DE3638783C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung des Ölzulaufes in eine Steuerkammer eines Kolbens mit veränderbarer Kompressionshöhe gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Aus der DE-OS 34 16 346 ist es bekannt, bei einem Kolben der gattungsgemäßen Art den Ölzulauf zur Steuerkammer durch ein speziell im hohlen Kolbenbolzen integriertes Druckregelventil zu steuern. Das Druckregelventil ist dabei so aufgebaut, daß ab einem bestimmten einstellbaren Druckgefälle zwischen den Steuerseiten des Steuerschiebers Schmieröl aus der Längsbohrung des Pleuelschaftes in die Ölbohrung im Innenkolbenteil übergesteuert wird. Hiermit kann vor allem der Druck im Öl vor dem Rückschlagventil unabhängig vom Druck des Öls im Schmiersystem konstant gehalten werden. Von Nachteil ist zum einen der mit dem Einsatz des Druckregelventiles verbundene Fertigungs- und Montageaufwand und zum anderen die durch den Einsatz sich ergebene Vergrößerung der oszillierenden Masse am Kolbenbolzen.

Des weiteren wird in der DE-Z Motortechnische Zeitschrift 47 (1986, Seite 191 bis 195) ein Kolben mit variabler Kompressionshöhe beschrieben, bei dem die Steuerkammern über den hohlen Kolbenbolzen mit Drucköl aus dem Schmierölkreis versorgt werden, wobei die Zuführung des Drucköles aus dem Schmierölkreis ungeregelt erfolgt.

Schließlich wird in der DE-OS 27 53 563 ein Kurbeltrieb für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem zur Einstellung eines konstanten Verdichtungsdruckes die Pleuelstange als ein längenveränderlicher federbelasteter Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei die Länge der Pleuelstange in Abhängigkeit von der Kurbelwellenstellung zumindest um den Zündzeitpunkt durch Absperren des Ölraumes blockierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß eine Verbesserung des Regelverhaltens des Kolbens im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine erzielt wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß auch ohne Ver­ wendung eines Druckregelventiles das für die Veränderung der Kompressionshöhe aus dem Schmierölkreislauf abge­ zweigte Öl in der Ölbohrung stromauf des Rückschlag­ ventiles auf einen konstanten Druck eingestellt werden kann. Durch den Wegfall des Druckregelventiles verringert sich nicht nur die oszillierende Masse des Kolbens, sondern es entfällt auch der ansonsten notwendige Fertigungs- und Montageaufwand des Druckregelventiles.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand zwei in der Zeichnung näher dargestellter Ausführungsbeispiele er­ läutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine Kolben-Pleuelanordnung knapp vor O.T. -Stellung mit einer nichtumlaufenden Steuernut im Pleuellager,

Fig. 2 die Kolben-Pleuelanordnung aus Fig. 1, jedoch mit umlaufender Steuernut und Quer­ schnittsabstimmung der ölführenden Bohrungen und Nuten.

Ein in den Fig. mit 1 bezeichneter Kolben mit veränderlicher Kompressionshöhe umfaßt ein Außenkolbenteil 2 und ein Innenkolbenteil 3. Das Außenkolbenteil 2 enthält das Kolbenhemd und den Kolbenboden 4 und ist in Achsrichtung des Kolbens 1 am Innenkolbenteil 3 verschiebbar gehalten. Im Innenkolbenteil 3 ist gemäß dem rechts von der Längs­ mittelachse versetzt dargestellten Längsschnitt in zwei Bolzenaugen ein Kolbenbolzen 5 eingesetzt, an dem eine Pleuelstange 6 mit ihrem kleinen Pleuelauge 7 angelenkt ist. Die Pleuelstange 6 ist zusammen mit dem Kolben 1 über ein Pleuellager 8 an einem Hubzapfen 9 einer nicht weiter dargestellten Kurbelwelle gelagert.

Zwischen dem Außenkolbenteil 2 und dem Innenkolbenteil 3 ist eine obere Steuerkammer 10 eingeschlossen, die mit einer unteren Steuerkammer 11 durch eine Verbindungs­ bohrung 12, in der eine Drossel 13 und parallel dazu ein Rückschlagventil 14 angeordnet sind, verbunden ist.

