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Technisches Gebiet
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Diese Offenbarung betrifft allgemein Verbrennungsmotoren und insbesondere Kolben, die innerhalb von Motorbohrungen arbeiten.
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Hintergrund
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Verbrennungsmotoren umfassen typischerweise einen oder mehrere Kolben, die durch Pleuelstangen mit einer Kurbelwelle verbunden sind. Die Kolben sind typischerweise so angeordnet, dass sie innerhalb von Bohrungen, die in einem Kurbelgehäuse ausgebildet sind, oszillieren. Ein typischer Kolben umfasst einen Kopfabschnitt, der zumindest zum Teil eine Verbrennungskammer innerhalb jeder Bohrung definiert, sowie eine Schürze, die typischerweise eine Bolzenöffnung und andere Tragstrukturen zur Verbindung mit der Pleuelstange des Motors umfasst. Im Allgemeinen ist ein Kolben so ausgebildet, dass er eine allgemein schalenförmige Gestalt aufweist, wobei der Kolbenkopf die Basis bildet, und der Schürzenabschnitt mit der Basis verbunden ist und eine umschlossene Galerie des Kolbens umgibt. In typischen Anwendungen wird Schmieröl von dem Motor in der Galerie des Kolbens während des Betriebs bereitgestellt, um verschiedene Abschnitte des Kolbens durch Konvektion zu kühlen und zu schmieren.
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Ein typischer Kolbenkopf umfasst auch eine äußere zylindrische Wand mit einer oder mehreren in Umfangsrichtung durchgängig darin ausgebildeten Nuten. Diese Nuten erstrecken sich typischerweise parallel zueinander und sind in geeigneter Weise dimensioniert, um darin Dichtringe aufzunehmen. Diese Dichtringe erzeugen Gleitdichtungen zwischen jedem Kolben und der Kurbelgehäusebohrung, in der er arbeitet. Typischerweise nimmt die am nächsten zu der Schürze des Kolbens befindliche Nut einen Abstreifring auf, der dazu angeordnet ist, um Öl, das an den Wänden der Kolbenbohrung haftet, während eines Abwärtshubs des Kolbens abzustreifen. Öl, das verbleibt und die Wände der Bohrung auf den Abwärtshub des Kolbens folgend benetzt, kann in die Verbrennungskammer eintreten und während des Betriebs des Motors verbrennen.
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Im Allgemeinen arbeitet der Kolben durch Oszillieren innerhalb einer Bohrung, die in einem Zylindergehäuse des Motors ausgebildet ist, was ein variables Volumen erzeugt, das ein darin bereitgestelltes Kraftstoff-/Luft-Gemisch verdichten kann. Das verbrennende Kraftstoff-/Luft-Gemisch dehnt sich aus und drückt den Kolben weg und erhöht dadurch das variable Volumen, was Leistung produziert. Kraftstoff kann geschaffen direkt oder indirekt innerhalb des variablen Volumens bereitgestellt werden, während Luft und Abgas durch ein oder mehrere Einlass- und Auslassventile, die selektiv das variable Volumen mit Einlass- und Auslasssammlern in Fluidverbindung bringen, in das variable Volumen geliefert oder daraus entfernt werden.
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Die Materialien, die verwendet werden, um die Wände des Motorzylinders, den Kolben, die verschiedenen Ventile, die dem variablen Volumen zugeordnet sind, und andere umgebende Motorstrukturen zu konstruieren, sind so ausgewählt, dass sie den hohen Temperaturen und Drücken standhalten, die während des Motorbetriebs herrschen. Verschiedene Merkmale des Kolbens sind auch so gestaltet, dass sie eine effiziente Verbrennung von Kraftstoff innerhalb des Kolbens, die Zuverlässigkeit der verschiedenen Motorkomponenten, die dem Motorzylinder zugeordnet sind, und weitere Überlegungen fördern. Es ist jedoch stets erwünscht, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer dieser und anderer Motorkomponenten zu steigern, sowie den effizienten Betrieb des Motors im Hinblick auf eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen und die Steigerung der Leistung und Effizienz zu fördern.
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Ein Beispiel eines Motorkolbens mit gestalteten Merkmale zur Förderung einer effizienten Kraftstoffverbrennung ist aus dem
US-Patent Nr. 7,942,126 (dem ’126-Patent) ersichtlich, das ein ”Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und einen Verbrennungsmotor für ein solches Verfahren betrifft". Das ’126-Patent beschreibt eine Kolbenoberseite mit einer einteilig darin ausgebildeten Kolbenausnehmung, die sich mit einem im Wesentlichen ringförmigen abgestuften Raum vereinigt, sowie einer Einspritzdüse, die Einspritzstrahlen erzeugt, die zu dem abgestuften Raum hin gerichtet sind.
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Nach dem ’126-Patent werden die Einspritzstrahlen durch den abgestuften Raum in eine erste Teilmenge Kraftstoff umgelenkt, die in einer axialen Richtung und einer radialen Richtung in die Kolbenausnehmung geleitet wird, und eine zweite Teilmenge Kraftstoff wird in der axialen Richtung und der radialen Richtung über die Kolbenoberseite umgelenkt, und dritte Teilmengen Kraftstoff werden in eine Umfangsrichtung umgelenkt, um einer auf dem anderen in der Umfangsrichtung aufzutreffen und radial nach innen umgelenkt zu werden. Wie klar sein wird, müssen der Beginn der Einspritzung und die Einspritzdauer exakt miteinander und mit dem Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors koordiniert werden, damit der Motor des ’126-Patents richtig arbeitet. Eine solche Koordination macht es jedoch schwierig, den Motor über einen weiten Bereich von Motorbetriebszuständen und Umweltfaktoren, wie etwa die Temperatur, die den Motorbetrieb beeinflussen kann, effizient zu betreiben.
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Kurze Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt beschreibt die Offenbarung einen Kolben für einen Verbrennungsmotor. Der Kolben umfasst einen Kolbenkörper, der einen Kronenabschnitt und einen Schürzenabschnitt ausbildet. Der Schürzenabschnitt umfasst eine Bolzenbohrung, die angeordnet ist, um einen Bolzen zur Verbindung des Kolbens mit einer Pleuelstange aufzunehmen. Der Schürzenabschnitt bildet des Weiteren zwei Führungsflächen entlang äußerer Ränder des Schürzenabschnitts. Der Kronenabschnitt bildet eine allgemein zylindrische Oberfläche aus, die den Kronenabschnitt umgibt, sowie eine allgemein flache Kronenfläche, die sich um ein Ende des Kronenabschnitts herum erstreckt, und dem Schürzenabschnitt gegenüberliegend angeordnet ist. Eine allgemein konkave Schale ist in der Kronenfläche und innerhalb der allgemein zylindrischen Oberfläche ausgebildet, wobei die allgemein konkave Schale sich symmetrisch um den Kolbenkörper herum in Bezug auf eine Symmetrieachse des Kronenabschnitts erstreckt. Die allgemein konkave Schale bildet eine erste Lippe und eine zweite Lippe die in einer abgestuften Konfiguration entlang eines Seitenrandes der allgemein konkaven Schale angeordnet sind. Der Kronenabschnitt bildet des Weiteren eine eingetiefte Leiste mit einer allgemein ringförmigen Gestalt. Die eingetiefte Leiste umfasst eine flache, ringförmige Oberfläche die sich entlang einer Ebene erstreckt, die parallel zu einer Ebene ist, die durch die allgemein flache Kronenfläche definiert wird, und zwischen der allgemein flachen Kronenfläche und der allgemein konkaven Schale angeordnet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine fragmentarische Ansicht eines Kolbens in Übereinstimmung mit der Offenbarung.
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2 ist ein vergrößertes Detail eines Querschnitts des Kolbens, der in 1 dargestellt ist.
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3 ist ein teilweiser Querschnitt des Kolbens, der in 1 dargestellt ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Diese Offenbarung betrifft Kolben zur Verwendung in Verbrennungsmotoren. Gemäß einem Aspekt beschreibt die Offenbarung eine Ausführungsform für einen Motorkolben mit Merkmalen, die Strömungsfelder und Turbulenzen bilden können, um die Verbrennung von Kraftstoff innerhalb des Zylinders über einen weiteren Bereich von Kurbelwellenwinkeln zu fördern, als dies mit bestehenden Kolbenkonstruktionen erreichbar war. Solche Merkmale des Kolbens können abhängig von der Art des Motorbetriebs, zum Beispiel Funkenzündung oder Kompressionszündung, dazu dienen, verschiedene Massen innerhalb des Kolbens zu halten, mischen und/oder zu lenken, um die Motoreffizienz zu erhöhen, die Wärmereflexion zu verringern, die Verbrennungszeit zu verringern und auch die Komponententemperaturen zu steuern, und so die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Komponente zu erhöhen.
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Wie hierin erläutert kann das Mischen oder Lenken von Material innerhalb des Zylinders zumindest für einen Moment erfolgen und kann nicht mehr als einige Tausendstel einer Sekunde während einer Einspritzung von Kraftstoff und/oder eine Verbrennungsflamme innerhalb des Zylinders vorliegen, oder über Abschnitte dieser Periode.
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Zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter Merkmale eines Motorkolbens in Übereinstimmung mit der Offenbarung ist in 1 eine teilweise verkleinerte Ansicht eines Kolbens 100 für einen Motor in einer seitlichen Perspektive dargestellt. Der Kolben 100 umfasst einen Kronenabschnitt 102 und einen Schürzenabschnitt 104. Der Schürzenabschnitt 104 bildet eine Bolzenbohrung 106, die einen Bolzen (nicht dargestellt) aufnimmt, der verwendet wird, um den Kolben mit einer Pleuelstange (nicht dargestellt) zu verbinden, der mit einer Motorkurbelwelle (nicht dargestellt) auf bekannte Weise verbunden ist. Der Schürzenabschnitt 104 umfasst des Weiteren zwei Führungsflächen 105, die an diametral gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 100 angeordnet sind. In einer alternativen Ausführungsform können die Führungsflächen in eine einzelne Führungsfläche integriert sein, die sich im Wesentlichen um den Kolben herum erstreckt. In der illustrierten Ausführungsform erstrecken sich die zwei Führungsflächen 105 zumindest entlang querverlaufender Abschnitte des Kolbens, die einen Kolbenquerschnitt 103 umfassen, der in 1 dargestellt ist und sich senkrecht auf eine Mittellinie C/L der Bolzenbohrung 106 erstreckt. An beiden Seiten des Kolbens 100 können sich die zwei Führungsflächen 105 über zwei Winkelabschnitte des Umfangs des Kolbens erstrecken.
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Der Kronenabschnitt 102 bildet eine Reihe von Kanälen, die sich parallel zueinander erstrecken und Kolbenringe, Ölabstreifringe und weitere Komponenten aufnehmen können. In der illustrierten Ausführungsform sind zwei Kolbenringnuten 110 und eine Ölsammelnut 111 in der äußeren zylindrischen Wand 109 ausgebildet. Die Kolbenringnuten 110 bringen Ringdichtungen (nicht dargestellt) unter, die gleitend und allgemein dichtend mit den Wänden des Motorzylinders in Eingriff stehen, in dem der Kolben 100 oszillierend angeordnet ist, und die Ölsammelnut 111 sammelt Öl, das dann wieder in den Motor zurück fließen gelassen wird. Ein Außendurchmesser der zwei Führungsflächen 105 ist so angeordnet, dass der Kolben daran gehindert wird, sich zu drehen oder innerhalb der Bohrung festzufahren, in der er während des Betriebs oszillierend angeordnet ist.
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Was andere funktionelle Merkmale des Kolbens 100 betrifft, so bildet, unter Bezugnahme auf die Orientierung des Kolbens 100, die in 1 dargestellt ist, der Kronenabschnitt 102 eine Schale 114 mit einer allgemein konkaven Gestalt. Die Schale 114 ist von einem Rand 116 umgeben. Der Rand 116 ist zentral relativ zu einer ringförmig gestalteten, flachen Kronenfläche 118 angeordnet. Die Kronenfläche 118 ist um die Einfassung 116 der Schale 114 herum angeordnet. Eine detaillierte Schnittansicht der Schale 114 ist in 3 dargestellt, und eine vergrößerte Detailansicht eines Seitenabschnitts der Schale ist in 2 dargestellt. Wie aus diesen Figuren zu sehen ist, bildet die Schale 114 einen kegelstumpfförmigen zentralen Abschnitt 117 um eine Vertiefung 108 herum, die zentral in der Schale 114 angeordnet ist, und kann eine Einspritzdüsenspitze (nicht dargestellt) aufnehmen, wenn der Kolben 100 in einem Motor installiert ist und eine obere Totpunktstellung in dem Zylinder einnimmt. Die Einfassung 116, der zentrale Abschnitt 117 und die Vertiefung 108 sind in der gezeigten Ausführungsform alle konzentrisch in Bezug auf eine Symmetrieachse 112 (in 3 dargestellt) der Schale 114 angeordnet. Der kegelstumpfförmige zentrale Abschnitt 117 kann in einem Einschlusswinkel β von etwa 120 Grad um und in Bezug auf die Symmetrieachse 112 ausgebildet sein. Dementsprechend beträgt wie dargestellt ein Bodenwinkel α (in 3 bezeichnet), der der spitze Winkel zwischen der Neigung des konischen zentralen Abschnitts 117 und der Kronenfläche 118 ist, 30 Grad.
