DE102018100336A1 - Piston for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (10) für eine Brennkraftmaschine. Der Kolben (10) weist einen inneren Kolbenkühlkanal (20) zum Kühlen des Kolbens (10) auf. Der Kolben (10) weist einen Einlasskanal (16) auf, der in einen Einlass (28) des Kolbenkühlkanals (20) mündet, wobei sich ein Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (16) in einer Richtung zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) zumindest abschnittsweise, insbesondere trichterförmig, verjüngt und der Einlasskanal (16) zusätzlich zum Fördern eines Kühlfluidflusses zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) ausgebildet ist. Die Erfindung ermöglicht, dass auch bei hohen Kolbengeschwindigkeiten eine ausreichende Kühlung des Kolbens (10) gewährleistet werden kann.The invention relates to a piston (10) for an internal combustion engine. The piston (10) has an inner piston cooling passage (20) for cooling the piston (10). The piston (10) has an inlet channel (16) which opens into an inlet (28) of the piston cooling channel (20), wherein a flow cross section of the inlet channel (16) in a direction to the inlet (28) of the internal piston cooling channel (20 ) is at least partially, in particular funnel-shaped, tapered and the inlet channel (16) in addition to conveying a cooling fluid flow to the inlet (28) of the inner piston cooling channel (20) is formed. The invention makes it possible to ensure adequate cooling of the piston (10) even at high piston speeds.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a piston for an internal combustion engine.

Zur Kühlung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine kann ein Kolben einen inneren Kolbenkühlkanal aufweisen. Der Kolbenkühlkanal kann einen Einlass an einer Unterseite des Kolbens aufweisen. Durch den Einlass kann Kühlfluid, zum Beispiel Öl, das von einer Kühlfluideinspritzdüse in einer Richtung zu dem Einlass eingespritzt wird, in den Kolbenkühlkanal gelangen. Das Kühlfluid kann aus dem Kolbenkühlkanal durch einen Auslass an der Unterseite des Kolbens austreten.For cooling a piston of an internal combustion engine, a piston may have an internal piston cooling channel. The piston cooling passage may have an inlet at a bottom of the piston. Through the inlet, cooling fluid, for example, oil injected from a cooling fluid injection nozzle in a direction toward the inlet, may enter the piston cooling passage. The cooling fluid may exit the piston cooling passage through an outlet at the bottom of the piston.

Aus der DE 197 36 135 C1 ist ein flüssigkeitsgekühlter Kolben für Verbrennungsmotoren bekannt, welcher einen wenigstens teilweise ringsegmentförmigen Kühlkanal aufweist. Der Kühlkanal ist unterhalb eines Kolbenbodens in einem Kolbenoberteil ausgeformt. Der Kühlkanal weist Öffnungen zum Eintritt und Austritt der Kühlflüssigkeit auf. Die Öffnungen sind mit einem Fangtrichter ausgeformt.From the DE 197 36 135 C1 a liquid-cooled piston for internal combustion engines is known, which has an at least partially annular segment-shaped cooling channel. The cooling channel is formed below a piston crown in a piston upper part. The cooling channel has openings for the inlet and outlet of the cooling liquid. The openings are formed with a drogue.

Aus der EP 2 348 207 A2 ist ferner ein Kolben bekannt, bei dem ein Einlasskanal für einen Kolbenkühlkanal vollständig in einem Kolbenschaft eines Kolbens angeordnet ist. Der Einlasskanal weist einen trichterförmigen Einlassbereich auf.From the EP 2 348 207 A2 Furthermore, a piston is known in which an inlet channel for a piston cooling channel is arranged completely in a piston shaft of a piston. The inlet channel has a funnel-shaped inlet region.

Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten des Kolbens kann es passieren, dass sich der Fanggrad des Einlasses des Kühlfluidkanals teilweise deutlich verringert. D. h., der relative Anteil des Kühlfluids, das in den inneren Kühlfluidkanal des Kolbens gelangt, verringert sich.In particular, at high speeds of the piston, it may happen that the degree of capture of the inlet of the cooling fluid channel is sometimes significantly reduced. That is, the relative proportion of the cooling fluid entering the inner cooling fluid passage of the piston decreases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kühlfluidzuführung zu einem Kolbenkühlkanal zu verbessern. Insbesondere soll auch bei hohen Kolbengeschwindigkeiten genügend Kühlfluid zu dem Kolbenkühlkanal des Kolbens zugeführt werden.The invention is based on the object to improve a cooling fluid supply to a piston cooling channel. In particular, sufficient cooling fluid should be supplied to the piston cooling channel of the piston even at high piston speeds.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale gemäß dem unabhängigen Anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.The object is solved by the features according to the independent claim. Advantageous developments are specified in the dependent claims and the description.

Der Kolben ist für eine Brennkraftmaschine (z. B. Hubkolben-Brennkraftmaschine) geeignet. Der Kolben weist einen inneren Kolbenkühlkanal zum Kühlen des Kolbens auf. Der Kolben weist einen Einlasskanal, der in den Kolbenkühlkanal mündet, auf. Ein Strömungsquerschnitt des Einlasskanals verjüngt sich in einer Richtung zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals zumindest abschnittsweise, insbesondere trichterförmig. Der Einlasskanal ist zusätzlich zum Fördern (z. B. Verbessern, Vergrößern) eines Kühlfluidflusses (z. B. Verringerung von Kühlfluidreibungsverlusten) zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanal ausgebildet.The piston is suitable for an internal combustion engine (eg reciprocating internal combustion engine). The piston has an inner piston cooling channel for cooling the piston. The piston has an inlet channel, which opens into the piston cooling channel on. A flow cross-section of the inlet channel tapers in a direction to the inlet of the inner piston cooling channel at least in sections, in particular funnel-shaped. The inlet passage is in addition to promoting (eg, enhancing, increasing) cooling fluid flow (eg, reducing cooling fluid friction losses) to the inlet of the internal piston cooling passage.

Insbesondere kann das Kühlfluid Öl sein.In particular, the cooling fluid may be oil.

Beispielsweise kann der Einlasskanal zusätzlich zu der zumindest abschnittsweisen Verjüngung Mittel (z. B. Oberflächenbehandlung, Beschichtung und/oder Strömungsführungselement(e)) zum Fördern eines Kühlfluidflusses zu dem Kolbenkühlkanal aufweisen.For example, in addition to the at least partial taper, the inlet channel may include means (eg, surface treatment, coating, and / or flow guide member (s)) for promoting cooling fluid flow to the piston cooling channel.

