DE202016106470U1

DE202016106470U1 - Texturierter Kolben

Info

Publication number: DE202016106470U1
Application number: DE202016106470.8U
Authority: DE
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2016-11-29
Anticipated expiration: 2026-11-18
Also published as: CN206221086U; US20170145951A1

Abstract

Kolben (100) für eine Verbrennungskraftmaschine (150), wobei der Kolben (100) Folgendes umfasst: einen Ringbereich (106), der sich umfänglich um eine Längsachse (116) des Kolbens (100) erstreckt; eine Verbrennungsmulde (130), die in Radialrichtung (114) zwischen der Längsachse (116) und dem Ringbereich (106) angeordnet ist, wobei die Radialrichtung (114) senkrecht zur Längsachse (116) ist; und eine Quetschfläche (128), die in Radialrichtung (114) zwischen der Verbrennungsmulde (130) und dem Ringbereich (106) angeordnet ist, wobei die Quetschfläche (128) eine erste texturierte Oberfläche, die auf der Quetschfläche (128) angeordnet ist, aufweist, wobei die erste texturierte Oberfläche eine erste Vielzahl konkaver Flächen aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere einen Kolben für Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen.
Hintergrund
Bekanntermaßen wandeln Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen chemische Energie von einer Kraftstoffquelle in Leistung einer sich hin- und herbewegenden oder drehenden Welle um. Bei Hubkolbenkraftmaschinen wird im Innern eines Zylindervolumens, das von einem Kolben, einer inneren Zylinderwand und einem Zylinderkopf abgegrenzt wird, Fluid komprimiert, wodurch sich der Druck und die Temperatur des Fluids erhöhen. Bei dem Fluid kann es sich u. a. beispielsweise um einen Kraftstoff, ein Oxidationsmittel wie etwa Luft oder Kombinationen davon handeln. Bei Kraftmaschinen mit Fremdzündung werden Kraftstoff und Oxidationsmittel stromaufwärts vom Zylindervolumen oder im Innern des Zylindervolumens vorgemischt, derart, dass durch elektrische Funkenzündung und Lichtbogenbildung über einem Spalt im Innern des Zylindervolumens eine Zündung des vorgemischten Kraftstoffs und Oxidationsmittels eingeleitet wird. Bei Kraftmaschinen mit Kompressionszündung entzündet sich ein Kraftstoff/Oxidationsmittel-Gemisch im Innern des Zylindervolumens selbsttätig in Reaktion auf den zeitlichen Verlauf von Temperatur und Druck innerhalb des Volumens. Insbesondere wird bei direkteinspritzenden Kraftmaschinen mit Kompressionszündung das Einspritzen des Kraftstoffs in das Zylindervolumens in der Nähe des Höhepunkts des Kompressionstakts vorgenommen, und das Entzünden des Kraftstoffs und des Oxidationsmittels erfolgt nach einer Selbstentzündungsverzögerungszeit im Anschluss an die Kraftstoffeinspritzung. Die bei der Verbrennung des Kraftstoff/Luft-Gemischs freigesetzte Wärme verrichtet Arbeit gegen den Kolben, der herkömmlich die Arbeit mittels einer Pleuelstange auf eine sich drehende Kurbelwelle überträgt.
In der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 2007/003 817 („`817er Veröffentlichung“) mit dem Titel “Heat Engine for Motor Vehicle” wird vorgeblich das Problem des Maßschneiderns der Wärmefreisetzungsrate im Innern der Brennkammer eines Kolbenmotors angegangen. In der `817er Veröffentlichung ist ein Kolben mit einer konkaven Oberfläche beschrieben, die eine Mulde abgrenzt. Ferner sind an der Oberfläche der Mulde eine oder mehrere Erhöhungen und Vertiefungen bereitgestellt, wobei die eine oder mehreren Erhöhungen und Vertiefungen in Bezug auf eine mittlere Oberfläche der Mulde herausragen oder eingelassen sind.
Die in der `817er Veröffentlichung beschriebenen Erhöhungen und Vertiefungen dürften jedoch keinen Einfluss auf die Bewegung der Fluidfüllung in der Nähe der Zylinderwände der Brennkammer haben, wie bei manchen Anwendungen gewünscht. Von daher besteht ein Bedarf an verbesserten Kolben für Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen.
Es versteht sich, dass diese Beschreibung des Hintergrunds angefertigt wurde, um den Leser zu unterstützen, und kein Eingeständnis ist, dass irgendwelche der angeführten Probleme an sich schon allgemein bekannt gewesen wären.
Kurzdarstellung
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine einen Ringbereich, der sich umfänglich um eine Längsachse des Kolbens erstreckt; eine Verbrennungsmulde, die in Radialrichtung zwischen der Längsachse und dem Ringbereich angeordnet ist, wobei die Radialrichtung senkrecht zur Längsachse ist; und eine Quetschfläche, die in Radialrichtung zwischen der Verbrennungsmulde und dem Ringbereich angeordnet ist. Die Quetschfläche weist eine erste texturierte Oberfläche, die auf der Quetschfläche angeordnet ist, auf, wobei die erste texturierte Oberfläche eine erste Vielzahl konkaver Flächen aufweist.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine Seitenansicht eines Kolbens gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
2 zeigt eine Draufsicht auf einen Kolben gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
3 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Kraftmaschine gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
4 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer texturierten Oberfläche gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
5 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer texturierten Oberfläche gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
6 zeigt eine Querschnittansicht des Kolbens, in 3 als Detail A angegeben, gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
7 zeigt eine Querschnittansicht des Kolbens, in 3 als Detail A angegeben, gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
Ausführliche Beschreibung
Im Folgenden werden Aspekte der Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen überall auf gleiche Elemente verweisen, sofern nichts anderes angegeben ist.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Kolbens 100 gemäß einem Aspekt der Offenbarung; und 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Kolben 100 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Der Kolben 100 weist einen Kronenabschnitt 102 auf und kann einen Schaftabschnitt 104 aufweisen. Der Kronenabschnitt 102 definiert einen umlaufenden Ringbereich 106 rings um eine Umfangsperipherie des Kolbens 100. Der umlaufende Ringbereich 106 kann zwei oder mehrere zylindrische Oberflächen 108 aufweisen, die zwischen sich mindestens eine umlaufende Ringnut 110 abgrenzen. Jede der umlaufenden Ringnuten 110 kann dafür eingerichtet sein, einen Verdichtungsring, einen Ölabstreifring oder einen anderen allgemein bekannten Kolbenring zu halten.
