-
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Zylinderkopf für eine Hubkolben-Verbrennungsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
-
Derartige Kolben und Zylinderköpfe für Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Ein solcher Kolben weist einen Kolbenboden auf, welcher in einem Randbereich eine Kolbenkrone aufweist. Durch die Kolbenkrone ist im Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein Quetschspalt zwischen dem Kolben, insbesondere der Kolbenkrone, und einem Zylinderkopf der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine begrenzbar. Dabei weist die Kolbenkrone wenigstens einen schräg zur axialen Richtung des Kolbens verlaufenden Wandungsbereich auf. Ein solcher Kolben ist beispielsweise der
DE 30 04 580 C2 als bekannt zu entnehmen.
-
Bezogen auf einen fertig hergestellten Zustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist der Kolben in einem Brennraum in Form eines Zylinders der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine angeordnet und in den Zylinder translatorisch bewegbar. Der Zylinderkopf weist dabei ein Brennraumdach auf, durch welches der Brennraum, das heißt der Zylinder, zumindest teilweise begrenzt beziehungsweise begrenzbar ist. Das Brennraumdach weist in einem Randbereich wenigstens eine Wandung auf, durch welche beim Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine der Quetschspalt zwischen der Wandung und dem Kolben, insbesondere der Kolbenkrone, begrenzbar beziehungsweise begrenzt ist.
-
Bei modernen Brennverfahren insbesondere in Dieselmotoren wird zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Durchmischung von Luft, insbesondere Ladeluft, und Kraftstoff häufig über den Frischluftpfad ein Drall der in den Zylinder einströmenden Luft erzeugt. Dadurch kann die Luft auch besonders vorteilhaft mit rückgeführtem Abgas durchmischt werden. Die Erzeugung des Dralls kann beispielsweise über eine entsprechende Formung eines Einlasskanals, von Einlassventilsitzringen und/oder durch Anfasungen an einem Ansaugkanal im Zylinderkopf erfolgen. Hieraus ergeben sich jedoch Strömungswiderstände, was eine Ladedruckerhöhung nötig macht. Dies beeinträchtigt jedoch den Kraftstoffverbrauch der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine.
-
Ferner offenbart die
DE 10 2011 119 215 A1 einen Kolben, welcher eine in Umfangsrichtung des Kolbens ringförmig umlaufende Kolbenkrone aufweist. Darüber hinaus weist der Kolben eine in Umfangsrichtung des Kolbens ringförmig umlaufende Kolbenstufe auf, welche gegenüber der Kolbenkrone in axialer Richtung vertieft ist. Mit anderen Worten ist die Kolbenstufe gegenüber der Kolbenkrone axial zurückversetzt. Die Kolbenstufe ist dabei in radialer Richtung des Kolbens innenseitig der Kolbenkrone angeordnet. Mit anderen Worten ist die Kolbenstufe in radialer Richtung näher zur Mitte des Kolbens hin angeordnet als die Kolbenkrone.
-
Darüber hinaus weist der Kolben eine sich in radialer Richtung nach innen hin an die Kolbenstufe anschließende und gegenüber der Kolbenstufe in axialer Richtung vertiefte Omega-Mulde auf. Mit anderen Worten ist die Omega-Mulde in radialer Richtung innenseitig der Kolbenstufe angeordnet. Die Kolbenstufe geht dabei in die Omega-Mulde über eine ringförmig umlaufende Strahlteilerkontur über. Bei der Omega-Mulde handelt es sich um eine Kolbenmulde des Kolbens, welche omegaförmig ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Kolbenmulde (Omega-Mulde) zumindest im Wesentlichen die Form des griechischen Kleinbuchstabens „Omega” (ω) aufweist. Mit anderen Worten ist die Omega-Mulde nach Art des griechischen Kleinbuchstabens „Omega” ausgebildet.
-
Eine solche Omega-Mulde ist aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt und weist im Bereich der Kolbenmitte eine Erhöhung auf, von der ausgehend die Kolbenmulde in radialer Richtung nach außen hin abfällt und daran anschließend zumindest im Wesentlichen bogenförmig unter Ausbildung eines Hinterschnitts wieder ansteigt. Daran schließt sich die Strahlteilerkontur an, über die die Omega-Mulde schließlich in die Kolbenstufe übergeht.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kolben und einen Zylinderkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich eine besonders vorteilhafte Durchmischung der Luft mit Kraftstoff und etwaig rückgeführtem Abgas sowie gleichzeitig ein besonders effizienter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch realisieren lassen.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Zylinderkopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Um einen Kolben der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Durchmischung der Luft mit Kraftstoff und etwaig rückgeführtem Abgas sowie ein besonders geringer Kraftstoffverbrauch der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wandungsbereich eine Steigung in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 20 Grad, insbesondere 8 Grad bis 15 Grad, aufweist. Dies bedeutet, dass sich der Wandungsbereich der Kolbenkrone nicht etwa zumindest im Wesentlichen senkrecht, sondern schräg zur axialen Richtung des Kolbens erstreckt, sondern bezogen auf die radiale Richtung des Kolbens nach außen hin abfällt oder ansteigt.
-
Somit ist zumindest ein Teil der Kolbenkrone durch eine Schräge gebildet, durch welche insbesondere bei einer Bewegung des Kolbens in Richtung seines oberen Totpunkts (OT) die Strömung im Quetschspalt beschleunigt werden kann. Diese besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer besonders effektiven Durchmischung von Luft, insbesondere Ladeluft, mit Kraftstoff und mit etwaig rückgeführtem Abgas, wenn beispielsweise eine Abgasrückführung (AGR) durchgeführt wird. Diese vorteilhafte Durchmischung der Luft mit dem Kraftstoff und dem etwaig rückgeführtem Abgas kann dabei realisiert werden, ohne beispielsweise den Ladedruck erhöhen zu müssen, so dass ein besonders effizienter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch realisiert werden kann. Darüber hinaus lässt sich insbesondere aufgrund der vorteilhaften Durchmischung die Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) gering halten.
-
Darüber hinaus kann durch eine entsprechende Geometrie des Kolbens ein Eindringen der Flammenfront in den Quetschspalt beziehungsweise Feuersteg besonders gering gehalten werden.
-
Um einen Zylinderkopf der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Durchmischung von Luft, Kraftstoff und etwaig rückgeführtem Abgas sowie ein besonders effizienter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die in dem Randbereich angeordnete Wandung des Brennraumdachs schräg zur axialen Richtung des Brennraums verläuft und vorzugsweise eine Steigung in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 20 Grad, insbesondere 8 Grad bis 15 Grad, aufweist. Wie bereits zum erfindungsgemäßen Kolben beschrieben, kann die Strömung im Quetschspalt beschleunigt werden. Diese besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer besonders effektiven Durchmischung von Luft, insbesondere Ladeluft, Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff und etwaig rückgeführtem Abgas.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinderkopf gemäß einer ersten Ausführungsform und einem Kolben gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei der Kolben eine Kolbenkrone mit einem schräg zur axialen Richtung des Kolbens verlaufenden Wandungsbereich aufweist;
-
2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit dem Kolben gemäß einer zweiten Ausführungsform und dem Zylinderkopf, wobei eine zweite Ausführungsform des Zylinderkopfs veranschaulicht ist; und
-
3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wobei eine dritte Ausführungsform des Kolbens veranschaulicht ist.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet und demzufolge mit flüssigem Kraftstoff beziehungsweise Dieselkraftstoff betreibbar. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein Zylindergehäuse 12 auf, durch welches wenigstens ein Brennraum in Form eines Zylinders 14 der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 begrenzt ist. Ferner weist die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 einen mit dem Zylindergehäuse 12 verbundenen Zylinderkopf 16 auf. Der Zylinderkopf 16 umfasst ein Brennraumdach 18, durch welches der Brennraum (Zylinder 14) in axialer Richtung des Zylinders 14 nach oben hin begrenzt ist.
-
Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst auch eine in 1 nicht dargestellte Kurbelwelle, die an einem Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert ist. Beispielsweise ist das Kurbelgehäuse durch das Zylindergehäuse 12 gebildet. In dem Zylinder 14 ist ein im Ganzen mit 20 bezeichneter Kolben der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 aufgenommen. Der Kolben 20 ist translatorisch relativ zum Zylindergehäuse 12 bewegbar. Ferner ist der Kolben 20 über einen Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, so dass die translatorischen Bewegungen des Kolbens 20 im Zylinder 14 in einer rotatorischen Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden. Bei den translatorischen Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Kolbens 20 kann sich dieser an einer Zylinderwandung 22 des Zylindergehäuses 12 abstützen, wobei der Zylinder 14 seitlich, das heißt in radialer Richtung des Zylinders 14 durch die Zylinderwandung 22 begrenzt ist.
-
Während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 werden Luft und Kraftstoff in den Zylinder 14 eingebracht. Hierbei wird beispielsweise der Kraftstoff, das heißt der Dieselkraftstoff, direkt in den Zylinder 14 eingespritzt. Ferner weist der Zylinderkopf 16 wenigstens einen Einlasskanal auf, welcher von der Luft durchströmbar ist und mittels welchem die Luft in den Zylinder 14 geführt wird. Durch das Einbringen von Luft und Kraftstoff in den Zylinder 14 entsteht ein Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder 14. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch wird, beispielsweise durch Selbstzündung, gezündet und dadurch verbrannt. Daraus resultiert Abgas. Das Abgas wird aus dem Zylinder 14 abgeführt und kann einen Abgastrakt der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 durchströmen. Wird bei der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 eine sogenannte Abgasrückführung (AGR) durchgeführt, so wird das Abgas vom Abgastrakt zurück in einen Ansaugtrakt der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 rückgeführt, so dass das Abgas insbesondere zusammen mit der Luft in den Zylinder 14 einströmen kann und bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Zylinder 14 als Inertgas wirken kann. Hierdurch können insbesondere Stickoxid-Emissionen (NOx-Emissionen) gering gehalten werden.
-
Der Kolben 20 weist bezüglich einer Längsmittelachse 24 des Kolbens 20 zumindest im Wesentlichen eine ringförmig umlaufende Kolbenkrone 26 sowie eine in radialer Richtung innenseitig der Kolbenkrone 26 angeordnete und bezüglich der Längsmittelachse 24 ringförmig umlaufende Kolbenstufe 28 auf, welche bezogen auf die Längsmittelachse 24 koaxial zur Kolbenkrone 26 angeordnet ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die Kolbenstufe 28 gegenüber der Kolbenkrone 26 in axialer Richtung vertieft, das heißt axial zurückversetzt ist. Die Kolbenstufe 28 ist in radialer Richtung innenseitig der Kolbenkrone 26 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Kolbenstufe 28 in radialer Richtung näher an der Längsmittelachse 24 angeordnet ist als die Kolbenkrone 26.
-
Ferner weist der Kolben 20 eine in radialer Richtung nach innen hin an die Kolbenstufe 28 anschließende und gegenüber der Kolbenstufe 28 in axialer Richtung vertiefte Kolbenmulde in Form einer Omega-Mulde 30 auf. Die Kolbenkrone 26, die Kolbenstufe 28 und die Omega-Mulde 30 sind dabei durch einen im Ganzen mit 32 bezeichneten Kolbenboden des Kolbens 20 gebildet.
-
Die Omega-Mulde 30 ist bezüglich ihrer Längsmittelachse 24 koaxial zur Kolbenstufe 28 und zur Kolbenkrone 26 angeordnet. Die Kolbenstufe 28 weist eine sich in axialer Richtung erstreckende umlaufende Stufenwand 34 auf, die über eine konkav gekrümmte Übergangswand 36 in einen in radial ebenen Stufenboden 38 übergeht. An den Stufenboden 38 schließt sich in radialer Richtung nach innen hin ein abgerundeter Kantenbereich an, durch welchen eine ringförmig umlaufende Strahlteilerkontur 40 des Kolbens 20 gebildet ist. Die Kolbenstufe 28 geht dabei über die ringförmig umlaufende Strahlteilerkontur 40 in die Omega-Mulde 30 über. Sowohl die Stufenwand 34, die Übergangswand 36, der Stufenboden 38 als auch die Strahlteilerkontur 40 sind bezüglich der Längsmittelachse 24 ringförmig, insbesondere kreisförmig, umlaufend ausgestaltet. Der Kolben 20 ist somit als Stufenkolben ausgebildet, wobei 1 eine erste Ausführungsform des Kolbens 20 zeigt.
-
Aus 1 ist ferner erkennbar, dass die Omega-Mulde 30 eine omegaförmige Kolbenmulde ist, die die Form des griechischen Kleinbuchstabens Omega aufweist. Hierbei weist die Kolbenmulde (Omega-Mulde 30) einen Kolbenkegel 42 auf, welcher einen Kegelwinkel 44 aufweist und sich in radialer Richtung von außen nach innen hin und in axialer Richtung zur Kolbenkrone 26 hin verjüngt. Eine Kegelspitze 46 ist gegenüber der Kolbenkrone 26 axial vertieft angeordnet. Durch den Kolbenkegel 42 ist eine Erhöhung gebildet, von der ausgehend sich die Omega-Mulde 30 in radialer Richtung nach außen abfallend erstreckt. Daran anschließend steigt die Omega-Mulde 30 unter Ausbildung eines Hinterschnitts 48 zumindest im Wesentlichen bogenförmig in Richtung der Strahlteilerkontur 40 an und geht über die Strahlteilerkontur 40 in die Kolbenstufe 28 über.
-
Der vorzugsweise direkt in den Zylinder 14 eingespritzte Kraftstoff wird unter anderem aus der Kolbenstufe 28 heraus nach außen abgelenkt, was in 1 durch Richtungspfeile veranschaulicht ist. Gelangt dieser Kraftstoff bei sich abwärts bewegendem Kolben 20 in die Nähe oder gar bis an die Zylinderwand 22, so kann sich – falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen werden – aufgrund der niedrigen Temperatur an der Zylinderwand 22 Ruß bilden. Außerdem kann durch das Auftreffen der Flammenfront auf den Zylinderkopf 16 die Zylinderkopftemperatur lokal (vor allem zwischen den Auslassventilen) zu hoch werden.
-
Um dies zu verhindern, weist die Kolbenkrone 26 wenigstens einen schräg zur axialen Richtung des Kolbens, das heißt schräg zur Längsmittelachse 24 verlaufenden Wandungsbereich 50 auf. Der Wandungsbereich weist vorzugsweise bezogen auf die Horizontale eine Steigung in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 20 Grad auf. Diese Steigung ist in 1 durch einen Winkel α veranschaulicht. Aus 1 ist erkennbar, dass durch die in einem Randbereich 52 angeordnete Kolbenkrone 26 einerseits und durch eine in einem Randbereich 54 des Zylinders 14 angeordnete Wandung 56 beziehungsweise Wandungsbereich des Zylinderkopfs 16 andererseits eine Quetschspalt 58 zwischen dem Kolben 20 und dem Zylinderkopf 16 begrenzt beziehungsweise begrenzbar ist.
-
Zumindest ein Teil der Kolbenkrone 26, vorliegend der Wandungsbereich 50 ist dabei im Bereich des Quetschspalts 58 als Schräge ausgebildet, wobei diese Schräge gemäß der ersten Ausführungsform in radialer Richtung des Kolbens von innen nach außen abfällt. Durch das Vorsehen dieser Schräge kann verhindert werden, dass Kraftstoff in die Nähe der Zylinderwand 22 gelangt, da durch die schräge und nicht etwa horizontale Ausgestaltung des Wandungsbereichs 50 beziehungsweise des Quetschspalts 58 eine besonders effiziente und effektive Durchmischung der Luft mit dem Kraftstoff und dem etwaig rückgeführten Abgas realisiert werden kann.
-
Mit anderen Worten kann durch die schräge Ausgestaltung der Kolbenkrone 26 die Turbulenz erhöht werden. Darüber hinaus wird die heiße Flammenfront von der Zylinderwand 22 und dem Zylinderkopf 16 abgehalten. Mittels des in 1 gezeigten Kolbens 20 kann insbesondere ein Drei-Fronten-Brennverfahren realisiert werden.
-
2 zeigt die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 mit einer zweiten Ausführungsform des Kolbens 20. In 2 ist auch die mit 60 bezeichnete Flammenfront veranschaulicht. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 2 ist beispielsweise als Gasmotor und/oder Ottomotor ausgebildet. Aus 2 ist erkennbar, dass der Kolben 20 die Kolbenstufe 28 nicht aufweist und dementsprechend nicht als Stufenkolben ausgebildet ist. Auch bei der zweiten Ausführungsform des Kolbens 20 verläuft die Kolbenkrone 26 beziehungsweise ihr Wandungsbereich 50 schräg zur axialen Richtung, das heißt zur Längsmittelachse 24 des Kolbens. Vorzugsweise beträgt die Steigung des Wandungsbereichs 50 mindestens 8 Grad und höchstens 15 Grad. Auch hierdurch kann eine besonders hohe Turbulenz dargestellt werden, so dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch sehr gut durchmischt und die heiße Flammenfront 60 durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit vom Zylinderkopf 16 abgehalten wird.
