(57)【要約】      （修正有）【課題】火炎ランドの下方における圧力増大を最小化し、火炎ランドが破損する虞を最小化する。【解決手段】ピストンヘッド３と、全周火炎ランド４と、少なくとも１つの環状溝５とを備えるピストン１。第１火炎ランド部７、第３火炎ランド部８、および２つの火炎ランド部７，８を接続し、これらの間に配置される第２火炎ランド部９とが設けられる。第１火炎ランド部７は軸方向高さｈ１を有し、第２火炎ランド部９は軸方向高さｈ２を有し、第３火炎ランド部８は軸方向高さｈ３を有する。第１火炎ランド部７は上側の外径としてＤ１を有し、第３火炎ランド部８は下側の外径としてＤ３を有し、第１火炎ランド部７から第２火炎ランド部９へ移行するときは外径Ｄ１２を有し、第２火炎ランド部９から第３火炎ランド部８へ移行するときのピストン１は外径Ｄ２３を有し、（Ｄ１２−Ｄ２３）／ｈ２＞（Ｄ２３−Ｄ３）／ｈ３が満たされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン（２）のピストン（１）であって、ピストンヘッド（３）と、全周火炎ランド（４）と、前記全周火炎ランド（４）と隣接するとともにピストンリング（６）を受け止めるための少なくとも１つの環状溝（５）と、を有し、
前記ピストンヘッド（３）に隣接する第１火炎ランド部（７）と、前記環状溝（５）に隣接する第３火炎ランド部（８）と、前記の２つの火炎ランド部（７，８）を接続し、これらの間に配置される第２火炎ランド部（９）と、が設けられ、
前記第１火炎ランド部（７）は軸方向高さｈ１を有し、前記第２火炎ランド部（９）は軸方向高さｈ２を有し、前記第３火炎ランド部（８）は軸方向高さｈ３を有し、
前記第１火炎ランド部（７）は上側の外径としてＤ１を有し、前記第３火炎ランド部（８）は下側の外径としてＤ３を有し、前記第１火炎ランド部（７）から前記第２火炎ランド部（９）へと移行するときのピストン（１）は外径Ｄ１２を有し、前記第２火炎ランド部（９）から第３火炎ランド部（８）へと移行するときのピストン（１）は外径Ｄ２３を有し、
（Ｄ１２―Ｄ２３）／ｈ２ ＞ （Ｄ２３―Ｄ３）／ｈ３が満たされる、
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のピストンであって、
前記第２火炎ランド部（９）は円錐状となるように構成され、前記第２火炎ランド部（９）の外径は、前記第３火炎ランド部（８）への方向において、一定のまたは単調な態様で減少する
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項３】
請求項２に記載のピストンであって、
（Ｄ１２−Ｄ２３）≒０．５ｍｍ が満たされる
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のピストンであって、
前記ピストンヘッド（３）から前記第１火炎ランド部（７）への移行、および／または、前記第３火炎ランド部（８）から前記環状溝（５）への移行において、それぞれ、面取り面（１３）が無いか、または、軸方向における面取り面の高さｈＦが０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下の面取り面（１３）が配置される、
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のピストンであって、
ｈ１＋ｈ３＝ｈ２が満たされる
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項６】
請求項４に記載のピストンであって、
ｈ１＝ｈ３が満たされる
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項７】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のピストンであって、
前記第２火炎ランド部（９）は段差（１８）を含み、または段差（１８）であり、前記第２火炎ランド部（９）から前記第３火炎ランド部（８）への移行のときの外径Ｄ２３は、段階的で急激な態様で減少する、
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項８】
請求項７に記載のピストンであって、
ｈ３＝ｈ１ または ｈ３＝３ｈ１ の、いずれか１つが満たされる
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項９】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のピストンであって、
前記第２火炎ランド部（９）は曲線の態様で構成され、その外径は、一定かつ単調な態様でＤ１２からＤ２３へと減少する
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項１０】
請求項９に記載のピストンであって、
ｈ１＋ｈ３＝ｈ２ および ｈ１＝ｈ３ が満たされる
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のピストンであって、
ｈ１＋ｈ２＋ｈ３＝５．２５ｍｍ が満たされる
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のピストンであって、
前記環状溝（５）は、ピストンヘッド末端側溝側面（１２‘）をさらに有し、
ピストンヘッド近接側溝側面（１２）と前記ピストンヘッド末端側溝側面（１２‘）とは平行に、そして径方向（１０）に延びる、
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のピストンであって、
前記第１火炎ランド部（７）は円柱状となるように構成され、すなわちＤ１＝Ｄ１２を満たすように構成され、または、前記第２火炎ランド部（９）への移行のときに前記の上側の外径Ｄ１が外径Ｄ１２への方向において一定のおよび／または単調な態様で減少する、
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のピストンであって、
前記第３火炎ランド部（８）は円柱状となるように構成され、すなわちＤ２３＝Ｄ３を満たすように構成され、または、前記外径Ｄ２３が、前記環状溝（５）への方向において、一定のおよび／または単調な態様で減少する、
ことを特徴とするピストン（１）。
【請求項１５】
シリンダと、
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載のピストン（１）であって、前記シリンダに配置されるピストン（１）と、
を備える内燃エンジン（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルによれば、ピストンヘッドと全周火炎ランドを有する内燃エンジン用ピストンに関し、ピストンリングを受け止めるための少なくとも１つの環状溝が前記火炎ランドに近接している、ピストンに関する。本発明はさらに、このようなピストンを少なくとも１つ有する内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なタイプのピストンが公知である。斯かるピストンにおいては、通常は、ピストンヘッドから環状溝にかけて増大する外径が、前記ピストンの火炎ランドに設けられている。上述の増大する外径に起因して、火炎ランドとシリンダ壁との間の隙間は、ピストンヘッドから第１環状溝へ向けて、狭くなる。円柱状の火炎ランドも公知であることは、言うまでもない。また、それぞれ円錐状のまたは円柱状のこのタイプの火炎ランドによっても、あるいはそれとともに火炎ランドから環状溝にかけての移行部における比較的大きく面取りした面によっても、進入した圧力が直ちに前記溝の基部に伝わることが促進され、またそのために、ピストンリングの背面における圧力の増大がもたらされ、そして前記ピストンリングに作用する接触圧も増大する。このため、ピストンリングのシール効果がとりわけ促進される。
【０００３】
独国特許発明第１９８１８１６９号明細書により、断面が矩形状の環状溝を有する内燃エンジン用ピストンが公知となっている。前記環状溝の上側の側面は、散布器の態様で径方向外方に広がる火炎ランドに近接している。すなわち、環状溝は、比較的大きな面取りした面を有する。このため、ピストンリングと、下側の溝側面と、の接触は、以前よりも早く達成される。とりわけ、火炎ランドを通って第１環状溝へと、燃焼室から圧力が押し寄せるときに、前記ピストンリングはそのためにより長い時間にわたって下側の溝側面を支え、また、そのために、ピストンからシリンダのランニング表面への熱の移動を促進することが達成可能となる。またそのために、それぞれの環状溝におけるオイルの炭化の虞も、軽減される。
【０００４】