Mindestens eine der zylindrischen Oberflächen 108 ist um eine Längsachse 112 des Kolbens 100 zentriert. Eine Radialrichtung 114 des Kolbens 100 erstreckt sich senkrecht zur Längsachse 112, und eine Kompressionsrichtung 116 des Kolbens 100 erstreckt sich längs der Längsachse 112, von der oberen Oberfläche 118 des Kolbens 100 weg. Eine Umfangsrichtung 120 erstreckt sich rings um einen Umfang des Kolbens 100, senkrecht zur Radialrichtung 114.
Der Außendurchmesser 122 des Kolbens 100 kann durch den Durchmesser einer der zylindrischen Oberflächen 108 bestimmt sein. Es versteht sich jedoch, dass jede der zwei oder mehreren zylindrischen Oberflächen 108 einen anderen Durchmesser oder den gleichen Durchmesser aufweisen kann. Der Außendurchmesser 124 der oberen Oberfläche 118 kann durch den Durchmesser der bezogen auf die Kompressionsrichtung 116 obersten zylindrischen Oberfläche 126 bestimmt sein.
Die obere Oberfläche 118 des Kolbens 100 erstreckt sich von der Längsachse 112 bis zum Außendurchmesser 124 der oberen Oberfläche 118. Es versteht sich, dass die obere Oberfläche 118 des Kolbens 100 Bestandteile aufweisen kann, die sich in der Längsrichtung 112, der Radialrichtung 114, der Umfangsrichtung 120 oder Kombinationen davon zwischen der Längsachse 112 und dem Außendurchmesser 124 der oberen Oberfläche 118 erstrecken.
Die obere Oberfläche 118 des Kolbens 100 kann eine Quetschfläche 128 und eine Verbrennungsmuldenoberfläche 130 mit einschließen. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung sind zumindest ein Teil der Quetschfläche 128 und zumindest ein Teil der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 der Kompressionsrichtung 116 zugewandt. Eine Oberfläche, die der Kompressionsrichtung 116 zugewandt ist, kann hier bedeuten, dass ein Vektor senkrecht zur Oberfläche eine Komponente in der Kompressionsrichtung 116 aufweist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist die Gesamtheit der Quetschfläche 128 der Kompressionsrichtung 116 zugewandt. Beispielsweise kann der Innendurchmesser 132 der Quetschfläche 128 durch den Innenrand 134 der Quetschfläche 128 bestimmt sein, und die Gesamtheit der Quetschfläche 128, die sich zwischen dem Innendurchmesser 132 und dem Außendurchmesser 124 der oberen Oberfläche 118 erstreckt, kann der Kompressionsrichtung 116 zugewandt sein.
3 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Kraftmaschine 150 gemäß einem Aspekt der Offenbarung, wobei in der Figur die Schnittebene die Längsachse 112 enthält. Die Kraftmaschine 150 umfasst einen Kraftmaschinenzylinder 152 mit einer Innenfläche 154, die eine durchgängige Zylinderbohrung 156 umgrenzt, den Kolben 100, der im Innern der Zylinderbohrung 156 gleitfähig angeordnet ist, und einen Zylinderkopf 158, der oben auf dem Kraftmaschinenzylinder 152 angeordnet ist. Der Kolben 100 kann mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) wirkverbunden sein und zwar mittels einer Pleuelstange (nicht gezeigt), die beispielsweise entsprechend herkömmlichen Methoden mit einem Lagerzapfen 160 des Kolbens 100 schwenkbar gekoppelt sein kann. Ferner kann der Kolben 100 mit der Innenfläche 154 des Kraftmaschinenzylinders 152 in Eingriff stehen und zwar durch einen oder mehrere Ringe 162, die in einer oder mehreren Ringnuten 110 angeordnet sind (siehe 1). Obwohl in 3 nur ein Kraftmaschinenzylinder 152 gezeigt ist, versteht sich, dass die Kraftmaschine 150 eine Zahl von Kraftmaschinenzylindern 152 aufweisen kann, die größer oder gleich eins ist.
Die Brennkammer 168 kann durch die obere Oberfläche 118 des Kolbens 100, einschließlich der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 und der Quetschfläche 128, einen Kolbenring 162, die Innenfläche 154 des Kraftmaschinenzylinders 152 und eine Innenfläche 170 des Zylinderkopfes 158 abgegrenzt sein. Entsprechend der Darstellung der Kraftmaschine 150 in 3 befindet sich der Kolben 100 nahe dem oberen Totpunkt (OT) eines Kompressionshubs in Kompressionsrichtung 116, derart, dass der Abstand zwischen dem Kolben 100 und dem Zylinderkopf 158 nahezu minimal ist. Der Kolben 100 kann sich auch im Innern der Zylinderbohrung 156 am unteren Totpunkt (UT) befinden, wobei der Abstand zwischen dem Kolben 100 und dem Zylinderkopf 158 nahezu maximal ist.
Ein Verdichtungsverhältnis der Kraftmaschine 150 kann definiert sein als das Volumen der Brennkammer 168, wenn der Kolben 100 am UT ist, geteilt durch das Volumen der Brennkammer 168, wenn der Kolben 100 am OT ist. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist die Kraftmaschine 150 eine Kompressionszündungskraftmaschine mit einem Verdichtungsverhältnis von nicht weniger als etwa 12:1.
