DE3416346A1

DE3416346A1 - Piston with adjustable compression height for combustion engines

Info

Publication number: DE3416346A1
Application number: DE19843416346
Authority: DE
Inventors: Ulrich 7500 Karlsruhe Stoll; Felix Dipl.-Ing. 7146 Tamm Vuckovic; Friedrich Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Wirbeleit
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1984-05-03
Filing date: 1984-05-03
Publication date: 1985-11-07
Also published as: DE3416346C2

Abstract

In a piston, the compression height of which can be adjusted during operation of the engine by control chambers (8, 9), to which oil is admitted, provided in the piston, it is proposed that the oil be introducible at constant pressure into the control chamber system (8, 9) irrespective of the engine speed. To this end a pressure control valve (15) is provided upstream of the inlet valve (12) of the control chamber system (8, 9). This pressure control valve may be incorporated, for example, into the piston pin (5). <IMAGE>

Description

Kolben mit veränderlicher Kompressionshöhe für Verbrennungsmotoren Pistons with variable compression height for internal combustion engines

Die Erfindung betrifft einen Kolben mit veränderlicher Kompressionshöhe (VKH-Kolben) für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston with variable Compression height (VKH piston) for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Derartige Kolben sind z. B. aus der DE-PS 17 51 703 bekannt. Bei dieser Bauart wird das zur Änderung der Kompressionshöhe notwendige Drucköl über das Pleuel und eine Zuführleitung mit Rückschlagventil im Innenteil des Kolbens der Steuerkammer zwischen Innenteil und Kolbenboden zugeführt. Da die Höhe des an dem Rückschlagventil anstehenden Druckes aufgrund der oszillierenden Ölsäule im Pleuel drehzahlabhängig variiert, besteht die Gefahr, daß die jeweils gewünschte Änderung der Kompressionshöhe durch Zuführen von Drucköl in die Steuerkammer nicht erreicht wird. Hier Abhilfe zu schaffen nämlich den Druck im Öl vor dem Rückschlagventil konstant zu halten -, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.Such pistons are z. B. from DE-PS 17 51 703 known. With this type of construction, this means changing the compression height necessary pressure oil via the connecting rod and a supply line with a check valve in the inner part of the piston of the control chamber between the inner part and the piston head. Because the height the pressure at the check valve varies as a function of the speed due to the oscillating oil column in the connecting rod, there is a risk that the respectively desired change in the compression height by supplying pressure oil into the control chamber is not achieved. To remedy this, namely the pressure in the oil upstream of the check valve is constant to keep - is the object of the present invention.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausführung des Kolbens·; nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1.This object is achieved by a design of the piston ·; according to the characterizing feature of claim 1.

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Anlage zur Eingabe ·.. cν 1 7 . '. * **\f.:.H 16 346.8 vom 03.-05. 34Appendix for input · .. cν 1 7. '. * ** \ f.:.H 16 346.8 from 03.-05. 34

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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment is shown in the drawing. It shows

Fig. 1 einen VKH-Kolben im Schnitt und Fig. 2 ein in den Kolbenbolzen integriertesFIG. 1 shows a VKH piston in section and FIG. 2 shows an integrated into the piston pin

Druckregelventil in zwei verschiedenen ; Stellungen im Schnitt.Pressure control valve in two different; Positions on average.

