α, β der jeweiligen Spritzöffnung s1, s2 bezogen auf die Form der jeweiligen Brennraummulde 3 des Kolbens 1 angepasst.
Der Ausspritzwinkel α, β der jeweiligen Spritzöffnung s1, s2 nimmt mit zunehmender Tiefe x₄, x_4' der Brennraummulde 3 des Kolbens 1 zu.
Die beiden Spritzöffnungen s1, s2 sind im Ausführungsbeispiel um den Umfang der Einspritzdüse 7 mit unterschiedlichem Abstand zueinander angeordnet.
Die Brennraummulde 3 und die Einspritzdüse 7 sind dabei speziell für eine optimierte Verbrennung in der Brennkraftmaschine gestaltet.
Bei der ersten Variante der Brennraummulde 3, das heißt die Variante, bei der die Brennraummulde 3 eine maximale Tiefe um die Tiefe x₄ aufweist, sind die beiden Spritzöffnungen s1, s2 im Ausführungsbeispiel jeweils um den Ausspritzwinkel α geneigt.
Bei der anderen in 8 dargestellten Variante der Brennraummulde 3, bei der die Brennraummulde eine maximale Tiefe um die Tiefe x_4' aufweist, sind die beiden Spritzöffnungen s1, s2 jeweils um den Ausspritzwinkel β geneigt, wobei gemäß 8 der Ausspritzwinkel β größer ist als der Ausspritzwinkel α. Der Durchmesser d1 liegt bei dieser Variante annähernd senkrecht zur Kolbenoberfläche und spritzt gemäß 8 in die etwas exzentrisch versetzte mittige Vertiefung.
Beim Betrieb des Kolbens 1 und der Einspritzdüse 7 gemäß 8 in der Brennkraftmaschine wird Kraftstoff aus den beiden Spritzöffnungen s1, s2 der Einspritzdüse 7 in Richtung Brennraummulde 3 gespritzt. Durch die Gestaltung der Einspritzdüse 7 wird dabei der Kraftstoff asymmetrisch ausgespritzt. Ferner wird durch die Gestaltung der asymmetrischen Brennraummulde 3 das Kraftstoffgemisch und des Weiteren das in den Brennraum eingeführte Luftgemisch so in der Brennraummulde 3 für eine Verbrennung verteilt, dass es zu einer optimalen Verbrennung, zu einer größtmöglichen Kraftstoffeinsparung und zu einer sehr guten Emissionsreduzierung während des Betriebes der Brennkraftmaschine kommt.
Der in den 1, 2, 4 bis 8 dargestellte Kolben 1 ist mittels einer spanenden Bearbeitung auf einer Drehmaschine mittels des Verfahrens der Erfindung hergestellt. Die Drehmaschine ist in den 1, 2, 4 bis 8 nicht dargestellt.
Beispielhaft ist nachfolgend ein mittels des Verfahrens der Erfindung fertig hergestellter Kolben 1 für eine Brennkraftmaschine, der auf einer nicht in 9 dargestellten Drehmaschine spanend bearbeitet und hergestellt worden ist, in 9 dargestellt. Die Abmessungen des unbearbeiteten Kolbens 1 sind mit gestrichelten Linien in 9 angedeutet. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile sind mit neuen Bezugsziffern versehen.
Im Folgenden wird beispielhaft die spanende Bearbeitung und Herstellung eines solchen Kolbens 1, der im fertig hergestellten Zustand gemäß 9 eine rotationsasymmetrische Brennraummulde 3 mit Kragen 6a in dem Bereich der Kolbenoberseite, ein Ringfeld 4 mit drei Ringnuten 4a, 4b, 4c, eine Bolzenbohrung 5 mit zugehöriger Bolzenbohrungsachse 5a und einen Kühlkanal 9 aufweist, mittels des Verfahrens der Erfindung auf einer Drehmaschine beschrieben. Der Kolben 1 weist gemäß 9 ferner eine Hubachse 2 auf.
