DE602004000901T2

DE602004000901T2 - Hydraulische Betätigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE602004000901T2
Application number: DE602004000901T
Authority: DE
Inventors: Aurelien Huss; Olivier Venuti
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2024-10-02
Also published as: EP1520970A1; ES2264098T3; ATE326623T1; FR2860551A1; FR2860551B1; EP1520970B1; DE602004000901D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Stellglied für einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis und variablem Hubraum und einen Verbrennungsmotor, der mit mindestens einem solchen hydraulischen Stellglied ausgestattet ist.
Da sich das Verdichtungsverhältnis eines Verbrennungsmotors als Verhältnis zwischen den Verbrennungskammerrauminhalten eines Zylinders beim unteren Totpunkt und oberen Totpunkt definiert, ist die Wahl des Verdichtungsverhältnisses ein Kompromiss zwischen dem Wirkungsgrad bei niedriger Drehzahl und Belastung, d.h. bei einem schwachen Leistungsbedarf, und dem Auftreten von Klopfen unter Bedingungen eines Betriebs mit stärkerer Belastung.
Es ist von Interesse, das Verdichtungsverhältnis sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors verändern zu lassen. Dazu sind Vorrichtungen bekannt, die die Phasenverschiebung der Verteilung betreffen, was die Senkung des effektiven Verhältnisses gegenüber dem geometrischen Grundverhältnis bewirkt.
Die Veränderung des Totvolumens und/oder des Spülvolumens war Gegenstand zahlreicher Vorschläge, denen aber keine bekannten industriellen Verwertungen in großem Umfang folgten.
Die Gattungen der vorgeschlagenen Lösungen sind im Wesentlichen die folgenden:

– Modifizierung des zylinderkopfseitigen Totvolumens durch einen zusätzlichen Kolben,
– variable Pleuelstangenlänge,
– „aufblasbarer" Kolben,
– variabler Abstand Kurbelstangenachse – Ebene der Zylinderkopfdichtung,
– variabler Hub.

Diese verschiedenen Vorschläge führen zu einer eingeschränkten Veränderung des Hubraums in einem Anteil von unter 25% und weisen verschiedene Nachteile auf.
Im Ubrigen ist aus der FR-A-2 807 105 ein Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis und variablem Hubraum bekannt, der mindestens einen Zylinder umfasst, in dem sich ein Kolben zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegen kann.
Dieser Motor umfasst auch Einrichtungen, um die Position des oberen Totpunkts sich innerhalb vorbestimmter Grenzen ändern zu lassen, um gleichzeitig den Hubweg des Kolbens, die Position des unteren Totpunkts und verhältnisgleich das Verdichtungsverhältnis und den Hubbraum sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors verändern zu lassen.
Diese Einrichtungen umfassen eine einerseits am Kolben des Motors und andererseits an einer Hauptpleuelstange angelenkte Pleuelstange, die sich auf einer Kurbelwelle dreht und auch an einer einen Ausgleichshebel bildenden Pleuelstange angelenkt ist, die mit einem Einstellglied für die Stellung der Pleuelstange verbunden ist, das die Positionen des oberen und unteren Totpunkts steuert. Aus der JP 62041970 ist ein Stellglied bekannt, wobei die Stellung des Kolbens bei einem durch die Pleueleinheit auf den Kolben ausgeübten Kraft geregelt wird.
Die Erfindung hat es zum Ziel, ein hydraulisches Stellglied vorzuschlagen, das dieser Gabelpleueleinheit zugeordnet ist und es ermöglicht, die Position des oberen Totpunkts und die Position des unteren Totpunkts sich schnell verändern zu lassen, sowie diesen oberen und unteren Totpunkt an einer feststehenden Stelle zu halten, indem gleichzeitig ein Minimum an Energie verbraucht wird.