Beide Steuerkammern 10 und 11 sind mit Öl aus dem Schmier­ ölkreislauf gefüllt. Die Kompressionshöhenänderung wird durch die auf das Außenkolbenteil 2 wirkende Kraft - resultierend aus Gaskraft, Massenkraft und Reibungskräften - hervorgerufen, indem Öl von einer Steuerkammer zur anderen verdrängt wird. Bei der Verkleinerung der Kompressionshöhe wird Öl von der oberen Steuerkammer 10 über ein Druckbe­ grenzungsventil 15 in das Kurbelgehäuse abgesteuert. Das in der unteren Steuerkammer 11 sich vergrößernde Volumen wird über Drossel 13 und Rückschlagventil 14 aufgefüllt.

Bei der Vergrößerung der Kompressionshöhe wird Öl von der unteren Steuerkammer 11 über ein Drossel 13 und vor allem vom Kolbenbolzen 5 über ein Rückschlagventil 17 in die obere Steuerkammer 10 gedrückt.

Zur Ölversorgung der oberen Steuerkammer 10 befindet sich im Innenkolbenteil 3 eine Zulaufbohrung 16, die in eine nicht dargestellte Nut im Innenkolbenteil 3 ausmündet. Im Verlauf der Zulaufbohrung 16 ist das den Abfluß vom Öl aus der Steuerkammer 10 sperrende Rück­ schlagventil 17 eingesetzt. Die Nut im Innenkolbenteil 3 ist über eine Bohrung 18 mit dem Innenraum 19 des hohl­ gebohrten Kolbenbolzens 5 verbunden. Dabei bildet der Innenraum 19 einen Ölvorratsraum, aus dem in der Hoch­ regelphase Öl kontinuierlich entnommen werden kann. Der Innenraum 19 ist über eine weitere Bohrung 20 an eine Ölnut 21 in der Lagerbuchse 22 des Pleuelauges 7 angeschlossen. Die Ölnut 21 steht ihrerseits in Ver­ bindung mit einer Längsbohrung 23 im Pleuel 6, welche in eine Steuerölnut 24 im Pleuellager 8 ausmündet. Die Steuerölnut 24 kann auch in beiden Lagerschalen 25 und 26 des Pleuellagers 8 vorgesehen sein. Durch eine Quer­ bohrung 27 im Hubzapfen 9 erfolgt die Verbindung zur Haupt­ ölbohrung 28 des Schmierölkreislaufes.

Wie Fig. 1 zeigt, erstreckt sich die Steuerölnut 24 nur über einen Teil des Pleuellager-Umfanges. Dadurch wird erreicht, daß nur dann Öl zum Vorratsraum 19 im Kolben­ bolzen 5 gefördert wird, wenn die Querbohrung 27 mit der Steuerölnut 24 in Überdeckung steht. Bevorzugt ist die Steuerölnut 24 in den Lagerschalen 25 und 26 und die Querbohrung 27 so einander zugeordnet, daß die Quer­ bohrung 27 vom letzten Drittel der Kolbenaufwärtsbe­ wegung an bis hin zum letzten Drittel der Kolbenabwärts­ bewegung in Überdeckung mit der Steuerölnut 24 steht. Durch diese Nutlage ist sichergestellt, daß im UT-Bereich die Verbindung zwischen Querbohrung 27 und Steuerölnut 24 unterbrochen ist, womit ein Rückströmen von Öl aus der Pleuelstange, was ein Einsaugen von Luft in den Vorratsraum 19 zur Folge hätte, vermieden wird. Schließlich ist es durch die gezielte periodische Steuerung des Ölzulaufes zur Steuerkammer 10 möglich, den Öldruck vor dem Rückschlag­ ventil 17 konstant zu halten.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird der Ölzu­ lauf zu der Steuerkammer 10 des Kolbens 1 aus­ schließlich durch eine querschnittsmäßige Abstimmung der ölführenden Nuten und Bohrungen gesteuert.

Der Einfachheit halber wurden in Fig. 2 für überein­ stimmende Bauelemente aus Fig. 1 die dort verwendeten Bezugszeichen übernommen. Die in den beiden Lagerschalen 25 und 26 des Pleuellagers 8 vorgesehene Steuerölnut 29 ist als umlaufende Nut ausgebildet, so daß ständig Öl unter Druck zur Einsteuerung in die obere Steuerkammer 10 bereitsteht. Mit der Steuerölnut 29 steht die Längs­ bohrung 23 im Pleuelschaft 6 in Verbindung, welche in die Ölnut 21 in der Pleuelbuchse 22 ausmündet. Dabei ist die Querschnittsfläche der Längsbohrung 23 um das 4-10 fache größer ausgebildet als die Querschnitts­ fläche der Steuerölnut 29. Die Ölnut 21 ist über die Bohrung 20, den Innenraum 19, die Bohrung 18 und die nicht darge­ stellte Nut im Innenkolbenteil 3 an die Zulaufbohrung 16 mit dem Rückschlagventil 17 angeschlossen. Der Querschnitt des Rückschlagventils 17 ist dabei um das 3-6fache größer ausgebildet als die Querschnittsfläche der Ölnut 21 bzw. der Steuerölnut 29 im Pleuellager 8. Bei einer solchen querschnittsmäßigen Abstimmung der ölführenden Nuten und Bohrungen ist es ebenfalls möglich, den Druck in der Zu­ laufbohrung 16 stromauf des Rückschlagventiles 17 über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine an­ nähernd konstant zu halten. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, daß die Steuerölnut 29 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sich nur über einen Teil des Lagerumfangs im Pleuellager 8 erstreckt.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Ölzulaufes in eine Steuerkammer eines Kolbens mit veränderlicher Kompressionshöhe für Brennkraftmaschinen, welche Steuerkammer zwischen einem Innenkolbenteil und einem an diesem verschiebbar geführten Außenkolbenteil angeordnet ist und welche über eine im Innenkolbenteil angeordnete Ölbohrung, in deren Verlauf ein in Richtung zur Steuerkammer hin öffnendes Rückschlagventil eingesetzt ist, die in eine Ölnut in einer Pleuelbuchse der am Innenkolbenteil über einen einen Ölvorratsraum bildenden hohlen Kolbenbolzen angelenkten Pleuelstange ausmündet und die über eine von der Ölnut aus durch den Schaft der durch ein Pleuellager getragenen Pleuelstange bis zu einer Steuerölnut führende Längsölbohrung und eine im Kurbelzapfen zwischen der Steuerölnut und einer Hauptölbohrung sich erstreckende Querbohrung an den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuellager (8) über einen Teil seines Umfanges die Steuerölnut (24) enthält, dergestalt daß die Querbohrung (27) im Bereich zwischen dem letzten Drittel der Kolbenauswärtsbewegung bis zum letzten Drittel der Kolbeneinwärtsbewegung in Überdeckung mit der Steuerölnut (24) steht.

2. Vorrichtung zur Steuerung des Ölzulaufes in eine Steuerkammer eines Kolbens mit veränderlicher Kompressionshöhe für Brennkraftmaschinen, welche Steuerkammer zwischen einem Innenkolbenteil und einem an diesem verschiebbar geführten Außenkolbenteil angeordnet ist und welche über eine im Innenkolbenteil angeordnete Ölbohrung, in deren Verlauf ein in Richtung zur Steuerkammer hin öffnendes Rückschlagventil eingesetzt ist, die in eine Ölnut in einer Pleuelbuchse der am Innenkolbenteil über einen einen Ölvorratsraum bildenden hohlen Kolbenbolzen angelenkten Pleuelstange ausmündet und die über eine von der Ölnut aus durch den Schaft der durch ein Pleuellager getragenen Pleuelstange bis zu einer Steuerölnut führende Längsölbohrung und eine im Kurbelzapfen zwischen der Steuerölnut und einer Hauptölbohrung sich erstreckende Querbohrung an den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerölnut (29) als umlaufende Nut ausgebildet ist, wobei die Querschnittsflächen der ölführenden Nuten und Bohrungen derart aufeinander abgestimmt sind, daß die den Durchlaß innerhalb der Ölbohrung (16) bestimmende Querschnittsfläche des Rückschlagventiles (17) jeweils 3-6fach größer ist als diejenigen von Steuerölnut (29) im Pleuellager (8) und Ölnut (21) in der Pleuelbuchse (22) und die Querschnittsfläche der Längsbohrung (23) 4-10fach größer ist als diejenige der Steuerölnut (29) im Pleuellager (8).