Im Rahmen der Herstellung rotiert der unbearbeitete, gestrichelt dargestellte Kolben 1 in der Drehmaschine. Im Ausführungsbeispiel gemäß 9 rotiert dabei der Kolben 1 um eine Drehachse, die der Hubachse 2 des fertig hergestellten Kolbens 1 entspricht.
Mit Hilfe zumindest eines Werkzeugs 8 der Drehmaschine, im Ausführungsbeispiel zumindest ein Drehmeißel, wird der zu bearbeitende Bereich des Kolbens 1 bearbeitet. Das Werkzeug 8 wird im Rahmen der Bearbeitung und Herstellung zumindest parallel zur Drehachse des Kolbens 1 bewegt. Zusätzlich zur parallelen Bewegung des Werkzeugs 8 wird das Werkzeug 8 im Ausführungsbeispiel alternativ oder ergänzend während einer Umdrehung des Kolbens 1 auch senkrecht zur Drehachse des Kolbens 1 bewegt. Der unbearbeitete Kolben 1 weist dabei als zu bearbeitendes Rohteil gemäß 9 im Ausführungsbeispiel an der Kolbenoberseite, das heißt im Bereich des Kolbenbodens des Kolbens 1, vorzugsweise eine etwa plane Kalbenoberfläche auf. Zumindest ein Teil der etwa planen Kolbenoberfläche an der Kolbenoberseite des Kolben 1, das heißt an der Brennraumseite des Kolbens 1, wird mittels des Werkzeugs 8 zu einer gewölbten Kolbenoberfläche bearbeitet wird, wobei die in Umfangsrichtung des Kolbens 1 gewölbte Kolbenoberfläche die Brennraummulde 3 gemäß 9 bildet.
Das Werkzeug 8 wird dazu im Ausführungsbeispiel zur Drehachse des Kolbens 1 so bewegt, dass der bearbeitete Bereich des Kolbens 1 gemäß 9 als rotationsasymmetrische Brennraummulde 3 bezogen auf die Drehachse des Kolbens 1 nach der Bearbeitung ausgebildet ist, wobei ein bearbeiteter Bereich der Brennraummulde 3 auch rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel wird das Werkzeug 8 dazu in der Art parallel und senkrecht zur Drehachse des Kolbens 1 bewegt, dass der bearbeitete Bereich im Bereich der Brennraummulde 3 des Kolbens 1 gemäß 9 neben dem rotationsasymmetrischen Bereich b1, b2 auch einen rotationssymmetrischen Bereich a bezogen auf die Drehachse des Kolbens 1 nach der Bearbeitung aufweist.
Mit zunehmendem Abstand von der Drehachse erhöht sich die Umfangsgeschwindigkeit des Kolbens 1 in der Drehmaschine. Alternativ oder ergänzend lässt sich die Umfangsgeschwindigkeit des Kolbens 1 in der Drehmaschine an einer bestimmten Stelle des Kolbens mit Hilfe der Drehzahl erhöhen oder verringern.
Zur Herstellung einer rotationsasymmetrischen Brennraummulde 3 gemäß 9 muss die Bewegung des Werkzeugs 8 auf die Position des Kolbens 1 und auf die Drehzahl des Kolbens 1 in der Drehmaschine angepasst werden.
Dazu hängt im Ausführungsbeispiel die Bewegung des Werkzeugs 8 von der Position des Werkzeugs 8 bezogen auf die Position des Kolbens 1 in der Drehmaschine und von der Drehzahl des Kolbens 1 während der Drehbearbeitung ab. Die Bewegung des Werkzeugs 8 wird dabei im Ausführungsbeispiel steuerungstechnisch mittels der Drehmaschine realisiert.
Nach der vollständigen spanenden Bearbeitung des Kolbens 1 im Kolbenbodenbereich mittels des Werkzeugs 8 auf der Drehmaschine ist die Brennraummulde 3 gemäß 9 ausgebildet.
Des Weiteren ist es möglich im Rahmen der spanenden Bearbeitung des Kolbens 1 auch die Ringnuten 4a, 4b, 4c und die Oberflächen des Kolbens 1 mit auf der Drehmaschine zu bearbeiten. Ferner ist es möglich, dass im Rahmen der Herstellung des Kolbens 1 auf der Drehmaschine der Kragen 6a des Kolbens 1 während des spanenden Drehprozesses mit in den Kolben 1 eingearbeitet wird.
