DE4417309A1

DE4417309A1 - Reciprocating-piston internal combustion engine with compression control

Info

Publication number: DE4417309A1
Application number: DE4417309A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Rundkowski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1994-12-01

Abstract

To control the compression of a reciprocating-piston internal combustion engine by connecting or disconnecting additional volumes to/from the combustion chamber (1), the additional volumes are integrated in the form of circumferential recesses (9) into a slide (8), with the result that, depending on the position of the slide (10), these additional volumes (9) are connected to the combustion chamber (1) or separated from it (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Die Vorteile einer in der Regel lastabhängigen Veränderung des Verdichtungsverhältnisses (Verdichtungssteuerung) hinsichtlich Wirkungsgrad, Kraftstoffverbrauch, Abgaszusammensetzung und Klopfvermeidung sind bekannt, siehe beispielsweise die DE-OS 33 39 578, F02D 15/04, die eine Verdichtungssteuerung mittels eines verschiebbaren Kolbens offenbart, der einen Bestandteil der zylinderkopfseitigen Brennraumwand darstellt.The advantages of changing the load as a rule Compression ratio (compression control) regarding Efficiency, fuel consumption, exhaust gas composition and Knock prevention is known, see for example DE-OS 33 39 578, F02D 15/04, which a compression control by means of a sliding piston disclosed which is part of the represents the combustion chamber wall on the cylinder head side.

Die aus der gattungbildenden EP 0 095 252 A1, F02D 15/04, be kannte Konstruktion sieht ein über einen Kanal, in dem ein dreh schieberartiges Ventil angeordnet ist, bei bestimmten Stellungen des Drehschiebers mit dem Brennraum verbundenes Zusatzvolumen vor.The from the generic EP 0 095 252 A1, F02D 15/04, be known construction sees one over a channel in which a turn spool-like valve is arranged in certain positions of the rotary valve connected to the combustion chamber in front.

Gemeinsam ist diesen bekannten Lösungen ein relativ großer Raum bedarf im Bereich des Zylinderkopfes, wo ohnehin schon ange sichts der Unterbringung der Ladungswechselventile die Platzver hältnisse kritisch sind.Common to these known solutions is a relatively large space needs in the area of the cylinder head, where already regarding the placement of the gas exchange valves, the space ver relationships are critical.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Verdichtungssteuerung zu schaffen, bei der die Mittel zur Verdichtungssteuerung einen geringeren Platzbedarf als beim Stand der Technik haben.The invention has for its object a generic Reciprocating internal combustion engine with compression control too create, in which the means of compression control one have less space than in the prior art.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the drawing features of the main claim, advantageous training The invention describes the subclaims.

