EP0837226A1 - Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung - Google Patents

Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung Download PDF

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
    • F01L3/085—Valve cages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/04—Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke

Definitions

  • the invention relates to a valve-controlled internal combustion engine in the Preamble of claim 1 described type.
  • the adjustment device to change the compression of this valve-controlled internal combustion engine comprises a controlled in a cylinder head guided sliding Sleeve with an opening arranged in the sleeve jacket over which a channel section of a gas exchange channel running in the cylinder head a duct section formed by the sleeve on the combustion chamber side stands, with a channel opening delimited by the sleeve on the combustion chamber side a lift valve is controlled.
  • This known adjusting device forms in principle be closed by the globe valve Sleeve a piston, by means of its variable position a compression volume can be changed in a cylinder depending on the operating point.
  • this known adjusting device is that the globe valve and the sleeve each via assigned cam disks on a common control shaft are actuated, the respective cams on the common star shaft are non-rotatably arranged in a fixed rotation angle assignment.
  • DE 38 01 102 A describes a further adjustment device for changing the compression known in an internal combustion engine with a secondary piston in the cylinder head arranged sleeve with a gas exchange valve, in which the secondary piston to change the compression independently of the control of the gas exchange valve is adjustable.
  • this is disadvantageous with the secondary piston or moved with the sleeve in a recess of the cylinder head Channel section, which requires a complex cylinder head design.
  • the invention has for its object to be a generic internal combustion engine to design the adjustment device for changing the compression in such a way that both control devices are decoupled with a simple structure of the Cylinder head.
  • its compact design makes it more electromagnetic Actuator equipped, but it is also hydraulic or hydraulic pneumatic actuator possible.
  • the invention is based on a preferred example shown in the drawing described.
  • a valve-controlled internal combustion engine 1 shown only in sections is with an adjusting device 2 for changing the compression in the combustion chamber 3 between the piston 4 in the cylinder 5 of the internal combustion engine 1 and a combustion chamber calotte 6 equipped in a cylinder head 7.
  • the adjusting device 2 comprises a sleeve 8 guided with sliding movement in the cylinder head 7 with a in the sleeve jacket 9 arranged opening 10 through which a in the cylinder head 7 extending channel section 11 'of a gas exchange channel 11 with one of the Sleeve 8 formed combustion chamber-side channel section 11 '' is connected.
  • the by the sleeve 8 limited combustion chamber side channel opening 12 by means of a Lift valve 13 controlled.
  • valve lift actuating device is preferably an electromagnetic one Actuator 14.
  • a hydraulic or pneumatic actuator is also conceivable.
  • the sleeve 8 via a preferably eccentric controlled as a function of the operating point 15 cam disc designed to change the compression separately in the cylinder head can be pinned.
  • An effective compression change is achieved in particular that several Similar lift valves 13 per combustion chamber 3, each with an adjusting device 2 are combined. Furthermore, the change in compaction can be increased by that inlet and outlet-side lift valves 13 each with an adjusting device 2 are combined.
  • the respective actuator 14 can also be used as an actuating device with a variable Valve stroke can be designed, whereby adapted on the intake side depending on the operating point Valve opening cross sections for advantageous inflow control are possible.

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Abstract

Für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung, die eine in einem Zylinderkopf schiebebeweglich geführt gesteuerte, einen brennraumseitigen Kanalabschnitt eines Gaswechselkanals beinhaltende Hülse mit einer durch ein Hubventil gesteuerten Kanalmündung wird zur gesonderten Steuerung von Hülse und Hubventil vorgeschlagen, daß das Hubventil mit einer in der Hülse angeordneten, as Aktuator gestalteten Hub-Betätigungseintichtung in Antriebsverbindung steht und daß die Hülse der Verstelleinrichtung Zur Verdichtungsänderung unabhängig von dem Aktuator gesondert schiebebeweglich steuerbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der EP 0 330 638 A bekannt. Die Verstelleinrichtung zur verdichtungsänderung be dieser ventilgesteuerten Brennkraftmaschine umfaßt eine in einem Zylinderkopf schiebebeweglich geführt gesteuerte Hülse mit einer im Hülsenmantel angeordneten Durchbrechung, über die ein im Zylinderkopf verlaufender Kanalabschnitt eines Gaswechselkanals mit einem von der Hülse gebildeten brennraumseitigen Kanalabschnitt in Verbindung steht, wobei eine von der Hülse begrenzte brennraumseitige Kanalmündung mittels eines Hubventils gesteuert ist.
Diese bekannte Verstelleinrichtung bildet im Prinzip be durch das Hubventil geschlossener Hülse einen Kolben, mittels dessen variabler Position ein Verdichtungsvolumen in einem Zylinder betriebspunktabhängig veränderbar ist. Nachteilig be dieser bekannten Verstelleinrichtung ist, daß das Hubventil sowie die Hülse jeweils über zugeordnete Kurvenscheiben auf einer gemeinsamen Steuewelle betätigt sind, wobei die jeweiligen Kurvenscheiben auf der gemeinsamen Sternerwelle in einer festen Drehwinkelzuordnung drehfest angeordnet sind. Mit dieser derart gekoppelten Steuerungszuordnung von Hülsen-Bewegung und Hubventil-Bewegung kann keine der Frnnktionen einer betriebspunktangepaßten Verdichtung sowie einem betriebspunktangepaßten Ventilöffnungsquerschnitt gesondert realisiert werden.
Aus der DE 38 01 102 A ist eine weitere Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung bei einer Brennkraftmaschine bekannt mit einer im Zylinderkopf as Nebenkolben angeordneten Hülse mit einem Gaswechselventil, bei der zwar der Nebenkolben zur Verdichtrnngsänderung unabhängig von der Steuerung des Gaswechselventils verstellbar ist. Jedoch ist hierbei nachteilig ein mit dem Nebenkolben bzw. mit der Hülse in einer Ausnehmung des Zylinderkopfes mitbewegter Kanalabschnitt, was eine aufwendige Zylinderkopfgestaltung erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, be einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine die Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung derart zu gestalten, daß beide Steuerungseinricntungen entkoppelt sind bei einfachem Aufbau des Zylinderkopfes.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst und bar in der Weise, daß das Hubventil mit einer in der Hülse angeordneten, as Aktuator gestalteten Hub-Betätigungseinrichtung in Antriebsverbindung steht und daß die Hülse der Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung unabnängig von dem Aktuator gesondert schiebebeweglich steuerbar ist.
Der Vorteil de, Erfindung ist darin zu sehen, daß mit einem in der Hülse angeordneten Aktuator Zur Hubbetätigung des Ventis z.B. über einen variablen Hub ein dem jeweiligen Betriebspunkt angepaßter Ventilöffnungsquerschnitt erzielt ist und bar unabhängig von de, Steuerung der Hülse. Mit dem durch einen erfindungsgemäß angeordneten Aktuator gesonderten Ventiltrieb ergibt sich in weiterer vorteilhafter Weise, daß die beiden Steuerungen nicht gegeneinander wirken und somit das bekannte Prinzip eines Verdrängerkolbens im Verdichtungsraum des Zylinders einer Brennkraftmaschine jederzeit erhalten ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist en durch seine kompakte Bauweise elektromagnetischer Aktuator bevoaugt, es ist aber auch en hydraulischer oder en pneumatischer Aktuator möglich.
Zur Erzielung eines mechanisch einfachen Aufbaus des Zylinderkopfes wird in weiterer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die Hülse über eine betriebspunktabhängig gesteuerte Kurvenscheibe Zur Verdichtungsänderung gesondert im Zylinderkopf verschiebbar ist. Mit dieser vorgeschlagenen Ausgestaltung der Steuerung der Hülse sind die auf die durch das Ventil geschlossene Hülse wirkenden Brennraumdrücke sicher beherrschbar.
Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Beispies beschrieben.
Eine lediglich abschnittsweise dargestellte, ventilgesteuerte Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Verstelleinrichtung 2 zur Verdichtungsänderung im Brennraum 3 zwischen dem Kolben 4 im Zylinder 5 der Brennkraftmaschine 1 und einer Brennraumkalotte 6 in einem Zylinderkopf 7 ausgerüstet. Die Verstelleinrichtung 2 umfaßt eine im Zylinderkopf 7 schiebebeweglich geführt gesteuerte Hülse 8 mit einer im Hülsenmantel 9 angeordneten Durchbrechung 10, über die ein im Zylinderkopf 7 verlaufender Kanalabschnitt 11' eines Gaswechselkanals 11 mit einem von der Hülse 8 gebildeten brennraumseitigen Kanalabschnitt 11'' in Verbindung steht. Die von der Hülse 8 brennraumseitig begrenzte Kanalmündung 12 ist mittels eines Hubventils 13 gesteuert.
Zur Erzielung unabhängiger Steuerungen für das Hubventil 13 einerseits und für die Hülse 8 der Verstelleinrichtung 2 andererseits wird erfindungsgemäß vorgescnlagen, daß das Hubventil 13 mit einer in der Hülse 8 angeordneten, as Aktuator 14 gestalteten Hub-Betätigungseinrichtung in Antriebsverbindung steht und daß die Hülse 8 der Verstelleinrichtung 2 zur Verdichtungsänderung unabnängig von dem Aktuaktor 14 gesondert schiebebeweglich steuerbar ist.
Vorzugsweise ist die Ventilhub-Betätigungseinrichtung ein elektromagnetischer Aktuator 14. Ein hydraulischer oder en pneumatischer Aktuator ist ebenfalls denkbar.
Zur Erzielung einer betriebssicheren und im Aufbau einfachen Verstelleinrichtung 2 ist die Hülse 8 über eine vorzugsweise betriebspunktabhängig gesteuerte, as Exzenter 15 gestaltete Kurvenscheibe zur Verdichtungsänderung gesondert im Zylinderkopf verscniebbar.
Mit den erfindungsgemäß entkoppelten Steuerungen für das Hubventil 13 einersets und für die Hülse 8 der Verstelleinrichtung 2 zur Verdichtungsänderung andererseits kann jede der Einrichtungen optimal auf den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 angepaßt werden.
Eine wirksame Verdichtungsänderung ist insbesondere dadurch erreicht, daß mehrere gleichartige Hubventile 13 je Brennraum 3 mit jeweils einer Verstelleinrichtung 2 kombiniert sind. Weiter kann die Verdichtungsänderung dadurch gesteigert sein, daß ein- und auslaßseitige Hubventile 13 jewels mit einer Verstelleinrichtung 2 kombiniert sind.
Femer kann der jeweilige Aktuator 14 as Betätigungseinrichtung mit variablem Ventilhub gestaltet sein, wodurch ansaugseitig betriebspunktabhängig angepaßte Ventilöffnungsquerschnitte zur vorteilhaften Einströmsteuerung möglich sind.

