DE3526961C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses an einer Brennkraftmaschine mit einem für jeden Zylinder im Zylinderkopf dachförmig ausge­ bildeten Verdichtungsraum nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Aus der DE-OS 24 26 985 ist es bei einer Brennkraftmaschine mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung bekannt, zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einen Nebenkolben in einem Ne­ benzylinder des Zylinderkopfes mit zentraler Lage zum dach­ förmig ausgebildeten Verdichtungsraum anzuordnen. Das maximale Verdichtungsverhältnis ergibt sich in der unteren Totpunkt­ stellung des Nebenkolbens, wenn dessen brennraumseitige Stirn­ fläche bis in eine Übertrittsöffnung zwischen Nebenzylinder und Verdichtungsraum vorsteht. Zur Einstellung eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses wird der Nebenkolben in Richtung des äußeren Totpunktes verschoben, wobei sich unter dem Neben­ kolben ein außerhalb des Verdichtungsraumes liegender Neben­ raum ausbildet.

Nachteilig ist hierbei der sich unter dem Nebenkolben aus­ bildende schädliche Nebenraum. Dieser Nebenraum verändert die Struktur des Verdichtungsraumes erheblich und beeinträchtigt damit den Aufbau eines homogenen Kraftstoffluftgemisches im gesamten Verdichtungsraum. Außerdem vergrößert sich durch diese Vorrichtung die Zylinderkopfhöhe, da der Nebenraum im Zylinderkopf liegt und durch Verschieben des Nebenkolbens in Richtung Zylinderkopfoberseite entsteht, weshalb für den aus­ tauchenden Nebenkolben oberhalb des Nebenraumes noch ein Freiraum vorgesehen werden muß.

Ferner ist aus der DE-OS 33 10 548 eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhält­ nisses bekannt, welche aus einem Nebenkolben in einem Neben­ zylinder besteht, der im Zylinderkopf oberhalb einer der schrägverlaufenden Brennraumwände des insgesamt dachförmig ausgebildeten Brennraumes angeordnet ist. Auch bei dieser Vorrichtung wird zur Einstellung eines niedrigeren Verdichtungs­ verhältnisses der Nebenkolben in Richtung Zylinderkopfober­ seite zurückgeschoben, weshalb diese Vorrichtung mit Bezug auf die Ausbildung des Nebenraumes die gleichen Nachteile be­ sitzt wie diejenige aus der DE-OS 24 26 985.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung derart weiterzubilden, daß eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ohne Entstehung eines schäd­ lichen Nebenraumes im Verdichtungsraum bei einfacher baulicher Gestaltung der Vorrichtung und geringer Bauhöhe des Zylinder­ kopfes erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Einrichtungen durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Aufteilung des für die Änderung des Verdichtungs­ verhältnisses erforderlichen Verdrängervolumens auf zwei Nebenkolben können diese baulich kleiner ausgeführt und da­ mit in vorteilhafter Weise in unmittelbarer Nähe der giebel­ seitigen Brennraumwände angeordnet werden. In Verbindung mit einer solchen Steuerung der Nebenkolben, daß diese zur Ein­ stellung des größten Verdichtungsverhältnisses in Richtung Verdichtungsraum verschoben werden ergeben sich ferner die Vorteile, daß einmal die für eine homogene Gemischzusammen­ setzung schädlichen Nebenräume vermieden werden und zum an­ deren die Freiräume über den Nebenzylindern entfallen können, wodurch die Bauhöhe der Zylinderköpfe reduziert werden kann. Schließlich besteht noch ein Vorteil darin, daß selbst bei vorgeschobenen Nebenkolben eine mögliche Drallbewegung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum zwischen den Neben­ kolben weitgehend ungestört aufrechterhalten werden kann.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses in einer bei­ spielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen im Mittenlängsschnitt teilweise darge­ stellten Zylinderkopf,

Fig. 2 einen Verdichtungsraum des Zylinderkopfes in Ansicht und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf gemäß dem Schnittverlauf III-III in Fig. 2.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Zylinderkopf einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine bezeichnet, der im Mittenlängsschnitt zum Teil dargestellt ist. In den dachförmig verlaufenden Flächen 2, 3 der Brennraumwand des zylinder­ kopfseitigen Verdichtungsraumes 4 sind je Zylinder vier Gaswechselventile 5-8, eine Zündkerze 9 in Kolben­ mittenlängsachse und zwei Nebenkolben 10, 11 ange­ ordnet. Die zwei in der Kolbenlängsachse ausschieb­ baren Nebenkolben 10, 11 sind in der verbleibenden die Gaswechselventile 5-8 und die Zündkerze 9 aufnehmenden Flächen 2, 3 des Verdichtungsraumes 4 angeordnet. Beim kleinsten Verdichtungsverhältnis weisen die verdichtungsraumseitigen Oberflächen der Nebenkolben 10, 11 und die Flächen 2, 3 des Verdichtungsraumes 4 eine gemeinsame dachförmige Kontur auf. Die Nebenkolben 10, 11 weisen verdichtungs­ raumseitig eine dreieckartige Querschnittsfläche auf. Auf der Verdichtungsraum abgewandten Seite weisen die Nebenkolben 10, 11 einen zylindrischen Führungsschaft 13, 14 mit Kolbenringen 15 als Dichtungselemente auf. In der Bohrung 16, 17 ist der Führungsschaft 13, 14 in Kolbenlängsachse verschiebbar. Die Bohrung 16, 17 mündet verdichtungsraumseitig in einem den Nebenkolben 10, 11 aufnehmenden Raum 18, 19.

