Die Erfindung bezieht sich auf eine
Verbrennungskraftmaschine, bei der das Verdichtungsverhältnis variabel
in Abhängigkeit
von der Last und der Drehzahl eingestellt wird. Bei Ottomotoren
wird üblicherweise
ein festes Verdichtungsverhältnis
gewählt, das
im Wesentlichen durch die Klopfgrenze an der Volllast des Motors
bestimmt wird. In der Teillast stellt sich dann entsprechend der
Füllung
der Zylinder ein deutlich niedrigeres Verdichtungsverhältnis ein.
Mit diesem niedrigen Verdichtungsverhältnis sinkt der Wirkungsgrad
in der Teillast. Wird das Verdichtungsverhältnis in der Teillast erhöht, bzw.
entsprechend der Klopfgrenze eingestellt, wird der Verbrauch der Verbrennungskraftmaschine
reduziert.The invention relates to a
Internal combustion engine in which the compression ratio is variable
dependent on
is set by the load and the speed. For gasoline engines
is usually
a fixed compression ratio
chosen that
essentially by the knock limit at the full load of the engine
is determined. The partial load then turns accordingly
filling
the cylinder has a significantly lower compression ratio.
With this low compression ratio, the efficiency drops
in partial load. If the compression ratio is increased in the partial load, or
The consumption of the internal combustion engine is set according to the knock limit
reduced.
Nach 1 ist
ein Verbrauchsvorteil z. B. bei einer Last von 1 bar um mehr als
10% realisierbar. Der realisierbare Kraftstoffverbrauch wird durch
die Klopfgrenze und durch den Restgasgehalt begrenzt. Hoher Restgasgehalt
verlangsamt die Verbrennung, erhöht
die Temperatur nach der Verdichtung und erhöht damit auch die Klopfneigung,
wenn man die Verdichtung in dem Bereich von 14 bis 20 erhöht. Zudem wird
bei diesen Verdichtungsverhältnissen
bei einem Ventiltrieb mit konstantem Ventilhub die Brennraumgeometrie
extrem ungünstig,
da zur Vermeidung einer Kollision zwischen Kolben und Einlassventil
extrem tiefe Ventiltaschen in der Kolbenoberfläche notwendig sind. Wenn man
den Ventilhub variabel gestaltet, wie z. B. im Patent mit der Anmelde-Nr. 126 226 56 ausgeführt, so kann im Teillastbereich
eine Verdichtung von 14–20
bei reduzierten Ventilhüben eingestellt
werden. Solche variablen Ventilhübe
werden bei einer drosselfreien Laststeuerung in Verbindung mit einer
Steuerzeitverstellung (NANOS, VVT) verbunden. Bei den oben genannten
variablen Ventilhubsystemen wird zudem mit dem Ventilhub auch die Steuerzeit
verstellt. Mit der Steuerzeitverstellung kann damit insbesondere
auch der Restgasgehalt so verstellt werden, dass höhere Verdichtungsverhältnisse
in der Teillast eingestellt werden können als bei Motoren mit konstantem
Ventilhub.To 1 is a consumption advantage z. B. at a load of 1 bar can be realized by more than 10%. The realizable fuel consumption is limited by the knock limit and the residual gas content. A high residual gas content slows down the combustion, increases the temperature after compression and thus also increases the tendency to knock if the compression is increased in the range from 14 to 20. In addition, with these compression ratios for a valve train with a constant valve lift, the combustion chamber geometry becomes extremely unfavorable, since extremely deep valve pockets in the piston surface are necessary to avoid a collision between the piston and the intake valve. If you make the valve stroke variable, such as. B. in the patent with the application no. 126 226 56 a compression of 14–20 with reduced valve strokes can be set in the partial load range. Such variable valve lifts are connected in a throttle-free load control in connection with a control time adjustment (NANOS, VVT). In the case of the variable valve lift systems mentioned above, the control time is also adjusted with the valve lift. With the control time adjustment, the residual gas content in particular can be adjusted so that higher compression ratios can be set in the partial load than in engines with constant valve lift.
Die Verstellung des variablen Verdichtungsverhältnisses
erfolgt nach 2 durch
ein Verschieben der Zylindereinheit 1 gegen einen Grundrahmen 2.
In der Nullstellung ist eine Verdichtung, z. B. von 10.0 eingerichtet.