Die Erfindung hat somit ein hydraulisches Stellglied für einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis und variablem Hubraum zum Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es in einem Körper einen Kolben, der über eine Gabelpleueleinheit mit einem Kolben des Motors verbunden ist und in dem Körper eine untere Kammer und eine obere Kammer begrenzt, die mit Flüssigkeit gefüllt sind, und Einrichtungen zum Halten des Kolbens in einer feststehenden Lage oder zur Lageregelung dieses Kolbens im Körper durch selektiven Durchtritt der Flüssigkeit zwischen den beiden Kammern unter der Wirkung des Druckunterschieds in den Kammern bei einer auf den Kolben dieses Stellglieds durch die Pleueleinheit ausgeübten Kraft umfasst, wobei die Wirkfläche des Kolbens in der unteren Kammer kleiner ist als die Wirkfläche des Kolbens in der oberen Kammer.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung:

– umfassen die Regeleinrichtungen:
– einen ersten Durchgang, der im Kolben ausgebildet ist und ein erstes Ende umfasst, das in die untere Kammer mündet, und ein zweites Ende, das in die obere Kammer mündet und mit einem Sicherheitsventil versehen ist,
– einen zweiten Durchgang, der im Kolben ausgebildet ist und ein erstes Ende umfasst, das in die untere Kammer mündet und mit einem Sicherheitsventil versehen ist, und ein zweites Ende, das zwischen dem ersten Ende und dem Ventil des ersten Durchgangs in den ersten Durchgang mündet, und
– Einrichtungen zum Steuern des Fließens der Flüssigkeit zwischen den Kammern mittels der Ventile,
– wobei die Steuereinrichtungen umfassen:
– einen ersten Schaft, der im ersten Durchgang angeordnet ist und auf das Ventil dieses ersten Durchgangs wirkt, wobei der erste Schaft einen axialen Kanal zum Durchgang der Flüssigkeit von der unteren Kammer zur oberen Kammer umfasst,
– einen zweiten Schaft, der in der Achse des ersten Schafts angeordnet und mit einem Stellsystem verbunden ist, und
– einen Stößel, der zwischen den Schäften angeordnet und entgegen Rückstellfedern durch den zweiten Schaft zwischen einer Verschließstellung des Kanals des ersten Schafts, in der das Ventil des ersten Durchgangs offen ist, und einer Öffnungsstellung dieses Kanals, in der das Ventil des ersten Durchgangs geschlossen ist, verschiebbar ist,
– das Ventil des ersten Durchgangs von einer Druckfeder gegen eine im ersten Durchgang ausgebildete Auflage gedrückt gehalten wird, um das Fließen der Flüssigkeit von der unteren Kammer zur oberen Kammer zu steuern,
– das Ventil des zweiten Durchgangs von einer Druckfeder gegen eine im zweiten Durchgang ausgebildete Auflage gedrückt gehalten wird, um das Fließen der Flüssigkeit von der oberen Kammer zur unteren Kammer zu steuern,
– die Rückstellfedern des Stößels eine erste Feder umfassen, die zwischen der Unterseite des Kolbens und dem Stößel eingesetzt ist, und eine zweite Feder, die zwischen dem Boden des Kanals des Schafts und dem Stößel eingesetzt ist,
– die untere Kammer an eine Flüssigkeitsüberdruckpumpe angeschlossen ist.

Die Erfindung hat auch einen Verbrennungsmotor zum Gegenstand, der mindestens einen Zylinder, in dem sich ein Kolben zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt verschieben kann, und Einrichtungen umfasst, um die Lage des oberen Totpunkts zwischen vorbestimmten Grenzen sich verändern zu lassen, um gleichzeitig den Laufweg bzw. Hub des Kolbens, die Lage des unteren Totpunkts und verhältnisgleich das Verdichtungsverhältnis und den Hubraum in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors sich verändern zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen ein wie vorstehend erwähntes hydraulisches Stellglied umfassen, das über eine Gabelpleueleinheit mit dem Kolben verbunden ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Laufe der folgenden Beschreibung deutlich, die beispielhaft wiedergegeben wird und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erstellt wurde:

– 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Kolbens eines Verbrennungsmotors, der mit einem erfindungsgemäßen Stellglied ausgestattet ist, das es ermöglicht, das Verdichtungsverhältnis und den Hubraum dieses Motors einzustellen,
– die 2 und 3 sind 1 ähnliche schematische Seitenansichten, die die Lage des oberen und unteren Totpunkts des Kolbens bei einem starken Druckbetrag bzw. einem schwachen Hubweg dieses Kolbens zeigen,
– die 4 und 5 sind 2 ähnliche schematische Seitenansichten, die die Lage des oberen und unteren Totpunkts des Kolbens bei einem schwachen Druckbetrag bzw. einem starken Hubweg dieses Kolbens zeigen,
– 6 ist eine schematische Ansicht im Axialschnitt des erfindungsgemäßen hydraulischen Stellglieds,
– die 7, 8 und 9 sind schematische Ansichten im vergrößerten Maßstab und im Axialschnitt, die den Funktionsablauf der Ventile dieses hydraulischen Stellglieds zeigen.

In 1 ist ein Zylinder 1 eines Verbrennungsmotors schematisch dargestellt, in dem ein Kolben 2 Hübe zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt vollführen kann. Der Kolben 2 ist mit einer Hilfspleuelstange genannten Pleuelstange 3 verbunden, die einerseits am Kolben 2 und andererseits an einer Hauptpleuelstange 4 angelenkt ist, die sich an einer Kurbelwelle 5 dreht. Die Hauptpleuelstange 4 ist ebenfalls über eine Achse 6 an einer einen Ausgleichshebel bildenden Pleuelstange 7 angelenkt, die zu einer Einstellvorrichtung für die Lage dieser Pleuelstange 7 gehört und ein hydraulisches Stellglied umfasst, das insgesamt mit der Bezugszahl 20 bezeichnet ist.
An ihrem der Achse 6 entgegengesetzten Ende ist die einen Ausgleichshebel bildende Pleuelstange 7 über eine Gelenkverbindung 9 mit dem hydraulischen Stellglied 20 verbunden. Die Hauptpleuelstange 4 umfasst einen kurzen Schenkel 4a und einen langen Schenkel 4b, der fest mit einem rohrförmigen Körper 4c verbunden ist, der sich an einem Kurbelzapfen 10 drehen kann, der einen integralen Bestandteil der Kurbelwelle 5 bildet. Der kurze Schenkel 4a stellt die Verbindung zwischen dem Kurbelzapfen 10 und der Achse 11 der Pleuelstange 3 sicher, während der lange Schenkel 4b die Verbindung zwischen dem Kurbelzapfen 10 und der Gelenkverbindungsachse 6 an der den Ausgleichshebel bildenden Pleuelstange 7 sicherstellt.
Die Pleuelstangeneinheit 3, 4 und 7 wie auch das hydraulische Stellglied sind in einem Zylindergehäuse 12 untergebracht.
Das Stellglied 20 muss es ermöglichen, den Punkt der Gelenkverbindung 9 der den Ausgleichshebel bildenden Pleuelstange 7 an einer festen Stelle zu halten, wie auch diesen Punkt der Gelenkverbindung 9 schnell zu einem vorbestimmten Vorgabepunkt in beiden Richtungen, d.h. nach oben oder unten, und entlang eines Teilhubs oder Gesamthubs und mit einer Dynamik von unter einer Sekunde zu verschieben. Jeder Position des Punkts der Gelenkverbindung 9, die durch das Stellglied 20 angesteuert wird, entspricht eine Position der den Ausgleichshebel bildenden Pleuelstange 7, der Hauptpleuelstange 4, der Kurbelwelle 5, der Pleuelstange 3 und des Kolbens 2.
Die 2 und 3 stellen die extremen Positionen des Kolbens 2 bei einem starken Druckbetrag und einem schwachen Hub dar. 2 zeigt den Zustand der Pleuelstangen 3, 4 und 7 am oberen Totpunkt, und 3 zeigt dieselben Bauteile am unteren Totpunkt dieses Kolbens 2.
Die 4 und 5 zeigen die extremen Positionen des Kolbens 2 bei einem schwachen Druckbetrag und einem starken Hub des Kolbens 2. 4 zeigt den Zustand der Pleuelstangen 3, 4 und 7 und des Kolbens 2 am oberen Totpunkt, und 5 zeigt dieselben Bauteile am unteren Totpunkt dieses Kolbens 2.
Indem nun Bezug auf die 6 und 7 genommen wird, wird das hydraulische Stellglied ausführlicher beschrieben. Dieses hydraulische Stellglied 20 besteht aus einem Körper 21, in dessen Innerem ein Kolben 22 translatorisch verschiebbar angebracht ist, der mit der den Ausgleichshebel bildenden Pleuelstange 7 über den Gelenkverbindungspunkt 9 verbunden ist. Der Kolben 22 ist an seinem Umfang mit einer Dichtung 23 versehen und begrenzt im Inneren des Körpers 21 eine untere Kammer 24 und eine obere Kammer 25, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind.
