DE3801102A1 - Vorrichtung fuer eine hubkolbenmaschine mit variablem brennraum - Google Patents
Vorrichtung fuer eine hubkolbenmaschine mit variablem brennraumInfo
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- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/18—Rocking arms or levers
- F01L1/181—Centre pivot rocking arms
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfanordnung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem Ottomotor wird die maximal zulässige Verdichtung durch
die Klopfgrenze bei Vollast bestimmt. Bei Teillast und Drosselung
des quantitätsgesteuerten Motors lassen sich nur niedrige Ver
dichtungsdrücke erreichen, so daß hier mit dem Ziel der Verbrauchs
und Leistungsverbesserung eine Erhöhung der Verdichtung ohne
Klopfgefahr möglich ist.
Anders verhält es sich bei hochaufgeladenen Dieselmotoren, wo
diese Erfindung auch zur Spitzendruckbekämpfung eingesetzt werden
kann.
Um eine optimale Verdichtung in sämtlichen Drehzahl- und Last
bereichen zu erreichen, ist bei dieser Erfindung eine Nebenkammer
(1) Fig. 3 im Zylinderkopf (2) angeordnet, welche durch einen
hydraulisch betätigten Nebenkolben (4), in dem das Einlaßventil (5)
integriert ist, das Volumen des Brennraumes (3) in seiner Größe
je nach Position des Nebenkolbens (4) bestimmt.
Durch die V-förmige Anordnung des integrierten Einlaßventils (5)
in dem Nebenkolben (4), sowie des Auslaßventils (5) ist es möglich,
einen großen Durchmesser des Nebenkolbens (4) zu erreichen.
Dadurch erzielt man einen kurzen Hubweg des Nebenkolbens (4) der
z.B. in dem unteren Teillastbereich auch in den Hauptbrennraum (3)
überstehen kann und bei Vollast ist die Tiefe der Nebenkammer (1)
nicht allzu groß. Somit wird der Brennraum (3) wenig zerklüftet
bzw. verändert.
Die Einlaßventileinheit ist komplett in dem Nebenkolben (4)
integriert. Im Verdichtungshub ist das Einlaßventil (5) geschlossen.
Somit übt der Nebenkolben (4) seine volle Funktion aus.
Mit den Hubbewegungen des Nebenkolbens (4) wandert das auf dem
Schwenkhebel (10) gelagerte Kipphebellager mit, indem die
Klauen (11) des Nebenkolbens (4) die Kontaktfläche bilden z.B.
für Halbrollen oder Halbkugeln (12), welche wiederum in einer Art
Pfannen (14) des Schwenkhebels (10) gelagert sind. Somit ist der
Schwenkhebel (10) mit dem Nebenkolben (4) formschlüssig. Auf der
Gegenseite hat der Schwenkhebel (10) seinen Drehpunkt mit der
Nockenwelle (7) und ist in einem Halblager (13) auf dieser
gelagert. So wird der Kipphebel (8) mit seinem Drehpunkt im
Kipphebellager (9) auf dem Schwenkhebel (10) dem Nebenkolben (4)
nachgeschwenkt. Hierdurch bleibt der Bewegungsablauf bzw. die
Bewegungsgeometrie von der Nockenwelle (7) über den Kipphebel (8)
zum Einlaßventil (5) erhalten.
Durch die Verschiebung der Öffnungs- und Schließzeiten des
Einlaßventiles (5), welche durch die Schwenkung des Kipphebel
drehpunktes (9) entsteht, muß die Nockenwelle (7) einer radialen
Korrektur unterzogen werden, z.B. bei negativen Ergebnissen je
nach Drehrichtung, so daß sie in die richtige Position kommt.
Wenn für das Einlaßventil (5) und das Auslaßventil (6) nur eine
Nockenwelle (7) ist, muß man einen Kompromiß mit den Steuerzeiten
schließen.
Der Nebenkolben (4) und das Saugsystem, welches am Zylinderkopf
(2) befestigt ist, wird mit einem Zwischenstück (15) verbunden,
welches an seinen Enden z.B. kugelförmige Ringe (16) besitzt, die
sich im Nebenkolben (4) sowie auf der Gegenseite schwenken und so
die Bewegungen des Nebenkolbens (4) ausgleichen.