In dieser Stellung weist der Kolben gegenüber der Trennebene zur Zylinderkopfdichtung einen
Unterstand von z. B. 4 mm auf. Der Zylinderkopf mit der Sauganlage
und der Abgasanlage ist mit der Zylindereinheit fest verschraubt.
Wird nun die Zylindereinheit gegenüber dem Grundrahmen angehoben,
wird die Verdichtung entsprechend 3 verstellt.
Die Zylindereinheit wird durch Keile oder durch einen Kulissenstein
(4) hydraulisch oder
durch ein Schraubgetriebe elektrisch verstellt. Die Verstellung
wird von einem Wegsensor erfasst und über eine Steuereinheit innerhalb
von 0,3 Sec. eingeregelt. Die Steuereinheit kann auch Bestandteil
des Steuergerätes
sein. Die Zylindereinheit 1 wird im Grundrahmen geführt. Wird
die Zylindereinheit 1 gegenüber Grundrahmen 2 verschoben,
muss der Steuerungsantrieb dem veränderten Abstand der Nockenwelle
zur Kurbelwelle angepasst werden. Dies erfolgt bei dieser Endung
durch einen selbsteinstellenden Kettentrieb (5).The variable compression ratio is adjusted according to 2 by moving the cylinder unit 1 against a basic frame 2 , In the zero position a compression, e.g. B. set up from 10.0. In this position the piston has a shelter of z. B. 4 mm. The cylinder head with the intake system and the exhaust system is firmly screwed to the cylinder unit. If the cylinder unit is now raised in relation to the base frame, the compression becomes corresponding 3 adjusted. The cylinder unit is secured by wedges or by a sliding block ( 4 ) adjusted hydraulically or electrically by a screw gear. The adjustment is recorded by a displacement sensor and within 0.3 seconds via a control unit. adjusted. The control unit can also be part of the control unit. The cylinder unit 1 is carried out in the basic framework. Will the cylinder unit 1 versus base frame 2 shifted, the control drive must be adapted to the changed distance of the camshaft to the crankshaft. This is done with a self-adjusting chain drive ( 5 ).
Der übliche Dreieckskettentrieb
wird in 3 Kettentriebe aufgeteilt. Das Kettenrad 5 der
Kurbelwelle bildet mit einem Doppelkettenrad 6 den Kettentrieb 1. Das
Doppelkettenrad 6 wird in einer kreisbogenförmigen Kulisse 7 mit
dem Radius R im Grundrahmen 2 geführt. In dieser Kulisse wird
es mit einer Feder und einem ölgedämpften Dämpfer in
der Stellung 8 gehalten. Wird nun der Zylinderkopf mit
der Nockenwelle 9, 10 zusammen mit der Zylindereinheit
um X-mm angehoben, bewegt sich das Doppelkettenrad 6 auf
seiner Kulissenbahn und gleicht selbsttätig den Achsabstand AX + X
aus.The usual triangular chain drive is divided into 3 chain drives. The sprocket 5 the crankshaft forms with a double sprocket 6 the chain drive 1 , The double sprocket 6 is set in a circular arc 7 with the radius R in the base frame 2 guided. In this setting, it is in the position with a spring and an oil-damped damper 8th held. Now the cylinder head with the camshaft 9 . 10 raised together with the cylinder unit by X-mm, the double sprocket moves 6 on its slide track and automatically compensates for the AX + X center distance.
Der Zylinderkopf 11 ist
mit einer Sauganlage, Drosselklappensteller, Luftmassenmesser und
einem karosseriefesten Luftfilter verbunden. Die Verlagerung X wird
durch ein elastisches Ausgleichselement, z. B. einem Faltenbalg
ausgeglichen. Weiter ist der Zylinderkopf mit einer Abgasanlage,
die ebenfalls an der Karosserie befestigt wird, verbunden. Die Verlagerung
X wird durch ein elastisches Ausgleichselement, wie es bei frontangetriebenen
Fahrzeugen bekannt ist, das in Längsrichtung
und in einer Drehrichtung auch bei hohen Abgastemperaturen flexibel
ist, ausgeglichen.The cylinder head 11 is connected to a suction system, throttle valve actuator, air mass meter and a body-mounted air filter. The displacement X is by an elastic compensating element, for. B. balanced a bellows. The cylinder head is also connected to an exhaust system, which is also attached to the body. The displacement X is compensated for by an elastic compensating element, as is known in front-wheel drive vehicles, which is flexible in the longitudinal direction and in one direction of rotation, even at high exhaust gas temperatures.