DE102015201847A1

DE102015201847A1 - Internal combustion engine for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102015201847A1
Application number: DE102015201847.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Henn
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-08-04
Also published as: EP3054136A1; EP3054136B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kolben (2), wobei der Kolben (2) eine Beschichtung (21, 22, 23, 24) aufweist.
Zu hohe Bauteiltemperaturen im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (1) sind dadurch vermieden, dass die Beschichtung (21, 22, 23, 24) einen Emissionsgrad von ε > 0,8 für Wärmestrahlung aufweist. The invention relates to an internal combustion engine (1) for a motor vehicle, comprising a piston (2), wherein the piston (2) has a coating (21, 22, 23, 24).
Excessive component temperatures during operation of the internal combustion engine (1) are avoided in that the coating (21, 22, 23, 24) has an emissivity of ε> 0.8 for thermal radiation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle with the features according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2009 002 182 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Brennraum bekannt. Eine mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch oder einem Abgasstrom in Kontakt kommende Oberfläche eines Bauteils des Brennraums oder eines brennraumnahen, abgaströmungsführenden Bauteils der Verbrennungskraftmaschine weist nun eine katalytische Beschichtung auf. Die Beschichtung ist insbesondere auf einem Kolbenboden, einer Zylinderinnenfläche und einer Zylinderkopfinnenfläche aufgebracht. Die katalytische Beschichtung weist eine aus Strukturelementen länglicher Gestalt aufgebaute Nanostruktur auf, wobei die Strukturelemente mit einem Ende an der beschichteten Oberfläche anhaften und mit ihrem zweiten Ende in dem Brennraum oder dem abgasströmungsführenden Raum enden. Eine solche Beschichtung erfolgt vorzugsweise mit den Methoden des Gasflusssputterns oder des Magnetronsputterns. Diese Sputterverfahren zählen zu den Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung. Die katalytische Beschichtung soll die Oxidation von Verkokungsrückständen des Verbrennungsprozesses unterstützen. Durch eine hohe katalytische Aktivität soll eine hohe Umsatzrate gewährleistet werden. Die Schichtdicke soll zwischen 0,1 μm bis 50 μm betragen. From the DE 10 2009 002 182 A1 is an internal combustion engine with a combustion chamber known. A coming into contact with an air-fuel mixture or an exhaust gas flow surface of a component of the combustion chamber or a combustion chamber near, exhaust gas flow leading component of the internal combustion engine now has a catalytic coating. The coating is applied in particular on a piston head, an inner cylinder surface and a cylinder head inner surface. The catalytic coating has a nanostructure constructed of structural elements of elongate shape, wherein the structural elements adhere with one end to the coated surface and end with their second end in the combustion space or the exhaust-gas-carrying space. Such a coating is preferably carried out by the methods of gas flow sputtering or magnetron sputtering. These sputtering methods are among the methods of physical vapor deposition. The catalytic coating is intended to assist in the oxidation of coking residues of the combustion process. By a high catalytic activity, a high turnover rate is to be ensured. The layer thickness should be between 0.1 .mu.m to 50 .mu.m.

Aus der DE 195 24 015 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolben bekannt. Der Kolben weist einen Kolbenkörper auf, wobei der Kolbenkörper einen Kolbenboden an der Gasverbrennungszone aufweist. Die Gasverbrennungszone ist durch eine Brennkammeroberfläche eingeschlossen. Es ist nun eine Beschichtung, nämlich eine Wärmeleitbeschichtung niedriger Wärmeleitfähigkeit auf dem Kolbenboden und auf der Brennkammeroberfläche mit einer für den Einsatz als thermische Diode geeigneten Dicke aufgebracht. Die Wärmeleitbeschichtung soll den Wärmeübergang auf den Kolbenkörper und die Brennkammer begrenzen. Die Wärmeleitbeschichtung kann aus Thoriumoxid, Zirkonoxid, aus einer Titaniumlegierung oder aus rostfreiem Stahl mit 22 Gewichtsprozent Chrom bestehen. Die Wärmeleitbeschichtung weist eine Wärmeleitzahl im Bereich von 0 bis 70·10^–6 metrische Einheiten und entsprechend 93·10^–6 metrische Einheiten für Aluminiumkolben auf. Die Dicke der Wärmeleitbeschichtung soll im Bereich von 0,5 mm bis 1,8 mm liegen. Der Kolben weist ferner im Bereich einer Umfangsfläche eines Feuerstegs eine thermisch leitfähige Abrasivschicht auf, die sich während des anfänglichen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine abnutzt, um den Kolben an die Zylinderbohrungswand möglichst mit wenig Spiel anzupassen. Die thermische Leitfähigkeit der Abrasivschicht wird durch leitfähige Partikel oder leitfähige Flocken aus Kupfer oder Aluminium in einer Schichtmatrix erreicht. Die Schichtmatrix weist eine Mischung von mindestens zwei Elementen auf, wobei die beiden Elemente aus einer Gruppe bestehend aus Graphit, Molybdändisulfit und Bornitrid ausgewählt sind. From the DE 195 24 015 A1 is an internal combustion engine with a piston known. The piston has a piston body, wherein the piston body has a piston bottom at the gas combustion zone. The gas combustion zone is enclosed by a combustion chamber surface. It is now a coating, namely applied a Wärmeleitbeschichtung low thermal conductivity on the piston head and on the combustion chamber surface with a suitable thickness for use as a thermal diode. The Wärmeleitbeschichtung to limit the heat transfer to the piston body and the combustion chamber. The heat conduction coating may consist of thoria, zirconia, titanium alloy, or 22 weight percent stainless steel. The heat conduction coating has a thermal conductivity in the range of 0 to 70 · 10 ^-6 metric units and correspondingly 93 · 10 ^-6 metric units for aluminum pistons. The thickness of the Wärmeleitbeschichtung should be in the range of 0.5 mm to 1.8 mm. The piston also has in the region of a peripheral surface of a top land on a thermally conductive abrasive layer, which wears during the initial operation of the internal combustion engine to adapt the piston to the cylinder bore wall as possible with little play. The thermal conductivity of the abrasive layer is achieved by conductive particles or conductive flakes of copper or aluminum in a layer matrix. The layer matrix comprises a mixture of at least two elements, wherein the two elements are selected from a group consisting of graphite, molybdenum disulfite and boron nitride.

