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Die Erfindung betrifft einen Arbeitskolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, aufweisend einen Kolbenboden, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Arbeitskolbens einer Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Ein herkömmlicher Arbeitskolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine umfasst einen Kolbenboden mit einer glatten Oberfläche, die ein geringes Abdampfungsvermögen für damit in Kontakt kommende Kraftstofftröpfchen und eine geringe Rückstrahlfähigkeit für Wärmestrahlung aufweist. Dies geht mit höheren Feinstaubemissionen (nicht verbrannte Brennstofftröpfchen, Ölpartikel und Rußpartikel) sowie mit höheren Schadstoffemissionen (HC, CO, NOx) der Hubkolbenbrennkraftmaschine einher.
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DE 10 2012 113 225 A1 offenbart einen Arbeitskolben für eine Hubkolbenbrenn-kraftmaschine, an dessen Kolbenboden eine Beschichtung angeordnet ist, in die katalytisch wirkende Partikel eingebracht sind. Die Beschichtung umfasst Poren mit gegenüber herkömmlichen metallischen Brennraumoberflächen vergrößerten Abmessungen. Hierdurch kann eine schnellere und vollständige Verbrennung eines in einen Brennraum eingespritzten, zündfähigen Gemischs aus einem Kraftstoff, Luft und eventuell einem rückgeführten Abgas erfolgen, insbesondere da der Kraftstoff besser verdampft und somit die Anzahl an Tröpfchen in dem in dem Brennraum befindlichen zündfähigen Gemisch reduziert wird. Dies geht mit einer Erhöhung des Wirkungsgrads bzw. der Leistung der Hubkolbenbrennkraftmaschine einher. Zudem können Feinstaub- und Rußpartikelemissionen der Hubkolbenbrennkraftmaschine reduziert werden. Auch können in dem Brennraum befindliche Ölpartikel verbrannt werden. Des Weiteren wird der Kraftstoffverbrauch der Hubkolbenbrennkraftmaschine reduziert.
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DE 10 2014 002 520 A1 offenbart eine Kolben-Brennkraftmaschine, welche zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches einer spezifischen Zündtemperatur in einem Brennraum eingerichtet ist, wobei eine Brennraumoberfläche mittels katalytisch aktiven Materials derart wirkend gebildet ist, dass die Zündtemperatur des im Brennraum zu zündenden Kraftstoff-Luft-Gemisches unter die spezifische Zündtemperatur herabgesetzt wird.
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DE 101 48 129 A1 offenbart einen selbstzündenden Verbrennungsmotor mit mindestens einem durch einen Zylinder und einen in diesem beweglich nageordneten Kolben eingeschlossenen Brennraum.
DE 10 2009 002 183 A1 offenbart eine Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, wobei eine mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch oder einem Abgasstrom in Kontakt kommende Oberfläche zumindest eines Bauteils des Brennraums und/oder eines brennraumnahen, abgasströmungsführenden Bauteils der Verbrennungskraftmaschine zumindest bereichsweise eine katalytische Beschichtung aufweist.
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GB 2 099 919 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit Katalysatorschichten, die bei niederer Katalysatortemperatur von etwa 500°C oder darunter wirksam werden, um Verbrennungen von gasförmigen Luftbrennstoffmischungen zu erlauben und angeformt oder befestigt an den inneren Wandflächen eines jeden Brennraumes der Maschine sind.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Schadstoffemissionen, Rußpartikelemissionen und den Kraftstoffverbrauch einer Hubkolbenbrennkraftmaschine weiter zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung, den abhängigen Ansprüchen und den Figuren angegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder in verschiedener technisch sinnvoller Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander einen weiterbildenden oder vorteilhaften Aspekt der Erfindung darstellen können. Ausgestaltungen des Arbeitskolbens können dabei Ausgestaltungen des Verfahrens entsprechen, und umgekehrt, selbst wenn im Folgenden hierauf im Einzelfall nicht explizit hingewiesen wird.
