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Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine.
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Ein solcher Kolben ist aus der
DE 10 2013 013 962 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Kolben umfasst einen Kolbenschaft, einen Kolbenboden und einen teilweise durch den Kolbenschaft und teilweise durch den Kolbenboden begrenzten Innenraum, in welchen von einer Ölspritze der Verbrennungskraftmaschine ausgespritztes Öl einspritzbar ist.
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Des Weiteren offenbart die
DE 43 40 891 A1 einen Hubkolben für Verbrennungsmotoren aus insbesondere Leichtmetall mit einem im Kolbenkopf geschlossenen, eine Zu- und mindestens eine Ablauföffnung besitzenden Kühlölringkanal, bei dem das Kühlöl durch eine fest mit dem Motorgehäuse verbundene Kühlölspritze vom Kurbelraum aus durch den freien Innenraum des Kolbenschaftes hindurch als freier Ölstrahl in die Zuführöffnung des Kühlölringkanales gespritzt wird, wobei die Kühlölzuführöffnung einen in Umfangrichtung langgestreckten Durchtrittsquerschnitt besitzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, sodass der Kolben besonders vorteilhaft gekühlt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kolben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Kolben gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Kolben der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Um den Kolben besonders vorteilhaft kühlen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Kolbenboden in dem Innenraum eine insbesondere als Fangtasche bezeichnete Sousaphon-förmige Tasche vorgesehen ist, welche einen auf einer ersten Seite des Kolbens angeordneten und von dessen in axialer Richtung des Kolbens verlaufenden Mittelebene beabstandeten Eintrittsbereich, gegen welchen das Öl zu spritzen ist, aufweist und dazu ausgebildet ist, das gegen den Eintrittsbereich gespritzte Öl zunächst gezielt in Richtung der Mittelebene des Kolbens und dann gezielt in Richtung einer der ersten Seite in radialer Richtung des Kolbens gegenüberliegenden, zweiten Seite des Kolbens umzulenken. Mit anderen Worten ausgedrückt kann das von der Ölspritze kommende Öl von der Tasche aufgenommen werden, wobei Öl gegen den Eintrittsbereich, welcher auf der ersten Seite angeordnet und von der Mittelebene beabstandet ist, gespritzt wird und von dem Eintrittsbereich derart umgelenkt wird, sodass das Öl zumindest teilweise zunächst in Richtung der Mittelebene geführt wird und anschließend in Richtung der zweiten Seite geführt wird und dadurch auf die zweite Seite gelangt. Die Mittelebene kann insbesondere als Kolbenmitte bezeichnet werden. Die zweite Seite ist eine von der Ölspritze abgewandte Seite des Kolbens, die insbesondere als Gegenseite des Kolbens bezeichnet werden kann.
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In einem vollständig hergestellten Zustand der Verbrennungskraftmaschine ist der Kolben beispielsweise translatorisch bewegbar in einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen und gelenkig mit einem Pleuel der Verbrennungskraftmaschine verbunden, wobei das Pleuel in dem Innenraum aufgenommen ist. Der Pleuel ist über einen Kolbenbolzen mit einer Kolbennabe des Kolbens gelenkig verbunden und um eine Drehachse des Kolbenbolzens relativ zu dem Kolben verdrehbar. Mittels des Pleuels kann eine translatorische in Richtung einer Zylinderhochachse des Zylinders verlaufende Bewegung des Kolbens in eine rotatorische Bewegung beziehungsweise Drehung einer Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine umgewandelt werden. Das auf der ersten Seite des Kolbens von dem Eintrittsbereich in Richtung der zweiten Seite umgelenkte Öl wird über einen von dem Kolbenboden, insbesondere einer Kolbenbodenmitte, und dem Pleuel, insbesondere einem oberen Pleuelauge, begrenzten Spalt zu der zweiten Seite geführt. Demnach wird das Öl an dem Kolbenbolzen vorbei beziehungsweise zwischen Kolbenboden und oberem Pleuelauge hindurch geleitet. Dadurch kann der Kolbenboden zumindest teilweise von dem Öl umströmt werden, wodurch der Kolben, insbesondere der Kolbenboden, besonders vorteilhaft gekühlt werden kann. Als Kolbenbodenmitte kann insbesondere ein zentraler, in radialer Richtung mittiger Bereich des Kolbenbodens bezeichnet werden.