Damit kann vorzugsweise auch bei hohen Kolbengeschwindigkeiten eine ausreichende Kühlung des Kolbens gewährleistet werden. Der sich verjüngende Einlasskanal leitet eingespritztes Kühlfluid mengenmäßig verstärkt zu dem Einlass des Kolbenkühlkanal. Damit gelangt das Kühlfluid mengenmäßig verstärkt in den Kühlfluidkanal und kann dort besser die auftretenden Wärmebelastung abtransportieren und somit eine Temperatur des Kolbens reduzieren. Ferner kann vorzugsweise durch die spezielle Ausbildung des Einlasskanals zum Beispiel durch Verringerung von Kühlfluidreibungsverlusten ein Kühlfluidfluss durch den Einlasskanal in den Einlass des Kühlfluidkanals gefördert werden.Thus, a sufficient cooling of the piston can preferably be ensured even at high piston speeds. The tapered inlet passage intensively directs injected cooling fluid to the inlet of the piston cooling passage. Thus, the cooling fluid passes in terms of quantity reinforced in the cooling fluid channel and can better carry away the heat load occurring and thus reduce a temperature of the piston. Furthermore, preferably by the specific design of the inlet channel, for example by reducing cooling fluid friction losses, a flow of cooling fluid through the inlet channel into the inlet of the cooling fluid channel can be promoted.

Insbesondere kann der Einlasskanal unterhalb von einer Unterseite des Kolbens angeordnet sein. Beispielsweise kann der Einlasskanal direkt unterhalb eines Einlasses des Kolbenkühlkanals angeordnet sein.In particular, the inlet channel may be arranged below an underside of the piston. For example, the inlet channel can be arranged directly below an inlet of the piston cooling channel.

Es ist möglich, dass der Einlass des Kolbenkühlkanals sich in einer Unterseite des Kolbens öffnet.It is possible that the inlet of the piston cooling channel opens in a lower side of the piston.

Beispielsweise kann der Kühlfluidkanal ringförmig ausgebildet sein und/oder eine Mehrzahl von Teilkanälen aufweisen. Es ist möglich, dass der Kühlfluidkanal unterhalb eines Kolbenbodens in einem Kolbenoberteil angeordnet ist.For example, the cooling fluid channel may be annular and / or may have a plurality of subchannels. It is possible that the cooling fluid channel is arranged below a piston crown in a piston upper part.

Zweckmäßig kann der Kolbenkühlkanal einen Auslass aufweisen. Beispielsweise kann der Auslass bezüglich einer Mittelachse des Kolbens gegenüber dem Einlass des Kühlfluidkanals angeordnet sein.Suitably, the piston cooling channel may have an outlet. For example, the outlet may be arranged with respect to a center axis of the piston opposite to the inlet of the cooling fluid channel.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Einlasskanal zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal zumindest abschnittsweise oberflächenbehandelt, insbesondere zur Verringerung einer Oberflächenrauheit. Vorzugsweise kann der Einlasskanal poliert sein. Damit können Kühlfluidreibungsverluste im Einlasskanal verringert und damit ein Kühlfluidfluss in den Kühlfluidkanal vergrößert werden.In a particularly preferred embodiment, the inlet channel for conveying the cooling fluid flow in the inlet channel is at least partially surface-treated, in particular for reducing a surface roughness. Preferably, the inlet channel may be polished. This cooling fluid friction losses can be reduced in the inlet channel and thus a cooling fluid flow can be increased in the cooling fluid channel.

Insbesondere kann eine Umfangsfläche des Einlasskanals zumindest abschnittsweise oberflächenbehandelt sein, insbesondere zur Verringerung einer Oberflächenrauheit der Umfangsfläche. Zum Beispiel kann die Umfangsfläche zumindest abschnittsweise poliert sein. In particular, a peripheral surface of the inlet channel may be surface-treated at least in sections, in particular for reducing a surface roughness of the peripheral surface. For example, the peripheral surface may be at least partially polished.

In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Einlasskanal zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal mit einer Strömungswiderstand-senkenden und/oder einer Oberflächenrauheit-verringernden Beschichtung beschichtet. Insbesondere kann die Beschichtung durch thermisches Spritzen aufgetragen sein. Auch hiermit können Kühlfluidreibungsverluste im Einlasskanal verringert und damit ein Kühlfluidfluss in den Kühlfluidkanal vergrößert werden.In a further particularly preferred embodiment, the inlet channel for conveying the cooling fluid flow in the inlet channel is coated with a flow resistance-reducing and / or a surface roughness-reducing coating. In particular, the coating may be applied by thermal spraying. Hereby, cooling fluid friction losses in the inlet channel can be reduced and thus a cooling fluid flow into the cooling fluid channel can be increased.

Insbesondere kann eine Umfangsfläche des Einlasskanals zumindest abschnittsweise beschichtet sein.In particular, a circumferential surface of the inlet channel may be coated at least in sections.

In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Einlasskanal zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal mindestens ein Strömungsführungselement zum Führen des Kühlfluids in einer Richtung zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals auf. Durch die Führung kann das Kühlfluid gezielt zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals geleitet werden. Das Kühlfluid kann schneller in den Kühlfluidkanal fließen. Ein Kühlfluidfluss in den Kühlfluidkanal kann vergrößert werden.In a further particularly preferred embodiment, the inlet channel for conveying the cooling fluid flow in the inlet channel comprises at least one flow guide element for guiding the cooling fluid in a direction to the inlet of the inner piston cooling channel. Through the guide, the cooling fluid can be directed to the inlet of the inner piston cooling channel. The cooling fluid can flow faster into the cooling fluid channel. A cooling fluid flow into the cooling fluid channel can be increased.

In einer Weiterbildung ist das mindestens eine Strömungsführungselement als eine Nut in einer Umfangsfläche des Einlasskanals ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das mindestens eine Strömungsführungselement als ein Vorsprung, insbesondere als eine Leitfinne, an einer Umfangsfläche des Einlasskanals ausgebildet.In a further development, the at least one flow guide element is designed as a groove in a peripheral surface of the inlet channel. Alternatively or additionally, the at least one flow guide element is designed as a projection, in particular as a guide fin, on a peripheral surface of the inlet channel.

