DE19858245A1 - Piston with variable compression magnitude for piston machine, especially IC engine, has rheological fluid of constant amount supplied in communicating chamber system provided in piston, system comprising control and storage chambers - Google Patents

Piston with variable compression magnitude for piston machine, especially IC engine, has rheological fluid of constant amount supplied in communicating chamber system provided in piston, system comprising control and storage chambers

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DE19858245A1 DE1998158245 DE19858245A DE19858245A1 DE 19858245 A1 DE19858245 A1 DE 19858245A1 DE 1998158245 DE1998158245 DE 1998158245 DE 19858245 A DE19858245 A DE 19858245A DE 19858245 A1 DE19858245 A1 DE 19858245A1
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
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Abstract

A piston with a variable compression magnitude for a piston machine, especially an IC engine, comprises: - an inner piston connected with a driving apparatus; and - an outer piston bounding a working chamber in a cylinder, adjustable relative to the inner piston, the outer piston's compression magnitude being adjustable to a corresponding distance relative to the inner piston by means of a controlled fluid amount in a control chamber between the pistons. A rheological fluid of constant amount is supplied in a communicating chamber system provided in the piston. The chamber system comprises the control chamber and a storage chamber designed in the inner piston, connected via a hole in the bottom of the inner piston. Out of this, the rheological fluid is supplied into the control chamber via movements of the piston and a part-amount corresponding to the respective compression magnitude is held by means of field-controlled variable viscosity.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen Kolben mit variabler Kompressionshöhe für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, umfassend einen mit einem Hubtriebwerk verbundenen Innen­ kolben und einen relativ zu diesem gesteuert verstellbaren, in einem Hubzylinder einen Arbeitsraum begrenzenden Außenkolben, dessen einer jeweiligen Kom­ pressionshöhe entsprechender Abstand relativ zum Innenkolben mittels einer ge­ steuerten/geregelten Flüssigkeitsmenge in einer zwischen Innen- und Außen-Kolben angeordneten Steuerkammer einstellbar ist.The invention relates to a preamble of claim 1 Pistons with a variable compression height for a reciprocating piston machine, in particular Internal combustion engine, comprising an interior connected to a lifting engine piston and a controlled relative to this, in a lifting cylinder a working space delimiting outer bulb, a respective com pressure height corresponding distance relative to the inner piston by means of a ge controlled / regulated amount of liquid in a between inner and outer pistons arranged control chamber is adjustable.

Ein derartiger Kolben ist beispielsweise aus der DE 40 38 549 C1 bekannt, wobei jeder Kolben einer Brennkraftmaschine über ein hydraulisches Drucksystem mit in Teilen des Hubtriebwerkes angeordneten Druckleitungen von einer Hochdruck­ pumpe versorgt ist. Eine derartige, von außen gesteuerte Kompressionshöhe jedes Kolbens ist in erheblichem Maß bauaufwendig und bezüglich einer betriebspunkt­ abhängigen Einstellung der Kompressionshöhe relativ träge.Such a piston is known for example from DE 40 38 549 C1, wherein each piston of an internal combustion engine via a hydraulic pressure system with in Parts of the lift engine arranged pressure lines from a high pressure pump is supplied. Such an externally controlled level of compression each Piston is to a considerable extent complex and in terms of an operating point dependent adjustment of the compression height relatively sluggish.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kolben mit va­ riabler Kompressionshöhe derart weiterzubilden, daß selektiv für alle Betriebspunkte jeweils eine optimale Einstellung des Verdichtungsverhältnisses erzielt ist.The invention has for its object a generic piston with above all riabler compression level so that selectively for all operating points an optimal setting of the compression ratio is achieved.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst. Diese Lösung sieht vor, daß eine rheologische Flüssigkeit von konstanter Menge in einem im Kolben vorgesehe­ nen kommunizierenden Kammer-System bevorratet ist, wobei das System die Steuerkammer und eine im Innenkolben ausgebildete, mit der Steuerkammer über eine Durchbrechung im Kolbenboden des Innenkolbens verbundene Speicher­ kammer umfaßt, aus der in die Steuerkammer über Bewegungen des Kolbens die rheologische Flüssigkeit zugeführt und eine der jeweiligen Kompressionshöhe ent­ sprechende Teilmenge mittels feldgesteuert veränderbarer Viskosität bevorratet gehalten ist.This object is achieved with patent claim 1. This solution provides that a constant amount of rheological fluid is provided in a flask NEN communicating chamber system is stocked, the system the Control chamber and one formed in the inner piston, with the control chamber above an opening in the piston crown of the inner piston connected memory comprises chamber from which into the control chamber about movements of the piston rheological fluid supplied and one of the respective compression level ent speaking subset stored by means of field-controlled changeable viscosity is held.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß für jeden Kolben zur Erzielung einer ent­ sprechenden Kompressionshöhe für den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraft­ maschine ein in sich geschlossenes Einstellsystem geschaffen ist, das in weiterer Ausgestaltung je Zylinder über eine stationäre, ansteuerbare Stromspule über eine im Kolben vorgesehene Induktionsspule induktiv angesteuert und mit Induktions­ spannungen beaufschlagt ist. Mit dem Einsatz einer rheologischen Flüssigkeit mit durch ein elektrisches oder magnetisches Feld veränderbarer Viskosität in Richtung hoher Zähflüssigkeit kann die Kompressionshöhe des Außenkolbens relativ zum Innenkolben auf induktive Weise über ein Betriebskennfeld der Brennkraftmaschine selektiv und rasch eingestellt werden.The advantage of the invention is that for each piston to achieve an ent speaking compression level for the respective operating point of the internal combustion engine machine a self-contained setting system is created, which in another Design per cylinder via a stationary, controllable current coil via a Induction coil provided in the piston inductively controlled and with induction tensions is applied. With the use of a rheological fluid with by an electric or magnetic field variable viscosity in the direction high viscosity, the compression height of the outer bulb relative to Internal pistons in an inductive manner via an operating map of the internal combustion engine be set selectively and quickly.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Inhalt der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the content of the subclaims.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Beispielen beschrieben. Es zeigtThe invention is based on examples shown schematically in the drawing described. It shows

