DE3642524C1 - Vorrichtung zur Steuerung des OElzulaufes in eine Steuerkammer eines Kolbens mit veraenderlicher Kompressionshoehe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Ölzulaufes in eine Steuerkammer eines Kolbens mit ver­ änderlicher Kompressionshöhe nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-PS 17 51 703) ist das Steuerventil innerhalb der Längsbohrung der Pleuelstange als einfaches Rückschlagven­ til ausgebildet, das aufgrund seiner Masse bei in Richtung der Kurbelwelle wirkenden Beschleunigungskräften eine Zu­ laufbohrung verschließt. Damit wird vermieden, daß insbe­ sondere im UT-Bereich des Kolbens die über dem Ventil stehen­ de Ölsäule infolge ihrer zur Kurbelwelle gerichteten Massen­ kraft zum Pleuellager hin abströmen kann. Dagegen kann das Rückschlagventil nicht verhindern, daß im Stillstand der Brennkraftmaschine infolge von Leckagen Öl aus der Steuerkam­ mer des Kolbens entweicht und sich dadurch die Kompressions­ höhe am Kolben verringert, was mit einer Verschlechterung des Kaltstartverhaltens der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Rückschlag­ ventil derart zu verbessern, daß insbesondere beim Kaltstart der Kolben innerhalb kurzer Zeit auf seine maximale Kompressions­ höhe eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das Rückschlagventil neben seiner bisherigen Absperrfunktion zusätzlich zur Steuerung der Ölmenge vom Schmierölkreislauf in die Steuer­ kammer des Kolbens benützt werden kann.

Durch die Anordnung einer weiteren Steuerbohrung im Ventil, welche nur in der Startphase geöffnet ist, wird kurzzeitig eine Mehrmenge an Öl in die Steuerkammer gesteuert, durch die ein schnelles Hochregeln des Kolbens in die Lage der maximalen Kompressionshöhe erzielt wird. Die damit verbundene Erhöhung des Verdichtungsdruckes im Brennraum verbessert das An­ springen des Motors, insbesondere beim Kaltstart.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 in einem Längsschnitt einen Kolben mit ver­ änderlicher Kompressionshöhe und eine Pleuel­ stange mit in einer Längsbohrung angeordnetem Steuerventil,

Fig. 2 in vergrößerter Schnittdarstellung das Steuer­ ventil aus Fig. 1 in der Steuerstellung während der Kaltstartphase, und

Fig. 3 in vergrößerter Schnittdarstellung das Steuer­ ventil aus Fig. 1 in der Steuerstellung bei Leerlauf.

Ein in Fig. 1 mit 1 bezeichneter Kolben mit veränderlicher Kompressionshöhe umfaßt ein Außenkolbenteil 2 und ein Innen­ kolbenteil 3. Das Außenkolbenteil 2 enthält den Kolbenboden 4 sowie das Kolbenhemd 5 und ist über das Kolbenhemd 5 ver­ schiebbar am Innenkolbenteil 3 gehalten. Im Innenkolbenteil 3 ist in zwei Bolzenaugen ein Kolbenbolzen 6 eingesetzt, an dem eine Pleuelstange 7 angelenkt ist, die über ein Pleuel­ lager 8 an einem Hubzapfen 9 einer nicht weiter dargestell­ ten Kurbelwelle gelagert ist.

Zwischen dem Außenkolbenteil 2 und dem Innenkolbenteil 3 ist eine erste Steuerkammer 10 eingeschlossen, die mit einer pleuelstangenseitigen zweiten Steuerkammer 11 in an sich be­ kannter Weise verbunden ist. Beide Steuerkammern sind mit Motoröl aus dem Schmierölkreislauf gefüllt, das ebenfalls in bekannter Weise von einer Hauptölbohrung 12 in der Kur­ belwelle aus durch eine Querbohrung 13 im Hubzapfen 9, eine Steuerölnut 14 im Pleuellager 8, eine Längsbohrung 15 in der Pleuelstange 7 sowie nicht weiter bezeichnete Steuerölnuten und Bohrungen im kleinen Pleuelauge, im Kolbenbolzen 6 und im Innenkolbenteil 3 in die Steuerkammer 10 eingespeist wird.

Im Verlauf der Längsbohrung 15 ist ein Steuerventil 16 in einer Ventilkammer 17 angeordnet. Durch die Ventilkammer wird die Längsbohrung 15 in einen kurbelzapfenseitigen Bohrungsabschnitt 18 und einen kolbenseitigen Bohrungsabschnitt 19 unterteilt.

Gebildet wird die Ventilkammer 17 durch eine zylindrische Erweiterung des Bohrungsabschnittes 18, die nach Einsetzen des Ventilkörpers 20 in die Ventilkammer 17 durch eine Ein­ satzhülse 21 auf den Bohrungsquerschnitt des kolbenseitigen Bohrungsabschnittes 19 wieder verengt wird.

Gemäß den Fig. 2 und 3 erstreckt sich die Ventilkammer 17 von einer Schulter 22 am Übergang zum kolbenseitigen Bohrungsabschnitt 19 bis zu einer Ventilsitzscheibe 23 oder unmittelbar bis zur Mündung der Einsatz­ hülse 21 im Bohrungsabschnitt 18. Der in die Ventilkammer 17 hineinragen­ de Ventilkörper 20 besteht aus einem im kolbenseitigen Bohrungsabschnitt 19 verschiebbar eingesetzten hohlzylindrischen Führungsschaft 24 mit ei­ ner Ventilplatte 25. Die Ventilplatte 25 enthält eine Durch­ strömbohrung 26, die zusammen mit einer versetzt zu dieser in der Ventilsitzscheibe 23 angeordneten Bohrung 27 eine ge­ steuerte Ölverbindung zwischen den beiden Bohrungsabschnitten 18 und 19 bildet. Sofern die Durchgangsbohrung in der Ein­ satzhülse 21 versetzt zur Durchströmbohrung 25 angeordnet ist, kann auf die Ventilsitzscheibe 23 verzichtet werden.

