DE3416346C2

DE3416346C2 -

Info

Publication number: DE3416346C2
Application number: DE19843416346
Authority: DE
Inventors: Ulrich 7500 Karlsruhe De Stoll; Felix Dipl.-Ing. 7146 Tamm De Vuckovic; Friedrich Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Wirbeleit
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1984-05-03
Filing date: 1984-05-03
Publication date: 1989-09-21
Also published as: DE3416346A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben mit veränderli cher Kompressionshöhe (VKH-Kolben) für Verbrennungs motoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston with changeable compression height (VKH piston) for combustion motors according to the preamble of claim 1.

Derartige Kolben sind z.B. aus de DE-PS 17 51 703 und US 27 42 027 bekannt. Bei dieser Bauart wird das zur Änderung der Kompressionshöhe notwendige Drucköl über das Pleuel und eine Zuführleitung mit Rückschlagven til im Innenteil des Kolbens der Steuerkammer zwi schen Innenteil und Kolbenboden zugeführt. Da die Höhe des an dem Rückschlagventil anstehenden Druckes aufgrund der oszillierenden Ölsäule im Pleuel dreh zahlabhängig variiert, besteht die Gefahr, daß die jeweils gewünschte Änderung der Kompressionshöhe durch Zuführen von Drucköl in die Steuerkammer nicht er reicht wird.Such pistons are e.g. from DE-PS 17 51 703 and US 27 42 027 known. With this design, it becomes Change the compression level necessary pressure oil over the connecting rod and a feed line with check valves til in the inner part of the piston of the control chamber between inner part and piston crown. Since the Height of the pressure at the check valve due to the oscillating oil column in the connecting rod varies depending on the number, there is a risk that the desired change in the compression level by Feeding pressure oil to the control chamber does not he is enough.

Zur Beherrschung dieses Problems wird in der US 27 42 027 vorgeschlagen, entweder in der Ölzufuhrleitung zwischen Pleuel und Steuerkammer eine Art Drossel stelle vorzusehen, um bei hohen Drehzahlen den Ölzu fluß dadurch zu beschränken oder den Ansprechdruck des Zugangsrückschlagventiles der Steuerkammer für hohe Drehzahlen zu erhöhen.To master this problem, US 27 42 027 suggested either in the oil supply line a kind of throttle between the connecting rod and the control chamber place to provide the oil at high speeds restrict flow or the response pressure the control chamber access check valve for to increase high speeds.

Beide Lösungsansätze haben Nachteile. Bei der Drosse lung kann dies wegen der für alle Betriebszustände konstant bleibenden Drosselöffnung bei niedrigen Drehzahlen dazu führen, daß eine gewünschte rasche Kompressionshöhenvergrößerung nur mit Verzögerung er reichbar ist. Ein mit der Drehzahl verändertes An sprechverhalten des Rückschlagventiles ist dagegen konstruktiv nicht einfach zu verwirklichen.Both approaches have disadvantages. At the Drossse this can be because of the for all operating conditions constant throttle opening at low Speeds cause a desired rapid Compression height increase only with delay is reachable. An on changed with the speed speaking behavior of the check valve is against it constructively not easy to implement.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, das in US 27 42 027 angesprochene Problem ei ner drehzahlunabhängigen Kompressionshöhenverstellung mit einfach verwirklichbaren und tatsächlich in jeder Hinsicht drehzahlunabhängig funktionierenden Mitteln in den Griff zu bekommen.Proceeding from this, the object of the invention reasons, the problem addressed in US 27 42 027 ner speed-independent compression height adjustment with easy to implement and actually in everyone Regarding speed-independent means to manage.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausführung des Kolbens nach dem kennzeichnenden Merkmal des An spruchs 1. This task is solved by executing the Piston according to the characteristic of the An saying 1.

