DE112012004427T5 - Kolben für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Kolben für einen Verbrennungsmotor Download PDF

Info

Publication number
DE112012004427T5
DE112012004427T5 DE112012004427.4T DE112012004427T DE112012004427T5 DE 112012004427 T5 DE112012004427 T5 DE 112012004427T5 DE 112012004427 T DE112012004427 T DE 112012004427T DE 112012004427 T5 DE112012004427 T5 DE 112012004427T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
coolant
channel bottom
circumferential
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112012004427.4T
Other languages
English (en)
Inventor
Sorin Stan
Michael T. Lapp
Tony David Cimbalik
Wolfgang Rein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of DE112012004427T5 publication Critical patent/DE112012004427T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0015Multi-part pistons
    • F02F3/003Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/16Pistons  having cooling means
    • F02F3/20Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0015Multi-part pistons
    • F02F3/003Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
    • F02F2003/0061Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping by welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Beispielhafte Kolben werden offenbart, zum Beispiel für einen Verbrennungsmotor. Ein beispielhafter Kolben weist einen unteren Teil und einen oberen Teil auf, wobei der untere Teil und der obere Teil einen umfänglich geschlossenen Kühlkanal definieren. Der Kühlkanal kann mit einem Kanalboden versehen sein. Der Kolben kann ferner eine umfängliche Leiste aufweisen, die auf dem Kanalboden positioniert ist, wobei die umfängliche Leiste mindestens einen Kühlmitteleinlass und mindestens einen Kühlmittelauslass, die sich durch die Leiste erstrecken, definiert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen beispielhaften Kolben für einen Verbrennungsmotor. Der beispielhafte Kolben weist einen unteren Teil und einen oberen Teil auf, wobei der untere Teil und der obere Teil einen umfänglich geschlossenen Kühlkanal bilden, wobei der Kühlkanal mit einem Kanalboden versehen ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein generischer Kolben ist zum Beispiel in dem Dokument WO 2010/009779 A1 offenbart. Dieser bekannte Kolben besteht aus einem unteren Teil und aus einem oberen Teil, die durch Reibungsschweißen miteinander verbunden sind. Dieser Kolben weist daher typisch Reibungsschweißnähte auf. Der Kolben weist ferner einen umfänglichen Kühlkanal mit einem Kanalboden auf, der mit einem Standrohr versehen ist. Das Standrohr steht in den Kühlkanal vor und erstreckt sich axial auf dem anderen abwärts. Das Standrohr wird von den Reibungsschweißnähten in seiner Position gehalten und dient zum Einführen eines Kühlmittels in den Kühlkanal. Das Herstellen eines solchen Kolbens ist jedoch arbeitsintensiv und daher kostspielig.
  • Demzufolge besteht ein Bedarf an einem verbesserten generischen Kolben, der Flüssigkeitskommunikation in einen Kühlkanal hinein erlaubt, während er auch vereinfachte und daher kosteneffizientere Herstellung erlaubt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Obwohl die Ansprüche nicht auf die veranschaulichten Beispiele beschränkt sind, gewinnt man eine Beurteilung der verschiedenen Aspekte am besten anhand einer Besprechung verschiedener Beispiele. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden veranschaulichende Beispiele ausführlich gezeigt. Obwohl die Zeichnungen die beispielhaften Veranschaulichungen darstellen, sind die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabgerecht, und bestimmte Merkmale können übertrieben sein, um einen innovativen Aspekt einer Ausführungsform besser zu veranschaulichen und zu erklären. Außerdem bezwecken die spezifisch hier beschriebenen Beispiele nicht, erschöpfend oder anderswie einschränkend zu sein, oder die präzise Form und Konfiguration, die in den Zeichnungen gezeigt und in der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbart sind, zu beschränken oder einzuschränken. Beispielhafte Veranschaulichungen sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wie folgt ausführlich beschrieben:
  • 1 zeigt eine beispielhafte Veranschaulichung eines teilweise geschnittenen Kolbens in einer perspektivischen Ansicht,
  • 2 zeigt den Kolben gemäß 1 in einer Längsquerschnittansicht,
  • 3 zeigt eine beispielhafte Veranschaulichung eines teilweise geschnittenen unteren Teils oder eines Kolbenmantels in einer perspektivischen Ansicht,
  • 4 zeigt eine teilweise Schnittansicht der beispielhaften Veranschaulichung des unteren Teils der 3,
  • 5A veranschaulicht einen unteren Teil oder Mantel eines Kolbens, der eine Umfangsleiste mit einer gerundeten Form hat, gemäß einer beispielhaften Veranschaulichung,
  • 5B veranschaulicht einen unteren Teil des Mantels eines Kolbens, der eine Umfangsleiste mit einer versetzten Form hat, gemäß einer beispielhaften Veranschaulichung, und
  • 5C veranschaulicht einen unteren Teil des Mantels eines Kolbens, der eine Umfangsleiste mit einer Dachflächenform hat, gemäß einer beispielhaften Veranschaulichung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der Spezifikation bedeutet die Bezugnahme auf „eine beispielhafte Veranschaulichung” oder ein „Beispiel” oder eine ähnliche Ausdrucksweise, dass ein besonderes Merkmal, eine Struktur oder Charakteristik, die in Zusammenhang mit dem beispielhaften Ansatz beschrieben ist, in mindestens einer Veranschaulichung enthalten ist. Der Ausdruck „in einer Veranschaulichung” oder eine ähnliche Ausdrucksweise an verschiedenen Stellen in der Spezifikation, beziehen sich nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Veranschaulichung oder auf dasselbe Beispiel.