Der Ventilkörper 20 wird in Abhängigkeit vom Druck des durch den Bohrungsab­ schnitt 18 zulaufenden Motoröles und der Beschleunigungskraft entgegen der Kraft einer Feder 28 aus seiner Schließstellung, in der die Ventilplatte 25 auf der Ventilsitzscheibe 23 aufliegt, in eine obere Öffnungsstellung bewegt. Die Feder 28 stützt sich dabei an der Schulter 22 ab und drückt gegen die Rückseite der Ventilplatte 25. Fällt der Druck im Bohrungsabschnitt 18 ab oder wirkt die Massenkraft der über dem Ventilkörper 20 im Bohrungsabschnitt 19 stehenden Ölsäule in Richtung Kur­ belwelle, wird der Ventilkörper 20 von der Feder 28 unter­ stützt in die Schließstellung bewegt. Damit wird verhindert, daß bei Stillstand des Motors oder im Betrieb die Ölsäule in der Längsbohrung 15 abreißen kann.

Die Kraft der Feder 28 ist so auf den Schmieröldruck und die Masse des Ventilkörpers 20 abgestimmt, daß bei einem sich in der Startphase aufbauenden Schmieröldruck die Ven­ tilplatte 25 zunächst nur in eine von der Ventilsitzschei­ be 23 abgehobene Zwischenstellung verschoben wird, so wie in Fig. 2 dargestellt. Gemäß der Erfindung besitzt nun der Führungsschaft 24 eine weitere Steuerbohrung 29, die in der Zwischenstellung vollständig aufgesteuert ist. Mit zunehmen­ der Drehzahl des Motors steigt der Schmieröldruck sowie die Beschleunigungs­ kraft an und verschiebt den Ventilkörper 20 aus der Zwischenstellung in die obere Öffnungsstellung gemäß Fig. 3, so daß mit Erreichen des Leerlaufes die zur Steuerkammer 10 geförderte Ölmenge ausschließlich vom Querschnitt der Durchströmbohrung 26 be­ stimmt wird. Zur Förderung der zusätzlichen Ölmenge in der Startphase durch die offenen Steuerquerschnitte von Durch­ strömbohrung 26 und Steuerbohrung 29 sind diese auf die übrigen Querschnitte im gesamten Zulaufsystem zwischen Kur­ belwelle und Steuerkammer so abgestimmt, daß die Steuer­ querschnitte beider Bohrungen 26 und 29 zusammen etwa 10% bis 100% des Querschnitts im Zulaufsystem betragen. Um dabei in der Startphase ein schnelles Hochregeln des Kolbens 1 zu erreichen, ist es zweckmäßig, den Querschnitt der Steuer­ bohrung 29 um das 2- bis 10fache größer auszubilden als den Querschnitt der Durchströmbohrung 26.

In Fig. 3 besteht die Bohrung 27 in der Ventilsitzscheibe 23 abweichend von der Ausführung gemäß Fig. 2 aus mehreren die Durchströmöffnung 26 kreisringförmig umgebenden Bohrungs­ segmenten.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Ölzulaufes in eine Steuer­ kammer eines Kolbens mit veränderlicher Kompressionshöhe für insbesondere Brennkraftmaschinen, wobei die Steuerkammer zwischen einem an einer Pleuelstange angelenkten Innenkol­ benteil und einem an diesen außen geführten Außenkolbenteil angeordnet ist und der Ölzulauf durch ein in einer Längs­ bohrung der Pleuelstange eingesetztes Steuerventil gesteuert wird, das einen in einer Ventilkammer zwischen einem kur­ belzapfenseitigen Bohrungsabschnitt der Längsbohrung und einem kolbenseitigen Bohrungsabschnitt der Längsbohrung be­ wegbaren Ventilkörper aufweist, der bei in Richtung der Kur­ belwelle wirkenden Beschleunigungskräften den kurbelzapfen­ seitigen Bohrungsabschnitt abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (20) im kolbenseitigen Bohrungsabschnitt (19) geführt ist und mit einer die Ölzulaufmenge vom Leer­ lauf bis zur Nenndrehzahl bestimmenden Durchströmbohrung (26) sowie mit einer weiteren nur während des Startvorganges ge­ öffneten Steuerbohrung (29) zur Steuerung einer zusätzlichen Ölzulaufmenge versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (20) aus einem im kolbenseitigen Bohrungsabschnitt (19) eingesetzten hohlzylindrischen Führungs­ schaft (24) mit einer in die Ventilkammer (17) vorstehenden und im Durchmesser vergrößerten Ventilplatte (25) besteht, wobei im Führungsschaft (24) die Steuerbohrung (29) und in der Ventilplatte (25) die Durchströmbohrung (26) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kurbelzapfenseitige Bohrungsabschnitt (18) eine zylindrische Erweiterung hat, in der sich die Ventilkammer (17) zwischen einer Schulter (22) am Übergang zum kolbensei­ tigen Bohrungsabschnitt (19) und einer in die Erweiterung eingeschobenen Einsatzhülse (21) erstreckt, deren Durchgangs­ bohrung (Bohrungsabschnitt 18) den gleichen Querschnitt auf­ weist wie der kolbenseitige Bohrungsabschnitt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrungsabschnitt (18) in der Einsatzhülse (21) ge­ genüber der Durchströmöffnung (25) axial versetzt angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schulter (22) und einem Bund an der Ventil­ platte (25) eine Rückstellfeder (28) angeordnet ist.