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Die Schale 114 bildet in vorteilhafter Weise verschiedene Merkmale entlang ihres äußeren Abschnitts aus, die dazu dienen, den Motorbetrieb zu verbessern und die Einspritzung von Kraftstoff über einen weiten Bereich von Motorkurbelwellenwinkeln zu erlauben. In der gezeigten Ausführungsform in 1–3 bildet die Schale 114 eine eingetiefte Leiste 200, die sich ringförmig um die Schale 114 herum unmittelbar radial nach innen in Bezug auf den Rand 116 erstreckt. Insbesondere ist die eingetiefte Leiste 200 eine ringförmig gestaltete flache Oberfläche, die sich entlang einer Ebene erstreckt, die parallel zu einer Ebene ist, die durch die Kronenfläche 118 definiert wird. Eine äußere oder erste Abfasungsfläche 202 ist zwischen dem Rand 116 und der eingetieften Leiste 200 entlang einer radial äußeren Kante der eingetieften Leiste 200 in Bezug auf die Symmetrieachse 112 ausgebildet. Die erste Abfasungsfläche 202 ist an einem ersten Radius R1 ausgebildet (in 3 gekennzeichnet).
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Die eingetiefte Leiste 200 umfasst eine innere Kante 204, die sich ringförmig um einen gesamten radial inneren Umfang der eingetieften Leiste 200 erstreckt. In der gezeigten Ausführungsform ist der innere Rand 204 als eine abgefaste Oberfläche mit einem Radius von etwa 170 mm oder größer ausgebildet. Der innere Rand 204 der eingetieften Leiste 200 schafft einen Übergang zwischen der eingetieften Leiste 200 und einer ersten Oberfläche 206. In der Orientierung des Kolbens 100, die in den Figuren dargestellt ist, ist die erste Oberfläche 206 an einem obersten Bereich des äußeren Rands der Schale 114 ausgebildet, d. h., einem Bereich, der der Kronenfläche 118 entlang der Symmetrieachse 112 am nächsten liegt. Wie gezeigt weist die erste Oberfläche 206 eine allgemein konvexe Gestalt auf, die an einem Radius R4 ausgebildet ist, kann aber alternativ ein konkaves oder konisches Querschnittsprofil aufweisen.
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An einem radial inneren Abschnitt bildet die erste Oberfläche 206 eine erste Lippe 208 mit einer allgemein konvexen Gestalt auf. Die erste Lippe 208 erstreckt sich umlaufend um die Schale 114 und erstreckt sich in Bezug auf den inneren Rand 204 und die erste Oberfläche 206 radial nach innen. Die erste Lippe 208 trennt die erste Oberfläche 206 von einer zweiten Oberfläche 210. Die zweite Oberfläche 210 weist eine allgemein konkave Gestalt auf, die an einem zweiten Radius R2 (in 3 gekennzeichnet) ausgebildet ist. In einer radial inneren (oder in Bezug auf die Schale) unteren Kante bildet die zweite Oberfläche 210 eine zweite Lippe 212 aus. Die zweite Lippe 212 trennt die zweite Oberfläche 210 von einer dritten Oberfläche 214. Die dritte Oberfläche 214 weist eine allgemein konkave Gestalt auf, die an einem dritten Radius R3 (in 3 gekennzeichnet) ausgebildet ist. Die dritte Oberfläche 214 erstreckt sich zwischen der zweiten Lippe 212 und dem zentralen Abschnitt 117, der wie dargestellt auf die dritte Oberfläche 214 in glatt verlaufender Weise tangential trifft.
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Es wird klar sein, dass die Dimensionen der verschiedenen Merkmale des Kolbens 100 von verschiedenen Parametern abhängen können, einschließlich eines Gesamtdurchmessers des Kolbens 100, eines gewünschten Verdichtungsverhältnisses des Motors, in dem der Kolben 100 verwendet werden wird, und anderer. Die verschiedenen Merkmale können jedoch an bestimmten geometrischen Verhältnissen, oder Bereichen von Verhältnissen, ausgebildet werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten.