Infolge der Integration des Zusatzvolumens in den Drehschieber wird der für diesen ohnehin erforderliche Platz zugleich zur Unterbringung des Zusatzvolumens ausgenutzt. Diese Integration des Zusatzvolumens in den Schieber macht auch die nachträgliche Ausrüstung bereits bestehender Brennkraftmaschinen mit einer Verdichtungssteuerung möglich, da der Schieber im Bereich des Zylinderkopfes lediglich eine Führungsbohrung erfordert und zu sätzliche Hohlräume zur Gewinnung des Zusatzvolumens nicht er forderlich sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich ein Schieber auch über mehrere einander benach barte Arbeitszylinder erstrecken kann, so daß nur ein einziger Antrieb erforderlich ist. Dabei können die den einzelnen Brenn räumen zugeordneten, die Zusatzvolumina bildenden Umfangsver tiefungen in Umfangsrichtung (bei einem Drehschieber) bzw. in Längsrichtung (bei einem Axialschieber) gegeneinander ent sprechend den verschiedenen Betriebsphasen der Brennräume ver setzt sein, sofern nicht der betreffende Schieber gleichphasig betriebenen Brennräumen zugeordnet ist.As a result of the integration of the additional volume in the rotary valve the space required for this anyway becomes Accommodation of the additional volume used. This integration of the additional volume in the slide also makes the subsequent one Equipment of existing internal combustion engines with one Compression control possible because the slide in the area of Cylinder head only requires a pilot hole and too additional cavities for gaining the additional volume not he are required. Another advantage of the invention is therein see that a slide is also adjacent to each other over several Beard cylinder can extend so that only one Drive is required. The individual focal clear assigned, the additional volumes forming circumferential deepening in the circumferential direction (with a rotary valve) or in Longitudinal direction (with an axial slide) against each other ent according to the different operating phases of the combustion chambers sets, unless the slider in question is in phase operated combustion chambers is assigned.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 und 2 für Dreh schieber ein erstes Ausführungsbeispiel und deren 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel bei zugeschalteten bzw. abgetrennten Zusatzvolumina in einem senkrechten Schnitt durch die Maschine wiedergeben, während den Fig. 5 bis 8 ein Axialschieber zugrunde liegt.Three embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing, FIGS. 1 and 2 for rotary slide a first embodiment and 3 and 4 a second embodiment with additional volumes connected or disconnected in a vertical section through the machine, while FIGS . an axial slide underlies 5 to 8.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist der Brennraum 1 in üb licher Weise von dem Arbeitszylinder 2 umgeben und in Richtung nach oben vom Zylinderkopf 3 begrenzt. In diesem ist der mit dem Hubventil 4 bestückte Ladungswechselkanal 5, beispielsweise ein Einlaßkanal, vorgesehen. Im Bereich der zylinderkopfseitigen Kante 6 des Brennraums 1 ist, mit seiner Drehachse 7 senkrecht zur Zeichenebene verlaufend, der Drehschieber 8 angeordnet, der mit der Umfangsvertiefung 9 in der in Fig. 1 dargestellten Schwenklage des Drehschiebers 8 gleichsam eine Vergrößerung des eigentlichen Brennraums 1 bildet. Diese Vertiefung 9 erstreckt sich über einen Umfangs- oder Winkelbereich α, der kleiner ist als der verbleibende Umfangs- oder Winkelbereich, der abgedeckt innerhalb der Führungsbohrung 10 für den Drehschieber 8 ver läuft.Looking first at FIG. 1, the combustion chamber 1 is surrounded by the working cylinder 2 in a conventional manner and is limited in the upward direction by the cylinder head 3 . This is fitted with the poppet valve 4 gas exchange channel 5, for example, an inlet passage, is provided. In the area of the edge 6 of the combustion chamber 1 on the cylinder head side, with its axis of rotation 7 extending perpendicular to the plane of the drawing, the rotary slide 8 is arranged, which, as it were, forms an enlargement of the actual combustion chamber 1 with the circumferential recess 9 in the pivoted position of the rotary slide 8 shown in FIG. 1. This recess 9 extends over a circumferential or angular range α, which is smaller than the remaining circumferential or angular range, which runs covered within the guide bore 10 for the rotary valve 8 ver.

Verständlicherweise steht der Drehschieber 8 außerhalb des Brennraums 1 in Schwenkantriebsverbindung mit einem beispiels weise lastabhängig betätigten Antrieb.Understandably, the rotary valve 8 is outside of the combustion chamber 1 in a swivel drive connection with an example, load-dependent actuated drive.

Während in Fig. 1 der Fall einer Vergrößerung des Brennraums 1 durch die Umfangsvertiefung 9 angenommen ist, zeigt Fig. 2 eine Drehstellung des Drehschiebers 8, in der das durch die Umfangs vertiefung 9 gebildete Zusatzvolumen von dem Brennraum 1 abge trennt ist.While in FIG. 1 the case of an enlargement of the combustion chamber 1 through the circumferential recess 9 is assumed, FIG. 2 shows a rotary position of the rotary slide 8 , in which the additional volume formed by the circumferential recess 9 is separated from the combustion chamber 1 .

In dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind dem Brennraum 20 beiderseits des Ladungswech selventils 21 parallel verlaufende Drehschieber 22 und 23 zuge ordnet, die wiederum im Bereich der zylinderkopfseitigen Kante 24 des Brennraums verlaufen und mit Umfangsvertiefungen 25 und 26 der anhand der Fig. 1 und 2 bereits beschriebenen Ausle gung versehen sind. Wiederum ist in Fig. 3 der Fall angenommen, daß die durch die Umfangsvertiefungen 25 und 26 gebildeten Zu satzvolumina mit dem Brennraum 20 in Verbindung stehen, während in Fig. 2 diejenige Lage der Drehschieber 22 und 23 gezeigt ist, in der die durch die Umfangsvertiefungen 25 und 26 gebilde ten Zusatzvolumina gegen den Brennraum 20 abgeschlossen sind. In the embodiment of the invention shown in FIGS . 3 and 4, the combustion chamber 20 on both sides of the charge exchange selector valve 21 is assigned parallel rotary valves 22 and 23 , which in turn run in the region of the edge 24 of the combustion chamber on the cylinder head side and with circumferential recesses 25 and 26 of FIG. 1 and interpretation already described 2 are provided supply. Again, in Fig. 3 the case is assumed that the volume formed by the circumferential recesses 25 and 26 are connected to the combustion chamber 20 , while in Fig. 2 the position of the rotary valve 22 and 23 is shown in which the through the circumferential recesses 25 and 26 formed additional volumes against the combustion chamber 20 are completed.

Wie schon in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 können auch die Drehschieber 22 und 23 in der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 mehreren Brennräumen zugeordnet sein, so daß mehreren Brennräumen ein einziger Antrieb für die Ver dichtungssteuerung gemeinsam ist.As in the embodiment of FIGS. 1 and 2, the rotary valve 22 and 23 in the embodiment of FIGS. 3 and 4 can be assigned to several combustion chambers, so that several combustion chambers, a single drive for the compression control is common.

Dies gilt auch bei Ausbildung des Schiebers als Axialschieber, wofür die Fig. 5 bis 8 eine Ausführungsform zeigen. In der Lage des Schiebers gemäß Fig. 5 und Fig. 6, die den Schnitt VI-VI wiedergibt, ist das Zusatzvolumen zugeschaltet, in der Lage des Schiebers gemäß Fig. 7 und der den Schnitt gemäß VIII-VIII darstellenden Fig. 8 dagegen abgeschaltet.This also applies when the slide is designed as an axial slide, for which FIGS. 5 to 8 show an embodiment. In the position of the slide shown in FIG. 5 and FIG. 6, which shows the section VI-VI, the additional volume VIII VIII-representing Fig. 8 is switched on, in the position of the slide of FIG. 7 and the section according to cut off the other hand, .

Der im Zylinderkopf 30 längsverschiebbare Schieber 31 besitzt die Umfangsvertiefung 32, die in der den Fig. 5 und 6 zu grundeliegenden Schieberstellung mit dem Brennraum 33 verbunden, dagegen in der Schieberstellung gemäß den Fig. 6 und 7 von der Führung 34 gegen den Brennraum 33 abgedeckt ist. Der Schie ber 31 liegt außerhalb des Bereichs des Ladungswechselventils 35.The slide 31 , which is longitudinally displaceable in the cylinder head 30, has the circumferential recess 32 , which is connected to the combustion chamber 33 in the slide position underlying FIGS . 5 and 6, but is covered by the guide 34 against the combustion chamber 33 in the slide position according to FIGS. 6 and 7 is. The slide valve 31 lies outside the area of the charge exchange valve 35 .

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Brennkraftma schine mit Verdichtungssteuerung geschaffen, bei der die Mittel zur Vornahme der Verdichtungssteuerung besonders platzsparend ausgebildet sind.With the invention is accordingly a generic internal combustion engine machine with compression control, where the means particularly compact to carry out the compression control are trained.

Claims

1. Reciprocating internal combustion engine with a limited by a working cylinder combustion chamber and at least one for sealing control Ver via a slide with the combustion chamber temporarily connectable additional volume, characterized in that the additional volume in the slide ( 8 ) as a circumferential recess ( 9 ) and integrated the slide ( 8 ) between a position in which the peripheral recess ( 9 ) to the combustion chamber ( 1 ) is exposed and a position in which the peripheral recess ( 9 ) is covered by a guide ( 10 ) for the slide ( 8 ), is adjustable.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the slide ( 8 ) in the region of a cylinder head-side edge ( 6 ) of the combustion chamber ( 1 ).

3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that two slides ( 22 , 23 ) in mutually opposite regions of the cylinder head-side edge ( 24 ) of the combustion chamber ( 20 ).

4. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that a slide ( 8 ) is assigned to several combustion chambers ( 1 ) together.

5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slide is a rotary slide ( 8 ) which projects into the combustion chamber ( 1 ) with a peripheral region which extends over a smaller peripheral angle (α) than that of the Leadership ( 10 ) recorded the remaining range.

6. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slide is an axial slide ( 31 ).