WO2018202861A1 - Thermische isolierung des mittenkegels eines stahlkolbens - Google Patents

Thermische isolierung des mittenkegels eines stahlkolbens Download PDF

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WO2018202861A1 PCT/EP2018/061521 EP2018061521W WO2018202861A1 WO 2018202861 A1 WO2018202861 A1 WO 2018202861A1 EP 2018061521 W EP2018061521 W EP 2018061521W WO 2018202861 A1 WO2018202861 A1 WO 2018202861A1
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piston
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Margrit Dannenfeldt
Ralf Meske
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Federal-Mogul Nürnberg GmbH
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
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    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12—Pistons  having surface coverings on piston heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12—Pistons  having surface coverings on piston heads
    • F02F3/14—Pistons  having surface coverings on piston heads within combustion chambers

Definitions

  • the present invention relates to a coating for thermal insulation of a steel piston, in particular for an internal combustion engine, a method for applying this coating and their use for reducing
  • Oil carbon layer reduces the
  • Polysilazane or polysiloxane is used on the surface of pistons to either lower the thermal conductivity or avoid carbon deposits (see for example WO 2012/024415, US 2007/113802 and WO 2006/087113).
  • Such coatings are in the prior art, however, only in the cavities of the piston crown, the so-called
  • Cooling channels applied so as to protect this area and avoid material failure by the narrowing of the cooling channels and consequent inferior cooling.
  • the polysiloxane layers used in WO 2006/087113 are produced by a sol-gel process. This
  • Porous layers are not suitable for a coating of the center cone, because they disturb the combustion dynamics due to the high roughness. Furthermore, the combustion gases due to the pores also have access to the steel surface, so that the
  • Structures can also be damaged or destroyed by the sudden pressure load during ignition.
  • Figs. 1A and B show a preferred embodiment of the invention with a large coating area.
  • Figures 2A and B show a preferred embodiment of the invention with a small coating area.
  • Fig. 3 show the nozzle jets in the
  • FIGS. 4A and B show different embodiments of the invention with webs in the region of the combustion trough
  • the invention relates to a steel piston, in particular a steel piston for an internal combustion engine, wherein the top of the center cone is provided in the combustion recess at least partially with a polysilazane-based coating, and the use of such a coating to prevent carbon deposits, whereby the underside of the piston crown is protected.
  • a polysilazane-based coating 2 comprising a polysilazane-based polymer (herein also referred to as a polysilazane-based coating) is applied to the piston 1 in an area of the top of the center cone 3 ) , in which
  • At least one other area of the combustion bowl is not provided with this coating.
  • the individual regions can be arbitrary, i. with curved or straight lines, to be separated from each other.
  • Combustion engine compared to a piston with an uncoated trough surface but otherwise the same dimensions do not increase.
  • Suitable embodiments of the coated regions are shown in the figures. At least a part of the range is preferred
  • the concave portion of the combustion bowl from the lowest point in the cross section of the trough to the edge thereof at least
  • the width of the webs should not be more than one third of the distance between the points of impact of the nozzle jets. Furthermore, the webs should be midway between the
  • Fig. 3 the injection of the fuel by means of the jets is shown, wherein the solid thick line corresponds to the coating of the invention and the dashed line outlines a possible greater extent of the same.
  • FIG. 4 Different possibilities for the execution of the coating with webs in the region of the combustion bowl are shown in FIG. 4.
  • the position of the coated area it is preferable that the area lying between the center of the center cone and the lowest point in the cross section of the trough is at least partially provided with the coating.
  • the area provided with the coating is preferably bounded by a circle around the trough center with a radius r in the range of r (M) / 3 -S r ⁇ r (M), where r (M) is the distance between the trough center and the lowest Point in the cross section of the trough is.
  • the outer region of the piston crown is also provided with the coating up to the edge of the depression 4.
  • Embodiment of the coating of the center cone are combined with a coating on the piston bottom edge.
  • Particularly preferred is the combination of a coating of the area delimited by a circle around the trough center of radius r in the range of r (M) / 3 -S r ⁇ r (M) with a coating of the outer area of the piston crown.
  • An example of a particularly preferred combination is shown in FIG.
  • both inorganic and an organic polysilazane can be used as a base.
  • the invention can be used as a base.
  • Polysilazane-based coatings are conventionally used for electronic components. The commercial for it
  • 20% perhydropolysilazane can be used in dibutyl ether (e.g., from Merck).
  • the organic polysilazanes may have different radicals R 1 and R 2 , for example a polysilazane modified with vinyl groups can be used. You can in different
  • Solvents such as butyl acetate, be dissolved. These solutions may contain further organic admixtures contain. Examples of suitable organic polysilazanes are HTT 1800 (Merck KGaA) and HTA 1500 (KiON Defense
  • the reaction of the polysilazane with atmospheric moisture, water or alcohol forms a polysiloxane layer, which in the case of the inorganic polysilazane is an amorphous quartz glass layer. It is possible to modify the polysilazane-based layer by adding additives, for example by the
  • Corundum powder, T1O 2 oa These powders advantageously have a particle size of 0.1 ym to 25 ym. In this way, thicker layers can be produced.
  • the thickness of an unfilled polysilazane-based coating is usually 0.2 ym to 40 ym, with high
  • Polysilazanes can be produced. Based on organic or inorganic polysilazane can be produced. Based on organic or inorganic polysilazane can be produced.
  • the glass powders are preferably selected so that their coefficient of thermal expansion corresponds approximately to that of the steel piston.
  • the average size of the glass particles is preferably in the range of 3 to 10 ⁇ m. suitable
  • Glass systems are e.g. 8472 (lead borate glass), 8470
  • the polysilazane-based layer may be a
  • Multilayer system act, wherein for the individual layers different base materials and / or additives are used.
  • a double layer can be used that consists of a lower, preferably thin, layer of inorganic polysilazane and an upper one
  • the polysilazane-based layer may be cured at room temperature in a manner known to those skilled in the art, e.g. by wiping,
  • Spraying, dipping or brushing are applied.
  • the composition thus applied is preferably heated to a temperature of 15 ° C to 255 ° C for crosslinking.
  • the polysilazane-based coating converts to a Si0 2 -based coating in the following days under the action of atmospheric moisture, water or alcohol. In all three cases Si0 2 ⁇ networks are formed which have a very low thermal conductivity.
  • the prepared polysilazane-based coating is non-porous and therefore gas-tight, contrary to those known in the art, which are produced by a sol-gel process.
  • adhesion promoter layers can be applied to the piston.
  • a phosphate layer (For example, a manganese phosphate layer) or used as an intermediate layer.
  • the invention has proved particularly suitable for a piston made of CrMo-alloyed steel and in particular a piston made of 42CrMo4.
  • the present invention relates to the use of such a layer for reducing or preventing the carbon deposit.
  • the carbon deposits on the coating used according to the invention the carbon deposits on the