Die Hubbewegungen des Nebenkolbens (4) sollten möglichst mit
Selbstregelung oder mit geringer Leistungsaufnahme erfolgen. So
sind verschiedene Hydrauliksysteme zu erproben, um zu einer
realisierbaren Konstruktion zu kommen.
Bei der Variante 1 Fig. 6, ist eine Flächendifferenz zwischen
dem größeren Ölraum (17) und dem kleineren Ölraum (18) vorhanden.
Somit ist der größere Ölraum bei gleichem Öldruck der dominierende.
Die beiden Ölräume (17 und 18) sind miteinander über eine Drossel
verbunden, welche den Öldurchfluß zwischen den Ölräumen (17 und 18)
und zu der Ölquelle regelt. Dies ist bestimmend für die Hub
geschwindigkeit des Nebenkolbens (4). Die Ölleitung, welche die
Ölräume (17 und 18) mit der Ölquelle verbindet, ist durch ein
2/2 Wegeventil nur bei dem Verdichtungstakt geöffnet. Der Ver
dichtungsdruck, welcher durch den Arbeitskolben (19) aufgebaut
wird, ist durch Drosselung der Luftzufuhr und je nach Belastung
des Motors verschieden. Ist der Verdichtungsdruck im Brennraum (3)
nieder, wandert der Nebenkolben (4) durch den konstanten Öldruck
von der Ölquelle gegen den Brennraum (3) und erhöht den Ver
dichtungsdruck bis dieser mit dem Öldruck von der Ölquelle sich
über den Nebenkolben (4) ausgleicht, so daß der Nebenkolben (4)
zum Stillstand kommt. Wird der Verdichtungsdruck im Brennraum (3)
höher, bewegt sich der Nebenkolben (4) zurück bis zu der Position,
wo sich wiederum Verdichtungsdruck und Öldruck die Waage halten.
Somit ist der Verdichtungsdruck in sämtlichen Drehzahl- und Last
bereichen optimal.
Bei der Variante 2, Fig. 7, wird der Verdichtungsdruck über einen
PI-Regler geregelt. Dabei wird z.B. die Position des Nebenkolbens
(4) als Ist-Wert für das Verdichtungsverhältnis erfaßt und mit dem
Soll-Wert, der sich aus der Drosselklappenstellung ergibt, verglichen.
Die sich einstellende Abweichung beider Werte bewirkt eine Verände
rung der Nebenkolbenposition, so lange bis der Ist-Wert dem Soll-
Wert entspricht und das dem entsprechenden Lastpunkt zugeordnete
Verdichtungsverhältnis erreicht ist.
Bei diesem System sperrt ein 2/2 Wegeventil in beiden Richtungen
den Durchfluß zwischen dem Ölraum (17) und der Ölquelle in den
Motortakten "Verdichten", "Verbrennen" und "Auspuffen". Somit ist
der Nebenkolben (4) in den Arbeitstakten, wo er vom Verbrennungs
raum (3) her unter Druck steht, blockiert.
Das 2/2 Wegeventil ist bei dem Motortakt "Ansaugen" geöffnet,
der Nebenkolben (4) vom Verbrennungsraum her druckfrei. Bei
dieser Position wird ein zusätzliches 4/3 Wegeventil, wenn der
Ist-Wert mit dem Soll-Wert übereinstimmt, durch ein Signal vom
PI-Regler gesperrt, wobei die Ölräume (17 oder 18) mit der
Ölquelle und der Rückleitung getrennt werden. Stimmt der Ist-
Wert mit dem Soll-Wert nicht überein, so öffnet das 4/3 Wege
ventil zwischen der Ölquelle und jenem Ölraum am Nebenkolben (4),
in dem dann der Öldruck den Nebenkolben (4) in die ihm zuge
ordnete Position bewegt. Aus dem gegenüberliegenden Ölraum kann
das verdrängte Öl über das 4/3 Wegeventil durch die Rückleitung
abfließen. Somit ist der Verdichtungsdruck, wie bei Variante 1,
in sämtlichen Drehzahl- und Lastbereichen optimal.
1 Nebenkammer
2 Zylinderkopf
3 Brennraum
4 Nebenkolben
5 Einlaßventil
6 Auslaßventil
7 Nockenwelle
8 Kipphebel
9 Lager und Drehpunkt des Kipphebels
10 Schwenkhebel
11 Klauen des Nebenkolbens
12 Halbrollen oder Halbkugeln
13 Halblager des Schwenkhebels
14 Pfannen des Schwenkhebels
15 Zwischenstück des Ansaugkanals
16 Kugelförmiger Ring
17 Oberer Ölraum
18 Unterer Ölraum
19 Arbeitskolben
20 Kolbenringe für Nebenkolben
21 Dichtringe für hydraulischen Teil des Nebenkolben
22 Zylinderblock
23 Nocken- und Kipphebelwellenlagerbock
24 Oberer Ölraumdeckel
2 Zylinderkopf
3 Brennraum
4 Nebenkolben
5 Einlaßventil
6 Auslaßventil
7 Nockenwelle
8 Kipphebel
9 Lager und Drehpunkt des Kipphebels
10 Schwenkhebel
11 Klauen des Nebenkolbens
12 Halbrollen oder Halbkugeln
13 Halblager des Schwenkhebels
14 Pfannen des Schwenkhebels
15 Zwischenstück des Ansaugkanals
16 Kugelförmiger Ring
17 Oberer Ölraum
18 Unterer Ölraum
19 Arbeitskolben
20 Kolbenringe für Nebenkolben
21 Dichtringe für hydraulischen Teil des Nebenkolben
22 Zylinderblock
23 Nocken- und Kipphebelwellenlagerbock
24 Oberer Ölraumdeckel
Claims (17)
1. Vorrichtung für Hubkolbenmaschine, bei der während des Betriebes
das Volumen des Brennraumes in seiner Größe veränderlich ist.
2. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der gesamte Brennraum aus einem Hauptbrennraum (3) und einem
Nebenbrennraum (1) besteht, in welchem ein hydraulisch
betätigter Nebenkolben (4) eingebaut ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nebenkolben (4) in dem Nebenbrennraum (1) hydraulisch
so bewegt werden kann, bis der Nebenbrennraum (1) aufgehoben
ist und der Nebenkolben (4) eventuell noch in den Hauptbrenn
raum (3) übersteht.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Nebenkolben (4) das Einlaßventil (5)
integriert ist und somit in geschlossenem Zustand den Neben
kolben (4) seine Funktion zur variablen Verdichtung ausführen
läßt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Öffnen und Schließen des Einlaßventiles (5)
von der Nockenwelle (7) über einen Kipphebel (8) erfolgt, der
mit seinem Drehpunkt (9) auf einem Schwenkhebel (10) gelagert
ist und den Hubbewegungen des Nebenkolbens (4) folgt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (10) seinen Drehpunkt
mit der Nockenwelle (7) gemeinsam hat und in einem Halblager
(13) auf dieser gelagert ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hubbewegungen über die Klauen (11)
des Nebenkolben (4), auf denen z.B. Halbrollen (12) oder
Halbkugeln formschlüssig sind, auf den Schwenkhebel (10),
in dem die Halbrollen oder Halbkugeln (12) wiederum in Pfannen
(14) an den Enden des Schwenkhebels (10) gelagert sind,
übertragen werden.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (15) des Ansaug
kanales, mit den Bewegungen des Nebenkolben (4) und dem z.B.
an dem Zylinderkopf (2) angebrachten Saugsystem beweglich ist,
in dem das Zwischenstück (15) an seinen Enden kugelförmige
Ringe besitzt, welche im Nebenkolben (4) sowie auf der Gegen
seite sich schwenken.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet, daß bei System 1, Fig. 6, der größere
Ölraum (17) gegenüber dem kleineren Ölraum (18) bei gleichem
Öldruck der dominantere ist (Flächendifferenz).
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen den
Ölräumen (17 und 18) eine Drossel ist, welche die Hubgeschwin
digkeit des Nebenkolbens (4) mitbestimmt.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und
10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- bzw. Abfluß von den
Ölräumen (17 und 18) durch ein 2/2 Wegeventil bei den Motor
takten "Verbrennung", "Auspuffen" und "Ansaugen" unterbrochen
ist und die Ölleitung beim Motortakt "Verdichten" öffnet und
somit mit dem Öldruck von der Ölquelle verbunden ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Teillast sowie
Drosselung der Luftzufuhr der Verdichtungsdruck, den der
Arbeitskolben (4) im Brennraum (3 und 1) aufbaut, unterschied
lich ist. Dadurch auf den optimalen und konstanten Verdich
tungsdruck gebracht wird, in dem der Öldruck im Ölraum (17)
mit dem auf den Nebenkolben (4) wirkenden Verdichtungsdruck
die Waage hält, wobei der Nebenkolben (4) in die ihm zuge
ordnete Position wandert.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Variante 2,
Fig. 7, die Position des Nebenkolbens (4) durch einen PI-Regler
und ein 2/2 Wegeventil und ein 4/3 Wegeventil gesteuert wird.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
10, 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/2 Wege
ventil zwischen dem Ölraum (17) und der Ölquelle den Durchfluß
in den Motortakten "Verdichten", "Verbrennen", "Auspuffen"
gesperrt ist und im Ansaugtakt geöffnet ist.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
10, 11, 12, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das 4/3 Wege
ventil die Ölräume (17 und 18) zu der Ölquelle und dem Ölrück
fluß sperrt, wenn der Ist-Wert mit dem Soll-Wert übereinstimmt.
Stimmt der Ist-Wert mit dem Soll-Wert nicht überein, so öffnet
das 4/3 Wegeventil zwischen der Ölquelle und jenem Ölraum am
Nebenkolben (4) in dem dann der Öldruck den Nebenkolben (4) in
die ihm zugeordnete Position bewegt. Aus dem gegenüberliegenden
Ölraum kann das verdrängte Öl über das 4/3 Wegeventil durch
die Rückleitung abfließen.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
10, 11, 12, 13, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der
Nebenkolben (4) zum Beispiel auch ohne integriertes Ventil
seine Funktion ausüben kann.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
10, 11, 12, 13, 14, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Ventilanordnung mit zwei Auslaßventilen (6) und
einem integrierten Einlaßventil (5) im Nebenkolben (4) der
Durchmesser des Nebenkolbens vergrößert werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883801102 DE3801102A1 (de) | 1988-01-16 | 1988-01-16 | Vorrichtung fuer eine hubkolbenmaschine mit variablem brennraum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883801102 DE3801102A1 (de) | 1988-01-16 | 1988-01-16 | Vorrichtung fuer eine hubkolbenmaschine mit variablem brennraum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3801102A1 true DE3801102A1 (de) | 1989-07-27 |
Family
ID=6345387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883801102 Withdrawn DE3801102A1 (de) | 1988-01-16 | 1988-01-16 | Vorrichtung fuer eine hubkolbenmaschine mit variablem brennraum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3801102A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0837226A1 (de) | 1996-10-15 | 1998-04-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, Patentabteilung AJ-3 | Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung |
FR2759735A1 (fr) * | 1997-02-18 | 1998-08-21 | Henri Parsus | Dispositif permettant de faire varier le rapport volumetrique de compression des moteurs a explosion ou a combustion interne |
EP2336521A1 (de) * | 2009-12-15 | 2011-06-22 | Wärtsilä Schweiz AG | Zylinderanordnung für einen Verbrennungsmotor |
DE102010037185A1 (de) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschine |
DE102011008128B4 (de) * | 2011-01-07 | 2017-10-26 | Suheyla Lemouré | Hubkolben-Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis |
CN109937289A (zh) * | 2016-10-07 | 2019-06-25 | 伊顿智能动力有限公司 | 自给式e脚 |
CN114810368A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-07-29 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种压缩比可变结构、压缩比可变控制方法及发动机 |
-
1988
- 1988-01-16 DE DE19883801102 patent/DE3801102A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |