DE202006020280U1

DE202006020280U1 - Cooling channel piston

Info

Publication number: DE202006020280U1
Application number: DE202006020280U
Authority: DE
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: DE102006056013A1

Abstract

Kolben (1) einer Brennkraftmaschine, in dem ein radial umlaufender Kühlkanal (7a, 7b) beabstandet zu einem Kolbenboden (3) sowie zu einem Ringfeld (6) integriert ist und der Kühlkanal (7a, 7b) zumindest eine Zuströmöffnung (17, 22a, 22b) und zumindest eine Abströmöffnung (19, 23a, 23b) einschließt, über die ein Kühlmittel einströmen bzw. abströmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (7a, 7b):
– ein weitestgehend stehend oval ausgerichtetes Querschnittsprofil bildet;
– umfangsseitig sowohl in einer Höhe als auch in einer Breite variierende Querschnittsprofile aufweist;
– zumindest bereichsweise einen sich in Richtung des Kolbenbodens (3) ausgerichteten Kanalabschnitt einschließt (11a, 11b);
– eine zu einem Ringfeld (6) parallel verlaufende Außenwandung (12) und eine geneigt in Richtung des Kolbenbodens (3) ausgerichtete Innenwandung (13) umfasst;
– durch einen in den Kolben (1) eingebrachten löslichen Kern (30) hergestellt ist;
– mit zumindest einer ortsfest angeordneten Einspritzdüse (26a, 26b) zusammenwirkt.Piston (1) of an internal combustion engine, in which a radially encircling cooling channel (7a, 7b) is integrated to a piston bottom (3) and to a ring field (6) and the cooling channel (7a, 7b) at least one inflow opening (17, 22a, 22b) and at least one outflow opening (19, 23a, 23b), via which a coolant can flow in or out, characterized in that the cooling channel (7a, 7b):
- Forms a largely standing oval shaped cross-sectional profile;
- Has circumferentially varying both in height and in a width cross-sectional profiles;
- At least partially includes a in the direction of the piston head (3) aligned channel portion (11a, 11b);
- One to a ring field (6) parallel outer wall (12) and an inclined in the direction of the piston head (3) aligned inner wall (13);
- Is made by a in the piston (1) introduced soluble core (30);
- With at least one stationary injection nozzle (26 a, 26 b) cooperates.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkanalkolben einer Brennkraftmaschine, in dem ein radial umlaufender Kühlkanal beabstandet zu einem Kolbenboden und einem Ringfeld integriert ist. Für die Beaufschlagung mit einem Kühlmittel schließt der Kühlkanal zumindest eine Zuströmöffnung und zumindest eine Abströmöffnung ein, über die das Kühlmittel in den Kühlkanal einströmen bzw. abströmen kann.The The invention relates to a cooling channel piston of an internal combustion engine, in which a radially encircling cooling channel spaced apart to a piston crown and a ring field is integrated. For the admission with a coolant includes the cooling channel at least one inflow opening and at least one outflow opening, over the the coolant in the cooling channel pour in or can flow out.

Bei thermisch hochbelasteten Kolben besteht die Gefahr einer Wärmealterung, wodurch beispielsweise die Legierung des Kolbenwerkstoffs an Festigkeit und Formsteifigkeit verliert. Um die thermischen Belastungen auf den Kolben zu minimieren, kommen Kühlkanalkolben zum Einsatz. Im Kolbenboden sind dazu ringförmige, als Kühlkanäle bezeichnete Hohlräume vorgesehen, durch die ein Kühlmittel, insbesondere das Schmieröl der Brennkraftmaschine zirkuliert. Die Wirksamkeit der Kühlung wird von der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels und von einem Wärmeübergang der Kühlkanaloberfläche beeinflusst. Bei bekannten Kolben mit integriertem umlaufenden Kühlkanal wird von einer in dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angebrachten Einspritzdüse als Kühlmittel eine Teilmenge von dem Schmieröl in die Zuströmöffnung des Kühlkanals gespritzt.at thermally highly stressed pistons there is a risk of heat aging, whereby, for example, the alloy of the piston material to strength and loses stiffness. To the thermal loads To minimize the piston, cooling channel pistons are used. In the piston crown are annular, referred to as cooling channels cavities provided by a coolant, especially the lubricating oil the internal combustion engine circulates. The effectiveness of the cooling will from the flow velocity of the coolant and from a heat transfer the cooling channel surface influenced. In known pistons with integrated circumferential cooling channel is from one in the crankcase the internal combustion engine mounted injector as coolant a subset of the lubricating oil in the inflow opening of the cooling channel injected.

Aus der DE 102 21 561 A1 ist ein Kühlkanalkolben bekannt, bei dem der Kühlkanal an seinem zum Kolbenschaft offenen Ende durch ein separates, als Federteil bezeichnetes Blechelement verschlossen ist. Der Kühlkanal dient weiterhin zur Aufnahme eines umlaufenden Ölleitrings, der den Kühlkanal in unterschiedliche Stufen aufteilt, wodurch sich abweichende Höhen und Abschnitte unterschiedlicher Kühlkanalvolumina des Kühlkanals einstellen. Nachteilig erfordert dieses Kühlkanalkonzept einen vergrößerten Bauteileumfang, verbunden mit hohen Herstellkosten.From the DE 102 21 561 A1 a cooling channel piston is known in which the cooling channel is closed at its end open to the piston shaft by a separate, called spring part sheet metal element. The cooling channel also serves to receive a circumferential Ölleitrings, which divides the cooling channel into different stages, thereby setting different heights and sections of different cooling channel volumes of the cooling channel. Disadvantageously, this cooling channel concept requires an increased component size, combined with high production costs.

Die DE 34 44 661 A1 zeigt einen flüssigkeitsgekühlten Kolben, der im Bereich des Kolbenbodens, mit von einem Ringkanal ausgehenden, sternförmig angeordneten, radial mit einer leichten Neigung zur Querschnittsebene des Kolbens verlaufenden Kühlkanälen versehen ist. Das Kühlmittel wird über getrennte Einspritzdüsen in zwei gegenüberliegende Zuströmöffnungen in den Ringkanal eingespritzt und tritt über eine zentrale Abströmöffnung aus, in die alle sternförmigen Kühlkanäle münden. Alle Kühlkanäle dieses Kolbens weisen konstante Strömungsquerschnitte auf und berücksichtigen somit nicht die unterschiedlich thermisch belasteten Zonen des Kolbens, beispielsweise durch entsprechend angepasste Strömungsquerschnitte.The DE 34 44 661 A1 shows a liquid-cooled piston, which is provided in the region of the piston head, with an outgoing from an annular channel, arranged in a star-shaped, radially extending with a slight inclination to the cross-sectional plane of the piston cooling channels. The coolant is injected via separate injection nozzles into two opposite inflow openings in the annular channel and exits via a central outflow opening into which all star-shaped cooling channels open. All cooling channels of this piston have constant flow cross-sections and thus do not take into account the differently thermally loaded zones of the piston, for example by correspondingly adapted flow cross sections.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkanalkolben mit einer verbesserten Kühlleistung bereitzustellen, wobei die Gestaltung des Kühlkanals eine dem jeweiligen Kühlungsbedarf angepasste geometrische Form aufweist.Of the Invention is based on the object, a cooling channel piston with an improved cooling capacity be provided, wherein the design of the cooling channel a the respective cooling requirements has adapted geometric shape.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The The object is solved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Kühlkanal mit einem weitestgehend stehend oval ausgerichteten Querschnittsprofil bzw. Durchströmquerschnitt so auszubilden, dass die Höhe und die Breite sowie der Innen- und der Außendurchmesser des Kühlkanals umfangsseitig variiert. Der Kühlkanal gemäß der Erfindung schließt außerdem eine zu einem Ringfeld parallel verlaufende Außenwandung sowie eine geneigt bzw. schräg in Richtung des Kolbenbodens verlaufende Innenwandung ein. Diese konstruktive Auslegung des Kühlkanals, die Abschnitte unterschiedlicher Querschnittsprofile und Kühlkanalvolumina umfasst, bewirkt unterschiedliche Verweilzeiten des Kühlmittels in einzelnen Abschnitten, wodurch der Kühlkanal vorteilhaft auf die jeweiligen Zonen schwankender thermischer oder mechanischer Belastungen des Kolbens abgestimmt werden kann. Die sich umfangsseitig ändernden Querschnittsprofile können weiterhin so gestaltet werden, dass sich Querschnittssprünge einstellen, verbunden mit einer Variierung der Strömungsgeschwindigkeit, die einen Kühlmittelrücklauf und somit einen Kühlmittelstau wirksam unterbinden.According to the invention, it is provided the cooling channel with a largely standing oval-shaped cross-sectional profile or flow cross section train so that the height and the width and the inner and outer diameter of the cooling channel varies circumferentially. The cooling channel according to the invention includes Furthermore one to a ring field parallel outer wall and one inclined or obliquely in the direction of the piston head extending inner wall. These constructive design of the cooling channel, the sections of different cross-sectional profiles and cooling channel volumes includes causes different residence times of the coolant in individual sections, whereby the cooling channel beneficial to the respective zones of fluctuating thermal or mechanical loads of the piston can be tuned. The circumferentially changing Cross-sectional profiles can continue to be designed so that cross-section jumps set, associated with a variation of the flow rate, which is a coolant return and thus a coolant accumulation effective prevention.

Der erfindungsgemäße Kühlkanal umfasst zumindest bereichsweise weiterhin eine sich in Richtung des Kolbenbodens erstreckende, insbesondere verjüngende Verlängerung, die im Rahmen dieser Beschreibung als Kühlkanalabschnitt bezeichnet wird. Dieser sich in den radial umlaufenden Raum zwischen der Brennraummulde und dem Ringfeld erstreckende Kühlkanalabschnitt ermöglicht die thermisch hoch beanspruchten Zonen des Kolbens gezielt zu kühlen. Dabei vergrößert der Kühlkanalabschnitt das Querschnittsprofil des Kühlkanals und damit das Kühlkanalvolumen, und bewirkt eine verbesserte Kühlleistung, ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Kolbens, insbesondere des Kolbenbodens. Vorteilhaft kann die Kontur des Kühlkanalabschnitts auch einer komplexen Formgebung der Brennraummulde folgen, unter Einhaltung einer für die Bauteilfestigkeit des Kolbens erforderlichen Mindestwandstärke. Die Mindestwandstärke wird so gewählt, dass sich stets ein größtmögliches Querschnittsprofil des Kühlkanals einstellt. Bevorzugt umfasst der Kühlkanal geometrisch gleiche, d.h. wiederkehrende Strukturen oder Formgebungen. Die geometrischen Strukturen innerhalb des Kühlkanals sind so gestaltet, dass sich eine verbesserte Bauteilsteifigkeit des Kolbens einstellt.Of the Cooling channel according to the invention includes, at least in some areas, a further towards the piston crown extending, in particular tapered extension, in the context of this description as a cooling passage section referred to as. This is in the radial circumferential space between the combustion bowl and the ring field extending cooling passage section allows To specifically cool the highly stressed areas of the piston. there increases the Cooling duct section the cross-sectional profile of the cooling channel and thus the cooling channel volume, and causes improved cooling performance, without impairment the strength of the piston, in particular the piston crown. Advantageous The contour of the cooling duct section can also follow a complex shape of the combustion bowl, under compliance one for the component strength of the piston required minimum wall thickness. The Minimum wall thickness is chosen that always the largest possible Cross-sectional profile of the cooling channel established. Preferably, the cooling channel comprises geometrically identical, i.e. recurring structures or shapes. The geometric ones Structures within the cooling channel are designed so that an improved component stiffness of the piston.

Die Erfindung gewährleistet eine gewünschte intensive Kolbenkühlung, verbunden mit einer effektiven thermischen Abschirmung des Ringfeldes, insbesondere des Ringträgers und bewirkt damit eine Absenkung der Randtemperatur der Brennraummulde sowie der Ringfeldtemperatur. Das erfindungsgemäße Kolbenkonzept ist aufgrund der verbesserten Kühlwirkung für höchstbelastete Brennkraftmaschinen einsetzbar und auch auf Kolben aus Aluminium übertragbar. Die gezielte, verbesserte Kühlung in dem erfindungsgemäßen Kolben führt zu einer bleibend hohen Festigkeit und Formsteifigkeit und somit zu einer verlängerten Kolbenlebensdauer und damit zu einer Senkung der Betriebskosten.The Invention ensured a desired one intensive piston cooling, connected to an effective thermal shielding of the ring field, in particular of the ring bearer and thus causes a lowering of the edge temperature of the combustion bowl and the ring field temperature. The piston concept according to the invention is due to the improved cooling effect for highly loaded Can be used internal combustion engines and also transferable to aluminum pistons. The targeted, improved cooling in the piston according to the invention leads to a consistently high strength and dimensional stability and thus too an extended one Piston life and thus to a reduction in operating costs.

Der komplex gestaltete Kühlkanal kann durch einen lösbaren Gießkern, insbesondere einen Salz- oder Sandkern hergestellt werden. Dazu wird der Kern vor dem Gießen in das Gießwerkzeug eingebracht und während des Abgießens von der Gießschmelze eingeschlossen. Nach dem Erstarren der Gießschmelze kann mittels Bohrungen, die gleichzeitig die Zuström- und die Abströmöffnung festlegen, der lösliche Kern ausgespült werden. Um den Kühlkanal optimal mit dem Kühlmittel zu beaufschlagen, ist zumindest eine ortsfest angeordnete Einspritzdüse vorgesehen, von der ausgehend das Kühlmittel in die Zuströmöffnung des Kühlkanals einspritzt. wird.Of the Complex designed cooling channel can be solved by a detachable casting core, in particular a salt or sand core are produced. To will be the core before casting in the casting tool introduced and while of pouring from the casting melt locked in. After solidification of the casting melt can by means of holes, at the same time the inflow and determine the discharge opening, the soluble Core rinsed out become. To the cooling channel optimal with the coolant to act upon, at least one stationarily arranged injection nozzle is provided, starting from the coolant in the inflow opening of cooling channel injects. becomes.

Eine bevorzugte geometrische Auslegung sieht vor, dass für den Kühlkanalabschnitt endseitig eine Breite „b₂" zwischen > 1,5 mm und < 4 mm vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung schließt der Kühlkanal in Verbindung mit dem Kühlkanalabschnitt umfangsseitig in zumindest einem Bereich ein Verhältnis zwischen einer Höhe „h" zu einer maximalen Breite „b₁" von ≥ 3 ein. In der Einbaulage des Kühlkanals stellt sich weiterhin ein Abstandsmaß zwischen einem Scheitel des Kühlkanalabschnitts und dem Kolbenboden ein, das kleiner ist als eine Feuersteglänge. Diese Angaben zu der Auslegung und Lage des Kühlkanals gewährleisten eine optimale Kühlmittelbeaufschlagung ohne nachteilige Beeinflussung der Bauteilfestigkeit des Kolbens.A preferred geometric design envisages that a width "b ₂ "between> 1.5 mm and <4 mm is provided for the cooling duct section at the end.The cooling duct in connection with the cooling duct section encloses a ratio in at least one area in the circumferential direction a height "h" to a maximum width "b ₁ " of ≥ 3. In the installation position of the cooling channel, a distance between a vertex of the cooling passage section and the piston head is still smaller than a land length and position of the cooling channel ensure optimum coolant loading without adversely affecting the component strength of the piston.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlkanal zumindest im Bereich der Kolbenschäfte durch Kühlkanalabschnitte verlängert ist. Dieser sich in Richtung des Kolbenbodens erstreckende Bereich des Kühlkanals ist verjüngt oder eingeschnürt ausgeführt. Alternativ dazu bietet es sich an, den Kühlkanal mit einem umfangseitigen Kanalabschnitt zu kombinieren. Unabhängig von der Gestaltung mündet der Kanalabschnitt bevorzugt in einen oberhalb des Ringfeldes in dem Oberteil des Kolbens positionierten, umlaufenden oder einzelne Sektoren bildenden Ringkanal. Bevorzugt ist der Kanalabschnitt mit einer Einschnürung versehen, die einen beschleunigten Kühlmitteltransport von dem Kühlkanal in den Ringkanal auslöst, wodurch sich eine effiziente Kühlung des Ringfeldes, insbesondere des Ringträgers sowie der Brennraummulde einstellt.According to the invention is provided that the cooling channel is extended by cooling duct sections at least in the region of the piston shafts. This in the direction of the piston head extending portion of the cooling channel is rejuvenated or constricted executed. Alternatively, it is advisable to the cooling channel with a peripheral side Channel section to combine. Irrespective of the design, it leads to Channel section preferably in one above the ring field in the Upper part of the piston positioned, circumferential or individual sectors forming annular channel. Preferably, the channel section is with a constriction provided an accelerated coolant transport from the cooling channel triggers into the ring channel, which results in efficient cooling the ring field, in particular the ring carrier and the combustion bowl established.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zwecks Erzielung einer gesteigerten Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels sieht vor, die Zuströmöffnung oder einen begrenzten, die Zuströmöffnung einschließenden Abschnitt als Drallkanal auszubilden. Diese Maßnahme begünstigt ebenfalls einen beschleunigten Austausch des Kühlmittels in dem eingeschnürten, verengten Kanalabschnitt, einschließlich eines oberen Scheitelbereichs des Kühlkanals oder eines Ringkanals.A advantageous embodiment in order to achieve an increased flow velocity of the coolant provides the inflow opening or a limited, the inflow opening enclosing section form as a swirl channel. This measure also favors an accelerated one Replacement of the coolant in the constricted, narrowed channel section, including an upper apex area of the cooling channel or a ring channel.

Die unterschiedlichen mechanischen Beanspruchungen des Kolbens beachtend, schließt der Kühlkanal wechselweise fallende und steigende Abschnitte ein. Die auch als Höhen und Täler zu bezeichnenden, zumindest eine Wand des Kühlkanals begrenzenden Abschnitte sind vorteilhaft symmetrisch zueinander angeordnet, wodurch sich geometrisch gleiche, d.h. wiederkehrende Strukturen oder Formen einstellen. Die Erfindung ermöglicht eine weitestgehend übereinstimmende beabstandete Anordnung des Kühlkanals und des Kühlkanalabschnittes zu dem Ringfeld, dem Kolbenboden und der Brennraummulde, wodurch die thermisch stark beanspruchten Kolbenzonen wirksam gekühlt werden.The paying attention to different mechanical stresses of the piston, includes the cooling channel alternately falling and rising sections. The as well Heights and Valleys too indicative, at least one wall of the cooling channel limiting sections are advantageously arranged symmetrically to each other, resulting in geometrically the same, i. recurring structures or shapes to adjust. The invention allows a largely coincidental spaced arrangement of the cooling channel and the cooling passage section to the ring field, the piston crown and the combustion bowl, whereby the thermally stressed piston zones are effectively cooled.

Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aufbau umfasst der Kühlkanal zumindest zwei diametral lokale Stege. Die Stege haben die Aufgabe, den Zulauf und den Ablauf des zirkulierenden Kühlmittels, d.h. die Strömung des Kühlmittels innerhalb des Kühlkanals zu beeinflussen. Vorteilhaft sind die diametral gegenüberliegenden Stege im Bereich der Zuströmöffnung und der Abströmöffnung des Kühlkanals angeordnet. Zur Realisierung der Stege ist der zur Herstellung des Kühlkanals vorgesehene lösliche Salzkern, der in eine Gießform eingesetzt und von einer Gießschmelze umgeben wird, mit zwei gegenüberliegenden Vertiefungen versehen, die nach dem Gießen des Kolbens und dem Entfernen des löslichen Kerns die Stege bilden. Der Konturverlauf bzw. eine Scheitellinie des Kühlkanals sieht einen wellenförmigen Verlauf vor, mit einem Anstieg, einer maximalen Höhe im Stegbereich und um 90° versetzt dazu einen Bereich geringster Höhe.According to one another structure according to the invention includes the cooling channel at least two diametrically local bridges. The webs have the task, the Inlet and drain of the circulating coolant, i. the flow of refrigerant within the cooling channel to influence. Advantageously, the diametrically opposite Webs in the region of the inflow opening and the outflow opening of cooling channel arranged. For the realization of the webs is the for the production of the cooling channel intended soluble salt core, in a mold used and from a casting melt is surrounded with two opposite Recesses provided after the casting of the piston and the removal of the soluble Kerns form the webs. The contour or a crest line of the cooling channel looks a wavy Course before, with a rise, a maximum height in the bridge area and offset by 90 ° an area of least height.

Bevorzugt ist im Bereich der Zuströmöffnung des Kühlkanals ein Strahl- oder Strömungsteiler vorgesehen, wodurch sich das in den Kühlkanal einströmende Kühlmittel aufteilt und im Gegenstrom den Kühlkanal in zwei Kanalhälften durchströmt. Als Strömungsteiler eignet sich beispielsweise eine lokale Einschnürung oder ein kegelförmiger Einsatz im Bereich der Zuströmöffnung, mit der eine gewollte Aufteilung der Kühlmittelströmung erreichbar ist. Die Erfindung schließt außerdem vorteilhaft einen aufgeweiteten, einen Strömungssammler bildenden Abschnitt des Kühlkanals ein. Dieser bevorzugt im Bereich der Abströmöffnung vorgesehene aufgeweitete Abschnitt verringert die Strömungsgeschwindigkeit und verbessert damit den Austritt des erwärmten Kühlmittels aus dem Kühlkanal.Preferably, a jet or flow divider is provided in the region of the inflow opening of the cooling channel, whereby the coolant flowing into the cooling channel is divided and flows through the cooling channel into two channel halves in countercurrent flow. As a flow divider, for example, a local constriction or a conical insert in the region of the inflow opening, with which a deliberate division of the coolant flow is achievable. The invention also advantageously includes an expanded Ab forming a flow collector cut the cooling channel. This expanded portion, which is preferably provided in the region of the outflow opening, reduces the flow velocity and thus improves the exit of the heated coolant from the cooling channel.

Zur Kühlmittelbeaufschlagung des Kühlkanals wird von der Einspritzdüse ausgehend das Kühlmittel in einem weitestgehend parallel zu einer Kolbenlängsachse ausgerichteten Freistrahl in die Zuströmöffnung eingespritzt. Diese Anordnung gewährleistet in allen Kolbenpositionen eine optimale, die Kühlleistung verbessernde Befüllung der Kühlkanals.to coolant application of the cooling channel is from the injector starting the coolant in a free jet aligned as far as possible parallel to a piston longitudinal axis injected into the inflow opening. This arrangement ensures in all piston positions an optimal, the cooling performance improving filling of Cooling channel.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Darstellung einer Kombikühlung bildet der Kühlkanal zwei weitestgehend übereinstimmende, getrennte Kühlkanalhälften. Das Kühlmittel tritt dabei über separate, benachbart angeordnete Zuströmöffnungen ein und zirkuliert im Gegenstrom durch die Kanalhälften zu den bevorzugt diametral den Zuströmöffnungen gegenüberliegenden Austrittsöffnungen. Die Einspritzung des Kühlmittels erfolgt dabei über eine Einspritzdüse, deren geteilter Freistrahl die benachbarten Zuströmöffnungen beaufschlagt, oder über zwei getrennte Einspritzdüsen. Die zwei Kühlkanalhälften können alternativ mit einem im Gleichstrom zirkulierenden Kühlmittel beaufschlagt werden. Dazu umfasst der Kühlkanal zwei diametral gegenüberliegende versetzte Zuströmöffnungen und Abströmöffnungen. Entsprechend dazu wird das Kühlmittel über getrennte Einspritzdüsen in die versetzt angeordneten Zuströmöffnungen eingespritzt.According to one Another embodiment of the invention for displaying a combined cooling forms the cooling channel two largely identical, separate cooling duct halves. The coolant occurs over it separate, adjacently arranged inflow openings and circulates in countercurrent through the channel halves to the diametrically opposite to the inflow preferably diametrically Exit ports. Injection of a coolant takes place via an injection nozzle, their divided free jet the adjacent inflow openings charged or over two separate injectors. The two cooling channel halves can alternatively be acted upon by a circulating in the DC coolant. This includes the cooling channel two diametrically opposite staggered inflow openings and outflow openings. Accordingly, the coolant is separated injectors injected into the staggered inlet openings.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die diese nicht beschränkt ist, sind nachfolgend beschrieben und anhand der Figuren erläutert.embodiments The invention, to which this is not limited, are described below and explained with reference to the figures.

Es zeigen:It demonstrate:

1: einen im Schnitt dargestellten Kolben mit integriertem erfindungsgemäßen Kühlkanal, 1 : a piston shown in section with integrated cooling channel according to the invention,

2: einen im Schnitt dargestellten Kolben mit einem zu 1 alternativ gestalteten Kühlkanal, 2 : a piston shown in section with one to 1 alternatively designed cooling channel,

3: einen ungeteilten Kühlkanalkolben, bei dem der aufgeteilte Kühlmittelstrom im Gegenstrom den Kühlkanal durchströmt, 3 an undivided cooling channel piston, in which the divided coolant stream flows countercurrently through the cooling channel,

4: einen Kolben in einer Ansicht auf die Unterseite, der einen in zwei Kühlkanalhälften aufgeteilten Kühlkanal einschließt, 4 a piston in a view on the underside, which encloses a cooling channel divided into two cooling channel halves,

5: in einem vergrößerten Maßstab eine Zuströmöffnung gemäß 3, in der ein Freistrahl einer Einspritzdüse mittels eines Strömungsteilers aufgeteilt wird, 5 in an enlarged scale an inflow opening according to 3 in which a free jet of an injection nozzle is divided by means of a flow divider,

6: eine Zuströmöffnung einschließlich Strömungsteiler, der zwei Einspritzdüsen zugeordnet sind, 6 : an inflow opening including flow dividers associated with two injectors,

7: als Einzelteil den zur Herstellung des Kühlkanals erforderlichen löslichen Kern in einer Perspektive, 7 : as an individual part the soluble core required for the production of the cooling channel in a perspective,

8: in einer Draufsicht den Kern gemäß 7, 8th in a plan view of the core according to 7 .

9: eine Schnittdarstellung des Kühlkanals gemäß der Linie 8-8 in 8, 9 FIG. 3 is a sectional view of the cooling passage according to line 8-8 in FIG 8th .

10: den Kühlkanal im Schnitt gemäß der Linie 9-9 in 8. 10 : the cooling channel in section along the line 9-9 in 8th ,

Die 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen als Kühlkanalkolben ausgebildeten Kolben 1. Ein Oberteil 2 des Kolbens 1 wird von einem Kolbenboden 3 abgeschlossen, in dem zentrisch eine Brennraummulde 4 eingebracht ist. Ein durch einen Feuersteg 5 von dem Kolbenboden 3 beabstandetes Ringfeld 6 umschließt außen das Oberteil 2. An das Oberteil 2 schließt sich das Unterteil 8 an, dass zwei zueinander gegenüberliegende Kolbenschäfte 9 sowie zur Aufnahme eines in 1 nicht abgebildeten Kolbenbolzens bestimmte Bolzenbohrungen 10 umfasst. In dem Oberteil 2 ist ein radial umlaufender Kühlkanal 7a integriert. Der vorzugsweise durch einen lösbaren Gießkern, insbesondere einen Salz- oder Sandkern, hergestellte Kühlkanal 7a ist so angeordnet, dass sich zumindest bereichsweise ein übereinstimmender Abstand zwischen dem Kühlkanal 7a einerseits und dem Ringfeld 6, der Brennraummulde 4 und dem Kolbenboden 3 andererseits einstellt. Im Betriebszustand wird der Kühlkanal 7a von einem Kühlmittel, insbesondere dem Schmieröl der Brennkraftmaschine beaufschlagt, das über eine Zuströmöffnung in den Kühlkanal 7a eintritt und über eine Abströmöffnung austritt. In Richtung des Kolbenbodens 3 zeigend schließt sich an den Kühlkanal 7a zumindest im Bereich der Kolbenschäfte 9 ein gegenüber dem Querschnittsprofil verjüngter, eingeschnürter Kanalabschnitt 11a an. Durch eine entsprechende Formgebung und Einbaulage verläuft der Kanalabschnitt 11a zumindest bereichsweise in gleichen Abständen zu dem Ringfeld 6, der Brennraummulde 4 und dem Kolbenboden 3. Der ein stehend oval ausgerichtetes Querschnittsprofil aufweisende Kühlkanal 7a schließt eine parallel zu dem Ringfeld 6 verlaufende Außenwandung 12 sowie eine schräg in Richtung des Kolbenbodens 2 ausgerichtete Innenwandung 13 ein. Dadurch bedingt stellt sich eine maximale Breite „b₁" des Kühlkanals 7a an der zur Bolzenbohrung 10 weisenden Seite ein. Die kleinste Breite „b₂" stellt sich endseitig des Kühlkanalabschnitts 11a ein. Die Längserstreckung, eine Höhe „h" des Kühlkanal 7a einschließlich des Kühlkanalabschnitts 11a übertrifft eine Ringfeldhöhe. Gemäß der Erfindung stellt sich in zumindest einem Bereich des Kühlkanals 7a umfangsseitig ein Verhältnis zwischen der Höhe „h" und der maximalen Breite „b₁" von ≥ 3 ein. Außerdem übertrifft eine Länge „l" des Feuerstegs 5 ein Abstandsmaß „s" zwischen einem Scheitel 14 des Kanalabschnitts 11a und dem Kolbenboden 3.The 1 shows a sectional view of a piston formed as a cooling piston 1 , A shell 2 of the piston 1 is from a piston bottom 3 completed, in the center of a combustion chamber 4 is introduced. One by a fire-breaker 5 from the piston crown 3 spaced ring field 6 encloses the upper part outside 2 , To the top 2 closes the lower part 8th on that two mutually opposite piston shafts 9 as well as for receiving an in 1 not shown piston pin certain bolt holes 10 includes. In the shell 2 is a radially encircling cooling channel 7a integrated. The cooling channel preferably made by a detachable casting core, in particular a salt or sand core 7a is arranged so that at least partially a matching distance between the cooling channel 7a on the one hand and the ring field 6 , the combustion bowl 4 and the piston crown 3 on the other hand. In operation, the cooling channel 7a acted upon by a coolant, in particular the lubricating oil of the internal combustion engine, via an inflow opening in the cooling channel 7a enters and exits via a discharge opening. In the direction of the piston crown 3 pointing to the cooling channel 7a at least in the area of the piston shafts 9 a relation to the cross-sectional profile tapered, constricted channel section 11a at. By appropriate shaping and installation position of the channel section runs 11a at least in regions at equal distances to the ring field 6 , the combustion bowl 4 and the piston crown 3 , The standing vertically oval cross-sectional profile having cooling channel 7a closes one parallel to the ring field 6 extending outer wall 12 and an obliquely in the direction of the piston crown 2 aligned inner wall 13 one. As a result, a maximum width "b ₁ " of the cooling channel arises 7a at the bolt hole 10 pointing side. The smallest width "b ₂ " is the end of the cooling channel section 11a one. The longitudinal extent, a height "h" of the cooling channel 7a including the cooling passage section 11a exceeds an annular field height. According to the Invention arises in at least one region of the cooling channel 7a circumferentially a ratio between the height "h" and the maximum width "b ₁ " of ≥ 3 a. In addition, a length exceeds "l" of the topplate 5 a distance measure "s" between a vertex 14 of the canal section 11a and the piston crown 3 ,

Die 2 zeigt den Kolben 1, der bis auf den Kühlkanal 7b und den zugehörigen Kanalabschnitt 11b mit dem Kolben 1 gemäß 1 identisch ist. Die nachfolgende. Beschreibung beschränkt sich daher auf den Unterscheidungsbereich. Der sich an den Kühlkanal 7b anschließende Kanalabschnitt 11b mündet kolbenbodenseitig in einen zylindrisch geformten Ringkanal 15. Alternativ zu einem umlaufenden Ringkanal 15 kann dieser auch segmentartig, d.h. bereichsweise in dem Oberteil 2 des Kolbens 1 eingebracht werden. Der Kühlkanalabschnitt 11b bildet zwischen dem Kühlkanal 7b und dem Ringkanal 15 eine Einschnürung 16, die im Betriebszustand eine gewollte Beschleunigung des in den Ringkanal 15 eintretenden Kühlmittels bewirkt, was gleichzeitig den Kühleffekt der thermisch hoch belasteten Brennraummulde 4 verbessert.The 2 shows the piston 1 that goes up to the cooling channel 7b and the associated channel section 11b with the piston 1 according to 1 is identical. The following. Description is therefore limited to the distinction area. The to the cooling channel 7b subsequent channel section 11b opens the bottom of the piston in a cylindrically shaped annular channel 15 , Alternatively to a circumferential annular channel 15 this can also be segment-like, ie partially in the upper part 2 of the piston 1 be introduced. The cooling duct section 11b forms between the cooling channel 7b and the annular channel 15 a constriction 16 , in the operating state, a deliberate acceleration of the in the annular channel 15 entering coolant causes what at the same time the cooling effect of the thermally highly loaded combustion bowl 4 improved.

Die 3 zeigt den Kolben 1 in einer Ansicht auf die Stirnseite des Unterteils 8. Der Kühlkanal 7a ist dabei strichpunktiert dargestellt. Eine Zuströmöffnung 17 schließt einen Strömungsteiler 18 ein, der den Freistrahl einer in 3 nicht abgebildeten Einspritzdüse umlenkt, wodurch das Kühlmittel im Gegenstrom, verdeutlicht durch die Pfeile, den Kühlkanal 7a durchströmt und der durch die gegenüberliegende Abströmöffnung 19 austritt. Als Strömungsteiler 18 eignet sich beispielsweise eine lokale Verengung oder Einschnürung des Kühlkanals 7a. Alternativ zu einer Einspritzdüse bietet sich an, das Kühlmittel über zwei getrennte Einspritzdüsen in den Kühlkanal 7a einzuleiten, wobei jeder Freistrahl der Einspritzdüse einer Hälfte der von dem Strömungsteiler 18 aufgeteilten Zuströmöffnung 17 zugeordnet ist. Optional bietet es sich an, die Abströmöffnung 19 als Strömungssammler 20 auszubilden, der die Strömungsgeschwindigkeit reduziert und der einen schnellen Austritt des aufgeheizten Kühlmittels aus dem Kühlkanal 7a über die Abströmöffnung 19 sicherstellt.The 3 shows the piston 1 in a view on the front side of the lower part 8th , The cooling channel 7a is shown in phantom. An inflow opening 17 closes a flow divider 18 one, the free jet of a in 3 Not shown injector deflects, whereby the coolant in counterflow, indicated by the arrows, the cooling channel 7a flows through and through the opposite outlet opening 19 exit. As a flow divider 18 For example, a local narrowing or constriction of the cooling channel is suitable 7a , As an alternative to an injection nozzle, it is advisable to introduce the coolant into the cooling channel via two separate injection nozzles 7a initiate each free jet of the injector of one half of the flow divider 18 split inflow opening 17 assigned. Optionally, it makes sense to the discharge opening 19 as a flow collector 20 form, which reduces the flow velocity and the rapid escape of the heated coolant from the cooling channel 7a over the discharge opening 19 ensures.

In der 4 ist ein geteilter, zwei Abschnitte 21a, 21b bildender Kühlkanal 7a dargestellt. Umlaufende, unterbrochene Linien verdeutlichen die Einbaulage des Kühlkanals 7a. Jeder Abschnitt 21a, 21b schließt getrennt voneinander positionierte Zuströmöffnungen 22a, 22b und Abströmöffnungen 23a, 23b ein, die jeweils gegenüberliegend versetzt zueinander angeordnet sind. Die benachbarte Anordnung. der Zuströmöffnung 22a zu der Abströmöffnung 23b bzw. der Zuströmöffnung 22b zu der Abströmöffnung 23a ermöglicht einen Kühlmittelfluss im Gleichstrom, verdeutlicht durch die im Uhrzeigersinn ausgerichteten Pfeile. Die Lage der Zuströmöffnungen 22a, 22b im Bereich der Kolbenschäfte 9 in Verbindung mit der im Uhrzeigersinn ausgerichteten Strömung des Kühlmittels gewährleistet, dass zuerst die Zonen des Kolbens 1 mit dem höchsten Temperaturniveau gekühlt werden, bevor das Kühlmittel den Bereich oberhalb der Nabe oder der Bolzenbohrung beaufschlagt.In the 4 is a split, two sections 21a . 21b forming cooling channel 7a shown. Circumferential, broken lines illustrate the installation position of the cooling channel 7a , Every section 21a . 21b closes separately positioned inlet openings 22a . 22b and outflow openings 23a . 23b a, which are each arranged opposite to each other offset. The adjacent arrangement. the inflow opening 22a to the discharge opening 23b or the inflow opening 22b to the discharge opening 23a allows a coolant flow in DC, illustrated by the clockwise aligned arrows. The location of the inflow openings 22a . 22b in the area of the piston shafts 9 in conjunction with the clockwise flow of the coolant ensures that first the zones of the piston 1 be cooled to the highest temperature level before the coolant acts on the area above the hub or the pin bore.

Die 5 zeigt in einem vergrößerten Maßstab die Zuströmöffnung 17 gemäß 3. Das über die Einspritzdüse 24 als Freistrahl in die Zuströmöffnung 17 eingespritzte Kühlmittel wird über den Strömungsteiler 18 geteilt, das im Gegenstrom den Kühlkanal 7a durchströmt. Als Strömungsteiler 18 dient ein pilzartiger oder kegelförmiger Einsatz, der bis in die Zuströmöffnung 17 ragt. Zur Erzielung einer turbulenten Strömung des Kühlmittels ist die Zuströmöffnung 17 mit einer drallartig gestalteten Struktur versehen. Dazu ist an der Innenwandung der Zuströmöffnung 17 eine schraubenlinienförmig verlaufende Wulst 25 vorgesehen. Alternativ oder ergänzend dazu bietet es sich an, den Kühlkanal 7a in einem der Zuströmöffnung 17 folgenden längenbegrenzten Abschnitt mit einer Drallstruktur zu versehen.The 5 shows on an enlarged scale the inflow opening 17 according to 3 , The over the injector 24 as a free jet in the inflow opening 17 injected coolant is via the flow divider 18 divided, the countercurrent cooling channel 7a flows through. As a flow divider 18 serves a mushroom-shaped or conical insert, which extends into the inflow opening 17 protrudes. To achieve a turbulent flow of the coolant, the inflow opening 17 provided with a swirl-like structure. This is on the inner wall of the inflow opening 17 a helical bead 25 intended. Alternatively or additionally, it lends itself to the cooling channel 7a in one of the inflow opening 17 following length-limited section to provide a twist structure.

Die durch den Strömungsteiler 27 zweigeteilte Zuströmöffnung 17 gemäß 6 wird von zwei getrennten Einspritzdüsen 26a, 26b jeweils über einen Freistrahl 33 mit Kühlmittel beaufschlagt. Die in einem Abstand „z" beabstandeten Einspritzdüsen 26a, 26b leiten jeweils über einen Freistrahl das Kühlmittel senkrecht in die aufgeteilte Zuströmöffnung 17. Zur Erzielung einer optimalen Einleitung bzw. Umlenkung des Kühlmittels schließt der Strömungsteiler 27 eine den Durchmesser des Kühlkanals 7a deutlich übertreffende Länge auf, so dass eine gegenseitige Beeinflussung der von den Einspritzdüsen 26a, 26b ausgehenden Kühlmittel-Einspritzung unterbleibt. Vergleichbar der 5 ist die Zuströmöffnung 17 mit Maßnahmen zur Erzeugung eines gezielten Dralls versehen, gekennzeichnet durch die Wulst 28.The through the flow divider 27 two-part inflow opening 17 according to 6 is powered by two separate injectors 26a . 26b each over a free jet 33 subjected to coolant. The spaced at a distance "z" injection nozzles 26a . 26b In each case, via a free jet, the coolant flows vertically into the divided inflow opening 17 , To achieve an optimal introduction or deflection of the coolant closes the flow divider 27 a the diameter of the cooling channel 7a clearly surpassing length, allowing a mutual influence of the injectors 26a . 26b outgoing coolant injection is omitted. Comparable to 5 is the inflow opening 17 provided with measures for generating a targeted twist, characterized by the bead 28 ,

Die 7 zeigt einen zur Herstellung des Kühlkanals 7a erforderlichen Kern 30 in der Perspektive und die 8 den Kern 30 in einer Draufsicht. Der kreisringförmige, vorzugsweise als Salzkern ausgebildete lösliche Kern 30 wird vor dem Gießen in ein Gießwerkzeug eingebracht und anschließend mit der Gießschmelze umgeben. Nach Erkalten des Kolbens 1 wird durch Anbringen von Bohrungen, die gleichzeitig als Zuström- und Abströmöffnung nutzbar sind, der Kern 30 zur Bildung des Kühlkanals 7a ausgespült. Der eine wellenförmige Scheitellinie 32 einschließende Kern 30 umfasst zwei diametral gegenüberliegende Vertiefungen 29a, 29b, die nach dem Gießen des Kolbens 1 und dem Entfernen des löslichen Kerns 30 Stege bilden. Die Stege haben die Aufgabe, den Zulauf und den Ablauf des zirkulierenden Kühlmittels innerhalb des Kühlkanals 7a, 7b zu beeinflussen.The 7 shows one for the production of the cooling channel 7a required core 30 in perspective and the 8th the core 30 in a top view. The annular, preferably formed as a salt core soluble core 30 is introduced into a casting mold before casting and then surrounded with the casting melt. After cooling the piston 1 is by attaching holes that are used simultaneously as inflow and outflow, the core 30 for the formation of the cooling channel 7a rinsed out. The one wavy crest line 32 enclosing core 30 includes two diametrically opposed recesses 29a . 29b after pouring the flask 1 and removing the soluble core 30 Forming webs. The webs have the task to circulate the inlet and the drain of the the coolant within the cooling channel 7a . 7b to influence.

Die 9 und 10 zeigen den Kern 30 jeweils in einem Halbschnitt entlang der Linie 8-8 im Bereich der Vertiefungen 29a, 29b bzw. entlang der Linie 9-9 in der 7. Das im Schnitt abgebildete Profil 31 des Kerns 30 definiert das Querschnittsprofil des Kühlkanals 7a. Diese 9 und 10 verdeutlichen weiterhin den wellenförmigen Verlauf der Scheitellinie 32 des Kerns 30. Die maximale Höhe des Kerns 30 bilden danach Begrenzungen im Bereich der Vertiefungen 29a, 29b. Versetzt um 90° dazu stellen sich die Bereiche geringster Höhe ein. Das im Schnitt abgebildete Profil des Kerns 30 definiert das Querschnittsprofil des Kühlkanals.The 9 and 10 show the core 30 in each case in a half section along the line 8-8 in the region of the depressions 29a . 29b or along the line 9-9 in the 7 , The profile shown in the section 31 of the core 30 defines the cross-sectional profile of the cooling channel 7a , These 9 and 10 continue to illustrate the undulating course of the crest line 32 of the core 30 , The maximum height of the core 30 then form boundaries in the area of the depressions 29a . 29b , Offset by 90 °, the areas of least height adjust. The sectional profile of the core 30 defines the cross-sectional profile of the cooling channel.

11: Kolbenpiston
22: Oberteiltop
33: Kolbenbodenpiston crown
44: BrennraummuldeCombustion bowl
55: Feuerstegtop land
66: Ringfeldring box
7a7a: Kühlkanalcooling channel
7b7b: Kühlkanalcooling channel
88th: Unterteillower part
99: Kolbenschaftpiston shaft
1010: Bolzenbohrungpin bore
11a11a: Kanalabschnittchannel section
11b11b: Kanalabschnittchannel section
1212: Außenwandungouter wall
1313: Innenwandunginner wall
1414: Scheitelvertex
1515: Ringkanalannular channel
1616: Einschnürungconstriction
1717: Zuströmöffnunginflow
1818: Strömungsteilerflow divider
1919: Abströmöffnungoutflow
2020: Strömungsammlerflow collector
21a21a: Abschnittsection
21b21b: Abschnittsection
22a22a: Zuströmöffnunginflow
22b22b: Zuströmöffnunginflow
23a23a: Abströmöffnungoutflow
23b23b: Abströmöffnungoutflow
2424: Einspritzdüseinjection
2525: Wulstbead
26a26a: Einspritzdüseinjection
26b26b: Einspritzdüseinjection
2727: Strömungsteilerflow divider
2828: Wulstbead
29a29a: Vertiefungdeepening
29b29b: Vertiefungdeepening
3030: Kerncore
3131: Profilprofile
3232: Scheitelliniecrest line
3333: Freistrahlfree jet

Claims

Piston ( 1 ) an internal combustion engine, in which a radially encircling cooling channel ( 7a . 7b ) spaced from a piston head ( 3 ) as well as to a ring field ( 6 ) and the cooling channel ( 7a . 7b ) at least one inflow opening ( 17 . 22a . 22b ) and at least one outflow opening ( 19 . 23a . 23b ), via which a coolant can flow in or out, characterized in that the cooling channel ( 7a . 7b ): - forms a largely standing oval cross-sectional profile; - Has circumferentially varying both in height and in a width cross-sectional profiles; At least partially in the direction of the piston crown ( 3 ) aligned channel section ( 11a . 11b ); - one to a ring field ( 6 ) parallel outer wall ( 12 ) and one inclined in the direction of the piston crown ( 3 ) aligned inner wall ( 13 ); - through one in the piston ( 1 ) introduced soluble core ( 30 ) is produced; - With at least one stationary injection nozzle ( 26a . 26b ) cooperates.

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel section ( 11a . 11b ) has a width dimension "b ₂ "between> 1.5 mm and <4 mm.

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel ( 7a . 7b ) includes in at least a portion a ratio between a height "h" to a maximum width "b ₁ " of ≥ 3.

Piston according to claim 1, characterized in that a dimension "l" for a top land ( 5 ) of the cooling channel ( 7a ) a height "s" between a vertex ( 14 ) of the channel section ( 11a ) to a piston bottom ( 3 ) exceeds.

Piston according to claim 1, characterized in that to the cooling channel ( 7b ) at least in the region of a piston stem ( 9 ) in the direction of the piston crown ( 3 ) extending, tapered channel section ( 11b ).

Piston according to claim 5, characterized in that the channel section ( 11b ) above the ring field ( 6 ) in an at least partially circumferential annular channel ( 15 ), wherein the channel section ( 11b ) between the cooling channel ( 7b ) and the annular channel ( 15 ) a constriction ( 16 ).

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel ( 7a ) in the region of the inflow opening ( 17 ) To form a twist structure on an inner wall a helical verlau fende bead ( 28 ) having.

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel ( 7a . 7b ) At least partially wavy runs.

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel ( 7a . 7b ) includes geometrically identical recurring structures.

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel ( 7a . 7b ) largely coinciding with the ring field ( 6 ), the piston crown ( 3 ) and the combustion chamber trough ( 4 ) runs at a distance.

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel ( 7a . 7b ) includes at least two diametrically opposed local lands penetrating the nucleus ( 30 ) introduced depressions ( 29a . 29b ) will be realized.

Piston according to claim 11, characterized in that a crest line ( 32 ) of the core ( 30 ) is undulating, wherein in the region of the depressions ( 29a . 29b ) the highest height and offset by 90 ° to the lowest height of the core ( 30 ).

Piston according to claim 11, characterized in that a free jet ( 33 ) of the injection nozzle ( 26a . 26b ) is aligned as far as possible parallel to a piston longitudinal axis.

Piston according to claim 1, characterized in that the inflow opening ( 17 ) a flow divider ( 18 . 27 ), which divides the incoming coolant flow and in countercurrent through the cooling channel ( 7a . 7b ).

Piston according to claim 1, characterized in that the cooling channel ( 7a ) to form a flow collector ( 20 ) in the region of the discharge opening ( 19 ) is locally widened.

Piston according to claim 1, characterized in that for forming a combined cooling of the cooling channel ( 7a ) two largely coincident sections ( 21a . 21b ), through which the coolant via separate, adjacently arranged inlets of the inflow ( 17 ), in countercurrent to the opposite outlet opening ( 19 ) flows.

Piston according to claim 1, characterized in that the divided cooling channel in each case two diametrically opposed, offset inflow openings ( 22a . 22b ) and outflow openings ( 23a . 23b ), wherein the coolant flows through the piston in the DC flow.