Der Zylinderkopf 158 kann mindestens einen hindurchgehenden Einlasskanal 172, mindestens einen hindurchgehenden Auslasskanal 174 oder Kombinationen davon umgrenzen, sodass ein Oxidationsmittel oder ein Gemisch aus Oxidationsmittel und Kraftstoff durch den mindestens einen Einlasskanal 172 in die Brennkammer 168 gelangen kann und Verbrennungsprodukte durch den mindestens einen Auslasskanal 174 aus der Brennkammer 168 austreten können. Ansaug- und Auslassventile können die Fluidverbindung zwischen dem Einlasskanal 172 oder dem Auslasskanal 174 und der Brennkammer 168, wahlweise blockieren oder bewirken, beispielsweise entsprechend herkömmlichen Methoden, die einem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Ansaugventile und Auslassventile sind in 3 zugunsten der Deutlichkeit anderer Bestandteile weggelassen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist die Kraftmaschine 150 eine direkteinspritzende Kompressionszündungskraftmaschine mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil 176, das mindestens ein Kraftstoffeinspritzloch 177 definiert, das im Innern der Brennkammer 168 angeordnet ist. Das Hochdruck-Einspritzventil 176 kann dafür eingerichtet sein, in der Nähe des OT des Kompressionshubs Kraftstoff in die Brennkammer 168 einzuspritzen. Ferner kann die Kraftmaschine 150 auf der Grundlage eines Viertaktprozesses, eines Zweitaktprozesses oder irgendeines anderen thermodynamischen Prozesses für Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen arbeiten, die einem Durchschnittsfachmann bekannt sind.
Gemäß Aspekten der Offenbarung kann irgendein Abschnitt der oberen Oberfläche 118 des Kolbens 100 eine texturierte Oberfläche aufweisen. Wie hier beschrieben, kann eine Oberfläche, die eine texturierte Oberfläche mit einschließt, das Ergebnis einer Überlagerung einer Nennoberfläche mit der texturierten Oberfläche sein, wobei die Nennoberfläche im Wesentlichen glatt ist und die texturierte Oberfläche mindestens zwei konkave Flächen aufweist.
Nennoberflächen können unter anderem plane Flächen, kegelstumpfförmige Flächen, zylindrische Flächen, sphärische Flächen, ellipsoidische Flächen, polynomiale Flächen, torusförmige Flächen, Rotationsflächen, Kombinationen davon oder irgendwelche anderen allgemein bekannten Nennoberflächen sein. So, wie der Begriff „im Wesentlichen glatt“ hier gebraucht wird, hat er die Bedeutung von eine Rauheit aufweisend, die für eine herkömmliche maschinelle Bearbeitung oder einen anderen Fertigungsprozess zum Bilden der Nennoberfläche typisch ist. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist eine im Wesentlichen glatte Oberfläche eine Oberflächenrauheit auf, die nicht größer als 2,54 µm (100 Mikrozoll) ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung weist eine im Wesentlichen glatte Oberfläche eine Oberflächenrauheit auf, die nicht größer als 0,508 µm (20 Mikrozoll) ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist eine im Wesentlichen glatte Oberfläche eine theoretische Oberfläche ohne Oberflächenrauheit.
Texturierte Oberflächen können u. a. Dellen, Höcker, Rändelungen, längliche Kanäle, Kombinationen davon oder irgendwelche anderen allgemein bekannten texturierten Oberflächen sein. Längliche Kanäle einer texturierten Oberfläche können durch eine sinusartige Wellenform, eine Sägezahnwellenform, eine Rechteckwellenform, eine Dreieckwellenform, eine rundgezackte Wellenform Kombinationen davon oder andere allgemein bekannte Wellenformen gekennzeichnet sein. Außerdem kann ein länglicher Kanal, durch den eine texturierte Oberfläche gekennzeichnet ist, ein durchgehender Kanal sein, der von einer Rotationsfläche um eine Achse gebildet wird.
Eine Überlagerung einer Nennoberfläche mit einer texturierten Oberfläche, um die Struktur einer resultierenden Oberfläche zu definieren, kann durch tatsächliches oder virtuelles Entfernen von Material von der Nennoberfläche, tatsächliches oder virtuelles Hinzufügen von Material zur Nennoberfläche oder Kombinationen davon erreicht werden. Es versteht sich jedoch, dass die tatsächliche Herstellung einer texturierten Oberfläche gemäß Aspekten dieser Offenbarung nicht unbedingt die Herstellung der Nennoberfläche an sich, gefolgt von einer Abwandlung der Nennoberfläche, um die texturierte Oberfläche herbeizuführen, erfordert. Stattdessen kann, gemäß Aspekten der Offenbarung, die Überlagerung einer Nennoberfläche und einer texturierten Oberfläche in demselben Herstellungsschritt erfolgen, unter anderem durch spanende Bearbeitung, Gießen, Schmieden, Schweißen, 3-D-Druck, Kombinationen davon oder andere allgemein bekannte Herstellungsverfahren.
Die Tiefe oder Amplitude einer texturierten Oberfläche kann als Summe des Abstandes von der Nennoberfläche bis zu einer Spitze bzw. Kuppe der texturierten Oberfläche und des Abstandes von der Nennoberfläche bis zu einer Talsohle der texturierten Oberfläche angegeben werden. Beispielsweise ist, gemäß einem Aspekt der Offenbarung und wie in 4 veranschaulicht, eine Oberfläche 402 mit Dellentextur einer planen Nennoberfläche 404 überlagert. In diesem besonderen Beispiel ist die plane Nennoberfläche 404 mit den Kuppen 406 der eine Dellentextur aufweisenden Oberfläche 402 koinzident. Ferner sind die Talsohlen der eine Dellentextur aufweisenden Oberfläche 402 von der planen Nennoberfläche 404 durch einen Abstand 408 getrennt, der senkrecht zur planen Nennoberfläche 404 bestimmt wird. Demzufolge ist in dem konkreten Beispiel, das in 4 veranschaulicht ist, die Tiefe oder Amplitude der texturierten Oberfläche der Abstand 408. Ferner veranschaulicht 4 ein Beispiel für ein Überlagern einer texturierten Oberfläche und einer Nennoberfläche durch Entfernen von Material von der Nennoberfläche.
Es versteht sich, dass die eine Dellentextur aufweisende Oberfläche 402 mindestens zwei Konkavitäten 410 aufweist. Entsprechend der Darstellung in 4 weist die eine Dellentextur aufweisende Oberfläche 402 mindestens vier Konkavitäten auf. 4 ist ein nicht beschränkendes Beispiel für eine texturierte Oberfläche, die mindestens zwei konkave Flächen, jedoch keine konvexen Flächen aufweist.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung und wie in 5 veranschaulicht, ist eine sinusförmig texturierte Oberfläche 422 einer zylindrischen Nennoberfläche 424 überlagert. In 5 sind die Kuppen der sinusförmig texturierten Oberfläche 422 von der zylindrischen Nennoberfläche 424 durch einen ersten Abstand 426 getrennt, und die Talsohlen der sinusförmig texturierten Oberfläche 422 sind von der zylindrischen Nennoberfläche 424 durch einen zweiten Abstand 428 getrennt. Demzufolge ist in dem konkreten Beispiel, das in 5 veranschaulicht ist, die Tiefe oder Amplitude der texturierten Oberfläche die Summe aus dem ersten Abstand 426 und dem zweiten Abstand 428, wobei sowohl der erste Abstand 426 als auch der zweite Abstand 428 senkrecht zur zylindrischen Nennoberfläche 424 bestimmt wird. Außerdem veranschaulicht 5 ein Beispiel für eine Überlagerung einer texturierten Oberfläche und einer Nennoberfläche durch sowohl Entfernen von Material von der Nennoberfläche als auch Hinzufügen von Material zur Nennoberfläche.
Die sinusförmig texturierte Oberfläche 422 weist mindestens zwei Konkavitäten 430 auf. Entsprechend der Darstellung in 5 weist die sinusförmig texturierte Oberfläche 422 mindestens drei Konkavitäten auf. 5 ist ein nicht beschränkendes Beispiel für eine texturierte Oberfläche, die sowohl konkave als auch konvexe Flächen aufweist.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung hat eine texturierte Oberfläche eine Tiefe oder Amplitude, die größer oder gleich 25,4 µm (0,001 Zoll) ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung hat eine texturierte Oberfläche eine Tiefe oder Amplitude, die größer oder gleich 254 µm (0,01 Zoll) ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung weist eine texturierte Oberfläche eine Tiefe oder Amplitude auf, die größer als die Oberflächenrauheit der Nennoberfläche ist, die der texturierten Oberfläche überlagert ist.
6 zeigt eine detaillierte Schnittansicht eines Kolbens 100, wie in 3 als Detail A angegeben, gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Ähnlich dem in 1 und 2 veranschaulichten Kolben 100 weist der in 6 veranschaulichte Kolben 100 eine obere Oberfläche 118 einschließlich einer Verbrennungsmuldenoberfläche 130 und einer Quetschfläche 128 auf, wobei die Verbrennungsmuldenoberfläche 130 in Radialrichtung 114 zwischen der Quetschfläche 128 und der Längsachse 112 angeordnet ist. Die Quetschfläche 128 in 6 weist jedoch eine erste Quetschoberfläche 500 auf, die durch Überlagerung einer ersten Nennoberfläche und einer ersten texturierten Oberfläche definiert wird.
Die Nennoberfläche der ersten Quetschoberfläche 500 kann eine Torusfläche sein, die durch einen Querschnittsradius 502 und eine Rotationsachse 504 definiert ist, sodass die erste Quetschoberfläche 500 in einer Ebene, die durch die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 aufgespannt wird, ein konvexes Profil in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116 aufweist. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist die Rotationsachse 504 mit der Längsachse 112 koaxial, es versteht sich jedoch, dass die Rotationsachse 504 nicht mit der Längsachse 112 koaxial zu sein braucht. Alternativ kann die Nennoberfläche der ersten Quetschoberfläche 500 eine kegelstumpfförmige Rotationsfläche um die Rotationsachse 504 sein, sodass die Nennoberfläche der ersten Quetschoberfläche 500 in einer Ebene, die durch die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 aufgespannt wird, weder konvex noch konkav in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116 ist.
Die erste texturierte Oberfläche kann durch eine Rotationsfläche mit einem Wellenprofil in einer die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthaltenden Ebene definiert werden. Ein Wellenprofil der ersten texturierten Oberfläche kann beispielsweise durch ein sinusförmiges Profil oder ein rundgezacktes Profil gekennzeichnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die erste texturierte Oberfläche durch Dellen gekennzeichnet sein.
Die Quetschfläche 128 kann eine zweite Quetschoberfläche 506 aufweisen, die in der Radialrichtung 114 zwischen der ersten Quetschoberfläche 500 und der obersten zylindrischen Oberfläche 126 angeordnet ist. Die zweite Quetschoberfläche 506 kann eine ringförmige plane Fläche oder eine kegelstumpfförmige Rotationsfläche um die Rotationsachse 504 sein. Die zweite Quetschfläche 506 kann an die oberste zylindrische Oberfläche 126 angrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Quetschoberfläche 506 an die erste Quetschoberfläche 500 angrenzen. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann die zweite Quetschoberfläche 506 im Wesentlichen glatt sein und demzufolge keine texturierte Oberfläche aufweisen.
Die Quetschfläche 128 kann eine dritte Quetschoberfläche 508 aufweisen, die in der Radialrichtung 114 zwischen der ersten Quetschoberfläche 500 und der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 angeordnet ist. Die dritte Quetschoberfläche 508 kann eine Torusfläche sein, die durch einen Querschnittsradius 510 und die Rotationsachse 504 definiert ist, sodass die dritte Quetschoberfläche 508 in einer Ebene, die durch die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 aufgespannt wird, ein konvexes Profil in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116 aufweist. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist der Querschnittsradius 510 der dritten Quetschoberfläche 508 kleiner als der Querschnittsradius 502 der ersten Quetschoberfläche 500.
Die dritte Quetschoberfläche 508 kann an die erste Quetschoberfläche 500 angrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann die dritte Quetschoberfläche 508 an eine konkave Muldenoberfläche 520 der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 angrenzen. Dementsprechend kann die dritte Quetschoberfläche 508 einen Wendepunkt 522 definieren und zwar am Übergang zwischen dem nominell konvexen Profil der ersten Quetschoberfläche 500 und dem nominell konkaven Profil der konkaven Muldenoberfläche 520, in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116, in einer Ebene, die von der Kompressionsrichtung 116 und der Radialrichtung 114 aufgespannt wird. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung definiert der Wendepunkt 522 die radial innere Grenze der Quetschfläche 128 und die radial äußere Grenze der Verbrennungsmuldenoberfläche 130.
Nach wie vor mit Bezug auf 6: Die Verbrennungsmuldenoberfläche 130 schließt eine erste Muldenoberfläche 524 mit ein, die sich von der Kompressionsrichtung 116 weg erstreckt und sich radial von der Längsachse 112 weg erstreckt. Entsprechend der Darstellung in 6 kann die erste Muldenoberfläche 524 durch eine Überlagerung einer kegelstumpfförmigen Nennoberfläche und einer zweiten texturierten Oberfläche definiert werden. Die kegelstumpfförmige Nennoberfläche kann mit der Radialrichtung 114 einen Winkel 526 bilden, der kleiner als 90 Grad ist. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist der Winkel 526 nicht größer als 45 Grad. Die zweite texturierte Oberfläche kann durch eine Rotationsfläche mit sinusförmigem Profil, rundgezacktem Profil oder einem anderen allgemein bekannten periodischen Oberflächenprofil definiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite texturierte Oberfläche durch Dellen gekennzeichnet sein.
Außerdem umfasst die Verbrennungsmuldenoberfläche 130 die konkave Muldenoberfläche 520, die in der Radialrichtung 114 zwischen der ersten Muldenoberfläche 524 und der Quetschfläche 128 angeordnet ist. Die konkave Muldenoberfläche 520 kann durch eine Überlagerung einer torusförmigen Nennoberfläche und einer dritten texturierten Oberfläche definiert werden. Die torusförmige Nennoberfläche der konkaven Muldenoberfläche 520 kann durch den Querschnittsradius 528 und die Rotationsachse 504 beschrieben werden.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann sich ein Texturprofil der ersten Muldenoberfläche 524 überall in einem Abschnitt des radial innersten Teils der konkaven Muldenoberfläche 520 erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann ein Abschnitt des radial äußersten Teils der konkaven Muldenoberfläche 520 eine texturierte Oberfläche aufweisen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann ein radial mittiger Abschnitt der konkaven Muldenoberfläche 520, der sich zwischen dem radial innersten Abschnitt und dem radial äußersten Abschnitt der konkaven Muldenoberfläche 520 befindet, im Wesentlichen glatt und demzufolge frei von einer texturierten Oberfläche sein.
Die Textur der konkaven Muldenoberfläche 520 kann durch eine Rotationsfläche mit sinusförmigem Profil, rundgezacktem Profil oder einem anderen allgemein bekannten periodischen Oberflächenprofil definiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Textur der konkaven Muldenoberfläche 520 durch Dellen gekennzeichnet sein. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist der Querschnittsradius 528 der konkaven Muldenoberfläche 520 größer als der Querschnittsradius 510 der dritten Quetschoberfläche 508.
7 zeigt eine detaillierte Schnittansicht eines Kolbens 100, wie in 3 als Detail A angegeben, gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
Ähnlich dem in 1 und 2 veranschaulichten Kolben 100 weist der in 7 veranschaulichte Kolben 100 eine obere Oberfläche 118 einschließlich einer Verbrennungsmuldenoberfläche 130 und einer Quetschfläche 128 auf, wobei die Verbrennungsmuldenoberfläche 130 in Radialrichtung 114 zwischen der Quetschfläche 128 und der Längsachse 112 angeordnet ist. Jedoch schließt die Verbrennungsmuldenoberfläche 130 in 7 eine erste Muldenoberfläche 600, eine zweite Muldenoberfläche 602 und eine dritte Muldenoberfläche 604 mit ein, und die Quetschfläche 128 schließt eine erste Quetschoberfläche 606 mit ein.
Die erste Quetschoberfläche 606 befindet sich in der Radialrichtung 114 zwischen der Längsachse 112 und der obersten zylindrischen Oberfläche 126. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung grenzt die erste Quetschoberfläche 606 an die oberste zylindrische Oberfläche 126. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Quetschoberfläche 606 an die Verbrennungsmuldenoberfläche 130 angrenzen.
Die Struktur der ersten Quetschfläche 606 kann durch eine Überlagerung einer ersten torusförmigen Nennoberfläche und einer ersten texturierten Oberfläche definiert werden und kann als „Chamfius“ bezeichnet werden. Die erste torusförmige Nennoberfläche kann durch einen Querschnittsradius 610 und eine Rotationsachse 612 definiert werden. Wenngleich die Rotationsachse 612 mit der Längsachse 112 koaxial sein kann, versteht sich, dass die Rotationsachse 612 nicht mit der Längsachse 112 koaxial zu sein braucht. Die erste torusförmige Nennoberfläche ist in einer Ebene, die durch die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 aufgespannt wird, konvex in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116.
Die erste texturierte Oberfläche der ersten Quetschoberfläche 606 kann durch eine Rotationsfläche mit einem Wellenprofil in einer die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthaltenden Ebene definiert werden. Ein Wellenprofil der ersten texturierten Oberfläche kann beispielsweise durch ein sinusförmiges Profil oder ein rundgezacktes Profil gekennzeichnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die erste texturierte Oberfläche durch Dellen gekennzeichnet sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der ersten Quetschoberfläche 606 im Bereich von etwa 0,003-mal der Querschnittsradius 610 bis etwa 0,009-mal der Querschnittsradius 610 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der ersten Quetschoberfläche 606 im Bereich von etwa 0,005-mal der Querschnittsradius 610 bis etwa 0,007-mal der Querschnittsradius 610 sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der ersten Quetschoberfläche 606 im Bereich von etwa 0,2-mal der Querschnittsradius 610 bis etwa 0,4-mal der Querschnittsradius 610 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der ersten Quetschoberfläche 606 im Bereich von etwa 0,30-mal der Querschnittsradius 610 bis etwa 0,34-mal der Querschnittsradius 610 sein.
Die erste Quetschoberfläche 606 kann an die dritte Muldenoberfläche 604 angrenzen, die in einer die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthaltenden Ebene ein konkaves Profil in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116 aufweist. Demzufolge kann die erste Quetschoberfläche 606 an die dritte Muldenoberfläche 604 angrenzen, an einem Wendepunkt 614, in dem die Konvexität der ersten Quetschfläche 606 in die Konkavität der dritten Muldenoberfläche 604 übergeht. Ferner kann die Quetschfläche 128 als in der Radialrichtung 114 zwischen dem Wendepunkt 614 und der obersten zylindrischen Oberfläche 126 liegend definiert werden.
Die erste Muldenoberfläche 600 befindet sich in der Radialrichtung 114 zwischen der Längsachse 112 und der Quetschfläche 128. Die Struktur der ersten Muldenoberfläche 600 kann durch eine Überlagerung einer zweiten torusförmigen Nennoberfläche und einer zweiten texturierten Oberfläche definiert werden. Die zweite torusförmige Nennoberfläche kann durch einen Querschnittsradius 620 und eine Rotationsachse 612 definiert werden. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist die zweite torusförmige Nennoberfläche in einer Ebene, die die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthält, konvex in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116.
Die zweite texturierte Oberfläche der ersten Muldenoberfläche 600 kann durch eine Rotationsfläche mit einem Wellenprofil in einer die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthaltenden Ebene definiert werden. Ein Wellenprofil der zweiten texturierten Oberfläche kann beispielsweise durch ein sinusförmiges Profil oder ein rundgezacktes Profil gekennzeichnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite texturierte Oberfläche durch Dellen gekennzeichnet sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der ersten Muldenoberfläche 600 im Bereich von etwa 0,0008-mal der Querschnittsradius 620 bis etwa 0,0012-mal der Querschnittsradius 620 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der ersten Muldenoberfläche 600 etwa 0,001-mal der Querschnittsradius 620 sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der ersten Muldenoberfläche 600 im Bereich von etwa 0,01-mal der Querschnittsradius 620 bis etwa 0,1-mal der Querschnittsradius 620 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der ersten Muldenoberfläche 600 im Bereich von etwa 0,02-mal der Querschnittsradius 620 bis etwa 0,08-mal der Querschnittsradius 620 sein.
Die zweite Muldenoberfläche 602 befindet sich in der Radialrichtung 114 zwischen der ersten Muldenoberfläche 600 und der Quetschfläche 128. Die Struktur der zweiten Muldenoberfläche 602 kann durch eine Überlagerung einer dritten torusförmigen Nennoberfläche und einer dritten texturierten Oberfläche definiert werden. Die dritte torusförmige Nennoberfläche kann durch einen Querschnittsradius 630 und eine Rotationsachse 612 definiert werden. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist die dritte torusförmige Nennoberfläche in einer Ebene, die die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthält, konvex in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116. Alternativ kann die Struktur der zweiten Muldenoberfläche 602 durch eine Überlagerung einer kegelstumpfförmigen Nennoberfläche und der dritten texturierten Oberfläche definiert werden.
Die dritte texturierte Oberfläche der zweiten Muldenoberfläche 602 kann durch eine Rotationsfläche mit einem Wellenprofil in einer die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthaltenden Ebene definiert werden. Ein Wellenprofil der dritten texturierten Oberfläche kann beispielsweise durch ein sinusförmiges Profil oder ein rundgezacktes Profil gekennzeichnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die dritte texturierte Oberfläche durch Dellen gekennzeichnet sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der zweiten Muldenoberfläche 602 im Bereich von etwa 0,0008-mal der Querschnittsradius 630 bis etwa 0,0012-mal der Querschnittsradius 630 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der zweiten Muldenoberfläche 602 etwa 0,001-mal der Querschnittsradius 630 sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der zweiten Muldenoberfläche 602 im Bereich von etwa 0,01-mal der Querschnittsradius 630 bis etwa 0,1-mal der Querschnittsradius 630 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der zweiten Muldenoberfläche 602 im Bereich von etwa 0,02-mal der Querschnittsradius 630 bis etwa 0,08-mal der Querschnittsradius 630 sein.
Die zweite Muldenoberfläche 602 kann an die erste Muldenoberfläche 600 angrenzen. Ferner kann die zweite Muldenoberfläche 602 an einem Knickpunkt 632 an die erste Muldenoberfläche 600 angrenzen, da beide, die zweite Muldenoberfläche 602 und die erste Muldenoberfläche 600, in einer die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthaltenden Ebene konvex in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116 sind.
Die dritte Muldenoberfläche 604 befindet sich in der Radialrichtung 114 zwischen der zweiten Muldenoberfläche 602 und der Quetschfläche 128. Die Struktur der dritten Muldenoberfläche 604 kann durch eine Überlagerung einer vierten torusförmigen Nennoberfläche und einer vierten texturierten Oberfläche definiert werden. Die vierte torusförmige Nennoberfläche kann durch einen Querschnittsradius 640 und eine Rotationsachse 612 definiert werden. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist die vierte torusförmige Nennoberfläche in einer Ebene, die die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthält, konkav in Bezug auf die Kompressionsrichtung 116.
Die vierte texturierte Oberfläche der dritten Muldenoberfläche 604 kann durch eine Rotationsfläche mit einem Wellenprofil in einer die Kompressionsrichtung 116 und die Radialrichtung 114 enthaltenden Ebene definiert werden. Ein Wellenprofil der vierten texturierten Oberfläche kann beispielsweise durch ein sinusförmiges Profil oder ein rundgezacktes Profil gekennzeichnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die vierte texturierte Oberfläche durch Dellen gekennzeichnet sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der dritten Muldenoberfläche 604 im Bereich von etwa 0,003-mal der Querschnittsradius 640 bis etwa 0,009-mal der Querschnittsradius 640 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Tiefe oder Amplitude der Textur der dritten Muldenoberfläche 604 im Bereich von etwa 0,005-mal der Querschnittsradius 640 bis etwa 0,007-mal der Querschnittsradius 640 sein.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der dritten Muldenoberfläche 604 im Bereich von etwa 0,2-mal der Querschnittsradius 640 bis etwa 0,4-mal der Querschnittsradius 640 sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann eine Wellenlänge der Textur der dritten Muldenoberfläche 604 im Bereich von etwa 0,30-mal der Querschnittsradius 640 bis etwa 0,34-mal der Querschnittsradius 640 sein.
Die dritte Muldenoberfläche 604 kann an die zweite Muldenoberfläche 602 angrenzen. Ferner kann die dritte Muldenoberfläche 604 an die zweite Muldenoberfläche 602 angrenzen, an einem Wendepunkt 642, in dem die Konvexität der zweiten Muldenoberfläche 602 in die Konkavität der dritten Muldenoberfläche 604 übergeht.
Jede der hier beschriebenen Rotationsflächen kann sich vollständig, oder über 360 Grad, um ihre jeweilige Rotationsachse erstrecken. Es versteht sich jedoch, dass sich eine Rotationsfläche nicht vollständig um ihre jeweilige Rotationsachse erstrecken muss, um als eine Rotationsfläche, wie hier in Betracht gezogen, angesehen zu werden.
Jede der hier beschriebenen periodischen Wellen oder Profile kann durchweg eine konstante Amplitude, eine konstante Wellenlänge oder beides, eine konstante Amplitude und eine konstante Wellenlänge, aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass die Amplitude und/oder die Wellenlänge einer texturierten Oberfläche überall auf der texturierten Oberfläche unterschiedlich sein können/kann, und es sich trotzdem um eine periodische Welle oder ein periodisches Profil, wie hier in Betracht gezogen, handelt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist generell auf Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen anwendbar und insbesondere auf Kolben für Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen anwendbar.
Es versteht sich, dass eine Kraftmaschine 150 mit dem Kolben 100 in eine Maschine eingebaut sein kann, um mechanische Leistung bzw. Kraft für den Betrieb der Maschine bereitzustellen. Die Maschine kann ein Straßenfahrzeug sein, wie etwa ein Lastkraftwagen, der für Transportaufgaben verwendet wird, oder kann irgendein anderer Typ von Maschine sein, der einen Arbeitsvorgang ausführt, der sich einer Branche wie Bergbau, Bauwesen, Landwirtschaft, Transportwesen, Forstwirtschaft oder irgendeiner anderen allgemein bekannten Branche zuordnen lässt. Beispielsweise kann die Maschine ein geländegängiger Lastkraftwagen, ein straßengebundener Lastkraftwagen, eine Lokomotive, eine maritime Maschine, eine Erdbaumaschine wie etwa ein Radlader, ein Bagger, Muldenkipper, Tieflöffelbagger oder ein Motorgrader; ein Materialumschlaggerät; eine Kombi-Forstmaschine oder dergleichen sein. Der Begriff „Maschine“ kann auch auf eine ortsfeste Anlage verweisen, wie etwa einen Generator, der von einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen.
Die Form der oberen Oberfläche 118 eines Kolbens 100 kann so gestaltet werden, dass sich Emissionen verringern, die Teilelebensdauer verlängert, die Betriebsfähigkeit verbessert, die Leistung verbessert, die Kosten verringern oder dass Kombinationen davon erzielt werden. Insbesondere können verschiedene Abschnitte der oberen Oberfläche 118 eines Kolbens 100 so gestaltet werden, dass eine Reihe von Kenngrößen, die nur diesen Abschnitt des Kolbens betreffen, unterstützt werden, zumindest teilweise, da verschiedene Abschnitte des Kolbens Fluid in verschiedenen Stadien des Mischungs- und/oder Reaktionsverlaufs enthalten.
Beispielsweise können Konstrukteure die Verbrennungsmuldenoberfläche 130 entlang ihrer radial inneren Abschnitte so gestalten, dass ein Mischen von Kraftstoffstrahlen vom Kraftstoffeinspritzventil 176 und Oxidationsmittel unterstützt wird, ohne dass die Kraftstoffstrahlen direkt auf den radial inneren Abschnitten der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 auftreffen und weitestgehend ohne Zuhilfenahme chemischer Reaktionen zwischen Oxidationsmittel und eingespritztem Kraftstoff. Hingegen finden entlang der radial äußerer Abschnitte der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 und entlang der Quetschfläche 128 substanzielle chemische Reaktionen statt und Konstrukteure können anstreben, das reagierende Fluid so zu leiten, dass in der Brennkammer 168 eine spezielle Fluidfüllungsbewegung bewirkt wird, statt lediglich das Mischen der Düsenstrahlen zu verbessern. Insbesondere können Konstrukteure auf ein spezifisches Zusammenwirken der reagierenden Kraftstoffstrahlen und der Innenfläche 154 der Zylinderbohrung 156 abzielen, um beispielsweise Partikelemissionen zu beeinflussen.
Kolbenbauarten, die die gewünschte Füllungsbewegung innerhalb der äußeren radialen Regionen der Brennkammer 168 bewirken, können eingeschränkt sein durch das Gewicht des Kolbens, die Bauart des Zylinderkopfes 158, die Wärmeübertragung innerhalb des Kolbens 100, die Materialstärke struktureller Merkmale des Kolbens, die angestrebte Lebensdauer des Kolbens 100, angestrebte Verdichtungsverhältnisse, Kombinationen davon und weitere allgemein bekannte Einschränkungen der Kolbenbauart. Von daher suchten die Anmelder nach neuen Freiräumen bei der Konstruktion von Kolben, um die Fluidfüllungsbewegung im Innern der Brennkammer 168 besser maßzuschneidern, um bestimmte Kenngrößen zu begünstigen, während gleichzeitig andere Sachzwänge bei der Konstruktion beachtet werden. Dies führte dazu, dass die Anmelder entdeckten, dass bei Hinzufügung von Texturmerkmalen zu nominellen Kolbenoberflächenprofilen die texturierten Kolbenbauarten im Rahmen der vorerwähnten Konstruktionseinschränkungen die Zielvorgaben hinsichtlich der Bewegung der Fluidfüllung besser erreichen konnten, in einer Art und Weise, die bei Kolbenbauarten mit im Wesentlichen glatten Oberflächen nicht möglich war.
Im Rahmen einer nicht beschränkenden Anwendung entdeckten die Anmelder Kolbenoberflächenkonstruktionen für die Quetschfläche 128 und wahlweise die radial äußeren Abschnitte der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 durch Verwendung der Überlagerung glatter Nennoberflächen mit texturierten Oberflächen, um vorteilhafterweise am Übergang von den radial äußeren Abschnitten der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 zur Quetschfläche 128 eine Ablösung der Strömung von der oberen Oberfläche 118 des Kolbens zu hemmen. Dies führte dazu, dass die Anmelder texturierte Kolbenoberflächenkonstruktionen entdeckten, die Partikelemissionen besser beeinflussen können, während sie gleichzeitig anderen Konstruktionseinschränkungen nachkommen.
Außerdem entdeckten die Anmelder Kolbenoberflächenkonstruktionen für die radial inneren Abschnitte der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 unter Verwendung einer Überlagerung glatter Nennoberflächen mit texturierten Oberflächen, zur besseren Beeinflussung der Emissionen von Stickoxiden (No_x). Wenn sich Kraftstoffströme an den inneren radialen Abschnitten der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 vorbeibewegen, entstehen nahe der Grenzfläche zwischen den Flüssigkraftstoffstrahlen und dem Oxidationsmittel Gemische aus Kraftstoff und Oxidationsmittel. Die Anmelder entdeckten, dass ein Hinzufügen von Textur zu den radial inneren Abschnitten der Verbrennungsmuldenoberfläche 130 das Mischen vor der Selbstentzündung des Kraftstoff/Oxidationsmittel-Gemischs in vorteilhafter Weise verbessern konnte, wodurch die No_x-Produktion verringert wird und zwar durch die Herabsetzung der Flammentemperatur, die aus der Selbstentzündung des Kraftstoff/Oxidationsmittel-Gemischs resultiert, und bei der nachfolgenden Diffusionsverbrennung eine saubere Verbrennung begünstigt wird.
Es versteht sich, dass die vorangehende Beschreibung Beispiele für das offenbarte System und die offenbarte Technik gibt. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorangehenden Beispielen abweichen können. Sämtliche Bezugnahmen auf die Offenbarung oder Beispiele daraus sollen nur als Verweis auf das spezielle Beispiel, das gerade an dieser Stelle erörtert wird, dienen, wobei nicht beabsichtigt ist, dem Schutzbereich der Offenbarung im Allgemeinen Beschränkungen aufzuerlegen. Alle Sprachverwendungen zur Unterscheidung und Abgrenzung mit Bezug auf bestimmte Merkmale sind vorgesehen, um eine fehlende Präferenz für diese Merkmale anzugeben, jedoch nicht, um solche vollständig aus dem Schutzbereich der Offenbarung auszuschließen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Angaben von Bereichen von Werten sollen hier lediglich als kurzschriftliches Verfahren dienen, um sich jeweils auf jeden einzelnen Wert zu beziehen, der in den Bereich fällt, sofern hier nicht anderes angegeben ist, und jeder einzelne Wert ist Bestandteil der Beschreibung, als wenn er hier einzeln aufgeführt worden wäre.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007/003817 [0003]

Claims

Kolben (100) für eine Verbrennungskraftmaschine (150), wobei der Kolben (100) Folgendes umfasst: einen Ringbereich (106), der sich umfänglich um eine Längsachse (116) des Kolbens (100) erstreckt; eine Verbrennungsmulde (130), die in Radialrichtung (114) zwischen der Längsachse (116) und dem Ringbereich (106) angeordnet ist, wobei die Radialrichtung (114) senkrecht zur Längsachse (116) ist; und eine Quetschfläche (128), die in Radialrichtung (114) zwischen der Verbrennungsmulde (130) und dem Ringbereich (106) angeordnet ist, wobei die Quetschfläche (128) eine erste texturierte Oberfläche, die auf der Quetschfläche (128) angeordnet ist, aufweist, wobei die erste texturierte Oberfläche eine erste Vielzahl konkaver Flächen aufweist.
Kolben (100) nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungsmulde (130) eine zweite texturierte Oberfläche aufweist, wobei die zweite texturierte Oberfläche eine zweite Vielzahl konkaver Flächen aufweist.
Kolben (100) nach Anspruch 1, wobei die erste texturierte Oberfläche durch eine erste Rotationsfläche definiert wird, die bezüglich der Längsachse (116) zentriert ist.
Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste texturierte Oberfläche ferner eine erste Vielzahl konvexer Flächen aufweist.
Kolben (100) nach Anspruch 4, wobei mindestens eine konkave Fläche der ersten Vielzahl konkaver Flächen zwischen benachbarten konvexen Flächen der ersten Vielzahl konvexer Flächen angeordnet ist.
Kolben (100) nach Anspruch 5, wobei die erste Vielzahl konkaver Flächen und die erste Vielzahl konvexer Flächen durch eine erste Rotationsfläche definiert werden, die bezüglich der Längsachse (116) zentriert ist.
Kolben (100) nach Anspruch 2, wobei die Verbrennungsmulde (130) eine konvexe Torusfläche (600, 602) aufweist, die bezüglich der Längsachse (116) zentriert ist, und die konvexe Torusfläche (600, 602) die zweite texturierte Oberfläche aufweist.
Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Quetschfläche (128) eine konvexe Torusfläche (606) aufweist, die bezüglich der Längsachse (116) zentriert ist, und die konvexe Torusfläche (606) die erste texturierte Oberfläche aufweist.
Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Quetschfläche (128) an die Verbrennungsmulde (130) angrenzt, an einem Wendepunkt (614), in dem eine Konvexität der Quetschfläche (128) in eine Konkavität der Verbrennungsmulde (130) übergeht.
Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine (150) mit dem Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.