EP3054136B1 - Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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EP3054136B1
EP3054136B1 EP16153904.4A EP16153904A EP3054136B1 EP 3054136 B1 EP3054136 B1 EP 3054136B1 EP 16153904 A EP16153904 A EP 16153904A EP 3054136 B1 EP3054136 B1 EP 3054136B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
coating
emissivity
combustion engine
internal combustion
Prior art date
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Active
Application number
EP16153904.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3054136A1 (de
Inventor
Dr. Michael Henn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP3054136A1 publication Critical patent/EP3054136A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3054136B1 publication Critical patent/EP3054136B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle with the features according to the preamble of claim 1.
  • an internal combustion engine with a combustion chamber is known.
  • the coating is applied in particular to a piston head, a cylinder inner surface and a cylinder head inner surface.
  • the catalytic coating has a nanostructure made up of elongated structural elements, with one end of the structural elements adhering to the coated surface and the second end ending in the combustion chamber or the exhaust gas flow-guiding chamber.
  • Such a coating is preferably carried out using the methods of gas flow sputtering or magnetron sputtering. These sputtering methods are among the methods of physical vapor deposition.
  • the catalytic coating is intended to support the oxidation of carbon deposits from the combustion process. A high conversion rate should be ensured by a high catalytic activity.
  • the layer thickness should be between 0.1 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the piston has a piston body, the piston body having a piston crown at the gas combustion zone.
  • the gas combustion zone is enclosed by a combustor surface.
  • a coating namely a thermally conductive coating of low thermal conductivity, is now applied to the piston crown and to the combustion chamber surface with a thickness suitable for use as a thermal diode.
  • the thermally conductive coating is intended to limit heat transfer to the piston body and combustion chamber.
  • the thermally conductive coating may be thoria, zirconia, titanium alloy, or stainless steel with 22 wt% chromium.
  • the thermally conductive coating has a thermal conductivity in the range of 0 to 70*10 -6 metric units and correspondingly 93*10 -6 metric units for aluminum pistons.
  • the thickness of the thermally conductive coating should be in the range of 0.5 mm to 1.8 mm.
  • the piston also has a thermally conductive abrasive layer in the area of a peripheral surface of a top land which wears away during initial operation of the internal combustion engine to conform the piston to the cylinder bore wall with as little clearance as possible.
  • the thermal conductivity of the abrasive layer is achieved by conductive particles or flakes of copper or aluminum in a layer matrix.
  • the layer matrix has a mixture of at least two Elements, wherein the two elements are selected from a group consisting of graphite, molybdenum disulfite and boron nitride.
  • the piston has a piston head and a piston skirt.
  • the piston crown is connected to the piston skirt by a retaining spring.
  • the retaining spring is intended to allow micro-movements to be compensated for as a result of different thermal expansions of the piston head and the piston skirt.
  • the heat transfer between the piston crown and the piston skirt is impeded by a coating on the piston crown.
  • the coating is applied to at least one seat surface of the piston crown, with which the piston crown rests against the piston skirt.
  • the piston crown can therefore assume significantly higher temperatures than the piston skirt without transferring too much heat to the running surfaces.
  • the coating can also be formed on the side of the piston head facing the combustion chamber.
  • the coating may include titanium or titanium compounds, ceramic, hardcoat, or other materials applied by chemical or physical vapor deposition.
  • a corresponding metal or ceramic cylinder has an inner bore which forms a piston guide surface.
  • the piston guide surface is equipped with a hard coating. This coating is a few tenths of a millimeter or microns thick.
  • Hard materials in particular can be used as a coating, ie carbides, oxides, nitrides and diamond coatings.
  • the coating can consist of polycrystalline diamond or can be in the form of a diamond-like carbon coating (DLC—“diamond-like carbon”).
  • the coating can have a metal-containing hydrocarbon (Me:CH), with metal doping for example titanium, tungsten, boron or their particularly hard carbide phase, which at the same time has a favorable affinity for carbon, being considered.
  • metal-containing hydrocarbon Mo:CH
  • metal doping for example titanium, tungsten, boron or their particularly hard carbide phase
  • amorphous hydrocarbon a:CH
  • a:C tetragonally coordinated carbon
  • the piston has two sliding sections, each in the form of a ring, whose closed cylindrical circumference each defines a sliding section of the piston.
  • the material of the sliding portions is mesophase graphite or ultrafine-grain graphite.
  • the rings can be made from mesophase graphite by primary forming.
  • a piston-cylinder arrangement is known, the piston being made of pressed graphite in the form of hard-burned carbon or electrographite.
  • a base of the piston is designed to be anti-combustion on the surface on the combustion chamber side, with silicon powder being applied in a thin layer and siliconized in the autoclave, with the powder having a homogeneous connection and the coating layer created in this way represents protection against erosion and also contributes to the strengthening of the structure of the impact surface.
  • the piston is fitted with piston rings.
  • the piston rings can be made of ceramic-coated ferrous iron, ceramics such as zirconium oxide or of tempered carbon fiber material.
  • a running surface of the cylinder is formed from the same material, but one that is hardened on the running surface, or a similar material that has approximately the same thermal expansion behavior as the material of the piston.
  • the wall of the cylinder is correspondingly hardened. Siliconized carbon, silicon carbide, silicon nitrite or Invar steel with a ceramic sprayed coating are mentioned as materials for the running surfaces of the cylinder.
  • a cylinder arrangement wherein a cylinder liner is surrounded by a bandage consisting of a fiber composite material, the thermal expansion of which in the radial direction is less than that of the cylinder liner.
  • the piston has two components, namely a cap exposed to the hot combustion gases and a force introduction core which is connected to the cap via rotationally symmetrical parts and is not acted upon by the hot combustion gases.
  • the cap is made of a ceramic material containing graphite.
  • the areas of the cylinder liner and the cap that are in direct contact with the hot combustion gases and where no relative displacement occurs have a protective layer of MoSi 2 , Al 2 O 3 or TaC.
  • This protective layer is therefore formed on the combustion chamber side and is not opposite the cylinder running surface.
  • the cap consists of a ceramic material, for example silicon nitrite.
  • An intermediate layer is arranged between the cap and the force introduction core, which is used for thermal insulation and pressure transmission between the core and the cap.
  • This intermediate layer consists of aluminum titanate or cordierite. This intermediate layer is on the inside of the cap and does not face the cylinder running surface.
  • DLC coating diamond like carbon
  • a first DLC coating is applied to the component by means of plasma-enhanced chemical vapor deposition, with this first DLC coating taking on the function of an adhesion promoter layer.
  • a further DLC coating is then applied, which compared to the first DLC coating has reduced rigidity, hardness and lower internal stress.
  • a DLC coating namely a coating made of diamond-like carbon, should be understood to mean all the layers listed in Group 2 of VDI 2840.
  • DLC coatings consist essentially of carbon bound in sp2 and/or sp3 bonds, with the bond character essentially determining the properties of the layer.
  • An amorphous, hydrogen-containing, metal-free DLC coating in which the two types of bonds are present in a ratio of 60 to 80 to 20 to 40 is specified as being particularly advantageous.
  • the generic internal combustion engine is not yet optimally designed.
  • the object of the invention is to avoid excessively high component temperatures during operation of the internal combustion engine.
  • the object of the invention is to provide cooling of a cylinder during operation of an internal combustion engine.
  • An internal combustion engine in particular for a motor vehicle, comprises a piston, which has a coating with an emissivity of ⁇ > 0.8 for thermal radiation, and a cylinder running surface opposite the coating of the piston, which has a coating with an emissivity of ⁇ > 0 .8 which is substantially equal to the emissivity of the coating of the bulb.
  • the emissivity is in particular the total emissivity, in particular the directional total emissivity, preferably the total emissivity in the direction of a surface normal.
  • the piston and the cylinder running surface belong to a cylinder.
  • the internal combustion engine is preferably a reciprocating piston engine.
  • the fact that the emissivity of the coating of the piston is essentially the same as the emissivity of the coating of the cylinder surface means in particular that the emissivities differ only slightly from one another, for example that the difference between the two emissivities is only 0.15, preferably only 0.1, particularly preferably is only 0.05.
  • the emissivities are particularly preferably the same.
  • the invention has that Advantage that a radiation cooling is possible.
  • the emissivity ⁇ of the coating of the piston and/or the emissivity ⁇ of the coating of the cylinder running surface is preferably more than 0.9. This enables a higher power density due to lower component temperatures, in particular without additional weight or without additional equipment, for example without additional active cooling measures.
  • the coating can be used for pistons without cooling channels but also for pistons with cooling channels.
  • the internal combustion engine can have injection cooling for cooling the piston or can be designed without injection cooling for cooling the piston.
  • a flow of heat is supplied to the piston via the hot combustion gases. Different heat flows are emitted from the piston via piston rings, through contact with the housing air and via a piston skirt. If injection cooling is provided and/or the pistons are equipped with cooling ducts, a large part of the heat is dissipated via the corresponding oil.
  • the coating is formed or arranged in particular on the piston peripheral surface.
  • the coating can be formed or arranged in particular on the top land, on a ring area, on the piston skirt or on the piston skirt and/or on the underside of the piston.
  • the coating is preferably provided both on the outer peripheral surface of the piston skirt and on an inside of the piston skirt.
  • the coating has materials whose emissivity ⁇ for thermal radiation is more than 0.8. In particular, the emissivity ⁇ for thermal radiation of the coating is more than 0.9.
  • Heat transport by radiation is proportional to the surface area exposed to the environment A and to the fourth power of the surface temperature T. The heat transport is limited by the emissivity ⁇ .
  • the emissivity ⁇ is 1.0 for a black body and is at its maximum. For anodized aluminum, the emissivity ⁇ is approximately 0.85. For untreated aluminum when new, the emissivity is approximately 0.05. For aged, untreated aluminum, the emissivity is approximately 0.2.
  • the Stefan-Boltzmann constant is ⁇ . This relationship also applies approximately to the cylinder running surface and the opposite circumferential surface of the piston in the area of the top land, the ring area and the piston skirt.
  • both the coatings of the piston and the coating of the corresponding cylinder running surface have an emissivity of ⁇ >0.8, preferably ⁇ >0.9.
  • the radiant heat transfer can be increased by a factor of approximately four to twenty.
  • the coating is produced by an anodizing process.
  • the emissivity ⁇ for anodized aluminum can be around 0.85.
  • the coating can be produced in particular by black anodizing.
  • the coating can be formed, for example, as an oxidic protective layer, in particular as a colored, oxidic protective layer.
  • black anodizing is an inexpensive, available manufacturing process.
  • the layer thickness should be thick enough to increase the emissivity ⁇ accordingly and thin enough to adhere well even under thermal stress.
  • the coatings therefore preferably have a layer thickness of 10 to 50 ⁇ m.
  • a cylinder running surface has a coating, the coating being in the form of a DLC carbon layer or a silicon carbide coating. Then the opposing cylinder running surface and outer peripheral surface of the piston have a coating with an emissivity of ⁇ > 0.8.
  • the improvement in radiation cooling proposed here reduces the power requirement for the oil pump.
  • a further increase in the specific output of the internal combustion engine is possible by combining injection cooling and/or duct cooling with radiation cooling.
  • In 1 shows a detail of an internal combustion engine 1, in particular a motor vehicle, namely a piston 2, a cylinder liner 3 and a cylinder head 4.
  • the internal combustion engine 1 has a combustion chamber 5 which is delimited by the piston 2 on the one hand and by the cylinder head 4 on the other hand. Furthermore, the cylinder liner 3 delimits the combustion chamber 5.