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Der Zylinder und der Kolben begrenzen einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise. In dem Brennraum laufen in einem insbesondere als gefeuerten Betrieb bezeichneten Zustand Verbrennungsvorgänge ab, wobei ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, woraus unter anderem ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: In dem gefeuerten Betrieb erfährt der Kolben brennraumseitig einen besonders großen Wärmeeintrag. Damit der Kolben keine unzulässig hohen Temperaturen, beispielsweise größer als 250 Grad Celsius, annimmt, kann der Kolben gekühlt werden. Bei einem herkömmlichen Kolben kann der Kolben beispielsweise über an dem Kolben angeordnete Kolbenringe gekühlt werden, über welche ein Wärmestrom an eine gekühlte Wand des Brennraums, die insbesondere als Zylinderwand bezeichnet werden kann, abgegeben werden. Dabei kann der Kolbenboden, insbesondere die Kolbenbodenmitte besonders schlecht gekühlt werden, wodurch der Kolbenboden, insbesondere die Kolbenbodenmitte besonders hohe Temperaturen aufweisen kann. Um dem entgegenzuwirken beziehungsweise eine besonders große Wärmemenge abführen zu können, müssten die Kolbenringe eine besonders große Kontaktfläche zur Zylinderwand aufweisen und mit einem besonders hohen Druck an die Zylinderwand gepresst werden. Dies würde zu einem besonders schweren Kolben mit besonders großen Reibungsverlusten führen. Des Weiteren kann ein herkömmlicher Kolben eine Wasserkühlung aufweisen, bei welcher dem Kolben über Posaunenrohre Kühlwasser zur Kühlung des Kolbens zugeführt werden kann. Die Wasserkühlung ist aufgrund einer besonders aufwändigen Bauweise besonders teuer, wodurch die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Kolben besonders hohe Kosten aufweist. Die Wasserkühlung ist nur für insbesondere als Kreuzkopf-Triebwerke bezeichnete Verbrennungskraftmaschinen geeignet, welche einen Kurbeltrieb mit einem Kreuzkopf aufweisen. Alternativ kann ein herkömmlicher Kolben mittels eines in dem Kolben verlaufenden ringförmigen Kühlkanals, der insbesondere als Ringkanal bezeichnet werden kann, gekühlt werden. Allerdings ist eine Herstellung des Kolbens besonders teuer, da für ein Gießen des Kolbens ein Salzkern erforderlich ist. Der Kolben ist zudem besonders schwer, wodurch Massenkräfte zweiter Ordnung, insbesondere bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern, besonders erhöht werden können. Die thermisch hochbelastete Kolbenbodenmitte wird durch den Ringkanal besonders schlecht gekühlt. Des Weiteren kann bei einem herkömmlichen Kolben dem Kolben über insbesondere als Ölbohrungen bezeichnete Bohrungen im Pleuel Öl zur Kühlung des Kolbens zugeführt werden. Dabei ist ein Öl-Längskanal im Pleuel erforderlich, wodurch eine Herstellung des Pleuels besonders teuer ist, da beispielsweise eine Tiefenlochbohrung im Pleuel erforderlich ist, und der Pleuel ein besonders hohes Gewicht aufweist. Zudem wird der Pleuel durch die Bohrungen in einem insbesondere mechanisch hochbelasteten Bereich des Pleuels geschwächt. Aufgrund einer im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftretenden Bewegung des Pleuels, die insbesondere als Schwenken bezeichnet werden kann, trifft ein Ölstrahl den Kolben an unterschiedlichen Stellen, die besonders ungünstig hinsichtlich der Kühlung des Kolbens sein können. Des Weiteren kann ein herkömmlicher Kolben eine Kolbenbodenanspritzung mit schräger Ölspritze aufweisen, bei welcher die Ölspritze schräg zur Zylinderhochachse angeordnet ist. Dabei variiert ein Zielpunkt des Ölstrahls am Kolben aufgrund eines Kolbenhubs, wodurch der Kolben besonders schlecht gekühlt werden kann. Alternativ kann ein herkömmlicher Kolben eine Kolbenbodenanspritzung mit zylinderachsparalleler Ölspritze aufweisen, bei welcher die Ölspritze parallel zur Zylinderhochachse angeordnet ist. Dabei wird die Gegenseite des Kolbens von dem Kolbenbolzen beziehungsweise dem oberen Pleuelauge abgeschirmt, wodurch das Öl von dem Kolbenbolzen beziehungsweise dem oberen Pleuelauge abgelenkt werden kann. Durch den besonders engen Spalt zwischen Kolbenboden und dem oberen Pleuelauge kann nur besonders wenig Öl, was insbesondere als besonders geringe Ölmenge bezeichnet werden kann, auf die Gegenseite des Kolbens gelangen. Dadurch kann der Kolben, insbesondere der Kolbenboden, besonders wenig gekühlt werden, da die besonders geringe Ölmenge besonders Wenig Wärme aufnehmen und von dem Kolben abführen kann, wodurch der Kolben eine besonders ungleichmäßige Temperaturverteilung aufweist. Wenn der Kolben, insbesondere der Kolbenboden, besonders schlecht beziehungsweise besonders wenig gekühlt, und der Kolben, insbesondere der Kolbenboden, eine besonders hohe Temperatur aufweist, kann in der Verbrennungskraftmaschine eine klopfende Verbrennung auftreten. Die klopfende Verbrennung kann durch einen späten Zündzeitpunkt kompensiert werden, was einen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders erhöht.
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Demgegenüber kann bei dem erfindungsgemäßen Kolben mittels der Sousaphon-Förmigen Tasche der Kolben, insbesondere der Kolbenboden beziehungsweise die Kolbenbodenmitte, besonders vorteilhaft beziehungsweise besonders intensiv gekühlt werden. Das Öl kann gleichmäßig am Kolbenboden verteilt werden und damit am ganzen Kolbenboden Wärme aufnehmen, wodurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung des Kolbens, insbesondere des Kolbenbodens, erzielt werden kann. Der Kolbenboden beziehungsweise die Kolbenbodenmitte kann insbesondere in dem Spalt besonders intensiv gekühlt werden. In Außenbereichen kann der Kolben seine Wärme über Kolbenringe an die Brennraumwand abgeben. Der Kolbenboden hat demnach eine gleichmäßig verteilte und besonders niedrige Temperatur. Dadurch kann eine klopfende Verbrennung vermieden werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden kann. Zudem ist der Kolben besonders leicht, da er keine Kühlkanäle aufweist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, welche einen erfindungsgemäßen Kolben gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, ein Kraftfahrzeug anzutreiben, das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet sein kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Unteransicht eines erfindungsgemäßen Kolbens und einer Ölspritze einer Verbrennungskraftmaschine; und
- 2 eine schematische seitliche Teilschnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kolben.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Unteransicht einer Unterseite eines Kolbens 10 für eine Verbrennungskraftmaschine 12 und einer Ölspritze 14 der Verbrennungskraftmaschine 12 und 2 zeigt ausschnittsweise eine schematische seitliche Teilschnittansicht der Verbrennungskraftmaschine 12 mit dem Kolben 10. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist wenigstens einen Zylinder auf, in welchem in vollständig hergestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine 12 der Kolben 10 translatorisch in Richtung einer Zylinderhochachse des Zylinders bewegbar aufgenommen ist. Der Zylinder und der Kolben 10 begrenzen einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine 12 zumindest teilweise. Die Verbrennungskraftmaschine 12 umfasst einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt und einen von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 durchströmbaren Abgastrakt. Im Brennraum finden Verbrennungsvorgänge statt, die insbesondere als Verbrennung bezeichnet werden können, wobei ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, woraus das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 resultiert. Mittels einer Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine 12 kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug angetrieben werden, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgebildet sein kann.
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Der Kolben 10 weist einen insbesondere als Kolbenhemd bezeichneten Kolbenschaft 16 und einen Kolbenboden 18 auf. Der Kolben 10 umfasst einen teilweise durch den Kolbenschaft 16 und teilweise durch den Kolbenboden 18 begrenzten Innenraum 20, in welchen von der Ölspritze 14 der Verbrennungskraftmaschine 12 ausgespritztes Öl zur Kühlung des Kolbens 10 einspritzbar ist, wodurch der Kolben 10 insbesondere als spritzölgekühlter Kolben 10 bezeichnet werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Kolben 10, insbesondere der Innenraum 20, mittels der Ölspritze 14 mit dem Öl versorgt. Das mittels der Ölspritze 14 in den Innenraum 20 einspritzbare Öl beziehungsweise eine Spritzrichtung des Öls ist durch einen ersten Pfeil 22 veranschaulicht. Die Ölspritze 14 kann insbesondere als Spritzdüse, Ölspritzdüse oder als Kolbenspritze bezeichnet werden. Das Öl kann insbesondere als Kühlöl oder Spritzöl bezeichnet werden. Der Kolben 10 weist mehrere, vorzugsweise drei, Ringnuten 24 auf, in welchen Kolbenringe angeordnet werden können. Mittels der Kolbenringe kann eine Abdichtung des Brennraums gegenüber einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine 12 erfolgen. Zudem kann über die Kolbenringe Wärme des Kolbens 10 abgeführt werden, wodurch der Kolben 10, insbesondere an seiner seitlichen Außenseite 25, gekühlt werden kann.
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In dem Innenraum 20 des Kolbens 10 ist ein Pleuel 26 der Verbrennungskraftmaschine 12 aufgenommen und mit dem Kolben 10 gelenkig verbunden, wobei der Pleuel 26 mittels eines Kolbenbolzens 28 in einer Kolbennabe 30 des Kolbens 10 drehbar gelagert ist. Der Pleuel 26 ist dabei gegenüber dem Kolben 10 um eine Drehachse 32 verdrehbar, welche durch den Kolbenbolzen 28 verläuft.
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Um den Kolben 10 besonders vorteilhaft kühlen zu können, ist an dem Kolbenboden 18 in dem Innenraum 20 eine insbesondere als Fangtasche bezeichnete Sousaphon-förmige Tasche 33 vorgesehen, welche einen auf einer ersten Seite 34 des Kolbens 10 angeordneten und von dessen in axialer Richtung des Kolbens 10 verlaufenden insbesondere als Kolbenmitte bezeichnete Mittelebene 36 beabstandeten Eintrittsbereich 38, gegen welchen das Öl zu spritzen ist, aufweist. Der Eintrittsbereich 38 ist dazu ausgebildet, das gegen den Eintrittsbereich 38 gespritzte Öl zunächst gezielt in Richtung der Mittelebene 36 des Kolbens 10, was insbesondere als erste Umlenkung bezeichnet werden kann, und dann gezielt in Richtung einer der ersten Seite 34 in radialer Richtung des Kolbens 10 gegenüberliegenden, zweiten Seite 40 des Kolbens 10 umzulenken, was insbesondere als zweite Umlenkung bezeichnet werden kann. Ein insbesondere als Fangpunkt bezeichneter Zielpunkt, auf welchen das Öl gegen den Eintrittsbereich 38 spritzt, kann als eine Fanggeometrie ausgebildet sein, wobei der Fangpunkt insbesondere als Fangbereich ausgebildet sein kann. Der Fangbereich ist in der Tasche 33 angeordnet, wodurch der Fangbereich durch seine Vertiefung in der Tasche 33 von einer Umgebung des Kolbens 10 abgegrenzt ist. Dadurch kann das Öl besonders vorteilhaft von dem Eintrittsbereich 38 aufgenommen werden. Das Spritzöl kann dadurch aufgefangen werden, dass die Fanggeometrie als eine bezogen auf die Spritzrichtung vertieft und abgewinkelt angeordnete erste Umlenkgeometrie ausgeführt sein kann, auf welche das Öl auftrifft.