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Abstract

Es wird ein Stahlkolben für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, der auf der Oberseite des Mittenkegels eine Beschichtung auf Polysilazan-Basis aufweist. Durch diese Beschichtung wird die Ablagerung von Ölkohle auf der Unterseite des Kolbenbodens verringert oder vermieden.

Description

Thermische Isolierung des Mittenkegels eines Stahlkolbens
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtung zur thermischen Isolierung eines Stahlkolbens, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, ein Verfahren zur Aufbringung dieser Beschichtung und deren Verwendung zur Verringerung von
Ölkohleaufbau an der Kolbenbodenunterseite und dadurch zur Verhinderung des Versagens des Kolbens durch Überhitzung.
Stand der Technik Stahlkolben werden im Motor aufgrund ihrer geringeren
Wärmeleitfähigkeit viel heißer als Aluminiumkolben. Dies hat zur Folge, dass an der Stahloberfläche verschiedene
Reaktionen ausgelöst werden. U.a. können die hohen Temperaturen dazu führen, dass das Öl im Kühlkanal und unter dem Muldenmittenkegel des Kolbens verkokt. Diese Verkokung resultiert im Aufbau einer
Ölkohleschicht. Die Ölkohleschicht verringert die
Wärmeableitung, welches wiederum zu einer schlechteren
Kühlung des Kolbenbodens (speziell des Muldenmittenkegels) und zu einer verstärkten Ölkohleablagerung führt. Durch ungenügende Kühlung des Kolbens kann es dann zu einem
Versagen des Kolbens durch Überhitzung kommen.
Die Verkokung des Kühlkanals und des Muldenmittenkegels konnte bisher nur durch ausreichende Dimensionierung de Kühlkanaldurchmessers, durch massivere Auslegung des
Mittenkegels und durch ausreichende Öleinspritzung unter den Mittenkegel auf ein erträgliches Maß reduziert werden. Der Nachteil dieser Maßnahmen ist eine Vergrößerung des Kolbens und das damit verbundene höhere Gewicht desselben. Zudem ist durch die größere Dimensionierung kein zufriedenstellender Schutz vor Ölkohleablagerungen gewährleistet, so dass die stetige Verengung des Kühlkanals und das stetige Aufwachsen einer Ölkohleschicht unter dem Mittenkegel lediglich
verlangsamt werden.
Bisher wurden zwar auch Beschichtungen auf Basis von
Polysilazan oder Polysiloxan auf der Oberfläche von Kolben eingesetzt, um entweder die thermische Leitfähigkeit zu erniedrigen oder Ölkohleablagerungen zu vermeiden (siehe z.B. WO 2012/024415, US 2007/113802 und WO 2006/087113) . Solche Beschichtungen werden im Stand der Technik jedoch lediglich in den Hohlräumen des Kolbenbodens, den sogenannten
Kühlkanälen, aufgebracht, um so diesen Bereich zu schützen und Materialversagen durch die Verengung der Kühlkanäle und eine dadurch bedingte schlechtere Kühlung zu vermeiden.
Die in WO 2006/087113 verwendeten Polysiloxan-Schichten werden durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt. Dieses
Verfahren führt jedoch zu porösen Schichten. Poröse Schichten sind für eine Beschichtung des Mittenkegels nicht geeignet, da sie aufgrund der hohen Rauheit die Verbrennungsdynamik stören. Ferner haben die Verbrennungsgase aufgrund der Poren zudem Zugang zur Stahloberfläche, so dass die
Wärmeisolationswirkung unzureichend ist. Stark poröse
Strukturen können durch die schlagartige Druckbelastung bei der Zündung auch geschädigt bzw. zerstört werden.
Probleme mit der Verkokung treten auch im Bereich des