  • Beispielhafte Veranschaulichungen werden hier von einem Kolben bereitgestellt, zum Beispiel für einen Verbrennungsmotor. Ein beispielhafter Kolben kann einen Kolbenkopf aufweisen, der eine Kolbenkrone, einen umfänglichen oberen Feuersteg, einen umfänglichen Ringaufnahmeteil und in dem Bereich des Ringaufnahmeteils einen umfänglichen geschlossenen Kühlkanal aufweist. Der Kühlkanal kann einen Kanalboden aufweisen. Der Kolbenmantel kann Kolbenbolzenaugen aufweisen, die Bolzenbohrungen definieren und durch Lagerflächen verbunden sein können. Demzufolge weist der Kolben allgemein einen unteren Teil, zum Beispiel einen Mantel, und einen oberen Teil, zum Beispiel eine Kolbenkrone auf, die beide allgemein zusammenwirken, um den Kühlkanal zu definieren. Der untere Teil oder Mantel kann mindestens den Kanalboden des Kühlkanals bilden.
  • Der beispielhafte Kolben kann ferner eine umfängliche Leiste aufweisen, die auf dem Kanalboden eingerichtet ist. Die umfängliche Leiste kann mindestens einen Kühlmitteleinlass und mindestens einen Kühlmittelauslass definieren. Der Einlass und/oder der Auslass können sich durch den Kanalboden erstrecken und dadurch Flüssigkeitsverbindung in den Kühlkanal hinein und/oder aus ihm heraus erlauben.
  • Ein Extrateil, zum Beispiel ein sich axial abwärts erstreckendes Standrohr, kann folglich weggelassen werden, indem die beispielhafte umfängliche Leiste gebildet wird, wie zum Beispiel auf dem Kanalboden.
  • Genauer genommen können mindestens ein Kühlmitteleinlass und mindestens ein Kühlmittelauslass direkt innerhalb der umfänglichen Leiste ausgebildet sein. Die umfängliche Leiste reicht voll, um ein Kühlmittel in den Kühlkanal auf eine gezielte Art einzuführen.
  • Die umfängliche Leiste kann konfiguriert sein, um einen gewünschten Füllstand des Kühlkanals bereitzustellen. Die Höhe der Leiste kann zum Beispiel ausgewählt sein, um sicherzustellen, dass ein willkürlicher Mindestfüllstand des Kühlmittels in dem Kühlkanal garantiert ist. Genauer genommen kann ein gewünschter Mindestfüllstand dazu tendieren, direkt oder proportional einer Höhe der umfänglichen Leiste benachbart zu einem Einlass und/oder Auslass der umfänglichen Leiste zu entsprechen. Eine Höhe der umfänglichen Leiste kann durch eine absolute Messung definiert sein oder kann in Bezug auf andere Kolbenparameter, wie zum Beispiel einen Durchmesser des Kolbens, definiert sein. Eine Höhe der umfänglichen Leiste kann einen gewünschten Mindestfüllstand, der mit dem Kühlkanal verbunden ist, sowohl während des Betriebs der Kraftmaschine, das heißt jeweils während des Aufwärtshubs und während des Abwärtshubs des Kolbens, als auch wenn der Kolben stillsteht, zum Beispiel wenn die Maschine nicht in Betrieb ist, beeinflussen. Die Höhe der umfänglichen Leiste kann auch zum Teil durch eine gewünschte Ausgewogenheit zwischen einem Gesamtgewicht des Kolbens und einem Gesamtvolumen des Kühlkanals bestimmt sein, die jeweils positiv und negativ beeinflusst werden können, wenn die Höhe der umfänglichen Leiste zunimmt.
  • Wie unten ausführlicher beschrieben, können bei bestimmten beispielhaften Veranschaulichungen die Kühlmittelbohrungen in einer „V-förmigen” Geometrie hergestellt sein, mit zwei Ausgängen zu einem Inneren eines Kühlkanals, und mit einer tunnelartigen Einlassbohrung, die von der Außenseite des Kanals her führt. Eine derartige Geometrie kann das Teilen eines Kühlstrahls eines Kühlmittels, das in der Einlassbohrung erhalten wird, in beide Seiten des inneren Kanals erleichtern, das heißt mit einem Ausgang, der zu jeder Seite der umfänglichen Leiste in dem Kühlkanal führt, wodurch ein Füllgrad und eine Kühleffizienz des Kühlkanals verbessert werden.
  • Andere Merkmale der umfänglichen Leiste können ebenfalls ausgewählt sein, um einen gewünschten Füllstand und/oder einen Mindestfüllstand des Kühlkanals bereitzustellen. Wie unten ausführlicher beschrieben, kann die umfängliche Leiste zum Beispiel unterschiedliche Formen definieren, zum Beispiel Dachflächenform, Versatz, rechteckig oder runde Formen, um eine gewünschte Kühlkanalkonfiguration und/oder ein gewünschtes Füllmerkmal bereitzustellen. Die Leiste kann auch mit irgendeiner Vielzahl von Oberflächenstrukturen ausgebildet sein, zum Beispiel flach, schräg, texturiert usw., um Strömungsmerkmale des Kühlmittels über diese Oberflächen und dadurch die Kühlleistung zu verbessern.
