DE1751722A1

DE1751722A1 - Kolbenanordnung mit veraenderbarem Kompressionsverhaeltnis

Info

Publication number: DE1751722A1
Application number: DE19681751722
Authority: DE
Inventors: Waugaman William J
Original assignee: Continental Aviation and Engineering Corp
Current assignee: Continental Aviation and Engineering Corp
Priority date: 1967-07-20
Filing date: 1968-07-18
Publication date: 1971-04-29
Also published as: DE1751722B2; US3418982A; DE1751722C3; GB1232239A

Description

Continental .-wiaxion and
Engineering Corpora tio:.
De tr ο i i:, Miciii^a η , V.;.. t · Λ .

Engineering Corporatio:. 175

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Br eniiicrü It maschine und insbesondere auf solche Maschinen, die mit Einrichtungen zum Verändern des KompresDionsverhältnisses ver- · sehen- sind und insbesondere auf eine verbesserte Einrichtung zum Steuern der Relativbewegung von zweiteiligen Kolben für solche Maschinen, wie sie in den USA-Patenten 3.156,162; 3.161.112; 3.185.137; 3,135,138 und 3.311,096offenbart sind, ■

In diesen'Patenten, sind zweiteilige Kolben--mit veränderbarem Korapressionsverhältnis offenbart, bei denen ein inneres Teil oder Träger in gewöhnlicher Weise mit einer Kolbenstange verbunden ist und ein äußeres Teil oder Gehäuseteil trägt, das sich axial in einem begrenzten Ausmaß relativ zum Innenteil bewegen kann. Zwischenräume sind zwischen dem Deckel- und Bodenenden des Innen- und Außenteils vorgesehen, die eine obere und eine iöttere variable Kammer bilden, die ein inkompressibles Medium, ' wie Öl enthalten. Durch Steuerung des Ölflusses zu und von diesen Kammern wird die Bewegung de3 Außenteils relativ zum Innenteil ansprechend auf die Hin-und Herbewegung, des Kolbens und den Verbrennungs-kammerdruck gesteuert, um das Volumen des Zylinders, in dem der Kolben sich hin- und herbewegt, zu verändern in einer Weise, wie es sich aua der Beschreibung der genannten Patente ergibt.

Bei diesen bekannten Anordnungen wird jedoch eine Druckaiittelschaltun^ zum steuern des Plusses zu. und von den Kammern benutzt, die Ventileinrichtun^en aufweist, die daa Öl von einer außenliegenden quelle zu der oberen und

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109618/0588 bad original

der unteren Ks une~ lei'et, 'Mn Ablaßventil öffnet eine Bahn von der oberen Karnaei bei einem Lr. der Ka-.imer erzeugten Druck-uoeriichuC und in diesem Fall wird dag öl von der oberen Kammer direkt zum Kurbelgehäuse enxleert, um ein schneller Ansprechen des Kolben:; auf den Brennkammerdrucküberschuß zu erzeugen. Es sind bisher Versuche unternommen worden, einen zweiteiligen Kolben mit veränderbaren Kompressionsveixiülinin verfügbar zu macnen, wobei ,er Einlad an der unteren Kammer diiekt mit der oberen Kammer verbunden, ist. Solche Anordnungen haben den Vorteil, daß ölpumpverluste auf ein Mindestmaß verringert v/erden und daß öl, das sonst anderweitig daa System verlassen würde, in die untere Kammer geleitet wird. Die US-Patente 2.573.688 und 2.573.689 sind Beispiele solcher Anordnungen, Diese Konstruktionen hatten'jedoch, den Nachteil, daß wenn sie mit einer Drosselauslaßöffnung von der unteren Kammer versehen worden sind, der Kolben die Neigung . hatte, sich zu langsam unter einem Brennkaramerdrucküberschuß zusammenzuziehen und wenn der Kolben nicht mit einer Drosselöffnung versehen war sondern das Ausströmen im wesentlichen frei von der unteren Kammer erfolgte, trat eine große zyklische Bewegung zwischen der zusammengezogenen und auoeinandergezogenen Stellung des Kolbens jedesmal auf, wenn eine, geringe Druckveiänderung in der Brennkammer vorhanden war und auch während eines normalen Betriebs des Motors.

In einer anderen Anmeldung dee Anmelders wird eine Konstruktion vorgeschlagen, in der Öl direkt durch ein Einwege-Einlaßventil in die obere oder erste Kammer geleitet wird. Zwischen der ersten Kammer und der unteren oder zwei ten Kammer ist ein Einwe^-Ablaßventil vorgesehen und ist betätigbar, um bei einem genügenden Druckanstieg in der oberen Kammer öl in einen Durchgang zu leiten, der zur unteren Kammer führt. Ein Einwege-Einlaßventil iat zwischen der zweiten oder unteren Kammer und dem Ablaßventil vorgesehen und verhindert, daß öl die untere Kammer über den Durchgang zwischen den Kaaraern verläßt» Eine Drosselöffnung ist vorgesehen und erlaubt eine gesteuerte Leckage

1G9Ö18/ÖSÖ6

BAD

von der unteren Kammer in herkömmlicher Weise, Di^ offen-Vaite Erfindung uouaßt auch ein Druckentspannun^Bventil zwischen dem Ablaßventil und dem Einv;e^-Einlaßventil hu der unteren Kauiaer. Das Druckentspannung-^ventil ist be-■iCtif-bar, ua einen zweiten Abflußwe- bei einem Druck-Überschuß zu öffnen, der as. Einlaß der aweiten Kairoer entsteht. Auf dieae ,v^:eise erzeugt ein plötzlicher starker Anstieg des Brennkaminerdrucks ein öffnen den Driickentlastun_t',sventils, wobei eine zweite -s.bflußbahn zwischen den Kammern geöffnet wird, die die untere Houimer umgibt, ■ so daß im Gegensatz zum Stand der Technik ein schnelles Ansprechen möglich ist, wenn es sich als erforderlich erweist.

Die-vorliegende Erfindung ist inso?;eit gleich der obengenannten Anmeldung, aber schlägt eine Verbesserung vor, indem das zuvor genannte Druckentspannungsventil vermieden wird. An Stelle eines Bypass-Durciigangs ist in einer Ausführungsform der Erfindung direkt eine Verbindung zu dem Durchgang zwisohen den Kammern vorgesehen und bleibt allezeit offen. An dem Eingang der zweiten Kammer ist ein Zweiwege-Differentialeinlaßventil vorgesehen· Ein Teil des von der ersten Kammer abgelassenen Öls fließt gewöhnlich durch das" Einlaßventil zur zweiten Kammer und der übrige Anteil, der das Ausmaß der Expansion der unteren Kammer überschreitet, fließt durch den Bypass-Durch- Jm ■gang,. Das erfolgt aufgrund der Tatsache, daß wenn es erwünscht ist, einen maximalen ölfluß in die zweite Kammer zu. haben, diese Kammer eich ausdehnt und daher der Druck in der Kammer einen geringeren Wert aufweist als in dem BypaSa-Durchgang, Jedoch aufgrund des geringeren Querschnitts der unteren Kammer ist das Ausmaß ihrer Volumen- \ ausdehnung beträchtlich geringer als die Vοlumenzusammen- ' Ziehung der ersten Kammer. Auch in der vorliegenden Offen-j barung ist eine Drosselöffnung, die zur Steuerung der leckage von der unteren Kammer erforderlich ist, in dem EinlaSventil vorgesehen, so daß .ein regulierter Abfluß durch den Bypass-Durchgang stattfindet. Da die Drossel-Öffnungeinen Aufwärtsstrom für die Leckage erzeugt,'■ be-

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öteht nu2 eine gerinne Möglichkeit, daß luft in die untere Kammer gedrückt wird, wenn sie sich füllt wie en eiv. Probiei" bei allen Konstruktionen diener Kolben darstellt. In einer zweiten AufifUhrmi^ufonn der !-',rfindun^ wie sie hier ofienbait iat, ist der Einlaßventilmechanisiaus betätirbar, ur;i den Bj'pa η α-Durchhang zu schließen und die Drofif::elöffnun_t;.; zur unteren Kauuer zu öffnen, wenn der Dme": in der unteren Kammer ansteigt, Wiederum ist irr. Er^ebnir day Ventilr.jstem venentlich eiiifacher :·ί1ε e ■< bi.".-her möglich war, ohne daß er\/ünnchte Letrietschara!:terietiken der; Kolbens geopfert v/erden imine en.

Es ißt ein Ziel der vorliegenden Erfindung ι einen verbesserten Kolben wit veränderbarem Korapression3verhältnis verfügbar zu machen, wobei die Verwendung vereinfachte! Ventilanordnungen für den Betrieb des Kolbens möglich ist.

Es i3t ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenanordnung mit veränderbarem Kompressionsverhältnic verfügbar zu machen, bei der der Abfluß von der oberen Kammer normalerweise in die untere Kammer geleitet wird, aber bei dem ein schnelles Ansprechen auf einen Brenn- , kammerdrucküberschuß erreicht wird durch einen zweiten _f Abflußdurchgang, welcher das überechußöl ableitet, das ! von der oberen Kammer zur unteren Kammer gerichtet wird.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Verbessern^ einer Kolbenanordnung mit veränderbarem Konipressionsverhältnis wie sie zum Stand der Technik gehören durch Verringerung der ülpurapverluete indem wenigstens ein Teil dea Öls von der oberen Kammer zur unteren Kammer geleitet wird, wenn ein Brennkammerdrucküberschuß auftritt.

Andere Ziele und Vorteile.der vorliegenden Erfindung sollen eich aus der nachfolgenden Benchreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ergeben, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen, In den Zeichnungen zeigen:

109816/0506 bad original

Pig, 1 Eine senkrechte Schnittanaicht duro:. -ie

Achse einea Kolbens mit verf^:uuef,jare·.-·. Κο.τι-presRionsverhältnis gemäß de.: Erfindung 5

2 eine vergrößerte Teils chnittaiisichx, üie einen Teil des Kolbens nach Pig. 1 zeigt;.

Pig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Ventilplatt^· nach den Pig. 1 und 2;

Pig, 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht, die

eine andere Konstruktion der Binlaßventilanordnung zeigt; und

Pig. 5 eine Teilscimittansicht entsprechend der von Pig·. 4, v/obei eine andere Betrlebsstellung der Ventilanordnung gezeigt ist.

1- zeigt einen Kolben 10 mit veränderbarem Korapres-■ sionsverhältni's für einen Brennkraftmotor. Der Kolben 10 umfaßt ein Außenteil oder Gehäuseteil 12, das auf einem Innenteil oder Träger 14 sitzt. Das. Außenteil 12 besitzt einen Kolbenkopf 16, der eine bev/egbare Wand der un.ter.en Begrenzung der Brennkammer der Maschine bildet. Das Innen'-i teil 14 ist qxial verschiebbar und in Bezug auf das Außenteil 12 gelagert und -mit'Ringen 13, ?.C und ?.2 versehen, die.abdichtend mit der Innenfläche deu Außenteils 12 in Berührung stehen. Das Innenteil 14 ist an die Kurbelwelle der Maschine durch eine Kolbenstange 26 und einen. Kolbenbolzen 28 in herkömmlicher Weise angelenkt. Dadurch ist das Innenteil 14 ascial κν/ischen einer oberen und einer unteren G-renze in heiköminlicher Weise bewegbar, während das Außenteil 12 sich axial nach oben und unten relativ zum Inn.en.tell 14 innerhalb bestimmter Grenzen bev/egen kann» Eine obere veränderbare VclunienkamMer 30 ißt aui~ sehen der Oberfläche des Innenteils 14 und der ünteri'Hlehe des Kopfes 16 ausgebildet» Eine untere veränderbare Volunenkammer 32 liegt zwischen einer unteren. i?lllctie, clie von einer ringförmigen Ausnehrnung em unteren Ende dec Innen teils 14 gebildet wird und einer oberen Plileiie des ilinga- 341 der-an dera itußentell 12 befes&igt 'i^t» äin Ab-■uicn.tun;_t,cria-i_J 36 verhindert eine Leckage von der miuexen Karamel* 32 z-rfif;cheai den benachbarten Flächen dea Innen« teiln- 14 und des Ringen 34»

Der Ring 34 und die untere Fläche des Kopfes 16, die die Kammer 30 begrenzen, bilden die Grenzen der axialen Bewegung des Außenteils 12 relativ zum Innenteil 14· Diese relative Bewegung ermöglicht eine variable Höhe voa Hittelpunkt des Kolbenbolzens 23 zur Oberseite des Kolbenkopf es 16, wodurch das Kompressionaverhältnis des Motors durch Veränderung des Volumens der Brennkammer im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei den genannten Patenten veränderbar ist,

Me Bewegung des Außenteils 12 relativ zum Innenteil 14 wird automatisch durch die Regulierung des Strops einet; inkompressiblen Mediums in und aus den Kammern 30 und 32 gesteuert,

Es ist klar, daß eine Ablösung des Teiles 12 nach oben (wie in Pig, 1 dargestellt) von dem Teil 14 die Kammer 30 ausdehnt, während die Kontraktion dieser Teile die Kammer 32 vergrößert. Das Steuermedium besteht vorzugsweise aus -Öl, das dem Kolben 10 von der gewöhnlichen Druokölschmierung der Maschine über einen öldurchgang ,40 in der Kolbenstange 26 zugeführt wird, Dei Durchgang 40 steht vorzugsweise mit einer Ringnut 42 in Verbindung, die den Kolbenbolzen 28 umgibt und zu einem Auslaß 44 | führt, der mit einem Hohlraum 46 im Teil 14 in Verbindung I steht, JSine Gleitsammelanordnung, allgemein mit 47 be- t zeichnet, umfaßt eine Saramelkappe 48, die in der Höhlung 46 gehaltert ist und durch eine Feder 50 in abdichtende t Berührung mit der Oberfläche der Kolbenstange 26 gedrängt ;■ wird, ao daß daa Öl durch den Auslaß 44 in das Innere der Kammer 4C in allen Stellungen der Kolbenstange 2G in Beaug auf die Achse des Kolbenbolzens 23 geleitet wird. Eine Öffnung 51 ist in der Canmelkappe 48 vorgesehen, die ; Öl durch einen Durchrang 52, der in deni Innenteil 14 a us ».β* bildet int, über einen senkrechten Burch_c-an£ 54 zu einer ringförmigen Kühlraumier ·;,Γ> leitet, die in der Außenfläche deü Innenteils 14 benachbart dem Kolbenrinsbereich des l'eilevä 12 aiiu-euildet ist. Der Durchgang 54 steht mit der oberen Kammer 3C durch ein Einweg-Jßinlaßventil in Verbindung - 7 -

BAD ORIGfNAL

dung, das allgemein mit 5S bezeichnet wird.

Die Verbindung zwischen der oberen Kamuaer 30 und der unteren Kammer 32 ;wird durch einen geneigten Durchgang 60 hergestellt, der mit einem Durchgang 64 über ein Ablaßventil, allgemein mit 62 bezeichnet, in Verbindung steht« Eine allgemein mit 66 bezeichnete Einlaßventilanordnung, wie .sie am beaten aus I¹Ig. 2 ersehen werden kann, ist zwischen dem Durchgang 64 und der unteren Kammer 32 angeordnet, .

Die Ventilanordnung 58 ist im wesentlichen ein Einweg-Absperrventil herköimnlicher Art und umfaßt vorzugsweise ein zylindrisches Gehäuse 8ü, das_in eine Bohrung 54 eingeschraubt ist und eine innere Kammer 82 aufweist, die mit einem Durchgang 54 durch einen axialen Durchgang 84 In Verbindung steht. In der Kammer 52 wird eine Platte 86 normalerweise in einer Lage gehalten, daß sie sich quer über den axialen Durchgang 84 eratreckt und somit einen Ölfluß hindurch abschließt. Ein inneres Teil 90 ist in das Gehäuse 8υ eingeschraubt und mit einem atlalen Durchgang.92 versehen, der die Kammer 30 mit der inneren Kammer 82 verbindet» Ein zylindrischer Ansatz 94 mit bogenförmig entfernten Abschnitten begrenzt die Verbindung zwischen dem Durchgang 92 und der Kammer 82« Eg ist klar, daß die Ventilanordnung 58 dem öl erlaubt, von den Durchgängen 52 und 54· zu der oberen Kammer 3D zu fließen, aber sie ermöglicht nicht einen umgekehrten ü?luß von der Kammer 30 in den Durchgang 54·· Der auf die Unterseite der Ventilplatte 86 wirkende Ölfiuß bewegt die Platte 86 von ihrem Sitz'nach oben gegen die Habe 94·" Da die Platte 86 von kleinerem Durchmesser als die Innenwand, die die Kammer 82 begrenzt, ist, fließt das öl um die Außenkante der Platte 86 durch die entfernten Abschnitte der Habe 94 und durch den Durchhang 92 in die obere Kammer 3ü« Der auf die Oberseite der Ventilplatte 86 v/irkende Druck» dex einen Umkehrfluß von der Kammer 30 zu dem Durchgang

54 erzeugen, will, drängt die Platte 86 gegen daß untere Teil dec Gliedes 8ü und schließt no den Durchgang 84 ab,

^U'V / BADORlGINAt ~ ^S "

um den Fluß von der Kammer 3t¹ durch die Ventilanordnung 53 zu blockieren.

Die Ventilanordnung 62 umfaßt vorzugsweise ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 96, das in eine Bohrung 97 eingeschraubt ist, die von den Durchgängen 6ü und 64 geschnitten v/ird. Das Gehäuse 96 ist mit einem inneren axialen Hohlraum 98 versehen, in dem ein Federhalter 1CO angeordnet ist, der den Sitz für das eine Ende einer Feder 102 bildet, die eine abgeschrägte Fläche 104 des Ventilsglieds 106 gegen einen Sitz 107 drängt, der in dem Gehäuseteil 96 ausgebildet ist» Ein Durchgang 114 ist in dem einen Ende des Ventilglieds 106 vorgesehen, so daß gerade in einer geschlossenen Stellung des Ventilglieds 106 der auf das Teil des Ventilglieds 106, das in dem Durchgang 64 angeordnet ist, wirkende Öldruck gleich dem in dem Inneren des Ventilglieds 106 ist. Der « Durchgang 60 schneidet eine ringförmige Kammer 110, die die Bohrung 97 oberhalb der Ventilfläche 104 und des Sitzes 107 umfaßt, so daß das Ventilglied 106 normalerweise den Flüssigkeitsstrom von dem Durchhang 60 durch die Kammer 110 zum Durchgang 64 abschließt. In dieser Weise ist das Ventilglied 106 gegen die Peder 102 bev/egbar nur ansprechend auf Druckanstiege in der Kammer 110, die auf das Teil der abgeschrägten Fläche 104 wirken, das In der Kammer 110 angeordnet ist« Wenn dieser Druck einen vorbestimmten Anstieg erreicht, der genügend ist, um die Peder 102 zu überwinden, öffnet das Ventil 106 und £«11% öl fließt von der Kammer 30 über den Durchgang 60 und die Kammer 110 vorbei an dem offenen Ventil 106 in den Durchgang 64·

Die Ventilanordnung 66 ist gleichartig der Konstruktion der Ventilanordnung 58, aber in umgekehrter Richtung zur Ventilanordnung 5ö angeordnet. Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 entnommen werden kann, umfaßt die Ventilanordnung 66 einen Stopfen 120, der in einem vergrößerten Teil des Durchganges 64 an dem Eingang zur unteren Kammer ^c 32 sitzt. Der Stopfen 120 ist mit einem axialen Durchgang 122 . - 9-

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122 versehen, der an seinem oberen Ende einen nabenartigen Vorsprung 124 mit bogenförmig entfernten. Abschnitten 126 aufweist. Eine Platte 128, wie am besten aus Pig· 3 ersehen werden kann, ist im wesentlichen dreieckig* gestaltet mit abgerundeten Eckkanten 130 und ist in Tier Kammer 134 angeordnet, uie zwischen dem Stopfen'120-und dem Durchgang 64 liegt. Die Platte 128 ist rait einer zentral angeordneten I)ro33elöfiiiung 136 vergehen.

Ein Abflußdurchgang 140 verbindet den Durchgang 64 zwischen den Ventilanordnungen 62 und 66 mit dem Kurbelgehäuse des Motors.

Angenommen, der Brennkammerdruck ist unter einem vorbestimmten. Maximalwert,, den der Kolben 10 mit veränderbarem Kompressionsverhältnis aufrecht erhält und daß die obere und untere Kammer 30 bzw. 32 beide mit Öl gefallt sind, : so hat während des letzten Seils eines jeden Aufwärtshubs des Kolbens 10 am Ende des Auspufftaktes und des ersten Teils eines jeden nach unten gerichteten Ansaugh"bs das Moment des Außenteils 12 die Neigung, es nach oben rela- ; tiv zum Innenteil 14 zu drücken, wobei die Kammer 30 aus-j gedehnt und die Kammer 32 zusammengezogen wird. Der sich ergebende Öldruckanstieg in der Kammer 32 bewegt die Ventilplatte 128 in die in Pig. Z dargestellte Lage, so daß der ölfluß von der Kammer 32 nur durch die Droßsel-Öffnung 13"6 erlaubt ist, die in der Platte 128 vorgesehen ist. Diese gesteuerte Entleerung, durch die Drossel-, öfxnung 136 und damit durch den iibflußdurcngang 140 erlaubt dann ein. allmahlicn.es zyklisches abnehmen im Volumen der Kammer 32 und einen entsprecrienden größeren Anstieg im Volumen der Kampier 3o_f um eine relative Aufwärts bewegung zwischen dem AuiJenteil 12 und dem Inn en teil : 14 zu ermöglichen. Wenn die obere Kammer 30 ihr Volumen . \ vergrößert, wix'd Ol von dem Schmier sintern den Motors durch die Vefltilaiioixtnung 58 in die obere Karamel¹ 30 ge- ( leitet, um die Kammer in gefülltem ■ Zucrtanu zix erhalten.

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Somit erlaubt die gesteuerte Leckage des Öls von der unteren Kammer 32 durch die Drosselöffnung 136 und von dort durch den Abflußdurchgang 140, daß sich der äußere Kolben 12 mit einem sehr geringen Abstand relativ zum Innenteil 14 bei jedem Takt de3 Maschinenbetriebs nach oben bewegt solange wie ein "vorbestimmter Brennkatarnerdruck nicht überschritten wird, Während der Kompression und des Krafthubs des Motors wird der Neigung des Außenteils in Bezug auf das Innenteil H sich nach obeö. zu bewegen, wie durch die Trägheit erzeugt, durch den auf den. Kolbenkopf wirkenden Gasdruck widerstanden, so daß während dieser Hube des Maschinentakts eine geringe wenn nicht gar keine relative Bewegung zwischen dem Innen- und Außenteil stattfindet. Das Ventil 58 schließt das öl in der oberen Kammer 30 ein, wenn es durch den Druckanstieg in der oberen Kammer 30 geschlossen wird solange wie der Druck in der Kammer 30 geringer als der ist, an dem die Ventilanordnung 62 öffnet und das Außenteil 12 daran gehindert wird, sich nach unten relativ zum Innenteil 14 zurückzubewegen. Auf diese Wei3e kann eine Aiu?- wärtsbewegung düs¹ fftlbens 12 relativ zum Innenkolben 14 für mehrere Takte in Erscheinung treten, wobei das Kompressionsverhältnis der Maschine angehoben wird. Das wird fortgesetzt, bis der Verbrennungskammerdruck einen vorbestimmten Maximalwert erreicht, der eine Abflußbahn von der Kammer 30 in einer nachfolgend beschriebenen Weise öffnet.

Wenn der Verbrennungskammerdruck über einen vorbestimmten Wert angestiegen ist, wirkt er auf den Kolbenkopf 16, um das Altenteil 12 nach unten in Bezug auf das Innenteil zu drängen, um den Druck in der Kammer 30 zu erhöhen und in der Kammer 32 zu vermindern. Dieser Druckanstieg in der Kaniner 30, wenn, er ausreichend is&, wirkt durch den Durchgang 60 und die Kammer 110, un das Ventilglied M>6 zu öffnen und Öl von deM Durch&anj 64 und die off ep.© Ventilanordnung 66 in die unsere Kaumer yz ^u leiten. ■Solange wie die Kammer 32. sich ausdehnt, wird Öl von dea Durchgang 64 in eineu Ausbau aufführt, das erforderncn is t ·-■ 11 -

BAD ORIGINAL

Ist, um das durch aas. Ausdehnen'der Kammer 32 erzeugte Vakuum auszufüllen. Es wird mehr als -genügend Öl'',von der Kammer 3C abgelassen, um die Kammer 32 in gefülltem Zustand zu halten und der Strom fließt zu der Kammer 32, da in dieser der Druck geringer ale in dem Abflußdurchgang 140 ist,-Es ist klar, daß während des normalen Betriebsder Maschine ein Zustand relativen Ausgleichs hei-rscht, wo das Außenteil 12 sich ganz wenig nach oben und unten relativ zum Innenteil 14 während eines jeden Arbeitstaktes bewegt, wobei seine relative Hauptlage die ist, die einen maximalen Verbrennungskammerdruck erzeugt_f wie er durch Einstellung der Ventilanordnung 62 vorbestimrnt ist. Bei einem solchen normalen Betrieb gibt es nur sehr geringe Ölpumpverluste, da das System im wesent- w lichen als geschlossenes System arbeitet mit einer einzigen Leckage von der Kühlkammer 55'-und von der'Drosselöffnung 136, die in der Ventilplatte 126 vorgesehen ist. Anders als bei bekannten Konstruktionen wird das öl normaler Weise nicht direkt von der Kammer 30 in das Kurbelgehäuse der Maschine entleert, sondern zu der unteren Kammer 32 geleitet, so daß Pumpverluste nicht in Erscheinung treten·

Wenn der Brennkammerdruck plötzlich durch Öffnen der Drossel oder durch Erhöhung der Last an. der Maschine erhöht wird, so bewirkt die hydraulische Schaltung der m

vorliegenden. Erfindung, daß das Außenteil 12 sich schnell nach unten in Bezug auf das Innenteil· 14 bewegt, wobei das Volumen erhöht wird und schnell eine Verringerung des Brennkammerdrucks zu einem gewünschten Maximalwert erreicht wird. Das wird erzielt durch einen Ablaßdurchgang 140, der mit dem Durchgang 64 in Verbindung steht. Da die Kammer 32 ein geringeres Volumen hat als die Kammer 30, ist in einem solchen Pail ihre sich ausdehnende Kapazität zur Aufnahme des von der Kauter- 30 entleerten Öls geringer'.als das Ausmaß der Volumenkontraktion der Kammer 3-' und der dadurch entstehende Üliiberschuß fließt über den AbIaSdurehgang-140 direkt in" den. ICurbelgehäuse-Gumpf. ■

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101818/0S86 ■_§ ■

ORIGINAL

Die üedondere Konsxrukiion aer Platte 1 Ld er·laub^ einen Maximallluß durch die Anordnung, wenn sie sich in geöixneter Lage befindet und die dreieckige Konstruktion aer Platte bewirkt, daß dieöe in einer inittigen La&e verbleibt, so daß ein Fließen nur durch die Drorfdelöffnung 1j5o aiatti'inden Kann, wenn die Ventilanordnung sich in der in Pig. 2 dargestellten Stellung befindet.

Die Anordnung nach den Pig· 4 und 5 kann an Stelle der Ventilanordnung 66 und dem Abflußdurchgang HO vorgesehen werden. Bei dieaer Konstruktion iat ein Yentilglied 200 vorgesehen, das in einer Kammer 202 bewegbar ist, die am Eingang der unteren Kammer 3^ ausgebildet ist. Ein Stöpsel 204 begrenzt die Abwärtsbewegung des Ventilgliedes 200 und dieses und der Stöpsel 204 sind mit axialen Durchgängen 206 bzw. 206 versehen und in jeder Lage des Ventils 200 in Verbindung. Das Ventil 200 ist von einer Stellung, in der eine obere Verlängerung 210 einen Abflußdurchgang 212 abschließt und eine Drossel-Öffnung 214 von der Kammer 202 zwischen dem Ventil 200 und dem Stöpsel 204, wie Pig. 5 zeigt, öffnet, in eine Stellung bewegbar, in der der Eingang zur Drosselöffnung 214 geschlossen ist und die Verbindung zwischen dem Abflußdurchgang 212 und dem Durchgang 64 geöffnet ist, wie Pig, 4 zeigt.

Die Ventilanordnung nach den Pig. 4 und 5 wird in die in Fig. 4 dargestellte Stellung gedrängt bei einem Betrieb ι des Kolbens, bei dem die Kammer 32 sich ausdehnen will« In den Pällen, wo der Druck .in der Kammer 32 normalerweise geringer als in dem Kurbelgehäusesumpf ist, umgeht ein Teil des Öls den Abflußdurchgang 212 und fließt durch die Durchgänge 206 und 208, um die Kammer 32 aufzufüllen. In den Fällen, v*o die Kammer 32 sich zusammenzieht, wird daa Ventilglied 200 in die in Pi₀,'5 gezeigte Stellung bewegt. Das erfolgt aufgrund aer Tatsache, daß das Ventil 200 als Differeijtialkolbenventil aroeitet, uo daß ein abgeglichener iJldruck gleichzeixig auf die gegenüberliegenden DifferentiaIflachen wirkt, no daß eine nicht aus-

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balancierte Kraft das Ventil ZOO nach oben in die Stellung nach Pig. 4 bewegt. In dieser Stellung ist der Abflußdurchgang 212 geschlossen und die Orosselöffnung 214 geöffnet, um die notwendige gesteuerte Leckage von der Kammer 32 zu ermöglichen. Während eine Bahn direkt von der Kammer 32 zum Durciigarit, 64 geöffnet· ist, bleibt day ohije Polge, da die Ventilanordnung 62 die Bahn zwi-aenen den Kammern 32 und 30 abgeschlossen, hält,. Eg ist kl^r, daß im Pail eines Verbrennungskammerdrucküberschusses die Kammer 32 gefüllt gehalten wird und das Überschußöl von der Kammer 30 durch den Abflußdurchgang 212 abgeleitet wird.

Es ist einleuchtend, daß die vorliegende Konstruktion einer Kolbenanordnung mit veränderbarem Kompressions-Verhältnis weitgehend vereinfacht ist, indem weniger und einfachere Ventile zur automatischen Regulierung Verwendung finden, ohne daß die Zuverlässigkeit oder die gewünschte» Betriebscharakteristiken des Kolbens vernachlässigt sind. Weiterhin werden durch normales Entleeren des Öl3 aus der oberen Kammer direkt in die untere Kammer, wobei nur Ablaßüberschüsse direkt in das Kurbelgehäuse von der oberen Kammer geleitet werden, die gewünschten ι Betriebscharakteristiken des Kolbens erzielt, ohne daß ^: ein Wirkungsgradverlust der Maschine durch Öldruckverlustej auftritt. Somit werden LeistungsVerluste von dem System vermindert, die die Gesamtleistung der Maschine herabsetzen, von der die Regulierung des Kolbens abgeleitet wird, so daß die Gesamtleistung-sabgabe der Maschine verbessert ist» Eine kleinere ölpumpe kann Verwendung finden, wodurch, ebenfalls die Leistungsabgabe der Maschine erhöht wird und die Größe und das Gewicht der Maschine sich verringern, ■'■-,■

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Claims

1.) Kolbenanordnung mix veränderbarem Kompresaionaverhältnis für Brennkraftmaschinen mit einem Inuen'teil und einem Außenteil, die zueinander relativ bewegbar sind, um das Kompressionsverhältnis der Maschine zu verändern und mit einem Steuersystem zur Regulierung der Bev/egung der !Peile, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit einer ersten und einer zweiten Kammer veraehen ist und daß die Kammern ßich gegenseitig durch die Bev/egung der Teile in ihrem Volumen verändern, daß eine Einrichtung zum Zuführen von Druckmittel zur ersten Kammer und zum Entleeren des Druckmittels von der ersten zur zweiten Kammer bei einem vorbestimmten Druckanstieg in der ersten Kammer vorgesehen Bind, daß ein zweiter Abflußdurchgang zwischen der ersten und der zweiten Kammer vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung die Flüssigkeit normalerweise von der ersten in die zweite Kammer und in den zweiten Abfluß leitet, wobei eine Ventileinrichtung mit einer Droseeleinrichtung in eine erste Stellung bewegbar ist, in der Druckmittel von dem Durchgang in die zweite Kammer zugeführt wird,, wenn diese ihr Volumen vergrößert und in eine zweite Stellung bei einem vorbestimmten Druckanstieg, der in der zweiten Kammer erzeugt wird, wobei eine Drosselentleerung von der zweiten Kammer zu einem Bereich geringeren Drucks als in der zweiten Kammer stattfindet.

2.) Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß am Abfluß von der ersten Kammer ein Druckregulierungaabflußventil vorgesehen ißt, das öffnet, wenn der Druck in der ersten Kammer auf einen vorbestimmten Wert angestiegen ist und daß das Ventil ein Einweg-Ventilglied aufweist, das in Richtung von der ersten zur zweiten Kammer öffnet Und die entgegengesetzte Richtung abschließt, wobei in dem Einweg-Ventilglied eine Drosselöffnung vorgesehen ist, die eine Fließbahn in beiden Stellungen des Ventilgliedes bildet,

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3.) Anordnung nach-And pxucii 2 daiiu^ch _oel:eimz eichtet, daß der zveite Abfluß aua einen Durchgang zwischen dem Abflußventil und dem Einwe^-Ven *uil£lieu be.vüehu, der zum Kurbelgehäuse des Ko tors öii'net,

4.) Ali ο xlu] uiii, Ώ-'jCii einem der An:.>±>räc\ie' 1 ois 3 aaiurch ^eiceimaeicnnet, aail> das Einlaßventil'an der zweiten Kammer ^v/iaehen einer ersten und zweiten Stellung l»ei einem Druclvanstie^ in der aweiten Kannier bewegbar ist, daß in der ersten Stellung der Durchgang ab^eocnlossen und in der zweiten geöffnet iat und daß eine mit der zweiten Kammer verbundene Drosselöffnun^ in der ersten Stellung geöffnet und in der zweiten Stellung abgeschlossen int.

5·) Anordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Yentilglied ansprechend auf Änderungen des Druckdifferentials über dem VentilglieQ. bewegbar ist,

.6«) Anordnung nach, einein der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hydraulikicaiamer zwischen dem Eolbenkopf und einer benachbarten ersten Fläche eines mit der Kolbenstange verbundenen Tragexeils gebildet wird, daß die zweite hydraulische Kammer 'zwischen einer zweiten Fläche de3 Trageteils und einer angrenzenden Piaehe des Außenteils gebildet ist, und daß der außenliegende Kolbenkopf und das Trageteil relativ zueinander bewegbar sind,

7.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied am Einlaß zur zweiten Kammer aus einer schwimmend gelagerten dreieckigen Platte besteht, ;

8,) Anordnung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß j in der dreieckigen Ventilplatte mittig eine Drosselöffnung¹ vorgesehen ist.

t0SÖi8/0586

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