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Um den Betrieb der verschiedenen Merkmale des Kolbens 100 weiter zu veranschaulichen, sollte klar sein, dass der Kolben in einem Motor mit einer Kraftstoffeinspritzdüse arbeitet, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, Kraftstoff direkt in den Verbrennungszylinder des Motors einzuspritzen, in dem der Kolben oszillierend arbeitet. Wie bekannt steht die axiale Stellung des Kolbens innerhalb eines Motorzylinders mit einem Drehwinkel der Motorkurbelwelle in Korrelation. Somit können bestimmte Bereiche der axialen Stellung des Kolbens innerhalb des Zylinders auch mit bestimmten Bereichen der Kurbelwellendrehung in Bezug auf den bestimmten jeweiligen Zylinder in Korrelation stehen. Es sollte auch klar sein, dass die Einspritzdüsen, die zur Lieferung des Kraftstoffs in den Zylinder während des Motorbetriebs verwendet werden, dazu ausgestaltet sind, einen oder mehrere Ströme von Kraftstoff an bestimmten Stellen und zu bestimmten Zeitpunkten während des Betriebs in die Zylinder einzusprühen. Kraftstoffeinspritzdüsen weisen bekanntermaßen Düsenöffnungen auf, die Kraftstoffstrahlen an bestimmten Winkeln in Bezug auf eine Zentrallinie der Zylinderbohrung liefern. Diese Strahlen, die sich typischerweise auf konische Weise öffnen, während sie sich von der Einspritzdüsenspitze weg bewegen, definieren eine allgemein zylindrische Kraftstoffwolke, die einen Wolkendurchmesser an verschiedenen axialen Stellen entlang der Zylinderbohrungsmittellinie aufweisen kann. Die Wolke, die ihren Anfang als eine Sammlung einzelner Ströme nehmen kann, kann einige Zeit, zum Beispiel, 0,7 ms benötigen, um sich nach Auslösung eines Einspritzereignisses voll zu entfalten oder zu stabilisieren.
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Dementsprechend umfassen die verschiedenen Merkmale des Kolbens einen Innendurchmesser d (in 3 bezeichnet), der allgemein durch den radial äußersten Punkt der zweiten Oberfläche 210 definiert ist, und zu dem inneren Rand 204 der eingetieften Leiste 200 benachbart ist. Der Innendurchmesser d umgibt den allgemein konkaven Abschnitt der Schale 114 und kann so gewählt werden, dass er konsistent mit dem (d. h., gleich groß wie der) Durchmesser einer stabilen Kraftstoffwolke für einen bestimmten Kurbelwellenwinkelbereich ist, in dem Kraftstoff in den Zylinder geliefert wird, in dem der Kolben 100 arbeitet. Der Außendurchmesser D, der sich um die Außenkante der ersten Abfasungsfläche 202 erstreckt, kann auf der Grundlage eines gewünschten Verhältnisses in Bezug auf den Innendurchmesser d ausgewählt sein. In der illustrierten Ausführungsform ist das Verhältnis D/d gleich 0,24 für die Nenndimensionen des Kolbens 100. Andere Dimensionen umfassen einen Winkel γ (in 1 gekennzeichnet), der vom Mittelpunkt des Bolzens bis zu der ersten Lippe 208 gemessen wird, und etwa 65 Grad hat.
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In der illustrierten Ausführungsform sind der zweite Radius R2 der zweiten Oberfläche 210 und der dritte Radius R3 der dritten Oberfläche 214 gleich. Wenn die Höhen ihrer jeweiligen Mittelpunkte zur Bildung der gekrümmten Oberflächen in Betracht gezogen werden, so ist eine Höhe H2 (in 3 gekennzeichnet) des Mittelpunktes für die dritte Oberfläche 214 66% der Höhe H1 (in 3 gekennzeichnet) des Mittelpunktes für die zweite Oberfläche 210, bezogen auf einen niedrigsten Punkt in der Schale 114. Was die Radien R2 und R3 betrifft, so ist jeder so ausgewählt, dass R2 = R3 = 0,197·d, wobei d den Innendurchmesser d bezeichnet, der oben beschrieben wurde. Die Tiefe h (in 3 gekennzeichnet) der eingetieften Leiste 200 in Bezug auf die Kronenfläche 118 wird mit etwa 6% des Innendurchmessers d ausgewählt. Ein Radius R4 einer konkav gestalteten ersten Oberfläche 206 wird so ausgewählt, dass er gleich den Radien R2 und R3 ist. Schließlich werden die Durchmesser R2, R3 und R4 auf der Grundlage des Innendurchmessers d gemäß der folgenden Beziehung ausgewählt: d = 117,5/2·R, wobei R = R2, R3 oder R4.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung ist auf Kolben für Verbrennungsmotoren anwendbar, die in beliebigen Anwendungen, solchen an Land oder auf See, sowie für mobile oder feststehend Anwendungen verwendet werden können. Die verschiedenen Ausführungsformen für Kolbenmerkmale, die hierin beschrieben wurden, weisen Vorteile zur Verbesserung des Motorbetriebs durch Erhöhung der Leistungsabgabe, Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und auch Verringerung von Emissionen auf.
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Im Allgemeinen bildet der Kolben 100 verschiedene Merkmale, die dazu dienen, verschiedene bewegliche Massen innerhalb des Zylinders umzuleiten oder zu blockieren. In vorteilhafter Weise arbeitet der Kolben 100 so, dass die Schale 114 eine reentrante Schale bildet, die eine höhere Toleranz gegenüber einer verzögerten Einspritzzeitsteuerung aufweist. Reentranz beschreibt einen Zustand, bei dem Kraftstoff in ein allgemein konkaves Merkmal, das an der Oberseite des Kolbens ausgebildet ist, wie etwa die Kolbenschale 114, eingespritzt wird, wobei das Merkmal eine sich bewegende Masse von Kraftstoff und Luft zwingt, innerhalb der Schale zu zirkulieren, und dadurch für eine vollständigere und effizientere Verbrennung sorgt, die niedrigere Emissionen erzeugt als andere Motoren. In der hierin beschriebenen Ausführungsform bewirken die Schalenmerkmale, dass die heiße Einspritzdüsen-Kraftstoffwolke, die an den Zylinder geliefert wird, wenn der Kolben nahe an einer oberen Totpunktstellung in dem Zylinder ist, aufgespalten wird, wobei diese auch geliefert werden kann, während der Kolben sich der oberen Totpunktstellung annähert (z. B. Piloteinspritzereignisse) und/oder sich von der oberen Totpunktstellung wegbewegt (z. B. Nacheinspritzereignisse während eines Verbrennungshubs). Mit anderen Worten ist die Schale 114 in vorteilhafter Weise ausgebildet, den nützlichen Bereich der Kurbelwellenwinkel, über die Kraftstoff, der in den Zylinder eingespritzt wird, von den reentranten Merkmalen des Kolbens profitieren kann, zu erweitern, um Motoremissionen zu verringern und die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen.
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Es wird hier postuliert, dass der vergrößerte Bereich, über den die nützlichen Merkmale der Kraftstoff-Reentranz realisiert werden können, sich aus den abgestuften Lippenmerkmalen ergibt, die innerhalb der Schale geschaffen sind und in der veranschaulichten Ausführungsform als erste Lippe 208 und zweite Lippe 212 bezeichnet sind, wie in 2 dargestellt. Die Seitenabschnitte der Schale, die auch als die Flankenkante bezeichnet werden können, bilden einen doppelten Radius, indem sie die zweite Oberfläche 210 und die dritte Oberfläche 214 einbeziehen, die jeweils eine konkave Gestalt aufweisen, die zumindest zum Teil einen ringförmigen Hohlraum innerhalb der Schale definiert. Es wird angenommen, dass diese ringförmigen Hohlräume eine wirbelnde und turbulente Bewegung in dem brennenden Kraftstoff-/Luft-Gemisch erzeugen, das während eines Einspritzereignisses dort hinein gedrückt wird, was die Mischung von zusätzlicher Luft in den brennenden Kraftstoff unterstützt und damit hilft, die unverbrannten oder teilweise unverbrannten Taschen aus Kraftstoff und Verbrennungsprodukten zu entfernen, indem diese Substanzen oxidiert werden, um eine vollständigere Kraftstoffverbrennung zu schaffen.
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Als zusätzlicher Vorteil kann, durch Lenken und/oder allgemein Begrenzen des Kraftstoffs in einen Zentralbereich des Zylinders, die Kraftstoffwolke, eine Kraftstoffsprühwolke, und/oder eine Flamme von brennendem Kraftstoff zu diesen Zeitpunkten des Motorbetriebs in Bezug auf die Strömungsrichtung und Materialverteilung auf eine Weise umgelenkt werden, dass die Exposition verschiedener umgebender Verbrennungsoberflächen im Zylinder gegenüber Flammentemperaturen reduziert wird. Durch Isolieren der Zylinderoberflächen von Flammentemperaturen kann die zurückgehaltene sowie die an das Metall der umgebenden Motorkomponenten übertragene Wärme verringert werden, was wiederum für eine höhere Leistungsabgabe und/oder höhere Leistungsdichte des Motors sorgen und auch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Komponenten verbessern kann. In der illustrierten Ausführungsform erreicht der Kolben 100 einen Strömungsabriss entlang der Kronenfläche 118 und eine Materialverwirbelung innerhalb der Schale 114 durch die kombinierten Effekte der Merkmale, die in und um die Schale ausgebildet sind.
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Alle Verweise, wie Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patente, die hierin zitiert werden, gelten als durch Verweis hierin aufgenommen, und zwar im selben Umfang, als wenn sie einzeln und speziell als hierin durch Verweis aufgenommen gekennzeichnet und in ihrer Gesamtheit hierin dargelegt worden wären.
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Die Verwendung der Begriffe ”ein”, ”eine”, ”der/die/das”, ”zumindest ein/e” und ähnliche referierende Begriffe im Kontext der Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen (insbesondere im Kontext der folgenden Ansprüche) sind so auszulegen, dass sie sowohl Einzahl als auch Mehrzahl umfassen, sofern dies hierin nicht anders angegeben wird oder dies nicht deutlich dem Kontext widerspricht. Die Verwendung des Begriffs ”zumindest ein/e” gefolgt von einer Auflistung von einem oder mehreren Punkten (zum Beispiel, ”zumindest ein A und/oder B”) ist so auszulegen, dass dies entweder einen Punkt aus den aufgelisteten Punkten (A oder B) oder eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der aufgelisteten Punkte (A und B) bedeutet, sofern dies hierin nicht anders angegeben wird oder dies nicht deutlich dem Kontext widerspricht. Die Begriffe ”umfassend,” ”einschließlich,” ”mit/aufweisend” und "enthaltend" od. dgl. sind als umfangsoffene Begriffe auszulegen (d. h., in der Bedeutung von "einschließlich, aber nicht beschränkt auf"), sofern nichts anderes angegeben ist. Die Erwähnung von Wertebereichen soll hier nur als ein abgekürztes Verfahren dazu dienen, einzeln jeden getrennten Wert zu nennen, der in den Bereich fällt, außer wenn dies in anderer Weise hier angegeben wird, und jeder getrennte Wert wird in die Beschreibung mit eingeschlossen, genauso wie wenn er einzeln hier genannt worden wäre. Alle hier beschriebenen Verfahren können in beliebiger geeigneter Reihenfolge durchgeführt werden, falls hier nichts anderes angegeben ist oder es zum konkreten Zusammenhang nicht in einem klaren Widerspruch steht. Die Verwendung jeglicher Beispiele oder beispielhafter Sprache (z. B. ”wie etwa”), die hierin erfolgt, ist rein dazu vorgesehen, die Erfindung besser zu verdeutlichen und soll keinerlei Einschränkung des Umfangs der Erfindung festlegen, außer es wird etwas anderes angegeben. Keine sprachliche Formulierung in der Beschreibung ist dahingehend auszulegen, dass sie anzeigt, dass irgendein nicht beanspruchtes Element wesentlich für die praktische Ausführung der Erfindung ist.
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Hierin werden bevorzugte Ausführungsformen dieser Offenbarung beschrieben. Variationen dieser bevorzugten Ausführungsformen können sich dem Fachmann durch Lektüre der vorstehenden Beschreibung ergeben. Es wird erwartet, dass der Fachmann solche Variationen einsetzt, wenn sie geeignet sind. Demgemäß umfasst diese Offenbarung alle Modifizierungen und Äquivalente des in den beigefügten Ansprüchen angegebenen Gegenstands, soweit dies auf Grund anwendbarer Gesetze zulässig ist. Darüber hinaus ist jegliche Kombination der vorstehend beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen davon in die Offenbarung eingeschlossen, falls hier nichts anderes angegeben ist oder es nicht in einem klaren Widerspruch zum Kontext steht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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