  • Außerdem kann die umfängliche Kühlleiste zu der Steuerung des Gesamtgewichts des Kolbens und zum Ausgleichen des oberen und unteren Teils des Kolbens beitragen. Spezifischer kann die umfängliche Leiste in der Größe verringert sein, um Gewicht von dem unteren Teil zu entfernen, zum Beispiel durch Verdünnen der Leiste oder Verringerung ihrer Höhe. Alternativ kann die umfängliche Leiste verstärkt oder in der Höhe vergrößert werden, um zu dem unteren Teil Gewicht hinzuzufügen.
  • Das Einrichten der beispielhaften umfänglichen Leiste, zum Beispiel auf dem Kanalboden, kann allgemein einfacher und weniger arbeitsintensiv sein als das Einführen eines Standrohrs in eine Öffnung, die in dem Kanalboden vorgesehen ist. Insbesondere kann die Leiste während der Herstellung des Kolbens als ein integraler Bestandteil gebaut werden, der nach seinem Einrichten auf dem Kanalboden entweder integral oder als ein getrennter Teil mit dem mindestens einen Kühlmitteleinlass und mindestens einen Kühlmittelauslass versehen wird. Bei einer beispielhaften Veranschaulichung kann sich die Leiste um den gesamten Umfang des Kolbens erstrecken.
  • Die Leiste kann integral mit dem Kanalboden ausgebildet sein, zum Beispiel durch Schmieden oder Gießen der Leiste integral mit dem unteren Teil oder mit dem Mantelteil. Die Leiste kann alternativ als ein getrennter Teil ausgebildet sein, der mit dem Kanalboden verbunden wird, zum Beispiel durch Schweißen oder durch Hartlöten/Löten.
  • Die Leiste kann auf dem Kanalboden in einer Mittenposition des Kanalbodens oder von der Mitte in Bezug auf die Breite des Kanalbodens versetzt positioniert sein. Derart kann der Strom des Kühlmittels gesteuert werden, um die Kühlleistung zu optimieren und die Kühlleistung anzupassen, um sich an die Erfordernisse jedes einzelnen Falls anzupassen. Die Leiste kann radial auswärts in Bezug auf eine zentrale Achse des Kolbens versetzt sein.
  • Der Durchmesser des mindestens einen Kühlmitteleinlasses entlang der umfänglichen Leiste kann kleiner sein als der Durchmesser des mindestens einen Kühlmittelauslasses, so dass der Ausfluss an erhitztem Kühlmittel garantiert und optional beschleunigt wird, um das Einströmen frischen Kühlmittels und Optimieren der Kühlleistung sicherzustellen. Außerdem kann die Passage zu/von dem Kühlkanal entlang der umfänglichen Leiste im Wesentlichen vertikal sein, oder kann abgewickelt sein oder kann, wie oben erwähnt, V-förmig sein. In bestimmten Fällen kann das Abwinkeln der Passage eine Ölmenge erhöhen, die in den Kanal forciert wird, wodurch ein Füllgrad des Kühlkanals verbessert wird. Außerdem kann die Passage länglich oder trichterförmig sein, um die Zugänglichkeit oder Einschränkung der Passage für Öl oder Kühlmittel, die zu dem Kühlkanal geliefert werden, fallspezifisch anzupassen.
  • Der beispielhafte Kolben kann in seiner einfachsten Veranschaulichung mit einem einzigen Kühlmitteleinlass und einem einzigen Kühlmittelauslass versehen sein, die einander diametral gegenüberliegend positioniert sind, um ein gesteuertes Hineinfließen und ein gesteuertes Herausfließen des Kühlmittels zu garantieren, zum Beispiel, indem das Hineinfließen und das Herausfließen des Kühlmittels radial um den Kolben getrennt werden.
  • Die 1 und 2 zeigen einen beispielhaften Kolben 10. Der Kolben 10 weist einen unteren Teil 11 und einen oberen Teil 12 auf. Beide Teile können aus einem geeigneten metallischen Material hergestellt sein.
  • Der obere Teil 12 kann einen Kolbenkranz 13 aufweisen, der eine Verbrennungsmulde 14 hat. Der obere Teil 12 ist ferner mit einem umfänglichen Feuersteg 15 versehen, und mit einem umfänglichen Ringaufnahmeteil 16 zum Aufnehmen der Kolbenringe (nicht gezeigt). Der untere Teil 11 ist mit einem Kolbenmantel 17 versehen, der Kolbenbolzenaugen 18 aufweist, die Kolbenbolzenbohrungen 19 zum Aufnehmen eines Kolbenbolzens (nicht gezeigt) definieren. Der untere Teil 11 ist ferner mit Lageroberflächen 21, die von dem Kolbenmantel 17 definiert werden, versehen. Der untere Teil 11 und der obere Teil 12 arbeiten zusammen, um einen umfänglichen und allgemein geschlossenen Kühlkanal 22, der einen Kanalboden 24 hat, zu definieren.
  • Bei diesem Beispiel bildet der obere Teil 12 im Wesentlichen den Kolbenkopf 10a des Kolbens 10, und der untere Teil 11 bildet im Wesentlichen den Kolbenmantel 17 des Kolbens 10. Natürlich sind andere Beispiele möglich, wobei der untere Teil 11 Teile des Kolbenkopfs 10a bilden kann, zum Beispiel jeweils einen Teil des Ringaufnahmeabschnitts 16 oder Teile der Verbrennungsmulde 14.
  • Bei dieser beispielhaften Veranschaulichung sind der untere Teil 11 und der obere Teil 12 durch Schweißen, zum Beispiel Laserschweißen, Reibungsschweißen verbunden, das in der Bildung von Reibungsschweißnähten (nicht gezeigt) resultiert, oder durch irgendein anderes Verfahren zum Zusammenfügen des unteren Teils 11 und des oberen Teils 12, das geeignet ist. Andere Verfahren zum Zusammenfügen des unteren Teils 11 und des oberen Teils 12 können angewandt werden.
  • Der obere Teil 12 und der untere Teil 11 können zum Beispiel durch Gießen oder Schmieden hergestellt werden. Bei diesem Beispiel wird während des Herstellungsprozesses des unteren Teils 11 ein Kanalboden 24 ausgebildet. Der Kanalboden 24 ist mit einer umfänglichen Leiste 25 versehen, die sich bei diesem Beispiel im Wesentlichen um den gesamten Umfang des Kolbens erstreckt. Die umfängliche Leiste 25 kann integral mit dem Kanalboden 24 ausgebildet sein. Die Leiste 25 und der Kanalboden 24 können folglich mit einem Kühlmitteleinlass 26 und einem Kühlmittelauslass 27, die einander diametral gegenüberliegend positioniert sind, versehen sein. Der untere Teil 11 und der obere Teil 12 können optional dazwischen bearbeitet, zusammengefügt und optional abschließend bearbeitet werden, was den fertigen Kolben 10 ergibt.
  • Nach dem Zusammenfügen des unteren Teils 11 und des oberen Teils 12, erstreckt sich die umfängliche Leiste 25 axial in den Kühlkanal 22, der von dem unteren Teil 11 und dem oberen Teil 12 gebildet wird. Bei dieser beispielhaften Veranschaulichung ist die Leiste 25 von der Mitte auf dem Kanalboden 24 in Bezug auf die Breite des Kanalbodens 24 versetzt positioniert. Genauer genommen ist die Leiste 25 in Bezug auf eine zentrale Achse M des Kolbens 10 radial nach außen versetzt. Der Kanalboden 24 ist daher in einen breiteren inneren Teil 24a und einen schmaleren äußeren Teil 24b geteilt. Die Höhe der Leiste 25, berechnet ausgehend von dem Kanalboden 24, kann derart definiert sein, dass innerhalb des Kühlkanals 22 der Füllstand des Kühlmittels nicht unter einen vorbestimmten Wert sinkt. Ferner kann die Höhe der umfänglichen Leiste 25 den Füllstand des Kühlmittels beeinflussen, wenn sich der Kolben 10 während des Kraftmaschinenbetriebs bewegt, das heißt während des Aufwärtshubs und während des Abwärtshubs des Kolbens 10, sowie wenn der Kolben 10 stillsteht. Genauer genommen kann eine Steigerung einer Höhe der Leiste 25, zum Beispiel in Bezug auf den Kanalboden 24, eine Kühlmittelmenge erhöhen, die in dem Kühlkanal 22 während des Betriebs zurückgehalten wird. Bei einer anderen beispielhaften Veranschaulichung kann eine Position oder Höhe der Einlassbohrung 26 der umfänglichen Leiste 25 ebenfalls einen Kühlmittelfüllstand beeinflussen, wenn sich der Kolben 10 in Betrieb befindet. Eine größere Höhe der Einlassbohrung 26 in Bezug auf den Kanalboden 24 kann zum Beispiel eine Kühlmittelmenge erhöhen, die während des Betriebs in dem Kühlkanal 22 zurückgehalten wird.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 und 4, ist eine beispielhafte Veranschaulichung eines unteren Kolbenteils 11a, der Kühlmittelbohrungen 26a hat, die eine oder mehrere abgewinkelte Passagen und/oder eine „V-förmige” Geometrie haben, gezeigt. Die Bohrungen 26a können zwei Auslässe oder Öffnungen 30a, 30b auf einer Innenseite haben, und eine tunnelartige Einlassbohrung oder Öffnung 32. Die zwei Öffnungen 30a, 30b können zusammenwirken, um zwei Passagen zu bilden, die abgewinkelt sind, zum Beispiel in Bezug auf eine Achse des Kolbens 10, die zu dem Kühlkanal 22 führen (in den 3 und 4 nicht gezeigt), die eine allgemein „V-förmige” Konfiguration bilden. Ein Kühlmittelstrom, der in die Einlassöffnung 32 eintritt (Richtung der in 4 gezeigten Pfeile) kann folglich allgemein in zwei Komponenten, die in den Kühlkanal 22 eintreten, anhand der zwei Öffnungen 30a, 30b aufgeteilt werden. Der einzige Einlass 32 und die zwei Auslässe 30a, 30b können daher das Teilen des hereinkommenden Kühlmittelstroms, der in dem Einlass 32 aufgenommen wird, zu jeder Seite des inneren Kanals erleichtern, das heißt mit einem Auslass, der zu jeder Seite der umfänglichen Leiste 25 führt. Eine Teilung des hereinkommenden Kühlmittelstroms kann einen Füllgrad des Kühlkanals 22 (in den 3 und 4 nicht gezeigt) und eine allgemeine Kühleffizienz des Kolbens 10 (in den 3 und 4 nicht gezeigt) verbessern.
  • Der Durchmesser des Kühlmitteleinlasses 26 kann kleiner sein als der Durchmesser des Kühlmittelauslasses 27. Derart kann es erhitztem Kühlmittel erlaubt werden, den Kühlkanal 22 relativ schnell über den Auslass 27 zu verlassen und durch frisches Kühlmittel ersetzt zu werden, das durch den Einlass 26 eintritt. Außerdem kann ein Verhältnis eine Größe des Kühlmitteleinlasses 26 im Vergleich zu dem Kühlmittelauslass 27 einen Füllgrad des Kühlkanals 22 ebenfalls beeinflussen. Wenn ein Kühlmittelauslass 27 zum Beispiel eine kleinere Querschnittfläche hat als der Kühlmitteleinlass 26, ist es wahrscheinlicher, dass sich Kühlmittel in größeren Mengen innerhalb des Kühlkanals 22 ansammelt als zum Beispiel, wenn der Kühlmittelauslass 27 dieselbe Größe hat oder eine größere Querschnittfläche hat als der Kühlmitteleinlass 26. Folglich kann ein einschränkenderer Auslass 27 im Vergleich zu dem Einlass 26 das Zurückhalten von Kühlmittel innerhalb des Kühlkanals 22 erhöhen, da der Einlass 26 allgemein mehr Kühlmittel, das in den Kühlkanal 22 strömt, zulässt, während der Auslass 27 für das Herausströmen von Kühlmittel aus dem Kühlkanal 22 einschränkender ist. Außerdem können der Kühlmitteleinlass 26 und/oder der Kühlmittelauslass 27 konfiguriert sein, um für den Kühlmittelstrom in den Kühlkanal 22 hinein und aus dem Kühlkanal 22 heraus auf eine Art mehr oder weniger einschränkend zu sein, die zusätzlich zu den oben erwähnten Einstellungen der Querschnittflächen des Einlasses 26 und/oder des Auslasses 27 geeignet ist. Nur beispielhaft können der Einlass 26 und/oder der Auslass 27 einen Querschnitt definieren, der entlang des Einlasses 26 und/oder das Auslasses 27 variiert. Bei einer beispielhaften Veranschaulichung, können der Einlass 26 und/oder der Auslass 27 trichterförmig sein, zum Beispiel, indem eine Querschnittfläche definiert wird, die entlang des Einlasses 26 oder des Auslasses 27 variiert. Bei einer anderen beispielhaften Veranschaulichung können der Einlass 26 und/oder der Auslass 27 entlang von Teilen des oder entlang des gesamten Einlasses 26 und/oder Auslasses 27 verlängert sein.
  • Wie oben erwähnt, kann die umfängliche Leiste 25 eine Vielzahl von Formen definieren, um eine gewünschte Kühlkanalkonfiguration und/oder Füllmerkmale bereitzustellen. Außerdem können die verschiedenen Formen und Konfigurationen allgemein ferner das fallspezifische Anpassen einer Kühlwirkung des Kühlkanals 22 und/oder der Leistung eines Kolbens 10, wie unten ausführlicher beschrieben, erlauben.
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform, die in 5A gezeigt ist, kann die umfängliche Leiste 25 eine allgemein gerundete Form entlang einer oberen Oberfläche der umfänglichen Leiste 25 definieren. Die gerundete Form kann Eckenteile 41a, 41b aufweisen, die eine gekrümmte Oberfläche innerhalb des Kühlkanals definieren, die Belastungen entlang der gekrümmten Oberflächen minimiert, zum Beispiel Restspannungen in der umfänglichen Leiste 25b von einem Formprozess in Zusammenhang mit der umfänglichen Leiste 25b.
  • Bei einem anderen Beispiel, das in 5B gezeigt ist, kann die umfängliche Leiste 25 eine versetzte Form definieren. Eine versetzte Form kann größere Kühlwirkung in Bereichen erlauben, in welchen mehr Kühlkanalfläche bereitgestellt ist. Spezifischer kann in dem Beispiel, das in 5B veranschaulicht ist, Kühlmittel dazu tendieren, sich auf einer radial inneren Seite 24a' der umfänglichen Leiste 25 anzusammeln, mindestens in einem größeren Ausmaß als auf einer radial äußeren Seite 24b', als ein Resultat der versetzten Form der umfänglichen Leiste 25, die einen größeren Teil des Volumens des Kühlkanals 22 auf der radial inneren Seite 24a' der umfänglichen Leiste 25 angeordnet ergibt.
  • Bei einer anderen beispielhaften Veranschaulichung kann die umfängliche Leiste 25 eine „Dachflächenform”, wie in 5C gezeigt, bilden. Bei diesem Beispiel treffen die schrägen Seiten 40a, 40b der umfängliche Leiste 25 an einem Scheitel 42, der allgemein in Bezug auf die umfänglichen Leiste 25 zentriert ist, aufeinander. Die schrägen Seiten 40a, 40b können das Wegströmen des Kühlmittels von dem Scheitel 42 begünstigen. Zusätzlich kann eine größere Höhe des Scheitels 42, zum Beispiel in Bezug auf den Kanalboden auf einer radial inneren Seite 24a' und/oder einem Kanalboden auf einer radial äußeren Seite 24b' Kühlmittel daran hindern, die umfängliche Leiste 25 in einem größeren Ausmaß zu durchqueren als zum Beispiel bei einer umfänglichen Leiste, bei der die Höhe der umfänglichen Leiste 25 kleiner ist als die axiale Höhe innerhalb des Kanals des Scheitels 42. Außerdem kann die größere Höhe des Scheitels 42 den Oberflächenbereich erhöhen, der entlang der umfänglichen Leiste 25c präsentiert wird, was den Wärmeübertragungsgrad zwischen der umfänglichen Leiste 25c und Öl unter anderem Kühlmittel in dem Kanal verbessern kann.
  • Das Kühlmittel, zum Beispiel Maschinenöl, kann durch den Kühlmitteleinlass 26 in den Kühlkanal 22 in Richtung der Pfeile 29, zum Beispiel durch eine Düse 28 injiziert oder anderswie forciert werden. Die umfängliche Leiste 25 kann daher allgemein zusätzliche Kolbenteile ersetzen, zum Beispiel ein Standrohr, wodurch die Herstellung des Kolbens 10 vereinfacht wird.
  • Im Hinblick auf die Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw., die hier beschrieben sind, muss man verstehen, dass, auch wenn die Schritte solcher Prozesse usw. als gemäß einer bestimmten Ordnungsabfolge auftretend beschrieben wurden, diese Prozesse mit den beschriebenen Schritten in einer anderen Reihenfolge als der hier beschriebenen ausgeführt umgesetzt werden können. Ferner muss man verstehen, dass bestimmte Schritte gleichzeitig ausgeführt werden könnten, dass andere Schritte hinzugefügt oder bestimmter Schritte, die hier beschrieben sind, weggelassen werden könnten. Mit anderen Worten werden die Beschreibungen der Vorgänge hier zum Zweck der Veranschaulichung bestimmte Ausführungsformen bereitgestellt und sollten nicht als die beanspruchte Erfindung einschränkend ausgelegt werden.
  • Es ist daher klar, dass die oben stehende Beschreibung dazu bestimmt ist, veranschaulichend und nicht einschränkend zu sein. Viele andere Ausführungsformen und Anwendungen als die bereitgestellten Beispiele wären bei der Lektüre der oben stehenden Beschreibung offensichtlich. Der Geltungsbereich der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die oben stehende Beschreibung bestimmt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die anliegenden Ansprüche, gemeinsam mit dem vollen Umfang der Äquivalente, auf die solche Ansprüche Anspruch haben. Es wird vorweggenommen und beabsichtigt, dass zukünftige Entwicklungen in den hier besprochenen Technologien auftreten, und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solche zukünftige Ausführungsformen eingebaut werden. Zusammenfassend sollte man verstehen, dass die Erfindung Änderungen und Variationen erfahren kann und nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt ist.
  • Alle Begriffe, die in den Ansprüchen verwendet werden, sollen ihre umfassendsten vernunftgemäßen Auslegungen erhalten und ihre gewöhnlichen Bedeutungen, wie sie der Fachmann der hier beschriebenen Technologien versteht, außer wenn das Gegenteil hier ausdrücklich angegeben ist. Insbesondere sollte der Gebrauch von Singularartikeln, wie zum Beispiel „ein”, die” „besagte” usw., als eines oder mehrere der angegebenen Elemente aufführend verstanden werden, außer wenn ein Anspruch eine explizite Beschränkung auf das Gegenteil erwähnt.

Claims (20)

  1. Kolben für einen Verbrennungsmotor, der Folgendes aufweist: einen unteren Teil, einen oberen Teil, wobei der untere Teil und der obere Teil zusammenwirken, um mindestens einen Teil eines allgemein geschlossenen umfänglichen Kühlkanals zu definieren, wobei der Kühlkanal teilweise durch einen Kanalboden definiert ist, und eine umfängliche Leiste, die auf dem Kanalboden positioniert ist, wobei die umfängliche Leiste mindestens einen Kühlmitteleinlass und mindestens einen Kühlmittelauslass, die sich durch den Kanalboden erstrecken, definiert.
  2. Kolben nach Anspruch 1, wobei die Leiste integral mit dem Kanalboden ausgebildet ist.
  3. Kolben nach Anspruch 1, wobei die Leiste als ein getrennter Teil ausgebildet ist, der mit dem Kanalboden verbunden ist.
  4. Kolben nach Anspruch 1, wobei die Leiste auf dem Kanalboden von der Mitte in Bezug auf eine Breite des Kanalbodens versetzt positioniert ist.
  5. Kolben nach Anspruch 1, wobei die Leiste in Bezug auf eine zentrale Achse des Kolbens radial nach außen versetzt ist.
  6. Kolben nach Anspruch 1, wobei ein erster Durchmesser mindestens eines Kühlmitteleinlasses kleiner ist als ein zweiter Durchmesser mindestens eines Kühlmittelauslasses.
  7. Kolben nach Anspruch 1, wobei ein einziger Kühlmitteleinlass und ein einziger Kühlmittelauslass vorgesehen sind.
  8. Kolben nach Anspruch 7, wobei der einzige Kühlmitteleinlass und der einzige Kühlmittelauslass einander diametral gegenüberliegend positioniert sind.
  9. Kolben nach Anspruch 1, wobei sich die umfängliche Leiste im Wesentlichen um einen gesamten Umfang des Kolbens erstreckt.
  10. Kolben nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Kühlmittelauslass zwei Kühlmittelauslässe aufweist, wobei sich die zwei Kühlmittelauslässe von einem einzigen Kühlmitteleinlass weg erstrecken, um eine allgemein V-förmige Passage zu definieren.
  11. Kolben nach Anspruch 1, wobei der Kühlmittelauslass in Bezug auf einen dazugehörenden Kühlmitteleinlass positioniert ist, um eine abgewinkelte Passage zu bilden, die sich in den Kühlkanal erstreckt.
  12. Kolben nach Anspruch 1, wobei die umfängliche Leiste gegenüberliegende gerundete Teile definiert.
  13. Kolben für einen Verbrennungsmotor, der Folgendes aufweist: einen Kolbenkopf, der einen Kolbenkranz, eine umfängliche Feuerleiste und einen umfänglichen Ringaufnahmeteil aufweist, und einen Kolbenmantel, der Kolbenbolzenaugen aufweist, die Kolbenbolzenbohrungen definieren, wobei die Kolbenbolzenaugen durch Lagerflächen verbunden sind, wobei der Mantel mit dem Kolbenkopf zusammenwirkt, um einen umfänglich geschlossenen Kühlkanal benachbart zu dem Ringaufnahmeteil zu definieren, wobei der Kühlkanal einen Kanalboden aufweist, wobei der Kolben einen unteren Teil und einen oberen Teil aufweist, die beide zusammenwirken, um mindestens teilweise den Kühlkanal zu bilden, wobei der untere Teil mindestens den Kanalboden des Kühlkanals bildet, und wobei eine umfängliche Leiste auf dem Kanalboden eingerichtet ist, mindestens ein Kühlmitteleinlass und mindestens ein Kühlmittelauslass von der umfänglichen Leiste definiert sind, wobei sich jeder des mindestens einen Kühlmitteleinlasses und des mindestens einen Kühlmittelauslasses durch den Kanalboden erstreckt.
  14. Kolben nach Anspruch 12, wobei die Leiste integral mit dem Kanalboden ausgebildet ist.
  15. Kolben nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste als ein getrennter Teil ausgebildet ist, der mit dem Kanalboden verbunden ist.
  16. Kolben nach Anspruch 2, wobei die Leiste auf dem Kanalboden von der Mitte in Bezug auf eine Breite des Kanalbodens versetzt positioniert ist.
  17. Kolben nach Anspruch 15, wobei die Leiste in Bezug auf eine zentrale Achse des Kolbens radial nach außen versetzt ist.
  18. Kolben nach Anspruch 12, wobei ein erster Durchmesser des mindestens einen Kühlmitteleinlasses kleiner ist als ein zweiter Durchmesser des mindestens einen Kühlmittelauslasses.
  19. Kolben nach Anspruch 2, wobei der einzige Kühlmitteleinlass und der einzige Kühlmittelauslass einander diametral gegenüberliegend positioniert sind.
  20. Kolben nach Anspruch 12, wobei sich die umfängliche Leiste im Wesentlichen um einen gesamten Umfang des Kolbens erstreckt.
DE112012004427.4T 2011-10-24 2012-10-23 Kolben für einen Verbrennungsmotor Withdrawn DE112012004427T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/279,671 2011-10-24
US13/279,671 US8739755B2 (en) 2011-10-24 2011-10-24 Piston for an internal combustion engine
PCT/US2012/061461 WO2013062955A1 (en) 2011-10-24 2012-10-23 Piston for an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112012004427T5 true DE112012004427T5 (de) 2014-07-10

Family

ID=47226407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112012004427.4T Withdrawn DE112012004427T5 (de) 2011-10-24 2012-10-23 Kolben für einen Verbrennungsmotor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8739755B2 (de)
CN (1) CN104160137B (de)
DE (1) DE112012004427T5 (de)
WO (1) WO2013062955A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015002322A1 (de) * 2015-02-26 2016-09-01 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD737861S1 (en) * 2009-10-30 2015-09-01 Caterpillar Inc. Engine piston
WO2014059221A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Mahle International Gmbh Piston with cooling gallery and cooling gallery fins
EP3039273A1 (de) * 2013-08-29 2016-07-06 Federal-Mogul Corporation Doppelt geschweisster stahlkolben mit vollem schaft
CN107250519A (zh) * 2014-12-19 2017-10-13 费德罗-莫格尔有限责任公司 具有含增强进油口的冷却通道的活塞及其构建方法
WO2016100936A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Federal-Mogul Corporation Piston with cooling gallery having enhaced oil inlet and method of construction thereof
US9759119B2 (en) * 2015-01-14 2017-09-12 Achates Power, Inc. Piston cooling for opposed-piston engines
