DE3346966A1

DE3346966A1 - Trunk piston with variable compression level for combustion engines

Info

Publication number: DE3346966A1
Application number: DE19833346966
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7141 Benningen Bierkant; Felix 7146 Tamm Vuckovi&ccaron;
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1983-12-24
Filing date: 1983-12-24
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE3346966C2

Abstract

In the case of a trunk piston with variable compression level for combustion engines, in which piston parts telescopically arranged inside one another permit a variation in compression level, as a function of the combustion chamber pressure, by variation of the volume of fluid-filled control chambers, a measure is proposed for achieving a control behaviour independent of the engine speed. This consists of reducing the cross-section of a throttle bore (3) provided between a control chamber (4) and a damping chamber (5) as the engine speed increases. <IMAGE>

Description

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Tauchkolben mit veränderlicher Kompressionshöhe für Verbrennungsmotoren Plungers with variable compression height for internal combustion engines

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben mit veränderlicher Kompressionshöhe für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a plunger with variable compression height for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Tauchkolben mit verän-derlicher Kompressionshöhe (VKH-Kolben) ist z. B. aus der DE 27 19 043 C2 bekannt.A plunger built according to this principle with a variable Compression height (VKH piston) is z. B. from DE 27 19 043 C2 known.

Diese Kolben arbeiten derart, daß bei Überschreitung eines bestimmten Druckes in dem Verbrennungsraum das frei bewegliche Bodenteil in Richtung Kompressionshöhen-Verringerung des Kolbens verschoben wird. Wann eine solche Kompressionshöhenerniedrigung erfolgt, wird durch den Grenzdruck, bei dem das Druckbegrenzungsventil in der Steuerkammer anspricht, bestimmt. Im übrigen wird das Bodenteil bei jeder Umdrehung infolge der auf die Dämpfungskammer im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbenhubes wirkenden Massenkraft des Bodenteiles in Richtung Komressionshöhenvergrößerung verschoben. Die Kompressionshöhenveränderung pro Arbeitsspiel ergibt sich aus der Differenz der Kompressionshöhen-Vergrößerung, die über die Größe des Querschnitts der Drossel-Bohrung zwischen Steuer- und Dämpfungskammer bestimmt wird und von der Kompressionshöhen-Verkleinerung, die von dem Druckbegrenzungsventil, der Motordrehzahl (bzw. Öffnungszeit desThese pistons work in such a way that when a certain pressure is exceeded in the combustion chamber the freely movable Bottom part is shifted in the direction of compression height reduction of the piston. When such a compression height decrease takes place, is determined by the limit pressure at which the pressure relief valve in the control chamber responds, certainly. In addition, the bottom part with each revolution as a result of the on the damping chamber in the area of the upper Moved dead center of the piston stroke acting inertia force of the bottom part in the direction of compression height increase. The change in compression height per work cycle results from the difference in the compression height increase, which is determined by the size of the cross section of the throttle bore between the control and damping chamber and by the compression height reduction, which is determined by the pressure relief valve, the engine speed (or opening time of the

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Druckbegrenzungsventiles) und dem Öldruck in der Steuerkammer abhängig ist.Pressure relief valve) and the oil pressure in the control chamber.

Ein bei einem bestimmten Zünddruck festgelegter Gleichgewichtszustand (d. h. gleiche Kompressionshöhen-Vergrößerung und -Verkleinerung) kann allerdings nur bei einer bestimmten Motordrehzahl eingehalten werden. Denn mit Veränderung der Drehzahl verändert sich infolge der Massenkraft des Kolbenbodenteils der Öldruck in der Steuerkammer sowie die Öffnungszeit des Druckbegrenzungsventils. Dabei ist die Veränderung der Öffnungszeit des Druckbegrenzungsventils von erheblich höherem Einfluß als diejenige der Massenkraft.A state of equilibrium established at a certain ignition pressure (i.e. equal compression height increase and decrease) can only be done with a specific one Engine speed are maintained. Because as the speed changes, the inertia force changes of the piston crown part, the oil pressure in the control chamber and the opening time of the pressure relief valve. Included the change in the opening time of the pressure relief valve is of significantly greater influence than that of the Inertial force.

Diese Problematik ist an sich bekannt und z. B. in der US-PS 3,161,112 ausführlich beschrieben·. Zur Beherrschung dieses Problemes wird in jener Schrift eine Ausführung für das Druckbegrenzungsventil vorgeschlagen, bei der sich die Öffnungszeiten für das Druckbegrenzungsventil mit steigender Drehzahl des Motors vergrößern. Diese Maßnahme erfordert allerdings einen recht komplizierten und störanfälligen Aufbau des Druckbegrenzungsventiles.This problem is known per se and z. Detailed description, for example, in US Pat. No. 3,161,112. To master this Problem is proposed in that document an embodiment for the pressure relief valve in which the Opening times for the pressure relief valve with increasing Increase the speed of the motor. However, this measure requires a very complicated and failure-prone structure of the pressure relief valve.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem Problem des sich mit verändernder Drehzahl ändernden Regelverhaltens des VKH-Kolbens auf konstruktiv einfachere Weise zu begegnen.Proceeding from this, the invention is based on the object of the problem of the changing speed with changing Counteracting the control behavior of the VKH piston in a structurally simpler way.

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Gelöst wird.diese Aufgabe durch eine drehzahlabhängige Veränderung des Strömungsguerschnittes der Drosselöffnung zwischen der Steuer- und Dämpfungskammer gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.This task is solved by a speed-dependent Change of the flow cross-section of the throttle opening between the control and damping chamber according to the features of the characterizing part of claim 1.

Anspruch 2 beschreibt eine Ventilanordnung, mit der diese Querschnittsveränderung besonders zweckmäßig erreicht werden kann.Claim 2 describes a valve arrangement with which this cross-sectional change can be achieved particularly expediently can.

Anspruch 3 beschreibt eine Dämpfungsmaßnahme für den Stößel des Ventils nach Anspruch 2. Durch diese Dämfpungsmaßnahme wird bewirkt, daß der Ventilstößel zum einen bei gleichbleibender Drehzahl eine stabile Lage einnimmt und zum andern nicht ungedämpft an das Ventilgehäuse anschlagen kann.Claim 3 describes a damping measure for the tappet of the valve according to claim 2. By this damping measure causes the valve tappet to assume a stable position at a constant speed on the one hand and on the other hand cannot strike the valve housing without being dampened.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:An exemplary embodiment is shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 jeweils eine Hälfte eines kompletten VKH-Kolbens in zueinander um 90° versetzten Längsschnitten.1 each half of a complete VKH piston offset from one another by 90 ° Longitudinal sections.

Fig. 2 das erfindungsgemäße Ventil zwischenFig. 2 the valve according to the invention between

Steuer- und Dämpfungskammer als Ausschnitt entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1.Control and damping chamber as a section according to arrow II in FIG. 1.

Der Kolben-Bodenteil 1 ist gegenüber den mit dem Kolbenbolzen 15 verbundenen Kolben-Innenteil 2 zur Veränderung der Kompressionshöhe des Kolbens axial verschiebbar. Der für die Führung des Kolbens hauptsächlich verantwortliche Kolbenschaft 16 ist unabhängig von dem Innenteil 2 an dem Kolbenbolzen 15 gelagert.The piston bottom part 1 can be changed in relation to the piston inner part 2 connected to the piston pin 15 the compression height of the piston axially displaceable. The one primarily responsible for guiding the piston Piston skirt 16 is independent of the inner part 2 on the Piston pin 15 supported.

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Die Kompressionshöhenänderung erfolgt durch Füllen und Leeren der Steuerkammer 4 und Dämpfungskammer 5, wobei sich deren Volumina jeweils in reziprokem Verhältnis zueinander verändern. Das die beiden genannten Kammern steuernde Drucköl wird durch das Innere des Kolbenbolzens 15 über ein Rückschlagventil 17 zugeführt. Zur Verbindung der Dämpfungskammer 5 mit der Steuerkammer 4 dienen ein in Richtung zur Steuerkammer 4 sperrendes Rückschlagventil 19 sowie ein Ventil 6. Aus der Steuerkammer 4 wird das Drucköl über ein Druckbegrenzungsventil 18 zurück in den Motor-Kurbelraum geführt.The compression height change takes place by filling and emptying the control chamber 4 and damping chamber 5, wherein their volumes change in a reciprocal relationship to one another. The one that controls the two chambers mentioned Pressurized oil is supplied through the interior of the piston pin 15 via a check valve 17. For connecting the damping chamber 5 with the control chamber 4 serve a check valve 19 blocking in the direction of the control chamber 4 as well a valve 6. From the control chamber 4, the pressurized oil is returned to the engine crank chamber via a pressure limiting valve 18 guided.

Das Ventil 6 ist zwischen der Steuerkammer 4 und der Dämpfungskammer 5 in einer Bohrung 3 angeordnet. Es besteht aus einem zylindrischen Ventilgehäuse 7, einem Stößel 8 sowie einer den Stößel 8 in dem Ventilgehäuse 7 beaufschlagenden Feder 9. Der Stößel 8 weist eine Umfangsrille 10 auf, die über Leitungen 11 mit der Steuerkammer 4 in Verbindung steht. Stehen die Umfangsrille 10 und eine in dem Ventilgehäuse 7 angeordnete Ventilgehäuse-Öffnung 12 in Deckung, so kann ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den beiden Kammern 4 und 5 erfolgen.The valve 6 is between the control chamber 4 and the damping chamber 5 arranged in a bore 3. It consists of a cylindrical valve housing 7, a plunger 8 as well a spring 9 acting on the plunger 8 in the valve housing 7. The plunger 8 has a circumferential groove 10 which is in communication with the control chamber 4 via lines 11. Are the circumferential groove 10 and one in the valve housing 7 arranged valve housing opening 12 in congruence, so a fluid exchange between the two chambers 4 and 5 take place.

Mit zunehmender Drehzahl des Motors wird die Feder 9 infolge der auf sie wirkenden Massenkraft des Stößels 8 zusammengedrückt mit der Folge, daß der von der Umfangsrille 10 des Stößels 8 freigegebene Querschnittbereich der Ventilgehäuseöffnung 12 verkleinert wird. Damit ist die vorgegebene Aufgabe, nach der bei steigender Motor-Drehzahlen die je Hub erfolgende Kompressionshöhenverminderung entsprechend der sich verkleinernden Öffnungszeit des Druckbegrenzungsventil^ in der Steuerkammer 4 verkleinert werden soll, auf einfache und sichere Weise erreicht.As the speed of the motor increases, the spring 9 is compressed as a result of the inertia force of the plunger 8 acting on it with the result that the cross-sectional area of the valve housing opening 12 exposed by the circumferential groove 10 of the tappet 8 is reduced. The given task is according to the compression height reduction that takes place per stroke with increasing engine speeds according to the decreasing opening time of the pressure relief valve ^ in the control chamber 4 is to be reduced to simple and safely achieved.

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Durch eine Verlängerung der in Achsrichtung des Stößels verlaufenden Leitung 11 bis an das untere Ende des Stößels 8, an dem sie in einer Drosselöffnung 13 ausmündet, wird im Motorbetrieb eine Dämpfung des Stößels 8 erreicht. Die DrQs^ selöffnung 13 wird dabei möglichst so ausgebildet, daß der Stößel 8 bei sich vergrößerndem Strömungsquerschnitt der Ventilgehäuse-Öffnung 12 (d. h. Verzögerung des Kolbens in Richtung unterer Totpunkt) stärker gedämpft wird als bei si, sich verkleinerndem Querschnitt dieser öffnung 12. Bei dem Ausführungsbeispiel wird das dadurch erzielt, daß in Richtung des Kolbenbodens eine konische Erweiterung 14 an die Drosselöffnung 13 angeformt ist. An Stelle der konischen Erweiterung könnte auch ein parallel zu der Drosselöffnung 13 angeordnete Einwegeventil vorgesehen werde,n, das einen größeren Strömungsquerschnitt als die Drossel-öffnung 13 aufweist und in denjenigen Bewegungszuständen des Kolbens sperrt, in denen der Stößel 8 stärker gedämpft werden soll. Bei gesperrtem Einwegeventil kann dann nur der kleinere Querschnitt der Drosselöffnung 13 durchströmt; werden. By extending the axis of the ram Line 11 to the lower end of the plunger 8, at which it opens into a throttle opening 13, damping of the plunger 8 is achieved during engine operation. The DrQs ^ sel opening 13 is designed as possible so that the plunger 8 with increasing flow cross-section of the Valve housing opening 12 (i.e. deceleration of the piston in the direction of bottom dead center) is dampened more than at si, decreasing cross-section of this opening 12. In the embodiment, this is achieved in that in In the direction of the piston head, a conical widening 14 is formed on the throttle opening 13. Instead of the conical Extension could also be provided a one-way valve arranged parallel to the throttle opening 13, n, which has a larger flow cross-section than the throttle opening 13 and in those states of motion of the piston blocks, in which the plunger 8 is to be dampened more. When the one-way valve is blocked, only the smaller cross section of the throttle opening 13 flows through; will.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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Claims

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Claims

1 / plunger with variable compression height for ^ internal combustion engines, consisting of an inner part (2) hinged to the piston pin and a telescopic part on it displaceably held bottom part (1) with a first and a second interconnected chamber, the Volumes move with a relative movement between the inner (2) and the bottom part (1) reciprocally change to one another and the one with an incompressible from the outside into the first Chamber (control chamber 4) introduced and discharged liquid are acted upon, and of which the control chamber (4) with an outward-facing one-way inlet valve (inlet valve 17), a pressure-dependent one-way outlet valve (Pressure relief valve 18) and one in the second chamber (damping chamber 5) leading in the direction of the Damping chamber (5) through which a further one-way valve (19) can flow and one parallel to the valve (6) into the damping chamber (5) leading throttle bore (3) is provided, while the damping chamber (5) except for the connections to Control chamber (4) has no further openings, characterized in that the flow cross-section the throttle bore (3) can be reduced in size as the engine speed increases.

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07.10.83
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QO / POPp

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2. plunger according to claim 1, characterized in that that a valve (6) with the following features is installed in the throttle bore (3):

a) in a valve housing (7) aligned with its longitudinal axis in the stroke direction of the plunger a valve tappet (8) mounted so as to be longitudinally displaceable.

b) an opening (12) is provided in the peripheral wall of the valve housing (7) jacket.

c) the plunger (8) is a force directed in the direction of the lower end of the plunger Spring (9) is applied,

d) the plunger (8) has a circumferential surface on its surface with the control chamber (4) in communication opening (circumferential groove 10), depending on the axial Position of the tappet (8) a different size * area of the valve housing opening (12) releases,

e) the mutual assignment of the two openings (10, 12) is such that the areas that overlap the opening are largest when the plunger is in the rest position.

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3. plunger piston according to claim 1 or 2, characterized g e k e η η draws that the plunger (8) with one end to a - when moving the plunger against its spring force - Enlarging and filling with incompressible liquid additional chamber adjoins, in which for the outlet of Liquid only one throttle opening (13) is available stands.

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