Zweckmäßig kann die Nut und/oder der Vorsprung gerundet (z. B. mit einem Radius zwischen 0,1 mm und 5 mm) oder eckig (z. B. rechteckförmig, trapezförmig usw.) ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Nut und/oder der Vorsprung eine Breite zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweisen. Insbesondere kann eine Seitenfläche einer eckig ausgebildeten Nut und/oder eines eckig ausgebildeten Vorsprungs einen Winkel in einem Bereich zwischen 0° und 90° mit einer Normalen der Umfangsfläche einschließen.Suitably, the groove and / or the protrusion may be rounded (eg with a radius between 0.1 mm and 5 mm) or square (eg rectangular, trapezoidal, etc.). For example, the groove and / or the projection may have a width between 0.1 mm and 5 mm. In particular, a side surface of an angular groove and / or an angular projection may include an angle in a range between 0 ° and 90 ° with a normal of the peripheral surface.

Zweckmäßig kann das mindestens eine Strömungsführungselement eine Höhe oder Tiefe in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweisen.Suitably, the at least one flow guide element may have a height or depth in a range between 0.1 mm and 5 mm.

In einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das mindestens eine Strömungsführungselement in einer Richtung zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals. Es ist auch möglich, dass sich das mindestens eine Strömungsführungselement zumindest abschnittsweise geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise wendelförmig erstreckt. Somit kann das Kühlfluid gradlinig bzw. wendelförmig zu dem Einlass des inneren Kühlfluidkanals zugeführt werden.In one embodiment, the at least one flow guide element extends in a direction toward the inlet of the inner piston cooling channel. It is also possible for the at least one flow-guiding element to extend in a straight-line and / or at least partially helical manner at least in sections. Thus, the cooling fluid can be supplied in a straight line or helical to the inlet of the inner cooling fluid channel.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das mindestens eine Strömungsführungselement eine Mehrzahl von, insbesondere symmetrisch, um einen Umfang des Einlasskanals angeordneten Strömungsführungselementen auf.In a further embodiment, the at least one flow guide element has a plurality of, in particular symmetrical, flow guide elements arranged around a circumference of the inlet channel.

Insbesondere kann das mindestens eine Strömungsführungselement in einer Umfangsfläche des Einlasskanals eingepresst, eingeschnitten oder eingearbeitet sein.In particular, the at least one flow guide element can be pressed, cut or incorporated in a peripheral surface of the inlet channel.

In einer Ausführungsvariante ist der Einlasskanal zumindest teilweise von einem Fangtrichter gebildet, der mit einer Unterseite des Kolbens verbunden ist.In one embodiment, the inlet channel is at least partially formed by a drogue, which is connected to an underside of the piston.

In einer Weiterbildung ist der Fangtrichter integral-einstückig mit der Unterseite des Kolbens ausgebildet oder separat ausgebildet und mit der Unterseite, insbesondere lösbar, verbunden.In a development, the drogue is integrally formed integrally with the underside of the piston or formed separately and connected to the bottom, in particular detachably connected.

In einer weiteren Ausführungsvariante sind der Fangtrichter und die Unterseite des Kolbens aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Damit kann beispielsweise auf kostengünstige Materialien und/oder gut formbare oder bearbeitbare Materialien für den Fangtrichter zurückgegriffen werden.In a further embodiment, the drogue and the underside of the piston are made of the same material or of different materials. This can be used, for example, cost-effective materials and / or easily moldable or machinable materials for the drogue.

Beispielsweise kann der Fangtrichter eine Höhe größer als 0 mm und/oder kleiner als 60 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 mm und 40 mm, aufweisen.For example, the drogue may have a height greater than 0 mm and / or less than 60 mm, in particular in a range between 5 mm and 40 mm.

In einer Ausführungsform ist der Fangtrichter zumindest teilweise von einem Kolbenschaft gebildet. Beispielsweise kann der Kolbenschaft ein Wandsegment des Fangtrichters bilden, das mit einem weiteren, separat von dem Kolbenschaft ausgebildeten Wandsegment des Fangtrichters verbunden ist.In one embodiment, the drogue is at least partially formed by a piston skirt. For example, the piston skirt form a wall segment of the drogue, which is connected to a further, formed separately from the piston skirt wall segment of the drogue.

In einer weiteren Ausführungsform verjüngt sich der Einlasskanal zumindest abschnittsweise in einem Winkel größer als 0° und/oder kleiner als 45°, insbesondere zwischen 5° und 30°, zu einer Längsachse des Einlasskanals. Alternativ oder zusätzlich mündet der Einlasskanal gerundet in den Einlass des Kolbenkühlkanals, insbesondere mit einem Radius größer als 0 mm und/oder kleiner als 30 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 20 mm.In a further embodiment, the inlet channel tapers at least in sections at an angle greater than 0 ° and / or less than 45 °, in particular between 5 ° and 30 °, to a longitudinal axis of the inlet channel. Alternatively or additionally, the inlet channel opens rounded into the inlet of the piston cooling channel, in particular with a radius greater than 0 mm and / or smaller than 30 mm, preferably between 5 mm and 20 mm.

Die Erfindung betrifft auch eine Kühlfluideinspritzeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid mit einem Drall (z. B. wendelförmige Strömung und/oder Rotation um eine Achse des Kühlfluidstrahls) einzuspritzen. Der Drall kann den in einer Richtung zu einer Unterseite eines Kolbens eingespritzten Kühlfluidstrahl stabilisieren. Der so stabilisierte Kühlfluidstrahl wird weniger durch Spritz- und Panschfluid in Kurbelgehäuse beeinträchtigt. Damit kann der zu einem Kühlfluidkanal des Kolbens zugeführte Kühlfluidfluss mengenmäßig vergrößert werden.The invention also relates to a cooling fluid injection device, which is adapted to the Cooling fluid with a swirl (eg helical flow and / or rotation about an axis of the cooling fluid jet) to inject. The swirl can stabilize the cooling fluid jet injected in a direction toward an underside of a piston. The thus stabilized cooling fluid jet is less affected by spray and Panschfluid in crankcase. Thus, the cooling fluid flow supplied to a cooling fluid passage of the piston can be increased in volume.

In einer Ausführungsform kann die Kühlfluideinspritzeinrichtung in einer Vorrichtung umfasst sein, die einen Kolben wie hierin offenbart aufweist. Die Kühlfluideinspritzeinrichtung kann auf eine Einlassöffnung des Einlasskanals gerichtet sein.In an embodiment, the cooling fluid injector may be included in a device having a piston as disclosed herein. The cooling fluid injector may be directed to an inlet port of the inlet channel.

Insbesondere kann die Kühlfluideinspritzeinrichtung an einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, insbesondere fest, angebracht sein. Es ist möglich, dass die Kühlfluideinspritzeinrichtung fluidisch mit einer Kühlfluidpumpe verbunden ist, die Kühlfluid zu der Kühlfluideinspritzeinrichtung fördert.In particular, the cooling fluid injection device may be attached to a crankcase of the internal combustion engine, in particular fixed. It is possible for the cooling fluid injector to be fluidly connected to a cooling fluid pump that delivers cooling fluid to the cooling fluid injector.

In einer Weiterbildung weist die Kühlfluideinspritzeinrichtung eine Einspritzdüse mit mindestens einem Drallelement, insbesondere eine wendelförmige Nut und/oder ein wendelförmiger Vorsprung, das dazu ausgebildet ist, dem Kühlfluid einen Drall aufzuprägen, auf.In a development, the cooling fluid injection device has an injection nozzle with at least one swirl element, in particular a helical groove and / or a helical projection which is designed to impart a twist to the cooling fluid.

Insbesondere kann das mindestens eine Drallelement in einem Kanal der Einspritzdüse eingepresst, eingeschnitten oder eingearbeitet sein.In particular, the at least one swirl element can be pressed, cut or incorporated in a channel of the injection nozzle.

Die Erfindung ist auch auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einem Kolben wie hierin offenbart oder einer Vorrichtung wie hierin offenbart gerichtet.The invention is also directed to a motor vehicle, in particular a utility vehicle, having a piston as disclosed herein or a device as disclosed herein.

Es ist beispielsweise auch möglich, den Kolben und/oder die Vorrichtung wie hierin offenbart für Personenkraftwagen, Großmotoren, geländegängige Fahrzeuge, stationäre Motoren, Marinemotoren usw. zu verwenden.For example, it is also possible to use the piston and / or the device as disclosed herein for passenger cars, large engines, off-highway vehicles, stationary engines, marine engines, and so on.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Unterseite eines Kolbens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine Schnittansicht durch den beispielhaften Kolben und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung;
  • 3 eine Schnittansicht durch einen Kolben gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung;
  • 4 eine schematische Ansicht einer Unterseite eines Kolbens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine Schnittansicht durch den beispielhaften Kolben von 4 und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung ;
  • 6 eine schematische Ansicht einer Unterseite eines Kolbens gemäß einem weiteren anderen Ausführungsbeispiel;
  • 7 eine Schnittansicht durch den beispielhaften Kolben von 6 und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung;
  • 8 einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen beispielhaften Fangtrichter;
  • 9 einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften Fangtrichter.
  • 10 einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften Fangtrichter; und
  • 11 einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften Fangtrichter.
The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic view of an underside of a piston according to an embodiment;
  • 2 a sectional view through the exemplary piston and a cooling fluid injector;
  • 3 a sectional view through a piston according to another embodiment and a cooling fluid injector;
  • 4 a schematic view of an underside of a piston according to another embodiment;
  • 5 a sectional view through the exemplary piston of 4 and a cooling fluid injector;
  • 6 a schematic view of an underside of a piston according to another other embodiment;
  • 7 a sectional view through the exemplary piston of 6 and a cooling fluid injector;
  • 8th a detail of a sectional view through an exemplary drogue;
  • 9 a section of a sectional view through another exemplary drogue.
  • 10 a detail of a sectional view through another exemplary drogue; and
  • 11 a section of a sectional view through another exemplary drogue.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures are at least partially identical, so that similar or identical parts are provided with the same reference numerals and to the explanation of which reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetition.

Die 1 zeigt rein schematisch eine Unterseite eines Kolbens 10. Der Kolben 10 kann in einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, umfasst sein. Das Nutzfahrzeug kann vorzugsweise ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus sein.The 1 shows purely schematically a bottom of a piston 10 , The piston 10 can be included in an internal combustion engine, for example, a motor vehicle, in particular commercial vehicle. The commercial vehicle may preferably be a truck or a bus.

Der Kolben 10 weist zwei Kolbenbolzenaugen 12, 14 auf. Die Kolbenbolzenaugen 12, 14 dienen zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (nicht dargestellt). Der Kolbenbolzen verbindet den Kolben 10 gelenkig, insbesondere schwenkbar, mit einem Pleuel (nicht dargestellt).The piston 10 has two piston pin bosses 12 . 14 on. The piston pin eyes 12 . 14 serve to receive a piston pin (not shown). The piston pin connects the piston 10 articulated, in particular pivotable, with a connecting rod (not shown).

Der Kolben 10 weist zudem einen Einlasskanal 16 auf. Der Einlasskanal 16 mündet in einen Einlass 28 eines inneren Kolbenkühlkanals 20 (siehe 2). Der Einlasskanal 16 und ein Auslass 18 des Kolbenkühlkanals 20 können einander gegenüberliegend bezüglich einer Mittellängsachse des Kolbens 10 angeordnet sein. Der Einlasskanal 16 ist dazu ausgebildet, ein Kühlfluid, zum Beispiel Öl, zu einem Einlass 28 des inneren Kolbenkühlkanals 20 zuzuführen. Der Kolbenkühlkanal 20 erstreckt sich im Inneren des Kolbens 10. Kühlfluid im Kolbenkühlkanal 20 kühlt den Kolben 10 während des Betriebs von innen. Um eine ausreichende Kühlung des Kolbens 10 bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeit zu gewährleisten, muss genügend Kühlfluid über den Einlasskanal 16 zu dem Kolbenkühlkanal 20 zugeführt werden. Der Auslass 18 dient zum Ablassen des Kühlfluids aus dem Kolbenkühlkanal 20, zum Beispiel in eine Kurbelkammer der Brennkraftmaschine.The piston 10 also has an inlet channel 16 on. The inlet channel 16 flows into an inlet 28 an internal piston cooling channel 20 (please refer 2 ). The inlet channel 16 and an outlet 18 of the piston cooling channel 20 may be opposite each other with respect to a central longitudinal axis of the piston 10 be arranged. The inlet channel 16 is to formed, a cooling fluid, for example oil, to an inlet 28 the internal piston cooling channel 20 supply. The piston cooling channel 20 extends inside the piston 10 , Cooling fluid in the piston cooling channel 20 cools the piston 10 during operation from the inside. To ensure adequate cooling of the piston 10 At different piston speeds, ensure sufficient cooling fluid is available through the inlet port 16 to the piston cooling channel 20 be supplied. The outlet 18 serves to drain the cooling fluid from the piston cooling channel 20 , For example, in a crank chamber of the internal combustion engine.

Die 2 zeigt einen exzentrischen Schnitt durch den Kolben 10 im Bereich des Einlasskanals 16. Wie dargestellt ist, ist der Einlasskanal 16 teilweise in einem Fangtrichter 22 ausgebildet. Der Fangtrichter 22 ist an einer Unterseite 24 des Kolbens 10 angeformt. Es kann auch möglich sein, den Fangtrichter 22 als ein separates Bauteil zu fertigen und beispielsweise lösbar mit einer Unterseite 24 des Kolbens 10 zu verbinden. Der Fangtrichter 22 kann aus dem gleichen Material wie der Kolben 10 oder aus einem anderen Material hergestellt sein. Der Fangtrichter 22 kann abschnittsweise von einem Abschnitt eines Kolbenschafts 26 gebildet sein.The 2 shows an eccentric section through the piston 10 in the area of the inlet channel 16 , As shown, the inlet port is 16 partly in a drogue 22 educated. The drogue 22 is at a bottom 24 of the piston 10 formed. It may also be possible to use the drogue 22 as a separate component to manufacture and, for example, detachable with a bottom 24 of the piston 10 connect to. The drogue 22 can be made of the same material as the piston 10 or made of a different material. The drogue 22 may be sections of a section of a piston stem 26 be formed.

Der Fangtrichter 22 kann beispielsweise eine Axialerstreckung parallel zur Kolbenmittelachse bzw. Höhe H von kleiner als 60 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 mm und 40 mm, aufweisen. Die Höhe H kann ausgehend von der Unterseite 24 des Kolbens 10 gemessen sein.The drogue 22 For example, an axial extent parallel to the piston center axis or height H of less than 60 mm, in particular in a range between 5 mm and 40 mm. The height H can starting from the bottom 24 of the piston 10 be measured.

Eine Einlassöffnung des Einlasskanals 16 weist einen größeren Strömungsquerschnitt auf als eine Auslassöffnung des Einlasskanals 16. Der Einlasskanal 16 mündet mit dessen Auslassöffnung in einen Einlass 28 des Kolbenkühlkanals 20. Der Einlasskanal 16 verjüngt sich im Fangtrichter 22 in einer Richtung zu dem Kolbenkühlkanal 20. Insbesondere ist der Einlasskanal 16, wie dargestellt ist, trichterförmig ausgebildet. Insbesondere kann eine Umfangsfläche 30 einen spitzen Winkel (Verjüngungswinkel) α mit einer Mittelängsachse des Einlasskanals 16 einschließen. Der Verjüngungswinkel α kann insbesondere größer als 0° und kleiner als 45°, insbesondere zwischen 5° und 30°, sein.An inlet opening of the inlet channel 16 has a larger flow area than an outlet opening of the inlet channel 16 , The inlet channel 16 opens with its outlet opening in an inlet 28 of the piston cooling channel 20 , The inlet channel 16 tapers in the drogue 22 in a direction to the piston cooling channel 20 , In particular, the inlet channel 16 , as shown, funnel-shaped. In particular, a peripheral surface 30 an acute angle (taper angle) α with a central longitudinal axis of the inlet channel 16 lock in. The taper angle α may in particular be greater than 0 ° and less than 45 °, in particular between 5 ° and 30 °.

Die vergrößerte Einlassöffnung des Einlasskanals 16 ermöglicht einen vergrößerten Fanggrad von Kühlfluid, das von einer Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 in einer Richtung zu dem Fangtrichter 22 eingespritzt wird. Zusätzlich schützt der Fangtrichter 22 Kühlfluid innerhalb des Einlasskanals 16 vor Spritz- und Panschfluid, zum Beispiel Öl, das beispielsweise von der Kurbelwelle in Richtung zu dem Kolben 10 geschleudert wird. Damit wird das Kühlfluid innerhalb des Einlasskanals 16 weniger beeinflusst.The enlarged inlet opening of the inlet channel 16 allows an increased degree of capture of cooling fluid coming from a cooling fluid injector 32 in one direction to the drogue 22 is injected. In addition, the drogue protects 22 Cooling fluid within the inlet channel 16 before injection and panschfluid, for example oil, for example, from the crankshaft in the direction of the piston 10 is thrown. Thus, the cooling fluid within the inlet channel 16 less influenced.

Die 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem der Fangtrichter 22' so ausgebildet ist, dass der Einlasskanal 16 entlang seines gesamten Umfangs mit einem Radius R in den Einlass 28 des Kolbenkühlkanals 20 mündet. Der Radius R kann beispielsweise kleiner als 30 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 20 mm, sein. Der Fangtrichter 22' des Ausführungsbeispiels gemäß 3 kann eine Höhe aufweisen, die der Höhe H des Fangtrichters 22 des Ausführungsbeispiels gemäß 2 entspricht. Alternativ oder zusätzlich kann der Fangtrichter 22' des Ausführungsbeispiels gemäß 3 einen Verjüngungswinkel aufweisen, der dem Verjüngungswinkel α des Ausführungsbeispiels gemäß 2 entspricht.The 3 shows an alternative embodiment in which the drogue 22 ' is designed so that the inlet duct 16 along its entire circumference with a radius R in the inlet 28 of the piston cooling channel 20 empties. The radius R may for example be less than 30 mm, in particular between 5 mm and 20 mm. The drogue 22 ' of the embodiment according to 3 may have a height that is the height H the funnel 22 of the embodiment according to 2 equivalent. Alternatively or additionally, the drogue 22 ' of the embodiment according to 3 have a taper angle, the taper angle α of the embodiment according to 2 equivalent.

Die vorliegende Anmeldung ist insbesondere darauf gerichtet, einen Kühlfluidfluss innerhalb des Einlasskanals 16 in einer Richtung zu dem Kolbenkühlkanal 20 zu fördern. Um dies zu erreichen, kann der Einlasskanal 16 und/oder die Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 speziell ausgebildet sein, wie nachfolgend beispielhaft beschrieben ist.The present application is particularly directed to controlling a flow of cooling fluid within the intake passage 16 in a direction to the piston cooling channel 20 to promote. To achieve this, the inlet duct 16 and / or the cooling fluid injector 32 be specially designed, as described below by way of example.

Um beispielsweise eine Kühlfluidreibung innerhalb des Einlasskanals 16 zu verringern, kann die Oberfläche der Umfangsfläche 30 des Einlasskanals 16 behandelt sein. Die Behandlung kann insbesondere eine Verringerung einer Oberflächenrauheit der Umfangsfläche 30 bewirken. Damit kann die Oberfläche der Umfangsfläche 30 geglättet werden und somit ein Kühlfluidreibung von Kühlfluid, das entlang der Umfangsfläche 30 in einer Richtung zu dem Kolbenkühlkanal 20 fließt, verringert werden. Beispielsweise kann die Umfangsfläche 30 zumindest abschnittsweise poliert sein.For example, a cooling fluid friction within the intake passage 16 can reduce the surface area of the peripheral surface 30 of the intake channel 16 be treated. In particular, the treatment may be to reduce a surface roughness of the peripheral surface 30 effect. This allows the surface of the peripheral surface 30 be smoothed and thus a cooling fluid friction of cooling fluid, along the peripheral surface 30 in a direction to the piston cooling channel 20 flows, be reduced. For example, the peripheral surface 30 be at least partially polished.