In der Fig. 2 ist der zylinderkopfseitige Verdichtungs­ raum 4 in Ansicht dargestellt, in dessen dachförmig verlaufen­ den Flächen 2, 3 die Gaswechselventile 5-8 und die Zündkerze 9 im Bereich der Kolbenmittenlängsachse 21 angeordnet sind. In den in der Brennkraftmaschinenlängsachse 20 dachförmig verbleibenden Flächen 2, 3 sind die Neben­ kolben 10, 11 angeordnet. Die Nebenkolben 10, 11 weisen eine dreieckartige Querschnittsfläche auf, deren be­ grenzende Kante 22 dem Verlauf der giebelseitigen begrenzenden Wand 23 des Verdichtungsraumes 4 folgt und deren begrenzende Kante 24 dem Verlauf der Gas­ wechselventile 7, 8 in der Wand 3 und die Kante 25 dem Verlauf der in der Wand 2 befindlichen Gaswechsel­ ventilen 5, 6 folgt.

In der Fig. 2 ist der Zylinderkopf 1 im Querschnitt ge­ mäß dem Schnittverlauf III-III in Fig. 2 dargestellt. In dem dachförmigen Verdichtungsraum 4 ist der in Kolben­ längsachse verschiebbare Nebenkolben 11 zum Teil aus dem aufnehmenden Raum 19 herausgeschoben. Die verdichtungs­ raumseitige Kontur 12 der Nebenkolben 10, 11 ist dach­ förmig. Beim kleinsten Verdichtungsverhältnis, sowie beim Ladungswechsel "Ansaugen", weisen die verdichtungs­ raumseitigen Oberflächen der Nebenkolben 10, 11 und die dachförmig verlaufenden Flächen 2, 3 des Verdichtungsraumes 4 eine gemeinsame dachförmige Kontur auf. Im Ladungswechsel­ takt "Ausschieben" sind die Nebenkolben 10, 11 maximal ausgeschoben. Durch die mit der Brennkraftmaschinen- Drehzahl oszillierenden Nebenkolben kann der Ladungs­ wechsel unterstützt werden, so daß im Ladungswechsel­ takt "Ausschieben" die Nebenkolben voll ausgefahren sind und somit ein kleinstmöglicher Brennraum vorliegt, der die geringste Restgasmenge ermöglicht. Beim Ladungs­ wechseltakt "Ansaugen" sind die Nebenkolben 10, 11 im aufnehmenden Raum 18, 19, so daß immer eine maximale Füllung erreichbar ist. Während der Arbeitstakte werden die Nebenkolben 10, 11 mit einem nicht dargestellten mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Stellan­ trieb in eine dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechende Position verschoben. Die Betätigung des Stellantriebes zwecks Verschiebung der Nebenkolben im Arbeitstakt ist abhängig vom Lastzustand bzw. von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, dem Ausgangssignal eines Klopfmeßfühlers oder von der Abgaszusammensetzung.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Änderung des Verdichtungsverhältnisses an einer Brennkraftmaschine mit einem für jeden Zylinder im Zylinderkopf dachförmig ausgebildeten Verdichtungsraum, in dessen beiden schrägverlaufenden und mit einer innerhalb der Zylinderlängsmittel­ ebene liegenden Schnittkante ineinander übergehenden Flächen Gas­ wechselventile angeordnet sind und mit einem im Zylinderkopf in der Zylinderlängsmittelebene in einem Nebenzylinder eingesetzten Nebenkolben, der innerhalb des Nebenzylinders zwischen einem kleinsten und einem größten Verdichtungsverhältnis parallel zur Zylinderlängsachse verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Verdichtungsraum (4) zwei Nebenkolben (10, 11) vor­ gesehen sind, daß die Nebenkolben (10, 11) in den einerseits von den Gaswechselventilen (5 bis 8) und andererseits von den den Verdichtungsraum (4) in Motorlängsrichtung begrenzenden giebel­ seitigen Wänden (23) umgebenden freien Flächenabschnitte der Flächen (2, 3) angeordnet sind, daß beim kleinsten Verdichtungs­ verhältnis die Nebenkolben (10, 11) mit ihren verdichtungsraum­ seitigen Oberflächen in einer Ebene mit den Flächen (2, 3) lie­ gen und daß zur Einstellung eines größeren Verdichtungsverhält­ nisses die Nebenkolben (10, 11) in Richtung des Verdichtungsraumes (4) vorschiebbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkolben (10, 11) eine dreieckartige Querschnitts­ fläche aufweisen, deren Kanten (22) dem Verlauf der giebel­ seitigen Wände (23) und deren Kanten (24 bzw. 25) dem Verlauf der Gaswechselventile folgen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (10, 11) jeweils mit einem zylindrischen Führungsschaft (13, 14) in einer Bohrung (16, 17) des Zylinder­ kopfes (1) geführt sind.