Claims (6)

  1. Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung,
    wobei die Verstelleinrichtung (2) eine in einem Zylinderkopf (7) schiebebeweglich geführt gesteuerte Hülse (8) umfaßt mit einer im Hülsenmantel (9) angeordneten Durchbrechung (10), über die
    ein im Zylinderkopf (7) verlaufender Kanalabschnitt (11') eines Gaswechselkanals (11) mit einem von de, Hülse (8) gebildeten brennraumseitigen Kanalabschnitt (11'') in Verbindung steht, wobei
    eine von de, Hülse (8) begrenzte brennraumseitige Kanalmündung (12) mittels eines Hubventils (13) gesteuert ist
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Hubventil (13) mit einer in de, Hülse (8) angeordneten, as Aktuator (14) gestalteten Hub-Betätigungseinrichtung in Antriebsverbindung steht, und
    daß die Hülse (8) der Verstelleinrichtung (2) zur Verdichtungsänderung unabhängig von dem Aktuator (14) gesondert schiebebeweglich steuerbar ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetischer oder ein hydraulischer oder ein pneumatischer Aktuator (14) vorgesehen ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) über eine betriebspunktabhängig gesteuerte Kurvenscheibe (Exzenter 15) zur Verdichtungsänderung gesondert im Zylinderkopf (7) verschiebbar ist.
  4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige Hubventile (13) je Brennraum (3) mit jewels einer Verstelleinrichtung (2) kombiniert sind.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein- und auslaßseitige Hubventile (13) jewels mit einer Verstelleinrichtung (2) kombiniert sind.
  6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Aktuator (14) as Betätigungseinrichtung mit variablem Ventilhub gestaltet ist.
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