Fig. 1, 1a und 1b den Kolben mit variabler Kompressionshöhe in seinem erfindungs­ gemäßen Aufbau und Fig. 1, 1a and 1b, the piston with variable compression height in its fiction, modern construction and

Fig. 2 mit 5 das Funktionsprinzip der Einstellung einer variablen Kompressions­ höhe des Kolbens. Fig. 2 with 5, the principle of operation of setting a variable compression height of the piston.

Ein Kolben 1 mit variabler Kompressionshöhe für eine nicht näher dargestellte Hub­ kolbenmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, umfassend einen mit einem nicht gezeigten Hubtriebwerk über eine Bohrung 4 für einen nicht gezeigten Kolben­ bolzen verbundenen Innenkolben 3 und einen relativ zu diesem gesteuert verstell­ baren, in einem Hubzylinder 13 einen Arbeitsraum 17 begrenzenden Außenkolben 2, dessen einer jeweiligen Kompressionshöhe entsprechender Abstand relativ zum Innenkolben 3 mittels einer gesteuerten/geregelten Flüssigkeitsmenge in einer zwi­ schen Innenkolben 3 und Außenkolben 2 angeordneten Steuerkammer 9 einstellbar ist.A piston 1 with a variable compression height for a non-illustrated stroke piston engine, especially an internal combustion engine, comprising a bolt with an unshown lift engine via a bore 4 to an unshown piston associated inner plunger 3 and a controlled relative to this adjustable cash, in a lifting cylinder 13 a working space 17 delimiting outer piston 2 , whose distance corresponding to a respective compression height can be adjusted relative to the inner piston 3 by means of a controlled / regulated amount of liquid in a control chamber 9 arranged between the inner piston 3 and outer piston 2 .

Um zu erreichen, daß selektiv für alle Betriebspunkte jeweils eine optimale Einstel­ lung des Verdichtungsverhältnisses erreicht ist, wird erfindungsgemäß vorgeschla­ gen, daß eine rheologische Flüssigkeit von konstanter Menge in einem im Kolben 1 vorgesehenen kommunizierenden Kammer-System bevorratet ist, wobei das Kam­ mer-System die Steuerkammer 9 und eine im Innenkolben 3 ausgebildete, mit der Steuerkammer 9 über eine Durchbrechung 8 im Kolbenboden des Innenkolbens 3 verbundene Speicherkammer 7 umfaßt, aus der in die Steuerkammer 9 die rheolo­ gische Flüssigkeit zugeführt und eine der jeweiligen Kompressionshöhe entspre­ chende Teilmenge mittels feldgesteuert veränderbarer Viskosität bevorratet gehal­ ten ist.In order to ensure that an optimum setting of the compression ratio is achieved for all operating points, it is proposed according to the invention that a rheological fluid of a constant amount is stored in a communicating chamber system provided in the piston 1 , the chamber system the control chamber 9 and a trained in the inner piston 3 , with the control chamber 9 via an opening 8 in the piston crown of the inner piston 3 connected storage chamber 7 , from which the rheological fluid is fed into the control chamber 9 and a corresponding amount of compression corresponding quantity by means of field-controlled changeable Viscosity is kept in stock.