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Ein erfindungsgemäßer Arbeitskolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine umfasst einen Kolbenboden, der eine konzentrisch zur Längsmittelachse des Arbeitskolbens angeordnete, kreisförmige ausgebildete Wellenstruktur aufweist, die zumindest bereichsweise mit einer Nanostrukturierung versehen ist. Benachbarte Wellenberge der Wellenstruktur sind in einem radialen Abstand von etwa 100 µm zueinander angeordnet. Die Nanostrukturierung ist wellenförmig ausgebildet und weist eine Periode auf, die in einem Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1000 nm, insbesondere bei etwa 700 nm, liegt.
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Die kreisförmige Wellenstruktur und die teilweise oder vollständige Nanostrukturierung derselben führen zu einer Vergrößerung der Oberfläche des Kolbenbodens. Insbesondere ist im Vergleich zu einem glatten Kolbenboden eine Oberflächenvergrößerung um einen Faktor von beispielsweise 3 bis 10 möglich. Durch die größere Oberfläche des erfindungsgemäßen Kolbenbodens ist eine nahezu vollständige bis vollständige Verdampfung der in Kontakt mit dem Kolbenboden kommenden Kraftstofftröpfchen möglich. Zudem geht die größere Oberfläche des Kolbenbodens mit einem verbesserten Wärmeaufnahmevermögen des Arbeitskolbens einher. Des Weiteren verbessert die kreisförmige Wellenstruktur die Verbrennung des in einem Brennraum eingeführten Gemischs aus Kraftstoff, Luft und eventuell einem rückgeführten Abgas und/oder Wasser oder dergleichen in Richtung einer üblichen Drallströmung innerhalb des Gemischs.
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Die kreisförmige Wellenstruktur und die Nanostrukturierung derselben werden mithilfe von verschiedenen Laserstrahlungen im Mikrometerbereich bzw. Nanometerbereich erzeugt, was zudem eine Laseraktivierung der Oberfläche des Kolbenbodens bewirkt.
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Durch die Nanostrukturierung der kreisförmigen Wellenstruktur werden Legierungsbestandteile des Kolbenmaterials an den Phasengrenzen freigesetzt. Die freigesetzten Legierungsbestandteile bilden zumindest teilweise entsprechende Oxide. Diese Oxide wirken katalytisch für Komponenten in dem in den Brennraum eingeführten Gemisch und führen dadurch zu einer schnelleren und vollständigen Verbrennung des Gemischs, insbesondere aufgrund der Laseraktivierung der Oberfläche des Kolbenbodens. Zudem können an den Phasengrenzen aus den Legierungsbestandteilen des Kolbenmaterials Nitride oder Carbide erzeugt werden, die ebenfalls entsprechend katalytisch wirken. Beispiele für entsprechend erzeugbare katalytisch wirkende Materialien sind Aluminiumoxid, Titanoxid, Titannitrid, Chromoxid und Vanadiumoxid. Es ist bekannt, dass diese Materialien katalytisch wirksam sind.
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Insgesamt wird also durch die kreisförmige Wellenstruktur und deren zumindest teilweise Nanostrukturierung die Verbrennung innerhalb des Brennraums verbessert, wodurch Schadstoffemissionen und Rußpartikelemissionen der Hubkolbenbrennkraftmaschine und deren Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Zudem ist durch die schnellere und vollständige Verbrennung des Gemischs der Zeitaufwand für eine Kraftstoffaufbereitung und eine spezielle Motoreinstellung für besonders schadstoffarme, insbesondere stickoxidarme, und/oder verbrauchsarme, Motoren möglich.
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Die Nanostrukturierung kann als wellenförmige Strukturierung ausgebildet sein. Die wellenförmige Strukturierung, auch Ripple-Strukturierung genannt, kann auf einfache Art und Weise beispielsweise mittels eines Femtosekundenlasers hergestellt werden. Als Strukturierung können unterschiedliche Ausführungsformen einer Ripple-Struktur, einer Riffle-Struktur, einer Doppelripple-Struktur oder einer unterbrochenen Doppelripple-Struktur vorgesehen sein. Eine Doppelripple-Struktur kann v-förmig ausgebildet sein. Aber auch eine unterbrochene Doppel-ripple-Struktur oder eine einfache Ripple-Struktur kann v-förmig ausgestaltet sein. Die Strukturierung kann auch durch wenigstens zwei sich kreuzende, wellenförmig ausgebildete Unterstrukturen ausgebildet sein. Die wellenförmig ausgebildete Strukturierung weist eine Periode im Nanometerbereich auf. Die Nanostrukturierung der Wellenstruktur kann eine poröse und katalytisch wirksame Oberfläche entsprechend
DE 10 2012 113 225 A1 ausbilden.
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Der Arbeitskolben kann als Stahlkolben oder Aluminiumkolben ausgebildet sein. Der Arbeitskolben kann neu hergestellt oder durch eine Bearbeitung eines bereits vorhandenen Arbeitskolbens gebildet werden. Der Arbeitskolben kann in einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in Form eines Dieselmotors oder eines Ottomotors eingesetzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind benachbarte Wellenberge der Wellenstruktur in einem radialen Abstand von zwischen 5 und 150 Mikrometer bei einem Kolbendurchmesser von zwischen 5 bis 150 mm zueinander angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass der radiale Abstand der Wellenberge bevorzugt zwischen 0,8 und 1,2 ‰ des Kolbendurchmessers beträgt. Erstaunlicherweise hängt der beste Abstand der Wellenberge von dem Kolbendurchmesser ab.
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Die kreisförmige Wellenstruktur ist hiernach eine Mikrostruktur.
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Vorteilhafterweise verlaufen Seitenflanken von wenigstens einem Wellenberg der Wellenstruktur unter einem Winkel von etwa 50° bis 65° zueinander. Dieser Winkelbereich zeichnet sich dadurch aus, dass Tröpfchen, die auf die Oberfläche auftreffen besonders gut verdampfen. Dies liegt daran, dass abprallende Tröpfchen direkt auf die gegenüberliegenden Wellenberge reflektieren. Zusätzlich wird Wärmestrahlung von den Seitenflanken bei diesem Winkel auf die benachbarte Seitenflanke reflektiert. Bevorzugt sind mehrere benachbarte Wellenberge entsprechend ausgebildet.
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Die Nanostrukturierung kann unter Verwendung eines Femtosekundenlasers ausgebildet werden, dessen Wellenlänge in einem entsprechenden Nanometerbereich liegt.
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Vorteilhafterweise ist die Wellenstruktur zumindest bereichsweise hydrophil ausgebildet. Tropfen werden dadurch aufgesaugt und nehmen Wärme aus dem Untergrund auf und verdampfen auf diese Art und Weise besser. Aus dem Stand der Technik sind hydrophile Strukturen grundsätzlich bekannt, nicht jedoch bei Kolben und Verbrennungsmaschinen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens ein Wellenberg der Wellenstruktur im Querschnitt abgerundet oder abgeflacht ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, dass eine zusätzliche Abrundung Fehlzündungen reduziert.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung variiert eine Höhe von wenigstens einem Wellenberg der Wellenstruktur periodisch entlang des ringförmigen Verlaufs des Wellenbergs. Hierdurch kann eine entlang des Kolbenbodens strömende Gemischströmung im Vergleich zu einer glatten Kolbenbodenoberfläche angehoben werden, wodurch die Reibung zwischen der Gemischströmung und dem Kolbenboden reduziert werden. Dadurch wird eine gewünschte Gemischströmung entlang des Kolbenbodens kaum durch den Kontakt mit dem Kolbenboden beeinflusst. Zudem wird durch diese Ausgestaltung dem Kolbenboden ein erhöhtes Rückstrahlvermögen bezüglich einfallender Wärmestrahlung und ein verbessertes Wärmeabstrahlvermögen verliehen, so dass ein Wärmeeintrag in den Kolbenboden reduziert wird. Des Weiteren ermöglicht diese Ausgestaltung, dass in Kontakt mit dem Kolbenboden kommende Öltröpfchen mitverbrannt werden. Zudem verhindert diese Ausgestaltung die Ablagerung von bei der Verbrennung gebildeter Ölkohle an dem Kolbenboden, wodurch die Feinstaubemissionen der Hubkolbenbrennkraftmaschine weiter reduziert werden. Es können auch alle Wellenberge der Wellenstruktur entsprechend ausgebildet sein.
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Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn wenigstens ein Wellenberg der Wellenstruktur durch eine umlaufende Aneinanderreihung von pyramidenförmigen Erhebungen gebildet ist. Hierdurch variiert die Höhe des Wellenbergs periodisch entlang des ringförmigen Verlaufs des Wellenbergs. Jede pyramidenförmige Erhebung kann eine rautenförmige Basisfläche mit unterschiedlich langen Diagonalen aufweisen, wobei die längere Diagonale tangential zum ringförmigen Verlauf des Wellenbergs ausgerichtet sein kann. Es können auch alle Wellenberge der Wellenstruktur entsprechend ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Wellenberg der Wellenstruktur durch eine umlaufende Aneinanderreihung von umlaufend beabstandet zueinander angeordneten abgerundeten Erhebungen gebildet. Hierdurch variiert die Höhe des Wellenbergs periodisch entlang des ringförmigen Verlaufs des Wellenbergs. Die abgerundeten Erhebungen können in einer Seitenansicht beispielsweise halbkreisförmig, kreissegmentförmig oder halbellipsenförmig ausgebildet sein. Es können auch alle Wellenberge der Wellenstruktur entsprechend ausgebildet sein.
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Ferner wird es als vorteilhaft erachtet, wenn der Arbeitskolben monolithisch ausgebildet ist oder wenn der Arbeitskolben einen Kolbengrundkörper und ein an dem Kolbengrundkörper angeordnetes, separat hergestelltes Kolbenbauteil aufweist, das den Kolbenboden ausbildet. Bei der zuletzt genannten Ausgestaltung muss zur Ausbildung eines erfindungsgemäßen Arbeitskolbens lediglich das Kolbenbauteil erfindungsgemäß hergestellt werden, während der Kolbengrundkörper herkömmlich ausgebildet sein kann. Somit kann auch ein herkömmlicher Kolben, eventuell nach einer mechanischen Bearbeitung desselben, mit dem Kolbenbauteil nachgerüstet werden. Das Kolbenbauteil kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Kolbengrundkörper verbunden sein.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Arbeitskolbens einer Hubkolbenbrennkraftmaschine wird ein Kolbenboden des Arbeitskolbens mit einer konzentrisch zur Längsmittelachse des Arbeitskolbens angeordneten, kreisförmig ausgebildeten, zumindest teilweise nanostrukturierten Wellenstruktur hergestellt.
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Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf den Arbeitskolben genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann der Arbeitskolben gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen technischen sinnvollen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander unter Verwendung des Verfahrens hergestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Wellenstruktur und die Nanostrukturierung der Wellenstruktur unter Verwendung von Laserstrahlungen mit verschiedenen Wellenlängen hergestellt. Hierbei kann die Wellenstruktur unter Verwendung eines Femtosekundenlasers ausgebildet werden, dessen Wellenlänge in einem Mikrometerbereich liegt, während die Nanostrukturierung unter Verwendung eines Femtosekundenlasers ausgebildet werden, dessen Wellenlänge in einem Nanometerbereich liegt.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher technisch sinnvoller Kombination von wenigstens zwei dieser Merkmale miteinander einen weiterbildenden oder vorteilhaften Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf einen Kolbenboden eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben;
- 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben;
- 4 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer kreisförmigen Wellenstruktur eines Kolbenbodens eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben;
- 5 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer kreisförmigen Wellenstruktur eines Kolbenbodens eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben; und
- 6 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer kreisförmigen Wellenstruktur eines Kolbenbodens eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben.
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In den Figuren sind funktionsgleiche bzw. gleiche Bestandteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Kolbenboden 1 eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben 2 für eine nicht gezeigte Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Der Kolbenboden 1 umfasst eine konzentrisch zur Längsmittelachse 3 des Arbeitskolbens 2 angeordnete, kreisförmig ausgebildete Wellenstruktur 4, die zumindest bereichsweise mit einer nicht gezeigten Nanostrukturierung versehen ist.
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Die Wellenstruktur 4 umfasst fünf Wellenberge 5, zwischen denen nicht gezeigte Wellentäler ausgebildet sind. Benachbarte Wellenberge 5 der Wellenstruktur 4 können in einem radialen Abstand von etwa 100 µm zueinander angeordnet sein. Die nicht gezeigten Seitenflanken jedes Wellenbergs 5 der Wellenstruktur 4 können unter einem Winkel von etwa 60° zueinander verlaufen. Zudem kann die Wellenstruktur 4 zumindest bereichsweise hydrophil ausgebildet sein
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Die Nanostrukturierung der Wellenstruktur 4 kann wellenförmig ausgebildet sein und eine Periode aufweisen, die in einem Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1000 nm, insbesondere bei etwa 700 nm, liegt.
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Wenigstens ein Wellenberg 5 der Wellenstruktur 4 kann im Querschnitt abgerundet oder abgeflacht ausgebildet sein. Eine Höhe von wenigstens einem Wellenberg 5 der Wellenstruktur 4 kann entlang des ringförmigen Verlaufs des Wellenbergs 5 periodisch variieren. Insbesondere kann der Wellenberg 5 durch eine umlaufende Aneinanderreihung von nicht gezeigten pyramidenförmigen Erhebungen oder von umlaufend beabstandet zueinander angeordneten, nicht gezeigten abgerundeten Erhebungen gebildet sein.
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Der Arbeitskolben 2 kann monolithisch ausgebildet sein. Alternativ kann der Arbeitskolben 2 einen nicht gezeigten Kolbengrundkörper und ein an dem Kolbengrundkörper angeordnetes, separat hergestelltes, nicht gezeigtes Kolbenbauteil aufweisen, das den Kolbenboden 1 ausbildet.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben 6 für eine nicht gezeigte Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Der Arbeitskolben 6 umfasst einen Kolbenboden 7, der eine konzentrisch zur nicht gezeigten Längsmittelachse des Arbeitskolbens 6 angeordnete, kreisförmig ausgebildete Wellenstruktur 8 aufweist, die zumindest bereichsweise mit einer nicht gezeigten Nanostrukturierung versehen ist.
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Die Wellenstruktur 8 umfasst mehrere Wellenberge 9, zwischen denen Wellentäler 10 ausgebildet sind. Benachbarte Wellenberge 9 der Wellenstruktur 8 können in einem radialen Abstand von etwa 100 µm zueinander angeordnet sein. Die Seitenflanken 11 und 12 jedes Wellenbergs 9 der Wellenstruktur 8 können unter einem Winkel α von etwa 60° zueinander verlaufen. Die Wellenstruktur 8, insbesondere deren Seitenflanken 11 und 12, kann zumindest bereichsweise hydrophil ausgebildet sein.
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Die Nanostrukturierung kann wellenförmig ausgebildet sein und eine Periode aufweisen, die in einem Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1000 nm, insbesondere bei etwa 700 nm, liegt.
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Eine Höhe von wenigstens einem Wellenberg 9 der Wellenstruktur 8 kann entlang des ringförmigen Verlaufs des Wellenbergs 9 periodisch variieren. Insbesondere kann der Wellenberg 9 durch eine umlaufende Aneinanderreihung von nicht gezeigten pyramidenförmigen Erhebungen oder durch eine umlaufende Aneinanderreihung von nicht gezeigten, umlaufend beabstandet zueinander angeordneten abgerundeten Erhebungen gebildet sein.
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Der Arbeitskolben 6 kann monolithisch ausgebildet sein. Alternativ kann der Arbeitskolben 6 einen nicht gezeigten Kolbengrundkörper und ein an dem Kolbengrundkörper angeordnetes, separat hergestelltes, nicht gezeigtes Kolbenbauteil aufweisen, das den Kolbenboden 7 ausbildet.
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3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Arbeitskolben 13 für eine nicht gezeigte Hubkolbenbrennkraftmaschine. Der Arbeitskolben 13 unterscheidet sich dadurch von dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die Wellenberge 14 und die Wellentäler 15 der Wellenstruktur 16 im Querschnitt abgerundet ausgebildet sind. Die jeweilige Abrundung weist einen Radius auf, der in einem Bereich von etwa 20 µm bis etwa 30 µm liegen kann. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu 2 verwiesen.
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4 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer kreisförmigen Wellenstruktur 17 eines Kolbenbodens 18 eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen nicht weitergehender gezeigten erfindungsgemäßen Arbeitskolben einer nicht gezeigten Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Die Wellenstruktur 17 ist konzentrisch zur nicht gezeigten Längsmittelachse des Arbeitskolbens angeordnet und zumindest bereichsweise mit einer nicht gezeigten Nanostrukturierung versehen. Die Wellenstruktur 17 umfasst mehrere Wellenberge 19, zwischen denen nicht gezeigte Wellentäler ausgebildet sind. Benachbarte Wellenberge 19 der Wellenstruktur 17 können in einem radialen Abstand von etwa 100 µm zueinander angeordnet sein. Nicht gezeigte Seitenflanken jedes Wellenbergs 19 können unter einem Winkel von etwa 60° zueinander verlaufen. Die Wellenstruktur 17, insbesondere deren Seitenflanken 11 und 12, kann zumindest bereichsweise hydrophil ausgebildet sein.
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Die Nanostrukturierung kann wellenförmig ausgebildet sein und eine Periode aufweisen, die in einem Bereich von etwa 500 nm bis etwa 1000 nm, insbesondere bei etwa 700 nm, liegt.
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Die Höhe jedes Wellenbergs 19 variiert periodisch entlang des ringförmigen Verlaufs des Wellenbergs 19. Insbesondere ist jeder Wellenberg 19 durch eine umlaufende Aneinanderreihung von umlaufend beabstandet zueinander angeordneten abgerundeten Erhebungen 20 gebildet. Die Erhebungen eines Wellenbergs 19 sind relativ zu den Erhebungen 20 eines benachbarten Wellenbergs 19 umfangsversetzt zueinander angeordnet. Wenigstens ein Wellenberg 19 kann im Querschnitt abgerundet oder abgeflacht ausgebildet sein.
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Der Arbeitskolben kann monolithisch ausgebildet sein. Alternativ kann der Arbeitskolben einen nicht gezeigten Kolbengrundkörper und ein an dem Kolbengrundkörper angeordnetes, separat hergestelltes, nicht gezeigtes Kolbenbauteil aufweisen, das den Kolbenboden 18 ausbildet.
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5 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer kreisförmigen Wellenstruktur 21 eines Kolbenbodens 22 eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen nicht weitergehender gezeigten erfindungsgemäßen Arbeitskolben einer nicht gezeigten Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Wellenstruktur 21 unterscheidet sich dadurch von dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass jeder Wellenberg 23 durch eine umlaufende Aneinanderreihung von pyramidenförmigen Erhebungen 24 gebildet ist. Jede pyramidenförmige Erhebung 24 umfasst eine nicht gezeigte rautenförmige Basisfläche mit unterschiedlich langen Diagonalen, wobei die längere Diagonale tangential zum ringförmigen Verlauf des jeweiligen Wellenbergs 23 ausgerichtet ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu 4 verwiesen.
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6 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer kreisförmigen Wellenstruktur 25 eines Kolbenbodens 26 eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen nicht weitergehender gezeigten erfindungsgemäßen Arbeitskolben einer nicht gezeigten Hubkolbenbrennkraftmaschine. Die Wellenstruktur 25 unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass jeder Wellenberg 27 abgeflacht ausgebildet ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu 4 verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kolbenboden
- 2
- Arbeitskolben
- 3
- Längsmittelachse
- 4
- Wellenstruktur
- 5
- Wellenberg
- 6
- Arbeitskolben
- 7
- Kolbenboden
- 8
- Wellenstruktur
- 9
- Wellenberg
- 10
- Wellental
- 11
- Seitenflanke
- 12
- Seitenflanke
- 13
- Arbeitskolben
- 14
- Wellenberg
- 15
- Wellental
- 16
- Wellenstruktur
- 17
- Wellenstruktur
- 18
- Kolbenboden
- 19
- Wellenberg
- 20
- abgerundete Erhebung
- 21
- Wellenstruktur
- 22
- Kolbenboden
- 23
- Wellenberg
- 24
- pyramidenförmige Erhebung
- 25
- Wellenstruktur
- 26
- Kolbenboden
- 27
- Wellenberg