Es ist beispielsweise auch möglich, dass die Umfangsfläche 30 des Einlasskanals 16 zumindest teilweise beschichtet ist, um eine Kühlfluidreibung innerhalb des Einlasskanals 16 zu verringern. Beispielsweise kann die Umfangsfläche 30 mit einer den Strömungswiderstand des Kühlfluids senkenden und/oder eine Oberflächenrauheit der Umfangsfläche 30 verringernden Beschichtung beschichtet sein. Die Beschichtung kann zum Beispiel ein Lack sein. Es ist auch möglich, dass die Beschichtung bspw. durch thermisches Spritzen aufgetragen wird.For example, it is also possible that the peripheral surface 30 of the intake channel 16 is at least partially coated to a cooling fluid friction within the inlet channel 16 to reduce. For example, the peripheral surface 30 with a flow resistance of the cooling fluid lowering and / or a surface roughness of the peripheral surface 30 be coated reducing coating. The coating may be, for example, a paint. It is also possible that the coating is applied, for example, by thermal spraying.

Die 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal 16. Hier weist der Einlasskanal 16 mehrere Strömungsführungselemente 34 auf. Die Strömungsführungselement 34 sind um einen Umfang des Einlasskanals 16 beispielsweise symmetrisch angeordnet. Die Strömungsführungselemente 34 sind gradlinig. Die Strömungsführungselemente 34 können sich vollständig oder abschnittsweise zwischen einer Einlassöffnung des Einlasskanals 16 und eine Auslassöffnung des Einlasskanals 16, die in den Einlass 28 mündet, erstrecken. Die Strömungsführungselemente 34 können dabei helfen, das in den Einlasskanal 16 eingespritzte Kühlfluid in einer Richtung zu dem Einlass 28 zu führen. Es ist auch möglich, dass mehr oder weniger als die dargestellten Strömungsführungselemente 34 vorgesehen sind.The 4 and 5 show a further embodiment for promoting the cooling fluid flow in the inlet channel 16 , Here is the inlet channel 16 several flow guide elements 34 on. The flow guide element 34 are around a circumference of the inlet channel 16 for example, arranged symmetrically. The flow guide elements 34 are straightforward. The flow guide elements 34 can be completely or partially between an inlet opening of the inlet channel 16 and an outlet port of the intake passage 16 that in the inlet 28 flows out. The flow guide elements 34 can help in the intake channel 16 injected cooling fluid in a direction to the inlet 28 respectively. It is also possible that more or less than the illustrated flow guide elements 34 are provided.

Wie in der 8 dargestellt ist, können die Strömungsführungselemente 34 als, insbesondere gerundete, Vertiefungen/Nuten in der Umfangsfläche 30 ausgebildet sein. Wie in der 9 dargestellt ist, können die Strömungsführungselemente 34 alternativ oder zusätzlich auch als, insbesondere gerundete, Vorsprünge an der Umfangsfläche 30 ausgebildet sein. Ein Radius K der Strömungsführungselemente 34 kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 5 mm sein.Like in the 8th is shown, the flow guide elements 34 as, in particular rounded depressions / grooves in the peripheral surface 30 be educated. Like in the 9 is shown, the flow guide elements 34 alternatively or additionally as, in particular rounded, projections on the peripheral surface 30 be educated. A radius K the flow guide elements 34 For example, it can be between 0.1 mm and 5 mm.

Es ist auch möglich, dass die Strömungsführungselemente 34 als eckige, insbesondere rechteckförmige oder trapezförmige, Vertiefungen in der Umfangsfläche 30 (siehe 10) und/oder als eckige, insbesondere rechteckförmige oder trapezförmige, Vorsprünge an der Umfangsfläche 30 (siehe 11) ausgebildet sind.It is also possible that the flow guide elements 34 as angular, in particular rectangular or trapezoidal, recesses in the peripheral surface 30 (please refer 10 ) and / or as an angular, in particular rectangular or trapezoidal, projections on the peripheral surface 30 (please refer 11 ) are formed.

Die als Vertiefungen und/oder Vorsprünge ausgebildeten Strömungsführungselemente 34 können bspw. eine Breite B zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweisen, wie beispielhaft in den 10 und 11 dargestellt ist.The formed as depressions and / or projections flow guide elements 34 can, for example, a width B between 0.1 mm and 5 mm, as exemplified in the 10 and 11 is shown.

Die Seitenwände der eckig ausgebildeten Strömungsführungselemente 34 (siehe 10 und 11) können mit einer Normalen der Umfangsfläche 30 einen Winkel β einschließen, der beispielsweise größer oder gleich 0° und/oder kleiner oder gleich 90° ist.The side walls of the angular flow guide elements 34 (please refer 10 and 11 ) can with a normal of the peripheral surface 30 an angle β include, for example, greater than or equal to 0 ° and / or less than or equal to 90 °.

Wie in den 8 bis 11 dargestellt ist, können die Strömungsführungselemente 34, 36 eine Höhe oder Tiefe V aufweisen, die beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm liegt.As in the 8th to 11 is shown, the flow guide elements 34 . 36 a height or depth V have, for example, in a range between 0.1 mm and 5 mm.

Die 6 und 7 zeigen ein weiteres anderes Ausführungsbeispiel zum Fördern des Kühlfluidflusses durch den Einlasskanal 16. Der Einlasskanal 16 weist mehrere Strömungsführungselemente 36 auf. Die Strömungsführungselemente 36 sind um einen Umfang des Einlasskanals 16 beispielsweise symmetrisch angeordnet. Die Strömungsführungselemente 36 sind wendelförmig (helixförmig) um eine Mittellängsachse des Einlasskanals 16 ausgebildet. Die Strömungsführungselemente 36 können sich vollständig oder abschnittsweise zwischen einer Einlassöffnung des Einlasskanals 16 und eine Auslassöffnung das Einlasskanals 16, die in den Einlass 28 mündet, erstrecken. Ähnlich zu den Strömungsführungselementen 34 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 können die Strömungsführungselemente 36 dabei helfen, das in den Einlasskanal 16 eingespritzte Kühlfluid in einer Richtung zu dem Einlass 28 zu führen. Es ist auch möglich, dass mehr oder weniger als die dargestellten Strömungsführungselemente 36 vorgesehen sind.The 6 and 7 show another alternative embodiment for promoting the cooling fluid flow through the inlet channel 16 , The inlet channel 16 has several flow guide elements 36 on. The flow guide elements 36 are around a circumference of the inlet channel 16 for example, arranged symmetrically. The flow guide elements 36 are helical (helical) about a central longitudinal axis of the inlet channel 16 educated. The flow guide elements 36 can be completely or partially between an inlet opening of the inlet channel 16 and an outlet opening of the inlet channel 16 in the inlet 28 flows out. Similar to the flow guide elements 34 according to the embodiment of the 4 and 5 can the flow guide elements 36 help in the intake channel 16 injected cooling fluid in a direction to the inlet 28 respectively. It is also possible that more or less than the illustrated flow guide elements 36 are provided.

Die Strömungsführungselemente 36 können als, insbesondere gerundete oder eckige, Vertiefungen in der Umfangsfläche 30 (siehe 8 und 10) und/oder als, insbesondere gerundete oder eckige, Erhebungen bzw. Vorsprünge an der Umfangsfläche 30 (siehe 9 und 11) ausgebildet sein.The flow guide elements 36 can as, in particular rounded or angular, recesses in the peripheral surface 30 (please refer 8th and 10 ) and / or as, in particular rounded or angular, projections or projections on the peripheral surface 30 (please refer 9 and 11 ) be formed.

In den 5 und 7 sind die Strömungsführungselemente 34 bzw. 36 in Kombination mit dem Fangtrichter 22`, der unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben wurde, beschrieben. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Strömungsführungselemente 34 bzw. 36 beispielsweise in den Fangtrichter 22, der unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben wurde, zu integrieren.In the 5 and 7 are the flow guide elements 34 or. 36 in combination with the drogue 22` , referring to the 3 described. It is of course also possible, the flow guide elements 34 or. 36 for example, in the drogue 22 , referring to the 2 was described to integrate.

Es ist auch möglich, den Kühlfluidfluss im Einlasskanal 16 durch Kombination einer Oberflächenbehandlung, einer Beschichtung, mindestens eines Strömungsführungselemente 34 und/oder mindestens eines Strömungsführungselemente 36 zu fördern.It is also possible to control the cooling fluid flow in the inlet channel 16 by combining a surface treatment, a coating, at least one flow guide elements 34 and / or at least one flow guide elements 36 to promote.

Alternativ oder zusätzlich zu der Förderung des Kühlfluidflusses im Einlasskanal 16 kann auch die Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 speziell ausgebildet sein, wie in den 2, 3, 5 und 7 beispielhaft dargestellt ist. Die Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 kann eine Einspritzdüse 38 aufweisen. Die Einspritzdüse 38 kann so ausgebildet sein, dass beim Einspritzen des Kühlfluids ein Drall auf das Kühlfluid aufgeprägt wird. Dadurch kann der Einspritzstrahl stabilisiert und weniger anfällig für Ablenkungen durch Spritz- und Panschfluid sein. Insbesondere kann die Einspritzdüse 38 mit mindestens einem wendelförmig ausgebildeten Drallelement 40 versehen sein, um beim Einspritzen einen Drall auf das Kühlfluid aufzuprägen. Die Drallelemente 40 können beispielsweise als Vertiefungen und/oder als Vorsprünge in der Einspritzdüse 38 ausgebildet sein.Alternatively, or in addition to the promotion of cooling fluid flow in the inlet channel 16 may also be the cooling fluid injector 32 be specially trained, as in the 2 . 3 . 5 and 7 is shown by way of example. The cooling fluid injector 32 can an injector 38 respectively. The injector 38 may be formed so that upon injection of the cooling fluid, a swirl is imparted to the cooling fluid. As a result, the injection jet can be stabilized and less susceptible to distractions caused by splash and panschfluid. In particular, the injection nozzle 38 with at least one helically shaped swirl element 40 be provided to impart a swirl on the cooling fluid during injection. The twist elements 40 For example, as depressions and / or as protrusions in the injection nozzle 38 be educated.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des Kolbens, des Kühlfluidkanals und/oder des Einlasskanals des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Insbesondere ist die Ausbildung der Kühlfluideinspritzeinrichtung auch unabhängig von dem Vorhandensein und/oder der Ausbildung des Kolbens offenbart.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope. In particular, the invention also claims protection of the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to. In particular, the features of independent claim 1 are independently disclosed. In addition, the features of the subclaims independent of all features of independent claim 1 and, for example, independently of the features relating to the presence and / or the configuration of the piston, the cooling fluid channel and / or the inlet channel of independent claim 1 disclosed. In particular, the design of the cooling fluid injector is also disclosed regardless of the presence and / or configuration of the piston.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Kolbenpiston
1212
KolbenbolzenaugePiston pin boss
1414
KolbenbolzenaugePiston pin boss
1616
Einlasskanalinlet channel
1818
Auslassoutlet
2020
KolbenkühlkanalPiston cooling channel
2222
Fangtrichterdrogue
2424
Unterseitebottom
2626
Kolbenschaftpiston shaft
2828
Einlassinlet
3030
Umfangsflächeperipheral surface
3232
KühlfluideinspritzeinrichtungCooling fluid injection device
3434
StrömungsführungselementFlow guide element
3636
StrömungsführungselementFlow guide element
3838
Einspritzdüseinjection
4040
Drallelement swirl element
αα
Verjüngungswinkeltaper angle
ββ
StrömungselementwinkelFlow element angle
BB
Breitewidth
HH
Höheheight
KK
Radiusradius
RR
Radiusradius
VV
Höhe / TiefeHeight / depth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19736135 C1 [0003]DE 19736135 C1 [0003]
  • EP 2348207 A2 [0004]EP 2348207 A2 [0004]

Claims (15)

