EP3508714A1 - Kolben für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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EP3508714A1
EP3508714A1 EP19150136.0A EP19150136A EP3508714A1 EP 3508714 A1 EP3508714 A1 EP 3508714A1 EP 19150136 A EP19150136 A EP 19150136A EP 3508714 A1 EP3508714 A1 EP 3508714A1
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EP
European Patent Office
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piston
inlet
channel
cooling
cooling fluid
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EP19150136.0A
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French (fr)
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EP3508714B1 (de
Inventor
Christoph Zelzer
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MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=64959205&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3508714(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of EP3508714A1 publication Critical patent/EP3508714A1/de
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Publication of EP3508714B1 publication Critical patent/EP3508714B1/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 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/10—Cooling by flow of coolant through pistons

Definitions

  • the invention relates to a piston for an internal combustion engine.
  • a piston For cooling a piston of an internal combustion engine, a piston may have an internal piston cooling channel.
  • the piston cooling passage may have an inlet at a bottom of the piston. Through the inlet, cooling fluid, for example, oil injected from a cooling fluid injection nozzle in a direction toward the inlet, may enter the piston cooling passage. The cooling fluid may exit the piston cooling passage through an outlet at the bottom of the piston.
  • a liquid-cooled piston for internal combustion engines which has an at least partially annular segment-shaped cooling channel.
  • the cooling channel is formed below a piston crown in a piston upper part.
  • the cooling channel has openings for the inlet and outlet of the cooling liquid. The openings are formed with a drogue.
  • a piston in which an inlet channel for a piston cooling channel is arranged completely in a piston shaft of a piston.
  • the inlet channel has a funnel-shaped inlet region.
  • the invention is based on the object to improve a cooling fluid supply to a piston cooling channel.
  • sufficient cooling fluid should be supplied to the piston cooling channel of the piston even at high piston speeds.
  • the piston is suitable for an internal combustion engine (eg reciprocating internal combustion engine).
  • the piston has an inner piston cooling channel for cooling the piston.
  • the piston has an inlet channel, which opens into the piston cooling channel on.
  • a flow cross section the inlet channel tapers in a direction to the inlet of the inner piston cooling channel at least in sections, in particular funnel-shaped.
  • the inlet passage is in addition to promoting (eg, enhancing, increasing) cooling fluid flow (eg, reducing cooling fluid friction losses) to the inlet of the internal piston cooling passage.
  • the cooling fluid may be oil.
  • the inlet channel may include means (eg, surface treatment, coating, and / or flow guide member (s)) for promoting cooling fluid flow to the piston cooling channel.
  • means eg, surface treatment, coating, and / or flow guide member (s) for promoting cooling fluid flow to the piston cooling channel.
  • the tapered inlet passage intensively directs injected cooling fluid to the inlet of the piston cooling passage.
  • the cooling fluid passes in terms of quantity reinforced in the cooling fluid channel and can better carry away the heat load occurring and thus reduce a temperature of the piston.
  • a flow of cooling fluid through the inlet channel into the inlet of the cooling fluid channel can be promoted.
  • the inlet channel may be arranged below an underside of the piston.
  • the inlet channel can be arranged directly below an inlet of the piston cooling channel.
  • the inlet of the piston cooling channel opens in a lower side of the piston.
  • the cooling fluid channel may be annular and / or may have a plurality of subchannels. It is possible that the cooling fluid channel is arranged below a piston crown in a piston upper part.
  • the piston cooling channel may have an outlet.
  • the outlet may be arranged with respect to a center axis of the piston opposite to the inlet of the cooling fluid channel.
  • the inlet channel for conveying the cooling fluid flow in the inlet channel is at least partially surface-treated, in particular for reducing a surface roughness.
  • the inlet channel may be polished his. This cooling fluid friction losses can be reduced in the inlet channel and thus a cooling fluid flow can be increased in the cooling fluid channel.
  • a peripheral surface of the inlet channel may be surface-treated at least in sections, in particular for reducing a surface roughness of the peripheral surface.
  • the peripheral surface may be at least partially polished.
  • the inlet channel for conveying the cooling fluid flow in the inlet channel is coated with a flow resistance-reducing and / or a surface roughness-reducing coating.
  • the coating may be applied by thermal spraying.
  • a circumferential surface of the inlet channel may be coated at least in sections.
  • the inlet channel for conveying the cooling fluid flow in the inlet channel comprises at least one flow guide element for guiding the cooling fluid in a direction to the inlet of the inner piston cooling channel.
  • the cooling fluid can be directed to the inlet of the inner piston cooling channel.
  • the cooling fluid can flow faster into the cooling fluid channel.
  • a cooling fluid flow into the cooling fluid channel can be increased.
  • the at least one flow guide element is designed as a groove in a peripheral surface of the inlet channel.
  • the at least one flow guide element is designed as a projection, in particular as a guide fin, on a peripheral surface of the inlet channel.
  • the groove and / or the protrusion may be rounded (eg with a radius between 0.1 mm and 5 mm) or square (eg rectangular, trapezoidal, etc.).
  • the groove and / or the projection may have a width between 0.1 mm and 5 mm.
  • a side surface of an angular groove and / or an angular projection may include an angle in a range between 0 ° and 90 ° with a normal of the peripheral surface.
  • the at least one flow guide element may have a height or depth in a range between 0.1 mm and 5 mm.
  • the at least one flow guide element extends in a direction toward the inlet of the inner piston cooling channel. It is also possible for the at least one flow-guiding element to extend in a straight-line and / or at least partially helical manner at least in sections. Thus, the cooling fluid can be supplied in a straight line or helical to the inlet of the inner cooling fluid channel.
  • the at least one flow guide element has a plurality of, in particular symmetrical, flow guide elements arranged around a circumference of the inlet channel.
  • the at least one flow guide element can be pressed, cut or incorporated in a peripheral surface of the inlet channel.
  • the inlet channel is at least partially formed by a drogue, which is connected to an underside of the piston.
  • the drogue is integrally formed integrally with the underside of the piston or formed separately and connected to the bottom, in particular detachably connected.
  • the drogue and the underside of the piston are made of the same material or of different materials. This can be used, for example, cost-effective materials and / or easily moldable or machinable materials for the drogue.
  • the drogue may have a height greater than 0 mm and / or less than 60 mm, in particular in a range between 5 mm and 40 mm.
  • the drogue is at least partially formed by a piston skirt.
  • the piston skirt form a wall segment of the drogue, which is connected to a further, formed separately from the piston skirt wall segment of the drogue.
  • the inlet channel tapers at least in sections at an angle greater than 0 ° and / or less than 45 °, in particular between 5 ° and 30 ° a longitudinal axis of the inlet channel.
  • the inlet channel opens rounded into the inlet of the piston cooling channel, in particular with a radius greater than 0 mm and / or smaller than 30 mm, preferably between 5 mm and 20 mm.
  • the invention also relates to a cooling fluid injector configured to inject the cooling fluid with a swirl (eg, helical flow and / or rotation about an axis of the cooling fluid jet).
  • the swirl can stabilize the cooling fluid jet injected in a direction toward an underside of a piston.
  • the thus stabilized cooling fluid jet is less affected by spray and Panschfluid in crankcase.
  • the cooling fluid flow supplied to a cooling fluid passage of the piston can be increased in volume.
  • the cooling fluid injector may be included in a device having a piston as disclosed herein.
  • the cooling fluid injector may be directed to an inlet port of the inlet channel.
  • the cooling fluid injection device may be attached to a crankcase of the internal combustion engine, in particular fixed. It is possible for the cooling fluid injector to be fluidly connected to a cooling fluid pump that delivers cooling fluid to the cooling fluid injector.
  • the cooling fluid injection device has an injection nozzle with at least one swirl element, in particular a helical groove and / or a helical projection which is designed to impart a twist to the cooling fluid.
  • the at least one swirl element can be pressed, cut or incorporated in a channel of the injection nozzle.
  • the invention is also directed to a motor vehicle, in particular a utility vehicle, having a piston as disclosed herein or a device as disclosed herein.
  • piston and / or the device as disclosed herein for passenger cars, large engines, off-highway vehicles, stationary engines, marine engines, and so on.
  • the FIG. 1 shows purely schematically an underside of a piston 10.
  • the piston 10 may in an internal combustion engine, for example, a motor vehicle, in particular commercial vehicle, includes his.
  • the commercial vehicle may preferably be a truck or a bus.
  • the piston 10 has two piston pin bosses 12, 14.
  • the piston pin bosses 12, 14 serve to receive a piston pin (not shown).
  • the piston pin connects the piston 10 articulated, in particular pivotally, with a connecting rod (not shown).
  • the piston 10 also has an inlet channel 16.
  • the inlet channel 16 opens into an inlet 28 of an internal piston cooling channel 20 (see FIG. 2 ).
  • the inlet channel 16 and an outlet 18 of the piston cooling channel 20 may be arranged opposite each other with respect to a central longitudinal axis of the piston 10.
  • Intake passage 16 is configured to supply a cooling fluid, for example, oil, to an inlet 28 of inner piston cooling passage 20.
  • the piston cooling passage 20 extends inside the piston 10. Cooling fluid in the piston cooling passage 20 cools the piston 10 during operation from the inside. In order to ensure sufficient cooling of the piston 10 at different piston speed, sufficient cooling fluid must be supplied via the inlet channel 16 to the piston cooling channel 20.
  • the outlet 18 serves to discharge the cooling fluid from the piston cooling passage 20, for example into a crank chamber of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows an eccentric section through the piston 10 in the region of the inlet channel 16.
  • the inlet channel 16 is partially formed in a drogue 22.
  • the drogue 22 is formed on an underside 24 of the piston 10. It may also be possible to manufacture the drogue 22 as a separate component and, for example, releasably connect it to a bottom 24 of the piston 10.
  • the drogue 22 may be made of the same material as the piston 10 or of another material.
  • the drogue 22 may be partially formed by a portion of a piston shaft 26.
  • the drogue 22 may for example have an axial extent parallel to the piston center axis or height H of less than 60 mm, in particular in a range between 5 mm and 40 mm.
  • the height H may be measured from the bottom 24 of the piston 10.
  • An inlet opening of the inlet channel 16 has a larger flow cross-section than an outlet opening of the inlet channel 16.
  • the inlet channel 16 opens with its outlet opening into an inlet 28 of the piston cooling channel 20.
  • the inlet channel 16 tapers in FIG Catching horn 22 in a direction to the piston cooling passage 20.
  • a peripheral surface 30 may include an acute angle (taper angle) ⁇ with a central longitudinal axis of the intake port 16.
  • the taper angle ⁇ can in particular be greater than 0 ° and less than 45 °, in particular between 5 ° and 30 °.
  • the enlarged inlet opening of the inlet channel 16 allows an increased degree of capture of cooling fluid injected from a cooling fluid injector 32 in a direction toward the drogue 22.
  • the drogue 22 protects cooling fluid within the intake passage 16 from splash and swirl fluid, for example, oil thrown from the crankshaft toward the piston 10, for example. Thus, the cooling fluid within the inlet channel 16 is less affected.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment in which the drogue 22 'is formed so that the inlet channel 16 opens along its entire circumference with a radius R in the inlet 28 of the piston cooling passage 20.
  • the radius R may for example be less than 30 mm, in particular between 5 mm and 20 mm.
  • the drogue 22 'of the embodiment according to FIG. 3 may have a height corresponding to the height H of the drogue 22 of the embodiment FIG. 2 equivalent.
  • the drogue 22 'of the embodiment according to FIG. 3 a taper angle corresponding to the taper angle ⁇ of the embodiment FIG. 2 equivalent.
  • the present application is directed to promoting a flow of cooling fluid within the intake passage 16 in a direction toward the piston cooling passage 20.
  • the inlet channel 16 and / or the cooling fluid injector 32 may be specially configured as described below by way of example.
