DE4417309A1 - Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Verdichtungssteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 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.

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.

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.

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.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

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.

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.

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.

Verständlicherweise steht der Drehschieber 8 außerhalb des Brennraums 1 in Schwenkantriebsverbindung mit einem beispiels­ weise lastabhängig betätigten Antrieb.

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.

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.

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.

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.

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.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Brennkraftma­ schine mit Verdichtungssteuerung geschaffen, bei der die Mittel zur Vornahme der Verdichtungssteuerung besonders platzsparend ausgebildet sind.

Claims (6)

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem von einem Arbeits­ zylinder begrenzten Brennraum und zumindest einem zur Ver­ dichtungssteuerung über einen Schieber mit dem Brennraum zeitweilig verbindbaren Zusatzvolumen, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zusatzvolumen in den Schieber (8) als Umfangs­ vertiefung (9) integriert und der Schieber (8) zwischen einer Stellung, in der die Umfangsvertiefung (9) zum Brennraum (1) frei liegt, und einer Stellung, in der die Umfangsvertiefung (9) von einer Führung (10) für den Schieber (8) abgedeckt ist, verstellbar ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (8) im Bereich einer zylinderkopfseitigen Kante (6) des Brennraums (1) verläuft.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schieber (22, 23) in einander gegenüberliegenden Bereichen der zylinderkopfseitigen Kante (24) des Brennraums (20) verlaufen.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieber (8) mehreren Brennräumen (1) gemeinsam zugeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber ein Drehschieber (8) ist, der in den Brennraum (1) mit einem Umfangsbereich hineinragt, der sich über einen kleineren Umfangswinkel (α) erstreckt als der von der Führung (10) aufgenommene restliche Umfangsbe­ reich.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber ein Axialschieber (31) ist.