Kolben (10) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend: einen inneren Kolbenkühlkanal (20) zum Kühlen des Kolbens (10); und einen Einlasskanal (16), der in einen Einlass (28) des Kolbenkühlkanals (20) mündet, wobei sich ein Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (16) in einer Richtung zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) zumindest abschnittsweise, insbesondere trichterförmig, verjüngt und der Einlasskanal (16) zusätzlich zum Fördern eines Kühlfluidflusses zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) ausgebildet ist.Piston (10) for an internal combustion engine, comprising: an inner piston cooling passage (20) for cooling the piston (10); and an inlet channel (16) which opens into an inlet (28) of the piston cooling channel (20), wherein a flow cross-section of the inlet channel (16) in a direction to the inlet (28) of the inner piston cooling channel (20) at least partially, in particular funnel-shaped, is tapered and the inlet channel (16) is additionally designed to convey a cooling fluid flow to the inlet (28) of the internal piston cooling channel (20). Kolben (10) nach Anspruch 1, wobei: der Einlasskanal (16) zumindest abschnittsweise oberflächenbehandelt, insbesondere zur Verringerung einer Oberflächenrauheit, vorzugsweise poliert, ist.Piston (10) after Claim 1 in which: the inlet channel (16) is surface-treated at least in sections, in particular for reducing a surface roughness, preferably polished. Kolben (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: der Einlasskanal (16) mit einer Strömungswiderstand-senkenden und/oder einer Oberflächenrauheit-verringernden Beschichtung beschichtet ist, insbesondere durch thermisches Spritzen.Piston (10) after Claim 1 or Claim 2 wherein: the inlet channel (16) is coated with a drag reducing and / or a surface roughness reducing coating, in particular by thermal spraying. Kolben (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Einlasskanal (16) mindestens ein Strömungsführungselement (34; 36) zum Führen des Kühlfluids in einer Richtung zu dem Einlass (18) des Kolbenkühlkanals (20) aufweist.Piston (10) according to one of the preceding claims, wherein: the inlet channel (16) has at least one flow guide element (34; 36) for guiding the cooling fluid in a direction to the inlet (18) of the piston cooling channel (20). Kolben (10) nach Anspruch 4, wobei: das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) als eine Nut in einer Umfangsfläche (30) des Einlasskanals (16) ausgebildet ist; und/oder das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) als ein Vorsprung, insbesondere als eine Leitfinne, an einer Umfangsfläche (30) des Einlasskanals (16) ausgebildet ist.Piston (10) after Claim 4 wherein: the at least one flow guide member (34; 36) is formed as a groove in a peripheral surface (30) of the inlet duct (16); and / or the at least one flow guide element (34; 36) is designed as a projection, in particular as a guide fin, on a peripheral surface (30) of the inlet channel (16). Kolben (10) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei: das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) sich in einer Richtung zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) erstreckt; und/oder sich das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) zumindest abschnittsweise geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise wendelförmig erstreckt.Piston (10) after Claim 4 or Claim 5 wherein: the at least one flow guide member (34; 36) extends in a direction toward the inlet (28) of the inner piston cooling passage (20); and / or the at least one flow-guiding element (34; 36) extends in a rectilinear and / or at least partially helical manner at least in sections. Kolben (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei: das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) eine Mehrzahl von, insbesondere symmetrisch, um einen Umfang des Einlasskanals (16) angeordneten Strömungsführungselementen (34; 36) aufweist.Piston (10) according to one of Claims 4 to 6 in that: the at least one flow guide element (34; 36) has a plurality of, in particular symmetrically, flow guide elements (34; 36) arranged around a circumference of the inlet channel (16). Kolben (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der Einlasskanal (16) zumindest teilweise von einem Fangtrichter (22) gebildet ist, der mit einer Unterseite (24) des Kolbens (10) verbunden ist.Piston (10) according to one of the preceding claims, wherein: the inlet channel (16) is at least partially formed by a drogue (22) which is connected to a bottom (24) of the piston (10). Kolben (10) nach Anspruch 8, wobei: der Fangtrichter (22) integral-einstückig mit der Unterseite (24) des Kolbens (10) ausgebildet oder separat ausgebildet und mit der Unterseite (24), insbesondere lösbar, verbunden ist.Piston (10) after Claim 8 wherein: the drogue (22) is integrally formed integrally with the underside (24) of the piston (10) or formed separately and connected to the underside (24), in particular releasably connected. Kolben (10) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei: der Fangtrichter (22) und die Unterseite (24) des Kolbens (10) aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind; und/oder der Fangtrichter (22) eine Höhe (H) größer als 0 mm und/oder kleiner als 60 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 mm und 40 mm, aufweist.Piston (10) after Claim 8 or Claim 9 wherein: the drogue (22) and the bottom (24) of the piston (10) are made of the same or different materials; and / or the drogue (22) has a height (H) greater than 0 mm and / or less than 60 mm, in particular in a range between 5 mm and 40 mm. Kolben (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei: der Fangtrichter (22) zumindest teilweise von einem Kolbenschaft (26) gebildet ist.Piston (10) according to one of Claims 8 to 10 wherein: the drogue (22) is at least partially formed by a piston skirt (26). Kolben (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: sich der Einlasskanal (16) zumindest abschnittsweise in einem Winkel (α) größer als 0° und/oder kleiner als 45°, insbesondere zwischen 5° und 30°, zu einer Längsachse des Einlasskanals (16) verjüngt; und/oder der Einlasskanal (16) gerundet in den Einlass (28) des Kolbenkühlkanals (20) mündet, insbesondere mit einem Radius (R) größer als 0 mm und/oder kleiner als 30 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 20 mm.Piston (10) according to one of the preceding claims, wherein: the inlet channel (16) tapers at least in sections at an angle (α) greater than 0 ° and / or less than 45 °, in particular between 5 ° and 30 °, to a longitudinal axis of the inlet channel (16); and or the inlet channel (16) rounded in the inlet (28) of the piston cooling channel (20) opens, in particular with a radius (R) greater than 0 mm and / or smaller than 30 mm, preferably between 5 mm and 20 mm. Vorrichtung, aufweisend einen Kolben (10) (insbesondere) nach einem der vorherigen Ansprüche; und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung (32), die auf eine Einlassöffnung des Einlasskanals (16) gerichtet und dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid mit einem Drall einzuspritzen.Device having a piston (10) (in particular) according to one of the preceding claims; and a cooling fluid injector (32) directed to an inlet port of the inlet passage (16) and configured to inject the cooling fluid with a swirl. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei: die Kühlfluideinspritzeinrichtung (32) eine Einspritzdüse (38) mit mindestens einem Drallelement (40), insbesondere eine wendelförmige Nut und/oder ein wendelförmiger Vorsprung, das dazu ausgebildet ist, dem Kühlfluid einen Drall aufzuprägen, aufweist.Device after Claim 13 wherein: the cooling fluid injector (32) comprises an injector (38) having at least one swirl element (40), in particular a helical groove and / or a helical projection adapted to impart a twist to the coolant fluid. Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Kolben (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einer Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14. Motor vehicle, in particular commercial vehicle, with a piston (10) according to one of Claims 1 to 12 or a device according to Claim 13 or 14 ,
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