  • the surface of the peripheral surface 30 of the intake passage 16 may be treated.
  • the treatment may cause a reduction in surface roughness of the peripheral surface 30.
  • the surface of the peripheral surface 30 can be smoothed and thus a cooling fluid friction of cooling fluid flowing along the peripheral surface 30 in a direction to the piston cooling passage 20 can be reduced.
  • the peripheral surface 30 may be polished at least in sections.
  • the peripheral surface 30 of the inlet channel 16 is at least partially coated to reduce cooling fluid friction within the inlet channel 16.
  • the peripheral surface 30 may be coated with a coating which reduces the flow resistance of the cooling fluid and / or reduces a surface roughness of the peripheral surface 30.
  • the coating may be, for example, a paint. It is also possible that the coating is applied, for example, by thermal spraying.
  • FIGS. 4 and 5 show a further embodiment for conveying the cooling fluid flow in the inlet channel 16.
  • the inlet channel 16 a plurality of flow guide elements 34.
  • the flow guide elements 34 are arranged symmetrically around a circumference of the inlet channel 16, for example.
  • the flow guide elements 34 are straight.
  • the flow guide elements 34 may extend completely or in sections between an inlet opening of the inlet channel 16 and an outlet opening of the inlet channel 16, which opens into the inlet 28.
  • the flow guide elements 34 may help to guide the cooling fluid injected into the inlet channel 16 in a direction toward the inlet 28. It is also possible that more or less than the illustrated flow guide elements 34 are provided.
  • the flow guide elements 34 may be formed as, in particular rounded depressions / grooves in the peripheral surface 30. As shown in FIG. 9, the flow guide elements 34 can alternatively or additionally also be formed as, in particular rounded, projections on the peripheral surface 30.
  • a radius K of the flow guide elements 34 may be, for example, between 0.1 mm and 5 mm.
  • the flow guide elements 34 as rectangular, in particular rectangular or trapezoidal, recesses in the peripheral surface 30 (see FIG. 10 ) and / or as angular, in particular rectangular or trapezoidal, projections on the peripheral surface 30 (see FIG. 11 ) are formed.
  • the flow guide elements 34 designed as depressions and / or projections may have, for example, a width B of between 0.1 mm and 5 mm, for example as shown in FIGS FIGS. 10 and 11 is shown.
  • the side walls of the angular flow guide elements 34 may include an angle ⁇ with a normal of the peripheral surface 30 which is, for example, greater than or equal to 0 ° and / or less than or equal to 90 °.
  • the flow guide elements 34, 36 have a height or depth V, which is for example in a range between 0.1 mm and 5 mm.
  • the FIGS. 6 and 7 show another further embodiment for promoting the cooling fluid flow through the inlet channel 16.
  • the inlet channel 16 has a plurality of flow guide elements 36.
  • the flow guide elements 36 are arranged symmetrically around a circumference of the inlet channel 16, for example.
  • the flow guide elements 36 are helically (helically) formed about a central longitudinal axis of the inlet channel 16.
  • the flow guide elements 36 may extend completely or in sections between an inlet opening of the inlet channel 16 and an outlet opening of the inlet channel 16, which opens into the inlet 28. Similar to the flow guide elements 34 according to the embodiment of the FIGS. 4 and 5
  • the flow guide elements 36 may help to direct the cooling fluid injected into the inlet channel 16 in a direction toward the inlet 28. It is also possible that more or less than the illustrated flow guide elements 36 are provided.
  • the flow guiding elements 36 may be in the form of, in particular rounded or angular, recesses in the peripheral surface 30 (see FIG FIGS. 8 and 10 ) and / or as, in particular rounded or angular, projections or protrusions on the peripheral surface 30 (see FIGS. 9 and 11 ) be formed.
  • cooling fluid flow in the inlet channel 16 by combining a surface treatment, a coating, at least one flow guide elements 34 and / or at least one flow guide elements 36.
  • the cooling fluid injector 32 may also be specially designed, as in FIGS FIGS. 2, 3 . 5 and 7 is shown by way of example.
  • the cooling fluid injector 32 may include an injector 38.
  • the injection nozzle 38 may be formed so that upon injection of the cooling fluid, a swirl is imparted to the cooling fluid. As a result, the injection jet can be stabilized and less susceptible to distractions caused by splash and panschfluid.
  • the injection nozzle 38 may be provided with at least one helically shaped swirl element 40 in order to impart a swirl to the cooling fluid during injection.
  • the swirl elements 40 may be formed, for example, as depressions and / or as protrusions in the injection nozzle 38.
  • the invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope.
  • the invention also claims protection of the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.
  • the features of independent claim 1 are independently disclosed.
  • the features of the dependent claims are also disclosed independently of all the features of independent claim 1 and, for example, independently of the features relating to the presence and / or the configuration of the piston, the cooling fluid channel and / or the inlet channel of independent claim 1.
  • the design of the cooling fluid injector is also disclosed regardless of the presence and / or configuration of the piston.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (10) für eine Brennkraftmaschine. Der Kolben (10) weist einen inneren Kolbenkühlkanal (20) zum Kühlen des Kolbens (10) auf. Der Kolben (10) weist einen Einlasskanal (16) auf, der in einen Einlass (28) des Kolbenkühlkanals (20) mündet, wobei sich ein Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (16) in einer Richtung zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) zumindest abschnittsweise, insbesondere trichterförmig, verjüngt und der Einlasskanal (16) zusätzlich zum Fördern eines Kühlfluidflusses zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) ausgebildet ist. Die Erfindung ermöglicht, dass auch bei hohen Kolbengeschwindigkeiten eine ausreichende Kühlung des Kolbens (10) gewährleistet werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine.
  • Zur Kühlung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine kann ein Kolben einen inneren Kolbenkühlkanal aufweisen. Der Kolbenkühlkanal kann einen Einlass an einer Unterseite des Kolbens aufweisen. Durch den Einlass kann Kühlfluid, zum Beispiel Öl, das von einer Kühlfluideinspritzdüse in einer Richtung zu dem Einlass eingespritzt wird, in den Kolbenkühlkanal gelangen. Das Kühlfluid kann aus dem Kolbenkühlkanal durch einen Auslass an der Unterseite des Kolbens austreten.