Ein Kolben 1 mit veränderlicher Kompressionshöhe (VKH-Kolben) für Verbrennungsmotoren besteht aus einem den Kolbenboden 2 umfassenden Außenteil 3, einem Schaft 32 und einem Innenteil 4, die über den Kolbenbolzen 5 mit dem Pleuel 6 verbunden sind. Die beiden Teile 3, 4 des Kolbens 1 sind relativ zueinander axial verschiebbar und schließen zwischen sich und einem Anschlag 7 eine erste Kammer 8 (Steuerkammer) und eine zweite Kammer 9 ein. Das über eine Zuführleitung 10 im Pleuel 6 in den hohlen Kolbenbolzen 5 zugeführte Öl gelangt während der Kompressionshöhen-Vergrößerung über ein Rückschlagventil 12 in die erste Kammer 8, wobei gleichzeitig Öl über die Drosselbohrung 11 aus der ersten in die zweite Kammer verdrängt wird.A piston 1 with variable compression height (VKH piston) for internal combustion engines consists of a piston crown 2 comprising outer part 3, a shaft 32 and an inner part 4, which are connected to the connecting rod 6 via the piston pin 5. The two parts 3, 4 of the piston 1 are axially displaceable relative to one another and close between them and one Stop 7 a first chamber 8 (control chamber) and a second chamber 9. Via a supply line 10 in the connecting rod 6 Oil fed into the hollow piston pin 5 passes through a check valve during the increase in the compression height 12 into the first chamber 8, at the same time oil being displaced via the throttle bore 11 from the first into the second chamber will.

Bei der Kompressionshöhen-Verkleinerung fließt das Öl aus der ersten Kammer 8 über das Druckbegrenzungsventil 14 in das Kurbelgehäuse, während gleichzeitig die zweite Kammer 9 über das Rückschlagventil 13 gefüllt wird.When the compression height is reduced, the oil flows from the first chamber 8 via the pressure relief valve 14 into the crankcase, while at the same time the second chamber 9 is filled via the check valve 13.

Um bei den verschiedensten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors die gewünschte, jeweils unterschiedliche Kompressionshöhe durch relatives Verschieben der beiden Teile 2, 3 des VKH-Kolbens 1 zueinander zu erreichen, ist Voraussetzung, daß vor dem Rückschlagventil 12 drehzahlunabhängig ein konstanter Öldruck ansteht. Um dies zu erreichen, wird dem Rückschlagventil 12 ein Druckregelventil 15 vorgeschaltet, das gemäß Fig. 2 in den Kolbenbolzen 5 integriert ist. Hierbei dient der einseitig geschlossene, hohle Kolbenbolzen 5To with the various operating conditions of the internal combustion engine the desired, different compression height by moving the two parts relative to each other Reaching 2, 3 of the VKH piston 1 to each other is a prerequisite that in front of the check valve 12 there is a constant oil pressure regardless of the speed. To do this, will the check valve 12 is preceded by a pressure control valve 15 which is integrated in the piston pin 5 according to FIG. 2. Here the hollow piston pin 5, which is closed on one side, is used

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als Ventilgehäuse, in dem ein Schieber 16, der über eine Feder 17 und eine Einstellschraube 18 vorgespannt ist, axial verschiebbar gelagert ist. Die Einstellschraube 18 ist durch eine Verdrehsicherung 19 feststellbar. Zur Zuführung von ÖL aus der Zuführleitung 10 des Pleuels 6 in den hohlen Kolbenbolzen 5 weist dieser auf seinem Umfang verteilte Zulaufbohrungen 20 und zur Abführung des Öls aus dem Kolbenbolzen ^r> in die Kammer 8 Ablaufbohrungen 21 auf. Der Schieber 16 ist an seinem einen Ende, an dem die Feder 17 anliegt, geschlossen und innen mit einer Sacklochbohrung 22 versehen, deren Querschnitt als erste Steuerfläche 23 für die Bewegung des Schiebers 16 zu betrachten ist. Am anderen Ende des Schiebers 16 weist dieser auf seinem äußeren Umfang eine umlaufende Aussparung 24 auf, die über Ablaufbohrungen 25 mit der Sacklochbohrung 22 in Verbindung steht. Der verbleibende Querschnitt 26 an diesem Ende des Schiebers dient als zweite Steuerfläche für die Schieberbewegung. Weitere auf dem Umfang des Schiebers 16 verteilte Zulaufbohrungen 27 stehen einerseits mit der Sacklochbohrung 22 und andererseits mit einer am Außenumfang des Schiebers 16 umlaufenden Nut 28 in Verbindung, deren Steuerkante 29 die Zulaufbohrungen 20 im Kolbenbolzen 5 auf- und zusteuert.as a valve housing in which a slide 16, which is pretensioned by a spring 17 and an adjusting screw 18, is mounted so as to be axially displaceable. The adjusting screw 18 can be locked by means of an anti-twist device 19. To feed oil from the feed line 10 of the connecting rod 6 into the hollow piston pin 5, the latter has inlet bores 20 distributed over its circumference and drain ^{bores 21 to discharge the oil from the piston pin r} > into the chamber 8. The slide 16 is closed at its one end, against which the spring 17 rests, and is provided on the inside with a blind hole 22, the cross section of which is to be regarded as the first control surface 23 for the movement of the slide 16. At the other end of the slide 16, the latter has a circumferential recess 24 on its outer circumference, which is connected to the blind hole 22 via drainage bores 25. The remaining cross section 26 at this end of the slide serves as a second control surface for the slide movement. Further inlet bores 27 distributed around the circumference of the slide 16 are connected on the one hand to the blind hole 22 and on the other hand to a circumferential groove 28 on the outer circumference of the slide 16, the control edge 29 of which opens and closes the inlet bores 20 in the piston pin 5.

