AT414017B - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
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AT 414 017 BAT 414 017 B
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben, welcher über eine Pleuelstange auf eine Kurbelwelle einwirkt, mit einer Einrichtung zur Veränderung des geometrischen Kompressionsverhältnisses, wobei Zylinder und Kurbelgehäuse relativ zur Kurbelwellenachse verstellbar sind und die Kurbelwellenachse 5 stationär in Bezug auf die Motoraufhängung ausgebildet ist.The invention relates to an internal combustion engine with at least one piston reciprocating in a cylinder, which acts on a crankshaft via a connecting rod, with a device for changing the geometric compression ratio, wherein the cylinder and crankcase are adjustable relative to the crankshaft axis and the crankshaft axis 5 stationary in Reference is made to the engine mount.
Aus der US 5,605.120 A ist eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Verstellen des geometrischen Kompressionsverhältnisses bekannt, wobei das Kurbelwellengehäuse bezüglich der ortsfest ausgebildeten Kurbelwelle in Zylinderachsrichtung verschiebbar ausgebildet ist. Die io Kurbelwelle ist dabei in scheibenartigen exzentrischen Lagerträgern gelagert, welche drehbar in Rahmenbohrungen gelagert sind. Über die Exzenter kann das Kurbelgehäuse bezüglich der Kurbelwelle verstellt werden. Aufgrund der relativ großen Anzahl von Einzelteilen ist die Herstellung und Montage vergleichsweise aufwendig. 15 Die US 6,443.107 B1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Verändern des geometrischen Kompressionsverhältnisses, wobei die Kurbelwelle in einen Lagerträger gelagert ist, welcher drehbar exzentrisch im Kurbelgehäuse angeordnet ist. Durch Verdrehen des exzentrischen Lagerträgers wird die Kurbelwelle bezüglich des Kurbelgehäuses verschoben. Da bei der Verschiebung die Kurbelwellenmitte verlagert wird, ist für den Abtrieb eine zusätzliche 20 feststehende Welle erforderlich. Dies erhöht in nachteiliger Weise die Anzahl der Teile und den erforderlichen Bauraum.From US 5,605,120 A an internal combustion engine with a device for adjusting the geometric compression ratio is known, wherein the crankshaft housing with respect to the stationary formed crankshaft is designed to be displaceable in Zylinderachsrichtung. The crankshaft io is mounted in disc-like eccentric bearing supports, which are rotatably mounted in the frame bores. About the eccentric crankcase can be adjusted with respect to the crankshaft. Due to the relatively large number of individual parts, the manufacture and assembly is relatively expensive. US Pat. No. 6,443,107 B1 shows an internal combustion engine with a device for changing the geometric compression ratio, wherein the crankshaft is mounted in a bearing carrier which is arranged rotatably eccentrically in the crankcase. By turning the eccentric bearing carrier, the crankshaft is moved with respect to the crankcase. Since the crankshaft center is displaced during the displacement, an additional 20 fixed shaft is required for the output. This disadvantageously increases the number of parts and the required space.
Die WO 02/079626 A1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Veränderung des geometrischen Kompressionsverhältnisses, wobei die Kurbelwelle in Bezug auf das fest-25 stehende Kurbelgehäuse verschiebbar ist. Die Lagerschalen sind dabei in exzentrischen, bezüglich des Kurbelgehäuses drehbaren Lagerträgern angeordnet. Durch Verdrehung der Lagerträger wird die Kurbelwelle bezüglich des Kurbelgehäuses verstellt.WO 02/079626 A1 shows an internal combustion engine with a device for changing the geometric compression ratio, wherein the crankshaft is displaceable with respect to the stationary crankcase. The bearings are arranged in eccentric, with respect to the crankcase rotatable bearing supports. By turning the bearing carrier, the crankshaft is adjusted with respect to the crankcase.
Weitere ähnliche Einrichtungen zur Verstellung der Lager der Kurbelwelle hinsichtlich des star-30 ren Kurbelgehäuses sind aus den Veröffentlichungen WO 94/00679 A1, DE 82 05 768 U1, US 4,860,702 A, US 4,738,230 A, EP 0 345 366 A1, JP 01-063630 A und JP 58-057040 A bekannt.Other similar devices for adjusting the bearings of the crankshaft with respect to the crankcase are shown in publications WO 94/00679 A1, DE 82 05 768 U1, US Pat. No. 4,860,702 A, US Pat. No. 4,738,230 A, EP 0 345 366 A1, JP 01-063630 A and JP 58-057040 A known.
Die DE 2 232 591 A beschreibt eine nach dem Zweitaktverfahren arbeitende, ladepumpenge-35 spülte Brennkraftmaschine mit einstellbarer, veränderlicher Kompression und Selbstzündung, welche einen exzentrisch bearbeitenden Tragteil mit einer Kurbelwellenlagerung aufweist. Dieser Tragteil mit der Kurbelwellen-Hauptlagerung ist der Befestigungspunkt der Maschine. Die Zylinderkopf-Kolben-Einheiten sind drehbar auf den Außendurchmesser des Tragteils angeordnet, so dass sich bei Drehung um einige Winkelgrade eine Veränderung des Verdich-40 tungsverhältnisses einstellt. Die als Tandemkolbenmotor ausgeführte Brennkraftmaschine dient als Hilfsmotor für ein Fahrrad. Für größere Brennkraftmaschinen mit mehreren in Reihe angeordneten Zylindern ist diese Konzeption nicht geeignet.DE 2 232 591 A describes a working according to the two-stroke cycle, charge pump ge-purged internal combustion engine with adjustable, variable compression and auto-ignition, which has an eccentrically machined support member with a crankshaft bearing. This supporting part with the crankshaft main bearing is the attachment point of the machine. The cylinder head piston units are rotatably arranged on the outer diameter of the support member, so that sets a change in the compression ratio when rotated by a few degrees. The running as a tandem piston engine engine serves as an auxiliary motor for a bicycle. For larger internal combustion engines with multiple cylinders arranged in series, this conception is not suitable.
Die Druckschriften EP 0 560 817 B1 und EP 0 726 981 A beschreiben Einrichtungen zur Ver-45 änderung des geometrischen Kompressionsverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine, wobei zumindest mittels eines Exzenters der Zylinderblock relativ zum Kurbelgehäuse verschoben wird, wobei flexible Abdichtungseinrichtungen zwischen Zylinderblock und Kurbelgehäuse erforderlich sind. so Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine mit möglichst geringem Herstellungs- und Montageaufwand eine Veränderung des geometrischen Kompressionsverhältnisses zu ermöglichen.The documents EP 0 560 817 B1 and EP 0 726 981 A describe devices for changing the geometric compression ratio in an internal combustion engine, wherein the cylinder block is displaced relative to the crankcase, at least by means of an eccentric, whereby flexible sealing devices between cylinder block and crankcase are required. so object of the present invention is to allow for an internal combustion engine with the least possible manufacturing and assembly costs, a change in the geometric compression ratio.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Kurbelwelle in zumindest einem drehfest 55 bezüglich des Kurbelgehäuses ausgeführten Lagerträger gelagert ist, wobei der Lagerträger 3According to the invention this is achieved in that the crankshaft is mounted in at least one non-rotatably mounted with respect to the crankcase 55 bearing carrier, wherein the bearing carrier. 3
AT 414 017 B und das Kurbelgehäuse zumindest in Richtung der Zylinderachse relativ zueinander beweglich ausgebildet sind und das Kurbelgehäuse vorzugsweise mittels zumindest eines den Lagerträger umgebenden, verdrehbaren Exzenters relativ zum Lagerträger verstellbar ist, wobei vorzugsweise der Exzenter sowohl bezüglich des Kurbelgehäuses, als auch bezüglich des Lagerträgers verdrehbar ist. Die Verstellung des Kompressionsverhältnisses erfolgt dabei nur durch Heben und Senken des vorzugsweise als Zylinder-Kurbelgehäuse ausgeführten Kurbelgehäuses hinsichtlich der unverschiebbaren Kurbelwelle.AT 414 017 B and the crankcase are designed to be movable relative to each other at least in the direction of the cylinder axis and the crankcase is preferably adjustable relative to the bearing carrier by means of at least one rotatable eccentric, preferably the eccentric both with respect to the crankcase, as well as with respect to the bearing carrier is rotatable. The adjustment of the compression ratio is carried out only by lifting and lowering the preferably designed as a cylinder crankcase crankcase with respect to the non-displaceable crankshaft.
Um Bauteile einzusparen ist es vorteilhaft, wenn der Exzenter als eine sich axial über alle Kurbelwellenlager erstreckender Exzenterverstellwalze ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Exzenterverstellwalze im Wesentlichen als Hülse mit einer diese in Längsrichtung durchsetzenden Bohrung zur Aufnahme zumindest eines Lagerträgers oder der Lagerträgereinheit ausgebildet ist.To save components, it is advantageous if the eccentric is formed as an axially extending over all crankshaft bearings Exzenterverstellwalze, preferably the Exzenterverstellwalze is formed substantially as a sleeve with a longitudinally passing through hole for receiving at least one bearing support or the bearing support unit.
Mehrere Lagerträger können zu einer vorzugsweise einstückigen Lagerträgereinheit, welche die Funktion eines Triebwerkträgers hat, verbunden sein.A plurality of bearing carriers may be connected to a preferably one-piece bearing carrier unit, which has the function of an engine carrier.
Eine einfache Fertigung ergibt sich, wenn der Lagerträger oder die Lagerträgereinheit im Wesentlichen als zylindrischer Teil mit angeschraubtem Lagerbügel ausgebildet ist. Dadurch, dass der Lagerträger als eine für alle Kurbelwellenlager gemeinsame Lagerträgereinheit ausgebildet ist, kann die Anzahl der Einzelteile auf ein Mindestmaß beschränkt werden.A simple manufacturing results when the bearing carrier or the bearing support unit is formed substantially as a cylindrical part with a screwed bearing bracket. Characterized in that the bearing carrier is designed as a common for all crankshaft bearing bearing unit, the number of items can be limited to a minimum.
Zumindest ein Lagerträger oder die Lagerträgereinheit ist mit mindestens einem Endteil fest verbunden. Der Endteil kann dabei als Aggregatträger und/oder als Schwungradgehäuse ausgeführt sein.At least one bearing carrier or the bearing carrier unit is firmly connected to at least one end part. The end part can be designed as an aggregate carrier and / or flywheel housing.
Bei Veränderung des Kompressionsverhältnisses bleibt die Kurbelwelle samt Aggregateanbau und Getriebe stets in unveränderter Position zum Umfeld, wie bei einem konventionellen Motor, während sich das Kurbelgehäuse samt Zylinderkopf und Röhrenwerk entsprechend der Verdichtungseinstellung verlagert. Vorteilhafterweise ist dabei das Kurbelgehäuse in Tunnelbauweise ausgeführt und umfasst die zentrale Lagerträgereinheit samt der hülsenartig ausgebildeten Exzenterverstellwalze.When changing the compression ratio, the crankshaft including aggregate attachment and transmission always remains in the same position to the environment, as in a conventional engine, while the crankcase, including the cylinder head and tube movement moves according to the compression setting. Advantageously, the crankcase is designed in tunnel construction and includes the central bearing support unit together with the sleeve-like Exzenterverstellwalze.
Um die Verschiebung des Kurbelgehäuses hinsichtlich der Kurbelwellenachse in Zylinderachs-richtung zu erzwingen, ist in einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass ein Führungselement zur Führung der Relativbewegung zwischen Lagerträger und Kurbelgehäuse in Richtung der Zylinderachse vorgesehen ist, wobei vorteilhafterweise das Führungselement im Bereich einer Stirnseite des Kurbelgehäuses zwischen einem Endteil und dem Kurbelgehäuse angeordnet ist, wobei besonders vorzugsweise das Führungselement durch einen in einer Längsnut in Richtung der Zylinderachse geführten Führungszapfen gebildet ist.In order to force the displacement of the crankcase with respect to the crankshaft axis in Zylinderachsrichtung, is provided in a particularly advantageous embodiment of the invention that a guide element for guiding the relative movement between the bearing bracket and crankcase is provided in the direction of the cylinder axis, wherein advantageously the guide element in the region Front side of the crankcase between an end portion and the crankcase is arranged, wherein particularly preferably the guide element is formed by a guided in a longitudinal groove in the direction of the cylinder axis guide pin.
Weiters kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Lagerträger oder die Lagerträgereinheit oder zumindest ein Endteil mit dem Kurbelgehäuse axiale Gleitflächen vorzugsweise in einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse bildet, wobei vorzugsweise im Bereich der Axialgleitflächen zumindest eine ölführende Räume gegenüber der Umgebung abdichtende Dichteinrichtung angeordnet ist. Dadurch wird eine dauerhafte Abdichtung der ölführenden Bereiche hinsichtlich der Umgebung erreicht.Furthermore, it can be provided that at least one bearing carrier or the bearing carrier unit or at least one end part forms with the crankcase axial sliding surfaces preferably in a normal plane to the crankshaft axis, wherein preferably at least one oil-bearing spaces in the region of the axial sliding surfaces relative to the surrounding sealing sealing device is arranged. As a result, a permanent seal of the oil-bearing areas is achieved with respect to the environment.
Im Rahmen der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass zumindest ein Lagerbügel gemeinsam mit dem Lagerträger oder der Lagerträgereinheit gegossen und durch einen Bruchtrennvorgang von diesem bzw. dieser getrennt ist, wodurch eine einfache Herstellung der Lagerträger samt Lagerbügeln ermöglicht wird.In the context of the invention it is further provided that at least one bearing bracket is cast together with the bearing carrier or the bearing carrier unit and separated by a break separation process of this or this, whereby a simple production of the bearing carrier together with bearing brackets is made possible.
Die Verstellung des Kompressionsverhältnisses wird durch Verdrehen der Exzentrerverstellwal- 4The adjustment of the compression ratio is achieved by turning the Exzentrerverstellwal-. 4
AT 414 017 B ze erreicht, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Exzenter oder die Exzentrerverstell-walze mittels eines Zahnradgetriebes oder Schraubradgetriebes verstellbar ist.AT 414 017 B ze achieved, wherein it is preferably provided that the eccentric or the eccentric adjustment roller is adjustable by means of a gear transmission or Schraubradgetriebes.
Die Lagerträgereinheit kann aus Leichtmetall ausgeführt sein, wobei im Hauptlagerbereich und im Trennbereich der Lagerbügel Eingussteile aus einem Material mit erhöhter Festigkeit und geringerer Duktilität vorgesehen sein können. Das Kurbelgehäuse selbst kann aus Gusseisen bestehen.The bearing support unit can be made of light metal, wherein in the main storage area and in the separation area of the bearing bracket castings can be provided from a material with increased strength and lower ductility. The crankcase itself can be made of cast iron.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Es zeigen die Fig. 1 ein Kurbelgehäuse der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie I -1 in Fig. 2 und Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Kurbelgehäuse gemäß der Linie II - II in Fig. 1.1 shows a crankcase of the internal combustion engine according to the invention in a section along the line I-1 in FIG. 2 and FIG. 2 shows a longitudinal section through the crankcase according to the line II-II in FIG. 1.
Das als Zylinder-Kurbelgehäuse ausgeführte Kurbelgehäuse 2 weist Zylinder 4 für hin- und hergehende Kolben 6 auf, wobei jeder Kolben 6 über eine Pleuelstange 8 auf eine gemeinsame Kurbelwelle 10 einwirkt. Die Kurbelwelle 10 ist in zumindest einem drehfest bezüglich des Kurbelgehäuses 2 ausgeführten Lagerträger 12 drehbar gelagert. Die Lagerträger 12 jedes Kurbelwellenlagers 11 können dabei als gemeinsame Lagerträgereinheit 14 ausgebildet sein, welche sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Kurbelgehäuses 2 erstreckt. Die Lagerträger 12 bzw. Lagerträgereinheit 14 und Kurbelgehäuse 2 sind - zumindest in Richtung der Zylinderachse 5 - relativ zueinander beweglich ausgebildet. Dabei sind die Lagerträger 12 bzw. ist die Lagerträgereinheit 14 über einen oder mehrere Exzenter 16 relativ zum Kurbelgehäuse 2 verstellbar. Der Exzenter 16 kann als hülsenartige Exzenterverstellwalze 18 ausgebildet sein. Die Exzenterverstellwalze 18 erstreckt sich über alle Kurbelwellenlager 11 und weist eine zylindrische innere Bohrung 21 auf, in welcher die Lagerträger 12 bzw. die Lagerträgerein-heit 14 angeordnet sind bzw. ist, wobei die Exzenterverstellwalze 18 sowohl bezüglich des Kurbelgehäuses 2, als auch bezüglich der Lagerträgereinheit 14 verdrehbar ist. Die Lagerträgereinheit 14 ist im Wesentlichen als zylindrischer Teil mit angeschraubten Lagerbügeln 20 ausgeführt. Lagerbügel 20 und Lagerträgereinheit können dabei gemeinsam in einem Gussvorgang hergestellt und durch Cracken getrennt sein.The designed as a cylinder crankcase crankcase 2 has cylinders 4 for reciprocating piston 6, wherein each piston 6 acts on a common crankshaft 10 via a connecting rod 8. The crankshaft 10 is rotatably mounted in at least one rotationally fixed with respect to the crankcase 2 bearing carrier 12. The bearing brackets 12 of each crankshaft bearing 11 may be formed as a common bearing support unit 14, which extends substantially over the entire length of the crankcase 2. The bearing carrier 12 or bearing carrier unit 14 and the crankcase 2 are - at least in the direction of the cylinder axis 5 - formed relative to each other movable. In this case, the bearing carrier 12 or the bearing support unit 14 via one or more eccentric 16 relative to the crankcase 2 adjustable. The eccentric 16 may be formed as a sleeve-like Exzenterverstellwalze 18. The eccentric adjusting roller 18 extends over all the crankshaft bearings 11 and has a cylindrical inner bore 21 in which the bearing brackets 12 and the Lagererträgerein-unit 14 are arranged or is, wherein the eccentric adjusting roller 18 both with respect to the crankcase 2, as well as with respect to Bearing carrier unit 14 is rotatable. The bearing support unit 14 is designed substantially as a cylindrical part with bolted bearing brackets 20. Bearing bracket 20 and bearing support unit can be made together in a casting process and separated by cracking.
Das Kurbelgehäuse 2 ist in Tunnelbauweise ausgeführt und umfasst die Exzenterverstellwalze 18, welche in einer axialen Bohrung 22 des Kurbelgehäuses 2 drehbar angeordnet ist.The crankcase 2 is designed in tunnel construction and includes the Exzenterverstellwalze 18, which is rotatably disposed in an axial bore 22 of the crankcase 2.
Die Lagerträgereinheit 14 ist in ihren Endbereichen mit Endteilen 24, 26 fest verbunden, beispielsweise verschraubt. Ein Endteil 24 kann dabei als Aggregatträger, ein anderer Endteil 26 als Schwungradgehäuse ausgeführt sein.The bearing support unit 14 is firmly connected in its end regions with end parts 24, 26, for example screwed. An end portion 24 may be embodied as an aggregate carrier, another end portion 26 as a flywheel housing.
Das Kurbelgehäuse 2 ist in Bezug auf die Lagerträgereinheit 14 im Wesentlichen in Richtung der Zylinderachse 5 geführt, so dass die Relativbewegung zwischen Kurbelgehäuse 2 und Lagerträgereinheit 14 im Wesentlichen auf die Zylinderachsrichtung beschränkt bleibt. Dazu ist zwischen dem Endteil 24 und dem Kurbelgehäuse 2 ein Führungselement 28 angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel das Element 28 durch einen in eine Längsnut 30 des Kurbelgehäuses 2 eingreifenden Führungszapfen 32 im Bereich einer Stirnseite 3 des Kurbelgehäuses 2 gebildet ist.The crankcase 2 is guided in relation to the bearing carrier unit 14 substantially in the direction of the cylinder axis 5, so that the relative movement between the crankcase 2 and the bearing carrier unit 14 remains essentially limited to the cylinder axis direction. For this purpose, a guide member 28 is disposed between the end portion 24 and the crankcase 2, wherein in the embodiment, the element 28 is formed by a engaging in a longitudinal groove 30 of the crankcase 2 guide pin 32 in the region of an end face 3 of the crankcase 2.
Die Endteile 24 und 26 grenzen direkt an das Kurbelgehäuse 2, wobei axiale Gleitflächen 34, 36 der Endteile 24, 26 und des Kurbelgehäuses 2 aneinandergrenzen. Um die ölführenden Räume von der Umgebung abzudichten, sind im Bereich der Axialgleitflächen 34, 36 im Ausführungsbeispiel durch Gleitdichtungen gebildete Dichteinrichtungen 38, 40 zwischen dem Kurbelgehäuse 2 und den Endteilen 24 bzw. 26 vorgesehen.The end portions 24 and 26 are directly adjacent to the crankcase 2 with axial sliding surfaces 34, 36 of the end portions 24, 26 and the crankcase 2 contiguous. In order to seal the oil-carrying spaces from the environment, sealing devices 38, 40 formed between the crankcase 2 and the end parts 24 and 26 are provided in the exemplary embodiment by sliding seals in the area of the axial sliding surfaces 34, 36.
Die Lagerträgereinheit 14 kann aus Leichtmetall bestehen, wobei im Bereich der Hauptlager 20 und im Trennbereich zwischen Lagerträger 12 und Lagerbügel 20 Eingussteile 42 aus einemThe bearing support unit 14 may consist of light metal, wherein in the region of the main bearing 20 and in the separation region between the bearing bracket 12 and bearing bracket 20, castings 42 from a
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Also Published As
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