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

Fig. 1 einen VKH-Kolben im Schnitt und Fig. 1 a VKH piston in section and

Fig. 2 ein in den Kolbenbolzen integriertes Druckregelventil in zwei verschiedenen Stellungen im Schnitt. Fig. 2 is an integrated in the piston pin 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 ver drängt wird.A piston 1 with variable compression height (VKH piston) for internal combustion engines consists of an outer part 3 comprising the piston crown 2 , 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 enclose a first chamber 8 (control chamber) and a second chamber 9 between them and a stop 7 . The oil supplied via a feed line 10 in the connecting rod 6 into the hollow piston pin 5 reaches the first chamber 8 during the increase in the compression height via a check valve 12, at the same time oil being displaced from the first into the second chamber via the throttle bore 11 .

Bei der Kompressionshöhen-Verkleinerung fließt das Öl aus der er sten Kammer 8 über das Druckbegrenzungsventil 14 in das Kur belgehäuse, während gleichzeitig die zweite Kammer 9 über das Rückschlagventil 13 gefüllt wird.In the compression height reduction, the oil flows from the he most chamber 8 via the pressure relief valve 14 into the cure belgehäuse, while at the same time the second chamber 9 is filled via the check valve 13 .

Um bei den verschiedensten Betriebsbedingungen des Verbren nungsmotors die gewünschte, jeweils unterschiedliche Kom pressionshöhe durch relatives Verschieben der beiden Teile 2, 3 des VKH-Kolbens 1 zueinander zu erreichen, ist Voraus setzung, 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. Hier bei dient der einseitig geschlossene, hohle Kolbenbolzen 5 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 Kolben bolzen 5 weist dieser auf seinem Umfang verteilte Zulauf bohrungen 20 und zur Abführung des als aus dem Kolbenbolzen 5 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 Quer schnitt 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 Sack lochbohrung 22 in Verbindung steht. Der verbleibende Quer schnitt 26 an diesem Ende des Schiebers dient als zweite Steuerfläche für die Schieberbewegung. Weitere auf dem Um fang 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.In order to achieve the desired, each different compression level by relative displacement of the two parts 2 , 3 of the VKH piston 1 to each other in the various operating conditions of the combustion engine, the prerequisite is that a constant oil pressure is present in front of the check valve 12 regardless of the speed. To achieve this, 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, serves as a valve housing in which a slide 16 , which is biased by a spring 17 and an adjusting screw 18 , is axially displaceably mounted. The adjusting screw 18 can be locked by an anti-rotation device 19 . For the supply of oil from the supply line 10 of the connecting rod 6 in the hollow piston pin 5 , this has distributed over its circumference inlet holes 20 and for discharging as from the piston pin 5 in the chamber 8 drain holes 21 . The slide 16 is closed at 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 , this has on its outer circumference a circumferential recess 24 which is connected to the blind hole 22 via drain holes 25 with the pocket. The remaining cross section 26 at this end of the slide serves as a second control surface for the slide movement. Other on the order of the slide 16 distributed inlet bores 27 are on the one hand with the blind hole 22 and on the other hand with a circumferential groove 28 on the outer periphery of the slide 16 , the control edge 29 of the inlet bores 20 in the piston pin 5 on and off.

Bei Betrieb des Verbrennungsmotors nimmt das Druckregel ventil 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 umlaufende Nut 28 und die Zulauf bohrungen 27 des Schiebers 16 der Sacklochbohrung 22 des Schiebers 16 zugeführt, um anschließend über die Ablauf bohrungen 25, Aussparung 24 des Schiebers 16 und Ablauf bohrungen 21 des Kolbenbolzens 5 über das Rückschlagventil 12 in die erste Kammer 8 zu gelangen. Steigt der Öldruck, der über die erste Steuerfläche 23 und 24 auf den Schieber 16 entgegen der Feder 17 wirkt, über den am Druck regelventil 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 Zulauf bohrung 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 Spalt 30 zwischen der zweiten Steuerfläche 26 und der Innenwand 31 des Kolbenbolzens 5 entsteht, der eine zusätzliche Ver bindung 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.When operating the internal combustion engine, the pressure control valve 15 in the piston pin 5 in a 1st phase in which the oil pressure is lower than the predetermined reducing pressure, the position shown in FIG. 2, upper half. Here, oil is supplied 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 bores 27 of the slider 16 of the blind hole 22 of the slider 16 , and then through the outlet bores 25 , recess 24 of the slider 16 and drain holes 21 of the piston pin 5 to go into the first chamber 8 via the check valve 12 . If the oil pressure, which acts on the slide 16 against the spring 17 via the first control surface 23 and 24, increases in a second phase via the reduction pressure set on the pressure control valve 15 , the slide 16 moves against the spring to the right, as a result the second control surface 26 is free, which causes the inlet bore 20 in the piston pin 5 for the supply of the oil to be closed faster or less quickly, depending on the oil pressure, so that the slide 16 assumes a position as shown in FIG. 2, lower half , in which the control edge 29 of the circumferential groove 28 closes the inlet bore 20 completely and a gap 30 is formed between the second control surface 26 and the inner wall 31 of the piston pin 5 , which produces an additional connection of the blind bore 22 with the outlet holes 21 of the piston pin 5 . If the oil pressure inside the slide falls below the set reducing pressure, the spring 17 causes the slide 16 to move to the left, so that the inlet bore 20 in the piston pin 6 is opened by the control edge 29 of the circumferential groove 28 in the slide 16 , in order to oil to feed the system.

Durch das Vorschalten eines derartigen Druckregelventils 15 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 15 upstream of the check valve 12 in the oil supply system to change the compression level of a VKH piston, a constant pressure in the oil present at the check valve 12 is achieved, regardless of the respective engine speed, so that the desired compression level is ensured.

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 Einrichtung wird aber ein drehzahlunabhängiger konstanter Öldruck vor dem Rückschlagventil nicht erreicht. Dies gewährleistet jedoch eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung.The state of the art is still on US-PS 34 50 112 to refer to that in the case of a VKH piston in the oil supply cable, from which two separate lines via one each Check valve lead to the two chambers, a kind Damper is known to reduce the pulsation of the oil and to smooth the flow of oil. With such a facility but becomes a speed-independent constant oil pressure not reached before the check valve. This ensures however, an embodiment in accordance with the present invention.

Claims

1. Piston with variable compression height (VKH piston) for internal combustion engines, consisting of a shaft ( 32 ) articulated on the piston pin ( 5 ), an inner part ( 4 ), an outer part ( 3 ) that can be moved and held on the piston head ( 2 ) and a first ( 8 ) and a second ( 9 ) interconnected chamber, the volumes of which change reciprocally with a relative movement between the inner and outer part, in that the first chamber with an incompressible, from the outside via the first chamber ( 8 ) (control chamber) supply and discharge oil are acted upon, the first chamber ( 8 ) being supplied with the oil via a control valve, characterized in that a pressure control valve ( 15 ) and a check valve ( 12 ) are arranged in succession in the direction of flow of the oil, and that the pressure control valve ( 15 ) keeps the pressure after the pressure control valve constant.

2. VKH piston according to claim 1, characterized in that the pressure control valve ( 15 ) is integrated in the piston pin ( 5 ).

3. VKH piston according to claim 2, characterized in that in the one-sided closed, with inlet ( 20 ) and outlet bores ( 21 ) provided, hollow piston pin ( 5 ) with a blind hole ( 22 ) and with inlet ( 27 ) and Drain bores ( 25 ) provided slide ( 16 ) spring-biased ( 17 ) axially displaceably, the slide ( 16 ) in its rest position with its open end ( 26 ) against which the piston pin ( 5 ) has a laterally closing wall ( 31 ) on the inside and the inlet ( 27 ) and outlet bores ( 25 ) of the slide ( 16 ) are each aligned with the corresponding inlet ( 20 ) and outlet bores ( 21 ) of the piston pin ( 5 ).

4. VKH piston according to claim 3, characterized in 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 blind hole ( 22 ) of the slide ( 16 ) and the drain holes ( 21 ) from the piston pin ( 5 ).