DE102016202430A1 - Check valve and control system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil (27) für ein Steuersystem einer Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, umfassend eine in einem Gehäuse (28) gelagerte Kugel (29), die von einer Druckfeder (30) in Schließstellung gehalten ist. Dabei ist die Druckfeder (30) von einem im Gehäuse (28) angeordneten Federhalter (31) gehalten. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Steuersystem erfindungsgemäße Rückschlagventile umfasst.The invention relates to a check valve (27) for a control system of a device for varying the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, comprising a ball (29) mounted in a housing (28) and held in the closed position by a compression spring (30). The compression spring (30) is held by a spring holder (31) arranged in the housing (28). Furthermore, the invention relates to a control system for actuating two interacting with an adjusting actuator piston for a device for changing the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, wherein the control system according to the invention comprises check valves.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für ein Steuersystem einer Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, umfassend eine in einem Gehäuse gelagerte Kugel, die von einer Druckfeder in Schließstellung gehalten ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Verstellelement durch die Triebwerkskräfte der Hubkolbenbrennkraftmaschine in zwei unterschiedliche Positionen verstellbar ist, in welchen sich die in Stützzylindern geführten einfachwirkenden Stellkolben, die gemeinsam mit den Stützzylindern jeweils einen Druckraum bilden, in einer eingefahrenen oder ausgefahrenen Stellung befinden, wobei die Druckräume jeweils über eine Ölzulaufleitung, in welcher ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil angeordnet ist, mit einer Ölversorgung verbunden sind, wobei von den beiden Druckräumen ausgehende Ölrücklaufleitungen mit einem Schaltventil verbunden sind, über welches die Ölrücklaufleitungen wahlweise druckentlastbar sind.The invention relates to a check valve for a control system of a device for varying the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, comprising a ball mounted in a housing which is held by a compression spring in the closed position. Furthermore, the invention relates to a control system for actuating two interacting with an adjusting actuator piston for a device for changing the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, wherein the adjusting element is adjustable by the engine forces of the reciprocating internal combustion engine in two different positions in which guided in the support cylinders single-acting Control piston, which together with the support cylinders each form a pressure chamber, are in a retracted or extended position, wherein the pressure chambers are each connected via an oil supply line, in which a check valve according to the invention is arranged with an oil supply, wherein from the two pressure chambers outgoing oil return lines a switching valve are connected, via which the oil return lines are optionally pressure relieved.
Stand der TechnikState of the art
Mit dem Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ε ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses kann der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert werden, woraus insgesamt eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bei gleicher Leistung der Hubkolbenbrennkraftmaschine resultiert. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zunimmt. With the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine ε the ratio of the volume of the entire cylinder chamber to the volume of the compression chamber is designated. By increasing the compression ratio of the efficiency of the reciprocating internal combustion engine can be increased, resulting in a total of a reduction in fuel consumption results in the same performance of the reciprocating internal combustion engine. However, it should be noted that in spark-ignited reciprocating internal combustion engines with an increase in the compression ratio in full load operation, the tendency to knock increases.
Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches. Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben. The knocking is an uncontrolled self-ignition of the fuel-air mixture. On the other hand, in the partial load operation in which the charge is lower, the compression ratio may be increased to improve the corresponding partial load efficiency without the aforementioned knocking occurring. As a result, it is expedient to operate the reciprocating internal combustion engine in part-load operation with a relatively high compression ratio and in full load operation with a reduced compression ratio compared to this.
Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in ungünstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie z.B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.A change in the compression ratio is also particularly advantageous for supercharged reciprocating internal combustion engines with spark ignition, as these overall in terms of charging a low compression ratio is given, and to improve the thermodynamic efficiency in unfavorable areas of a corresponding engine map, the compression is to increase. In addition, it is possible to change the compression ratio generally depending on other operating parameters of the reciprocating internal combustion engine, such as. of driving conditions of the motor vehicle, operating points of the internal combustion engine, signals of a knock sensor, exhaust gas values, etc.
Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, die eine Verstellung des Abstandes zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem Kolbenbolzen vornehmen. Es handelt sich dabei um unterschiedliche Vorrichtungen, nämlich um solche, mit denen die Lage des Kolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist, oder um solche, die eine Lageänderung des Pleuels gegenüber der Kurbelwelle vornehmen. Bei erstgenannten Vorrichtungen steht das Pleuel über einen am Pleuelauge vorgesehenen verstellbaren Exzenter, in welchem ein Kolbenbolzenlager und ein Kolbenbolzen angeordnet sind, mit dem Kolben in Verbindung. Bei den weiterhin genannten Vorrichtungen ist ein verstellbarer Exzenter kurbelwellenseitig also am Pleuellagerauge vorgesehen, wobei dann dieser Exzenter das Pleuellager umgibt.Among other things, devices are known from the prior art, which make an adjustment of the distance between a crank pin of a crankshaft and a piston pin. These are different devices, namely those with which the position of the piston relative to the connecting rod is variable, or those that make a change in position of the connecting rod relative to the crankshaft. In the case of the first-mentioned devices, the connecting rod is connected to the piston via an adjustable eccentric provided on the connecting rod eye, in which a piston pin bearing and a piston pin are arranged. In the further mentioned devices, an adjustable eccentric crank shaft side is thus provided at the connecting rod bearing eye, in which case this eccentric surrounds the connecting rod bearing.
Der entsprechende Exzenter wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel einerseits und dem Kolbenbolzen oder dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Lastkräfte, verstellt. Im Arbeitstakt der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Es ist insbesondere für eine am Kolbenbolzenlager vorgesehene Vorrichtung zweckmäßig, den Exzenter mit zwei Stellkolben zu verbinden, die an diesem zu dessen Verdrehung sowie Abstützung über Laschen angreifen. Somit kann durch die Stellkolben die Drehbewegung unterstützt und eine Rückstellung des Exzenters, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenter übertragenen Kräfte auftreten kann, vermieden werden.The corresponding eccentric is adjusted by the engine forces occurring in the cylinder unit between the connecting rod on the one hand and the piston pin or the crank pin on the other hand, ie mass and load forces. In the working cycle of the cylinder unit, the acting forces change continuously. It is particularly useful for a device provided on the piston pin bearing device to connect the eccentric with two actuating pistons which act on this to its rotation and support via tabs. Thus, the rotational movement supported by the actuating piston and a provision of the eccentric, which can occur due to the force transmitted to the eccentric with different directions of force forces can be avoided.
Ein Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der
Neben dieser Hydraulikflüssigkeitsleitung ist an jeden der beiden Führungszylinder eine weitere Hydraulikflüssigkeitsleitung angeschlossen, die zu einem Schaltventil führt. Das Schaltventil, das aus einem hülsenartigen Gehäuse und einem als Abgriffselement bezeichneten Steuerschieber besteht, verbindet wahlweise eine der Hydraulikflüssigkeitsleitungen mit einem als Entlüftungskanal bezeichneten Tankanschluss, über den die Hydraulikflüssigkeit drucklos in eine Ölwanne der Hubkolbenbrennkraftmaschine abgeleitet werden kann.In addition to this hydraulic fluid line, a further hydraulic fluid line is connected to each of the two guide cylinder, which leads to a switching valve. The switching valve, which consists of a sleeve-like housing and a control element called Abgriffselement, selectively connects one of the hydraulic fluid lines with a designated as a vent passage tank port through which the hydraulic fluid can be discharged without pressure into an oil pan of the reciprocating internal combustion engine.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion und die Ausbildung der Rückschlagventile zu verbessern. It is an object of the present invention to improve the function and design of the check valves.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesem abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is achieved by the features of the characterizing part of
Danach soll das Rückschlagventil aus einer in einem separaten Gehäuse gelagerten Kugel bestehen, die von einer Feder in ihre Schliessstellung gehalten wird, wobei die Feder von einen im Gehäuse angeordneten Federhalter gehalten wird. Damit ist es möglich, jedes Rückschlagventil vorzumontieren und dann als Baueinheit in die Ölzulaufleitung einzupressen.Thereafter, the check valve should consist of a mounted in a separate housing ball, which is held by a spring in its closed position, wherein the spring is held by a spring holder disposed in the housing. This makes it possible to pre-assemble each check valve and then pressed as a unit in the oil supply line.
Als Federhalter wird bevorzugt ein mehrfach gebogener Draht verwendet, der so gebogen wird, dass ein Bereich des Drahtes gleichzeitig als Anschlag für den Öffnungshub der Kugel dienen kann. Damit werden durch ein Bauteil zwei Funktionen erfüllt, nämlich einmal als Federhalter und zum anderen als Hubbegrenzung zu fungieren. Als Draht kann ein einfacher Runddraht verwendet werden. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen denkbar. Damit steht ein preiswertes Material zur Verfügung. Der Draht wird durch einfache Biegevorgänge in die gewünschte Form gebracht. Dadurch gibt es keine Einschränkungen durch spezielle Formgebungsverfahren. Der Biegevorgang ist ein schnelles und preiswertes Herstellverfahren und bedarf keiner teuren Spezialmaschinen. Ein weiterer Vorteil bei Verwendung eines Drahtes besteht darin, dass er nur einen geringen Querschnitt besitzt, so dass er keinen nennenswerten Widerstand der durchströmenden Hydraulikflüssigkeit entgegensetzt.As a spring holder, a multiply bent wire is preferably used, which is bent so that a portion of the wire can simultaneously serve as a stop for the opening stroke of the ball. Thus, two functions are fulfilled by a component, namely to act once as a pen and the other as stroke limitation. As a wire, a simple round wire can be used. However, other cross-sectional shapes are conceivable. This is an inexpensive material available. The wire is brought into the desired shape by simple bending operations. As a result, there are no restrictions due to special shaping processes. The bending process is a fast and inexpensive manufacturing process and does not require expensive special machines. Another advantage of using a wire is that it has only a small cross section, so that it does not oppose any appreciable resistance of the hydraulic fluid flowing through.
Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Enden des Drahtes und ein erster Mittelbereich in einer Ebene liegen. Dann können diese Bereiche zur Befestigung des Drahtes am Gehäuse und gleichzeitig als Federteller fungieren. It is advantageous if the two ends of the wire and a first central region lie in one plane. Then these areas can be used to attach the wire to the housing and at the same time as a spring plate.
Die Befestigung des Drahtes kann über Öffnungen im Gehäuse geschehen. Hierbei ist der Draht zur leichteren Montage aus Federdraht. Dann müssen zur Montage die beiden Enden und bevorzugt auch der erste Mittelbereich nur zusammen gedrückt werden und rastet dann gleichsam unter der Federwirkung in die Gehäuseöffnungen ein. Dadurch wird eine Dreipunkt-Befestigung erzielt und gleichzeitig eine genügend große Fläche zur Halterung der Druckfeder bereitgestellt. The attachment of the wire can be done through openings in the housing. Here is the wire for easier assembly of spring wire. Then, for assembly, the two ends and preferably also the first central area only have to be pressed together and then snapped as it were under the spring action in the housing openings. As a result, a three-point attachment is achieved while providing a sufficiently large surface for holding the compression spring.
Alternativ können im Gehäuserand Aussparungen oder Vertiefungen eingearbeitet sein, die die Endbereiche und bevorzugt auch den ersten Mittelbereich aufnehmen. Zur Lagefixierung muss dann das Gehäuse so in die jeweilige Hydraulikzulaufleitung eingepresst werden, dass die Aussparungen oder Vertiefungen durch einen Absatz in der Hydraulikzulaufleitung verschlossen werden. Diese Lösung erspart sich also das Anbringen von separaten Öffnungen in der Gehäusewand.Alternatively, recesses or recesses may be incorporated in the housing edge, which receive the end regions and preferably also the first central region. To fix the position then the housing must be pressed into the respective hydraulic supply line, that the recesses or depressions are closed by a shoulder in the hydraulic supply line. This solution thus saves the installation of separate openings in the housing wall.
Eine einfache Möglichkeit, den Öffnungshub der Kugel zu begrenzen, besteht darin, dass ein zweiter Mittelbereich des Drahtes in Richtung auf die Kugel abgewinkelt wird. Hierbei muss dann auch nur ein weiterer einfach herzustellender Biegevorgang dem ersten Biegevorgang folgen. Auch dies ist preiswert zu realisieren. Zudem benötigt der innerhalb der Feder verlaufende zweite Mittelbereich keinen zusätzlichen Bauraum. Auch kann damit ein seitliches Auswandern der Feder verhindert werden. Dieser Bereich dient also gleichzeitig auch als Federführung.A simple way to limit the opening stroke of the ball, is that a second central region of the wire is angled in the direction of the ball. In this case, then only one more easy to produce bending process must follow the first bending process. This is also inexpensive to realize. In addition, the running within the spring second central area requires no additional space. Also, it can be prevented lateral migration of the spring. This area also serves as the lead at the same time.