Die Wirkfläche 22a des Kolbens in der unteren Kammer 24 ist kleiner als die Wirkfläche 22b des Kolbens 22 in der oberen Kammer 25 (6).
Allgemein umfasst das hydraulische Stellglied 20 Einrichtungen zum Halten des Kolbens 22 in einer feststehenden Lage oder zur Lageregelung dieses Kolbens 22 im Körper 21 durch selektiven Durchtritt der Flüssigkeit zwischen den beiden Kammern 24 und 25 unter der Wirkung des Druckunterschieds in den Kammern 24 und 25 bei einer auf den Kolben 22 dieses Stellglieds 20 durch die Pleueleinheit 3, 4 und 7 ausgeübten Kraft.
Die Einrichtungen umfassen einen ersten Durchgang 30, der im Kolben 22 ausgebildet ist und ein erstes Ende 30a umfasst, das in die untere Kammer 24 mündet, und ein zweites Ende 30b, das in die obere Kammer 25 mündet. Dieses zweite Ende 30b ist mit einem Sicherheitsventil 31 versehen.
Diese Einrichtungen umfassen auch einen zweiten Durchgang 32, der im Kolben 22 ausgebildet ist und ein erstes Ende 32a umfasst, das in die untere Kammer 24 mündet und mit einem Sicherheitsventil 33 ausgestattet ist. Dieser Durchgang 32 umfasst ein zweites Ende 32b, das zwischen dem ersten Ende 30a und dem Ventil 31 in den ersten Durchgang 30 mündet. Schließlich umfassen die Einrichtungen auch noch Einrichtungen zum Steuern des Fließens der Flüssigkeit zwischen den Kammern 24 und 25 mittels der Ventile 31 und 33, und die durch die allgemeine Bezugszahl 40 bezeichnet sind.
Die Steuereinrichtungen 40 bestehen aus einem ersten Schaft 41, der im ersten Durchgang 30 angeordnet ist und dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Durchgangs 30 entspricht. Dieser erste Schaft 41 umfasst einen axialen Kanal 42 zum Durchgang der Flüssigkeit von der unteren Kammer 24 zur oberen Kammer 25, wie später noch zu sehen sein wird. Der erste Schaft 41 ist dazu bestimmt, auf das Ventil 31 zu wirken.
Die Steuereinrichtungen 40 umfassen einerseits einen zweiten Schaft 43, der in der Achse des ersten Schafts 41 angeordnet und mit einem nicht dargestellten Betätigungssystem verbunden ist, und andererseits einen Stößel 44, der zwischen den Schäften 41, 43 angeordnet und entgegen Rückstellfedern 35 und 46 durch den zweiten Schaft 43 zwischen einer Verschließstellung des Kanals 42 des ersten Schafts 41 und einer Öffnungsstellung dieses Kanals 42 verschiebbar ist.
Der zweite Schaft 43 wird in einer Öffnung 45 geführt, die im Körper 21 ausgebildet ist, und das Betätigungssystem dieses zweiten Schafts 43 besteht, um ihn vertikal nach oben oder unten zu verschieben, aus jedem geeigneten System wie beispielsweise einem System mit Zahnrad und Zahnstange, das von einem Elektromotor angetrieben wird.
Das Ventil 31 des ersten Durchgangs 30 wird von einer Druckfeder 37 gegen eine im ersten Durchgang 30 ausgebildete Auflage 36 gedrückt gehalten, um das Fließen der Flüssigkeit aus der unteren Kammer 24 zur oberen Kammer 25 zu steuern.
Das Ventil 33 des zweiten Durchgangs 32 wird von einer Druckfeder 48 gegen eine im zweiten Durchgang 32 ausgebildete Auflage 47 gedrückt gehalten, um das Fließen der Flüssigkeit von der oberen Kammer 25 zur unteren Kammer 24 zu steuern.
Die zum Stößel 44 gehörenden Rückstellfedern umfassen eine erste Feder 35, die zwischen der Seite 22a des Kolbens 22 und diesem Stößel 44 eingesetzt ist, um den Stößel 44 gegen das Ende des zweiten Schafts 43 gedrückt zu halten, und eine zweite Feder 46, die zwischen dem Boden des Kanals 42 und dem Stößel 44 eingesetzt ist, um das obere Ende des Schafts 41 gegen das Ventil 31 gedrückt zu halten.
In der wie in 7 gezeigten Ruhestellung ist ein Raum zwischen dem unteren Ende des Schafts 41 und dem Stößel 44 gebildet.
Wie auch in 6 gezeigt ist, ist die untere Kammer 24 an eine Flüssigkeitsüberdruckpumpe 50 dieser unteren Kammer 24 angeschlossen.
Durch das Stellglied 20 wird der Gelenkverbindungspunkt 9 beibehalten oder verschoben und von daher wird mittels der Pleuelstangeneinheit 3, 4 und 7 auch die Lage des oberen Totpunkts und die Lage des unteren Totpunkts des Kolbens 2 im Zylinder 1 in zwei entgegengesetzte Richtungen verschoben, wobei dieser Gelenkverbindungspunkt 9 durch die Einheit abwechselnd einer starken asymmetrischen Kraft ausgesetzt wird.
Um dazu den Kolben 22 zu halten oder die Lage des Kolbens 22 im Körper 21 bei einer durch den Kolben 22 auf die Pleuelstangeneinheit 3, 4 und 7 ausgeübten Kraft beim Aufwärts- oder Abwärtshub auf gleiche Weise zu regeln, können sich verschiedene Fälle des Funktionsablaufs dieses Stellglieds 20 anbieten.
Um den Kolben 22 nach oben zu verschieben, das heißt in Richtung des Aufwärtshubs, hebt das nicht dargestellte Betätigungssystem den zweiten Schaft 43, der seinerseits den ersten Schaft 41 mittels des Stößels 44 hebt, der den axialen Kanal 42 verschließt, wie in 8 gezeigt ist. Dieser erste Schaft 41 öffnet das Ventil 31, das sich von seinem Sitz 36 erhebt.
Im Falle, dass die auf den Kolben 22 wirkende Kraft positiv ist, d.h. mittels der Pleuelstangeneinheit 3, 4 und 7 nach oben gerichtet wird, nimmt der Druck in der oberen Kammer 25 zu und wird höher als der Druck in der unteren Kammer 24. Unter der Wirkung des Druckunterschieds, der durch die Kraft zwischen den beiden Kammern 24 und 25 entsteht, geht die Flüssigkeit von der oberen Kammer 25 zur unteren Kammer 24 über das offene Ventil 31 und das Ventil 33 über, das sich unter der Wirkung des Drucks der Flüssigkeit öffnet, der im zweiten Durchgang 32 herrscht. Während dieser Phase steigt der Kolben 22 im Körper 21 wieder, wodurch ermöglicht wird, dass die Lage des Kolbens 2 im Zylinder 1 mittels der Pleuelstangeneinheit 3, 4 und 7 verschoben werden kann.
Ist die auf den Kolben 22 ausgeübte Kraft negativ, d.h. nach unten gerichtet, nimmt der Druck in der unteren Kammer 24 zu. Da der Druck in dieser unteren Kammer 24 höher ist als derjenige der oberen Kammer 25, bleibt das Ventil 33 auf seinen Sitz 47 gedrückt, was den Durchtritt der Flüssigkeit zwischen der unteren Kammer 24 und der oberen Kammer 25 verhindert.
Der Kolben 22 bleibt also in seiner Stellung.
Auf diese Weise lässt eine abwechselnd auf den Kolben 22 wirkende Kraft diesen Kolben 22 ruckweise ansteigen.
Um den Kolben 22 nach unten zu verschieben, d. h. in der Richtung des Abwärtshubs, senkt das nicht dargestellte Betätigungssystem den zweiten Schaft 43, was zur Wirkung hat, dass der Stößel 44 und der Eingang des Kanals 42 freigegeben werden. Das Ventil 31 wird unter der Einwirkung der Druckfeder 37 auf seinen Sitz 36 gedrückt.
Ist die durch die Pleuelstangeneinheit 3, 4 und 7 auf den Kolben 22 ausgeübte Kraft positiv, d. h. nach oben gerichtet, bleibt das Ventil 31 auf seinen Sitz 36 gedrückt, weil der Druck in der oberen Kammer 25 höher ist als derjenige, der in der unteren Kammer 24 herrscht. Der Kolben 22 verschiebt sich nicht.
Ist die auf den Kolben 22 wirkende Kraft negativ, steigt der Druck in der unteren Kammer 24, so dass die Flüssigkeit durch den axialen Kanal 42 des ersten Schafts 41 durchtritt, das Ventil 31 von seinem Sitz 36 hebt und in die obere Kammer 25 fließt ( 9). Der Anstieg des Drucks in der oberen Kammer 25 und der Unterschied der Wirkflächen 22a und 22b des Kolbens 22 bewirken, dass die auf die Fläche 22b ausgeübte Kraft, die größer ist als diejenige, die auf die Fläche 22a ausgeübt wird, den Abwärtshub des Kolbens 22 im Körper 21 hervorruft.
Aber in den meisten Fällen sind die Kräfte, die auf den Kolben 22 nach unten ausgeübt werden, kleiner als die Kräfte, die auf den Kolben 22 nach oben ausgeübt werden.
Die Überdruckpumpe 50 arbeitet praktisch ständig und wirkt wie eine Vorspannfeder.
Um den Abwärtshub des Kolbens 22 in dem Fall zu erleichtern, dass die Kräfte nach unten gerichtet sind, wird der beste Kompromiss zwischen dem Querschnittsverhältnis, dem Überdruck und der Regulierung des Ventils 23 gewählt.
Indem auf diese Parameter eingewirkt wird, wird auch der beste Kompromiss zwischen der Aufwärtshub- und Abwärtshubgeschwindigkeit des Kolbens 22 und der Pleuelstange 7 ermittelt, denn wenn man die eine bevorzugt, setzt man die andere herab, und umgekehrt.
Um den Kolben 22 im Körper 21 in einer feststehenden Lage zu halten, wenn die auf den Kolben 22 wirkende Kraft nach oben gerichtet ist, wird das Ventil 31 durch den Flüssigkeitsdruck in der oberen Kammer 25 auf seinen Sitz 36 gedrückt gehalten, so dass keine Flüssigkeit zwischen den Kammern 24 und 25 fließt und der Kolben 22 in derselben Position bleibt.
Wenn die auf den Kolben 22 wirkende Kraft nach unten gerichtet ist, bleibt das Ventil 33 durch den Flüssigkeitsdruck in der unteren Kammer 24 auf seinen Sitz 47 gedrückt, und der Stößel 44 verschließt den axialen Kanal 42 des ersten Schafts 41, und in diesem Fall zirkuliert auch keine Flüssigkeit zwischen den Kammern 24 und 25 und der Kolben 22 bleibt in derselben Position.
Das erfindungsgemäße hydraulische Stellglied ermöglicht es, den Kolben dieses Stellglieds und von daher den Gelenkverbindungspunkt des Kolbens mit der Pleuelstangeneinheit in einer feststehenden Position zu halten, oder die Position dieses Kolbens und die Position dieses Gelenkverbindungspunkts entsprechend einer Dynamik, die unter einer Sekunde liegt, zu einem bestimmten Vorgabepunkt sich ändern zu lassen, um die Position des oberen Totpunkts des Kolbens des Verbrennungsmotor sich innerhalb von vorbestimmten Grenzen verändern zu lassen und in der Folge den Hub dieses Kolbens, die Lage der unteren Totpunkts und verhältnisgleich das Verdichtungsverhältnis und der Hubraum in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors sich gleichzeitig verändern zu lassen.
Im Übrigen dient die durch dieses Stellglied verbrauchte Energie nur dem Überdruck des Systems und nicht zur Durchführung einer Arbeit, und angesichts des geringen Querschnitts der Steuerstangen ist die zur Verschiebung dieser Steuerstangen aufzuwendende Energie sehr gering.
Das erfindungsgemäße hydraulische Stellglied lässt sich auf jedes mechanische System, das derselben Art von Kräften ausgesetzt ist und im Spezielleren auf jeden Motoraufbau anwenden.

Claims

Hydraulisches Stellglied für einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis und variablem Hubraum, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Körper (21) einen Kolben (22), der über eine Gabelpleueleinheit (3, 4, 7) mit einem Kolben (2) des Motors verbunden ist und in dem Körper (21) eine untere Kammer (24) und eine obere Kammer (25) begrenzt, die mit Flüssigkeit gefüllt sind, und Einrichtungen zum Halten des Kolbens (22) in einer feststehenden Lage oder zur Lageregelung dieses Kolbens (22) im Körper (21) durch selektiven Durchtritt der Flüssigkeit zwischen den beiden Kammern (24, 25) unter der Wirkung des Druckunterschieds in den Kammern (24, 25) bei einer auf den Kolben (22) dieses Stellglieds durch die Pleueleinheit (3, 4, 7) ausgeübten Kraft umfasst, wobei die Wirkfläche (22a) des Kolbens (22) in der unteren Kammer (24) kleiner ist als die Wirkfläche (22b) des Kolbens (22) in der oberen Kammer (25).
Hydraulisches Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtungen umfassen: – einen ersten Durchgang (30), der im Kolben (22) ausgebildet ist und ein erstes Ende (30a) umfasst, das in die untere Kammer (24) mündet, und ein zweites Ende (30b), das in die obere Kammer (25) mündet und mit einem Sicherheitsventil (31) versehen ist, – einen zweiten Durchgang (32), der im Kolben (22) ausgebildet ist und ein erstes Ende (32a) umfasst, das in die untere Kammer (24) mündet und mit einem Sicherheitsventil (33) versehen ist, und ein zweites Ende (32b), das zwischen dem ersten Ende (30a) und dem Ventil (31) des ersten Durchgangs (30) in den ersten Durchgang (30) mündet, und – Einrichtungen (40) zum Steuern des Fließens der Flüssigkeit zwischen den Kammern (24, 25) mittels der Ventile (31, 33).
Hydraulisches Stellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtungen (40) umfassen: – einen ersten Schaft (41), der im ersten Durchgang (30) angeordnet ist und auf das Ventil (31) dieses ersten Durchgangs (30) wirkt, wobei der erste Schaft (41) einen axialen Kanal (42) zum Durchgang der Flüssigkeit von der unteren Kammer (24) zur oberen Kammer (25) umfasst, – einen zweiten Schaft (43), der in der Achse des ersten Schafts (41) angeordnet und mit einem Stellsystem verbunden ist, und – einen Stößel (44), der zwischen den Schäften (41, 43) angeordnet und entgegen Rückstellfedern (35, 46) durch den zweiten Schaft (43) zwischen einer Vexschließstellung des Kanals (42), in der das Ventil (31) des ersten Durchgangs (30) offen ist, und einer Öffnungsstellung dieses Kanals (42), in der das Ventil (31) des ersten Durchgangs geschlossen ist, verschiebbar ist.
Hydraulisches Stellglied nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (31) des ersten Durchgangs (30) von einer Druckfeder (37) gegen eine im ersten Durchgang (30) ausgebildete Auflage (36) gedrückt gehalten wird, um das Fließen der Flüssigkeit von der unteren Kammer (24) zur oberen Kammer (25) zu steuern.
Hydraulisches Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (33) des zweiten Durchgangs (32) von einer Druckfeder (48) gegen eine im zweiten Durchgang (32) ausgebildete Auflage (47) gedrückt gehalten wird, um das Fließen der Flüssigkeit von der oberen Kammer (25) zur unteren Kammer (24) zu steuern.
Hydraulisches Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedern des Stößels (44) eine erste Feder (35) umfassen, die zwischen der Unterseite (22a) des Kolbens (22) und dem Stößel (44) eingesetzt ist, und eine zweite Feder (46), die zwischen dem Boden des Kanals (42) des Schafts (41) und dem Stößel (44) eingesetzt ist.
Hydraulisches Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Kammer (24) an eine Flüssigkeitsüberdruckpumpe (50) angeschlossen ist.
Verbrennungsmotor, der mindestens einen Zylinder (1), in dem sich ein Kolben (2) zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt verschieben kann, und Einrichtungen umfasst, um die Lage des oberen Totpunkts zwischen vorbestimmten Grenzen sich verändern zu lassen, um gleichzeitig den Lauf des Kolbens (2), die Lage des unteren Tiefpunkts und verhältnisgleich das Verdichtungsverhältnis und den Hubraum in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors sich verändern zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen ein hydraulisches Stellglied (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassen, das über eine Gabelpleueleinheit (3, 4, 7) mit dem Kolben (2) verbunden ist.