Wie aus den Fig. 1, 1a und 1b näher hervorgeht, sind in den die Steuerkammer 9 begrenzenden Wandabschnitten des Außenkolbens 2 und/oder in den die Spei­ cherkammer 7 begrenzenden Wandungen des Innenkolbens 3 jeweils Einrichtungen 10, 10', 10" zur Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer Felder angeordnet. Die Einrichtungen 10, 10', 10" sind für elektrische Felder als Kondensatorplatten und für magnetische Felder als Spulen gestaltet. Eine besonders vorteilhafte Ausgestal­ tung der Erfindung ist hierbei dadurch erreicht, daß die Einrichtungen 10, 10', 10" induktiv angesteuert und mit Induktionsspannungen beaufschlagt sind.As shown in FIGS. 1, 1a and 1b in more detail, in the control chamber 9 delimiting wall sections of the outer bulb 2 and / or in the storage chamber 7 delimiting walls of the inner bulb 3 are devices 10 , 10 ', 10 "for generating electrical and / or magnetic fields. The devices 10 , 10 ', 10 "are designed for electrical fields as capacitor plates and for magnetic fields as coils. A particularly advantageous embodiment of the invention is achieved in that the devices 10 , 10 ', 10 "are inductively controlled and acted upon by induction voltages.

Für eine vorteilhafte Ausgestaltung ist hierfür vorgeschlagen, daß jeder Hubzylinder 13 mit einer stationär angeordneten, ansteuerbaren Stromspule 14 ausgerüstet ist, der im Kolben 1 des jeweiligen Hubzylinders 13 eine Induktionsspule 12 zugeordnet ist, die mit den jeweiligen Einrichtungen 10, 10', 10" zur Felderzeugung in span­ nungsführender Verbindung steht. Die Einrichtungen 10, 10', 10" sind über Verbindungsleitungen 11 mit der im Kolben 1, insbesondere im Außenkolben 2 an­ geordneten Spule 12 verbunden, in der bei bestromter Stromspule 14 durch deren Magnetfeld in der Spule 12 eine Induktionsspannung erzeugt ist, die in den vorge­ nannten Einrichtungen 10, 10', 10" der Felderzeugung dient. Im übrigen kann die stationäre Stromspule 14 aus einer Spule oder aus mehreren hintereinander ange­ ordneten, gleichsinnigen oder wechselsinnigen Spulensegmenten bestehen (nicht gezeigt).For an advantageous embodiment, it is proposed that each lifting cylinder 13 is equipped with a stationary, controllable current coil 14 , which is assigned an induction coil 12 in the piston 1 of the respective lifting cylinder 13 , which with the respective devices 10 , 10 ', 10 "for The devices 10 , 10 ', 10 "are connected via connecting lines 11 to the coil 12 arranged in the piston 1 , in particular in the outer piston 2 , in which, when the current coil 14 is energized, its magnetic field in the coil 12 causes one Induction voltage is generated, which is used in the aforementioned devices 10 , 10 ', 10 "for field generation. In addition, the stationary current coil 14 can consist of a coil or of a plurality of consecutively arranged, in the same direction or in opposite directions coil segments (not shown).

Zur selektiven Einstellung der jeweiligen Kompressionshöhe durch feldgesteuerte Änderung der Viskosität der rheologischen Flüssigkeit sind zwei Möglichkeiten ge­ geben. Im einen Fall sind felderzeugende Einrichtungen 10, 10', 10" in Wandungen der Innen- und Außen-Kolben 3, 2 derart angeordnet, daß über die rheologische Flüssigkeit in Steuerkammer 9 und Speicherkammer 7 durch gesteuert erhöhte Vis­ kosität bzw. hohe Zähflüssigkeit die Kompressionshöhe des Außenkolbens 2 relativ zum Innenkolben 3 festgelegt ist. In diesem Fall wird also der gesamte Vorrat an rheologischer Flüssigkeit mittels elektrischer oder magnetischer Felder im gesamten Kammer-System nahezu schlagartig eingedickt bzw. deren Viskosität so erhöht, daß Fließvorgänge zwischen der Steuerkammer 9 und der Speicherkammer 7 nahezu unterbunden sind. There are two options for selectively adjusting the respective compression level by field-controlled change in the viscosity of the rheological fluid. In one case, field-generating devices 10 , 10 ', 10 "are arranged in the walls of the inner and outer pistons 3 , 2 such that the rheological fluid in the control chamber 9 and storage chamber 7 is controlled by increased viscosity or high viscosity, the compression height of the outer piston 2 is fixed relative to the inner piston 3. In this case, the entire supply of rheological fluid is thickened almost suddenly in the entire chamber system by means of electrical or magnetic fields, or its viscosity is increased so that flow processes between the control chamber 9 and the storage chamber 7 are almost prevented.

Im zweiten Fall sind felderzeugende Einrichtungen 10, 10' um eine oder mehrere Durchbrechungen 8 im Kolbenboden des Innenkolbens 3 derart angeordnet, daß mittels der Feldliniendichte in der jeweiligen Durchbrechung 8 jeweils ein Propfen hochzähflüssiger rheologischer Flüssigkeit bewirkt ist zur Rückhaltung der in der Steuerkammer vorhandenen Flüssigkeit für die jeweilige Kompressionshöhe des Außenkolbens 2. Die Position des vorgenannten Propfens wird weiter dadurch unterstützt, daß die jeweilige Durchbrechung 8 im Kolbenboden des Innenkolbens 3 sich in Richtung Steuerkammer 9 konisch erweiternd oder doppelkonisch ausgebil­ det ist.In the second case, field-generating devices 10 , 10 'are arranged around one or more openings 8 in the piston crown of the inner piston 3 in such a way that the field line density in the respective opening 8 causes a grafting of highly viscous rheological liquid in order to retain the liquid present in the control chamber for the respective compression height of the outer bulb 2 . The position of the aforementioned plug is further supported by the fact that the respective opening 8 in the piston crown of the inner piston 3 is conically widening in the direction of the control chamber 9 or is double-conically ausgebil det.

Zum Ausgleich von Temperatureinflüssen ist in der Speicherkammer 7 des Innen­ kolbens 3 eine elastisch begrenzte Pufferkammer 5 vorgesehen mit einer Öffnung 6 in den Kurbelraum des nicht dargestellten Hubtriebwerkes.To compensate for temperature influences, an elastically limited buffer chamber 5 is provided in the storage chamber 7 of the inner piston 3 with an opening 6 in the crank chamber of the lifting engine, not shown.

Schließlich ist der Innenkolben 3 über elastische Anschläge 16 gegen den Außen­ kolben 2 abgestützt.Finally, the inner plunger 3 via elastic stops 16 is against the outer bulb 2 is supported.

Der Erfindung liegt folgendes Funktionsprinzip zugrunde:
Wird die Stromspule 14 nicht bestromt, so wird auch in der Induktionsspule 12 keine Spannung induziert und es entsteht somit auch im Bereich der Durchbrechung 8 als bevorzugter Ausgestaltung gemäß den Fig. 1 und 2 mit 5 kein elektrisches oder magnetisches Feld.The invention is based on the following functional principle:
If the current coil 14 is not energized, no voltage is induced in the induction coil 12 either, and there is thus no electric or magnetic field in the area of the opening 8 as a preferred embodiment according to FIGS. 1 and 2.

Die gewählte rheologische Flüssigkeit besitzt somit eine sehr niedrige Viskosität. Die Flüssigkeit kann also frei, entsprechend den Kraftverhältnissen zwischen Steuer­ kammer 9 und Speicherkammer 7 des Innenkolbens 3 strömen. Damit ist eine Ver­ änderung der Position des Innenkolbens 3 relativ zum Außenkolben 2 und damit eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses möglich.The chosen rheological fluid therefore has a very low viscosity. The liquid can thus flow freely, according to the force relationships between the control chamber 9 and the storage chamber 7 of the inner piston 3 . A change in the position of the inner piston 3 relative to the outer piston 2 and thus a change in the compression ratio is possible.

Wird die Stromspule 14 bestromt, wird in der Induktionsspule 12 eine Spannung induziert und es entsteht im Bereich der Durchbrechung 8 ein entsprechendes Feld. Die rheologische Flüssigkeit erreicht durch die Feldliniendichte in der Durch­ brechung 8 eine sehr hohe Viskosität bzw. sehr hohe Zähflüssigkeit und wirkt somit wie ein Ventil. Ist dieses Ventil geschlossen, und insbesondere durch eine zur Steuerkammer 9 hin konisch sich erweiternde Durchbrechung 8 unterstützt, kann kein Austausch der Flüssigkeiten zwischen der Steuerkammer 9 und der Speicher­ kammer 7 im Innenkolben 3 des Kolbens 1 stattfinden.If the current coil 14 is energized, a voltage is induced in the induction coil 12 and a corresponding field is created in the area of the opening 8 . The rheological fluid reaches a very high viscosity or very high viscosity due to the field line density in the opening 8 and thus acts like a valve. Is closed, this valve, and in particular by a control chamber 9 to the conically widening opening 8 supports, no exchange of liquids between the control chamber 9 and the storage chamber 7 can take place of the piston 1 in the inner piston. 3

Funktion der Kompressionseinstellung:
Ausgangspunkt der Betrachtungen soll sein, daß der Kolben 1 sich im oberen Tot­ punkt befindet und ein Einlaßventil 15 geöffnet ist, wobei der Kolben 1 durch das Hubtriebwerk über den Innenkolben 3 nach unten gezogen wird gemäß Abb. 2. Liegt an der äußeren Stromspule 14 keine Spannung an, besteht in der Durch­ brechung 8 kein Feld, so daß die rheologische Flüssigkeit eine niedrige Viskosität bzw. Dünnflüssigkeit aufweist. Bedingt durch die wirkenden Kräfte strömt die Flüs­ sigkeit von der Speicherkammer 7 in die Steuerkammer 9. Dadurch erhöht sich die Kolbenhöhe und damit die Verdichtung, Spätestens mit Erreichen des unteren Tot­ punktes hat sich beim Kolben 1 die maximale Kolbenhöhe gemäß Abb. 3 ein­ gestellt.Function of the compression setting:
The point of departure 14 is supposed to be that the piston 1 is in the top dead point, and an inlet valve 15 is opened, the piston 1 is pulled by the lift engine through the inner plunger 3 downwardly as shown in Fig. 2. If at the outer current coil no Voltage on, there is no field in the break through 8 , so that the rheological fluid has a low viscosity or thin fluid. Due to the acting forces, the liquid flows from the storage chamber 7 into the control chamber 9 . This increases the piston height and thus the compression. At the latest when the bottom dead center is reached, the maximum piston height according to FIG. 3 has set in piston 1 .

Im unteren Totpunkt kann entschieden werden, welche Verdichtung beim kommen­ den Arbeitsspiel erwünscht ist.At bottom dead center, you can decide which compression is to come the work cycle is desired.

Wird ein niedriges Verdichtungsverhältnis angestrebt, wird die Stromspule 14 nicht bestromt. Durch die auf den Kolbenboden des Außenkolbens 2 wirkende Kraft wird die Flüssigkeit aus der Steuerkammer 9 zurück in die Speicherkammer 7 verdrängt. Es stellt sich gemäß Abb. 4 eine niedrige Kolbenhöhe ein.If a low compression ratio is desired, the current coil 14 is not energized. Due to the force acting on the piston crown of the outer bulb 2 , the liquid is displaced out of the control chamber 9 back into the storage chamber 7 . As shown in Fig. 4, the piston height is low.

Wird dagegen zur Erzielung eines höheren Verdichtungsverhältnisses bei UT-Stel­ lung des Kolbens 1 die Stromspule 14 bestromt, so wird in der Durchbrechung 8 im Kolbenboden des Innenkolbens 3 ein Feld erzeugt, wodurch die rheologische Flüs­ sigkeit eine sehr hohe Viskosität erreicht mit der Wirkung eines als Ventil dienenden Propfens in der Durchbrechung 8. Somit bleibt ein relativ großes Flüssigkeits­ volumen in der Steuerkammer 9 erhalten und damit auch die gewünschte maximale Kolbenhöhe, womit ein hohes Verdichtungsverhältnis eingestellt ist gemäß Abb. 5.If, on the other hand, the current coil 14 is energized to achieve a higher compression ratio when the piston 1 is in position, a field is generated in the opening 8 in the piston crown of the inner piston 3 , whereby the rheological liquid reaches a very high viscosity with the effect of a Valve serving plug in the opening 8 . A relatively large volume of liquid is thus retained in the control chamber 9 and thus also the desired maximum piston height, which means that a high compression ratio is set as shown in FIG. 5.

Dieser Vorgang läßt sich auch so steuern, daß jede beliebige Zwischenstellung ein­ gestellt werden kann. Hierfür kann die Spule 14 mit Gleichspannung versorgt sein, zur Steigerung der Induktionsspannung in der Induktionsspule 12 dient Wechsel­ spannung.This process can also be controlled so that any intermediate position can be set. For this purpose, the coil 14 can be supplied with DC voltage, alternating voltage is used to increase the induction voltage in the induction coil 12 .

Soll über einige Zeit hinweg die Verdichtung nicht geändert werden, kann die äußere Stromspule 14 immer strombeaufschlagt sein, so daß während dieser Zeit kein Austausch der Flüssigkeit zwischen den Kammern stattfinden kann.If the compression should not be changed over a period of time, the outer current coil 14 can always be energized, so that no exchange of liquid between the chambers can take place during this time.

An Vorteilen der Erfindung sind zu nennen ein frei einstellbares Verdichtungs­ verhältnis ohne grundlegende Änderungen an der Hubkolbenmaschine, insbeson­ dere Brennkraftmaschine. Insbesondere für Brennkraftmaschinen ist weiter eine individuelle Steuerung der einzelnen Zylinder realisierbar. Weiter entfallen separate Stellglieder.Advantages of the invention include a freely adjustable compression ratio without fundamental changes to the reciprocating machine, in particular their internal combustion engine. Another is especially for internal combustion engines Individual control of the individual cylinders can be implemented. There are also no separate ones Actuators.

Claims (11)

1. Kolben mit variabler Kompressionshöhe für eine Hubkolbenmaschine, insbe­ sondere Brennkraftmaschine,
  • - umfassend einen mit einem Hubtriebwerk verbundenen Innenkolben (3) und
  • - einen relativ zu diesem gesteuert verstellbaren, in einem Hubzylinder (13) einen Arbeitsraum (17) begrenzenden Außenkolben (2), dessen einer jeweiligen Kompressionshöhe entsprechender Abstand relativ zum Innenkolben (3) mittels einer gesteuerten/geregelten Flüs­ sigkeitsmenge in einer zwischen Innen- und Außen-Kolben (3, 2) an­ geordneten Steuerkammer (9) einstellbar ist,dadurch gekennzeichnet,
  • - daß eine rheologische Flüssigkeit von konstanter Menge in einem im Kolben (1) vorgesehenen kommunizierenden Kammer-System bevor­ ratet ist, wobei
  • - das Kammer-System die Steuerkammer (9) und eine im Innenkolben (3) ausgebildete, mit der Steuerkammer (9) über eine Durchbrechung (8) im Kolbenboden des Innenkolbens (3) verbundene Speicher­ kammer (7) umfaßt, aus der
  • - in die Steuerkammer (9) über Bewegungen des Kolbens (1) die rheologische Flüssigkeit zugeführt und eine der jeweiligen Kom­ pressionshöhe entsprechende Teilmenge mittels feldgesteuert ver­ änderbarer Viskosität bevorratet gehalten ist.
1. pistons with variable compression height for a reciprocating piston engine, in particular a particular internal combustion engine,
  • - comprising an inner piston ( 3 ) and connected to a lifting engine
  • - An adjustable relative to this, in a lifting cylinder ( 13 ) a working space ( 17 ) delimiting outer piston ( 2 ), the distance of which corresponds to a respective compression height relative to the inner piston ( 3 ) by means of a controlled / regulated liquid quantity in a between inner and The outer piston ( 3 , 2 ) is adjustable on an ordered control chamber ( 9 ), characterized in that
  • - That a rheological fluid of constant amount in a provided in the piston ( 1 ) communicating chamber system is advised before
  • - The chamber system, the control chamber ( 9 ) and one in the inner piston ( 3 ) formed, with the control chamber ( 9 ) via an opening ( 8 ) in the piston crown of the inner piston ( 3 ) connected storage chamber ( 7 ) from
  • - In the control chamber ( 9 ) via movements of the piston ( 1 ), the rheological fluid is supplied and a portion corresponding to the respective compression level is kept in stock by means of field-controlled, variable viscosity.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß in den die Steuerkammer (9) begrenzenden Wandabschnitten des Außenkolbens (2) und/oder
  • - in den die Speicherkammer (7) begrenzenden Wandungen des In­ nenkolbens (3) jeweils
  • - Einrichtungen (10, 10', 10") zur Erzeugung elektrischer und/oder magnetischer Felder angeordnet sind.
2. Piston according to claim 1, characterized in
  • - That in the control sections ( 9 ) delimiting wall sections of the outer bulb ( 2 ) and / or
  • - In the storage chamber ( 7 ) delimiting walls of the inner piston ( 3 ) in each case
  • - Devices ( 10 , 10 ', 10 ") for generating electrical and / or magnetic fields are arranged.
3. Kolben nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich­ tungen (10, 10', 10") für elektrische Felder als Kondensatorplatten und für magnetische Felder als Spulen gestaltet sind.3. Piston according to claim 1 and 2, characterized in that the Einrich lines ( 10 , 10 ', 10 ") are designed for electrical fields as capacitor plates and for magnetic fields as coils. 4. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (10, 10', 10") induktiv angesteuert und mit Induktions­ spannungen beaufschlagt sind.4. Piston according to claims 1 to 3, characterized in that the devices ( 10 , 10 ', 10 ") are driven inductively and are charged with induction voltages. 5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß jeder Hubzylinder (13) mit einer stationär angeordneten, an­ steuerbaren Stromspule (14) ausgerüstet ist, der
  • - im Kolben (1) des jeweiligen Hubzylinders (13) eine Induktionsspule (12) zugeordnet ist, die
  • - mit den Einrichtungen (10, 10', 10") zur Felderzeugung in span­ nungsführender Verbindung steht.
5. Piston according to claim 4, characterized in
  • - That each lifting cylinder ( 13 ) is equipped with a stationary, controllable current coil ( 14 )
  • - In the piston ( 1 ) of the respective lifting cylinder ( 13 ) an induction coil ( 12 ) is assigned, which
  • - Is in the voltage-carrying connection with the devices ( 10 , 10 ', 10 ") for field generation.
6. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß felderzeugende Einrichtungen (10, 10', 10") in Wandungen der Innen- und Außen-Kolben (3, 2) derart angeordnet sind,
  • - daß über die rheologische Flüssigkeit in Steuerkammer (9) und Spei­ cherkammer (7) durch gesteuert erhöhte Viskosität bzw. Zähflüssig­ keit die Kompressionshöhe des Außenkolbens (2) relativ zum Innen­ kolben (3) festgelegt ist.
6. Piston according to claims 1 to 5, characterized in
  • - That field-generating devices ( 10 , 10 ', 10 ") in the walls of the inner and outer pistons ( 3 , 2 ) are arranged such
  • - That about the rheological fluid in the control chamber ( 9 ) and SpeI cherkammer ( 7 ) by controlled increased viscosity or viscous speed, the compression height of the outer piston ( 2 ) relative to the inner piston ( 3 ) is fixed.
7. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß felderzeugende Einrichtungen (10, 10', 10") um eine oder meh­ rere Durchbrechungen (8) im Kolbenboden des Innenkolbens (3) der­ art angeordnet sind, daß
  • - mittels der Feldliniendichte in der jeweiligen Durchbrechung (8) je­ weils ein Propfen hochzähflüssiger rheologischer Flüssigkeit bewirkt ist zu deren Rückhaltung in der Steuerkammer (9) für die jeweilige Kompressionshöhe.
7. Piston according to claims 1 to 5, characterized in
  • - That field-generating devices ( 10 , 10 ', 10 ") are arranged around one or more openings ( 8 ) in the piston crown of the inner piston ( 3 ) of the type that
  • - By means of the field line density in the respective opening ( 8 ) each time a plug of highly viscous rheological fluid is caused to retain it in the control chamber ( 9 ) for the respective compression level.
8. Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Durchbrechung (8) im Kolbenboden des Innenkolbens (3) sich in Richtung Steuerkammer (9) konisch erweiternd oder doppelkonisch ausgebildet ist.8. Piston according to claim 7, characterized in that the respective opening ( 8 ) in the piston crown of the inner piston ( 3 ) in the direction of the control chamber ( 9 ) is conically widening or double-conical. 9. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speicherkammer (7) des Innenkolbens (3) eine elastisch begrenzte Puffer­ kammer (5) vorgesehen ist mit einer Öffnung (6) in den Kurbelraum des Hubtriebwerkes.9. Piston according to claims 1 to 8, characterized in that in the storage chamber ( 7 ) of the inner piston ( 3 ) an elastically limited buffer chamber ( 5 ) is provided with an opening ( 6 ) in the crank chamber of the lifting engine. 10. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (3) über elastische Anschläge (16) gegen den Außenkolben (2) abstützbar ist.10. Piston according to claims 1 to 9, characterized in that the control piston ( 3 ) can be supported via elastic stops ( 16 ) against the outer piston ( 2 ). 11. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromspule (14) mit Gleichspannung und/oder Wechselspannung versorgt ist.11. Piston according to claims 1 to 10, characterized in that the current coil ( 14 ) is supplied with DC voltage and / or AC voltage.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1236876A3 (en) * 2001-01-16 2002-11-27 Ford Global Technologies, Inc. A variable compression ratio engine
FR2890693A1 (en) * 2005-09-13 2007-03-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR VARYING THE COMPRESSION RATE OF A CYLINDER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING SUCH A DEVICE
DE102006015265A1 (en) * 2006-04-01 2007-10-31 Audi Ag Internal combustion engine`s e.g. diesel engine, piston, for commercial vehicle, has piston shaft and piston head, whose part such as cap, dome or cavity is controlled in reversibly adjustable manner after installing piston into engine
DE102007040699A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Robert Bosch Gmbh Reciprocating-piston internal combustion engine e.g. petrol engine, for use in e.g. passenger car, has magnetic field generating device generating variable magnetic field which appears at actuator so that compression ratio is adjusted
DE202014102824U1 (en) 2014-06-18 2014-07-17 Ford Global Technologies, Llc Reciprocating engine and motor vehicle
RU2537991C1 (en) * 2013-11-06 2015-01-10 Николай Иванович Кузин Power plant
DE102015210597A1 (en) 2014-06-18 2015-12-24 Ford Global Technologies, Llc Reciprocating engine and motor vehicle
DE102014211718A1 (en) 2014-06-18 2015-12-24 Ford Global Technologies, Llc Reciprocating engine and motor vehicle
US10494995B2 (en) 2015-08-10 2019-12-03 Avl List Gmbh Reciprocating piston engine, in particular internal combustion engine
US11371426B2 (en) 2016-05-31 2022-06-28 Avl List Gmbh Reciprocating piston machine and method and device for diagnosing and/or controlling a reciprocating piston machine
US11421587B2 (en) 2016-05-31 2022-08-23 Avl List Gmbh Method and system for diagnosing and/or controlling a reciprocating engine having a variable compression ratio

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4038549C1 (en) * 1990-12-04 1992-01-09 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De IC engine oil pressure regulator - has piston control chamber connected to oil circuit pump assembly
DE19604182A1 (en) * 1995-03-20 1996-09-26 Ford Werke Ag Accessories drive for IC engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4038549C1 (en) * 1990-12-04 1992-01-09 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De IC engine oil pressure regulator - has piston control chamber connected to oil circuit pump assembly
DE19604182A1 (en) * 1995-03-20 1996-09-26 Ford Werke Ag Accessories drive for IC engine

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6679203B2 (en) 2001-01-16 2004-01-20 Ford Global Technologies, Llc Variable compression ratio internal combustion engine using field-sensitive fluid
EP1236876A3 (en) * 2001-01-16 2002-11-27 Ford Global Technologies, Inc. A variable compression ratio engine
FR2890693A1 (en) * 2005-09-13 2007-03-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR VARYING THE COMPRESSION RATE OF A CYLINDER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING SUCH A DEVICE
WO2007031686A1 (en) * 2005-09-13 2007-03-22 Peugeot Citroën Automobiles Sa. Device for varying compression ratio of an internal combustion engine cylinder and internal combustion engine comprising same
DE102006015265A1 (en) * 2006-04-01 2007-10-31 Audi Ag Internal combustion engine`s e.g. diesel engine, piston, for commercial vehicle, has piston shaft and piston head, whose part such as cap, dome or cavity is controlled in reversibly adjustable manner after installing piston into engine
DE102007040699A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Robert Bosch Gmbh Reciprocating-piston internal combustion engine e.g. petrol engine, for use in e.g. passenger car, has magnetic field generating device generating variable magnetic field which appears at actuator so that compression ratio is adjusted
RU2537991C1 (en) * 2013-11-06 2015-01-10 Николай Иванович Кузин Power plant
DE202014102824U1 (en) 2014-06-18 2014-07-17 Ford Global Technologies, Llc Reciprocating engine and motor vehicle
DE102015210597A1 (en) 2014-06-18 2015-12-24 Ford Global Technologies, Llc Reciprocating engine and motor vehicle
DE102014211718A1 (en) 2014-06-18 2015-12-24 Ford Global Technologies, Llc Reciprocating engine and motor vehicle
US9683493B2 (en) 2014-06-18 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Method and system for adjusting a compression ratio
US10494995B2 (en) 2015-08-10 2019-12-03 Avl List Gmbh Reciprocating piston engine, in particular internal combustion engine
US11371426B2 (en) 2016-05-31 2022-06-28 Avl List Gmbh Reciprocating piston machine and method and device for diagnosing and/or controlling a reciprocating piston machine
US11421587B2 (en) 2016-05-31 2022-08-23 Avl List Gmbh Method and system for diagnosing and/or controlling a reciprocating engine having a variable compression ratio

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