Der mittels des zumindest einen Werkzeugs 8 auf der Drehmaschine hergestellte Kolben 1 ist in 9 als Ausschnitt beispielhaft dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Kolben
2: Hubachse (des Kolbens 1)
3: Brennraummulde
4: Ringfeld
5: Bolzenbohrung
5a: Bolzenbohrungsachse
6a: Kragen
6b: Balkon
7: Einspritzdüse
8: Werkzeug
9: Kühlkanal
x_p1: Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe x₁)
y_p1: Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe y₁)
x_p2: Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe x₂)
y_p2: Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe y₂)
x_p3: Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe x₃)
y_p3: Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe y₃)
x_p4: Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe x₄)
x_p4': Stelle (der Brennraummulde 3 mit der Tiefe x_4')
x_p5: Stelle (der Brennraummulde 3)
x₁, x₂, x₃, x₄, x_4': Tiefe (als Strecke)
y₁, y₂, y₃: Tiefe (als Strecke)
a: Rotationssymmetrischer Bereich (der Brennraummulde 3)
b1, b2: Rotationsasymmetrischer Bereich (der Brennraummulde 3)
s1, s2: Spritzöffnung
d1, d2: Durchmesser
α, β: Winkel
R: Radius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19621635 B4 [0002, 0002]

Claims

Verfahren zur spanenden Bearbeitung von einem Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine auf einer Drehmaschine, wobei der Kolben (1) in der Drehmaschine rotiert und der zumindest eine zu bearbeitende Bereich des Kolbens (1) mit Hilfe zumindest eines Werkzeugs (8) der Drehmaschine bearbeitet wird, wobei das Werkzeug (8) zumindest parallel zur Drehachse des Kolbens (1) bewegt wird und der bearbeitete Bereich bezogen auf die Drehachse des Kolbens (1) als Brennraummulde (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (8) parallel zur Drehachse des Kolbens (1) so bewegt wird, dass der bearbeitete Bereich des Kolbens (1) als rotationsasymmetrische Brennraummulde (3) bezog auf die Drehachse des Kolbens (1) nach der Bearbeitung ausgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (8) senkrecht zur Drehachse des Kolbens (1) bewegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Werkzeugs (8) von der Position des Werkzeugs (8) bezogen auf die Position des Kolbens (1) in der Drehmaschine und/oder von der Drehzahl des Kolbens (1) während der Bearbeitung abhängt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil einer Kolbenoberfläche eines Kolbenbodens des Kolbens (1) mittels des Werkzeugs (8) zu einer gewölbten Kolbenoberfläche bearbeitet wird, wobei die in Umfangsrichtung des Kolbens (1) gewölbte Kolbenoberfläche die rotationsasymmetrische Brennraummulde (3) bildet.
Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine aufweisend eine Brennraummulde (3), ein sich an den Bereich eines Kolbenbodens des Kolbens (1) anschließendes Ringfeld (4) und eine durch den Kolben (1) unterhalb des Kolbenbodens durchgehende Bolzenbohrung (5), wobei durch die Bolzenbohrung (5) mittig eine Bolzenbohrungsachse (5a) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) eine mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellte rotationsasymmetrische Brennraummulde (3) aufweist, wobei die Brennraummulde (3) bei Abwicklung in Umfangsrichtung des Kolbens (1) unter konstantem Abstand zu einer Hubachse (2) des Kolbens (1) zumindest ein Maximum und zumindest ein Minimum aufweist, wodurch eine Angleichung der lokalen Unterschiede im Brennraum möglich ist und sich die Form der rotationsasymmetrischen Brennraummulde (3) optimal an die Brennraumerfordernisse anpasst.
Kolben (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraummulde (3) in der Mitte im Bereich des Brennraummuldenzentrums, insbesondere in der Mitte im Bereich des in Richtung Einspritzdüse, wobei die Brennkraftmaschine zumindest eine Einspritzdüse aufweist, gerichteten Brennraummuldenzentrums, einen rotationssymmetrischen Bereich (a) aufweist, wobei der rotationssymmetrische Bereich (a) in Richtung Kolbenaußenseite in einen rotationsasymmetrischen Bereich (b1, b2) wechselt.
Kolben (1) gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraummulde (3) eine Brennraummuldenerweiterung, vorzugsweise einen Kragen (6a) und/oder Balkon (6b), aufweist.
Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Tiefe (y₂) der Brennraummulde (3) im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse (5a) des Kolbens (1) kleiner oder größer als die maximale Tiefe (x₂) der Brennraummulde (3) im Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse (5a) des Kolbens (1) ist.
Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Tiefe (y₂) der Brennraummulde (3) im Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse (5a) des Kolbens (1) im Bereich der Vorderseite oder Rückseite des Kolbens (1) liegt und größer als die entsprechende Tiefe der gegenüberliegenden Seite in diesem Schnitt parallel zur Richtung der Bolzenbohrungsachse (5a) des Kolbens (1) ist.
Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Tiefe (x₂) der Brennraummulde (3) im Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse (5a) des Kolbens (1) im Bereich der Druckseite oder Gegendruckseite des Kolbens (1) liegt und größer als die entsprechende Tiefe der gegenüberliegenden Seite in diesem Schnitt quer zur Richtung der Bolzenbohrungsachse (5a) des Kolbens (1) Ist.
Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Tiefe der Brennraummulde (3) in einem beliebigen Schnitt, welcher die Hubachse (2) des Kolbens (1) beinhaltet, im Bereich einer Seite des Kolben (1) liegt und größer als die entsprechende Tiefe der gegenüberliegenden Seite bezogen auf diesen Schnitt ist
Einspritzdüse (7) für eine Brennkraftmaschine, zusammenwirkend mit einem Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, aufweisend zumindest zwei Spritzöffnungen (s1, s2) zum Austritt von einem Kraftstoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d1, d2) der jeweiligen Spritzöffnungen (s1, s2) an die Form der Brennraummulde (3) des Kolbens (1) angepasst ist, wobei der jeweilige Durchmesser (d1, d2) von zumindest zwei Spritzöffnungen (s1, s2) unterschiedlich ist.
Einspritzdüse (7) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausspritzwinkel (α, β) der jeweiligen Spritzöffnung (s1, s2) bezogen auf die Form der Brennraummulde (3) angepasst ist.
Einspritzdüse (7) gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausspritzwinkel (α, β) der jeweiligen Spritzöffnung (S1, s2) mit zunehmender Tiefe (x₄, x_4') der Brennraummulde (3) des Kolbens (1) zunimmt.
Einspritzdüse (7) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Spritzöffnungen (s1, s2) um den Umfang der Einspritzdüse (7) mit gleichem und/oder unterschiedlichem Abstand zueinander angeordnet sind.
Einspritzdüse (7) für eine Brennkraftmaschine, zusammenwirkend mit einem Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, aufweisend zumindest zwei Spritzöffnungen (s1, s2) zum Austritt von einem Kraftstoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausspritzwinkel (α, β) der jeweiligen Spritzöffnung (s1, s2) bezogen auf die Form der Brennraummulde (3) des Kolbens (1) angepasst ist.
Einspritzdüse (7) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausspritzwinkel (α, β) der jeweiligen Spritzöffnung (s1, s2) mit zunehmender Tiefe (x₄, x_4') der Brennraummulde (3) des Kolbens (1) zunimmt.
Einspritzdüse (7) gemäß Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d1, d2) der jeweiligen Spritzöffnungen (S1, s2) an die Form der Brennraummulde (3) des Kolbens (1) angepasst ist, wobei der jeweilige Durchmesser (d1, d2) von zumindest zwei Spritzöffnungen (s1, s2) unterschiedlich ist.
Einspritzdüse (7) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Spritzöffnungen (s1, s2) um den Umfang der Einspritzdüse (7) mit gleichem und/oder unterschiedlichem Abstand zueinander angeordnet sind.
Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine einen Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11 und eine Einspritzdüse (7) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19 aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine Diesel-Brennkraftmaschine ist.