PL239684B1 - Method for compensation of valve clearance in the combustion engine with variable compression ratio and the device to apply this method - Google Patents

Abstract

Sposób kompensacji luzu zaworowego przeznaczony jest do zastosowania w silniku spalinowym o zmiennym stopniu sprężania, z przesuwem równoległym zespołu cylinder-głowica (2) względem kadłuba (1) silnika, posiadającym wałek rozrządu w kadłubie (1) silnika i ruchomy zespół cylinder-głowica (2). W sposobie, będącym przedmiotem wynalazku, przy zmianie stopnia sprężania silnika i równoległym przesuwie zespołu cylinder-głowica (2) względem kadłuba (1) silnika w górę albo w dół, przesuwa się pierwszą oś (4) dźwigienek zaworowych (3) w kierunku przeciwnym, za pomocą mimośrodu napędowego (6). Urządzenie do stosowania sposobu kompensacji luzu zaworowego zamocowane jest na zespole cylinder-głowica (2), który jest przesuwny względem kadłuba (1) silnika i zawiera pierwszą oś (4) dźwigienek zaworowych (3), która jest łożyskowana w mimośrodach prowadzących (8) oraz mimośrodach napędowych (6). Mimośrody napędowe (6) poprzez korbowody napędowe (5) połączone są z kadłubem (1) silnika.The valve clearance compensation method is intended for use in a combustion engine with a variable compression ratio, with a parallel movement of the cylinder-head assembly (2) relative to the engine casing (1), having a camshaft in the engine casing (1) and a movable cylinder-head assembly (2). ). In the method which is the subject of the invention, when the engine compression ratio is changed and the cylinder-head assembly (2) moves up or down relative to the engine casing (1), the first axis (4) of the valve rockers (3) is moved in the opposite direction, using the driving eccentric (6). The device for applying the valve clearance compensation method is mounted on the cylinder-head assembly (2), which is movable relative to the engine casing (1) and contains the first axis (4) of the valve levers (3), which is mounted in the guide eccentrics (8) and driving eccentrics (6). The driving eccentrics (6) are connected to the engine casing (1) through the driving connecting rods (5).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób kompensacji luzu zaworowego w silniku spalinowym o zmiennym stopniu sprężania i urządzenie do stosowania tego sposobu.The present invention relates to a method for compensating a valve lash in an internal combustion engine with a variable compression ratio and an apparatus for using the method.

Znane są rozwiązania konstrukcji silników ze zmiennym stopniem sprężania, pokazane na Pos. I, które opierają się na układzie z wałkiem rozrządu umieszczonym w głowicy. W takich silnikach problem kompensacji luzu zaworowego w czasie zmiany stopnia sprężania bezpośrednio nie występuje ponieważ łańcuch kinematyczny, który złożony jest z wałka rozrządu, dźwigienek zaworowych, popychaczy zaworowych i zaworów, w czasie zmiany stopnia sprężania nie podlega zmianom. Może jednak wystąpić problem zmian faz rozrządu.There are known solutions for the construction of engines with a variable compression ratio, shown in Figs. I, which are based on a system with a camshaft located in the head. In such engines, the problem of valve clearance compensation does not occur directly when the compression ratio is changed, because the kinematic chain, which consists of the camshaft, rocker arms, valve lifters and valves, does not change when the compression ratio is changed. However, there may be a problem of valve timing changes.

Z opisu patentowego nr PL 217826 B1 znany jest silnik tłokowy o zmiennym stopniu sprężania posiadający płaszczyznę podziału kadłuba między blokiem korbowym a blokiem zespołu cylindrów, w którym blok zespołu cylindrów jest sprzężony z blokiem korbowym przesuwnie wzdłuż osi bloku zespołu cylindrów poprzez układ przesuwu. Bloki są względem siebie ustalone za pośrednictwem prowadnic usytuowanych w otworach wykonanych w tych blokach. Układ przesuwu stanowi zestaw śrub pociągowych napędzanych synchronicznie przez wspólny napęd. Śruby pociągowe połączone są obrotowo z blokiem korbowym jak również z blokiem zespołu cylindrów. Poza tym każda ze śrub pociągowych wyposażona jest w koło przekładni ją napędzającej.From the patent specification No. PL 217826 B1, a piston engine with a variable compression ratio is known having a hull division plane between the crank block and the cylinder block, in which the cylinder block is coupled to the crank block slidably along the axis of the cylinder block through a displacement system. The blocks are mutually fixed to each other by means of guides located in the openings made in the blocks. The shifting system is a set of lead screws synchronously driven by a common drive. The lead screws are rotatably connected to the crank block as well as to the cylinder block. Moreover, each of the lead screws is equipped with a gear wheel that drives it.

W silnikach ze zmiennym stopniem sprężania, pokazanych schematycznie na Pos. II i III, gdy wałek rozrządu znajduje się w kadłubie silnika, zmiana stopnia sprężania poprzez zmianę względnego położenia zespołu cylinder-głowica i wału korbowego w silniku i zaworami w głowicy powoduje powstawanie dużych zmian luzu w łańcuchu kinetycznym napędu zaworów. Zakres zmian luzu zaworowego w rozwiązaniu pokazanym na Pos. III równy jest zakresowi ruchu zespołu cylinder - głowica przedstawionym na Pos. IV. Jego stosunkowo duża wartości, rzędu kilku mm, powoduje, że tradycyjne hydrauliczne popychacze zaworów nie mogą być zastosowane ponieważ kompensują one jedynie niewielkie zmiany luzu wynikające z rozszerzalności cieplnej oraz zużycia elementów.In engines with a variable compression ratio, shown schematically in Fig. II and III, when the camshaft is located in the engine block, changing the compression ratio by changing the relative position of the cylinder-head assembly and the crankshaft in the engine and the valves in the head causes large changes in the clearance in the kinetic chain of the valve drive. The range of valve lash changes in the solution shown in Fig. III is equal to the range of movement of the cylinder-head unit shown in Fig. IV. Its relatively large value, in the order of a few mm, means that traditional hydraulic valve lifters cannot be used because they only compensate for slight changes in the clearance resulting from thermal expansion and wear of the elements.

Znane jest również rozwiązanie Valvetronic firmy BMW pokazane na Pos. V, w którym układ wałków krzywkowych i dźwigienek służy do zmiany faz rozrządu i nie pełni roli regulatora luzu zaworowego. Zastosowano w nim hydrauliczny element podpierający dźwigienkę zaworową I, ale kompensuje on jedynie bardzo małe zmiany luzu. Niemniej zasada działania opiera się na zmianie punktu podparcia dodatkowej dźwigienki pośredniej II, której powierzchnia styku z właściwą dźwigienką zaworową I jest odpowiednio wyprofilowana. Przemieszczenie punktu podparcia dźwigienki pośredniej II realizowane jest poprzez dodatkowy wałek krzywkowy III.The BMW Valvetronic solution shown in Pos. V, in which the arrangement of camshafts and rocker arms is used to change the timing and does not act as a valve lash adjuster. It uses a hydraulic element to support the rocker arm I, but it only compensates for very small changes in play. Nevertheless, the principle of operation is based on the change of the support point of the additional intermediate rocker arm II, the contact surface of which with the actual rocker arm I is appropriately profiled. The displacement of the supporting point of the intermediate rocker II is performed by an additional camshaft III.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku US 2010229834 A1 znane jest rozwiązanie silnika o zmiennym stopniu sprężania, w którym kątowe przemieszczenie wałka kontrolnego powoduje zmianę stopnia sprężania poprzez przesunięcie głowicy cylindra względem skrzyni korbowej. Natomiast z opisu zgłoszeniowego wynalazku US 2009277422 A1 znany jest silnik spalinowy ze zmiennym stopniem sprężania, w którym sterowanie sprężaniem silnika spalinowego jest, poprzez zmianę objętości komory, w osiowym kierunku cylindra. Te znane rozwiązania stanowią rozwiązania konstrukcyjne samego napędu mechanizmu zmiany stopnia sprężania, nie uwzględniają jednak problemu występującego w silnikach z wałkiem rozrządu w kadłubie, czyli konieczności kompensowania zmian luzu zaworowego, które powstają w trakcie zmiany wartości stopnia sprężania.From the patent application US 2010229834 A1 it is known a solution for an engine with a variable compression ratio, in which the angular displacement of the control shaft causes the compression ratio to change by moving the cylinder head in relation to the crankcase. On the other hand, from the description of the patent application US 2009277422 A1 there is known an internal combustion engine with a variable compression ratio, in which the compression of the internal combustion engine is controlled by changing the volume of the chamber in the axial direction of the cylinder. These known solutions constitute design solutions of the compression ratio drive itself, but do not take into account the problem of engines with a camshaft in the body, i.e. the need to compensate for valve clearance changes that arise when changing the compression ratio value.

W celu eliminacji istniejących wad dotychczasowych rozwiązań opracowano sposób kompensacji luzu zaworowego w silniku spalinowym o zmiennym stopniu sprężania i urządzenie do stosowania tego sposobu.In order to eliminate the existing disadvantages of the prior art solutions, a method of compensating the valve lash in an internal combustion engine with a variable compression ratio and a device for using this method have been developed.

Sposób kompensacji luzu zaworowego w silniku spalinowym o zmiennym stopniu sprężania, z przesuwem równoległym zespołu cylinder-głowica względem kadłuba silnika, posiadającym wałek rozrządu w kadłubie silnika i ruchomy zespół cylinder-głowica, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przy zmianie stopnia sprężania silnika i równoległym przesuwie zespołu cylinder-głowica względem kadłuba silnika w górę albo w dół, przesuwa się pierwszą oś dźwigienek zaworowych w kierunku przeciwnym, za pomocą mimośrodu napędowego.The method of compensating the valve clearance in an internal combustion engine with a variable compression ratio, with a parallel displacement of the cylinder-head assembly with respect to the engine block, having a camshaft in the engine block and a movable cylinder-head assembly, according to the invention is characterized in that when changing the compression ratio of the engine and parallel moving the cylinder-head assembly up or down relative to the engine block, the first axis of the rocker arms moves in the opposite direction by means of the driving eccentric.

Korzystnie utrzymuje się odległość zapewniającą stałą wartość wymiaru pomiędzy popychaczem dźwigienki zaworowej a osią wałka rozrządu.Preferably, a distance is kept which keeps the dimension constant between the rocker arm and the axis of the camshaft.

Urządzenie do stosowania sposobu kompensacji luzu zaworowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zamocowane jest na zespole cylinder-głowica, który jest przesuwny względem kadłuba silnika i zawiera pierwszą oś dźwigienek zaworowych, która jest łożyskowana w mimośrodachThe device for applying the valve lash compensation method according to the invention is characterized in that it is mounted on a cylinder-head assembly that is movable in relation to the engine block and includes a first valve rocker axis, which is mounted in eccentrics.

PL 239 684 B1 prowadzących oraz mimośrodach napędowych, ponadto mimośrody napędowe poprzez korbowody napędowe połączone są z kadłubem silnika.In addition, the driving eccentrics are connected to the engine block via drive connecting rods.

Korzystnie pierwsza oś dźwigienek zaworowych jest ruchoma względem zespołu cylinder-głowica, a ponadto pierwsza oś dźwigienek zaworowych, druga oś mimośrodu napędowego oraz trzecia oś główki korbowodu napędowego są rozsunięte i są do siebie równoległe.Preferably, the first axis of the rocker arms is movable with respect to the cylinder-head assembly, and furthermore, the first axis of the rocker arms, the second axis of the driving eccentric, and the third axis of the connecting rod head are spaced apart and parallel to each other.

Zastosowanie sposobu kompensacji luzu zaworowego w silniku spalinowym o zmiennym stopniu sprężania i urządzenia do stosowania tego sposobu umożliwia kompensację luzu zaworowego w szerokim zakresie, niedostępnym dla powszechnie stosowanych elementów hydraulicznych.The use of a valve lash compensation method in an internal combustion engine with a variable compression ratio and a device for the application of the method enables valve lash compensation in a wide range not available for commonly used hydraulic components.

Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do stosowania sposobu kompensacji luzu zaworowego podczas pracy, fig. 2 - urządzenie do stosowania sposobu kompensacji luzu zaworowego, zaś fig. 3 - wzajemnie ułożenie pierwszej osi dźwigienek zaworowych, drugiej osi mimośrodu napędowego i trzeciej osi główki korbowodu napędowego.The subject of the invention is explained in more detail in the example of the drawing, in which Fig. 1 shows a device for applying the valve lash compensation method during operation, Fig. 2 - a device for applying the valve lash compensation method, and Fig. 3 - mutual arrangement of the first valve rocker axis , the second axis of the drive eccentric and the third axis of the connecting rod head.

Sposób kompensacji luzu zaworowego w silniku spalinowym o zmiennym stopniu sprężania posiadającym wałek rozrządu w kadłubie 1 silnika, zespół cylinder-głowica 2, dźwigienkę zaworową 3 osadzoną na pierwszej osi 4 dźwigienek zaworowych 3 z przesuwem równoległym zespołu cylinder-głowica 2 względem kadłuba 1 silnika pokazany jest na fig. 1. Przy zmianie stopnia sprężania silnika i równoległym przesuwie zespołu cylinder-głowica 2 w górę względem kadłuba 1 silnika, korbowód napędowy 5 układu kompensacji wymusza obrót mimośrodu napędowego 6 i pierwsza oś 4 dźwigienek zaworowych 3 przesuwa się w dół o odległość zapewniającą stałą wartość wymiaru 7 pomiędzy popychaczem dźwigienki zaworowej 3 a osią wałka rozrządu. Podczas przesuwu zespołu cylinder-głowica 2 w dół względem kadłuba 1 silnika, korbowód napędowy 5 układu kompensacji wymusza obrót mimośrodu napędowego 6 i pierwsza oś 4 dźwigienek zaworowych 3 przesuwa się w górę o odległość zapewniającą stałą wartość wymiaru 7 pomiędzy popychaczem dźwigienki zaworowej 3 a osią wałka rozrządu.The method of compensating the valve clearance in an internal combustion engine with a variable compression ratio having a camshaft in the engine block 1, a cylinder-head unit 2, a valve rocker 3 mounted on the first axis 4 of valve rockers 3 with a parallel displacement of the cylinder-head unit 2 with respect to the engine block 1 is shown in Fig. 1. When changing the compression ratio of the engine and the parallel movement of the cylinder-head 2 unit upward in relation to the engine block 1, the drive connecting rod 5 of the compensation system forces the rotation of the driving eccentric 6 and the first axis 4 of the rocker arms 3 moves downwards by a distance ensuring a constant value of the dimension 7 between the rocker arm 3 and the camshaft axis. During the downward movement of the cylinder-head 2 unit relative to the engine block 1, the drive connecting rod 5 of the compensation system forces the rotation of the drive eccentric 6 and the first axis 4 of the rocker arms 3 moves upward by a distance ensuring a constant value of the dimension 7 between the follower of the rocker rocker 3 and the shaft axis timing.

Urządzenie do stosowania sposobu kompensacji luzu zaworowego, jak to pokazano na fig. 2, zamocowane jest na zespole cylinder-głowica 2. Zawiera ono pierwszą oś 4 dźwigienek zaworowych 3, która łożyskowana jest w mimośrodach prowadzących 8 oraz mimośrodach napędowych 6. Ponadto mimośrody prowadzące 8 oraz napędowe 6 łożyskowane są w korpusie 9. Mimośrody napędowe 6 uruchamiane są korbowodem napędowym 5, którego stopa łożyskowana jest w kadłubie 1.The device for applying the valve lash compensation method, as shown in Fig. 2, is mounted on the cylinder-head unit 2. It comprises a first axis 4 of the rocker arms 3, which is mounted in the guide eccentrics 8 and the driving eccentrics 6. Moreover, the guide eccentrics 8 and driving 6 are bearing in the body 9. Driving eccentrics 6 are actuated by a driving connecting rod 5, the foot of which is bearing in the frame 1.

W układzie kompensacji luzu zaworowego, jak to pokazano na fig. 3, pierwsza oś 4 dźwigienek zaworowych 3, druga oś 10 mimośrodu napędowego 6 oraz trzecia oś 11 główki korbowodu napędowego 5 są rozsunięte i wzajemnie równoległe.In the valve lash compensation system, as shown in Fig. 3, the first axis 4 of the rocker arms 3, the second axis 10 of the driving eccentric 6, and the third axis 11 of the connecting rod head 5 are spaced apart and mutually parallel.

Wykaz oznaczeńList of designations

I - dźwigienka zaworowaI - valve rocker

II - dźwigienka pośredniaII - intermediate lever

III - wałek krzywkowyIII - camshaft

- kadłub- hull

- zespół cylinder-głowica- cylinder-head assembly

- dźwigienka zaworowa- valve rocker

- pierwsza oś- first axis

- korbowód napędowy- drive connecting rod

- mimośród napędowy- driving eccentric

- wymiar- dimension

- mimośród prowadzący- leading eccentric

- korpus- body

- druga oś- second axis

- trzecia oś- third axis

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób kompensacji luzu zaworowego w silniku spalinowym o zmiennym stopniu sprężania, z przesuwem równoległym zespołu cylinder-głowica względem kadłuba silnika, posiadającym wałek rozrządu w kadłubie silnika i ruchomy zespół cylinder-głowica, znamienny tym, że przy 1. Method for compensating valve clearance in a variable-compression internal combustion engine with a parallel displacement of the cylinder-head assembly in relation to the engine block, having a camshaft in the engine block and a movable cylinder-head assembly, characterized in that PL 239 684 Β1 zmianie stopnia sprężania silnika i równoległym przesuwie zespołu cylinder-głowica (2) względem kadłuba (1) silnika w górę albo w dół, przesuwa się pierwszą oś (4) dźwigienek zaworowych (3) w kierunku przeciwnym, za pomocą mimośrodu napędowego (6).PL 239 684 Β1 by changing the compression ratio of the engine and parallel displacement of the cylinder-head assembly (2) relative to the engine block (1) up or down, the first axis (4) of the rocker arms (3) is moved in the opposite direction by means of the driving eccentric (6). 2. Sposób kompensacji wg zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się odległość zapewniającą stałą wartość wymiaru (7) pomiędzy popychaczem dźwigienki zaworowej (3) a osią wałka rozrządu.2. Compensation method according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the distance (7) between the rocker arm (3) and the camshaft axis is kept constant. 3. Urządzenie do stosowania sposobu kompensacji luzu zaworowego wg zastrz. 1, znamienne tym, że zamocowane jest na zespole cylinder-głowica (2), który jest przesuwny względem kadłuba (1) silnika i zawiera pierwszą oś (4) dźwigienek zaworowych (3), która jest łożyskowana w mimośrodach prowadzących (8) oraz mimośrodach napędowych (6), ponadto mimośrody napędowe (6) poprzez korbowody napędowe (5) połączone są z kadłubem (1) silnika.3. A device for applying the valve lash compensation method according to claim 1, A cylinder-head unit (2) which is movable in relation to the engine block (1) and comprises a first axis (4) of the rocker arms (3), which is mounted in the guide eccentrics (8) and eccentrics (6), moreover, the driving eccentrics (6) are connected to the engine block (1) via the driving connecting rods (5). 4. Urządzenie wg zastrz. 3, znamienne tym, że pierwsza oś (4) dźwigienek zaworowych (3) jest ruchoma względem zespołu cylinder-głowica (2).4. The device according to claim The valve according to claim 3, characterized in that the first axis (4) of the rocker arms (3) is movable with respect to the cylinder-head assembly (2). 5. Urządzenie wg zastrz. 3 albo 4, znamienne tym, że pierwsza oś (4) dźwigienek zaworowych (3), druga oś (10) mimośrodu napędowego (6) oraz trzecia oś (11) główki korbowodu napędowego (5) są rozsunięte i są do siebie równoległe.5. The device according to claim The valve according to claim 3 or 4, characterized in that the first axis (4) of the rocker arms (3), the second axis (10) of the driving eccentric (6) and the third axis (11) of the connecting rod head (5) are spaced apart and are parallel to each other.