NO319652B1

NO319652B1 - Device at the valve control of an internal combustion engine

Info

Publication number: NO319652B1
Application number: NO20034203A
Authority: NO
Inventors: Oystein V Reinshorn
Original assignee: Oystein V Reinshorn
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-09-05
Also published as: NO20034203D0; WO2005028820A1; NO20034203L; EP1668229A1

Description

ANORDNING VED EN FORBRENNINGSMOTORS VENTILSTYRING DEVICE FOR VALVE CONTROL OF AN COMBUSTION ENGINE

Denne oppfinnelse vedrører en forbrenningsmotors ventilstyring. Nærmere bestemt dreier det seg om styring av en i en totaktsmotors stempel anordnet innstrømningsventil. This invention relates to an internal combustion engine's valve control. More specifically, it concerns control of an inflow valve arranged in the piston of a two-stroke engine.

Det er kjent å bygge inn en innstrømningsventil i en forbrenningsmotors stempel. Når det er tale om en totaktsmotor som er forsynt med et stempel og en ventil av denne art, er det hensiktsmessig å mate motoren med spyleluft via en tilbake-slagsventil i motorsylinderens bunnparti. It is known to build an inflow valve into the piston of an internal combustion engine. When it is a two-stroke engine which is provided with a piston and a valve of this kind, it is appropriate to feed the engine with scavenging air via a non-return valve in the bottom part of the engine cylinder.

Stempelventilen kan fjærforspent åpne og lukke for gjennom-strømning fra stemplets underside ved at den påvirkes av den relative trykkforskjell over og under stemplet. The piston valve can be spring biased to open and close for flow through from the underside of the piston by being affected by the relative pressure difference above and below the piston.

US patent 5603291 beskriver en forbrenningsmotor hvor stemplet er forsynt med en avgassventil. Avgassventilen styres via en støtstrang av en eksentrisk flate på veivakslingen. Utfor-mingen er ikke egnet for en totaktmotor som er forsynt med et spyleluftkammer i sylinderen under stemplet. US patent 5603291 describes an internal combustion engine where the piston is provided with an exhaust valve. The exhaust valve is controlled via a shock string by an eccentric surface on the crankshaft. The design is not suitable for a two-stroke engine which is equipped with a scavenging air chamber in the cylinder below the piston.

Det er videre kjent fra EP dokument 0074156 å anordne en i stempelstangens lengderetning gjennomgående åpning for sirku- It is further known from EP document 0074156 to arrange an opening through the longitudinal direction of the piston rod for circuit

lasjon av kjolevæske. lation of dress fluid.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Et stempel med en fortrinnsvis fast tilkoplet stempelstang er forskyvbart anordnet i en forbrenningsmotorsylinder. Stempelstangen forløper gjennom en tetning i sylinderens nedre parti. Det sylindervolum som befinner seg under stemplet forsynes med spyleluft fortrinnsvis via en enveisventil i sylinderens nedre parti. Forbrenningsmotorsylinderen er forsynt med nødvendige anordninger ifølge i og for seg kjent teknikk for kjøling og for tilførsel av drivstoff samt avløp for avgasser. A piston with a preferably permanently connected piston rod is displaceably arranged in an internal combustion engine cylinder. The piston rod extends through a seal in the lower part of the cylinder. The cylinder volume below the piston is supplied with purge air, preferably via a one-way valve in the lower part of the cylinder. The internal combustion engine cylinder is provided with the necessary devices according to per se known technology for cooling and for the supply of fuel as well as drainage for exhaust gases.

Stempelstangen er i sitt motstående nedre endeparti tilkoplet en sleide. Sleiden, som forløper i en føring, er forskyvbar i stempelstangens forskyvningsretning, og sleiden er innrettet til å kunne oppta krefter som virker på sleiden i andre retninger. The piston rod is connected to a slide at its opposite lower end. The slide, which extends in a guide, is displaceable in the displacement direction of the piston rod, and the slide is arranged to be able to absorb forces acting on the slide in other directions.

Stemplet, stempelstangen og sleiden er således innrettet til sammen under drift å kunne utføre en fram- og tilbakegående forskyvning langs stemplets aksiale senterakse. The piston, the piston rod and the slide are thus arranged together during operation to be able to carry out a reciprocating displacement along the axial center axis of the piston.

Et veivdrag er i sitt ene endeparti leddbart forbundet til sleiden ved hjelp av en leddaksling. A crankshaft is connected in one end section to the slide in an articulated manner by means of an articulated shaft.

Stempelventilen er forskyvbar mellom en åpen og en lukket stilling i forhold til stemplet. En gjennomgående aksial boring i stempelstangen utgjør en forbindelsesåpning mellom stempelventilen og en aktuator ved stempelstangens i forhold The piston valve is displaceable between an open and a closed position in relation to the piston. A continuous axial bore in the piston rod forms a connection opening between the piston valve and an actuator at the piston rod's ratio

til stempelventilen motstående parti. to the opposite part of the piston valve.