dünnwandigen Mittenkegels der Mulde auf. Dies führt zu einer schlechteren Wärmeableitung in diesem Bereich. Dadurch wird wiederum die Ölkohleablagerung auf der Unterseite des Kolbens verstärkt, wodurch sich die Probleme der Überhitzung
verschärfen. Bei ungenügender Kühlung kann es dann auch an dieser Stelle zu Materialversagen kommen.
Die Bildung von Ölkohleablagerungen an der Unterseite des Mittenkegels kann bisher nur durch hohe Materialstärken des Kolbens und eine intensive Öleinspritzung auf ein noch akzeptables Maß verlangsamt werden. Allerdings kommt es über längere Zeit immer noch zu einer Ölkohleablagerung, so dass die Lebensdauer des Kolbens nicht zufriedenstellend ist.
Ferner führt diese Maßnahme zu einem höheren Gewicht des Kolbens und ist auch aus diesem Grund nachteilig. Folglich gibt es ein Bedürfnis nach einer Ausgestaltung des Kolbens, durch die die Ölkohleablagerung verringert oder vermieden wird, ohne dass sich das Gewicht des Kolbens wesentlich erhöht. Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass auf die Oberseite des
Kolbenbodens im Bereich des Mittenkegels eine Beschichtung auf Polysilazan-Basis aufgebracht wird. Beschreibung der Figuren
Fig. 1A und B zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit großer Beschichtungsfläche . Fig. 2A und B zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit kleiner Beschichtungsfläche .
Fig. 3 zeigen die Düsenstrahlen bei der
Kraftstoffeinspritzung in die Verbrennungsmulde und den erfindungsgemäßen beschichteten Bereich. Fig. 4A und B zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung mit Stegen im Bereich der Verbrennungsmulde
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Stahlkolben, insbesondere einen Stahlkolben für einen Verbrennungsmotor, wobei die Oberseite des Mittenkegels in der Verbrennungsmulde zumindest teilweise mit einer Beschichtung auf Polysilazan-Basis versehen ist, und die Verwendung einer solchen Beschichtung zur Vermeidung von Ölkohleablagerungen, wodurch auch die Unterseite des Kolbenbodens geschützt wird.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, wird erfindungsgemäß auf den Kolben 1 in einem Bereich der Oberseite des Mittenkegels 3 eine Beschichtung auf Polysilazan-Basis 2 aufgebracht, die ein Polymer auf Polysilazan-Basis umfasst (hierin auch als Beschichtung auf Polysilazan-Basis bezeichnet) , wobei
zumindest ein anderer Bereich der Verbrennungsmulde nicht mit dieser Beschichtung versehen ist. Die einzelnen Bereiche können beliebig, d.h. mit gebogenen oder geraden Linien, voneinander abgegrenzt sein.
Gegenüber einer vollständigen Beschichtung der Kolbenmulde wird auf diese Weise der negative Einfluss der Rauhigkeit der Beschichtung auf die Verbrennungsdynamik reduziert. Dies wiederum stellt sicher, dass die Verbrauchswerte des
Verbrennungsmotors im Vergleich zu einem Kolben mit einer unbeschichteten Muldenoberfläche aber sonst gleichen Abmaßen nicht ansteigen.
Geeignete Ausführungsformen der beschichteten Bereiche sind in den Figuren dargestellt. Bevorzugt ist zumindest ein Teil des Bereichs der
Verbrennungsmulde, in dem die Kraftstoffeinspritzung erfolgt, nicht mit der Beschichtung versehen. Beispielsweise kann der konkave Bereich der Verbrennungsmulde ab deren tiefsten Punkt im Querschnitt der Mulde bis zu deren Rand zumindest
teilweise, besonders bevorzugt vollständig, nicht mit der Beschichtung versehen sein. Wenn ein Teil des konkaven
Bereichs mit der Beschichtung versehen ist, sollte die Breite der Stege nicht mehr als ein Drittel des Abstandes zwischen den Auftreffmittelpunkten der Düsenstrahlen betragen. Ferner sollten sich die Stege mittig zwischen den
Auftreffmittelpunkten der Düsenstrahlen befinden.
In Fig. 3 ist die Einspritzung des Brennstoffs mittels der Düsenstrahlen dargestellt, wobei die durchgezogene dicke Linie der erfindungsgemäßen Beschichtung entspricht und die gestrichelte Linie eine mögliche größere Ausdehnung derselben skizziert. Unterschiedliche Möglichkeiten für die Ausführung der Beschichtung mit Stegen im Bereich der Verbrennungsmulde sind in Fig. 4 gezeigt. Im Hinblick auf die Lage des beschichteten Bereichs ist es bevorzugt, dass der Bereich, der zwischen der Mitte des Mittenkegels und dem tiefsten Punkt im Querschnitt der Mulde liegt, zumindest teilweise, mit der Beschichtung versehen ist. Insbesondere wird der mit der Beschichtung versehene Bereich bevorzugt von einem Kreis um die Muldenkegelmitte mit einem Radius r im Bereich von r(M)/3 -S r <r (M) begrenzt, wobei r (M) der Abstand zwischen Muldenkegelmitte und dem tiefsten Punkt im Querschnitt der Mulde ist.
Ausführungsformen mit einem Radius r = r (M) bzw. r = r(M)/3 sind in Fig. 1 und 2 gezeigt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der äußere Bereich des Kolbenbodens bis zum Rand der Mulde 4 ebenfalls mit der Beschichtung versehen. Dabei kann jegliche
Ausführungsform der Beschichtung des Mittenkegels mit einer Beschichtung am Kolbenbodenrand kombiniert werden. Insbesondere bevorzugt ist die Kombination einer Beschichtung des Bereichs, der von einem Kreis um die Muldenkegelmitte mit einem Radius r im Bereich von r(M)/3 -S r <r (M) begrenzt wird, mit einer Beschichtung des äußeren Bereichs des Kolbenbodens. Ein Beispiel für eine besonders bevorzugte Kombination ist in Fig. 1 gezeigt.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäß eingesetzte
Beschichtung auf Polysilazan-Basis näher beschrieben.
Als Basis kann sowohl anorganisches als auch ein organisches Polysilazan eingesetzt werden. Das erfindungsgemäß
eingesetzte anorganische Polysilazan bildet ein amorphes Netzwerk aus Si- und N-Atomen, das Bausteine der Formel
-(H2Si-NH)n- aufweist und auch als Perhydropolysilazan bezeichnet wird. Bei den organischen Polysilazanen ist das Netzwerk durch organische Gruppen modifiziert, so dass sich Bausteine der Formel - (R1R2Si-NH) - ergeben.
Selbstverständlich können auch Polymere eingesetzt werden, die nur eine organische Gruppe pro Monomer enthalten.
Beschichtungen auf Polysilazan-Basis werden herkömmlich für Elektronikbauteile verwendet. Die dafür kommerziell
erhältlichen Produkte können im Rahmen der Erfindung
eingesetzt werden.
Zur Bildung von anorganischem Polysilazan werden Lösungen von Perhydropolysilazan in Lösungsmitteln eingesetzt. Zum
Beispiel kann 20%iges Perhydropolysilazan in Dibutylether (z.B. von Merck) eingesetzt werden.
Die organischen Polysilazane können unterschiedliche Reste R1 und R2 aufweisen, z.B. ist ein mit Vinylgruppen modifiziertes Polysilazan einsetzbar. Sie können in unterschiedlichen
Lösungsmitteln, wie zum Beispiel Butylacetat, gelöst sein. Diese Lösungen können ggf. weitere organische Beimischungen enthalten. Beispiele für geeignete organische Polysilazane sind HTT 1800 (Merck KGaA) sowie HTA 1500 (KiON Defense