Aus der WO 02/18770 A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolben bekannt. Der Kolben weist einen Kolbenboden und einen Kolbenmantel auf. Der Kolbenboden ist mit dem Kolbenmantel durch eine Haltefeder verbunden. Die Haltefeder soll einen Ausgleich von Mikrobewegungen in Folge unterschiedlicher Wärmedehnung des Kolbenbodens und des Kolbenmantels ermöglichen. Der Wärmeübergang zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenmantel ist durch eine Beschichtung des Kolbenbodens behindert. Die Beschichtung ist auf wenigstens einer Sitzfläche des Kolbenbodens aufgebracht, mit der der Kolbenboden an dem Kolbenmantel anliegt. Der Kolbenboden kann somit wesentlich höhere Temperaturen annehmen als der Kolbenmantel, ohne zu viel Wärme auf die Laufflächen zu übertragen. Die Beschichtung kann auch auf der dem Brennraum zugewandten Seite des Kolbenbodens ausgebildet sein. Die Beschichtung kann Titan oder Titanverbindungen, Keramik, Hardcoat oder andere durch chemische oder physikalische Gasphasenabscheidungen aufgebrachte Werkstoffe aufweisen. From the WO 02/18770 A1 is an internal combustion engine with a piston known. The piston has a piston head and a piston skirt. The piston head is connected to the piston skirt by a retaining spring. The retaining spring should allow a compensation of micro-movements as a result of different thermal expansion of the piston crown and the piston skirt. The heat transfer between the piston head and the piston skirt is hindered by a coating of the piston crown. The coating is applied to at least one seat surface of the piston crown, with which the piston head bears against the piston skirt. The piston head can thus assume much higher temperatures than the piston skirt, without transferring too much heat to the running surfaces. The coating can also be formed on the combustion chamber facing side of the piston crown. The coating may comprise titanium or titanium compounds, ceramic, hardcoat or other materials applied by chemical or physical vapor deposition.

Aus der DE 198 15 988 C1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Kolben-Zylinderanordnung bekannt. Ein entsprechender Zylinder aus Metall oder aus einer Keramik weist eine innere Bohrung auf, die eine Kolbenführungsfläche bildet. Die Kolbenführungsfläche ist mit einer harten Beschichtung ausgestattet. Diese Beschichtung ist wenige Zehntelmillimeter oder Mikrometer dick. Insbesondere harte Materialien kommen als Beschichtung in Betracht, also Carbide, Oxyde, Nitride sowie Diamantbeschichtungen. Die Beschichtung kann aus polykristallinem Diamant bestehen oder als diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung (DLC – „diamond like carbon“) ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Beschichtung metallhaltigen Kohlenwasserstoff (Me:CH) aufweisen, wobei als metallische Dotierung zum Beispiel Titan, Wolfram, Bor beziehungsweise deren besonders harte Carbidphase in Betracht kommen, die zugleich eine günstige Affinität zu Kohlenstoff aufweist. Ferner ist die Verwendung von amorphem Kohlenwasserstoff (a:CH) oder von tetragonal koordiniertem Kohlenstoff (a:C) denkbar. Der Kolben weist zwei Gleitabschnitte in Form jeweils eines Ringes auf, deren geschlossener zylindrischer Umfang jeweils einen Gleitabschnitt des Kolbens definiert. Das Material der Gleitabschnitte besteht aus mesophasigem Graphit oder ultrafeinkörnigem Graphit. Die Ringe sind aus mesophasigem Graphit im Wege der Urformens herstellbar. From the DE 198 15 988 C1 is an internal combustion engine with a piston-cylinder assembly known. A corresponding cylinder of metal or of a ceramic has an inner bore which forms a piston guide surface. The piston guide surface is equipped with a hard coating. This coating is a few tenths of a millimeter or microns thick. In particular, hard materials come into consideration as a coating, so carbides, oxides, nitrides and diamond coatings. The coating may consist of polycrystalline diamond or be formed as a diamond-like carbon coating (DLC - "diamond like carbon"). For example, the coating may contain metal-containing hydrocarbon (Me: CH), suitable as the metallic doping, for example, titanium, tungsten, boron or their particularly hard carbide phase, which at the same time has a favorable affinity for carbon. Furthermore, the use of amorphous hydrocarbon (a: CH) or of tetragonally coordinated carbon (a: C) is conceivable. The piston has two sliding portions each in the form of a ring whose closed cylindrical circumference each defines a sliding portion of the piston. The material of the sliding sections consists of mesophase graphite or ultrafine-grained graphite. The rings can be made from mesophase graphite by means of primary shaping.

Aus der gattungsbildenden DE 10 2008 011 921 A1 ist es bekannt, eine DLC-Beschichtung (DLC-„diamond like carbon“) auf thermisch und tribologisch hochbeanspruchte Bauteile einer Verbrennungskraftmaschine wie Bolzen, Kolbenringe, Pleuellager, Laufflächen des Kolbens und dergleichen aufzubringen, so dass Reibung, Verschleiß und Adhäsionsneigung verringert werden. Auf das Bauteil wird mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung eine erste DLC-Beschichtung aufgebracht, wobei diese erste DLC-Beschichtung die Funktion einer Haftvermittlerschicht übernimmt. Danach wird eine weitere DLC-Beschichtung aufgebracht, die gegenüber der ersten DLC-Beschichtung eine verringerte Steifigkeit, Härte und geringere Eigenspannung aufweist. Unter einer DLC-Beschichtung nämlich einer Beschichtung aus diamantähnlichem Kohlenstoff sollen hierbei alle in der VDI 2840 in Gruppe 2 aufgeführten Schichten zu verstehen sein. DLC-Beschichtungen bestehen im Wesentlichen aus Kohlenstoff, der in sp2- und/oder sp3-Bindung gebunden ist, wobei der Bindungscharakter die Eigenschaft der Schicht wesentlich bestimmt. Als besonders vorteilhaft wird eine amorphe, wasserstoffhaltige, metallfreie DLC-Beschichtung angegeben, bei der die beiden Bindungsarten im Verhältnis 60 bis 80 zu 20 bis 40 vorhanden sind. From the generic DE 10 2008 011 921 A1 It is known to apply a DLC coating (DLC "diamond like carbon") on thermally and tribologically highly stressed components of an internal combustion engine such as bolts, piston rings, connecting rod bearings, running surfaces of the piston and the like, so that friction, wear and adhesion tendency are reduced. A first DLC coating is applied to the component by means of plasma-assisted chemical vapor deposition, this first DLC coating assuming the function of a bonding agent layer. Thereafter, another DLC coating is applied, which has a reduced stiffness, hardness and lower residual stress than the first DLC coating. Under a DLC coating namely a coating of diamond-like carbon in this case all in the VDI 2840 in group 2 listed layers to be understood. DLC coatings consist essentially of carbon bound in sp2 and / or sp3 bonding, the bond character substantially determining the property of the film. Particularly advantageous is an amorphous, hydrogen-containing, metal-free DLC coating in which the two types of bonding in the ratio 60 to 80 to 20 to 40 are present.

Die gattungsbildende Verbrennungskraftmaschine ist noch nicht optimal ausgebildet. Effizienz und Leistungssteigerungen von Verbrennungskraftmaschinen können zu höheren thermischen Belastungen führen. Aus Temperaturschutzgründen werden brennraumnahe Bauteile, insbesondere Kolben der Verbrennungskraftmaschine gekühlt. Als aktive Kühlmöglichkeit der Kolben ist eine Einspritzkühlung bekannt. Ferner sind Kolben mit Kühlkanälen bekannt. Durch die Kühlkanäle und die Spritzdüsen können sich Konstruktionseinschränkungen ergeben und es ist ein Energieaufwand zum Umwälzen des Kühlmediums Öl nachteilig. Eine Ölverkokung in Kühlkanälen ist zu vermeiden. The generic type internal combustion engine is not yet optimally formed. Efficiency and performance improvements of internal combustion engines can lead to higher thermal loads. For reasons of temperature protection, components close to the combustion chamber, in particular pistons of the internal combustion engine, are cooled. As an active cooling possibility of the piston injection cooling is known. Furthermore, pistons with cooling channels are known. Due to the cooling channels and the spray nozzles may result in design restrictions and it is a waste of energy to circulate the cooling medium oil disadvantageous. An oil coking in cooling channels should be avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu hohe Bauteiltemperaturen im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden. The invention has for its object to avoid too high component temperatures during operation of the internal combustion engine.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. This object of the invention is now achieved by an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with the features of claim 1.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine Strahlungskühlung ermöglicht ist. Der Emissionsgrad ε der Beschichtung beträgt mehr als 0,8 vorzugsweise mehr als 0,9. Dies ermöglicht eine höhere Leistungsdichte durch niedrigere Bauteiltemperaturen insbesondere ohne zusätzliches Gewicht oder ohne zusätzlichen apparativen Aufbau bspw. ohne zusätzliche aktive Kühlmaßnahmen. The invention has the advantage that a radiation cooling is possible. The emissivity ε of the coating is more than 0.8, preferably more than 0.9. This allows a higher power density due to lower component temperatures, in particular without additional weight or without additional apparatus structure, for example, without additional active cooling measures.

Die Beschichtung kann für Kolben ohne Kühlkanäle aber auch für Kolben mit Kühlkanälen verwendet werden. Die Verbrennungskraftmaschine kann eine Einspritzkühlung zur Kühlung der Kolben aufweisen oder ohne Einspritzkühlung zur Kühlung des Kolbens ausgeführt sein. Über die heißen Verbrennungsgase wird dem Kolben ein Wärmestrom zugeführt. Von dem Kolben gehen nun unterschiedliche Wärmeströme über Kolbenringe, durch den Kontakt mit der Gehäuseluft und über einen Kolbenschaft ab. Wenn eine Anspritzkühlung vorgesehen ist die Kolben mit Kühlkanälen ausgestattet sind, wird ein großer Teil der Wärme über das entsprechende Öl abgeleitet. Durch die Wahl einer Beschichtung mit einem entsprechend großen Emissionsgrad ε kann der Beitrag der Strahlungskühlung zum Abtransport der über die Verbrennungsgase eingebrachten Wärme deutlich gesteigert werden. The coating can be used for pistons without cooling channels but also for pistons with cooling channels. The internal combustion engine can have an injection cooling system for cooling the pistons or can be embodied without injection cooling for cooling the piston. About the hot combustion gases, a heat flow is supplied to the piston. From the piston now go from different heat flows via piston rings, by the contact with the housing air and a piston stem. If an injection cooling is provided, the pistons are equipped with cooling channels, a large part of the heat is dissipated by the corresponding oil. By selecting a coating with a correspondingly high emissivity ε, the contribution of the radiation cooling to the removal of the heat introduced via the combustion gases can be significantly increased.

Die Beschichtung ist insbesondere auf der Kolbenumfangsfläche ausgebildet oder angeordnet. Die Beschichtung kann insbesondere am Feuersteg, an einer Ringpartie, am Kolbenschaft beziehungsweise am Kolbenhemd und/oder an der Kolbenunterseite ausgebildet beziehungsweise angeordnet sein. Die Beschichtung ist vorzugsweise sowohl an der Außenumfangsfläche der Kolbenschaftes als auch an einer Innenseite des Kolbenschaftes vorgesehen. Am Feuersteg und an der Ringstegpartie ergibt sich ein großer Wirkeffekt aufgrund der vergleichsweise hohen Temperaturen, daher ist diese Ausgestaltung vorteilhaft. Hierdurch ist eine Abgabe der Wärme in Richtung des Zylinders durch Strahlungskühlung verbessert. The coating is formed or arranged in particular on the piston peripheral surface. The coating may be formed or arranged in particular on the top land, on a ring section, on the piston skirt or on the piston skirt and / or on the underside of the piston. The coating is preferably provided both on the outer peripheral surface of the piston skirt and on an inner side of the piston skirt. At the top land and at the ring land section, there is a large effect effect due to the comparatively high temperatures, so this embodiment is advantageous. As a result, a release of heat in the direction of the cylinder is improved by radiation cooling.

Die Beschichtung weist Werkstoffe auf, deren Emissionsgrad ε für Wärmestrahlung mehr als 0,8 beträgt. Insbesondere beträgt der Emissionsgrad ε für Wärmestrahlung der Beschichtung mehr als 0,9. Der Wärmetransport durch Strahlung ist proportional der Umgebung ausgesetzten Oberfläche A und der vierten Potenz der Oberflächentemperatur T. Der Wärmetransport wird durch den Emissionsgrad ε begrenzt. Der Emissionsgrad ε beträgt 1,0 für einen schwarzen Körper und ist hierbei maximal. Für eloxiertes Aluminium beträgt der Emissionsgrad ε ungefähr 0,85. Für unbehandeltes Aluminium im Neuzustand beträgt der Emissionsgrad ca. 0,05. Für gealtertes, unbehandeltes Aluminium beträgt der Emissionsgrad ca. 0,2. The coating has materials whose emissivity ε for thermal radiation is more than 0.8. In particular, the emissivity ε for thermal radiation of the coating is more than 0.9. The heat transport by radiation is proportional to the environment exposed surface A and the fourth power of the surface temperature T. The heat transfer is limited by the emissivity ε. The emissivity ε is 1.0 for a black body and is maximum. For anodized aluminum, the emissivity ε is approximately 0.85. For untreated aluminum when new, the emissivity is approximately 0.05. For aged, untreated aluminum, the emissivity is approximately 0.2.

Die übertragene Strahlungsleistung P zwischen zwei beabstandet parallel angeordnete Platten mit den Emissionsgraden ε₁ und ε₂ beträgt P = Aσ(T₁ ⁴ – T₂ ⁴)/(1/ε₁ + 1/ε₂ – 1) = Aα_str(T₁ – T₂), wobei der Wärmeübertragungskoeffizient α_str = σ(T₁ + T₂)(T₁ ² + T₂ ²)/(1/ε₁ + 1/ε₂ – 1) beträgt. Die Stefan-Boltzmann-Konstante ist σ. Näherungsweise gilt dieser Zusammenhang auch für die Zylinderlauffläche und die gegenüberliegende Kolbenumfangsfläche im Bereich des Feuerstegs, der Ringpartie und des Kolbenhemds. Aus der genannten Formel ergeben sich folgende Beispielswerte für den Wärmeübertragungskoeffizient α_str [Wm^–2K^–1], wenn die Temperatur T₁ des Kolbens beispielsweise 500 Kelvin beträgt und die Temperatur T₂ der Zylinderlauffläche beziehungsweise der entsprechenden Zylinderbuchse 400 Kelvin entspricht. The transmitted radiation power P between two spaced apart parallel plates with the emissivities ε ₁ and ε ₂ is P = Aσ (T ₁ ⁴ - T ₂ ⁴ ) / (1 / ε ₁ + 1 / ε ₂ - 1) = Aα _str (T ₁ - T ₂ ), wherein the heat transfer coefficient α _str = σ (T ₁ + T ₂ ) (T ₁ ² + T ₂ ² ) / (1 / ε ₁ + 1 / ε ₂ - 1). The Stefan Boltzmann constant is σ. Approximately, this relationship also applies to the cylinder surface and the opposite piston peripheral surface in Area of the topplate, the ring part and the piston skirt. The following example values for the heat transfer coefficient α _str [Wm ^-2 K ^-1 ] result when the temperature T _{1 of} the piston is 500 Kelvin and the temperature T ₂ corresponds to the cylinder running surface or the corresponding cylinder liner 400 Kelvin.

Mit der genannten Formel lassen sich nun unterschiedliche Wärmeübertragungskoeffizienten α_str in Abhängigkeit der Emissionsgrade ε₁ und ε₂ bestimmen. Der Wärmeübertragungskoeffizient α_str beträgt 2.092 Wm^–2K^–1, wenn die Emissionsgrade ε₁ = 1 und ε₂ = 1 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient α_str beträgt 1750 Wm^–2K^–1, wenn die Emissionsgrade ε₁ = 0,9 und ε₂ = 0,92 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient α_str beträgt 1400 Wm^–2K^–1, wenn die Emissionsgrade ε₁ = 0,8 und ε₂ = 0,8 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient α_str beträgt 350 Wm^–2K^–1, wenn die Emissionsgrade ε₁ = 0,2 und ε₂ = 0,5 betragen. Der Wärmeübertragungskoeffizient α_str beträgt 100 Wm^–2K^–1, wenn die Emissionsgrade ε₁ = 0,05 und ε₂ = 0,5 betragen. With the above formula, different heat transfer coefficients α _str can now be determined as a function of the emissivities ε ₁ and ε ₂ . The heat transfer coefficient α _str is 2,092 Wm ^-2 K ^-1 , if the emissivities ε ₁ = 1 and ε ₂ = 1. The heat transfer coefficient α _str is 1750 Wm ^-2 K ^-1 , if the emissivities ε ₁ = 0.9 and ε ₂ = 0.92. The heat transfer coefficient α _str is 1400 Wm ^-2 K ^-1 , if the emissivities ε ₁ = 0.8 and ε ₂ = 0.8. The heat transfer coefficient α _str is 350 Wm ^-2 K ^-1 when the emissivities ε ₁ = 0.2 and ε ₂ = 0.5. The heat transfer coefficient α _str is 100 Wm ^-2 K ^-1 when the emissivities ε ₁ = 0.05 and ε ₂ = 0.5.

Hieraus lässt sich ablesen, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn sowohl die Beschichtungen des Kolbens als auch die Beschichtung der entsprechenden Zylinderlauffläche einen Emissionsgrad von ε > 0,8, vorzugsweise von ε > 0,9 aufweisen. Hierdurch ist die Strahlungswärmeübertragung ungefähr um den Faktor vier bis zwanzig steigerbar. It can be seen from this that it is particularly advantageous if both the coatings of the piston and the coating of the corresponding cylinder running surface have an emissivity of ε> 0.8, preferably of ε> 0.9. As a result, the radiation heat transfer can be increased approximately by a factor of four to twenty.

Beispielsweise ist es denkbar, dass die Beschichtung durch ein Eloxal-Verfahren hergestellt ist. Der Emissionsgrad ε für eloxiertes Aluminium kann ca. 0,85 betragen. Die Beschichtung kann insbesondere durch Schwarzanodisieren hergestellt sein. Die Beschichtung kann beispielsweise als oxidische Schutzschicht, insbesondere als gefärbte, oxidische Schutzschicht ausgebildet sein. Ferner handelt es sich beim Schwarzanodisieren um ein kostengünstiges, verfügbares Herstellungsverfahren. Durch Eloxieren der Aluminiumoberfläche lässt sich die Strahlungswärmeübertragung um den Faktor vier bis zwanzig im Vergleich zu einer nicht-eloxierten Aluminiumoberfläche steigern. For example, it is conceivable that the coating is produced by an anodizing process. The emissivity ε for anodized aluminum can be about 0.85. The coating can be produced in particular by black anodization. The coating may be formed, for example, as an oxide protective layer, in particular as a colored, oxidic protective layer. Furthermore, black anodizing is a low cost, available manufacturing process. By anodising the aluminum surface, radiant heat transfer can be increased by a factor of four to twenty compared to a non-anodized aluminum surface.

Ferner kann die Beschichtung durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt sein. Insbesondere kann eine PVD-oder CVD-Beschichtung mit Siliciumcarbid (SiC) mit einem entsprechend großen Emissionsgrad ε größer als 0,8, vorzugsweise ε größer als 0,9 hergestellt sein. Further, the coating may be made by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD). In particular, a PVD or CVD coating with silicon carbide (SiC) having a correspondingly high emissivity ε greater than 0.8, preferably ε greater than 0.9, may be produced.

In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, dass die Beschichtung im wesentlichen durch eine Kohlenstoffschicht, insbesondere durch eine DLC-Kohlenstoffschicht (DLC – „diamond like carbon“), gebildet ist. Die Beschichtung kann als amorphe Kohlenstoffschicht ausgebildet sein. Die Beschichtung kann als pyrogene Kohlenstoffschicht ausgebildet sein. In a further embodiment, it is possible that the coating is essentially formed by a carbon layer, in particular by a DLC carbon layer (DLC - "diamond-like carbon"). The coating may be formed as an amorphous carbon layer. The coating may be formed as a pyrogenic carbon layer.

Ferner kann die Beschichtung als Keramik-Beschichtung oder als Oxid-Beschichtung ausgebildet sein. Tribologisch beanspruchte Bereiche des Kolbens und/oder die Laufflächen des Zylinders, wie beispielsweise die Außenumfangsfläche des Kolbenschafts, weisen vorzugsweise eine Beschichtung aus der Gruppe bestehend aus Siliziumcarbid-Beschichtungen, DLC-Kohlenstoffschicht, Keramik-Beschichtungen oder Oxid-Beschichtungen auf, um entsprechende gute Verschleiß- und Reibungseigenschaften zu erzielen. Furthermore, the coating may be formed as a ceramic coating or as an oxide coating. Tribologically stressed areas of the piston and / or the running surfaces of the cylinder, such as the outer peripheral surface of the piston skirt, preferably have a coating of the group consisting of silicon carbide coatings, DLC carbon layer, ceramic coatings or oxide coatings to correspondingly good wear - And to achieve friction properties.

Die Schichtdicke sollte dick genug sein, um den Emissionsgrad ε entsprechend zu erhöhen und andererseits dünn genug sein, um auch bei thermischer Beanspruchung gut zu haften. Die Beschichtungen weisen daher vorzugsweise eine Schichtdicke von 10 bis 50 μm auf. The layer thickness should be thick enough to increase the emissivity ε accordingly and on the other hand be thin enough to adhere well even under thermal stress. The coatings therefore preferably have a layer thickness of 10 to 50 μm.

Ferner ist es möglich, die Beschichtung auf einfache Art und Weise durch Lackieren des Kolbens in den entsprechenden Bereichen mit einer hochtemperaturfähigen Heizkörperfarbe herzustellen. Furthermore, it is possible to produce the coating in a simple manner by painting the bulb in the corresponding areas with a high-temperature radiator paint.

Zur weiteren Optimierung können weitere Oberflächen des Kolbens oder weitere Zylinderflächen mit Werkstoffen zur Verbesserung des Emissionsgrads ε beschichtet sein beziehungsweise werden. Insbesondere weist eine Zylinderlauffläche eine Beschichtung auf, wobei die Beschichtung einen Emissionsgrad von ε > 0,8, vorzugsweise von ε > 0,9 aufweist. Diese Beschichtung kann insbesondere als DLC-Kohlenstoffschicht oder als Siliciumcarbid-Beschichtung ausgebildet sein. Dann weisen die einander gegenüberliegende Zylinderlauffläche und Außenumfangsfläche des Kolbens eine Beschichtung mit einem Emissionsgrad von ε > 0,8 auf. For further optimization, further surfaces of the piston or other cylindrical surfaces can be or are coated with materials for improving the degree of emission ε. In particular, a cylinder running surface has a coating, wherein the coating has an emissivity of ε> 0.8, preferably of ε> 0.9. This coating may be formed in particular as a DLC carbon layer or as a silicon carbide coating. Then, the opposing cylinder surface and outer peripheral surface of the piston have a coating with an emissivity of ε> 0.8.

Durch die hier vorgeschlagene Verbesserung der Strahlungskühlung ist der Leistungsbedarf für die Ölpumpe verringert. Es ist eine weitere Steigerung der spezifischen Leistung durch Kombination einer Einspritzkühlung beziehungsweise Kanalkühlung mit der Strahlungskühlung möglich. The radiation cooling improvement proposed here reduces the power requirement for the oil pump. It is possible to further increase the specific power by combining an injection cooling or channel cooling with the radiation cooling.

Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt. The aforementioned disadvantages are therefore avoided and corresponding advantages are achieved.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür wird auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung in der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. There are now a variety of ways to design and further develop the internal combustion engine according to the invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made to the claims subordinate to claim 1. In the following, a preferred embodiment of the invention with reference to the Drawing explained in more detail in the accompanying description.

In der Zeichnung zeigt: In the drawing shows:

1 in einer schematischen Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Kolbens und eines entsprechenden Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine. 1 in a schematic sectional view of an embodiment of a piston and a corresponding cylinder of an internal combustion engine.

In 1 ist ein Detail einer Verbrennungskraftmaschine 1, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dargestellt, nämlich ein Kolben 2, eine Zylinderbuchse 3 und ein Zylinderkopf 4. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist einen Verbrennungsraum 5 auf, der durch den Kolben 2 einerseits und andererseits durch den Zylinderkopf 4 begrenzt ist. Ferner begrenzt die Zylinderbuchse 3 den Verbrennungsraum 5. Der Kolben 2 ist als Hubkolben ausgebildet. In 1 is a detail of an internal combustion engine 1 , in particular a motor vehicle, shown, namely a piston 2 , a cylinder liner 3 and a cylinder head 4 , The internal combustion engine 1 has a combustion chamber 5 on that by the piston 2 on the one hand and on the other hand through the cylinder head 4 is limited. Furthermore, the cylinder liner limits 3 the combustion chamber 5 , The piston 2 is designed as a reciprocating piston.

Der Kolben 2 weist einen Kolbenboden 6 auf, wobei der Kolbenboden 6 dem Verbrennungsraum 5 zugewandt ist beziehungsweise den Verbrennungsraum 5 zumindest teilweise begrenzt. Der Kolbenboden 6 ist leicht in Richtung des Verbrennungsraums 5 gewölbt. Der Kolben 2 weist ferner einen Feuersteg 7 auf. Der Feuersteg 7 bildet den obersten Steg und der Feuersteg 7 erstreckt sich bis zu einer ersten Nut 8. Beabstandet zu der ersten Nut 8 sind hier zwei weitere Nuten 9, 10 an der Umfangsfläche des Kolbens 2 ausgebildet. In den Nuten 8, 9, 10 ist jeweils ein Kolbenring 11, 12, 13 angeordnet. Der sich von dem Feuersteg 7 bis zur untersten dritten Nut 10 erstreckende Bereich kann als Ringstegpartie 14 bezeichnet werden. Die Ringstegpartie 14 ist dabei durch die zwischen den Nuten 9, 10 und 11 verbleibenden Ringstege (nicht näher bezeichnet) gebildet. The piston 2 has a piston bottom 6 on, with the piston crown 6 the combustion chamber 5 is facing or the combustion chamber 5 at least partially limited. The piston bottom 6 is easy in the direction of the combustion chamber 5 arched. The piston 2 also has a lancet 7 on. The Firestone 7 Forms the topmost pier and the topplate 7 extends to a first groove 8th , Spaced to the first groove 8th Here are two more grooves 9 . 10 on the peripheral surface of the piston 2 educated. In the grooves 8th . 9 . 10 each is a piston ring 11 . 12 . 13 arranged. Derring from the lancet 7 to the lowest third groove 10 extending area can as a ring land section 14 be designated. The ring web section 14 is there by the between the grooves 9 . 10 and 11 remaining ring lands (unspecified) formed.

An die Ringpartie 14 schließt sich ein Kolbenschaft 16 an, wobei der Kolbenschaft 16 eine Innenseite 17 und eine Außenumfangsfläche 15 aufweist. Der Kolbenschaft 16 kann auch als Kolbenhemd bezeichnet werden. An die Innenseite 17 schließt sich die Kolbenbodenunterseite 18 an. Der Kolbenboden 6 und der Kolbenschaft 16 begrenzen dabei eine Aufnahme 19, wobei im Bereich der Aufnahme 19 ein Bolzenauge 20 im Kolbenschaft 16 ausgebildet ist. Nicht dargestellt ist hier ein entsprechender Kolbenbolzen, der im montierten Zustand das Bolzenauge 20 durchgreift und den Kolben 2 mit einem Pleuel (nicht dargestellt) verbindet. To the ring part 14 closes a piston stem 16 on, with the piston shaft 16 an inside 17 and an outer peripheral surface 15 having. The piston shaft 16 can also be referred to as a piston skirt. To the inside 17 the bottom of the piston closes 18 at. The piston bottom 6 and the piston shaft 16 limit a recording 19 , being in the field of recording 19 a bolt eye 20 in the piston shaft 16 is trained. Not shown here is a corresponding piston pin, the bolt eye in the mounted state 20 reaches through and the piston 2 with a connecting rod (not shown) connects.

Der Kolben 2 weist nun mindestens eine, insbesondere mehrere Beschichtungen 21, 22, 23, 24 auf. The piston 2 now has at least one, in particular several coatings 21 . 22 . 23 . 24 on.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 einen Emissionsgrad ε von mehr als 0,8 für Wärmestrahlung aufweisen. Vorzugsweise weist die Beschichtung 21, 22, 23, 24 einen Emissionsgrad ε von mehr als 0,9 für Wärmestrahlung auf. Der Emissionsgrad ε wird auch als Emissionskoeffizient oder Emissivität bezeichnet. The disadvantages mentioned above are now avoided by the fact that the coatings 21 . 22 . 23 . 24 have an emissivity ε of more than 0.8 for thermal radiation. Preferably, the coating has 21 . 22 . 23 . 24 an emissivity ε of more than 0.9 for thermal radiation. The emissivity ε is also called emission coefficient or emissivity.

Dies hat den Vorteil, dass eine Strahlungskühlung des Kolbens 2 ermöglicht ist. Der Kolben 2 kann vorzugsweise ferner durch eine Anspritzkühlung gekühlt werden. Ferner weist der Kolben 2 vorzugsweise mindestens einen Kühlkanal (nicht näher bezeichnet) auf, um die Kühlleistung weiter zu erhöhen. Durch die Strahlungskühlung ist eine höhere Leistungsdichte durch niedrigere Bauteiltemperaturen ohne zusätzliches Gewicht, ohne zusätzlichen apparativen Aufbau und ohne weitere aktive Kühlmaßnahmen gewährleistet. This has the advantage that a radiation cooling of the piston 2 is possible. The piston 2 may be further cooled by a Anspritzkühlung further. Furthermore, the piston has 2 preferably at least one cooling channel (unspecified) in order to further increase the cooling capacity. The radiant cooling ensures a higher power density due to lower component temperatures without additional weight, without additional equipment and without further active cooling measures.

Die Beschichtung 21 ist im Bereich der Ringstegpartie 14 und im Bereich der Außenumfangsfläche des Feuerstegs 7 ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da hier hohe Temperaturen auftreten können. The coating 21 is in the area of the ring web section 14 and in the area of the outer peripheral surface of the Feuerstegs 7 educated. This is advantageous because high temperatures can occur here.

Die Beschichtung 22 ist im Bereich der Außenumfangsfläche 15 des Kolbenhemds bzw. des Kolbenschafts 16 ausgebildet. Die Beschichtung 24 ist an der Innenseite 17 des Kolbenschafts 16 ausgebildet. Die Temperaturen im Bereich des Kolbenschaftes 16 bzw. des Kolbenhemdes sind geringer als im Bereich des Feuerstegs 7 oder des Kolbenbodens 6, aber durch die Beschichtungen 22, 24 kann der Beitrag zur Strahlungskühlung ebenfalls gesteigert werden. The coating 22 is in the area of the outer peripheral surface 15 of the piston skirt or piston skirt 16 educated. The coating 24 is on the inside 17 of the piston shaft 16 educated. The temperatures in the area of the piston skirt 16 or the piston skirt are lower than in the area of the top land 7 or the piston crown 6 but through the coatings 22 . 24 the contribution to radiation cooling can also be increased.

Die Beschichtung 23 ist an der Kolbenbodenunterseite 18 ausgebildet. Durch die Beschichtung 23 ist die Strahlungskühlung verbessert, da insbesondere am Kolbenboden 6 hohe Temperaturen auftreten können. The coating 23 is at the piston bottom 18 educated. Through the coating 23 the radiation cooling is improved, especially on the piston crown 6 high temperatures can occur.

Die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 sind auf unterschiedliche Weise herstellbar:
In einer Ausgestaltung könnten die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 als gefärbte, oxidische Schutzschicht ausgebildet sein. Die oxidische Schutzschicht kann insbesondere schwarz gefärbt sein. Eine solche oxidische Schutzschicht kann durch ein Eloxal-Verfahren hergestellt werden. Insbesondere können die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 durch Schwarzanodisieren des Kolbens 2 in den entsprechenden Bereichen, nämlich der Ringstegpartie 14, des Kolbenhemds 15, der Innenseite 17 und der Kolbenbodenunterseite 18 erzeugt werden. The coatings 21 . 22 . 23 . 24 can be produced in different ways:
In one embodiment, the coatings could 21 . 22 . 23 . 24 be designed as a colored, oxidic protective layer. The oxidic protective layer may in particular be colored black. Such an oxide protective layer can be produced by an anodizing process. In particular, the coatings can 21 . 22 . 23 . 24 by black anodizing the flask 2 in the appropriate areas, namely the ring land section 14 , the piston skirt 15 , the inside 17 and the piston bottom bottom 18 be generated.

Der Kolben 2 ist dabei aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung gefertigt. Im unbearbeiteten Zustand weist die Aluminiumoberfläche lediglich einen geringen Emissionsgrad auf. Aufgrund der in den genannten Bereichen herrschenden hohen Temperatur ergibt sich ein großer Wirkeffekt durch das Schwarzanodisieren. Beim Schwarzanodisieren handelt es sich um einen kostengünstigen verfügbaren Prozess. The piston 2 is made of aluminum or an aluminum alloy. In the unprocessed state, the aluminum surface has only a low emissivity. Due to the high temperature prevailing in the mentioned ranges, a great effect is obtained by the black anodizing. At the Black anodizing is a cost-effective process available.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der Beschichtung 21 bis 24 ist das Erzeugen einer Beschichtung 21 bis 24 durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Solch eine PVD- oder CVD-Beschichtung kann mit Siliciumcarbid (SiC) hergestellt werden. Another way to create the coating 21 to 24 is the production of a coating 21 to 24 by physical vapor deposition (PVD) or by chemical vapor deposition (CVD). Such a PVD or CVD coating can be made with silicon carbide (SiC).

In alternativer Ausgestaltung kann die Beschichtung 21 bis 24 als DLC-Kohlenstoffschicht (DLC – „diamond like carbon“) ausgebildet sein. Hierbei handelt es sich um eine Kohlenstoffschicht, insbesondere um eine amorphe Kohlenstoffschicht oder eine pyrogene Kohlenstoffschicht. In an alternative embodiment, the coating 21 to 24 be designed as a DLC carbon layer (DLC - "diamond like carbon"). This is a carbon layer, in particular an amorphous carbon layer or a pyrogenic carbon layer.

Es ist denkbar, zur Optimierung der Strahlungskühlung weitere Oberflächen des Kolbens 2 mit Werkstoffen zur Verbesserung des Emissionsgrades zu beschichten. It is conceivable to optimize the radiation cooling further surfaces of the piston 2 to coat with materials to improve the emissivity.

Die Beschichtungen 21 und insbesondere 22 des Kolbenschaftes 16 beziehungsweise des Kolbenhemdes 15 weisen aufgrund der hier herrschenden Reibung vorzugsweise gute tribologische Eigenschaften auf. Diese Beschichtungen 21 und/oder 22 sind vorzugsweise als eine Kohlenstoffschicht, insbesondere eine DLC-Kohlenstoffschicht, oder als Siliziumcarbid-Beschichtung, Keramik-Beschichtung oder Oxid-Beschichtung ausgebildet. The coatings 21 and particularly 22 of the piston skirt 16 or the piston skirt 15 have due to the prevailing friction preferably good tribological properties. These coatings 21 and or 22 are preferably formed as a carbon layer, in particular a DLC carbon layer, or as a silicon carbide coating, ceramic coating or oxide coating.

Die Beschichtungen 21, 22, 23, 24 und 26 sind vorzugsweise hinreichend dünn ausgebildet. Die Beschichtungen können eine Stärke von 10 bis 50 μm aufweisen. Die Schichtdicke ist hierdurch dick genug, um einen hohen Emissionsgrad ε zu erzielen, und andererseits dünn genug, um auch bei thermischen Beanspruchungen gut zu haften. The coatings 21 . 22 . 23 . 24 and 26 are preferably formed sufficiently thin. The coatings can have a thickness of 10 to 50 μm. The layer thickness is thus thick enough to achieve a high emissivity ε, and on the other hand thin enough to adhere well even under thermal stress.

Durch die hier vorgeschlagene Strahlungskühlung ist es möglich, den Leistungsbedarf einer entsprechenden Ölpumpe des Verbrennungsmotors zu senken. Es ist eine weitere Steigerung der spezifischen Leistung durch die Kombination einer Anspritzkühlung beziehungsweise Kanalkühlung mit der vorgeschlagenen Strahlungskühlung möglich. By the radiation cooling proposed here, it is possible to reduce the power requirement of a corresponding oil pump of the internal combustion engine. It is possible to further increase the specific power by combining a Anspritzkühlung or channel cooling with the proposed radiant cooling.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
2 2: Kolben piston
3 3: Zylinderbuchse cylinder liner
4 4: Zylinderkopf cylinder head
5 5: Verbrennungsraum combustion chamber
6 6: Kolbenboden piston crown
7 7: Feuersteg top land
8 8th: Nut groove
9 9: Nut groove
10 10: Nut groove
11 11: Kolbenring piston ring
12 12: Kolbenring piston ring
13 13: Kolbenring piston ring
14 14: Ringstegpartie Annular web game
15 15: Außenumfangsfläche Outer circumferential surface
16 16: Kolbenschaft piston shaft
17 17: Innenseite inside
18 18: Kolbenbodenunterseite Piston crown underside
19 19: Aufnahme admission
20 20: Bolzenauge pin boss
21 21: Beschichtung coating
22 22: Beschichtung coating
23 23: Beschichtung coating
24 24: Beschichtung coating
25 25: Zylinderlauffläche Cylinder surface
26 26: Beschichtung coating

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009002182 A1 [0002]
DE 19524015 A1 [0003]
WO 02/18770 A1 [0004]
DE 19815988 C1 [0005]
DE 102008011921 A1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

VDI 2840 in Group 2 [0006]

Claims

Internal combustion engine ( 1 ) for a motor vehicle, with a piston ( 2 ), the piston ( 2 ) a coating ( 21 . 22 . 23 . 24 ), characterized in that the coating ( 21 . 22 . 23 . 24 ) has an emissivity of ε> 0.8 for thermal radiation.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the coating ( 21 . 22 . 23 . 24 ) has an emissivity of ε> 0.9 for thermal radiation.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the piston ( 2 ) is made of aluminum or of an aluminum alloy, wherein the coating ( 21 . 22 . 23 . 24 ) is prepared by black anodizing.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 21 . 22 . 23 . 24 ) is produced by physical vapor deposition or by chemical vapor deposition with silicon carbide.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 21 . 22 . 23 . 24 ) is formed as a DLC carbon layer.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 21 . 22 . 23 . 24 ) is formed by a radiator paint.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 21 . 22 ) on an outer circumferential surface of the piston ( 2 ), namely at a Feuersteg ( 7 ), on a ring web section ( 14 ), and / or on an outer peripheral surface ( 15 ) of a piston stem ( 16 ), is trained.

Internal combustion engine according to the preceding claim, characterized in that the coatings ( 21 . 22 ) on the outer peripheral surface of the piston ( 2 ) are formed as a DLC carbon layer, as silicon carbide coatings, as ceramic coatings or as oxide coatings.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 23 . 24 ) on a piston bottom ( 18 ) and / or on an inside ( 17 ) of the piston skirt ( 16 ) is trained.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a cylinder running surface ( 25 ) a coating ( 26 ), wherein the coating ( 26 ) has an emissivity of ε> 0.8, wherein the coating ( 26 ) is formed as a DLC carbon layer, as a silicon carbide coating, as a ceramic coating or as an oxide coating.