Forbindelsen mellom stempelventilen og aktuatoren kan for eksempel være mekanisk. I en foretrukket utførelsesform er stempelventilen forsynt med et føringsparti som forløper inn i den gjennomgående boring i stempelstangen. The connection between the piston valve and the actuator can, for example, be mechanical. In a preferred embodiment, the piston valve is provided with a guide portion which extends into the through bore in the piston rod.

En plunger er anordnet i stempelstangens gjennomgående boring ved stempelstangens motstående nedre endeparti. Volumet i den gjennomgående boring er fluidfylt, typisk med olje som med fordel kan tilføres fra motorens trykksmøresystem via veivdraget. A plunger is arranged in the piston rod's through bore at the opposite lower end part of the piston rod. The volume in the through bore is fluid-filled, typically with oil which can advantageously be supplied from the engine's pressure lubrication system via the crankshaft.

Aktuatoren som påvirker stempelventilen via den gjennomgående stempelstangboring, er innrettet til å kunne styre stempel-stangventilens relative posisjon i forhold til stemplet i det minste over en del av stemplets slaglengde. The actuator which affects the piston valve via the through piston rod bore is designed to be able to control the relative position of the piston rod valve in relation to the piston at least over part of the piston's stroke length.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en motor ifølge oppfinnelsen hvor stemplet er på vei nedover under motorens arbeidstakt. En aktuators virksomme del befinner seg i sin mot stempelstangen forskjøvne aktive stilling; Fig. 2 viser motoren i fig. 1, men her er stemplet i sin nedre posisjon, idet plungeren i stempelstangens nedre parti er forhindret fra å forskyve seg til sin nedre stilling av aktuatoren ; Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men her befinner aktua-torens virksomme del seg i sin nedre uvirksomme stilling; og Fig. 4 viser det samme som i fig. 3, men her er stemplet vist idet det er på vei oppover i sitt kompresjonsslag samtidig som stempelventilen er i ferd med å lukkes. In what follows, a non-limiting example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 schematically shows an engine according to the invention where the piston is on its way down during the engine's working stroke. The active part of an actuator is in its active position offset against the piston rod; Fig. 2 shows the engine in fig. 1, but here the piston is in its lower position, as the plunger in the lower part of the piston rod is prevented from moving to its lower position by the actuator; Fig. 3 shows the same as in fig. 2, but here the active part of the actuator is in its lower inactive position; and Fig. 4 shows the same as in fig. 3, but here the piston is shown as it is on its way up in its compression stroke at the same time as the piston valve is about to close.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en forbrenningsmotor, nedenfor betegnet motor, omfattende en sylinder 2 som er forsynt med et stempel 4. Motoren 1 er en to-taktsmotor hvor forbrenningsluften på kjent måte komprimeres i et spyleluft-volum 6 under stemplet 4 for den strommer inn i sylinderens 2 forbrenningsrom 8 via en stempelventil 10 som åpner/lukker for en gjennomgående åpning 12 i stemplet 4. In the drawings, the reference number 1 denotes a combustion engine, hereinafter referred to as engine, comprising a cylinder 2 which is provided with a piston 4. The engine 1 is a two-stroke engine where the combustion air is compressed in a known manner in a purge air volume 6 below the piston 4 before it flows into in the combustion chamber 8 of the cylinder 2 via a piston valve 10 which opens/closes a continuous opening 12 in the piston 4.

En stempelstang 13 er fast forbundet til stemplet 4 og forlø-per på kjent måte gjennom en i sylinderens 2 nedre endeparti anordnet pakkboks 14. A piston rod 13 is firmly connected to the piston 4 and extends in a known manner through a stuffing box 14 arranged in the lower end part of the cylinder 2.

Stempelstangen 13 er ved sitt motstående nedre endeparti tilkoplet en sleide 16. Sleiden 16, som forløper i en foring 18, er forskyvbar i stempelstangens 13 forskyvningsretning og er innrettet til å kunne oppta krefter som virker på sleiden 16 i andre retninger. The piston rod 13 is connected at its opposite lower end part to a slide 16. The slide 16, which extends into a liner 18, is displaceable in the displacement direction of the piston rod 13 and is designed to absorb forces acting on the slide 16 in other directions.

Et veivdrag 20 er i sitt ene endeparti leddbart forbundet til sleiden 16 ved hjelp av et leddbolt 22 hvor leddbolten 22 også forløper gjennom en korresponderende lagerboring 25 i stempelstangen 13. A connecting rod 20 is articulated in its one end part to the slide 16 by means of a joint bolt 22, where the joint bolt 22 also extends through a corresponding bearing bore 25 in the piston rod 13.

Stempelstangen 13 er forsynt med en sentrert gjennomgående boring 24. The piston rod 13 is provided with a centered through bore 24.