内燃エンジン用の一般的なタイプのピストンは、さらに独国特許発明第３４０７４０５号明細書によっても公知となっている。このピストンには、ピストンヘッドがシリンダ壁に支えられるのを防止することを意図してテーパーが設けられており、前記ピストンのピストンピン軸に対して９０°オフセットして配置される操作平面の範囲内に位置する。
【０００５】
火炎ランドとシリンダ壁の間のこのタイプの隙間はピストンヘッドから第１環状溝にかけて狭くなる。しかしながら、前記隙間に流れ込む圧力の上昇がさらに増大される点で、不利である。圧力のピークは、特定の環境において、前記増大された圧力の上昇によりもたらされる。とりわけ、いわゆる低速早期着火（ＬＳＰＩ）の場合、前記圧力のピークは火炎ランドの上向きへのそして燃焼室内への破損の虞、あるいは第１環状溝と第２環状溝との間に位置するランドの下向きへの破損の虞を、潜在的に増大させている。これらは、どうにかして避けなければならない虞である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許発明第１９８１８１６９号明細書
【特許文献２】独国特許発明第３４０７４０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それ故に、本発明は、一般的なタイプのピストンに対して改善した、あるいは少なくとも代替的な、実施形態を提供するという課題に焦点を当てている。前記実施形態は、とりわけ、ピストンの火炎ランドの下方における圧力増大を少なくとも最小化し、それにより火炎ランドが破損する虞を最小化するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、独立請求項１に記載の内容の発明により達成される。有利な実施形態は、従属請求項に記載の内容である。
【０００９】
本発明は、火炎ランドに隣接する環状溝の方向において火炎ランドにより、ピストンヘッドから延びるピストンと、シリンダ壁と、の間の隙間を減らさないように、またそれにより圧力増大を引き起こさないように、それよりは前記隙間を拡大し、同時に火炎ランドから環状溝への理想的に鋭いエッジの移行を構成する、という一般的なコンセプトに基づいている。すなわち、面取り面無しで、あるいは最小限の面取り面だけ設けることにし、それにより火炎ランドの下方での圧力増大を抑制する。比較的に小さな径方向の隙間に起因する、ピストンヘッドにおけるシリンダ壁と、ピストンと、の間の比較的きつい隙間により、ＬＳＰＩ効果（早期着火）が生じた場合に、燃焼室からピストンヘッドとシリンダ壁との間の隙間への圧力の波の侵入が妨げられる。ここで、分散器の態様の隙間が下方へすなわち環状溝の方へと広がるために、圧力は同時に減少される。そして、第１ランドから環状溝への鋭いエッジの移行のおかげで、環状溝内での圧力の激しい増加を避けることができる。ここでの本発明に係るピストンは、ピストンヘッドと、全周火炎ランドと、火炎ランドに隣接するとともにピストンリングを受け止めるための少なくとも１つの環状溝と、を有する。本発明によれば、第１火炎ランド部はピストンヘッドに隣接する一方、第３火炎ランド部は環状溝に隣接する、としたものが提供される。ここでの第１のおよび第３の火炎ランド部は、第２火炎ランド部によって接続され、第２火炎ランド部はこれらの火炎ランド部の間に配置される。第１火炎ランド部は軸方向高さｈ１を有し、第２火炎ランド部は軸方向高さｈ２を有し、第３火炎ランド部は軸方向高さｈ３を有する。さらに、第１火炎ランド部は上側の外径としてＤ１を有し、第３火炎ランド部は下側の外径としてＤ３を有し、第１火炎ランド部から第２火炎ランド部へと移行するときのピストンは外径Ｄ１２を有し、第２火炎ランド部から第３火炎ランド部へと移行するときのピストンは外径Ｄ２３を有する。本発明によれば、さらに以下の式が満たされる。（Ｄ１２−Ｄ２３）／ｈ２ ＞ （Ｄ２３−Ｄ３）／ｈ３。
【００１０】
そのために、第１火炎ランド部から始まる場合に、ピストンとシリンダ壁との間の隙間は、第２，第３の火炎ランド部へと進むことにより、増大する。ここで、第１火炎ランド部の全体としての外径は、第３火炎ランド部の最大外径よりも大きい。本発明においてデザインされた火炎ランドの実施形態によれば、ピストンヘッドの領域において、シリンダとの関係において、比較的小さな径方向の隙間を、今回初めて実現することができる。そしてそれにより、早期着火が生じた場合に、比較的小さな隙間を実現することにより、圧力の波が侵入するのを妨げることができる。さらに、第１火炎ランド部から第３火炎ランド部の方へ向かう、すなわち、第３火炎ランド部に隣接する環状溝の方へ向かうときの、隙間を広げることにより、圧力の低減を実現することができる。これにより、火炎ランドが破損する虞の他、環状溝の下方に配置されるランドが破損する虞も、大幅に低減することができる。
【００１１】
本発明に係る解決手段の有利な改善によれば、ピストンヘッドから第１火炎ランド部への移行のとき、および／または第３火炎ランド部から環状溝への移行のときに、それぞれ、面取り面が設けられていないか、設けられているとしても面取り面の高さｈＦが０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下である。面取り面を省略したために、またはほんの僅かの小さな面取り面を備えることにしたために、それぞれ、第３火炎ランド部から環状溝へ移行するときに、環状溝への圧力の伝搬をも妨げることができる。この場合も同様に、火炎ランドが破損する虞を低減できる。面取り面を省略したために、またはほんの僅かの小さな面取り面を備えることにしたために、それぞれ、ピストン基部から第１火炎ランド部へ移行するときに、ピストンとシリンダ壁との隙間への圧力の伝搬を妨げることができる。
【００１２】
本発明に係る解決手段の有利な改善によれば、第２火炎ランド部は、（断面形状が）円錐状となるように構成され、第２火炎ランド部の外径は、第３火炎ランド部へ向かう方向において、一定のまたは単調な態様で減少する。これにより、ピストンとシリンダ壁との間の環状の隙間の、一定ずつの増加を、実現することができる。これにより、望まない圧力の波が侵入したときに、この圧力の波を大幅に低減することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る解決手段の１つのさらに有利な実施形態によれば、第２火炎ランド部の外径は、およそ０．５ｍｍまで減少する。これにより、（Ｄ１２−Ｄ２３）≒０．５ｍｍ という関係が満たされる。このタイプの減少は、火炎ランドの軸方向高さが４．５ｍｍから７ｍｍまでのピストンについてである。このタイプのガソリンエンジンは、出力を増加させるとともに前記ガソリンエンジンの消費を抑えるために、通常はターボ過給がされる。そのため、とりわけ回転速度が低いときに、高いトルクを実現することが可能である。ＬＳＰＩ（早期着火）は好ましくは、このようなターボ過給型ガソリンエンジンの場合に確実に発生する。実際の物理的・科学的な根本原因は、未だ明らかになっていないが、１つの説によると、オイルの液滴がピストンとシリンダ壁との間の隙間を通って燃焼室へと到達し、このオイルの液滴が上記燃焼室の中で燃料と混合されて自然に発火する、とされている。他の説によると、発火の根本原因は沈殿物にある、としている。圧力の大幅な低減は、第２火炎ランド部の外径をおよそ０．５ｍｍにまで短くすることにより、達成される。このような圧力の低減は、少なくとも、火炎ランドの破損の虞を最小化することに寄与する。
【００１４】
本発明に係る解決手段の１つのさらに有利な実施形態によれば、ｈ１＋ｈ３＝ｈ２ という関係が満たされる。このように、第１のおよび第２の火炎ランド部の軸方向高さｈ１，ｈ３を合わせたものが、第２火炎ランド部の軸方向高さｈ２と一致する。さらに、第１火炎ランド部の軸方向高さｈ１が第３火炎ランド部のそれと同じであるという関係、すなわちｈ１＝ｈ３という関係も、成り立つようにすることもできる。この特別にデザインされた実施形態によれば、圧力を低減する効果に加えて、第３火炎ランド部から環状溝への圧力の波の移行を防止する効果も、最適化されることが、実証されている。
【００１５】
本発明に係る解決手段の１つの代替的な実施形態によれば、第２火炎ランド部は段差を含み、または段差であり、第２火炎ランド部から第３火炎ランド部への移行のときに、外径Ｄ２３が段階的な／急激な態様で減少する。ここでの段差は、ピストン軸に対して半径方向に広がっているとすることもできるし、あるいは、ピストン軸に対して僅かに傾くように広がっているとしてもよい。このような段差状の態様において、第２火炎ランド部における外径が短くなるために、圧力の波が燃焼室から入ってくる際に、圧力の大幅な低減が第２火炎ランド部の領域において達成される。
【００１６】
本発明に係るピストンの１つの代替的な実施形態によれば、第２火炎ランド部は曲線状の態様で構成される。このとき、第２火炎ランド部の外径は、第３火炎ランド部の方へ向けて、曲線状の、一定の、そして単調な態様で減少する。ただし、軸方向高さを横切る方向から見たとき、この減少の大きさは可変である。このように、外径は、一定のかつ単調な態様で、Ｄ１２からＤ２３へと減少する。ここで、第１火炎ランド部は軸方向高さｈ１を有し、第２火炎ランド部は軸方向高さｈ２を有し、第３火炎ランド部は軸方向高さｈ３を有し、ｈ１＋ｈ３＝ｈ２、およびｈ１＝ｈ３という関係が満たされる。このように、第１のおよび第３の火炎ランド部は同一の大きさの軸方向高さｈ１，ｈ３を有する。これらはそれぞれ、第２火炎ランド部の軸方向高さｈ２の半分の大きさである。これにより、環状溝への鋭いエッジでの移行を実現する、第３火炎ランド部の円柱状の部位が、とりわけ提供される。
【００１７】
また、第１火炎ランド部が円柱状となるように、すなわちＤ１＝Ｄ１２となるように構成され、あるいは、第２火炎ランド部への移行のときに上側の外径Ｄ１が外径Ｄ１２へと向かう方向に、一定のおよび／または単調な態様で減少するように構成されていることが、有利に提供される。さらに、第３火炎ランド部が円柱状となるように、すなわちＤ２３＝Ｄ３となるように構成され、あるいは、環状溝へと向かう方向において、外径Ｄ２３が一定のおよび／または単調な態様で減少するように構成されることが、付加的にまたは代替的に提供される。これにより、第１のおよび／または第３の火炎ランド部が特に円柱状であり、またそのために製造が容易であるピストンが、実現される。この出願において、「一致」とは、飛躍を含まない（ただし、上昇および下降を含み得る）ことを意味すると理解される。また、「単調」とは、逆向きへの変化を含まず、しかし円柱状の部位を含む余地があり、そのため必ずしも「厳密に単調」であることを意味するのではなく、ときには飛躍を含むこともあると、理解される。純粋に理論的には、第１のおよび第３の火炎ランド部は、円錐状、樽状、もしくはトランペット状の形状、またはそれらの組み合わせとなるように構成することができる。いずれの場合にも、第２火炎ランド部だけは、円柱状とはされない。
【００１８】
本発明はさらに、シリンダと、前記シリンダに配置されるピストンと、を含む内燃エンジンを具体化する一般的な概念に基づく。各構成は、前述の段落に対応しており、それにより、本発明に係る内燃エンジンは、早期着火の効果の観点、および、それに関連する火炎ランドの破損の虞の観点において、大幅に向上させることができる。ここで、第３火炎ランド部は、シリンダのシリンダ壁からの距離ａ３として０．６９ｍｍを有するものとすることができる。一方で、第１火炎ランド部は、シリンダのシリンダ壁からの距離ａ１として０．４４ｍｍを有するものとすることができる。断面視における減少幅は、０．５ｍｍである。すなわち、半径の減少幅は０．２５ｍｍである。これは特に、比較的小さなガソリンエンジン、すなわち火炎ランドの軸方向高さがおよそ５ｍｍ程度のようなガソリンエンジンの場合に、注目される。ＬＳＰＩ効果は特に、これらのターボ過給機型ガソリンエンジンの場合に著しく生じる。そのため、本発明は、このようなケースに特に有益である。
【００１９】
本発明のその他の重要な特徴および利点は、従属請求項、図面、および図面に基づく関連する記載に、由来する。
【００２０】
言うまでもないが、上述した特徴、およびこれ以降において説明する特徴は、言及したそれぞれの組み合わせにおいてのみ用いられるものではなく、本発明の範囲から逸脱しない限り、他の組み合わせや個々の技術においても用いることができる。
【００２１】
本発明の好適かつ例示的な実施形態は、図面に示され、また、以降の明細書においてより詳細に説明される。ここで、同一の参照符号を付したものは、同一の、または同様の、または機能的に等価な構成要素を指し示す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、第１実施形態に対応して、本発明に係るピストンを有する、本発明に係る内燃エンジンの部分的な図を示している。
【図２】図２は、第２実施形態に対応して、本発明に係るピストンを有する、本発明に係る内燃エンジンの部分的な図を示している。
【図３】図３は、第３実施形態に対応して、本発明に係るピストンを有する、本発明に係る内燃エンジンの部分的な図を示している。
【図４】図４は、第４実施形態に対応して、本発明に係るピストンを有する、本発明に係る内燃エンジンの部分的な図を示している。
【図５】図５は、第５実施形態に対応して、本発明に係るピストンを有する、本発明に係る内燃エンジンの部分的な図を示している。
【図６】図６は、第６実施形態に対応して、本発明に係るピストンを有する、本発明に係る内燃エンジンの部分的な図を示している。
【００２３】
なお、各図においては概略的な態様で示してある。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜６に対応して、本発明に係る内燃エンジン２用のピストン１は、ピストンヘッド３と、全周火炎ランド４と、そしてピストンリング６を受け止めるための少なくとも１つの環状溝５とを備え、これは火炎ランド４に隣接する。本発明に基づいて提供されるのは、ピストンヘッド３に隣接する第１火炎ランド部７と、環状溝５に隣接する第３火炎ランド部８と、そして、これら２つの火炎ランド部７，８を接続する第２火炎ランド部９であって、これらの火炎ランド部の間に位置する、第２火炎ランド部９と、である。環状溝５は、好ましくは平行に延びる、またピストン軸１１に対して径方向１０に延びる、溝側面１２，１２’を有する。これらは、具体的には、１つのピストンヘッド近接側溝側面１２と、１つのピストンヘッド末端側溝側面１２’である。第１火炎ランド部７は、軸方向高さとしてｈ１を有し、第２火炎ランド部９は軸方向高さとしてｈ２を有し、そして第３火炎ランド部８は軸方向高さとしてｈ３を有する。第１火炎ランド部７は、上側の外径としてＤ１を有し、第３火炎ランド８は、下側の外径としてＤ３を有し、第１火炎ランド部７から第２火炎ランド部９へと移行するピストン１は外径としてＤ１２を有する。そして、第２火炎ランド部９から第３火炎ランド部８へと移行するピストン１は外径としてＤ２３を有する。本発明によれば、以下の式が満たされる。
【００２５】
（Ｄ１２−Ｄ２３）／ｈ２ ＞ （Ｄ２３−Ｄ３）／ｈ３
別の言い方をすれば、これは、第１火炎ランド部７は第３火炎ランド部８よりも大きな外径を有し、第２火炎ランド部９はその外径がＤ１２からＤ２３に減少することを意味する。ここで、減少は、一定の態様で（図１、２および図５、６を参照）、または段階的な態様で（図３、４を参照）なされる。第３火炎ランド部８は、円柱状となるように構成することができ、それによりその外径がＤ２３＝Ｄ３を満たすようにすることができる。第３火炎ランド部８の領域においては、上述に代えて、外径Ｄ２３が環状溝５の方向において一定のおよび／または単調な態様で減少してもよい。
【００２６】
ピストンヘッド３から第１火炎ランド部７への移行の部位、および／または、第３火炎ランド部８から環状溝５への移行の部位においては、面取り面１３が形成されていないか、または、軸方向の面取り面の高さｈＦが０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下を満たす面取り面１３がそれぞれ配置される。ここで、面取り面の高さｈＦは、軸方向高さｈ１または軸方向高さｈ３の構成部分である。そのため、ピストンヘッド３から第１火炎ランド部７へ、または第３火炎ランド部８から環状溝５への、比較的急な移行を、それぞれ達成できる。
【００２７】
本発明に従って構成された火炎ランド４によって、そのピストンヘッド３または第１火炎ランド部７の領域においてそれぞれ、ピストン１とシリンダ壁１４との間にａ１の距離をおいて、これを比較的小さく保つことが可能である。これは、燃焼室１５からシリンダ壁１４と火炎ランド４との隙間１６へと押し寄せる圧力の侵入を少なくとも妨げるためである。燃焼室１５から隙間１６へと侵入する圧力の波の圧力の高さを減らすための、１つのタイプの散布器が、シリンダ壁１４から火炎ランド４まで距離ａをおくために、実現される。上記の距離をおくことは第３火炎ランド部８の方向を増大することであり、そしてそれ故に、外径Ｄを減少させるためである。さらに、第３火炎ランド部８から環状溝５のピストンヘッド近接側溝側面１２へは、比較的急に移行するため、圧力の波の環状溝５への進入は妨げられる。これにより、火炎ランド４が破損する虞は大幅に減少される。
【００２８】
図１および図２によれば、ここでの第２火炎ランド部９は、円錐状に構成される。第２火炎ランド部９の外径は、第３火炎ランド部８への方向においてＤ１２から始まり、Ｄ２３の方向へと一定のまたは単調な態様で減少していく。ここで、外径Ｄについては常に、ピストン軸１１から径方向１０に進む態様で決定され、また、関連する火炎ランド部７，８，９と類似する態様で表示番号が付される。
【００２９】
第１火炎ランド部７は、円柱状に構成することができる。すなわち、Ｄ１＝Ｄ１２となるようにできる。あるいは、第２火炎ランド部９への移行において上側の外径Ｄ１が外径Ｄ１２へと向かう方向において一定のおよび／または単調な態様で減少するように構成することができる。全体的にみて、ここでの第２火炎ランド部の外径は約０．５ｍｍまで減少させることができる。それにより、隙間の幅ΔａがΔａ＝ａ３−ａ１＝０．２５ｍｍを満たすようにすることを実現できる。これらの寸法は、火炎ランド４の軸方向の全体的な高さが約５ｍｍであるピストン１において、特に適用される。
【００３０】
さらに図１〜６を観察すると、第１火炎ランド部７は軸方向高さがｈ１であり、第２火炎ランド部９の軸方向高さがｈ２であり、第２火炎ランド部９の軸方向高さがｈ３であり、図１において、第１火炎ランド部７の軸方向高さｈ１と、第２火炎ランド部９の軸方向高さｈ２との和が、第３火炎ランド部８の軸方向高さｈ３と概ね一致することが分かる。それとは対照的に、図２によって示されたピストン１においては、第１火炎ランド部７の軸方向高さｈ１ははるかに大きく、第３火炎ランド部８の軸方向高さｈ３と実質的に一致している。ここでは、第１火炎ランド部７と第３火炎ランド部８との２つの軸方向高さｈ１，ｈ３の和が、第２火炎ランド部９の軸方向高さｈ２とおよそ一致する。よって、ここではｈ１＋ｈ３＝ｈ２が適用され、またｈ１＝ｈ３が適用される。
【００３１】
図３および図４によれば、第２火炎ランド部９は段差１８状に、またはこのタイプの段差１８を有するように、それぞれ構成される。ここで、第２火炎ランド部９から第３火炎ランド部８へと移行する際に、外径がＤ１２からＤ２３へと、段階的に、すなわち不定のまたは急激な態様で、減少する。ここでは、例えば、第３火炎ランド部８の軸方向高さｈ３が、第１火炎ランド部７（図３を参照）の軸方向高さｈ１のおよそ３倍となるように、適用することができる。その場合、ｈ３＝３ｈ１が適用される。
【００３２】
代わりに、第１火炎ランド部７の軸方向高さｈ１が、第３火炎ランド部８の軸方向高さｈ３とおよそ一致するように構成することも考えられる。その場合、以下の式が適用される。ｈ３＝ｈ１またはｈ３＝ｈ１。第２火炎ランド部９において段差タイプの移行がされる場合、後者は、ゼロに近い軸方向高さｈ２を有する。そのため、外径Ｄ１２および外径Ｄ２３は、図３および図４において、上下に描かれる。
【００３３】
図５および図６に基づいて、本発明に係るピストン１の実施形態を観察すると、第２火炎ランド部９が曲線状の態様で構成されていることが見て取れる。ここで、外径は、Ｄ１２からＤ２３へと、一定かつ単調でありながら円錐状ではない態様で減少していく。ここで「円錐状」とはもちろん、第２火炎ランド部９の断面形状のことを言う。図５に基づき示された実施形態の場合には、例えば、ｈ２＝ｈ３が適用される。一方で、図６に基づき示された実施形態の場合には、「ｈ１＋ｈ３＝ｈ２」および「ｈ１＝ｈ３」が適用される。本発明に係るピストン１の場合には、軸方向高さの和（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）は、およそ５．２５ｍｍとなる。
【００３４】
ピストンヘッド３から第１火炎ランド部７への移行、および／または、第３火炎ランド部８から環状溝５への移行においては、面取り面１３が無いか、あるいは、軸方向における面取り面１３の高さｈＦが０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下であるである面取り面１３が、それぞれ配置される。
【００３５】
本発明に係るピストン１によれば、そしてまた、本発明に係る内燃エンジン２によれば、ピストンヘッド３の領域内のまたは第１火炎ランド部７の領域内のピストン１と、内燃エンジン２のシリンダ壁１４と、の間には、それぞれ、比較的小さな隙間ａ１を保持することが可能である。そのため、とりわけ早期着火の場合には、隙間１６への圧力の波の侵入を妨げることが可能である。
【００３６】
第３火炎ランド部８の方向に広がる隙間１６の隙間幅（隙間ａ３）のために、圧力レベルの減少がより一層達成される。ここで、円柱状の態様で設計された第３火炎ランド部８、および、第３火炎ランド８から環状溝５への鋭い角度での移行のために、環状溝５への圧力の波の侵入が妨げられ、同時に、それにより火炎ランド４が破損する虞が軽減される。全体として、それらのために、低速早期着火（ＬＳＰＩ）の不利な効果が大幅に軽減される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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