WO2012143075A1 - Kolben für eine hubkolben-brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2012143075A1
WO2012143075A1 PCT/EP2012/001242 EP2012001242W WO2012143075A1 WO 2012143075 A1 WO2012143075 A1 WO 2012143075A1 EP 2012001242 W EP2012001242 W EP 2012001242W WO 2012143075 A1 WO2012143075 A1 WO 2012143075A1
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WO
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piston
recess
edges
internal combustion
combustion engine
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PCT/EP2012/001242
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Thomas Koch
Johannes Ritzinger
Tobias SCHÖFFLER
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Daimler Ag
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a piston for a reciprocating internal combustion engine in the
  • EP 1 034 366 B1 discloses a piston for a piston internal combustion engine with external or self-ignition, the cylinders of which have gas outlets and gas inlets provided with controllable gas exchange valves.
  • the gas inlets in each case give the gas flowing into the respective cylinder a flow direction which at least partially has a twist aligned about the cylinder axis.
  • the piston has a piston bottom, which has a trough-shaped depression, which is delimited at the edge by a pinch surface.
  • the pinch surface has at least two at least over subregions substantially radially aligned, recessed
  • the reciprocating internal combustion engine with the piston has an efficiency to be improved.
  • Such a piston for a reciprocating internal combustion engine comprises a piston head, which has a trough-shaped depression.
  • the trough-shaped depression is in an edge region of the piston at least partially of at least one Squeezing area limited.
  • the squish surface is divided in the circumferential direction of the piston by at least one recess in at least two Quetsch vommaschine.
  • edges bordering the recess on both sides preferably extend completely arcuately in the radial direction of the frontal piston crown. The edges are there
  • the reciprocating internal combustion engine sucks this air, which flows into at least one combustion chamber, in particular a cylinder.
  • the combustion chamber of the piston according to the invention is arranged translationally displaceable relative to the combustion chamber. Upstream of the combustion chamber is the sucked air with fuel
  • Combustion chamber combustion processes In these combustion processes, a combustion speed of the fuel-air mixture is particularly dependent on a turbulence of the mixture in the combustion chamber.
  • the piston according to the invention can significantly increase and improve the combustion speed via a conversion of a squish flow between a cylinder head or a combustion chamber roof and the squish area parts in turbulence. This has the advantage that in particular the efficiency of the reciprocating internal combustion engine is significantly increased. This is accompanied by a reduction in the temperature of the exhaust gas, whereby the thermal load of the reciprocating internal combustion engine is greatly reduced.
  • Exhaust gas recirculation device can be performed.
  • exhaust gas is branched off from an exhaust tract of the reciprocating internal combustion engine at a branch point, to a Suction stroke of the reciprocating internal combustion engine recirculated and introduced at a discharge point in this.
  • Piston according to the invention also has the advantage that as a result of the increase in turbulence and a compatibility of the reciprocating internal combustion engine is improved in terms of exhaust gas recirculation. This also reduces the exhaust gas temperature, which is associated with the reduction of the thermal load of the reciprocating internal combustion engine.
  • the piston according to the invention thus enables the representation of a particularly high efficiency of the reciprocating internal combustion engine, whereby this can be operated particularly efficiently and with low fuel consumption. This is accompanied by particularly low C0 2 emissions.
  • the piston according to the invention allows the representation of a particularly high squish flow and their conversion into turbulence. The squish flow is also dependent on the speed of the reciprocating internal combustion engine. Due to the corresponding configuration of the edges delimiting the recess, the squish flow can be very effectively converted into turbulence, since velocity gradients of the squish flow at the edges are very large.
  • the recess defined by the edges is set back in the radial direction of the piston or the piston crown with respect to the trough-shaped depression to form a step.
  • a step is formed in the radial direction between the recess and the recess defined by the edges.
  • This step allows, in particular despite possibly existing valve pockets, the representation of an undercut to increase the squish area, without creating an undesirably thin edge.
  • Such a thin edge is disadvantageous in that it represents a potential point at which it can come to the so-called knock, which limits the particular mechanical durability of the reciprocating internal combustion engine. This problem is avoided in the piston according to the invention due to the stage.
  • the piston according to the invention enables the representation of a particularly high combustion rate of
  • the recess dividing the pinch surface into the at least two pinch surface areas is, for example, formed as a cut in the piston bottom.
  • Fig. 1 a detail of a schematic plan view of a piston for a
  • Reciprocating internal combustion engine having a piston crown, which has a trough-shaped depression which is delimited in an edge region of the piston at least partially by at least one nip, which is divided in the circumferential direction by at least one recess in at least two Quetsch vommaschine, wherein the recess in the edge regions of this is limited in the radial direction of the piston crown completely arcuate edges;
  • FIG. 3 in fragmentary form a schematic longitudinal sectional view of another
  • Fig. 1 shows a piston 10 for a reciprocating internal combustion engine.
  • the reciprocating internal combustion engine can be designed as a gasoline engine, diesel engine, diesel engine or other internal combustion engine and with gaseous and / or operated liquid fuels.
  • the piston 10 has a piston head 12, which has a trough-shaped recess 14.
  • the trough-shaped depression 14 is delimited by a pinch surface 18 in edge regions 16 of the piston 10.
  • Pinch surface 18 is divided in the circumferential direction of the piston 10 according to a direction arrow 20 of a plurality of recesses 22 in a plurality of Quetsch lake matter 24.
  • the recesses 22 are recesses of the piston crown 12, since respective bottoms 26 of the recesses 22 are set back relative to the Quetsch lake former 24 in the axial direction of the piston according to a direction arrow 28.
  • Recesses 22 are limited in their edge regions 30 relative to the circumferential direction of the piston 10 according to the directional arrow 20 on both sides of edges 32. As can be seen from FIG. 1, the edges 32 in the radial direction of the piston 10 are completely arc-shaped in accordance with a directional arrow 34.
  • the recesses 22 in particular have two advantages. On the one hand flows
  • Recesses 22 are shown by directional arrows 36 in FIG. By high
  • Velocity gradients at the edges 32 create a very high level of turbulence, which makes a combustion rate of the mixture particularly high as it is burned.
  • trough-shaped depression 14 which is also referred to as a piston recess, is then also converted into a particularly high turbulence.
  • Recesses 22 can be positively influenced by a corresponding shaping.
  • the piston 10 according to FIG. 2 has a
  • Intermediate 42 which is highlighted in Fig. 2 by a marker 44.
  • the intermediate stage 42 is in the radial direction of the piston 10 according to the directional arrow 34 between the limited by the edges 32 recesses 22 and the
  • trough-shaped depression 14 is arranged.
  • a nose is formed on the recesses 22, so that no sharp, thin edge is formed on an undercut 46 of the recess 14.
  • Such a sharp, thin edge is shown in FIG. 3 and characterized by a region 48.
  • the recesses 22 are formed as respective cutouts and in the
  • the recesses 22 can be arbitrarily deep.
  • the recesses 22 have the same depth as the
  • Intermediate stage 42 arranged at least substantially at the same height as the bottoms 26 of the respective recesses 22. There are thus no sharp edges, which potential areas of .Glühzündungen and / or tapping
  • Burning can be.
  • sharp and thin edge can lead to increased thermal stress on the piston 10, since heat in this area can be dissipated only very bad, if no countermeasures are taken.
  • Intermediate 42 has a depth which is at least substantially up to and including 10% of an unspecified diameter of the piston 10.
  • Recesses 22 are provided. At least a part of the is preferred
  • Recesses 22 at least partially formed as a valve pocket, in which gas exchange valves of the reciprocating internal combustion engine are at least partially included in their operation, that is, exchange, can. Thus, a collision of the gas exchange valves with the reciprocating piston 10 can be avoided.
  • a functional integration is shown, which keeps the cost of the piston 10, in particular its production costs low.
  • the piston 10 is particularly advantageous in cylinders with at least substantially flat combustion chamber roofs or correspondingly flat cylinder heads, as used in particular in a diesel engine.
  • combustion chamber roofs The type and strength of the flow is also influenced by the design of the cylinder head.
  • the recesses 22 delimiting edges can be at least partially sharp-edged and / or at least partially rounded.
  • the corresponding configuration of the edges 32 is to be tuned to the given requirements during operation of the reciprocating internal combustion engine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (10) für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem Kolbenboden (12), welcher eine muldenförmige Vertiefung (14) aufweist, die in einem Randbereich (16) des Kolbens (10) zumindest bereichsweise von wenigstens einer Quetschfläche (18) begrenzt ist, welche in Umfangsrichtung (20) durch wenigstens eine Ausnehmung (22) in zumindest zwei Quetschflächenteile (24) unterteilt ist, wobei die Ausnehmung (22) in Randbereichen (30) dieser von Kanten (32) des Kolbenbodens (12) begrenzt ist, wobei die Kanten (32) des Kobenbodens (12) vollständig bogenförmig ausgebildet sind und die durch die Kanten (32) begrenzte Ausnehmung (22) in radialer Richtung (34) des Kolbens (10) gegenüber der muldenförmigen Vertiefung (14) unter Ausbildung einer Stufe (42) zurückversetzt ist.

Description

Kolben für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Die EP 1 034 366 B1 offenbart einen Kolben für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Fremd- oder Selbstzündung, deren Zylinder mit steuerbaren Gaswechselventilen versehene Gasauslässe und Gaseinlässe aufweisen. Die Gaseinlässe geben jeweils dem in den jeweiligen Zylinder einströmenden Gas eine Strömungsrichtung, die zumindest teilweise einen um die Zylinderachse ausgerichteten Drall aufweist. Der Kolben weißt einen Kolbenboden auf, der eine muldenförmige Vertiefung aufweist, die randseitig von einer Quetschfläche begrenzt ist. Die Quetschfläche weist dabei wenigstens zwei zumindest über Teilbereiche im Wesentlichen radial ausgerichtet, vertiefte
Unterbrechungen auf. Die Kolbenbrennkraftmaschine mit dem Kolben weist einen verbesserungswürdigen Wirkungsgrad auf.
Es ist dabei Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben für eine Hubkolben- Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Kolben einen verbesserten Wirkungsgrad der Hubkolben-Brennkraftmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Kolben für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit
zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein solcher Kolben für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine umfasst einen Kolbenboden, welcher eine muldenförmige Vertiefung aufweist. Die muldenförmige Vertiefung ist in einem Randbereich des Kolbens zumindest bereichsweise von wenigstens einer Quetschfläche begrenzt. Die Quetschfläche ist in Umfangsrichtung des Kolbens durch wenigstens eine Ausnehmung in zumindest zwei Quetschflächenteile unterteilt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in Randbereichen der
Ausnehmung von Kanten des Kolbenbodens begrenzt ist, welche zumindest im
Wesentlichen bogenförmig ausgebildet sind. Mit anderen Worten verlaufen die die Ausnehmung beidseitig begrenzenden Kanten in radialer Richtung des stirnseitigen Kolbenbodens bevorzugt vollständig bogenförmig. Die Kanten sind dabei
vorteilhafterweise konvex ausgebildet.
Während des Betriebs der Hubkolben-Brennkraftmaschine saugt diese Luft an, welche in wenigstens einen Brennraum, insbesondere einen Zylinder, einströmt. In dem Brennraum ist der erfindungsgemäße Kolben translatorisch relativ zu dem Brennraum verschiebbar angeordnet. Stromauf des Brennraums wird die angesaugt Luft mit Kraftstoff
beaufschlagt. Alternativ ist es möglich, Kraftstoff zumindest im Wesentlichen direkt in den Brennraum einzubringen, insbesondere einzuspritzen. In jeglichem Fall liegt in dem Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch vor, welches durch den sich in dem Brennraum bewegenden Kolben verdichtet und durch Selbstzündung zündet bzw. gezündet wird oder mittels einer Fremdzündeinrichtung fremdgezündet wird. Daraus resultiert eine
Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, was mit einer Expansion dieses sowie mit einer Entstehung von Abgas einhergeht.
Während des Betriebs der Hubkolben-Brennkraftmaschine laufen somit in dem
Brennraum Verbrennungsvorgänge ab. Bei diesen Verbrennungsvorgängen ist eine Verbrennungsgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches insbesondere abhängig durch eine Turbulenz des Gemisches im Brennraum. Der erfindungsgemäße Kolben kann dabei die Verbrennungsgeschwindigkeit über eine Umwandlung einer Quetschströmung zwischen einem Zylinderkopf bzw. einem Brennraumdach und den Quetschflächenteilen in Turbulenz signifikant erhöhen und verbessern. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere der Wirkungsgrad der Hubkolben-Brennkraftmaschine deutlich erhöht wird. Damit einher geht eine Reduzierung der Temperatur des Abgases, wodurch die thermische Belastung der Hubkolben-Brennkraftmaschine stark verringert wird.
Um insbesondere Stickoxid-Emissionen (NOx-Emissionen) der Hubkolben- Brennkraftmaschine gering zu halten, kann eine Abgasrückführung mittels einer
Abgasrückführeinrichtung durchgeführt werden. Dabei wird Abgas aus einem Abgastrakt der Hubkolben-Brennkraftmaschine an einer Abzweigstelle abgezweigt, zu einem Ansaugtakt der Hubkolben-Brennkraftmaschine rückgeführt und an einer Einleitstelle in diesen eingeleitet. Dadurch kann die durch die Hubkolben-Brennkraftmaschine
angesaugte Luft mit dem rückgeführten Abgas beaufschlagt werden. Der
erfindungsgemäße Kolben birgt ferner den Vorteil, dass in Folge der Erhöhung der Turbulenz auch eine Verträglichkeit der Hubkolben-Brennkraftmaschine hinsichtlich der Abgasrückführung verbessert ist. Auch dies senkt die Abgastemperatur ab, was mit der Verringerung der thermischen Belastung der Hubkolben-Brennkraftmaschine einhergeht.
Der erfindungsgemäße Kolben ermöglicht somit die Darstellung eines besonders hohen Wirkungsgrads der Hubkolben-Brennkraftmaschine, wodurch diese besonders effizient und mit einem geringen Kraftstoffverbrauch betrieben werden kann. Dies geht einher mit besonders geringen C02-Emissionen. Der erfindungsgemäße Kolben ermöglicht dabei die Darstellung einer besonders hohen Quetschströmung sowie deren Umwandlung in Turbulenz. Die Quetschströmung ist ebenso abhängig von der Drehzahl der Hubkolben- Brennkraftmaschine. Durch die entsprechende Ausgestaltung der die Ausnehmung begrenzenden Kanten kann die Quetschströmung sehr effektiv in Turbulenz umgewandelt werden, da Geschwindigkeitsgradienten der Quetschströmung an den Kanten sehr groß sind.
Erfindungsgemäß ist die durch die Kanten begrenzte Ausnehmung in radialer Richtung des Kolbens bzw. des Kolbenbodens gegenüber der muldenförmigen Vertiefung unter Ausbildung einer Stufe zurück versetzt. Mit anderen Worten ist in radialer Richtung zwischen der Vertiefung und der durch die Kanten begrenzten Ausnehmung eine Stufe ausgebildet. Diese Stufe ermöglicht insbesondere trotz gegebenenfalls vorhandener Ventiltaschen die Darstellung eines Hinterschnitts zur Vergrößerung der Quetschfläche, ohne das eine unerwünscht dünne Kante entsteht. Eine solche dünne Kante ist insofern nachteilhaft, als sie eine potentielle Stelle darstellt, an welcher es zu dem so genannten Klopfen kommen kann, was die insbesondere mechanische Haltbarkeit der Hubkolben- Brennkraftmaschine einschränkt. Diese Problematik ist bei dem erfindungsgemäßen Kolben infolge der Stufe vermieden.
Auch bei der zweiten Ausführungsform ermöglicht der erfindungsgemäße Kolben die Darstellung einer besonders hohen Verbrennungsgeschwindigkeit der
Verbrennungsvorgänge in den Brennraum, was mit einer Erhöhung des Wirkungsgrads und mit einer Abgasrückführverträglichkeit der Hubkolben-Brennkraftmaschine
einhergeht. Dies hält die Abgastemperatur gering, wodurch auch Belastungen für einen Zylinderkopf sowie einen gegebenenfalls vorhandenen Abgasrückführkühler gering gehalten werden können. Dies geht mit dem Vorteil einher, dass die Hubkolben- Brennkraftmaschine besonders robust ist oder bei gegebener Robustheit in ihrer Leistung gesteigert werden kann.
Die die Quetschfläche in die wenigstens zwei Quetschflächeflächenteile unterteilende Ausnehmung ist beispielsweise als Einfräsung in dem Kolbenboden ausgebildet. Dadurch kann der erfindungsgemäße Kolben besonders kostengünstig hergestellt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in
Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht eines Kolbens für eine
Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem Kolbenboden, welcher eine muldenförmige Vertiefung aufweist, die in einem Randbereich des Kolbens zumindest bereichsweise von wenigstens einer Quetschfläche begrenzt ist, welche in Umfangsrichtung durch wenigstens eine Ausnehmung in zumindest zwei Quetschflächenteile unterteilt ist, wobei die Ausnehmung in den Randbereichen dieser von in radialer Richtung des Kolbenbodens vollständig bogenförmig verlaufenden Kanten begrenzt ist;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Kolbens
gemäß Fig. 1 ; und
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform des Kolbens gemäß Fig. 2;
Die Fig. 1 zeigt einen Kolben 10 für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine. Die Hubkolben- Brennkraftmaschine kann dabei als Ottomotor, Dieselottomotor, Diesottomotor oder anderweitige Brennkraftmaschine ausgebildet sein und mit gasförmigen und/oder flüssigen Kraftstoffen betrieben werden. Der Kolben 10 weist einen Kolbenboden 12 auf, welcher eine muldenförmige Vertiefung 14 aufweist. Die muldenförmige Vertiefung 14 ist in Randbereichen 16 des Kolbens 10 von einer Quetschfläche 18 begrenzt. Die
Quetschfläche 18 ist in Umfangsrichtung des Kolbens 10 gemäß einem Richtungspfeil 20 von einer Mehrzahl an Ausnehmungen 22 in eine Mehrzahl von Quetschflächenteilen 24 unterteilt.
Die Ausnehmungen 22 stellen Vertiefungen des Kolbenbodens 12 dar, da jeweilige Böden 26 der Ausnehmungen 22 gegenüber den Quetschflächenteilen 24 in axialer Richtung des Kolbens gemäß einem Richtungspfeil 28 zurückversetzt sind. Die
Ausnehmungen 22 sind in deren Randbereichen 30 bezogen auf die Umfangsrichtung des Kolbens 10 gemäß dem Richtungspfeil 20 beidseitig von Kanten 32 begrenzt. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, verlaufen die Kanten 32 in radialer Richtung des Kolbens 10 gemäß einem Richtungspfeil 34 vollständig bogenförmig.
Die Ausnehmungen 22 haben insbesondere zwei Vorteile. Zum einen strömt
unverbranntes Luft-Kraftstoff-Gemisch insbesondere bei dessen Kompression in einem zu dem Kolben 10 korrespondierenden Zylinder der Hubkolben-Brennkraftmaschine über die Kanten 32 in die jeweiligen Ausnehmungen 22 ein. Dies ist anhand einer der
Ausnehmungen 22 durch Richtungspfeile 36 in der Fig. 1 gezeigt. Durch hohe
Geschwindigkeitsgradienten an den Kanten 32 wird ein sehr hohes Turbulenzniveau erzeugt, was eine Verbrennungsgeschwindigkeit des Gemisches bei dessen Verbrennung besonderes hoch werden lässt.
Zum anderen treffen sich Gemischströme in der jeweiligen Ausnehmung 22 und werden in Richtung eines Mittenbereichs 38 des Kolbens 10 und damit des zu diesem
korrespondierenden Zylinders abgelenkt. Im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 10 bei dessen Bewegung im Zylinder relativ zu diesem kann die Strömung des
Gemisches nur über einen kleinen Querschnitt strömen, wodurch dieser Querschnitt wie eine Düse wirkt. Dies ist anhand einer der Ausnehmungen 22 durch Richtungspfeile 40 dargestellt. Daraus resultiert eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, die in der
muldenförmigen Vertiefung 14, welche auch als Kolbenmulde bezeichnet wird, dann auch in eine besonders hohe Turbulenz umgesetzt wird. Diese Düsenwirkung der
Ausnehmungen 22 kann durch eine entsprechende Formgebung positiv beeinflusst werden. Wie anhand der Fig. 2 zu erkennen ist, weist der Kolben 10 gemäß Fig. 2 eine
Zwischenstufe 42 auf, welche in der Fig. 2 durch eine Markierung 44 hervorgehoben ist. Die Zwischenstufe 42 ist in radialer Richtung des Kolbens 10 gemäß dem Richtungspfeil 34 zwischen den durch die Kanten 32 begrenzten Ausnehmungen 22 und der
muldenförmigen Vertiefung 14 angeordnet. Durch die Zwischenstufe 42 ist eine Nase an den Ausnehmungen 22 gebildet, so dass an einem Hinterschnitt 46 der Vertiefung 14 keine scharfe, dünne Kante entsteht. Eine derartige scharfe, dünne Kante ist in der Fig. 3 gezeigt und durch einen Bereich 48 gekennzeichnet.
Die Ausnehmungen 22 sind als jeweilige Ausfräsungen ausgebildet und in den
Kolbenboden 12 eingefräst. Die Ausnehmungen 22 können dabei beliebig tief sein.
Vorteilhafterweise weisen die Ausnehmungen 22 die gleiche Tiefe auf wie die
Zwischenstufe 42. Mit anderen Worten ist vorteilhafterweise ein Boden 50 der
Zwischenstufe 42 zumindest im Wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet wie die Böden 26 der jeweiligen Ausnehmungen 22. Dadurch sind keine scharfen Kanten gegeben, welche potentielle Bereiche von .Glühzündungen und/oder klopfender
Verbrennung sein können. Darüber hinaus können derartige, scharfe und dünne Kante zu einer erhöhten thermischen Belastung des Kolbens 10 führen, da Wärme in diesem Bereich nur sehr schlecht abgeführt werden kann, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen sind. Vorteilhafterweise können die Ausnehmung 22 und/oder die
Zwischenstufe 42 eine Tiefe aufweist, welche zumindest im Wesentlichen bis zu einschließlich 10% eines nicht näher bezeichneten Durchmessers des Kolbens 10 beträgt.
Es kann eine beliebige Anzahl an beispielsweise als Einfräsungen ausgebildeten
Ausnehmungen 22 vorgesehen werden. Bevorzugt ist zumindest ein Teil der
Ausnehmungen 22 zumindest bereichsweise als Ventiltasche ausgebildet, in welcher Gaswechselventile der Hubkolben-Brennkraftmaschine bei deren Betrieb zumindest bereichsweise aufgenommen werden, das heißt eintauschen, können. So kann eine Kollision der Gaswechselventile mit dem Hubkolben 10 vermieden werden. Durch diese Ausgestaltung und Funktion der Ausnehmungen 22 ist eine Funktionsintegration dargestellt, welche die Kosten des Kolbens 10, insbesondere dessen Herstellkosten, gering hält.
Der Kolben 10 ist insbesondere in Zylindern mit zumindest im Wesentlichen flachen Brennraumdächern bzw. entsprechend flachen Zylinderköpfen vorteilhaft, wie sie insbesondere bei einem Dieselmotor verwendet werden. Bei diesen Brennraumdächern wird die Art und Stärke der Strömung auch durch die Ausführung des Zylinderkopfes beeinflusst.
Ein weiterer Vorteil des Hubkolbens 10 insbesondere infolge der vollständigen bogenförmigen Ausgestaltung der Kanten 32 ist, dass die Darstellung der besonders hohen Turbulenz auch dann realisiert werden kann, wenn das Gemisch keinen Drall aufweist.
Die die Ausnehmungen 22 begrenzenden Kanten können zumindest bereichsweise scharfkantig und/oder zumindest bereichsweise abgerundet sein. Die entsprechende Ausgestaltung der Kanten 32 ist dabei auf die gegebenen Anforderungen während des Betriebs der Hubkolben-Brennkraftmaschine abzustimmen.

Claims

Patentansprüche
1. Kolben (10) für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem Kolbenboden (12), welcher eine muldenförmige Vertiefung (14) aufweist, die in einem Randbereich (16) des Kolbens (10) zumindest bereichsweise von wenigstens einer
Quetschfläche (18) begrenzt ist, welche in Umfangsrichtung (20) durch wenigstens eine Ausnehmung (22) in zumindest zwei Quetschflächenteile (24) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (22) in Randbereichen (30) dieser von Kanten (32) des
Kolbenbodens (12) begrenzt ist, wobei die Kanten (32) des Kobenbodens (12) vollständig bogenförmig ausgebildet sind und die durch die Kanten (32) begrenzte Ausnehmung (22) in radialer Richtung (34) des Kolbens (10) gegenüber der muldenförmigen Vertiefung (14) unter Ausbildung einer Stufe (42) zurückversetzt ist.
2. Kolben (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Boden (26) der Ausnehmung (22) und ein Boden (50) der Stufe (42) zumindest im Wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sind.
3. Koben (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (22) zumindest bereichsweise als Ventiltasche des Kolbens (10) ausgebildet ist.
Kolben (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die die Ausnehmung (22) begrenzenden Kanten (32) konvex ausgebildet sind.
5. Kolben (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die die Ausnehmung (22) begrenzenden Kanten (32) abgerundet sind.
6. Kolben (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (22) und/oder die Stufe (42) eine Tiefe aufweist, welche zumindest im Wesentlichen bis zu einschließlich 10% eines Durchmessers des Kolbens (10) beträgt.
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