  • the piston 2 is designed as a reciprocating piston.
  • the piston 2 has a piston head 6 , the piston head 6 facing the combustion chamber 5 or at least partially delimiting the combustion chamber 5 .
  • the piston head 6 is slightly curved in the direction of the combustion chamber 5 .
  • the piston 2 also has a top land 7 .
  • the top land 7 forms the topmost land and the top land 7 extends to a first groove 8.
  • two further grooves 9, 10 are formed on the peripheral surface of the piston 2.
  • a piston ring 11, 12, 13 is arranged.
  • the area extending from the top land 7 to the lowest third groove 10 can be referred to as the ring land section 14 .
  • the annular web section 14 is formed by the annular webs remaining between the grooves 9, 10 and 11 (not designated in more detail).
  • a piston skirt 16 adjoins the annular part 14 , the piston skirt 16 having an inner side 17 and an outer peripheral surface 15 .
  • the piston skirt 16 can also be referred to as a piston skirt.
  • the underside 18 of the piston crown adjoins the inside 17 .
  • the piston crown 6 and the piston skirt 16 delimit a receptacle 19 , a pin eye 20 being formed in the piston skirt 16 in the region of the receptacle 19 .
  • a corresponding gudgeon pin which in the mounted state extends through the pin eye 20 and connects the piston 2 to a connecting rod (not shown).
  • the piston 2 now has at least one, in particular several, coatings 21, 22, 23, 24.
  • the coatings 21, 22, 23, 24 have an emissivity ⁇ of more than 0.8 for thermal radiation.
  • the coating 21, 22, 23, 24 preferably has an emissivity ⁇ of more than 0.9 for thermal radiation.
  • the emissivity ⁇ is also referred to as the emission coefficient or emissivity.
  • the piston 2 can preferably also be cooled by injection cooling. Furthermore, the piston 2 preferably has at least one cooling channel (not designated in more detail) in order to further increase the cooling capacity.
  • the radiation cooling ensures a higher power density due to lower component temperatures without additional weight, without additional equipment and without further active cooling measures.
  • the coating 21 is formed in the area of the ring land part 14 and in the area of the outer peripheral surface of the top land 7 . This is advantageous because high temperatures can occur here.
  • the coating 22 is formed in the area of the outer peripheral surface 15 of the piston skirt or the piston skirt 16 .
  • the coating 24 is formed on the inside 17 of the piston skirt 16 .
  • the temperatures in the area of the piston skirt 16 or the piston skirt are lower than in the area of the top land 7 or the piston crown 6. but through the coatings 22, 24 the contribution to the radiation cooling can also be increased.
  • the coating 23 is formed on the underside 18 of the piston crown.
  • the radiation cooling is improved by the coating 23 since high temperatures can occur in particular on the piston crown 6 .
  • the coatings 21, 22, 23, 24 can be produced in different ways: In one configuration, the coatings 21, 22, 23, 24 could be in the form of a colored, oxidic protective layer.
  • the oxidic protective layer can in particular be colored black.
  • Such an oxidic protective layer can be produced by an anodizing process.
  • the coatings 21, 22, 23, 24 can be produced by black anodizing the piston 2 in the corresponding areas, namely the ring land area 14, the piston skirt 15, the inside 17 and the underside 18 of the piston crown.
  • the piston 2 is made of aluminum or an aluminum alloy. In the untreated state, the aluminum surface only has a low emissivity. Due to the high temperature prevailing in the areas mentioned, black anodizing has a great effect. Black anodizing is an inexpensive process available.
  • the coatings 21 and in particular 22 of the piston skirt 16 or the piston skirt 15 preferably have good tribological properties due to the friction prevailing here.
  • These coatings 21 and/or 22 are preferably in the form of a carbon layer, in particular a DLC carbon layer, or a silicon carbide coating, ceramic coating or oxide coating.
  • the coatings 21, 22, 23, 24 and 26 are preferably made sufficiently thin.
  • the coatings can have a thickness of 10 to 50 ⁇ m. The layer thickness is thus thick enough to achieve a high emissivity ⁇ and thin enough to adhere well even under thermal stress.
  • the radiation cooling proposed here makes it possible to reduce the power requirement of a corresponding oil pump of the internal combustion engine. It's another Increase in specific output possible through the combination of spray cooling or channel cooling with the proposed radiation cooling.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der DE 10 2009 002 183 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Brennraum bekannt. Eine mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch oder einem Abgasstrom in Kontakt kommende Oberfläche eines Bauteils des Brennraums oder eines brennraumnahen, abgaströmungsführenden Bauteils der Verbrennungskraftmaschine weist nun eine katalytische Beschichtung auf. Die Beschichtung ist insbesondere auf einem Kolbenboden, einer Zylinderinnenfläche und einer Zylinderkopfinnenfläche aufgebracht. Die katalytische Beschichtung weist eine aus Strukturelementen länglicher Gestalt aufgebaute Nanostruktur auf, wobei die Strukturelemente mit einem Ende an der beschichteten Oberfläche anhaften und mit ihrem zweiten Ende in dem Brennraum oder dem abgasströmungsführenden Raum enden. Eine solche Beschichtung erfolgt vorzugsweise mit den Methoden des Gasflusssputterns oder des Magnetronsputterns. Diese Sputterverfahren zählen zu den Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung. Die katalytische Beschichtung soll die Oxidation von Verkokungsrückständen des Verbrennungsprozesses unterstützen. Durch eine hohe katalytische Aktivität soll eine hohe Umsatzrate gewährleistet werden. Die Schichtdicke soll zwischen 0,1 µm bis 50 µm betragen.
  • Aus der DE 195 24 015 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolben bekannt. Der Kolben weist einen Kolbenkörper auf, wobei der Kolbenkörper einen Kolbenboden an der Gasverbrennungszone aufweist. Die Gasverbrennungszone ist durch eine Brennkammeroberfläche eingeschlossen. Es ist nun eine Beschichtung, nämlich eine Wärmeleitbeschichtung niedriger Wärmeleitfähigkeit auf dem Kolbenboden und auf der Brennkammeroberfläche mit einer für den Einsatz als thermische Diode geeigneten Dicke aufgebracht. Die Wärmeleitbeschichtung soll den Wärmeübergang auf den Kolbenkörper und die Brennkammer begrenzen. Die Wärmeleitbeschichtung kann aus Thoriumoxid, Zirkonoxid, aus einer Titaniumlegierung oder aus rostfreiem Stahl mit 22 Gewichtsprozent Chrom bestehen. Die Wärmeleitbeschichtung weist eine Wärmeleitzahl im Bereich von 0 bis 70*10-6 metrische Einheiten und entsprechend 93*10-6 metrische Einheiten für Aluminiumkolben auf. Die Dicke der Wärmeleitbeschichtung soll im Bereich von 0,5 mm bis 1,8 mm liegen. Der Kolben weist ferner im Bereich einer Umfangsfläche eines Feuerstegs eine thermisch leitfähige Abrasivschicht auf, die sich während des anfänglichen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine abnutzt, um den Kolben an die Zylinderbohrungswand möglichst mit wenig Spiel anzupassen. Die thermische Leitfähigkeit der Abrasivschicht wird durch leitfähige Partikel oder leitfähige Flocken aus Kupfer oder Aluminium in einer Schichtmatrix erreicht. Die Schichtmatrix weist eine Mischung von mindestens zwei Elementen auf, wobei die beiden Elemente aus einer Gruppe bestehend aus Graphit, Molybdändisulfit und Bornitrid ausgewählt sind.
  • Aus der WO 02/18770 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolben bekannt. Der Kolben weist einen Kolbenboden und einen Kolbenmantel auf. Der Kolbenboden ist mit dem Kolbenmantel durch eine Haltefeder verbunden. Die Haltefeder soll einen Ausgleich von Mikrobewegungen in Folge unterschiedlicher Wärmedehnung des Kolbenbodens und des Kolbenmantels ermöglichen. Der Wärmeübergang zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenmantel ist durch eine Beschichtung des Kolbenbodens behindert. Die Beschichtung ist auf wenigstens einer Sitzfläche des Kolbenbodens aufgebracht, mit der der Kolbenboden an dem Kolbenmantel anliegt. Der Kolbenboden kann somit wesentlich höhere Temperaturen annehmen als der Kolbenmantel, ohne zu viel Wärme auf die Laufflächen zu übertragen. Die Beschichtung kann auch auf der dem Brennraum zugewandten Seite des Kolbenbodens ausgebildet sein. Die Beschichtung kann Titan oder Titanverbindungen, Keramik, Hardcoat oder andere durch chemische oder physikalische Gasphasenabscheidungen aufgebrachte Werkstoffe aufweisen.
  • Aus der DE 198 15 988 C1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einer KolbenZylinderanordnung bekannt. Ein entsprechender Zylinder aus Metall oder aus einer Keramik weist eine innere Bohrung auf, die eine Kolbenführungsfläche bildet. Die Kolbenführungsfläche ist mit einer harten Beschichtung ausgestattet. Diese Beschichtung ist wenige Zehntelmillimeter oder Mikrometer dick. Insbesondere harte Materialien kommen als Beschichtung in Betracht, also Carbide, Oxyde, Nitride sowie Diamantbeschichtungen. Die Beschichtung kann aus polykristallinem Diamant bestehen oder als diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung (DLC-"diamond like carbon") ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Beschichtung metallhaltigen Kohlenwasserstoff (Me:CH) aufweisen, wobei als metallische Dotierung zum Beispiel Titan, Wolfram, Bor beziehungsweise deren besonders harte Carbidphase in Betracht kommen, die zugleich eine günstige Affinität zu Kohlenstoff aufweist. Ferner ist die Verwendung von amorphem Kohlenwasserstoff (a:CH) oder von tetragonal koordiniertem Kohlenstoff (a:C) denkbar. Der Kolben weist zwei Gleitabschnitte in Form jeweils eines Ringes auf, deren geschlossener zylindrischer Umfang jeweils einen Gleitabschnitt des Kolbens definiert. Das Material der Gleitabschnitte besteht aus mesophasigem Graphit oder ultrafeinkörnigem Graphit. Die Ringe sind aus mesophasigem Graphit im Wege der Urformens herstellbar.
  • Aus der DE 36 059 18 A1 und EP 0 258 330 A1 sind eine Kolbenzylinderanordnung bekannt, wobei der Kolben aus Pressgraphit in Form von Hartbrandkohle oder Elektrographit ausgebildet ist. Ein Boden des Kolbens ist an der brennraumseitigen Fläche abbrandfest vergütet ausgebildet, wobei Siliziumpulver in dünner Schicht aufgebracht und im Autoklaven aufsiliziert wird, wobei das Pulver mit dem Graphit eine homogene Verbindung eingeht und die so entstandene Vergütungsschicht sowohl einen Abbrandschutz darstellt als auch zur Verfestigung des Gefüges der Beaufschlagungsfläche beiträgt. Der Kolben ist Kolbenringen bestückt. Die Kolbenringe können aus keramikbeschichtetem Ferroguß, Keramik, wie Zirkonoxid oder aus vergütetem Karbonfasermaterial ausgebildet sein. Eine Lauffläche des Zylinders ist aus gleichem, aber laufflächenvergüteten oder einem ähnlichen Material gebildet, das in etwa das gleiche Wärmedehnungsverhalten wie das Material des Kolbens hat Die Wandung des Zylinders ist entsprechend vergütet. Als Materialien für die Laufflächen des Zylinders sind silizierter Kohlenstoff, Siliziumcarbid, Siliziumnitrit oder Invar-Stahl mit einer keramischen Spritzschicht genannt.
  • Aus der US 4,446/399 A ist eine Zylinderanordnung bekannt, wobei ein Zylinderbuchse von einer aus einem Faserverbundwerkstoff bestehenden Bandage umgeben ist, deren thermische Ausdehnung in radialer Richtung geringer ist als die der Zylinderbuchse. Der Kolben weist zwei Bestandteile auf, nämlich eine den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzte Kappe und ein Krafteinleitungskern, der mit der Kappe über rotationssymmetrische Teile in Verbindung steht und nicht von den heißen Verbrennungsgasen beaufschlagt wird. Die Kappe besteht aus einem keramischen Werkstoff, das Graphit enthält. Die Bereiche der Zylinderbuchse und der Kappe, die mit den heißen Brenngasen im direkten Kontakt stehen und an denen keine Relativverschiebunq auftritt, weisen eine Schutzschicht aus MoSi2 , Al2O3 oder TaC auf. Diese Schutzschicht ist somit brennraumseitig ausgebildet und liegt nicht der Zylinderlauffläche gegenüber. Die Kappe besteht aus einem keramischen Material bspw. Siliziumnitrit. Eine Zwischenschicht ist zwischen der Kappe und dem Krafteinleitungskern angeordnet, die der thermischen Isolierung und der Druckübertragung zwischen dem Kern und der Kappe dient. Diese Zwischenschicht besteht aus Aluminiumtitanat oder Cordierit. Diese Zwischenschicht befindet sich im Inneren der Kappe und liegt nicht der Zylinderlauffläche gegenüber.
  • Aus der gattungsbildenden DE 10 2008 011 921 A1 ist es bekannt, eine DLC-Beschichtung (DLC-"diamond like carbon") auf thermisch und tribologisch hochbeanspruchte Bauteile einer Verbrennungskraftmaschine wie Bolzen, Kolbenringe, Pleuellager, Laufflächen des Kolbens und dergleichen aufzubringen, so dass Reibung, Verschleiß und Adhäsionsneigung verringert werden. Auf das Bauteil wird mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung eine erste DLC-Beschichtung aufgebracht, wobei diese erste DLC-Beschichtung die Funktion einer Haftvermittlerschicht übernimmt. Danach wird eine weitere DLC-Beschichtung aufgebracht, die gegenüber der ersten DLC-Beschichtung eine verringerte Steifigkeit, Härte und geringere Eigenspannung aufweist. Unter einer DLC-Beschichtung nämlich einer Beschichtung aus diamantähnlichem Kohlenstoff sollen hierbei alle in der VDI 2840 in Gruppe 2 aufgeführten Schichten zu verstehen sein. DLC-Beschichtungen bestehen im Wesentlichen aus Kohlenstoff, der in sp2- und/oder sp3-Bindung gebunden ist, wobei der Bindungscharakter die Eigenschaft der Schicht wesentlich bestimmt. Als besonders vorteilhaft wird eine amorphe, wasserstoffhaltige, metallfreie DLC-Beschichtung angegeben, bei der die beiden Bindungsarten im Verhältnis 60 bis 80 zu 20 bis 40 vorhanden sind.
  • Die gattungsbildende Verbrennungskraftmaschine ist noch nicht optimal ausgebildet.
  • Effizienz und Leistungssteigerungen von Verbrennungskraftmaschinen können zu höheren thermischen Belastungen führen. Aus Temperaturschutzgründen werden brennraumnahe Bauteile, insbesondere Kolben der Verbrennungskraftmaschine gekühlt. Als aktive Kühlmöglichkeit der Kolben ist eine Einspritzkühlung bekannt. Ferner sind Kolben mit Kühlkanälen bekannt. Durch die Kühlkanäle und die Spritzdüsen können sich Konstruktionseinschränkungen ergeben und es ist ein Energieaufwand zum Umwälzen des Kühlmediums Öl nachteilig. Eine Ölverkokung in Kühlkanälen ist zu vermeiden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu hohe Bauteiltemperaturen im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlung eines Zylinders im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine darzustellen.
  • Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
  • Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst einen Kolben, der eine Beschichtung mit einem Emissionsgrad von ε > 0,8 für Wärmestrahlung aufweist, und eine der Beschichtung des Kolbens gegenüberliegende Zylinderlauffläche, die eine Beschichtung aufweist, welche einen Emissionsgrad von ε > 0,8 hat, der im Wesentlichen gleich dem Emissionsgrad der Beschichtung des Kolbens ist.
  • Der Emissionsgrad ist insbesondere der Gesamt-Emissionsgrad, insbesondere der gerichtete Gesamt-Emissionsgrad, bevorzugt der Gesamt-Emissionsgrad in Richtung einer Flächennormale. Der Kolben und die Zylinderlauffläche gehören zu einem Zylinder. Bevorzugt ist die Verbrennungskraftmaschine eine Hubkolbenmaschine.
  • Dass die Emissionsgrad der Beschichtung des Kolbens im Wesentlichen gleich dem Emissionsgrad der Beschichtung der Zylinderlauffläche ist, bedeutet insbesondere dass sich die Emissionsgrade nur unwesentlich voneinander unterscheiden, zum Beispiel dass die Differenz der zwei Emissionsgrade nur 0,15, bevorzugt nur 0,1, insbesondere bevorzugt nur 0,05 beträgt. Besonders bevorzugt sind die Emissionsgrade gleich. Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine Strahlungskühlung ermöglicht ist. Der Emissionsgrad ε der Beschichtung des Kolbens und/oder der Emissionsgrad ε der Beschichtung der Zylinderlauffläche beträgt vorzugsweise mehr als 0,9. Dies ermöglicht eine höhere Leistungsdichte durch niedrigere Bauteiltemperaturen insbesondere ohne zusätzliches Gewicht oder ohne zusätzlichen apparativen Aufbau bspw. ohne zusätzliche aktive Kühlmaßnahmen.
  • Die Beschichtung kann für Kolben ohne Kühlkanäle aber auch für Kolben mit Kühlkanälen verwendet werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann eine Anspritzkühlung zur Kühlung des Kolbens aufweisen oder ohne Anspritzkühlung zur Kühlung des Kolbens ausgeführt sein. Über die heißen Verbrennungsgase wird dem Kolben ein Wärmestrom zugeführt. Von dem Kolben gehen nun unterschiedliche Wärmeströme über Kolbenringe, durch den Kontakt mit der Gehäuseluft und über einen Kolbenschaft ab. Wenn eine Anspritzkühlung vorgesehen ist und/oder die Kolben mit Kühlkanälen ausgestattet sind, wird ein großer Teil der Wärme über das entsprechende Öl abgeleitet. Durch die Wahl einer Beschichtung mit einem entsprechend großen Emissionsgrad ε kann der Beitrag der Strahlungskühlung zum Abtransport der über die Verbrennungsgase eingebrachten Wärme deutlich gesteigert werden.
  • Die Beschichtung ist insbesondere auf der Kolbenumfangsfläche ausgebildet oder angeordnet. Die Beschichtung kann insbesondere am Feuersteg, an einer Ringpartie, am Kolbenschaft beziehungsweise am Kolbenhemd und/oder an der Kolbenunterseite ausgebildet beziehungsweise angeordnet sein. Die Beschichtung ist vorzugsweise sowohl an der Außenumfangsfläche der Kolbenschaftes als auch an einer Innenseite des Kolbenschaftes vorgesehen. Am Feuersteg und an der Ringstegpartie ergibt sich ein großer Wirkeffekt aufgrund der vergleichsweise hohen Temperaturen, daher ist diese Ausgestaltung vorteilhaft. Hierdurch ist eine Abgabe der Wärme in Richtung des Zylinders durch Strahlungskühlung verbessert.
  • Die Beschichtung weist Werkstoffe auf, deren Emissionsgrad ε für Wärmestrahlung mehr als 0,8 beträgt. Insbesondere beträgt der Emissionsgrad ε für Wärmestrahlung der Beschichtung mehr als 0,9. Der Wärmetransport durch Strahlung ist proportional der Umgebung ausgesetzten Oberfläche A und der vierten Potenz der Oberflächentemperatur T. Der Wärmetransport wird durch den Emissionsgrad ε begrenzt. Der Emissionsgrad ε beträgt 1,0 für einen schwarzen Körper und ist hierbei maximal. Für eloxiertes Aluminium beträgt der Emissionsgrad ε ungefähr 0,85. Für unbehandeltes Aluminium im Neuzustand beträgt der Emissionsgrad ca. 0,05. Für gealtertes, unbehandeltes Aluminium beträgt der Emissionsgrad ca. 0,2.
  • Die übertragene Strahlungsleistung P zwischen zwei beabstandet parallel angeordnete Platten mit den Emissionsgraden ε1 und ε2 beträgt P = Aσ(T1 4-T2 4)/(1/ε1+1/ε2-1) = Aαstr(T1-T2), wobei der Wärmeübertragungskoeffizient αstr= σ(T1+T2)(T1 2+T2 2)/(1/ε1+1/ε2-1) beträgt. Die Stefan-Boltzmann-Konstante ist σ. Näherungsweise gilt dieser Zusammenhang auch für die Zylinderlauffläche und die gegenüberliegende Kolbenumfangsfläche im Bereich des Feuerstegs, der Ringpartie und des Kolbenhemds. Aus der genannten Formel ergeben sich folgende Beispielswerte für den Wärmeübertragungskoeffizient αstr [Wm-2K-1], wenn die Temperatur T1 des Kolbens beispielsweise 500 Kelvin beträgt und die Temperatur T2 der Zylinderlauffläche beziehungsweise der entsprechenden Zylinderbuchse 400 Kelvin entspricht.
  • Mit der genannten Formel lassen sich nun unterschiedliche Wärmeübertragungskoeffizienten αstr in Abhängigkeit der Emissionsgrade ε1 und ε2 bestimmen. Der Wärmeübertragungskoeffizient αstr beträgt 2.092 Wm-2K-1, wenn die Emissionsgrade ε1 = 1 und ε2 = 1 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient αstr beträgt 1750 Wm-2K-1, wenn die Emissionsgrade ε1 = 0,9 und ε2 = 0,92 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient αstr beträgt 1400 Wm-2K-1,wenn die Emissionsgrade ε1 = 0,8 und ε2 = 0,8 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient αstr beträgt 350 Wm-2K-1, wenn die Emissionsgrade ε1 = 0,2 und ε2 = 0,5 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient αstr beträgt 100 Wm-2K-1, wenn die Emissionsgrade ε1 = 0,05 und ε2 = 0,5 betragen.
  • Hieraus lässt sich ablesen, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn sowohl die Beschichtungen des Kolbens als auch die Beschichtung der entsprechenden Zylinderlauffläche einen Emissionsgrad von ε > 0,8, vorzugsweise von ε > 0,9 aufweisen. Hierdurch ist die Strahlungswärmeübertragung ungefähr um den Faktor vier bis zwanzig steigerbar.
  • Beispielsweise ist es in konkreten Ausführungsformen vorgesehen, dass die Beschichtung durch ein Eloxal-Verfahren hergestellt ist. Der Emissionsgrad ε für eloxiertes Aluminium kann ca. 0,85 betragen. Die Beschichtung kann insbesondere durch Schwarzanodisieren hergestellt sein. Die Beschichtung kann beispielsweise als oxidische Schutzschicht, insbesondere als gefärbte, oxidische Schutzschicht ausgebildet sein. Ferner handelt es sich beim Schwarzanodisieren um ein kostengünstiges, verfügbares Herstellungsverfahren. Durch Eloxieren der Aluminiumoberfläche lässt sich die Strahlungswärmeübertragung um den Faktor vier bis zwanzig im Vergleich zu einer nicht-eloxierten Aluminiumoberfläche steigern.
  • Die Schichtdicke sollte dick genug sein, um den Emissionsgrad ε entsprechend zu erhöhen und andererseits dünn genug sein, um auch bei thermischer Beanspruchung gut zu haften. Die Beschichtungen weisen daher vorzugsweise eine Schichtdicke von 10 bis 50 µm auf.
  • Zur weiteren Optimierung können weitere Oberflächen des Kolbens oder weitere Zylinderflächen mit Werkstoffen zur Verbesserung des Emissionsgrads ε beschichtet sein beziehungsweise werden. Insbesondere weist eine Zylinderlauffläche eine Beschichtung auf, wobei die Beschichtung als DLC-Kohlenstoffschicht oder als Siliciumcarbid-Beschichtung ausgebildet sein. Dann weisen die einander gegenüberliegende Zylinderlauffläche und Außenumfangsfläche des Kolbens eine Beschichtung mit einem Emissionsgrad von ε > 0,8 auf.
  • Durch die hier vorgeschlagene Verbesserung der Strahlungskühlung ist der Leistungsbedarf für die Ölpumpe verringert. Es ist eine weitere Steigerung der spezifischen Leistung des Verbrennungsmotors durch Kombination einer Anspritzkühlung und/oder Kanalkühlung mit der Strahlungskühlung möglich.
  • Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür wird auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung in der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    in einer schematischen Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Kolbens und eines entsprechenden Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine.
  • In Fig. 1 ist ein Detail einer Verbrennungskraftmaschine 1, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dargestellt, nämlich ein Kolben 2, eine Zylinderbuchse 3 und ein Zylinderkopf 4. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist einen Verbrennungsraum 5 auf, der durch den Kolben 2 einerseits und andererseits durch den Zylinderkopf 4 begrenzt ist. Ferner begrenzt die Zylinderbuchse 3 den Verbrennungsraum 5. Der Kolben 2 ist als Hubkolben ausgebildet.
  • Der Kolben 2 weist einen Kolbenboden 6 auf, wobei der Kolbenboden 6 dem Verbrennungsraum 5 zugewandt ist beziehungsweise den Verbrennungsraum 5 zumindest teilweise begrenzt. Der Kolbenboden 6 ist leicht in Richtung des Verbrennungsraums 5 gewölbt. Der Kolben 2 weist ferner einen Feuersteg 7 auf. Der Feuersteg 7 bildet den obersten Steg und der Feuersteg 7 erstreckt sich bis zu einer ersten Nut 8. Beabstandet zu der ersten Nut 8 sind hier zwei weitere Nuten 9, 10 an der Umfangsfläche des Kolbens 2 ausgebildet. In den Nuten 8, 9, 10 ist jeweils ein Kolbenring 11, 12, 13 angeordnet. Der sich von dem Feuersteg 7 bis zur untersten dritten Nut 10 erstreckende Bereich kann als Ringstegpartie 14 bezeichnet werden. Die Ringstegpartie 14 ist dabei durch die zwischen den Nuten 9, 10 und 11 verbleibenden Ringstege (nicht näher bezeichnet) gebildet.
  • An die Ringpartie 14 schließt sich ein Kolbenschaft 16 an, wobei der Kolbenschaft 16 eine Innenseite 17 und eine Außenumfangsfläche 15 aufweist. Der Kolbenschaft 16 kann auch als Kolbenhemd bezeichnet werden. An die Innenseite 17 schließt sich die Kolbenbodenunterseite 18 an. Der Kolbenboden 6 und der Kolbenschaft 16 begrenzen dabei eine Aufnahme 19, wobei im Bereich der Aufnahme 19 ein Bolzenauge 20 im Kolbenschaft 16 ausgebildet ist. Nicht dargestellt ist hier ein entsprechender Kolbenbolzen, der im montierten Zustand das Bolzenauge 20 durchgreift und den Kolben 2 mit einem Pleuel (nicht dargestellt) verbindet.
  • Der Kolben 2 weist nun mindestens eine, insbesondere mehrere Beschichtungen 21, 22, 23, 24 auf.
  • Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 einen Emissionsgrad ε von mehr als 0,8 für Wärmestrahlung aufweisen. Vorzugsweise weist die Beschichtung 21, 22, 23, 24 einen Emissionsgrad ε von mehr als 0,9 für Wärmestrahlung auf. Der Emissionsgrad ε wird auch als Emissionskoeffizient oder Emissivität bezeichnet.
  • Dies hat den Vorteil, dass eine Strahlungskühlung des Kolbens 2 ermöglicht ist. Der Kolben 2 kann vorzugsweise ferner durch eine Anspritzkühlung gekühlt werden. Ferner weist der Kolben 2 vorzugsweise mindestens einen Kühlkanal (nicht näher bezeichnet) auf, um die Kühlleistung weiter zu erhöhen. Durch die Strahlungskühlung ist eine höhere Leistungsdichte durch niedrigere Bauteiltemperaturen ohne zusätzliches Gewicht, ohne zusätzlichen apparativen Aufbau und ohne weitere aktive Kühlmaßnahmen gewährleistet.
  • Die Beschichtung 21 ist im Bereich der Ringstegpartie 14 und im Bereich der Außenumfangsfläche des Feuerstegs 7 ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da hier hohe Temperaturen auftreten können.
  • Die Beschichtung 22 ist im Bereich der Außenumfangsfläche 15 des Kolbenhemds bzw. des Kolbenschafts 16 ausgebildet. Die Beschichtung 24 ist an der Innenseite 17 des Kolbenschafts 16 ausgebildet. Die Temperaturen im Bereich des Kolbenschaftes 16 bzw. des Kolbenhemdes sind geringer als im Bereich des Feuerstegs 7 oder des Kolbenbodens 6, aber durch die Beschichtungen 22, 24 kann der Beitrag zur Strahlungskühlung ebenfalls gesteigert werden.
  • Die Beschichtung 23 ist an der Kolbenbodenunterseite 18 ausgebildet. Durch die Beschichtung 23 ist die Strahlungskühlung verbessert, da insbesondere am Kolbenboden 6 hohe Temperaturen auftreten können.
  • Die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 sind auf unterschiedliche Weise herstellbar:
    In einer Ausgestaltung könnten die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 als gefärbte, oxidische Schutzschicht ausgebildet sein. Die oxidische Schutzschicht kann insbesondere schwarz gefärbt sein. Eine solche oxidische Schutzschicht kann durch ein Eloxal-Verfahren hergestellt werden. Insbesondere können die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 durch Schwarzanodisieren des Kolbens 2 in den entsprechenden Bereichen, nämlich der Ringstegpartie 14, des Kolbenhemds 15, der Innenseite 17 und der Kolbenbodenunterseite 18 erzeugt werden.
  • Der Kolben 2 ist dabei aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung gefertigt. Im unbearbeiteten Zustand weist die Aluminiumoberfläche lediglich einen geringen Emissionsgrad auf. Aufgrund der in den genannten Bereichen herrschenden hohen Temperatur ergibt sich ein großer Wirkeffekt durch das Schwarzanodisieren. Beim Schwarzanodisieren handelt es sich um einen kostengünstigen verfügbaren Prozess.
  • Es ist denkbar, zur Optimierung der Strahlungskühlung weitere Oberflächen des Kolbens 2 mit Werkstoffen zur Verbesserung des Emissionsgrades zu beschichten.
  • Die Beschichtungen 21 und insbesondere 22 des Kolbenschaftes 16 beziehungsweise des Kolbenhemdes 15 weisen aufgrund der hier herrschenden Reibung vorzugsweise gute tribologische Eigenschaften auf. Diese Beschichtungen 21 und/oder 22 sind vorzugsweise als eine Kohlenstoffschicht, insbesondere eine DLC-Kohlenstoffschicht, oder als Siliziumcarbid-Beschichtung, Keramik-Beschichtung oder Oxid-Beschichtung ausgebildet.
  • Die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 und 26 sind vorzugsweise hinreichend dünn ausgebildet. Die Beschichtungen können eine Stärke von 10 bis 50 µm aufweisen. Die Schichtdicke ist hierdurch dick genug, um einen hohen Emissionsgrad ε zu erzielen, und andererseits dünn genug, um auch bei thermischen Beanspruchungen gut zu haften.
  • Durch die hier vorgeschlagene Strahlungskühlung ist es möglich, den Leistungsbedarf einer entsprechenden Ölpumpe des Verbrennungsmotors zu senken. Es ist eine weitere Steigerung der spezifischen Leistung durch die Kombination einer Anspritzkühlung beziehungsweise Kanalkühlung mit der vorgeschlagenen Strahlungskühlung möglich.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Verbrennungskraftmaschine
    2
    Kolben
    3
    Zylinderbuchse
    4
    Zylinderkopf
    5
    Verbrennungsraum
    6
    Kolbenboden
    7
    Feuersteg
    8
    Nut
    9
    Nut
    10
    Nut
    11
    Kolbenring
    12
    Kolbenring
    13
    Kolbenring
    14
    Ringstegpartie
    15
    Außenumfangsfläche
    16
    Kolbenschaft
    17
    Innenseite
    18
    Kolbenbodenunterseite
    19
    Aufnahme
    20
    Bolzenauge
    21
    Beschichtung
    22
    Beschichtung
    23
    Beschichtung
    24
    Beschichtung
    25
    Zylinderlauffläche
    26
    Beschichtung

Claims (4)

  1. Verbrennungskraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kolben (2), der eine Beschichtung (21, 22, 23, 24) mit einem Emissionsgrad von ε > 0,8 für Wärmestrahlung aufweist, wobeieine der Beschichtung (21, 22, 23, 24) des Kolbens (2) gegenüberliegende Zylinderlauffläche (25) eine Beschichtung (26) aufweist, welche einen Emissionsgrad von ε > 0,8 hat, der im Wesentlichen gleich dem Emissionsgrad der Beschichtung (21, 22, 23, 24) des Kolbens (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, wobei die Beschichtung (21, 22, 23, 24) durch Schwarzanodisieren hergestellt ist, wobei die Beschichtung (21, 22) an einer Außenumfangsfläche des Kolbens (2), nämlich an einem Feuersteg (7), an einer Ringstegpartie (14) und an einer Außenumfangsfläche (15) eines Kolbenschaftes (16), ausgebildet ist.
  2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (21, 22, 23, 24) des Kolbens (2) einen Emissionsgrad von ε > 0,9 für Wärmestrahlung aufweist und/oder dass die Beschichtung (26) der Zylinderlauffläche (26) einen Emissionsgrad von ε > 0,9 für Wärmestrahlung aufweist.
  3. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (23, 24) an einer Kolbenbodenunterseite (18) und/oder an einer Innenseite (17) des Kolbenschaftes (16) ausgebildet ist.
  4. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (26) der Zylinderlauffläche (25) als DLC-Kohlenstoffschicht, als Siliziumcarbid-Beschichtung, als Keramik-Beschichtung oder als Oxid-Beschichtung ausgebildet ist.
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