  • Aus der DE 197 36 135 C1 ist ein flüssigkeitsgekühlter Kolben für Verbrennungsmotoren bekannt, welcher einen wenigstens teilweise ringsegmentförmigen Kühlkanal aufweist. Der Kühlkanal ist unterhalb eines Kolbenbodens in einem Kolbenoberteil ausgeformt. Der Kühlkanal weist Öffnungen zum Eintritt und Austritt der Kühlflüssigkeit auf. Die Öffnungen sind mit einem Fangtrichter ausgeformt.
  • Aus der EP 2 348 207 A2 ist ferner ein Kolben bekannt, bei dem ein Einlasskanal für einen Kolbenkühlkanal vollständig in einem Kolbenschaft eines Kolbens angeordnet ist. Der Einlasskanal weist einen trichterförmigen Einlassbereich auf.
  • Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten des Kolbens kann es passieren, dass sich der Fanggrad des Einlasses des Kühlfluidkanals teilweise deutlich verringert. D. h., der relative Anteil des Kühlfluids, das in den inneren Kühlfluidkanal des Kolbens gelangt, verringert sich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kühlfluidzuführung zu einem Kolbenkühlkanal zu verbessern. Insbesondere soll auch bei hohen Kolbengeschwindigkeiten genügend Kühlfluid zu dem Kolbenkühlkanal des Kolbens zugeführt werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale gemäß dem unabhängigen Anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
  • Der Kolben ist für eine Brennkraftmaschine (z. B. Hubkolben-Brennkraftmaschine) geeignet. Der Kolben weist einen inneren Kolbenkühlkanal zum Kühlen des Kolbens auf. Der Kolben weist einen Einlasskanal, der in den Kolbenkühlkanal mündet, auf. Ein Strömungsquerschnitt des Einlasskanals verjüngt sich in einer Richtung zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals zumindest abschnittsweise, insbesondere trichterförmig. Der Einlasskanal ist zusätzlich zum Fördern (z. B. Verbessern, Vergrößern) eines Kühlfluidflusses (z. B. Verringerung von Kühlfluidreibungsverlusten) zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanal ausgebildet.
  • Insbesondere kann das Kühlfluid Öl sein.
  • Beispielsweise kann der Einlasskanal zusätzlich zu der zumindest abschnittsweisen Verjüngung Mittel (z. B. Oberflächenbehandlung, Beschichtung und/oder Strömungsführungselement(e)) zum Fördern eines Kühlfluidflusses zu dem Kolbenkühlkanal aufweisen.
  • Damit kann vorzugsweise auch bei hohen Kolbengeschwindigkeiten eine ausreichende Kühlung des Kolbens gewährleistet werden. Der sich verjüngende Einlasskanal leitet eingespritztes Kühlfluid mengenmäßig verstärkt zu dem Einlass des Kolbenkühlkanal. Damit gelangt das Kühlfluid mengenmäßig verstärkt in den Kühlfluidkanal und kann dort besser die auftretenden Wärmebelastung abtransportieren und somit eine Temperatur des Kolbens reduzieren. Ferner kann vorzugsweise durch die spezielle Ausbildung des Einlasskanals zum Beispiel durch Verringerung von Kühlfluidreibungsverlusten ein Kühlfluidfluss durch den Einlasskanal in den Einlass des Kühlfluidkanals gefördert werden.
  • Insbesondere kann der Einlasskanal unterhalb von einer Unterseite des Kolbens angeordnet sein. Beispielsweise kann der Einlasskanal direkt unterhalb eines Einlasses des Kolbenkühlkanals angeordnet sein.
  • Es ist möglich, dass der Einlass des Kolbenkühlkanals sich in einer Unterseite des Kolbens öffnet.
  • Beispielsweise kann der Kühlfluidkanal ringförmig ausgebildet sein und/oder eine Mehrzahl von Teilkanälen aufweisen. Es ist möglich, dass der Kühlfluidkanal unterhalb eines Kolbenbodens in einem Kolbenoberteil angeordnet ist.
  • Zweckmäßig kann der Kolbenkühlkanal einen Auslass aufweisen. Beispielsweise kann der Auslass bezüglich einer Mittelachse des Kolbens gegenüber dem Einlass des Kühlfluidkanals angeordnet sein.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Einlasskanal zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal zumindest abschnittsweise oberflächenbehandelt, insbesondere zur Verringerung einer Oberflächenrauheit. Vorzugsweise kann der Einlasskanal poliert sein. Damit können Kühlfluidreibungsverluste im Einlasskanal verringert und damit ein Kühlfluidfluss in den Kühlfluidkanal vergrößert werden.
  • Insbesondere kann eine Umfangsfläche des Einlasskanals zumindest abschnittsweise oberflächenbehandelt sein, insbesondere zur Verringerung einer Oberflächenrauheit der Umfangsfläche. Zum Beispiel kann die Umfangsfläche zumindest abschnittsweise poliert sein.
  • In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Einlasskanal zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal mit einer Strömungswiderstand-senkenden und/oder einer Oberflächenrauheit-verringernden Beschichtung beschichtet. Insbesondere kann die Beschichtung durch thermisches Spritzen aufgetragen sein. Auch hiermit können Kühlfluidreibungsverluste im Einlasskanal verringert und damit ein Kühlfluidfluss in den Kühlfluidkanal vergrößert werden.
  • Insbesondere kann eine Umfangsfläche des Einlasskanals zumindest abschnittsweise beschichtet sein.
  • In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Einlasskanal zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal mindestens ein Strömungsführungselement zum Führen des Kühlfluids in einer Richtung zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals auf. Durch die Führung kann das Kühlfluid gezielt zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals geleitet werden. Das Kühlfluid kann schneller in den Kühlfluidkanal fließen. Ein Kühlfluidfluss in den Kühlfluidkanal kann vergrößert werden.
  • In einer Weiterbildung ist das mindestens eine Strömungsführungselement als eine Nut in einer Umfangsfläche des Einlasskanals ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das mindestens eine Strömungsführungselement als ein Vorsprung, insbesondere als eine Leitfinne, an einer Umfangsfläche des Einlasskanals ausgebildet.
  • Zweckmäßig kann die Nut und/oder der Vorsprung gerundet (z. B. mit einem Radius zwischen 0,1 mm und 5 mm) oder eckig (z. B. rechteckförmig, trapezförmig usw.) ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Nut und/oder der Vorsprung eine Breite zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweisen. Insbesondere kann eine Seitenfläche einer eckig ausgebildeten Nut und/oder eines eckig ausgebildeten Vorsprungs einen Winkel in einem Bereich zwischen 0° und 90° mit einer Normalen der Umfangsfläche einschließen.
  • Zweckmäßig kann das mindestens eine Strömungsführungselement eine Höhe oder Tiefe in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweisen.
  • In einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das mindestens eine Strömungsführungselement in einer Richtung zu dem Einlass des inneren Kolbenkühlkanals. Es ist auch möglich, dass sich das mindestens eine Strömungsführungselement zumindest abschnittsweise geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise wendelförmig erstreckt. Somit kann das Kühlfluid gradlinig bzw. wendelförmig zu dem Einlass des inneren Kühlfluidkanals zugeführt werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das mindestens eine Strömungsführungselement eine Mehrzahl von, insbesondere symmetrisch, um einen Umfang des Einlasskanals angeordneten Strömungsführungselementen auf.
  • Insbesondere kann das mindestens eine Strömungsführungselement in einer Umfangsfläche des Einlasskanals eingepresst, eingeschnitten oder eingearbeitet sein.
  • In einer Ausführungsvariante ist der Einlasskanal zumindest teilweise von einem Fangtrichter gebildet, der mit einer Unterseite des Kolbens verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung ist der Fangtrichter integral-einstückig mit der Unterseite des Kolbens ausgebildet oder separat ausgebildet und mit der Unterseite, insbesondere lösbar, verbunden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante sind der Fangtrichter und die Unterseite des Kolbens aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Damit kann beispielsweise auf kostengünstige Materialien und/oder gut formbare oder bearbeitbare Materialien für den Fangtrichter zurückgegriffen werden.
  • Beispielsweise kann der Fangtrichter eine Höhe größer als 0 mm und/oder kleiner als 60 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 mm und 40 mm, aufweisen.
  • In einer Ausführungsform ist der Fangtrichter zumindest teilweise von einem Kolbenschaft gebildet. Beispielsweise kann der Kolbenschaft ein Wandsegment des Fangtrichters bilden, das mit einem weiteren, separat von dem Kolbenschaft ausgebildeten Wandsegment des Fangtrichters verbunden ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform verjüngt sich der Einlasskanal zumindest abschnittsweise in einem Winkel größer als 0° und/oder kleiner als 45°, insbesondere zwischen 5° und 30°, zu einer Längsachse des Einlasskanals. Alternativ oder zusätzlich mündet der Einlasskanal gerundet in den Einlass des Kolbenkühlkanals, insbesondere mit einem Radius größer als 0 mm und/oder kleiner als 30 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 20 mm.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Kühlfluideinspritzeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid mit einem Drall (z. B. wendelförmige Strömung und/oder Rotation um eine Achse des Kühlfluidstrahls) einzuspritzen. Der Drall kann den in einer Richtung zu einer Unterseite eines Kolbens eingespritzten Kühlfluidstrahl stabilisieren. Der so stabilisierte Kühlfluidstrahl wird weniger durch Spritz- und Panschfluid in Kurbelgehäuse beeinträchtigt. Damit kann der zu einem Kühlfluidkanal des Kolbens zugeführte Kühlfluidfluss mengenmäßig vergrößert werden.
  • In einer Ausführungsform kann die Kühlfluideinspritzeinrichtung in einer Vorrichtung umfasst sein, die einen Kolben wie hierin offenbart aufweist. Die Kühlfluideinspritzeinrichtung kann auf eine Einlassöffnung des Einlasskanals gerichtet sein.
  • Insbesondere kann die Kühlfluideinspritzeinrichtung an einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, insbesondere fest, angebracht sein. Es ist möglich, dass die Kühlfluideinspritzeinrichtung fluidisch mit einer Kühlfluidpumpe verbunden ist, die Kühlfluid zu der Kühlfluideinspritzeinrichtung fördert.
  • In einer Weiterbildung weist die Kühlfluideinspritzeinrichtung eine Einspritzdüse mit mindestens einem Drallelement, insbesondere eine wendelförmige Nut und/oder ein wendelförmiger Vorsprung, das dazu ausgebildet ist, dem Kühlfluid einen Drall aufzuprägen, auf.
  • Insbesondere kann das mindestens eine Drallelement in einem Kanal der Einspritzdüse eingepresst, eingeschnitten oder eingearbeitet sein.
  • Die Erfindung ist auch auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einem Kolben wie hierin offenbart oder einer Vorrichtung wie hierin offenbart gerichtet.
  • Es ist beispielsweise auch möglich, den Kolben und/oder die Vorrichtung wie hierin offenbart für Personenkraftwagen, Großmotoren, geländegängige Fahrzeuge, stationäre Motoren, Marinemotoren usw. zu verwenden.
  • Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Ansicht einer Unterseite eines Kolbens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Figur 2
    eine Schnittansicht durch den beispielhaften Kolben und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung;
    Figur 3
    eine Schnittansicht durch einen Kolben gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung;
    Figur 4
    eine schematische Ansicht einer Unterseite eines Kolbens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
    Figur 5
    eine Schnittansicht durch den beispielhaften Kolben von Figur 4 und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung;
    Figur 6
    eine schematische Ansicht einer Unterseite eines Kolbens gemäß einem weiteren anderen Ausführungsbeispiel;
    Figur 7
    eine Schnittansicht durch den beispielhaften Kolben von Figur 6 und eine Kühlfluideinspritzeinrichtung;
    Figur 8
    einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen beispielhaften Fangtrichter;
    Figur 9
    einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften Fangtrichter;
    Figur 10
    einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften Fangtrichter; und
    Figur 11
    einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften Fangtrichter.
  • Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Die Figur 1 zeigt rein schematisch eine Unterseite eines Kolbens 10. Der Kolben 10 kann in einer Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, umfasst sein. Das Nutzfahrzeug kann vorzugsweise ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus sein.
  • Der Kolben 10 weist zwei Kolbenbolzenaugen 12, 14 auf. Die Kolbenbolzenaugen 12, 14 dienen zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (nicht dargestellt). Der Kolbenbolzen verbindet den Kolben 10 gelenkig, insbesondere schwenkbar, mit einem Pleuel (nicht dargestellt).
  • Der Kolben 10 weist zudem einen Einlasskanal 16 auf. Der Einlasskanal 16 mündet in einen Einlass 28 eines inneren Kolbenkühlkanals 20 (siehe Figur 2). Der Einlasskanal 16 und ein Auslass 18 des Kolbenkühlkanals 20 können einander gegenüberliegend bezüglich einer Mittellängsachse des Kolbens 10 angeordnet sein. Der Einlasskanal 16 ist dazu ausgebildet, ein Kühlfluid, zum Beispiel Öl, zu einem Einlass 28 des inneren Kolbenkühlkanals 20 zuzuführen. Der Kolbenkühlkanal 20 erstreckt sich im Inneren des Kolbens 10. Kühlfluid im Kolbenkühlkanal 20 kühlt den Kolben 10 während des Betriebs von innen. Um eine ausreichende Kühlung des Kolbens 10 bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeit zu gewährleisten, muss genügend Kühlfluid über den Einlasskanal 16 zu dem Kolbenkühlkanal 20 zugeführt werden. Der Auslass 18 dient zum Ablassen des Kühlfluids aus dem Kolbenkühlkanal 20, zum Beispiel in eine Kurbelkammer der Brennkraftmaschine.
  • Die Figur 2 zeigt einen exzentrischen Schnitt durch den Kolben 10 im Bereich des Einlasskanals 16. Wie dargestellt ist, ist der Einlasskanal 16 teilweise in einem Fangtrichter 22 ausgebildet. Der Fangtrichter 22 ist an einer Unterseite 24 des Kolbens 10 angeformt. Es kann auch möglich sein, den Fangtrichter 22 als ein separates Bauteil zu fertigen und beispielsweise lösbar mit einer Unterseite 24 des Kolbens 10 zu verbinden. Der Fangtrichter 22 kann aus dem gleichen Material wie der Kolben 10 oder aus einem anderen Material hergestellt sein. Der Fangtrichter 22 kann abschnittsweise von einem Abschnitt eines Kolbenschafts 26 gebildet sein.
  • Der Fangtrichter 22 kann beispielsweise eine Axialerstreckung parallel zur Kolbenmittelachse bzw. Höhe H von kleiner als 60 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 mm und 40 mm, aufweisen. Die Höhe H kann ausgehend von der Unterseite 24 des Kolbens 10 gemessen sein.
  • Eine Einlassöffnung des Einlasskanals 16 weist einen größeren Strömungsquerschnitt auf als eine Auslassöffnung des Einlasskanals 16. Der Einlasskanal 16 mündet mit dessen Auslassöffnung in einen Einlass 28 des Kolbenkühlkanals 20. Der Einlasskanal 16 verjüngt sich im Fangtrichter 22 in einer Richtung zu dem Kolbenkühlkanal 20. Insbesondere ist der Einlasskanal 16, wie dargestellt ist, trichterförmig ausgebildet. Insbesondere kann eine Umfangsfläche 30 einen spitzen Winkel (Verjüngungswinkel) α mit einer Mittelängsachse des Einlasskanals 16 einschließen. Der Verjüngungswinkel α kann insbesondere größer als 0° und kleiner als 45°, insbesondere zwischen 5° und 30°, sein.
  • Die vergrößerte Einlassöffnung des Einlasskanals 16 ermöglicht einen vergrößerten Fanggrad von Kühlfluid, das von einer Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 in einer Richtung zu dem Fangtrichter 22 eingespritzt wird. Zusätzlich schützt der Fangtrichter 22 Kühlfluid innerhalb des Einlasskanals 16 vor Spritz- und Panschfluid, zum Beispiel Öl, das beispielsweise von der Kurbelwelle in Richtung zu dem Kolben 10 geschleudert wird. Damit wird das Kühlfluid innerhalb des Einlasskanals 16 weniger beeinflusst.
  • Die Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem der Fangtrichter 22' so ausgebildet ist, dass der Einlasskanal 16 entlang seines gesamten Umfangs mit einem Radius R in den Einlass 28 des Kolbenkühlkanals 20 mündet. Der Radius R kann beispielsweise kleiner als 30 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 20 mm, sein. Der Fangtrichter 22' des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3 kann eine Höhe aufweisen, die der Höhe H des Fangtrichters 22 des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 entspricht. Alternativ oder zusätzlich kann der Fangtrichter 22' des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3 einen Verjüngungswinkel aufweisen, der dem Verjüngungswinkel α des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 entspricht.
  • Die vorliegende Anmeldung ist insbesondere darauf gerichtet, einen Kühlfluidfluss innerhalb des Einlasskanals 16 in einer Richtung zu dem Kolbenkühlkanal 20 zu fördern. Um dies zu erreichen, kann der Einlasskanal 16 und/oder die Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 speziell ausgebildet sein, wie nachfolgend beispielhaft beschrieben ist.
  • Um beispielsweise eine Kühlfluidreibung innerhalb des Einlasskanals 16 zu verringern, kann die Oberfläche der Umfangsfläche 30 des Einlasskanals 16 behandelt sein. Die Behandlung kann insbesondere eine Verringerung einer Oberflächenrauheit der Umfangsfläche 30 bewirken. Damit kann die Oberfläche der Umfangsfläche 30 geglättet werden und somit ein Kühlfluidreibung von Kühlfluid, das entlang der Umfangsfläche 30 in einer Richtung zu dem Kolbenkühlkanal 20 fließt, verringert werden. Beispielsweise kann die Umfangsfläche 30 zumindest abschnittsweise poliert sein.
  • Es ist beispielsweise auch möglich, dass die Umfangsfläche 30 des Einlasskanals 16 zumindest teilweise beschichtet ist, um eine Kühlfluidreibung innerhalb des Einlasskanals 16 zu verringern. Beispielsweise kann die Umfangsfläche 30 mit einer den Strömungswiderstand des Kühlfluids senkenden und/oder eine Oberflächenrauheit der Umfangsfläche 30 verringernden Beschichtung beschichtet sein. Die Beschichtung kann zum Beispiel ein Lack sein. Es ist auch möglich, dass die Beschichtung bspw. durch thermisches Spritzen aufgetragen wird.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Fördern des Kühlfluidflusses im Einlasskanal 16. Hier weist der Einlasskanal 16 mehrere Strömungsführungselemente 34 auf. Die Strömungsführungselement 34 sind um einen Umfang des Einlasskanals 16 beispielsweise symmetrisch angeordnet. Die Strömungsführungselemente 34 sind gradlinig. Die Strömungsführungselemente 34 können sich vollständig oder abschnittsweise zwischen einer Einlassöffnung des Einlasskanals 16 und eine Auslassöffnung des Einlasskanals 16, die in den Einlass 28 mündet, erstrecken. Die Strömungsführungselemente 34 können dabei helfen, das in den Einlasskanal 16 eingespritzte Kühlfluid in einer Richtung zu dem Einlass 28 zu führen. Es ist auch möglich, dass mehr oder weniger als die dargestellten Strömungsführungselemente 34 vorgesehen sind.
  • Wie in der Figur 8 dargestellt ist, können die Strömungsführungselemente 34 als, insbesondere gerundete, Vertiefungen/Nuten in der Umfangsfläche 30 ausgebildet sein. Wie in der Figur 9 dargestellt ist, können die Strömungsführungselemente 34 alternativ oder zusätzlich auch als, insbesondere gerundete, Vorsprünge an der Umfangsfläche 30 ausgebildet sein. Ein Radius K der Strömungsführungselemente 34 kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 5 mm sein.
  • Es ist auch möglich, dass die Strömungsführungselemente 34 als eckige, insbesondere rechteckförmige oder trapezförmige, Vertiefungen in der Umfangsfläche 30 (siehe Figur 10) und/oder als eckige, insbesondere rechteckförmige oder trapezförmige, Vorsprünge an der Umfangsfläche 30 (siehe Figur 11) ausgebildet sind.
  • Die als Vertiefungen und/oder Vorsprünge ausgebildeten Strömungsführungselemente 34 können bspw. eine Breite B zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweisen, wie beispielhaft in den Figuren 10 und 11 dargestellt ist.
  • Die Seitenwände der eckig ausgebildeten Strömungsführungselemente 34 (siehe Figuren 10 und 11) können mit einer Normalen der Umfangsfläche 30 einen Winkel β einschließen, der beispielsweise größer oder gleich 0° und/oder kleiner oder gleich 90° ist.
  • Wie in den Figuren 8 bis 11 dargestellt ist, können die Strömungsführungselemente 34, 36 eine Höhe oder Tiefe V aufweisen, die beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm liegt.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen ein weiteres anderes Ausführungsbeispiel zum Fördern des Kühlfluidflusses durch den Einlasskanal 16. Der Einlasskanal 16 weist mehrere Strömungsführungselemente 36 auf. Die Strömungsführungselemente 36 sind um einen Umfang des Einlasskanals 16 beispielsweise symmetrisch angeordnet. Die Strömungsführungselemente 36 sind wendelförmig (helixförmig) um eine Mittellängsachse des Einlasskanals 16 ausgebildet. Die Strömungsführungselemente 36 können sich vollständig oder abschnittsweise zwischen einer Einlassöffnung des Einlasskanals 16 und eine Auslassöffnung das Einlasskanals 16, die in den Einlass 28 mündet, erstrecken. Ähnlich zu den Strömungsführungselementen 34 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 können die Strömungsführungselemente 36 dabei helfen, das in den Einlasskanal 16 eingespritzte Kühlfluid in einer Richtung zu dem Einlass 28 zu führen. Es ist auch möglich, dass mehr oder weniger als die dargestellten Strömungsführungselemente 36 vorgesehen sind.
  • Die Strömungsführungselemente 36 können als, insbesondere gerundete oder eckige, Vertiefungen in der Umfangsfläche 30 (siehe Figuren 8 und 10) und/oder als, insbesondere gerundete oder eckige, Erhebungen bzw. Vorsprünge an der Umfangsfläche 30 (siehe Figuren 9 und 11) ausgebildet sein.
  • In den Figuren 5 und 7 sind die Strömungsführungselemente 34 bzw. 36 in Kombination mit dem Fangtrichter 22', der unter Bezugnahme auf die Figur 3 beschrieben wurde, beschrieben. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Strömungsführungselemente 34 bzw. 36 beispielsweise in den Fangtrichter 22, der unter Bezugnahme auf die Figur 2 beschrieben wurde, zu integrieren.
  • Es ist auch möglich, den Kühlfluidfluss im Einlasskanal 16 durch Kombination einer Oberflächenbehandlung, einer Beschichtung, mindestens eines Strömungsführungselemente 34 und/oder mindestens eines Strömungsführungselemente 36 zu fördern.
  • Alternativ oder zusätzlich zu der Förderung des Kühlfluidflusses im Einlasskanal 16 kann auch die Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 speziell ausgebildet sein, wie in den Figuren 2, 3, 5 und 7 beispielhaft dargestellt ist. Die Kühlfluideinspritzeinrichtung 32 kann eine Einspritzdüse 38 aufweisen. Die Einspritzdüse 38 kann so ausgebildet sein, dass beim Einspritzen des Kühlfluids ein Drall auf das Kühlfluid aufgeprägt wird. Dadurch kann der Einspritzstrahl stabilisiert und weniger anfällig für Ablenkungen durch Spritz- und Panschfluid sein. Insbesondere kann die Einspritzdüse 38 mit mindestens einem wendelförmig ausgebildeten Drallelement 40 versehen sein, um beim Einspritzen einen Drall auf das Kühlfluid aufzuprägen. Die Drallelemente 40 können beispielsweise als Vertiefungen und/oder als Vorsprünge in der Einspritzdüse 38 ausgebildet sein.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des Kolbens, des Kühlfluidkanals und/oder des Einlasskanals des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Insbesondere ist die Ausbildung der Kühlfluideinspritzeinrichtung auch unabhängig von dem Vorhandensein und/oder der Ausbildung des Kolbens offenbart.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kolben
    12
    Kolbenbolzenauge
    14
    Kolbenbolzenauge
    16
    Einlasskanal
    18
    Auslass
    20
    Kolbenkühlkanal
    22
    Fangtrichter
    24
    Unterseite
    26
    Kolbenschaft
    28
    Einlass
    30
    Umfangsfläche
    32
    Kühlfluideinspritzeinrichtung
    34
    Strömungsführungselement
    36
    Strömungsführungselement
    38
    Einspritzdüse
    40
    Drallelement
    α
    Verjüngungswinkel
    β
    Strömungselementwinkel
    B
    Breite
    H
    Höhe
    K
    Radius
    R
    Radius
    V
    Höhe / Tiefe

Claims (15)

  1. Kolben (10) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend:
    einen inneren Kolbenkühlkanal (20) zum Kühlen des Kolbens (10); und
    einen Einlasskanal (16), der in einen Einlass (28) des Kolbenkühlkanals (20) mündet, wobei sich ein Strömungsquerschnitt des Einlasskanals (16) in einer Richtung zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) zumindest abschnittsweise, insbesondere trichterförmig, verjüngt und der Einlasskanal (16) zusätzlich zum Fördern eines Kühlfluidflusses zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) ausgebildet ist.
  2. Kolben (10) nach Anspruch 1, wobei:
    der Einlasskanal (16) zumindest abschnittsweise oberflächenbehandelt, insbesondere zur Verringerung einer Oberflächenrauheit, vorzugsweise poliert, ist.
  3. Kolben (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei:
    der Einlasskanal (16) mit einer Strömungswiderstand-senkenden und/oder einer Oberflächenrauheit-verringernden Beschichtung beschichtet ist, insbesondere durch thermisches Spritzen.
  4. Kolben (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
    der Einlasskanal (16) mindestens ein Strömungsführungselement (34; 36) zum Führen des Kühlfluids in einer Richtung zu dem Einlass (18) des Kolbenkühlkanals (20) aufweist.
  5. Kolben (10) nach Anspruch 4, wobei:
    das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) als eine Nut in einer Umfangsfläche (30) des Einlasskanals (16) ausgebildet ist; und/oder
    das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) als ein Vorsprung, insbesondere als eine Leitfinne, an einer Umfangsfläche (30) des Einlasskanals (16) ausgebildet ist.
  6. Kolben (10) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei:
    das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) sich in einer Richtung zu dem Einlass (28) des inneren Kolbenkühlkanals (20) erstreckt; und/oder
    sich das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) zumindest abschnittsweise geradlinig und/oder zumindest abschnittsweise wendelförmig erstreckt.
  7. Kolben (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei:
    das mindestens eine Strömungsführungselement (34; 36) eine Mehrzahl von, insbesondere symmetrisch, um einen Umfang des Einlasskanals (16) angeordneten Strömungsführungselementen (34; 36) aufweist.
  8. Kolben (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
    der Einlasskanal (16) zumindest teilweise von einem Fangtrichter (22) gebildet ist, der mit einer Unterseite (24) des Kolbens (10) verbunden ist.
  9. Kolben (10) nach Anspruch 8, wobei:
    der Fangtrichter (22) integral-einstückig mit der Unterseite (24) des Kolbens (10) ausgebildet oder separat ausgebildet und mit der Unterseite (24), insbesondere lösbar, verbunden ist.
  10. Kolben (10) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei:
    der Fangtrichter (22) und die Unterseite (24) des Kolbens (10) aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind; und/oder
    der Fangtrichter (22) eine Höhe (H) größer als 0 mm und/oder kleiner als 60 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 5 mm und 40 mm, aufweist.
  11. Kolben (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei:
    der Fangtrichter (22) zumindest teilweise von einem Kolbenschaft (26) gebildet ist.
  12. Kolben (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
    sich der Einlasskanal (16) zumindest abschnittsweise in einem Winkel (α) größer als 0° und/oder kleiner als 45°, insbesondere zwischen 5° und 30°, zu einer Längsachse des Einlasskanals (16) verjüngt; und/oder
    der Einlasskanal (16) gerundet in den Einlass (28) des Kolbenkühlkanals (20) mündet, insbesondere mit einem Radius (R) größer als 0 mm und/oder kleiner als 30 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 20 mm.
  13. Vorrichtung, aufweisend
    einen Kolben (10) (insbesondere) nach einem der vorherigen Ansprüche; und
    eine Kühlfluideinspritzeinrichtung (32), die auf eine Einlassöffnung des Einlasskanals (16) gerichtet und dazu ausgebildet ist, das Kühlfluid mit einem Drall einzuspritzen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei:
    die Kühlfluideinspritzeinrichtung (32) eine Einspritzdüse (38) mit mindestens einem Drallelement (40), insbesondere eine wendelförmige Nut und/oder ein wendelförmiger Vorsprung, das dazu ausgebildet ist, dem Kühlfluid einen Drall aufzuprägen, aufweist.
  15. Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Kolben (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einer Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14.
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