CN106032778B (zh) * 2015-03-16 2020-07-28 福特环球技术公司 具有改进冷却结构的活塞以及采用该结构的发动机
US10202936B2 (en) * 2015-04-09 2019-02-12 Tenneco Inc. Zero oil cooled (ZOC) piston incorporating heat pipe technology
CN106704020B (zh) * 2015-11-17 2019-08-30 强哲菲 内燃机活塞
US10294887B2 (en) 2015-11-18 2019-05-21 Tenneco Inc. Piston providing for reduced heat loss using cooling media
US10247133B2 (en) * 2016-01-25 2019-04-02 Tenneco Inc. Piston with cooling gallery radiator and method of construction thereof
DE102017211335A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, Kolben für einen Verbrennungsmotor, Kolbenrohling zur Herstellung des Kolbens sowie Gießform oder Schmiedegesenk zur Herstellung eines Kolbenrohlings
US11326549B2 (en) * 2020-01-21 2022-05-10 Ford Global Technologies, Llc 218-0266 volcano-shaped inlet of piston oil-cooling gallery
CN114278455B (zh) * 2020-09-27 2023-12-19 马勒汽车技术(中国)有限公司 具有分流式内冷流道的活塞

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3613521A (en) 1968-11-07 1971-10-19 Komatsu Mfg Co Ltd Piston for internal combustion engine
US4180027A (en) 1977-07-20 1979-12-25 Mack Trucks, Inc. Two-piece oil-cooled piston
JPH02301648A (ja) 1989-05-17 1990-12-13 Yamaha Motor Co Ltd 内燃機関用ピストンの冷却機構
DE10132446A1 (de) 2001-07-04 2003-01-30 Ks Kolbenschmidt Gmbh Kolben, bestehend aus zusammengeschweißtem Ober- und Unterteil
US6491013B1 (en) 2001-09-19 2002-12-10 Federal-Mogul World Wide, Inc. Closed gallery piston having reinforced oil hole
FR2839116B1 (fr) 2002-04-24 2004-10-15 Renault Sa Piston a galerie de refroidissement pour moteur a combustion interne
US6920860B2 (en) * 2003-10-06 2005-07-26 Mahle Gmbh Cooling channel cover for a one-piece piston of an internal combustion engine
US8171842B2 (en) 2007-06-20 2012-05-08 Mahle International Gmbh Two-piece twist lock piston
US20110265743A1 (en) * 2008-07-03 2011-11-03 Volvo Lastvagnar Ab Piston for an internal combustion engine
DE102008034430B4 (de) 2008-07-24 2015-02-19 Ks Kolbenschmidt Gmbh Reibgeschweißter Stahlkolben mit optimiertem Kühlkanal
DE102011013113A1 (de) * 2011-03-04 2012-09-06 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015002322A1 (de) * 2015-02-26 2016-09-01 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor

Also Published As

Publication number Publication date
US20130098316A1 (en) 2013-04-25
CN104160137A (zh) 2014-11-19
WO2013062955A8 (en) 2014-01-09
CN104160137B (zh) 2017-02-15
US8739755B2 (en) 2014-06-03
WO2013062955A1 (en) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112012004427T5 (de) Kolben für einen Verbrennungsmotor
DE102016208832B4 (de) Kolben für Verbrennungsmotoren
DE69917904T2 (de) Kolben mit einem rohr für die zufuhr von öl zum kühlen eines kolbenbodens
EP2222947B1 (de) Gusskolben mit stützrippen und verfahren zur herstellung eines solchen kolbens
EP2142323B1 (de) Giesskern zur bildung eines kühlkanals in einem giesstechnisch hergestellten kolben
EP3129629B1 (de) Verlängerter kühlkanalzulauf für kühlkanalkolben und verfahren zu seinem betrieb
DE102005029417A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor
WO2007031107A1 (de) Kolben, insbesondere kühlkanalkolben, mit drei reibschweisszonen
DE112012001134T5 (de) Zylinderblock und Herstellverfahren dafür
EP1815122A1 (de) Kolben für einen verbrennungsmotor und kombination eines kolbens mit einer öleinspritzanordnung
DE69723525T2 (de) Brennkraftmaschine-Zylinderblock und dessen Verfahren
DE102014205118A1 (de) Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine
EP2342441A1 (de) Kühlkanalkolben einer brennkraftmaschine mit einem verschlusselement, das den kühlkanal verschliesst
DE102016217000B4 (de) Blockeinsatz und Zylinderstruktur eines Fahrzeugmotors, der diesen aufweist
WO2014190962A1 (de) Kolben für einen verbrennungsmotor
EP3004611A1 (de) Kolben für einen verbrennungsmotor
DE102018119649A1 (de) Kolbenmuldenrand mit ermüdungsbeständigkeit
DE102014204089A1 (de) Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine
AT515220B1 (de) Zylinderblock einer Verbrennungskraftmaschine in Monoblock - Bauweise und Gießform zu dessen Herstellung
DE102004038464A1 (de) Kolben, insbesondere Kühlkanalkolben, mit drei Reibschweißzonen
WO2013004214A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor
DE102016214224B4 (de) Zylinderblock für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor
WO2015124749A1 (de) Kolben mit einem strömungsgünstige ölführungsflächen aufweisenden offenem kühlraum sowie ein verfahren zur kühlung dieses kolbens
DE10113639A1 (de) Kühlkanal für einen flüssigkeitsgekühlten Kolben
DE10247728A1 (de) Kolben mit Kühlkanal mit variablem Querschnitt

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination