DE3346966C2

DE3346966C2 -

Info

Publication number: DE3346966C2
Application number: DE19833346966
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7141 Benningen De Bierkant; Felix 7146 Tamm De Vuckovic
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1983-12-24
Filing date: 1983-12-24
Publication date: 1988-12-08
Also published as: DE3346966A1

Description

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

Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Tauchkolben mit veränderlicher Kompressionshöhe (VKH-Kolben) ist z.B. aus der DE 27 79 043 C2 bekannt.A plunger built on this principle with variable compression height (VKH piston) is e.g. known from DE 27 79 043 C2.

Diese Kolben arbeiten derart, daß bei Überschreitung eines bestimmten Druckes in dem Verbrennungsraum das frei bewegliche Bodenteil in Richtung Kompressionshö henverringerung des Kolbens verschoben wird. Wann eine solche Kompressionshöhenerniedrigung erfolgt, wird durch den Grenzdruck, bei dem das Druckbegren zungsventil in der Steuerkammer anspricht, bestimmt. Im übrigen wird das Bodenteil bei jeder Umdrehung in folge der auf die Dämpfungskammer im Bereich des obe ren Totpunktes des Kolbenhubes wirkenden Massenkraft des Bodenteiles in Richtung Kompressionshöhenvergrö ßerung verschoben. Die Kompressionshöhenveränderung pro Arbeitsspiel ergibt sich aus der Differenz der Kompressionshöhenvergrößerung, die über die Größe des Dämpfungskammer bestimmt wird und von der Kompressi onshöhenverkleinerung, die von dem Durckbegrenzungs ventil, der Motordrehzahl (bzw. Öffnungszeit des Druckbegrenzungsventiles) und dem Öldruck in der Steuerkammer abhängig ist.These pistons work in such a way that when exceeded a certain pressure in the combustion chamber freely movable bottom part in the direction of compression height the piston is moved. When such a decrease in compression height occurs, is determined by the limit pressure at which the pressure limit control valve in the control chamber responds, determines. Incidentally, the bottom part is in with every revolution follow the on the damping chamber in the area of the above Ren dead center of the piston stroke acting mass force of the bottom part in the direction of the compression height increase Change postponed. The change in compression height per work cycle results from the difference of Compression height increase that is larger than the size of the Damping chamber is determined and by the compression on height reduction by the pressure limitation valve, the engine speed (or opening time of the Pressure relief valves) and the oil pressure in the Tax chamber is dependent.

Ein bei einem bestimmten Zünddruck festgelegter Gleichgewichtszustand (d.h. gleiche Kompressionshö henvergrößerung 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 Verände rung der Öffnungszeit des Druckbegrenzungsventils von erheblich höherem Einfluß als diejenige der Massen kraft.A set at a certain ignition pressure Equilibrium state (i.e. equal compression levels enlargement and reduction) can only observed at a certain engine speed will. Because with changing the speed changes itself due to the inertial force of the piston crown part Oil pressure in the control chamber as well as the opening time of the pressure relief valve. Here is the changes the opening time of the pressure relief valve from much greater influence than that of the masses force.

Diese Problematik ist an sich bekannt und z.B. in den US-PS 31 61 112 und US-PS 33 03 831 ausführlich be schrieben. Zur Beherrschung dieses Problemes wird in jenen Schriften jeweils eine Ausführung für das Druckbegrenzungsventil vorgeschlagen, bei der sich die Öffnungszeiten für das Druckbegrenzungsventil mit steigender Drehzahl des Motors vergrößern. Bei beiden Ausführungsarten lassen sich die Öffnungszeiten bei sich ändernden Drehzahlen nicht so genau steuern, daß ein konstantes Regelverhalten des Kolbens in allen Drehzahlbereichen sicher gewährleistet ist. Bei der in US-PS 31 61 112 angewendeten Methode kommt noch hinzu, daß ein konstruktiv recht komplizierter und störanfälliger Aufbau des Druckbegrenzungsventiles notwendig ist.This problem is known per se and e.g. in the US-PS 31 61 112 and US-PS 33 03 831 be detailed wrote. To master this problem, in an execution for each of those writings Pressure relief valve proposed at the opening times for the pressure relief valve with Increase the increasing speed of the motor. By both The opening times can be found at do not control changing speeds so precisely that a constant control behavior of the piston in all Speed ranges is guaranteed. In the method used in US Pat. No. 3,161,112 is still to come added that a constructively complex and fault-prone construction of the pressure relief valve necessary is.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, das Problem des sich mit verändernder Dreh zahl ändernden Regelverhaltens des VKH-Kolbens mit konstruktiv verhältnismäßig einfachen Mitteln genauer und sicherer zu lösen.Proceeding from this, the object of the invention reasons, the problem of changing rotation number of changing control behavior of the VKH piston constructively relatively simple means more accurate and more secure to solve.

Erreicht wird dies durch eine drehzahlabhängige Ver änderung des Strömungsquerschnittes der Drosselöff nung zwischen der Steuer- und Dämpfungskammer gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentan spruchs 1.This is achieved through a speed-dependent Ver Change in the flow cross section of the throttle opening between the control and damping chamber according to the features of the characterizing part of the patent saying 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 particularly useful can be reached.

Anspruch 3 beschreibt eine Dämpfungsmaßnahme für den Stößel des Ventils nach Anspruch 2. Durch diese Dämp fungsmaßnahme wird bewirkt, daß der Ventilstößel zum einen bei gleichbleibender Drehzahl eine stabile Lage einnimmt und zum anderen nicht ungedämpft an das Ven tilgehäuse anschlagen kann.Claim 3 describes a damping measure for the Tappet of the valve according to claim 2. By this damper measure is caused that the valve lifter to a stable position at constant speed occupies and on the other hand not undamped to the Ven can strike the housing.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge stellt. Es zeigenAn embodiment is shown in the drawing poses. Show it

Fig. 1 jeweils eine Hälfte eines kompletten VKH-Kolbens in zueinander um 90 Grad versetzten Längsschnitten Fig. 2 das erfindungsgemäße Ventil zwischen Steuer- und Dämpfungskammer als Ausschnitt entsprechend dem Pfeil in Fig. 1 Fig. 1 one half of a complete VKH piston in mutually offset by 90 degrees longitudinal sections Fig. 2 valve of the invention between control and damping chamber as a detail indicated by the arrow in Fig. 1

Der Kolbenbodenteil 1 ist gegenüber den mit dem Kol benbolzen 15 verbundenen Kolbeninnenteil 2 zur Verän derung der Kompressionshöhe des Kolbens axial ver schiebbar. Der für die Führung des Kolbens hauptsäch lich verantwortliche Kolbenschaft 16 ist unabhängig von dem Innenteil 2 an dem Kolbenbolzen 15 gelagert.The piston head part 1 is compared to the piston pin 15 connected to the piston inner part 2 to change the compression height of the piston axially ver. The piston shaft 16 mainly responsible for guiding the piston is mounted on the piston pin 15 independently of the inner part 2 .

Die Kompressionshöhenveränderung erfolgt durch Füllen und Leeren der Steuerkammer 4 und Dämpfungskammer 5, wobei sich deren Volumina jeweils in reziprokem Ver hältnis zueinander verändern. Das die beiden genann ten Kammern steuernde Drucköl wird durch das Innere des Kolbenbolzens 15 über ein Rückschlagventil 17 zu geführt. Zur Verbindung der Dämpfungskammer 5 mit der Steuerkammer 4 dienen ein in Richtung zur Steuerkam mer 4 sperrendes Rückschlagventil 19 sowie ein steu erbares Ventil 6. Aus der Steuerkammer 4 wird das Drucköl über ein Druckbegrenzungsventil 18 zurück in den Motor-Kurbelraum geführt.The change in compression height is carried out by filling and emptying the control chamber 4 and damping chamber 5 , the volumes of which each change in a reciprocal relationship to one another. The two genann th chambers controlling pressure oil is guided through the inside of the piston pin 15 via a check valve 17 . To connect the damping chamber 5 with the control chamber 4 serve in the direction of Steuererkam mer 4 check valve 19 and a steu erable valve 6th From the control chamber 4 , the pressure oil is fed back into the engine crankcase via a pressure relief valve 18 .

Das steuerbare Ventil 6 ist zwischen der Steuerkammer 4 und der Dämpfungskammer 5 in einer Bohrung 3 ange ordnet. Es besteht aus einem zylindrischen Ventilge häuse 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 Ventilgehäuseöffnung 12 in Deckung, so kann ein Flüssigkeitsaustausch zwi schen den beiden Kammern 4 und 5 erfolgen.The controllable valve 6 is arranged between the control chamber 4 and the damping chamber 5 in a bore 3 . It consists of a cylindrical Ventilge housing 7 , a plunger 8 and a plunger 8 in the valve housing 7 acting spring 9th The tappet 8 has a circumferential groove 10 which is connected to the control chamber 4 via lines 11 . If the circumferential groove 10 and a valve housing opening 12 arranged in the valve housing 7 are in register, a liquid exchange can take place between the two chambers 4 and 5 .

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 Um fangsrille 70 des Stößels 8 freigegebene Quer schnittsbereich der Ventilgehäuseöffnung 12 verklei nert wird. Damit ist die vorgegebene Aufgabe, nach der bei steigender Motordrehzahl die je Hub erfol gende Kompressionshöhenverminderung entsprechend der sich verkleinernden Öffnungszeit des Druckbegren zungsventiles 18 in der Steuerkammer 4 verkleinert werden soll, auf einfache und sichere Weise erreicht.With increasing speed of the motor, the spring 9 due to the forces acting on them inertial force of the plunger 8 compressed with the result that is nert of the order retaining groove 70 of the plunger shared 8 are cross-sectional area of the valve housing opening 12 verklei. Thus, the predetermined task is to be reduced in a simple and safe manner after increasing the engine speed, the compression height reduction which takes place in accordance with the decreasing opening time of the pressure limiting valve 18 in the control chamber 4 .

Durch eine Verlängerung der in Achsrichtung des Stö ßels 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 Drosselöffnung 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 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 zur der Drosselöffnung 13 angeordnete Einwege-Rück schlagventil vorgesehen werden, das einen größeren Strömungsquerschnitt als die Drosselöffnung 13 auf weist und in denjenigen Bewegungszuständen des Kol bens sperrt, in denen der Stößel 8 stärker gedämpft werden soll. Bei gesperrtem Einwege-Rückschlagventil kann dann nur der kleinere Querschnitt der Drosse löffnung 13 durchströmt werden.By extending the line 11 in the axial direction of the tappet to the lower end of the tappet 8 , at which it opens into a throttle opening 13 , damping of the tappet 8 is achieved in engine operation. The throttle opening 13 is formed as possible so that the plunger 8 is damped more as the flow cross section of the valve housing opening 12 (ie deceleration of the piston in the direction of bottom dead center) than with a decreasing cross section of this opening 12 . In the embodiment, this is achieved in that a conical extension 14 is formed on the throttle opening 13 in the direction of the piston crown. Instead of the conical extension, a one-way check valve arranged parallel to the throttle opening 13 could also be provided, which has a larger flow cross-section than the throttle opening 13 and locks in those movement states of the piston in which the plunger 8 is to be damped more. When the one-way check valve is blocked, only the smaller cross section of the throttle opening 13 can be flowed through.

Claims

1. Plunger with variable compression height with the following features:

a) a bottom part ( 1 ) is held telescopically displaceably on an inner part ( 2 ) which is articulated with the piston pin,
b) there are provided a first chamber and a second chamber which is adjacent in the piston longitudinal axis and connected to the first chamber
c) the two chambers (control chamber 4 and damping chamber 5 ) are sealed against one another and are each delimited both by the base part ( 1 ) and by the inner part ( 2 ), a region of the inner part ( 2 ) separating the two chambers axially from one another,
d) the two chambers ( 4 , 5 ) can be filled with a compressible liquid,
e) the volumes of the two chambers ( 4 , 5 ) can be reciprocally changed by a relative movement between the inner ( 2 ) and the bottom part ( 1 ) in the longitudinal axis of the piston,
f) the control chamber ( 4 ) is provided with three valves, namely a check valve ( 17 ) for supplying the incompressible liquid, a pressure relief valve ( 18 ) for removing the incompressible liquid and one leading into the damping chamber ( 5 ) and only in this direction flow-through further check valve ( 19 ),
g) parallel to the check valve ( 19 ) ver binds the two otherwise closed chambers ( 4 , 5 ) a throttle bore, characterized in that the throttle bore is designed as a controllable valve ( 6 ) which increases the flow cross section of the throttle bore ( 3 ) Motor speed reduced.

2. Plunger according to claim 1, characterized in that the controllable valve ( 6 ) has the following features:

a) in a valve housing ( 7 ) aligned with its longitudinal axis in the stroke direction of the plunger, a valve tappet ( 8 ) is mounted to be longitudinally displaceable,
b) an opening ( 12 ) is provided in the peripheral wall of the valve housing ( 7 ) -man means,
c) the tappet ( 8 ) is acted upon by a force of a spring ( 9 ) pointing towards the lower end of the plunger,
d) the plunger (8) has on its circumferential surface a with the control chamber (4 communicating opening) (circumferential groove 19) which) ei NEN different sized surface area of the valve housing opening (12) releases depending on the axial position of the plunger (8,
e) the overlapping areas of the openings ( 12 , circumferential groove 10 ) are largest in the rest position of the plunger.

3. plunger according to claim 2, characterized in that the plunger ( 8 ) with one end adjoins - when moving the plunger against its spring force - enlarging and filling with incompressible liquid speed filling chamber in which only one for the outlet of the liquid Throttle opening ( 13 ) is available.