Bei Betrieb des Verbrennungsmotors nimmt das Druckregelventil 15 im Kolbenbolzen 5 in einer 1. Phase, in der der Öldruck geringer ist, als der vorgegebene Reduzierdruck, die Stellung gemäß Fig. 2, obere Hälfte, ein. Hierbei wird Öl über die Zuführleitung 10 im Pleuel 6, die Zulaufbohrungen 20 im Kolbenbolzen 5, die umläufende Nut 28 und die Zulaufbohrungen 27 des Schiebers 16 der Sacklochbohrung 22 des »■ Schiebers 16 zugeführt, um anschließend über die Ablaufbohrungen 25, Aussparung 24 des Schiebers 16 und Ablaufbohrungen 21 des Kolbenbolzens 5 über das Rückschlagventil 12 in die erste Kammer 8 zu gelangen. SteigtWhen the internal combustion engine is operating, the pressure control valve 15 in the piston pin 5 takes a first phase, in which the Oil pressure is lower than the predetermined reduction pressure, the position according to FIG. 2, upper half, a. Here is Oil via the supply line 10 in the connecting rod 6, the inlet bores 20 in the piston pin 5, the circumferential groove 28 and the inlet holes 27 of the slide 16 of the blind hole 22 of the »■ Slider 16 supplied to then via the drainage holes 25, recess 24 of the slide 16 and drainage holes 21 of the piston pin 5 to reach the first chamber 8 via the check valve 12. Increases

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der Öldruck, der über die erste Steuerfläche 2? und 24 auf den Schieber 16 entgegen der Feder 17 wirkt, über den am Druckregelventil 15 eingestellten Reduzierdruck in einer 2. Phase an, so bewegt sich der'Schieber 16 entgegen der Feder nach rechts, wodurch die zweite Steuerfläche 26 frei wird, die bewirkt, daß je nach anstehendem Öldruck die Zulaufbohrung 20 im Kolbenbolzen 5 für die Zuführung des Öls schneller oder weniger schnell verschlossen wird, so daß der Schieber 16 eine Stellung gemäß Fig. 2, untere Hälfte, einnimmt, in der die Steuerkante 29 der umlaufenden Nut 28 die Zulaufbohrung 20 vollständig verschließt und ein Spaltthe oil pressure, which over the first control surface 2? and 24 on the Slide 16 acts against spring 17 via the pressure control valve 15 set reducing pressure in a 2nd phase, then the slide 16 moves against the spring to the right, as a result of which the second control surface 26 is free, which causes the inlet bore, depending on the oil pressure present 20 is closed in the piston pin 5 for the supply of the oil faster or less quickly, so that the slide 16 assumes a position according to FIG. 2, lower half, in which the control edge 29 of the circumferential groove 28 the inlet bore 20 closes completely and a gap

30 zwischen der zweiten Steuerfläche 26 und der Innenwand30 between the second control surface 26 and the inner wall

31 des Kolbenbolzens 5 entsteht, der eine zusätzliche Verbindung der Sacklochbohrung 22 mit den Ablaufbohrungen 21 des Kolbenbolzens 5 herstellt. Fällt der Öldruck im Inneren des Schiebers unter den eingestellten Reduzierdruck ab, so bewirkt die Feder 17 ein Verschieben des Schiebers 16 nach links, so daß die Zulaufbohrung 20 im Kolbenbolzen 6 durch die Steuerkante 29 der umlaufenden Nut 28 im Schieber 16 aufgesteuert wird, .um Öl dem System zuzuführen.31 of the piston pin 5 is created, which provides an additional connection between the blind hole 22 and the drainage bores 21 of the piston pin 5 produces. If the oil pressure inside the slide falls below the set reduction pressure, so causes the spring 17 a displacement of the slide 16 to the left, so that the inlet bore 20 in the piston pin 6 through the control edge 29 of the circumferential groove 28 in the slide 16 is opened to supply oil to the system.

Durch das Vorschalten eines derartigen Druckregelventils vor das Rückschlagventil 12 im Ölzufuhrsystem zur Änderung der Kompressionshöhe eines VKH-Kolbens wird unabhängig von der jeweiligen Motordrehzahl ein konstanter Druck im am Rückschlagventil 12 anstehenden Öl erreicht, so daß die jeweils gewünschte Kompressionshöhe gewährleistet ist.By connecting such a pressure control valve upstream before the check valve 12 in the oil supply system for change the compression height of a VKH piston is a constant pressure in the am, regardless of the respective engine speed Check valve 12 reached oil, so that the desired compression level is guaranteed.

Zum Stand der Technik ist noch auf die US-PS 34 50 112 zu verweisen, aus der bei einem VKH-Kolben in der Ölzufüh- , rungsleitung, aus der zwei getrennte Leitungen über je ein Rückschlagventil zu den beiden Kammern führen, eine Art Dämpfer bekannt ist, der die Pulsation des Öls verringern und den Ölfluß glätten soll. Mit einer derartigen EinrichtungFor the state of the art, reference should be made to US-PS 34 50 112, from which in a VKH piston in the Ölzufüh-, supply line, from which two separate lines lead to the two chambers via a check valve each, a type Damper is known, which is to reduce the pulsation of the oil and smooth the oil flow. With such a facility

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wird aber ein drehzahlunabhängiger konstanter Öldruck vor dem Rückschlagventil nicht erreicht. Dies gewährleistet jedoch eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung.but becomes a constant oil pressure independent of the speed not reached before the check valve. However, this ensures an embodiment according to the present invention.

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Claims

EP / BE-each
03/21/84
04/05/84

Expectations

Pistons with variable compression height (VKH pistons) for internal combustion engines, consisting of a shaft (32) hinged to the piston pin (5) and an inner part (4), an outer part (3) and a first (8) and a second (9) interconnected chamber, the volumes of which move between inner and outer

• change rf and outer part reciprocally, and d.ie with incompressible from the outside via the first chamber ((8) control chamber) feed and drainable oil are acted upon, the first chamber '(8) a control device (Check valve (12)) is connected upstream, characterized in that the control device (12) is a pressure regulating valve

(15) is connected immediately upstream.

2. VKH piston according to claim 1,

characterized in that the pressure control valve (15) in the piston pin (5) is integrated.

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3., VKH piston according to claim 2,

characterized in that the closed on one side, with supply (20) and Drain holes (21) provided, hollow piston pin (5) with a blind hole (22) and with feed (27) and the slide (16) provided with drainage bores (25) is spring-pretensioned (17) and is axially displaceable, wherein the slide (16) in its rest position with its open end (26) on the piston pin (5) on one side the closing wall (31) rests on the inside and the inlet (27) and outlet bores (25) of the slide (16) in each case align with the corresponding inlet (20) and outlet bores (21) of the piston pin (5).

4. VKH piston according to claim 3, characterized in that -

that outside the rest position of the slide (16) between the open end (26) of the slide (16) and the inner wall (31) of the piston pin (5) resulting gap (30) an additional connection between the The blind hole (22) of the slide (16) and the drainage bores (21) of the piston pin (5) are produced.

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