Wird ein dritter Mittelbereich des Drahtes ebenfalls in Richtung auf die Kugel umgebogen, so erhält man zwei parallele Anschläge für die Kugel. Ein Verkanten oder Einklemmen der Kugel zwischen Anschlag und Feder ist somit ausgeschlossen. Auch wird dadurch ein Einknicken der Feder nach innen verhindert, da die beiden Mittelbereiche die Feder nahezu auf ihrem gesamten inneren Umfang führen können.If a third central region of the wire is also bent in the direction of the ball, we obtain two parallel stops for the ball. Tilting or pinching the ball between stop and spring is thus excluded. This also prevents buckling of the spring inwards, since the two central regions can guide the spring almost over its entire inner circumference.
Hierbei ist es vorteilhaft, den zweiten und dritten Mittelbereich parallel verlaufen zu lassen. Dadurch erhält man zwei eng beieinander liegende Anschlagsbereiche. Der Durchflusswiderstand für die Hydraulikflüssigkeit wird dadurch nur vernachlässigbar erhöht.In this case, it is advantageous to let the second and third middle regions run parallel. This gives you two closely spaced stop areas. The flow resistance for the hydraulic fluid is thus increased only negligible.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 mit den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken. The invention is not limited to the specified combination of the features of
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der mehrere unterschiedliche Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:For further explanation of the invention reference is made to the drawing, in which several different embodiments are shown in simplified form. Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
In der
Der Exzenter
Die Stellkolben
In
Während in
Damit der Federhalter diese drei Funktionen (Federhalter, Öffnungshubbegrenzung und Führung der Druckfeder) erfüllen kann, ist er mehrfach um 90° in unterschiedlichen Ebenen gebogen, wie die
Ausgehend von einem Drahtanfang
Weiter wird der Draht dann zu einem Drahtabschnitt
Anschließend wird der Draht wieder um 90° nach oben gebogen (Drahtabschnitt
In den
Wie die
Erreicht wird dies dadurch, dass, ausgehend vom Drahtanfang
Das vormontierte Rückschlagventil
Alternativ zu den Öffnungen
Im Falle der Öffnungen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Pleuel pleuel
- 22
- Pleueloberteil Pleueloberteil
- 33
- Pleuelunterteil Pleuelunterteil
- 44
- Pleuellagerauge Pleuellagerauge
- 55
- Pleuelauge connecting rod
- 66
- Exzenter eccentric
- 77
- Verstellelement adjustment
- 88th
- Kolbenbolzen piston pin
- 99
- Arbeitskolben working piston
- 1010
- Lasche flap
- 1111
- Lasche flap
- 1212
- Kolbenstange piston rod
- 1313
- Kolbenstange piston rod
- 1414
- Stellkolben actuating piston
- 1515
- Stellkolben actuating piston
- 1616
- Stützzylinder supporting cylinders
- 1717
- Stützzylinder supporting cylinders
- 1818
- Druckraum pressure chamber
- 1919
- Druckraum pressure chamber
- 2020
- Pleuellager connecting rod bearing
- 2121
- Ölzulaufleitung Oil supply line
- 2222
- Ölzulaufleitung Oil supply line
- 2323
- Ölrücklaufleitung Oil return line
- 2424
- Ölrücklaufleitung Oil return line
- 2525
- Aufnahmebohrung location hole
- 2626
- Steuerleitung control line
- 2727
- Rückschlagventil check valve
- 2828
-
Gehäuse von
27 Housing of27 - 2929
- Kugel Bullet
- 3030
- Druckfeder compression spring
- 3131
- Federhalter penholder
- 31a31a
- erster Mittelteil first middle part
- 31b31b
- zweiter Mittelteil second middle part
- 31c31c
- dritter Mittelteil third middle part
- 3232
-
Durchflussöffnung in
28 Flow opening in28 - 3333
- Drahtanfang wire end
- 34–4134-41
- Drahtabschnitt wire section
- 4242
- Drahtende wire end
- 4343
-
Öffnungen in
28 Openings in28
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102016202430.2A DE102016202430A1 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Check valve and control system |
Publications (1)
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ID=59410079
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DE102016202430.2A Withdrawn DE102016202430A1 (en) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | Check valve and control system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |