WO2013004368A1 - Piston for an internal combustion engine, method for manufacturing a piston, and internal combustion engine - Google Patents

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WO2013004368A1
WO2013004368A1 PCT/EP2012/002763 EP2012002763W WO2013004368A1 WO 2013004368 A1 WO2013004368 A1 WO 2013004368A1 EP 2012002763 W EP2012002763 W EP 2012002763W WO 2013004368 A1 WO2013004368 A1 WO 2013004368A1
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WO
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piston
reinforcement
partially
combustion chamber
reinforcing ring
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Application number
PCT/EP2012/002763
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Inventor
Richard Bauder
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Audi Ag
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Publication date
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    • 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 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009—Cylinders, pistons
    • B22D19/0027—Cylinders, pistons pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0603—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head
    • F02B2023/0612—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head the material having a high temperature and pressure resistance, e.g. ceramic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B23/0603—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston at least part of the interior volume or the wall of the combustion space being made of material different from the surrounding piston part, e.g. combustion space formed within a ceramic part fixed to a metal piston head

Definitions

  • Piston for an internal combustion engine Method for manufacturing a piston and internal combustion engine
  • the invention relates to a piston for an internal combustion engine, with a combustion bowl open in the direction of a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine and a reinforcement received at least in regions by a piston body.
  • the invention further relates to a method for producing a piston and an internal combustion engine.
  • Pistons of the type mentioned are known from the prior art.
  • the piston is a movable component which, together with a stationary component, namely the cylinder, forms a substantially closed cavity whose volume can be changed by displacing the piston.
  • the piston and the cylinder are part of the internal combustion engine. This can in principle have any number of pistons and cylinders, so have at least one piston and a corresponding cylinder.
  • the internal combustion engine may be either a diesel internal combustion engine or an Otto internal combustion engine.
  • it is customary to inject fuel directly into the cylinder and ignite it there.
  • the combustion bowl is provided in the piston.
  • the piston is one of the most heavily loaded parts of the internal combustion engine. For this reason, it may be necessary, especially in high-performance internal combustion engines, to increase the strength or stability of the piston. For this reason, the piston has the reinforcement. This is at least partially absorbed by the piston body. This means that the reinforcement is fixed to the piston body or at least partially arranged in this, that the stability or strength of the piston is increased.
  • EP 0 796 687 A2 shows a piston for an internal combustion engine and a method for its production.
  • an insert is arranged in a combustion bowl of the piston, which separates an air space from other areas of the combustion chamber trough.
  • this element is not the armouring of the piston, so increasing its strength or stability.
  • the embodiment of the insert shown is thermodynamically disadvantageous and further has a high weight, which is generally undesirable. The same applies to an insert of the cylinder shown in EP 0 072 140 B1.
  • the invention provides that the reinforcement has an enclosure of the combustion bowl at least partially forming reinforcing ring. Under the enclosure of the combustion bowl is formed by the piston body or in this present wall, through which the contour of the combustion bowl is defined.
  • the reinforcing ring of the reinforcement is annular, in particular annular, thus has a preferably central recess. It is arranged such that it forms the enclosure of the combustion bowl at least in regions or forms with. This means that the surround or the contour of the combustion bowl is partially defined by the piston body and partially by the reinforcing ring.
  • the reinforcing ring Due to the annular configuration of the reinforcing ring passes through or overlaps the combustion chamber trough - seen in cross-section - not or only partially in the radial direction. Accordingly, he is not in touch contact with a bottom of the combustion bowl, but is complained of this before.
  • the reinforcing ring thus forms only the lateral border of the combustion bowl at least partially.
  • the reinforcing ring completely forms the lateral border of the combustion bowl, while the bottom of the combustion bowl is defined by the piston body.
  • the reinforcing ring is so far not on the bottom of the combustion chamber before or on and does not form this (with). He is at least partially absorbed by the piston body.
  • the (central) opening of the reinforcing ring thus constitutes a passage opening, in particular the single passage opening, from the combustion chamber of the cylinder into the combustion bowl of the piston. Accordingly, fluid present in the combustion chamber can preferably pass exclusively through the opening of the reinforcing ring into the combustion bowl or vice versa. The opening thus represents a flow opening of the combustion bowl.
  • a further development of the invention provides that the reinforcing ring at least partially, in particular completely encloses a mouth opening of the combustion bowl in the circumferential direction.
  • the mouth of the combustion chamber is on the cylinder-facing side of the piston.
  • the orifice extends through the end face of the piston, so that there is a through-flow opening between the combustion bowl and the cylinder.
  • the reinforcing ring should now be arranged so that it surrounds the mouth opening at least partially.
  • the reinforcing ring exclusively encloses the mouth opening.
  • the reinforcing ring is therefore not on the bottom of the combustion bowl before or does not form this. It is not necessary that the reinforcing ring completely surrounds the mouth opening in the circumferential direction. This can nevertheless be provided.
  • a development of the invention provides that the reinforcing ring engages through a combustion chamber facing the end face of the piston, in particular flush with this. It is thus not envisaged that there is a region of the piston body between the reinforcing ring and the combustion chamber of the cylinder. Rather, the reinforcing ring directly adjoins the combustion chamber, in which he at least partially penetrates the end face of the piston facing this. It is particularly preferred if the reinforcing ring or its side facing the combustion chamber, flush with the end face of the piston or aligned with it.
  • the reinforcing ring has a contour adapted to the border of the combustion bowl.
  • the present in the radial direction extension of the opening of the reinforcing ring can change in the axial direction.
  • the dimensions increase in the direction away from the combustion chamber, the cross section of the combustion bowl is therefore larger.
  • the dimensions of the opening initially remain constant over a certain extent, in order then then to increase or decrease in the direction of the bottom of the combustion chamber trough.
  • the contour at least partially does not have to be introduced into the piston body, but can be present directly on the reinforcing ring.
  • the geometry of the piston body can be comparatively simple and the final contour of the combustion chamber trough is created by the introduction of the reinforcing ring.
  • the reinforcement has a reinforcing element, which surrounds a piston pin receptacle or at least partially forms it.
  • the piston pin serves to transmit the forces between the piston and a connecting rod of the internal combustion engine. For example, it is floating in the piston.
  • the piston pin may for example consist of a case hardening steel or nitriding steel.
  • the piston pin is arranged in the piston pin receptacle, in particular stored or held in this.
  • the piston pin and the piston pin receptacle thus represent particularly heavily loaded regions of the piston.
  • the reinforcing element is provided.
  • the reinforcement has a stiffening element, which at least partially passes through a lateral surface of the piston, in particular flush with it.
  • the stiffening element is provided, by means of which a further increase the stability of the piston is achieved.
  • the stiffening element serves to stiffen the piston in the radial direction. For this purpose, it preferably extends through the lateral surface of the piston in the radial direction. At the same time, it can also pass through the end face of the piston, that is, in the corner area between the lateral surface and the end face. It is particularly preferred if the stiffening element is flush with the lateral surface, in order to allow the lowest possible friction of the piston in the cylinder.
  • the stiffening element has a receptacle for at least one piston ring of the piston.
  • the stiffening element serves to stiffen the piston in the radial direction, thus counteracting expansion of the piston in this direction.
  • the stiffening element can surround the piston body in the circumferential direction at least in regions.
  • a complete encompassing in this direction is particularly preferred, so that the stiffening element is present as a ring and can therefore be referred to as a stiffening ring.
  • the reinforcing element and / or the reinforcing element may be connected to the reinforcing ring via in each case at least one reinforcing strut.
  • the reinforcing strut can - seen in cross-section - have smaller dimensions than the reinforcing ring, the reinforcing element or the stiffening element.
  • the reinforcement is at least partially bordered by the piston material of the piston or enclosed in this.
  • the reinforcement is to be understood at least the reinforcing ring, the reinforcing element, the stiffening element and / or the reinforcing strut.
  • the bordering of the reinforcement means that at least two sides of the reinforcement or the respective element abut essentially on the entire area of the piston body.
  • some areas, in particular the reinforcing element and / or the at least one reinforcing strut may also be completely enclosed by the piston material, that is to say may be completely surrounded by the latter.
  • the reinforcement at least partially, in particular completely, consists of a reinforcing material whose coefficient of thermal expansion is lower than that of the piston material.
  • the reinforcement at least partially retained by the reinforcement, because it expands more slowly with increasing temperature than the piston material.
  • reinforcing material for example steel, in particular cast steel is selected, while the piston material may be aluminum.
  • the invention further relates to a method for producing a piston of an internal combustion engine, in particular according to the preceding embodiments, wherein the piston has a combustion bowl opened in the direction of a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine and a reinforcement received at least in regions by a piston body.
  • the reinforcement is provided, wherein this has an enclosure of the combustion bowl at least partially forming reinforcing ring, and then at least partially cast in piston material to form the piston body.
  • the piston is therefore designed according to the above explanations or may be developed according to these.
  • the reinforcement is produced and subsequently provided for the production of the piston.
  • the reinforcement is placed in a mold for the piston.
  • the reinforcement is at least partially, in particular completely, poured into the piston material to form the piston body. In this way, wide areas of the reinforcement are enclosed by or at least bordered by the piston material.
  • the invention further relates to an internal combustion engine having at least one cylinder and a piston movably arranged in the cylinder, in particular according to the above embodiments and for example produced according to the method described above, wherein the piston via a combustion chamber in the direction of a combustion chamber of the cylinder and one of a Has piston body at least partially received reinforcement. It is provided that the reinforcement has a border of the combustion bowl at least partially forming reinforcing ring.
  • the internal combustion engine can be, for example, an Otto internal combustion engine or a diesel internal combustion engine. It has at least one cylinder and in each case one belonging to the cylinder and in this movably arranged piston.
  • the piston should be designed according to the above embodiments or may be further developed according to these. In doing so, Specifically provided for a preparation according to the method described above.
  • FIG. 2 shows two cross sections through a piston, wherein the left side of the figure shows a first view and the right side of the figure shows a second view, with a viewing direction rotated by 90 ° in the circumferential direction relative to the first view.
  • the figure shows a piston 1, which is arranged in a here only schematically indicated cylinder 2 of an internal combustion engine, not shown.
  • the piston 1 consists of a piston body 3, which forms a piston head 4 and a piston skirt 5.
  • the piston head 4 is thereby formed by an end face 6 of the piston 1, which faces the cylinder 2.
  • the piston skirt 5 is an at least partially cylindrical component which can be introduced with a small clearance into a cylinder bore 7 of the cylinder 2.
  • the piston skirt 5 is bounded in the radial direction by a lateral surface 8 of the piston 1.
  • a combustion bowl 9 which is open in the direction of a combustion chamber 10 of the cylinder 2.
  • the piston 1 has a reinforcement 11.
  • the latter consists of a reinforcing ring 12, a reinforcing element 13, a reinforcing element 14 and a plurality of reinforcing struts 5.
  • the reinforcing ring 12 forms an enclosure 16 of the combustion bowl 9, so the wall, at least partially. However, this does not apply to a bottom 17 of the combustion chamber 9. Rather, the reinforcing ring 12 is provided spaced from the bottom 17, so it is not in contact with it.
  • the reinforcing ring 12 has an opening 18 through which the combustion chamber 10 is in flow contact with the combustion chamber trough 9. The opening 18 is so far a flow opening through which fluid from the combustion chamber trough 9 into the combustion chamber 10 or vice versa can flow.
  • the opening 18 is provided in particular centrally in the reinforcing ring 12. It is provided so far that the reinforcing ring 12 an outlet opening 19 of the combustion bowl 9 in the circumferential direction at least partially, but preferably completely encompasses. In this case, the reinforcing ring 12 passes through the the In particular, it is provided, as shown here, that a combustion chamber 10 facing surface 20 of the reinforcing ring 12 is flush with the end face 6 or aligned with this.
  • the reinforcing ring has a contour 21 or inner contour, which is adapted to the enclosure 16 of the combustion chamber trough 9.
  • the contour 21 - seen in cross-section - initially increases vertically downwards and then steadily outward in the radial direction.
  • the radial direction is to be understood as meaning a direction which is perpendicular to a longitudinal axis 22 of the piston 1. This means that the dimension of the opening 18 over a certain distance (starting from the end face 6) in the direction of the bottom 17 of the combustion chamber trough 9 initially remains constant over a certain extent and then increases.
  • the adapted contour 21 is to be understood as meaning that the contour 21 formed by the reinforcing ring 12 terminates flush with regions of the surround 16 of the combustion chamber trough 9 formed by the piston body 3, that is to say without discontinuities.
  • the reinforcement 1 In addition to the reinforcing ring 12, the reinforcement 1 1, the reinforcing element 13. This surrounds a piston pin receptacle 23, preferably in the circumferential direction, completely. Alternatively, it may also be provided that the piston pin receptacle 23 is formed by the reinforcing element 13 at least partially.
  • the reinforcing element 13 is connected to the reinforcing ring 12 via at least one of the reinforcing struts 15. In the embodiment shown here, the reinforcing strut 15 extends in the axial direction from the reinforcing element 13 to the reinforcing ring 12. In this way, an increase in the stability of the piston 1 is achieved.
  • the stiffening element 14 is provided, which is also connected via one of the reinforcing struts 15 with the reinforcing ring 12.
  • a reinforcing strut 15 extends between the reinforcing element 13 and the stiffening element 14, that is, it connects directly to one another (not shown here).
  • the stiffening element 14 extends through the lateral surface 8 of the piston at least partially. It is insofar grasped by the piston body 3.
  • the stiffening element 14 - like the reinforcing ring 12 - passes through the end face 6. It is preferably provided that the stiffening element Fung element 14 is flush with both the end face 6 and the lateral surface 8 or aligned with these, so that the stiffening element 14 does not project beyond this.
  • the reinforcement 11 or the reinforcing ring 12, the reinforcing element 13, the stiffening element 14 and the reinforcing struts 15 are at least partially enclosed or enclosed by the piston material or the piston body 3.
  • the reinforcement 1 1 consists of a reinforcing material whose coefficient of thermal expansion is lower than that of the piston material. In this way, a temperature increase caused by expansion of the piston 1 can be at least partially prevented.

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Abstract

The invention relates to a piston (1) for an internal combustion engine, comprising a combustion bowl (9) that is open in the direction of the combustion chamber (10) of a cylinder (2) of the internal combustion engine, and a reinforcing means (11) received at least in some regions by the piston body (3). According to the invention, the reinforcing means (11) has a reinforcing ring (12) that forms an enclosure (16) for the combustion bowl (9) at least in some regions. The invention further relates to a method for producing the piston (1) of an internal combustion engine and to an internal combustion engine.

Description

Kolben für eine Brennkraftmaschine, Verfahren zur Hersteilung eines Kolbens sowie Brennkraftmaschine  Piston for an internal combustion engine, method for manufacturing a piston and internal combustion engine
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine, mit einer in Richtung eines Brennraums eines Zylinders der Brennkraftmaschine geöffneten Brennraummulde und einer von einem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommenen Armierung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens sowie eine Brennkraftmaschine. The invention relates to a piston for an internal combustion engine, with a combustion bowl open in the direction of a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine and a reinforcement received at least in regions by a piston body. The invention further relates to a method for producing a piston and an internal combustion engine.
Kolben der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Kolben ist ein bewegliches Bauteil, welches zusammen mit einem feststehenden Bauteil, nämlich dem Zylinder, einen im Wesentlichen abgeschlossenen Hohlraum bildet, dessen Volumen durch Verlagerung des Kolbens veränderbar ist. Der Kolben und der Zylinder sind Bestandteil der Brennkraftmaschine. Diese kann prinzipiell eine beliebige Anzahl von Kolben und Zylindern aufweisen, also über mindestens einen Kolben und einen dazugehörigen Zylinder verfügen. Die Brennkraftmaschine kann entweder eine Diesel- Brennkraftmaschine oder eine Otto-Brennkraftmaschine sein. Bei diesen ist es inzwischen üblich, Kraftstoff unmittelbar in den Zylinder einzuspritzen und dort zu zünden. Um eine hohe Effizienz der Verbrennung des Kraftstoffs zu gewährleisten, ist in dem Kolben die Brennraummulde vorgesehen. Somit liegt in dem System aus Zylinder und Kolben auch dann noch ausreichend Platz zum Einbringen des Kraftstoffs und zu dessen Zündung vor, wenn sich der Kolben in seiner oberen Totstellung befindet, also seine dem Zylinder zugewandte Stirnseite in Bewegungsrichtung des Kolbens den geringsten Abstand zu einer gegenüberliegenden Zylinderwand des Zylinders aufweist. Die Brennraummulde ist dabei in dem Kolbenkörper des Kolbens ausgebildet und durchgreift die dem Zylinder zugewandte Stirnseite des Kolbens. Pistons of the type mentioned are known from the prior art. The piston is a movable component which, together with a stationary component, namely the cylinder, forms a substantially closed cavity whose volume can be changed by displacing the piston. The piston and the cylinder are part of the internal combustion engine. This can in principle have any number of pistons and cylinders, so have at least one piston and a corresponding cylinder. The internal combustion engine may be either a diesel internal combustion engine or an Otto internal combustion engine. In the meantime, it is customary to inject fuel directly into the cylinder and ignite it there. In order to ensure a high efficiency of the combustion of the fuel, the combustion bowl is provided in the piston. Thus, in the system of cylinders and pistons, there is still sufficient space to introduce the fuel and to ignite it when the piston is in its upper dead position, ie its end facing the cylinder in the direction of movement of the piston the shortest distance to an opposite one Cylinder wall of the cylinder has. The combustion bowl is formed in the piston body of the piston and passes through the cylinder facing the end face of the piston.
Der Kolben ist eines der am höchsten belasteten Teile der Brennkraftmaschine. Aus diesem Grund kann es, insbesondere bei Hochleistungsbrennkraftmaschinen, notwendig sein, die Festigkeit beziehungsweise Stabilität des Kolbens zu vergrößern. Aus diesem Grund weist der Kolben die Armierung auf. Diese ist wenigstens bereichsweise von dem Kolbenkörper aufgenommen. Das bedeutet, dass die Armierung derart an dem Kolbenkörper befestigt ist beziehungsweise wenigstens bereichsweise in diesem angeordnet ist, dass die Stabilität beziehungsweise Festigkeit des Kolbens vergrößert ist. The piston is one of the most heavily loaded parts of the internal combustion engine. For this reason, it may be necessary, especially in high-performance internal combustion engines, to increase the strength or stability of the piston. For this reason, the piston has the reinforcement. This is at least partially absorbed by the piston body. This means that the reinforcement is fixed to the piston body or at least partially arranged in this, that the stability or strength of the piston is increased.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Grundsätzlich sind von dem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommene Elemente aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die EP 0 796 687 A2 einen Kolben für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Dabei ist in einer Brennraummulde des Kolbens ein Einlegeteil angeordnet, welches einen Luftraum von weiteren Bereichen der Brennraummulde abtrennt. Dieses Element dient jedoch nicht der Armierung des Kolbens, also der Erhöhung seiner Festigkeit beziehungsweise Stabilität. Auch ist die gezeigte Ausführungsform des Einlegeteils thermodynamisch nachteilig und weist weiterhin ein hohes Gewicht auf, was grundsätzlich unerwünscht ist. Entsprechendes gilt für ein Einlegeteil des in der EP 0 072 140 B1 gezeigten Zylinders. CONFIRMATION COPY In principle, elements of the prior art which are at least partially received by the piston body are known. For example, EP 0 796 687 A2 shows a piston for an internal combustion engine and a method for its production. In this case, an insert is arranged in a combustion bowl of the piston, which separates an air space from other areas of the combustion chamber trough. However, this element is not the armouring of the piston, so increasing its strength or stability. Also, the embodiment of the insert shown is thermodynamically disadvantageous and further has a high weight, which is generally undesirable. The same applies to an insert of the cylinder shown in EP 0 072 140 B1.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kolben für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welcher die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist, sondern insbesondere eine Erhöhung der Stabilität des Kolbens bei niedrigem Gewicht gewährleistet, ohne dass beim Betreiben der Brennkraftmaschine thermodynamische Nachteile auftreten. It is therefore an object of the invention to provide a piston for an internal combustion engine, which does not have the disadvantages mentioned above, but in particular ensures an increase in the stability of the piston at low weight without thermodynamic disadvantages occur during operation of the internal combustion engine.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Kolben mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen erreicht. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Armierung einen eine Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring aufweist. Unter der Einfassung der Brennraummulde ist eine von dem Kolbenkörper ausgebildete beziehungsweise in diesem vorliegende Wandung, durch welche die Kontur der Brennraummulde definiert ist. Der Armierungsring der Armierung ist ringförmig, insbesondere kreisringförmig, weist also eine vorzugsweise zentrale Ausnehmung auf. Er ist derart angeordnet, dass er die Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildet beziehungsweise mit ausbildet. Das bedeutet, dass die Einfassung beziehungsweise die Kontur der Brennraummulde teilweise von dem Kolbenkörper und teilweise von dem Armierungsring definiert ist. Bedingt durch die ringförmige Ausgestaltung des Armierungsrings durchgreift oder übergreift er die Brennraummulde - im Querschnitt gesehen - in radialer Richtung nicht beziehungsweise nur teilweise. Er steht demnach insbesondere nicht in Berührkontakt mit einem Boden der Brennraummulde, sondern liegt beanstandet von diesem vor. Der Armierungsring bildet also lediglich die seitliche Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise aus. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Armierungsring die seitliche Einfassung der Brennraummulde vollständig ausbildet, während der Boden der Brennraummulde von dem Kolbenkörper definiert ist. Der Armierungsring liegt insofern nicht auf dem Boden der Brennraummulde vor beziehungsweise auf und bildet diesen auch nicht (mit) aus. Dabei ist er wenigstens bereichsweise von dem Kolbenkörper aufgenommen. Auf diese Weise wird die Stabilität des Kolbens erhöht, während gleichzeitig das Gewicht des Kolbens nicht beziehungsweise lediglich geringfügig vergrößert wird. Auch werden die thermodynamischen Nachteile während der Verbrennung des Kraftstoffs vermieden, welche durch ein Element verursacht werden können, welches auch den Boden der Brennraummulde übergreift beziehungsweise auf diesem aufliegt. Die (zentrale) Öffnung des Armierungsrings stellt insofern eine Durchtrittsöffnung, insbesondere die einzige Durchtrittsöffnung, aus dem Brennraum des Zylinders in die Brennraummulde des Kolbens dar. In dem Brennraum vorliegendes Fluid kann demnach vorzugsweise ausschließlich durch die Öffnung des Armierungsrings in die Brennraummulde beziehungsweise umgekehrt gelangen. Die Öffnung stellt insowejt eine Strömungsöffnung der Brennraummulde dar. This is achieved according to the invention with a piston having the features mentioned in claim 1. In this case, the invention provides that the reinforcement has an enclosure of the combustion bowl at least partially forming reinforcing ring. Under the enclosure of the combustion bowl is formed by the piston body or in this present wall, through which the contour of the combustion bowl is defined. The reinforcing ring of the reinforcement is annular, in particular annular, thus has a preferably central recess. It is arranged such that it forms the enclosure of the combustion bowl at least in regions or forms with. This means that the surround or the contour of the combustion bowl is partially defined by the piston body and partially by the reinforcing ring. Due to the annular configuration of the reinforcing ring passes through or overlaps the combustion chamber trough - seen in cross-section - not or only partially in the radial direction. Accordingly, he is not in touch contact with a bottom of the combustion bowl, but is complained of this before. The reinforcing ring thus forms only the lateral border of the combustion bowl at least partially. However, it can also be provided that the reinforcing ring completely forms the lateral border of the combustion bowl, while the bottom of the combustion bowl is defined by the piston body. The reinforcing ring is so far not on the bottom of the combustion chamber before or on and does not form this (with). He is at least partially absorbed by the piston body. In this way, the stability of the piston is increased, while the weight of the piston is not or only slightly increased. Also, the thermodynamic disadvantages are avoided during the combustion of the fuel, which can be caused by an element which also engages over the bottom of the combustion bowl or rests on this. The (central) opening of the reinforcing ring thus constitutes a passage opening, in particular the single passage opening, from the combustion chamber of the cylinder into the combustion bowl of the piston. Accordingly, fluid present in the combustion chamber can preferably pass exclusively through the opening of the reinforcing ring into the combustion bowl or vice versa. The opening thus represents a flow opening of the combustion bowl.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Armierungsring eine Mündungsöffnung der Brennraummulde in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig einfasst. Die Mündungsöffnung der Brennraummulde liegt auf der dem Zylinder zugewandten Seite des Kolbens vor. Insbesondere durchgreift die Mündungsöffnung die Stirnseite des Kolbens, so dass eine Durchströmungsöffnung zwischen der Brennraummulde und dem Zylinder vorliegt. Der Armierungsring soll nun derart angeordnet sein, dass er die Mündungsöffnung wenigstens bereichsweise einfasst. Dabei schließt der Armierungsring in einer bevorzugten Ausführungsform ausschließlich die Mündungsöffnung ein. Der Armierungsring liegt also nicht auf dem Boden der Brennraummulde auf vor beziehungsweise bildet diesen nicht aus. Dabei ist es nicht notwendig, dass der Armierungsring die Mündungsöffnung in Umfangsrichtung vollständig einfasst. Dieses kann gleichwohl vorgesehen sein. A further development of the invention provides that the reinforcing ring at least partially, in particular completely encloses a mouth opening of the combustion bowl in the circumferential direction. The mouth of the combustion chamber is on the cylinder-facing side of the piston. In particular, the orifice extends through the end face of the piston, so that there is a through-flow opening between the combustion bowl and the cylinder. The reinforcing ring should now be arranged so that it surrounds the mouth opening at least partially. In this case, in a preferred embodiment, the reinforcing ring exclusively encloses the mouth opening. The reinforcing ring is therefore not on the bottom of the combustion bowl before or does not form this. It is not necessary that the reinforcing ring completely surrounds the mouth opening in the circumferential direction. This can nevertheless be provided.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Armierungsring eine dem Brennraum zugewandte Stirnfläche des Kolbens durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt. Es ist somit nicht vorgesehen, dass zwischen dem Armierungsring und dem Brennraum des Zylinders ein Bereich des Kolbenkörpers vorliegt. Vielmehr grenzt der Armierungsring unmittelbar an den Brennraum an, in dem er die diesem zugewandte Stirnfläche des Kolbens wenigstens bereichsweise durchgreift. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Armierungsring beziehungsweise dessen dem Brennraum zugewandte Seite, mit der Stirnfläche des Kolbens bündig abschließt oder mit ihr fluchtet. Unter einem bündigen Abschließen ist dabei zu verstehen, dass der Übergang zwischen dem Armierungsring und der Stirnfläche des Kolbens stetig ist, also keine Sprünge aufweist. A development of the invention provides that the reinforcing ring engages through a combustion chamber facing the end face of the piston, in particular flush with this. It is thus not envisaged that there is a region of the piston body between the reinforcing ring and the combustion chamber of the cylinder. Rather, the reinforcing ring directly adjoins the combustion chamber, in which he at least partially penetrates the end face of the piston facing this. It is particularly preferred if the reinforcing ring or its side facing the combustion chamber, flush with the end face of the piston or aligned with it. By a flush conclusion is to be understood that the transition between the reinforcing ring and the end face of the piston is continuous, so has no cracks.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Armierungsring eine an die Einfassung der Brennraummulde angepasste Kontur aufweist. Darunter ist zu verstehen, dass sich die in radialer Richtung vorliegende Erstreckung der Öffnung des Armierungsrings in axialer Richtung verändern kann. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass sich die Abmessungen in die von dem Brennraum abgewandte Richtung vergrößern, der Querschnitt der Brennraummulde also größer wird. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass zur Ausbildung der Mündungsöffnung die Abmessungen der Öffnung zunächst über eine bestimmte Erstreckung konstant bleiben, um sich dann anschließend in Richtung des Bodens der Brennraummulde zu vergrößern oder zu verkleinern. Dies hat den Vorteil, dass die Kontur wenigstens teilweise nicht in den Kolbenkörper eingebracht werden muss, sondern unmittelbar an dem Armierungsring vorliegen kann. Zumindest im Bereich der Mündungsöffnung beziehungsweise im Bereich des Armierungsrings kann somit die Geometrie des Kolbenkörpers vergleichsweise einfach ausfallen und die endgültige Kontur der Brennraummulde durch das Einbringen des Armierungsrings entsteht. A development of the invention provides that the reinforcing ring has a contour adapted to the border of the combustion bowl. This is to be understood that the present in the radial direction extension of the opening of the reinforcing ring can change in the axial direction. For example, it is provided that the dimensions increase in the direction away from the combustion chamber, the cross section of the combustion bowl is therefore larger. In particular, it may be provided that for the formation of the orifice, the dimensions of the opening initially remain constant over a certain extent, in order then then to increase or decrease in the direction of the bottom of the combustion chamber trough. This has the advantage that the contour at least partially does not have to be introduced into the piston body, but can be present directly on the reinforcing ring. Thus, at least in the region of the mouth opening or in the region of the reinforcing ring, the geometry of the piston body can be comparatively simple and the final contour of the combustion chamber trough is created by the introduction of the reinforcing ring.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung ein Armierungselement aufweist, welches eine Kolbenbolzenaufnahme umgreift oder diese zumindest bereichsweise ausbildet. Der Kolbenbolzen dient der Übertragung der Kräfte zwischen dem Kolben und einem Pleuel der Brennkraftmaschine. Er ist beispielsweise schwimmend in dem Kolben gelagert. Der Kolbenbolzen kann beispielsweise aus einem Einsatzstahl oder Nitrierstahl bestehen. Der Kolbenbolzen ist in der Kolbenbolzenaufnahme angeordnet, insbesondere in dieser gelagert beziehungsweise gehalten. Der Kolbenbolzen und die Kolbenbolzenaufnahme stellen damit besonders stark belastete Bereiche des Kolbens dar. Zur Erhöhung der Stabilität des Kolbens ist daher das Armierungselement vorgesehen. Dieses kann die Kolbenbolzenaufnahme entweder umgreifen und somit in Bezug auf den Kolbenkörper stabilisieren oder die Kolbenbolzenaufnahme wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, selbst ausbilden. Im letzteren Fall muss keine gesonderte Kolbenbolzenaufnahme vorgesehen werden, was eine einfache und kostengünstige Herstellung des Kolbens ermöglicht. A development of the invention provides that the reinforcement has a reinforcing element, which surrounds a piston pin receptacle or at least partially forms it. The piston pin serves to transmit the forces between the piston and a connecting rod of the internal combustion engine. For example, it is floating in the piston. The piston pin may for example consist of a case hardening steel or nitriding steel. The piston pin is arranged in the piston pin receptacle, in particular stored or held in this. The piston pin and the piston pin receptacle thus represent particularly heavily loaded regions of the piston. To increase the stability of the piston, therefore, the reinforcing element is provided. This can either surround the piston pin receptacle and thus stabilize with respect to the piston body or the piston pin receiving at least partially, in particular completely, self-training. In the latter case, no separate piston pin receptacle must be provided, which allows a simple and cost-effective production of the piston.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung über ein Versteifungselement verfügt, welches eine Mantelfläche des Kolbens wenigstens bereichsweise durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt. Neben dem Armierungsring ist demnach das Versteifungselement vorgesehen, mittels welchem eine weitere Erhöhung der Stabilität des Kolbens erreicht wird. Das Versteifungselement dient dem Versteifen des Kolbens in radialer Richtung. Zu diesem Zweck durchgreift es vorzugsweise in radialer Richtung die Mantelfläche des Kolbens. Gleichzeitig kann es auch die Stirnfläche des Kolbens durchgreifen, also in dem Eckbereich zwischen Mantelfläche und Stirnfläche vorliegen. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Versteifungselement bündig mit der Mantelfläche abschließt, um eine möglichst geringe Reibung des Kolbens in dem Zylinder zu ermöglichen. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Versteifungselement eine Aufnahme für wenigstens einen Kolbenring des Kolbens aufweist. Das Versteifungselement dient dem Versteifen des Kolbens in radialer Richtung, wirkt also einem Ausdehnen des Kolbens in dieser Richtung entgegen. Zu diesem Zweck kann das Versteifungselement den Kolbenkörper in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise umgreifen. Besonders bevorzugt ist jedoch ein vollständiges Umgreifen in dieser Richtung, so dass auch das Versteifungselement als Ring vorliegt und mithin als Versteifungsring bezeichnet werden kann. A development of the invention provides that the reinforcement has a stiffening element, which at least partially passes through a lateral surface of the piston, in particular flush with it. In addition to the reinforcing ring, therefore, the stiffening element is provided, by means of which a further increase the stability of the piston is achieved. The stiffening element serves to stiffen the piston in the radial direction. For this purpose, it preferably extends through the lateral surface of the piston in the radial direction. At the same time, it can also pass through the end face of the piston, that is, in the corner area between the lateral surface and the end face. It is particularly preferred if the stiffening element is flush with the lateral surface, in order to allow the lowest possible friction of the piston in the cylinder. In addition, it can be provided that the stiffening element has a receptacle for at least one piston ring of the piston. The stiffening element serves to stiffen the piston in the radial direction, thus counteracting expansion of the piston in this direction. For this purpose, the stiffening element can surround the piston body in the circumferential direction at least in regions. However, a complete encompassing in this direction is particularly preferred, so that the stiffening element is present as a ring and can therefore be referred to as a stiffening ring.
Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Armierungselement und/oder das Versteifungselement über jeweils wenigstens eine Armierungstrebe mir dem Armierungsring verbunden sind. Auf diese Weise wird eine besonders hervorragende Versteifung des Kolbens beziehungsweise eine Erhöhung der Stabilität erzielt. Die Armierungsstrebe kann dabei - im Querschnitt gesehen - geringere Abmessungen aufweisen als der Armierungsring, das Armierungselement beziehungsweise das Versteifungselement. In principle, provision may be made for the reinforcing element and / or the reinforcing element to be connected to the reinforcing ring via in each case at least one reinforcing strut. In this way, a particularly excellent stiffening of the piston or an increase in stability is achieved. The reinforcing strut can - seen in cross-section - have smaller dimensions than the reinforcing ring, the reinforcing element or the stiffening element.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung wenigstens bereichsweise von dem Kolbenmaterial des Kolbens eingefasst oder in dieses eingeschlossen ist. Unter der Armierung ist dabei zumindest der Armierungsring, das Armierungselement, das Versteifungselement und/oder die Armierungstrebe zu verstehen. Das Einfassen der Armierung bedeutet dabei, dass wenigstens zwei Seiten der Armierung beziehungsweise das jeweiligen Elements im Wesentlichen vollflächig an dem Kolbenkörper anliegen. Einige Bereiche, insbesondere das Armierungselement und/oder die wenigstens eine Armierungsstrebe können jedoch auch vollständig von dem Kolbenmaterial eingeschlossen sein, also im Wesentlichen vollständig von diesen umfangen sein. A development of the invention provides that the reinforcement is at least partially bordered by the piston material of the piston or enclosed in this. Under the reinforcement is to be understood at least the reinforcing ring, the reinforcing element, the stiffening element and / or the reinforcing strut. In this case, the bordering of the reinforcement means that at least two sides of the reinforcement or the respective element abut essentially on the entire area of the piston body. However, some areas, in particular the reinforcing element and / or the at least one reinforcing strut, may also be completely enclosed by the piston material, that is to say may be completely surrounded by the latter.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, aus einem Armierungsmaterial besteht, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient geringer ist als der des Kolbenmaterials. Dies gilt insbesondere für das Versteifungselement. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine durch eine Temperaturerhöhung des Kolbens bewirkte Ausdehnung, insbesondere in radialer Rieh- tung, von der Armierung zumindest teilweise zurückgehalten wir, weil diese sich mit steigender Temperatur langsamer ausdehnt als das Kolbenmaterial. Somit wird auch bei einem hochbelasteten Kolben beziehungsweise bei sehr hohen Temperaturen verhindert, dass der Anpressdruck zwischen Kolben und Zylinder derart zunimmt, dass die Reibungskräfte einen deutlichen Abfall des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine bewirken. Als Armierungsmaterial wird beispielsweise Stahl, insbesondere Stahlguss gewählt, während das Kolbenmaterial Aluminium sein kann. A development of the invention provides that the reinforcement at least partially, in particular completely, consists of a reinforcing material whose coefficient of thermal expansion is lower than that of the piston material. This applies in particular to the stiffening element. In this way, it is achieved that an expansion caused by an increase in temperature of the piston, in particular in radial movement, is achieved. tion, at least partially retained by the reinforcement, because it expands more slowly with increasing temperature than the piston material. Thus, even with a highly loaded piston or at very high temperatures prevents the contact pressure between the piston and cylinder increases such that the frictional forces cause a significant drop in the efficiency of the internal combustion engine. As reinforcing material, for example steel, in particular cast steel is selected, while the piston material may be aluminum.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei der Kolben über eine in Richtung eines Brennraums eines Zylinders der Brennkraftmaschine geöffnete Brennraummulde und eine von einem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Armierung bereitgestellt wird, wobei diese einen eine Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring aufweist, und anschließend wenigstens bereichsweise in Kolbenmaterial zur Ausbildung des Kolbenkörpers eingegossen wird. Der Kolben ist demnach gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet beziehungsweise kann gemäß diesen weitergebildet sein. Bei der Herstellung des Kolbens wird zunächst die Armierung hergestellt und anschließend zur Herstellung des Kolbens bereitgestellt. Insbesondere wird die Armierung in einer Gussform für den Kolben platziert. Anschließend wird die Armierung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, in Kolbenmaterial zur Ausbildung des Kolbenkörpers eingegossen. Auf diese Weise sind weite Bereiche der Armierung von dem Kolbenmaterial eingeschlossen oder zumindest von diesem eingefasst. The invention further relates to a method for producing a piston of an internal combustion engine, in particular according to the preceding embodiments, wherein the piston has a combustion bowl opened in the direction of a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine and a reinforcement received at least in regions by a piston body. It is provided that the reinforcement is provided, wherein this has an enclosure of the combustion bowl at least partially forming reinforcing ring, and then at least partially cast in piston material to form the piston body. The piston is therefore designed according to the above explanations or may be developed according to these. In the production of the piston, first the reinforcement is produced and subsequently provided for the production of the piston. In particular, the reinforcement is placed in a mold for the piston. Subsequently, the reinforcement is at least partially, in particular completely, poured into the piston material to form the piston body. In this way, wide areas of the reinforcement are enclosed by or at least bordered by the piston material.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem in dem Zylinder beweglich angeordneten Kolben, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen und beispielsweise hergestellt gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren, wobei der Kolben über eine in Richtung eines Brennraums des Zylinders geöffnete Brennraummulde und eine von einem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Armierung einen eine Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring aufweist. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise eine Otto- Brennkraftmaschine oder eine Diesel-Brennkraftmaschine sein. Sie weist wenigstens einen Zylinder und jeweils einen zu dem Zylinder gehörenden und in diesem beweglich angeordneten Kolben auf. Der Kolben soll gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet sein beziehungsweise kann gemäß diesen weitergebildet werden. Dabei ist ins- besondere eine Herstellung gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren vorgesehen. The invention further relates to an internal combustion engine having at least one cylinder and a piston movably arranged in the cylinder, in particular according to the above embodiments and for example produced according to the method described above, wherein the piston via a combustion chamber in the direction of a combustion chamber of the cylinder and one of a Has piston body at least partially received reinforcement. It is provided that the reinforcement has a border of the combustion bowl at least partially forming reinforcing ring. The internal combustion engine can be, for example, an Otto internal combustion engine or a diesel internal combustion engine. It has at least one cylinder and in each case one belonging to the cylinder and in this movably arranged piston. The piston should be designed according to the above embodiments or may be further developed according to these. In doing so, Specifically provided for a preparation according to the method described above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. The only one shows
Figur zwei Querschnitte durch einen Kolben, wobei die linke Seite der Figur eine erste Ansicht und die rechte Seite der Figur eine zweite Ansicht, mit einer gegenüber der ersten Ansicht um 90° in Umfangsrichtung gedrehten Betrachtungsrichtung zeigt. FIG. 2 shows two cross sections through a piston, wherein the left side of the figure shows a first view and the right side of the figure shows a second view, with a viewing direction rotated by 90 ° in the circumferential direction relative to the first view.
Die Figur zeigt einen Kolben 1 , welcher in einem hier lediglich schematisch angedeuteten Zylinder 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist. Der Kolben 1 besteht aus einem Kolbenkörper 3, welcher einen Kolbenboden 4 und ein Kolbenhemd 5 bildet. Der Kolbenboden 4 wird dabei von einer Stirnfläche 6 des Kolbens 1 , welche dem Zylinder 2 zugewandt ist, ausgebildet. Das Kolbenhemd 5 ist ein wenigstens bereichsweise zylindrisches Bauteil, das mit einem kleinen Spiel in eine Zylinderbohrung 7 des Zylinders 2 einbringbar ist. Das Kolbenhemd 5 ist in radialer Richtung durch eine Mantelfläche 8 des Kolbens 1 begrenzt. In dem Kolben 1 liegt eine Brennraummulde 9 vor, welche in Richtung eines Brennraums 10 des Zylinders 2 geöffnet ist. Die Brennraummulde 9 durchgreift demnach den Kolbenboden 4 beziehungsweise die Stirnfläche 6. Weiterhin verfügt der Kolben 1 über eine Armierung 11. Diese besteht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Armierungsring 12, einem Armierungselement 13, einem Versteifungselement 14 und mehreren Armierungsstreben 5. The figure shows a piston 1, which is arranged in a here only schematically indicated cylinder 2 of an internal combustion engine, not shown. The piston 1 consists of a piston body 3, which forms a piston head 4 and a piston skirt 5. The piston head 4 is thereby formed by an end face 6 of the piston 1, which faces the cylinder 2. The piston skirt 5 is an at least partially cylindrical component which can be introduced with a small clearance into a cylinder bore 7 of the cylinder 2. The piston skirt 5 is bounded in the radial direction by a lateral surface 8 of the piston 1. In the piston 1 there is a combustion bowl 9, which is open in the direction of a combustion chamber 10 of the cylinder 2. Accordingly, the piston 1 has a reinforcement 11. In the exemplary embodiment shown here, the latter consists of a reinforcing ring 12, a reinforcing element 13, a reinforcing element 14 and a plurality of reinforcing struts 5.
Der Armierungsring 12 bildet dabei eine Einfassung 16 der Brennraummulde 9, also deren Wand, wenigstens bereichsweise aus. Dies gilt jedoch nicht für einen Boden 17 der Brennraumulde 9. Vielmehr ist der Armierungsring 12 beabstandet zu dem Boden 17 vorgesehen, steht also nicht mit ihm in Berührkontakt. Der Armierungsring 12 weist eine Öffnung 18 auf, durch welche der Brennraum 10 mit der Brennraummulde 9 in Strömungskontakt steht. Die Öffnung 18 ist insoweit eine Durchströmungsöffnung, durch welche Fluid aus der Brennraummulde 9 in den Brennraum 10 beziehungsweise umgekehrt strömen kann. Die Öffnung 18 ist insbesondere zentral in dem Armierungsring 12 vorgesehen. Es ist insoweit vorgesehen, dass der Armierungsring 12 eine Mündungsöffnung 19 der Brennraummulde 9 in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise, vorzugsweise jedoch vollständig, einfasst. Dabei durchgreift der Armierungsring 12 die dem Brennraum zugewandte Stirnfläche 6 des Kolbens 1. Insbesondere ist es, wie hier dargestellt, vorgesehen, dass eine dem Brennraum 10 zugewandte Fläche 20 des Armierungsrings 12 bündig mit der Stirnfläche 6 abschließt beziehungsweise mit dieser fluchtet. The reinforcing ring 12 forms an enclosure 16 of the combustion bowl 9, so the wall, at least partially. However, this does not apply to a bottom 17 of the combustion chamber 9. Rather, the reinforcing ring 12 is provided spaced from the bottom 17, so it is not in contact with it. The reinforcing ring 12 has an opening 18 through which the combustion chamber 10 is in flow contact with the combustion chamber trough 9. The opening 18 is so far a flow opening through which fluid from the combustion chamber trough 9 into the combustion chamber 10 or vice versa can flow. The opening 18 is provided in particular centrally in the reinforcing ring 12. It is provided so far that the reinforcing ring 12 an outlet opening 19 of the combustion bowl 9 in the circumferential direction at least partially, but preferably completely encompasses. In this case, the reinforcing ring 12 passes through the the In particular, it is provided, as shown here, that a combustion chamber 10 facing surface 20 of the reinforcing ring 12 is flush with the end face 6 or aligned with this.
Zudem ist vorgesehen, dass der Armierungsring eine Kontur 21 beziehungsweise Innenkontur aufweist, welche an die Einfassung 16 der Brennraummulde 9 angepasst ist. In dem hier dargestellten Beispiel ist es vorgesehen, dass die Kontur 21 - im Querschnitt gesehen - zunächst senkrecht nach unten und sich anschließend stetig in radialer Richtung nach außen vergrößert. Unter radialer Richtung ist dabei eine Richtung zu verstehen, welche senkrecht auf einer Längsachse 22 des Kolbens 1 steht. Dies bedeutet, dass die Abmessung der Öffnung 18 über eine bestimmte Distanz (ausgehend von der Stirnfläche 6) in Richtung des Bodens 17 der Brennraummulde 9 zunächst über eine bestimmte Erstreckung konstant bleibt und sich anschließend vergrößert. Unter der an- gepassten Kontur 21 ist insbesondere zu verstehen, dass die von dem Armierungsring 12 gebildete Kontur 21 mit von dem Kolbenkörper 3 gebildeten Bereichen der Einfassung 16 der Brennraummulde 9 bündig abschließt, also ohne Unstetigkeiten in diese übergeht. In addition, it is provided that the reinforcing ring has a contour 21 or inner contour, which is adapted to the enclosure 16 of the combustion chamber trough 9. In the example shown here, it is provided that the contour 21 - seen in cross-section - initially increases vertically downwards and then steadily outward in the radial direction. The radial direction is to be understood as meaning a direction which is perpendicular to a longitudinal axis 22 of the piston 1. This means that the dimension of the opening 18 over a certain distance (starting from the end face 6) in the direction of the bottom 17 of the combustion chamber trough 9 initially remains constant over a certain extent and then increases. In particular, the adapted contour 21 is to be understood as meaning that the contour 21 formed by the reinforcing ring 12 terminates flush with regions of the surround 16 of the combustion chamber trough 9 formed by the piston body 3, that is to say without discontinuities.
Neben dem Armierungsring 12 weist die Armierung 1 1 das Armierungselement 13 auf. Diese umgreift eine Kolbenbolzenaufnahme 23, vorzugsweise in deren Umfangrichtung, vollständig. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Kolbenbolzenaufnahme 23 von dem Armierungselement 13 wenigstens bereichsweise ausgebildet wird. Das Armierungselement 13 ist über wenigstens eine der Armierungsstreben 15 mit dem Armierungsring 12 verbunden. Die Armierungsstrebe 15 verläuft dabei in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung von dem Armierungselement 13 zu dem Armierungsring 12. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Stabilität des Kolbens 1 erreicht. In addition to the reinforcing ring 12, the reinforcement 1 1, the reinforcing element 13. This surrounds a piston pin receptacle 23, preferably in the circumferential direction, completely. Alternatively, it may also be provided that the piston pin receptacle 23 is formed by the reinforcing element 13 at least partially. The reinforcing element 13 is connected to the reinforcing ring 12 via at least one of the reinforcing struts 15. In the embodiment shown here, the reinforcing strut 15 extends in the axial direction from the reinforcing element 13 to the reinforcing ring 12. In this way, an increase in the stability of the piston 1 is achieved.
Weiterhin ist das Versteifungselement 14 vorgesehen, welches ebenfalls über eine der Armierungsstreben 15 mit dem Armierungsring 12 verbunden ist. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass eine Armierungsstrebe 15 zwischen dem Armierungselement 13 und dem Versteifungselement 14 verläuft, diese also unmittelbar miteinander verbindet (hier nicht dargestellt). Das Versteifungselement 14 durchgreift die Mantelfläche 8 des Kolbens wenigstens bereichsweise. Es wird insofern von dem Kolbenkörper 3 einge- fasst. Zusätzlich durchgreift das Versteifungselement 14 - analog zu dem Armierungsring 12 - die Stirnfläche 6. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Verstei- fungselement 14 sowohl mit der Stirnfläche 6 als auch der Mantelfläche 8 bündig abschließt beziehungsweise mit diesen fluchtet, so dass das Versteifungselement 14 nicht über diese übersteht. Furthermore, the stiffening element 14 is provided, which is also connected via one of the reinforcing struts 15 with the reinforcing ring 12. In addition, it can be provided that a reinforcing strut 15 extends between the reinforcing element 13 and the stiffening element 14, that is, it connects directly to one another (not shown here). The stiffening element 14 extends through the lateral surface 8 of the piston at least partially. It is insofar grasped by the piston body 3. In addition, the stiffening element 14 - like the reinforcing ring 12 - passes through the end face 6. It is preferably provided that the stiffening element Fung element 14 is flush with both the end face 6 and the lateral surface 8 or aligned with these, so that the stiffening element 14 does not project beyond this.
Aus der Figur ist zu erkennen, dass die Armierung 11 beziehungsweise der Armierungsring 12, das Armierungselement 13, das Versteifungselement 14 und die Armierungsstreben 15 wenigstens bereichsweise von dem Kolbenmaterial beziehungsweise dem Kolbenkörper 3 eingefasst oder eingeschlossen sind. Besonders bevorzugt besteht die Armierung 1 1 aus einem Armierungsmaterial, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient geringer ist als der des Kolbenmaterials. Auf diese Weise kann eine durch Temperaturanstieg bedingte Ausdehnung des Kolbens 1 zumindest teilweise verhindert werden. From the figure it can be seen that the reinforcement 11 or the reinforcing ring 12, the reinforcing element 13, the stiffening element 14 and the reinforcing struts 15 are at least partially enclosed or enclosed by the piston material or the piston body 3. Particularly preferably, the reinforcement 1 1 consists of a reinforcing material whose coefficient of thermal expansion is lower than that of the piston material. In this way, a temperature increase caused by expansion of the piston 1 can be at least partially prevented.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
Kolben piston
Zylinder  cylinder
Kolbenkörper  piston body
Kolbenboden  piston crown
Kolbenhemd  skirt
Stirnfläche  face
Zylinderbohrung  bore
Mantelfläche  lateral surface
Brennraummulde  Combustion bowl
Brennraum  combustion chamber
Armierung  reinforcement
Armierungsring  reinforcing ring
Armierungselement  armoring
Versteifungselement  stiffener
Armierungsstrebe  Armierungsstrebe
Einfassung  mount
Boden  ground
Öffnung  opening
Mündungsöffnung  mouth
Fläche  area
Kontur  contour
Längsachse  longitudinal axis
Kolbenbolzenaufnahme  Piston pin receptacle

Claims

P AT E N T A N S P R Ü C H E P AT TESTS
1. Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einer in Richtung eines Brennraums (10) eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine geöffneten Brennraummulde (9) und einer von einem Kolbenkörper (3) wenigstens bereichsweise aufgenommenen Armierung (1 1), dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) eine Einfassung (16) der Brennraummulde (9) wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring (12) aufweist. 1. piston (1) for an internal combustion engine, with a in the direction of a combustion chamber (10) of a cylinder (2) of the internal combustion engine open combustion bowl (9) and one of a piston body (3) at least partially received reinforcement (1 1), characterized in that the reinforcement (11) has an enclosure (16) of the combustion chamber trough (9), at least partially forming a reinforcing ring (12).
2. Kolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungsring (12) eine Mündungsöffnung (19) der Brennraummulde (9) in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig einfasst. 2. Piston according to claim 1, characterized in that the reinforcing ring (12) an opening opening (19) of the combustion chamber trough (9) in the circumferential direction at least partially, in particular completely encloses.
3. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungsring (12) eine dem Brennraum (10) zugewandte Stirnfläche (6) des Kolbens (1) durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt. 3. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing ring (12) passes through a combustion chamber (10) facing the end face (6) of the piston (1), in particular flush with this.
4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungsring (12) eine an die Einfassung (16) der Brennraummulde (9) angepasste Kontur (21) aufweist. 4. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing ring (12) has a to the enclosure (16) of the combustion chamber trough (9) adapted contour (21).
5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) ein Armierungselement (13) aufweist, welches eine Kolbenbolzenaufnahme (23) umgreift oder diese zumindest bereichsweise ausbildet. 5. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (11) comprises a reinforcing element (13) which surrounds a piston pin receptacle (23) or at least partially forms this.
6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) über ein Versteifungselement (14) verfügt, welches an die Mantelfläche (8) des Kolbens (1) wenigstens bereichsweise durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt. 6. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (11) has a stiffening element (14), which at least partially passes through the lateral surface (8) of the piston (1), in particular flush with this.
7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) wenigstens bereichsweise von dem Kolbenmaterial des Kolbens (1) eingefasst oder in dieses eingeschlossen ist. 7. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (11) at least partially bordered by the piston material of the piston (1) or enclosed in this.
8. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, aus einem Armierungsmaterial besteht, dessen Temperaturkoeffizient geringer ist als der des Kolbenmaterials. 8. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (11) at least partially, in particular completely, consists of a reinforcing material whose temperature coefficient is lower than that of the piston material.
9. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (1) über eine in Richtung eines Brennraums (10) eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine geöffnete Brennraummulde (9) und eine von einem Kolbenkörper (3) wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung (11) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) bereitgestellt wird, wobei diese einen eine Einfassung (16) der Brennraummulde (9) wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring (12) aufweist, und anschließend wenigstens bereichsweise in Kolbenmaterial zur Ausbildung des Kolbenkörpers (3) eingegossen wird. 9. A method for producing a piston (1) of an internal combustion engine, in particular according to one or more of the preceding claims, wherein the piston (1) via a in the direction of a combustion chamber (10) of a cylinder (2) of the internal combustion engine open combustion chamber trough (9) and one of a piston body (3) at least partially received reinforcement (11), characterized in that the reinforcement (11) is provided, this one having an enclosure (16) of the combustion bowl (9) at least partially forming reinforcing ring (12), and then at least partially in piston material to form the piston body (3) is poured.
10. Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder (2) und einem in dem Zylinder (2) beweglich angeordneten Kolben (1), insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und vorzugsweise hergestellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kolben (1) über eine in Richtung eines Brennraums (10) des Zylinders (2) geöffnete Brennraummulde (9) und eine von einem Kolbenkörper (3) wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung (11) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) einen eine Einfassung (16) der Brennraummulde (9) wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring (12) aufweist. 10. Internal combustion engine with at least one cylinder (2) and one in the cylinder (2) movably arranged piston (1), in particular according to one or more of claims 1 to 8 and preferably prepared according to the method of claim 9, wherein the piston (1 ) has a combustion chamber trough (9) which is open in the direction of a combustion chamber (10) of the cylinder (2) and a reinforcement (11) which is received at least in regions by a piston body (3), characterized in that the reinforcement (11) has a skirt (11). 16) of the combustion chamber trough (9) at least partially forming reinforcing ring (12).
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