Technologies) . Durch die Reaktion des Polysilazans mit Luftfeuchte, Wasser oder Alkohol bildet sich eine Polysiloxan-Schicht , bei der es sich im Falle des anorganischen Polysilazans um eine amorphe Quarzglasschicht handelt. Es ist möglich die Schicht auf Polysilazan-Basis durch Zugabe von Additiven zu modifizieren, beispielsweise durch die
Zugabe von ZrÜ2, BN, Emailleglaspulver, Glashohlkugeln,
Korundpulver, T1O2 o.a. Diese Pulver haben vorteilhafterweise eine Partikelgröße von 0,1 ym bis 25 ym. Auf diese Weise lassen sich dickere Schichten erzeugen.
Die Dicke einer ungefüllten Beschichtung auf Polysilazan- Basis beträgt meist 0,2 ym bis 40 ym, wobei hohe
Schichtdicken in der Regel nur mittels organischen
Polysilazanen hergestellt werden können. Auf Basis von organischem oder anorganischem Polysilazan lassen sich
Schichtdicken bis zu 100 ym erzielen, wenn ein Füllstoff, beispielsweise ZrÜ2 und/oder Glaspulver (Hohlglaskugeln), zugesetzt wird. Auf diese Weise kann eine Schicht mit
besonders guter thermischer Isolierwirkung erzeugt werden.
Dabei werden die Glaspulver bevorzugt so ausgewählt, dass ihr Wärmeausdehnungskoeffizient ungefähr dem des Stahlkolbens entspricht. Die durchschnittliche Größe der Glaspartikel liegt bevorzugt im Bereich von 3 bis 10 ym. Geeignete
Glassysteme sind z.B. 8472 (Blei-Borat-Glas), 8470
(Borosilikatglas) , G018-198 (bleifreies Passivierungsglas ) und G018-311 (Bariumsilikatglas) von Schott. Als ZrÜ2 können beispielsweise Pulver mit einer
durchschnittlichen Partikelgröße von 0,3 ym bis 4 ym
verwendet werden. Bei der Schicht auf Polysilazan-Basis kann es sich um ein
Mehrschichtsystem handeln, wobei für die einzelnen Schichten unterschiedliche Basismaterialien und/oder Zusatzstoffe eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Doppelschicht eingesetzt werden, die aus einer unteren, bevorzugt dünnen, Schicht aus anorganischem Polysilazan und einer oberen
Schicht aus organischem Polysilazan, die mit Additiven modifiziert wurde, besteht.
Die Schicht auf Polysilazan-Basis kann bei Raumtemperatur in einer dem Fachmann bekannt Weise, z.B. durch Wischen,
Sprühen, Tauchen oder Pinseln aufgetragen werden.
Die so aufgebrachte Zusammensetzung wird zur Vernetzung vorzugsweise auf eine Temperatur von 15°C bis 255°C erwärmt.
Die Beschichtung auf Polysilazan-Basis wandelt sich in den folgenden Tagen unter Einwirkung von Luftfeuchte, Wasser oder Alkohol in eine Beschichtung auf Si02-Basis um. In allen drei Fällen bilden sich somit Si02~Netzwerke, die eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen.
Die hergestellte Beschichtung auf Polysilazan-Basis ist entgegen denen im Stand der Technik bekannten Schichten, die mittels eines Sol-Gel-Prozesses hergestellt werden, nicht porös und daher gasdicht.
Zwischen dem Grundmaterial und der erfindungsgemäß
eingesetzten Beschichtung können ggf. weitere Schichten, beispielsweise Haftvermittler-Schichten, auf den Kolben aufgebracht werden. Beispielsweise kann eine Phosphat-Schicht (z.B. eine Manganphosphat-Schicht) o.a. als Zwischenschicht verwendet werden.
Als besonders geeignet hat sich die Erfindung für einen Kolben aus einem CrMo-legierten Stahl und insbesondere einen Kolben aus 42CrMo4 erwiesen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer solchen Schicht zur Verringerung bzw. Verhinderung der Ölkohleablagerung. Mittels der erfindungsgemäß eingesetzten Beschichtung wird die Ölkohleanlagerung auch auf der
Unterseite des Kolbenbodens, insbesondere im Bereich des Mittenkegels, verringert oder verhindert.

Claims

Patentansprüche
Stahlkolben, insbesondere Stahlkolben für einen
Verbrennungsmotor, umfassend zumindest in einem Bereich der Oberseite des Mittenkegels eine Beschichtung auf Polysilazan-Basis , wobei zumindest ein anderer Bereich der Verbrennungsmulde nicht mit dieser Beschichtung versehen ist.
Stahlkolben gemäß Anspruch 1, wobei ferner der äußere Bereich des Kolbenbodens bis zum Rand der
Verbrennungsmulde zumindest teilweise, bevorzugt
vollständig, mit der Beschichtung versehen sind.
Stahlkolben gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Teil des Bereichs der Verbrennungsmulde, in dem die Kraftstoffeinspritzung erfolgt, nicht mit der
Beschichtung versehen ist.
Stahlkolben gemäß Anspruch 3, wobei der konkave Bereich der Verbrennungsmulde ab deren tiefsten Punkt im
Querschnitt der Mulde bis zu ihrem Rand zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, nicht mit der
Beschichtung versehen ist.
Stahlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der mit der Beschichtung versehene Bereich von einem Kreis um die Muldenkegelmitte mit einem Radius r im Bereich von r(M)/3 ^ r <r (M) begrenzt wird und wobei r (M) der Abstand zwischen Muldenkegelmitte und dem tiefsten Punkt im Querschnitt der Mulde ist.
6. Stahlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich um einen Kolben aus einem CrMo-legierten Stahl und insbesondere einen Kolben aus 42CrMo4, handelt. Stahlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Polysilazan-Basis organisches Polysilazan eingesetzt wird, das ZrÜ2 und/oder ein Glaspulver enthält.
Stahlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schicht auf Polysilazan-Basis zusätzlich Glashohlkugeln und zumindest einen Zuschlagstoff, der aus BN,
Korundpulver und T1O2 ausgewählt ist, enthält.
Stahlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schicht auf Polysilazan-Basis keine Füllstoffe enthält.
10. Verwendung einer Beschichtung auf Polysilazan-Basis, die zumindest auf einen Bereich der Oberseite des
Mittenkegels eines Stahlkolbens für einen
Verbrennungsmotor aufgebracht ist, zur Verringerung oder Vermeidung von Ölkohleanhaftungen . 11. Verwendung gemäß Anspruch 10, wobei die Beschichtung auf Polysilazan-Basis zur Verringerung oder Vermeidung von Ölkohleanhaftungen in einem Bereich der Unterseite des Kolbenbodens, insbesondere der Unterseite des
Mittenkegels, verwendet wird.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein in einem der Ansprüche 1 bis 5 definierter Bereich mit der
Beschichtung versehen ist und/oder die Beschichtung in einem der Ansprüche 7 bis 9 definiert ist.
PCT/EP2018/061521 2017-05-05 2018-05-04 Thermische isolierung des mittenkegels eines stahlkolbens WO2018202861A1 (de)

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