-
Insbesondere bei einem Gasmotor, bei dem ein hoher Methangehalt vorliegt, können die Kohlenwasserstoffe, die in den Quetschspalt 58 und insbesondere in den Feuersteg 62 gelangen, aufgrund der niedrigen Temperaturen herkömmlicherweise nicht mehr verbrennen, da sich die Kohlenwasserstoffe im Quetschspalt 58 und im Feuersteg 62 nahe an der relativ kalten Zylinderwand 22 befinden. Dies kann herkömmlicherweise zu einem hohen Anstieg an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas führen. Diesem Effekt kann auf zwei Arten entgegengewirkt werden. Beim Gasmotor läuft nach Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches beziehungsweise das Gas-Luft-Gemisches durch eine Zündkerze die Flammenfront 60 in Richtung der Omega-Mulde 30 (Kolbenmulde), des Zylinderkopfes 16 und der Zylinderwand 22. Bei einer Zündung deutlich vor dem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens 20 kann insbesondere bei einem Gasmotor mit zum Beispiel hoher AGR-Rate durch die Schräge, das heißt durch den schräg verlaufenden Wandungsbereich 50 ein hoher Anteil der Flammenfront 60, der in den Quetschspalt 58 wandern würde, abgebremst werden. Wird die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10, das heißt der Gas-, Otto- oder Dieselmotor mit relativ spätem Zündbeginn betrieben, zum Beispiel bei einem Betrieb ohne Abgasrückführung oder nur geringen Abgasrückführraten (AGR-Raten), so ist es vorteilhaft, wenn die Schräge zur Zylinderwand 22 hin, das heißt in radialer Richtung von innen nach außen ansteigt. Dadurch wird der Flammenfront 60 der Weg zur Zylinderwand 22 und zum Feuersteg 62 versperrt, wenn sich der Kolben 20 im oder nahe seines oberen Totpunkts befindet.
-
Der Einsatz der zur Zylinderwand 22 hin ansteigenden oder abfallenden Schräge kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Zündbeginn, Strahlkegelwinkel der Einspritzdüse, AGR-Rate und Zylinderkopftemperatur gewählt werden. Die Schräge weist vorzugsweise eine Steigung, das heißt einen Anstieg oder Abfall von 5 Grad bis 20 Grad, vorzugsweise von 8 Grad bis 15 Grad, auf und erstreckt sich vorzugsweise über mindestens 70% der gesamten Quetschspaltlänge. Vorzugsweise weist die Schräge eine Länge von 5% bis 30%, insbesondere 8% bis 20%, des Durchmessers des Kolbens 20 auf.
-
In 2 ist auch eine Stelle 64 veranschaulicht, an der die Quetschspaltströmung ihre höchste Geschwindigkeit aufweist. Durch die Schräge wird nämlich bei der Bewegung des Kolbens 20 in Richtung seines oberen Totpunkts die Strömung im Quetschspalt 58 beschleunigt, so dass eine besonders effektive Durchmischung der Luft, des Kraftstoffes und des etwaig rückgeführten Abgases realisiert werden kann. Bei der Luft handelt es sich beispielsweise um Ladeluft, welche mittels wenigstens eines Abgasturboladers der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 10 verdichtet wird beziehungsweise ist.
-
In 2 ist auch eine zweite Ausführungsform des Zylinderkopfes 16 anhand einer gestrichelten Linie veranschaulicht. Aus 2 ist erkennbar, dass alternativ oder zusätzlich zur schrägen Ausgestaltung der Kolbenkrone 26 die Wandung 56 des Zylinderkopfes 16 im Bereich des Quetschspalts 58 schräg zur axialen Richtung des Zylinders 14 verlaufen kann und eine Steigung in einem Bereich von einschließlich 5 Grad bis einschließlich 20 Grad aufweist.
-
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Kolbens 20. Aus 3 ist erkennbar, dass die Kolbenkrone 26 beziehungsweise ihr Wandungsbereich 50 in radialer Richtung von innen nach außen ansteigt. Darüber hinaus ist in 3 anhand einer gestrichelten Linie eine vierte Ausführungsform des Kolbens veranschaulicht. Steigt die Schräge, das heißt die Wandung 50 zur Zylinderwand 22 hin an, so kann es sinnvoll sein, wenn sich in radialer Richtung nach außen hin an den schrägen Wandungsbereich 50 ein Plateau 66 anschließt, welches mit dem schrägen Wandungsbereich 50 eine um 180 Grad unterschiedlichen Winkel einschließt. Vorzugsweise verläuft die axiale Richtung des Kolbens 20, das heißt die Längswinkelachse 24 zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Plateau 66, so dass das Plateau 66 zumindest im Wesentlichen horizontal ist. Vorzugsweise weist das Plateau 66 eine Länge von 2% bis 12% des Kolbendurchmessers auf. Der Übergang in Richtung Kolbenmitte beziehungsweise Zylinderwand 22 ist vorzugsweise abgerundet und nicht scharfkantig, wobei mindestens ein Radius von 0,5 Millimeter vorgesehen ist. Dadurch kann eine lokale Materialüberhitzung vermieden werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3004580 C2 [0002]
- DE 102011119215 A1 [0005]