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Die erste Umlenkung kann beispielsweise mittels der in dem Eintrittsbereich 38 angeordneten ersten Umlenkgeometrie erfolgen, welche zumindest teilweise von dem Kolbenschaft 16 und/oder von dem Kolbenboden 18 gebildet sein kann. Alternativ kann die erste Umlenkgeometrie separat von dem Kolbenschaft 16 und dem Kolbenboden 18 ausgebildet und mit dem Kolben, insbesondere dem Kolbenschaft 16 und/oder dem Kolbenboden 18 verbunden sein. Aus der Ölspritze 14 austretende Ölstrahlen, die insbesondere als Ölvolumenstrom bezeichnet werden können, werden zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, von dem Eintrittsbereich 38 aufgefangen und mittels der ersten Umlenkgeometrie, insbesondere unmittelbar bei einem Auftreffen des Öls auf den Fangpunkt, in Richtung der Mittelebene umgelenkt. Dies ist mittels des zweiten Pfeils 42 veranschaulicht. Dadurch kann zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, vermieden werden, dass der Ölvolumenstrom bei einem Auftreffen auf dem Kolbenboden 18 derart wegreflektiert wird, dass der Ölvolumenstrom zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, den Innenraum 20 des Kolbens 10 verlässt. Um dies zu vermeiden, ist die erste Umlenkgeometrie vorzugsweise nicht normal zu der Spritzrichtung ausgeführt. Insbesondere vom Kolbenboden 18 reflektiertes und den Innenraum 20 verlassendes Öl ist mittels des dritten Pfeils 44 skizziert. Das Öl strömt während beziehungsweise nach der ersten Umlenkung aufgrund von Adhäsions- und Trägheitskräften am Kolbenboden 18 entlang und damit parallel zum Kolbenboden 18.
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Die zweite Umlenkung kann beispielsweise mittels einer zweiten Umlenkgeometrie 46 erfolgen, welche vorzugsweise zumindest teilweise separat von dem Kolbenschaft 16 und dem Kolbenboden 18 ausgeführt und mit dem Kolbenschaft 16 und/oder dem Kolbenboden 18 verbunden ist. Die zweite Umlenkgeometrie 46 kann beispielsweise als ein insbesondere als Umlenkblech bezeichnetes Blech ausgeführt sein. Alternativ kann die zweite Umlenkgeometrie 46 vollständig von dem Kolbenschaft 16 und/oder dem Kolbenboden 18 gebildet sein. Die zweite Umlenkung ist mittels des vierten Pfeils 48 veranschaulicht und findet vorzugsweise kurz, insbesondere unmittelbar, nach der ersten Umlenkung statt. Der Eintrittsbereich 38 beziehungsweise die Umlenkgeometrien sind in der 1 in einem ersten Schnitt A-A, welcher zwischen ersten Schnittbezugspunkten A verläuft, und einem zweiten Schnitt B-B, welcher zwischen zweiten Schnittbezugspunkten B verläuft, skizziert. Durch die zweite Umlenkung wird der Ölvolumenstrom durch einen Spalt 50 geführt, welcher zumindest teilweise von dem Kolbenboden 18, insbesondere von einer als Kolbenbodenmitte 18a bezeichneten Mitte des Kolbenbodens 18, und dem Pleuel 26, insbesondere einem als kleines Pleuelauge bezeichneten oberen Pleuelauge 51, gebildet. Über den Spalt 50 kann das Öl von der ersten Seite 34 auf die zweite Seite 40 des Kolbens 10 geführt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Innenraum 20 wenigstens einen auf der zweiten Seite 40 angeordneten Austrittsbereich 52 auf, über welchen das Öl aus dem Innenraum 20 abführbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt kann das Öl über den Spalt 50 in den Austrittsbereich 52 gelangen und über den Austrittsbereich 52 den Innenraum 20 und somit den Kolben 10 verlassen. Dadurch kann insbesondere besonders erwärmtes Öl aus dem Innenraum 20 abgeführt werden, wodurch der Kolben besonders vorteilhaft gekühlt werden kann. Auf der zweiten Seite 40 kann eine dritte Umlenkung des Ölvolumenstroms stattfinden, wobei das Öl beispielsweise zumindest annähernd, insbesondere vollständig, in Richtung der Zylinderhochachse umgelenkt werden kann. Die dritte Umlenkung ist mittels des fünften Pfeils 53 veranschaulicht und kann beispielsweise mittels einer dritten Umlenkgeometrie erfolgen. Die dritte Umlenkgeometrie ist in dem Innenraum 20 auf der zweiten Seite 40 angeordnet und kann separat von dem Kolbenboden 18 und dem Kolbenschaft 16 ausgebildet sein und mit dem Kolbenboden 18 und/oder dem Kolbenschaft 16 verbunden sein. Alternativ kann die dritte Umlenkgeometrie zumindest teilweise von dem Kolbenboden 18 und/oder dem Kolbenschaft 16 gebildet sein. Vorzugsweise wird die erste Seite 34 und die zweite Seite 40 von der gleichen Ölmenge durchströmt, was bedeutet, dass der Ölvolumenstrom auf den beiden Seiten 34, 40 gleich ist.
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In weiterer Ausgestaltung ist die Ölspritze 14 parallel zu der Zylinderhochachse des Zylinders der Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet. Dadurch werden die Ölstrahlen mittels der Ölspritze 14 parallel zur Zylinderhochachse in Richtung des Kolbens 10 gespritzt. Mit anderen Worten ausgedrückt entspricht die Spritzrichtung des Öls der Zylinderhochachse. Dadurch können die Ölstrahlen den Kolben 10, insbesondere den Eintrittsbereich 38, unabhängig von einer aktuellen Stellung des Kolbens 10 längs des Kolbenhubs an dem gleichen im Eintrittsbereich 38 angeordneten Zielpunkt beziehungsweise Zielbereich treffen. Mit anderen Worten ausgedrückt bleibt der Zielpunkt während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 konstant und ist somit unabhängig von der aktuellen Stellung des Kolbens 10. Dadurch kann das Öl besonders vorteilhaft von dem Eintrittsbereich 38 aufgefangen werden, wodurch der Kolben 10, insbesondere der Kolbenboden 18, besonders vorteilhaft gekühlt werden kann.
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Vorzugsweise ist die Sousaphon-förmige Tasche 33 mit einer Erweiterung im Bereich der Kolbenmitte versehen, was bedeutet, dass ein Querschnitt der Tasche 33 in Richtung der Mittelebene 36 zunimmt beziehungsweise seine Größe erweitert. Dadurch kann eine Strömungsgeschwindigkeit des Öls in Richtung der Mittelebene 36 besonders verringert werden, was eine besonders lange Verweildauer des Öls im Bereich des Kolbenbodens 18, insbesondere der Kolbenbodenmitte 18a, bewirkt. Dadurch kann besonders viel Wärme des Kolbens 10, insbesondere des Kolbenbodens 18 beziehungsweise der Kolbenbodenmitte 18a, an das Öl übertragen werden, wodurch der Kolben 10 besonders vorteilhaft gekühlt werden kann.
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Bei einer Aufwärtsbewegung wird der Kolben 10 ab zirka einer Mitte des Kolbenhubs besonders stark verzögert, kommt in einem oberen Totpunkt (OT) kurz in einen Stillstand und bewegt sich anschließend nach unten in Richtung eines unteren Totpunkts (UT) und wird dabei besonders stark beschleunigt. Dabei erfährt das vom Kolben 10, insbesondere vom Eintrittsbereich 38, aufgefangene Öl, insbesondere bei einer senkrecht installierten Verbrennungskraftmaschine 12, bei welcher die Zylinderhochachse einer vertikalen Richtung entspricht, eine Beschleunigung nach oben in Richtung des Kolbenbodens 18, wodurch das Öl in die Tasche 33 gepresst wird. Eine Phase einer Annäherung des Kolbens 10 an den oberen Totpunkt und ein Durchlauf des Kolbens 10 durch den oberen Totpunkt dauert zirka 50 Prozent einer Zykluszeit eines vollständigen Zyklus der Verbrennungskraftmaschine 12 an. Der Zyklus kann insbesondere als Arbeitsspiel bezeichnet werden. Die Verbrennungsvorgänge finden bei einer insbesondere als Zünd-OT bezeichneten Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt statt, wobei dabei ein wesentlicher Wärmeeintrag in den Kolben 10 auftritt. Dabei ist eine als Rückseite bezeichnete Unterseite 54 des Kolbenbodens besonders umfangreich mit dem Öl benetzt, wodurch die Wärme besonders gut von dem Öl aufgenommen werden kann. Dadurch kann der Kolben 10 besonders vorteilhaft gekühlt werden. Nach der Verbrennung durchläuft der Kolben 10 die Mitte des Kolbenhubs und wird bei Annäherung an den unteren Totpunkt verzögert. Das insbesondere warme Kühlöl erfährt in der Tasche 33 eine besonders starke Beschleunigung nach unten und kann deshalb aus dem Innenraum 20 an die Umgebung des Kolbens 10, beispielsweise in eine Ölwanne, abgegeben werden. Dadurch ist die Tasche 33 frei für eine Aufnahme von frischem, besonders kaltem Öl, wodurch der Kolben 10 besonders vorteilhaft gekühlt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung weist der Kolben wenigstens ein in dem Innenraum angeordnetes Leitblech 56 auf, welches den Ölvolumenstrom zumindest teilweise von dem Pleuel 26 abschirmen kann. Das Leitblech 56 kann dazu ausgebildet sein, das Öl zur ersten Umlenkgeometrie und/oder zur zweiten Umlenkgeometrie 46 zu leiten. Alternativ oder zusätzlich kann das Leitblech 56 das Öl auf der zweiten Seite 40 zum Austrittsbereich 52 leiten. Mittels des Leitblechs 56 kann das Öl besonders vorteilhaft durch den Innenraum 20 geführt werden, wodurch der Kolben 10 besonders vorteilhaft gekühlt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kolben
- 12
- Verbrennungskraftmaschine
- 14
- Ölspritze
- 16
- Kolbenschaft
- 18
- Kolbenboden
- 18a
- Kolbenbodenmitte
- 20
- Innenraum
- 22
- erster Pfeil
- 24
- Ringnuten
- 25
- Außenseite
- 26
- Pleuel
- 28
- Kolbenbolzen
- 30
- Kolbennabe
- 32
- Drehachse
- 33
- Tasche
- 34
- erste Seite
- 36
- Mittelebene
- 38
- Eintrittsbereich
- 40
- zweite Seite
- 42
- zweiter Pfeil
- 44
- dritter Pfeil
- 46
- zweite Umlenkgeometrie
- 48
- vierter Pfeil
- 50
- Spalt
- 51
- oberes Pleuelauge
- 52
- Austrittsbereich
- 53
- Fünfter Pfeil
- 54
- Unterseite
- 56
- Leitblech
- A
- erste Schnittbezugspunkte
- A-A
- erster Schnitt
- B
- zweite Schnittbezugspunkte
- B-B
- zweiter Schnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013013962 A1 [0002]
- DE 4340891 A1 [0003]