Stempelventilen 10 er begrenset forskyvbar i forhold til stemplet 4 idet stempelventilen er forsynt med et innover i boringen 24 ragende føringsparti 26 som kan forskyves mellom to korresponderende brystninger 28 i boringen 24. Føringspar-tiets 26 innovervendende del 30 utgjør et i hovedsak tettende stempel i boringen 24. I sitt motstående nedre endeparti er stempelstangen 13 forsynt med en plunger 32 som er forskyvbar i boringen 24. Plungeren 32 er forhindret fra å kunne forskyves ut av boringen 24 ved hjelp av en brystning 34 i boringen 24. The piston valve 10 is limited displaceable in relation to the piston 4 as the piston valve is provided with a guide part 26 projecting inwards into the bore 24 which can be displaced between two corresponding parapets 28 in the bore 24. The inward facing part 30 of the guide part 26 forms an essentially sealing piston in the bore 24. In its opposite lower end part, the piston rod 13 is provided with a plunger 32 which is displaceable in the bore 24. The plunger 32 is prevented from being displaced out of the bore 24 by means of a parapet 34 in the bore 24.

Plungeren 32 utgjør et i hovedsak tettende stempel i boringen 24. Plungeren 32 rager noe ut av stempelstangens 13 nedre endeparti og er innrettet til å kunne komme til anslag mot en elektromagnets/aktuator 36 anker/virksomme del 38 når stempelstangen er nær sin nedre stilling og elektromagnetens 36 anker 38 befinner seg i sin virksomme stilling. The plunger 32 constitutes an essentially sealing piston in the bore 24. The plunger 32 protrudes somewhat from the lower end part of the piston rod 13 and is designed to be able to come into contact with an electromagnet/actuator 36 armature/active part 38 when the piston rod is close to its lower position and the armature 38 of the electromagnet 36 is in its active position.

Stempelstangens 13 boring 24 tilføres trykkfluid fra motorens 1 smøreoljesystem via veivdraget 20 og leddbolten 22. The bore 24 of the piston rod 13 is supplied with pressurized fluid from the engine's 1 lubricating oil system via the crankshaft 20 and the joint bolt 22.

Når stemplet 4 forskyves nedover i sitt arbeidsslag, se fig. 1, er gasstrykket i forbrenningsrommet 8 større enn gasstrykket i spyleluftvolumet 6. Stempelventilen holdes derved lukket under stemplets arbeidsslag. Like før stemplet når sin nedre stilling, se fig. 2, kommer plungeren 32 til anslag mot ankeret 38. Under stemplets 4 videre forskyvning nedover for-hindres stempelventilen 10 fra å kunne forskyve seg videre nedover og åpner derved for gassgjennomstrømning i stemplets 4 boring 12. Stempelventilen 10 åpnes ved at det oppstår et øket fluidtrykk i boringen 24 grunnet plungerens 32 relative forskyvning innover i boringen 24. Det økte fluidtrykk som virker på føringspartiet 26, bevirker at stempelventilen 10 forskyves mot sin åpne stilling. When the piston 4 is displaced downwards in its working stroke, see fig. 1, the gas pressure in the combustion chamber 8 is greater than the gas pressure in the purge air volume 6. The piston valve is thereby kept closed during the piston's working stroke. Just before the piston reaches its lower position, see fig. 2, the plunger 32 comes to rest against the armature 38. During the further downward displacement of the piston 4, the piston valve 10 is prevented from being able to displace further downwards and thereby opens for gas flow in the bore 12 of the piston 4. The piston valve 10 is opened when an increased fluid pressure occurs in the bore 24 due to the relative displacement of the plunger 32 inwards in the bore 24. The increased fluid pressure acting on the guide part 26 causes the piston valve 10 to be displaced towards its open position.

En avgassventil 40 er innrettet til å åpne for utstrømming av forbrenningsgasser. An exhaust valve 40 is arranged to open for the outflow of combustion gases.

Når stemplet 4 befinner seg i en gitt stilling i forhold til sylinderen 2, forskyves elektromagnetens 36 anker 38 ved hjelp av i og for seg kjent styringsteknikk til sin uvirksomme stilling, se fig. 3. When the piston 4 is in a given position in relation to the cylinder 2, the armature 38 of the electromagnet 36 is displaced by means of a control technique known per se to its inactive position, see fig. 3.

Stempelventilen 10 er derved frigjort og kan lukke for gjen-nomstrømning i åpningen 12 i stemplet 4 så snart stemplet 4 starter sin forskyvning i kompresjonsslaget, se fig. 4. The piston valve 10 is thereby freed and can close the through-flow in the opening 12 in the piston 4 as soon as the piston 4 starts its displacement in the compression stroke, see fig. 4.

Claims

1. Device for an internal combustion engine (1) comprising a cylinder (2), a piston (4) with a piston valve (10), a piston rod (13) and a slide (16), and where the piston rod (13) is provided with a continuous axial bore (24), characterized in that the relative position of the piston valve (10) in the piston (4), at least during part of the stroke of the piston (4), is controlled by an actuator (36) via the bore (24).

2. Device according to claim 1, characterized in that the piston valve (10)' is provided with a piston-like guide part (26, 30) which is designed to communicate hydraulically with a plunger (32) via the bore (24).

3. Device according to claim 3, characterized in that the plunger (32), at least during part of the piston's (4) stroke length, is arranged to abut against the active part (38) of an actuator (36).

4. Device according to claim 1, characterized in that the bore (24) is supplied with pressurized fluid from the engine's (1) lubrication system.