CN109477427A - 往复活塞式发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有可变压缩比的往复活塞式发动机、尤其是内燃机(1),该往复活塞式发动机具有长度调节装置(8),该长度调节装置布置在连杆(2)中并且能由布置在连杆(2)中的切换单元(9)激活,其中致动机构(10)在连杆轴承(3)的区域中可操作地连接到切换单元(9),从而将切换脉冲引入连杆(2)中。为了以简单的方式将切换脉冲引入连杆(2),规定致动机构(10)具有布置在连杆轴承(3)的区域中的传动装置(30),且切换单元(9)具有至少一个切换阀(11a、11b),该至少一个切换阀布置在连杆(2)的连杆本体(7)中,并且其阀体(112a、112b)能基本上沿连杆轴承(3)的旋转轴线(3a)的方向位移,其阀体能借助传动装置(30)从关闭位置偏转出并偏转进入打开位置中。

Description

往复活塞式发动机
本发明涉及具有可变压缩比的往复活塞式发动机,尤其是内燃机,该往复活塞式发动机具有长度调节装置,该长度调节装置布置在连杆中并且能由布置在连杆中的切换单元激活,其中致动机构在连杆轴承的区域中可操作地连接到切换单元,以便将切换脉冲引入连杆中。
使用具有可变压缩比的内燃机,例如从而提高内燃机在偏离最佳值的运行范围内的效率。
往复活塞式发动机通常具有连杆,该连杆能够在连杆轴承中围绕曲轴的曲轴销枢转。活塞销轴承设置在连杆的远离连杆轴承的端部处。连杆通过布置在活塞销轴承中的活塞销可枢转地连接到活塞。活塞在气缸中在其上死点和下死点之间来回移动。
长度调节装置能例如通过螺纹主轴和主轴螺母机械地设计,或者通过连杆中的液压腔室也能液压地设计,该液压腔室能通过来自连杆轴承的液压管线填充液压介质。
切换单元是能够将长度调节装置从保持其位置切换到伸长或缩短连杆的任何装置。
这里的切换脉冲是来自连杆外部、用于切换长度调节装置的脉冲。
需要致动机构来使切换单元移动到期望的位置。
在此,可操作连接理解为用于传递力和位移的连接。
从DE 10 2013 113 432 A1中已知一种具有致动模块的切换阀单元,该致动模块具有线性可位移拾取元件,用于从外部致动到连杆上。在这种情况下,致动模块在活塞销轴承的方向上布置在位于连杆轴承的区域中的连杆中。所示实施例中的拾取元件能够平行于一个平面移动。该平面由活塞销轴承和连杆轴承的旋转轴线限定。通过使拾取元件移位,液压路径由两个阀释放和阻塞,这两个阀由于拾取元件的斜面而移位。
没有准确地公开拾取元件的位移是如何发生的。在布置有其的区域中,难以引入切换脉冲。缺少从易于接触(进入)的位置致动拾取元件的致动机构。
本发明的目标是避免这些缺点并且详述一种往复活塞式发动机,这种往复活塞式发动机具有用于引入切换脉冲的坚固且简单的致动机构。
根据本发明,该目标这样来实现,即,致动机构具有布置在连杆轴承的区域中的传动装置,并且切换单元具有布置在连杆的连杆本体中的至少一个切换阀,其阀体能基本上沿着连杆轴承的旋转轴线的方向位移,其阀体能由传动装置从第一位置、例如是切换阀的关闭位置偏转到第二位置中、例如是偏转到切换阀的打开位置中。
传动装置可操作地连接到偏转元件,并且布置在连杆轴承的区域中。这里使用传动装置将力和位移从偏转元件传递到切换单元。这产生的优点是,能够克服切换单元和偏转元件之间的距离,并且切换单元和偏转元件不一定必须彼此邻接布置。
致动机构较佳地具有带有至少一个第一力施加区域和至少一个第二力施加区域的偏转元件。该第一力施加区域和第二力施加区域可选择性地与至少一个致动装置接触。该偏转元件使得仅通过连杆的枢转运动就能够调节致动机构。
由于偏转元件,不需要复杂的致动装置。相反,仅通过连杆自身的运动、借助致动装置就能将切换脉冲从外部引入到长度调节装置中。
如果偏转元件具有偏转杆,则该偏转元件特别容易实施。
当偏转元件布置在连杆轴承支架上并且优选地能在连杆的下死点附近与致动装置接触时,实现了偏转元件的易接触性或可达性。当致动装置位于曲轴箱中时可产生相同的优点。
这里,连杆具有背离活塞的连杆轴承支架和面向活塞的连杆本体。
为了实现最简单的可能的实施例,有利的是,在连杆的背离连杆轴承支架一侧上的传动装置具有拾取单元,该拾取单元用于致动用于长度调节装置的切换单元,并且该拾取单元具有斜面和通过斜面可位移的推力元件。
这样是有利的:偏转元件具有至少一个第一驱动件,该至少一个第一驱动件连接到传动装置,并且当第一驱动件与偏转杆接合时该至少一个第一驱动件优选为叉形,以及偏转元件具有优选地是叉形的至少一个第二驱动件。设计为叉形是为了能够尽可能远地从两侧夹住偏转杆。因此,偏转杆布置在叉臂之间,并且两个叉臂都作用在偏转杆上。以这种方式,沿两个方向的位移均能够从驱动件传递到偏转杆并且反之亦然。第二驱动件在偏转元件的背离第一驱动件的一侧上与偏转杆接合。
如果传动装置设计为环形滑动件并且该环形滑动件用作将切换脉冲从连杆轴承支架传递到连杆本体,则实现了具有很少的单独部分(零部件)的特别简单的实施例。环形滑动件是环形盘,该环形盘围绕连杆轴承旋转并且能够被偏转元件移动。
为了尽可能简单地切换液压操作的长度调节装置,有利的是,切换单元具有带有第一阀体的第一切换阀和带有第二阀体的第二切换阀,其中优选地第一阀体和第二阀体能交替地由斜面偏转。
为了锁定或释放机械长度调节装置,有利的是,切换单元设计为可位移的楔形元件。
楔形元件用于例如机械地阻止螺纹主轴的旋转,该螺纹主轴实现连杆的伸长或缩短。
为了实现从第一力施加区域和第二力施加区域的快速可部署的致动的实施例,有利的是,致动装置包括第一致动元件和第二致动元件,其中第一力施加区域与第一致动元件可选择性地接触,而第二力施加区域与第二致动元件进可选择性地接触。这意味着致动元件能彼此独立地移动,并且力施加区域能更快地被接触。特别有利的是,各致动元件可直线位移或可旋转地布置在轴上。
为了使致动元件和力施加区域之间的接触尽可能良好,有利的是,第一致动元件和第二致动元件各自具有用于接触第一力施加区域和第二力施加区域的滑动表面。
滑动表面能优选地凹入地布置在致动元件上,以允许轻微(柔和)的接合。
为了确保位置,有利的是,致动机构具有闭锁元件,该闭锁元件布置成使得力作用在传动装置上以防止位移。
闭锁元件是具有弹簧的球以及在传动装置上的相对表面,该相对表面横向于与布置有传动装置的平面正交的位移。
在下文中,使用若干实施例示例中的非限制性附图更详细地描述了本发明,其中:
图1以斜视图示出了在第一实施例中的根据本发明的往复活塞式发动机的连杆;
图2以侧视图示出了该连杆;
图3以仰视图示出了该连杆;
图4以仰视图示出了带有致动装置的该连杆;
图5以平面图示出了处于第一位置中的该连杆的拾取单元;
图6以平面图示出了处于第二位置中的连杆的该拾取单元;
图7以斜视图示出了连杆的致动机构;
图8以斜视图示出了在第二实施例中的根据本发明的往复活塞式发动机的连杆;
图9以另一斜视图示出了该连杆;
图10以侧视图示出了该连杆;
图11以根据图10中的线XI-XI的剖面示出了该连杆,
图12以前视图示出了该连杆;
图13以另一侧视图示出了该连杆;
图14以根据图13中的线XIV-XIV的剖面示出了该连杆;
图15以斜视图详细示出了该连杆的拾取单元;
图16以与图14类似的截面以斜视图示出了该连杆;
图17和图18以斜视图从不同侧详细示出该连杆的切换单元。
图1示出了具有可变压缩比的内燃机1的一部分。它包括连杆2。
连杆2布置在曲轴腔室4中的连杆轴承3中,使得该连杆2能够围绕曲轴销(未示出)枢转。曲轴腔室4是围绕连杆2并围绕曲轴的空腔,曲轴腔室4由曲轴箱1a界定,其中曲轴未示出,而曲轴箱仅在连杆2下方(背离未示出的活塞)示意性地示出。连杆2具有邻接连杆轴承3的活塞销轴承5。借助活塞销,连杆2可枢转地连接到活塞,活塞布置在气缸中以便能够来回移动。平面ε穿过圆柱形套状轴承3、5的旋转轴线。中心平面δ布置为在轴承3、5的旋转轴线3a、3b上正交。连杆2的纵向轴线2a是中心平面δ和平面ε的相交线。
图示的连杆2在连杆轴承3中分成连杆轴承支架6和连杆本体7。连杆本体7在连杆2上面向活塞销轴承5,而连杆轴承支架6布置为背离活塞销轴承5。
为了实现可变压缩比,在连杆2中设有长度调节装置8。该长度调节装置8可以是液压或机械地操作的。连杆2借助于长度调节装置8沿着其纵向轴线2a改变其长度。
切换单元9布置在连杆本体7中以控制长度调节装置8。切换单元9由致动机构10致动。所述致动机构布置在连杆轴承3的区域中并且用于将切换脉冲从连杆轴承支架6传递到连杆本体7中并传递至切换单元9。切换单元9在各实施例中在任何情况下布置在连杆本体7中,面向活塞销轴承5,在连杆轴承3附近。
致动机构10具有拾取单元20、传动装置30和偏转元件50。偏转元件50能够与致动装置60接触。致动装置60作用在偏转元件50的第一力施加区域51上或第二力施加区域52上。
在附图中,连杆2在任何情况下处于其下死点中,这意味着活塞呈现其离曲轴的最小距离。
如图3中所示,偏转元件50具有第一力施加区域51。它位于第一驱动件53上,该第一驱动件是叉形的。第二力施加区域52位于第二驱动件54上的中心平面δ的相对侧上。第二驱动件54也具有叉形。在驱动件53、54的叉臂之间有偏转杆55,该偏转杆55能围绕枢转点55a在第一杆位置和第二杆位置之间转动。第二驱动件54是可位移的。
第一致动元件61能接合第一力施加区域51,而第二致动元件62能接合第二力施加区域52。第一致动元件61和第二致动元件62是图4所示的致动装置60的一部分。致动元件61、62能够沿着轴63移动或围绕轴63旋转脱离接合。致动元件61、62各自具有相对于相应的驱动件53、54的弯曲的滑动表面61a、62a。
在所示实施例中,切换单元具有两个切换阀11a、11b,借助这两个切换阀可以在连杆2的连杆本体7中关闭或打开第一或第二液压管线110a、110b。使用液压管线110a、110b、以已知的方式使作为示例由附图标记109标示的液压腔室例如在可伸缩式移位的两个连杆部分之间受控制。切换阀11a、11b具有由阀弹簧111a、111b加载的阀体112a、112b,阀体112a、112b释放或关闭第一或第二液压管线110a、110b的横截面。如图5和图6中详细示出的,拾取单元20具有在传动装置30上的斜面21和两个推力元件22a、22b。例如由圆柱形推力销122a和122b形成的推力元件22a和22b可位移地安装在连杆2中的引导孔123a和123b中,并且在各个情况下与阀体112a和112b触及性接触。推力销122a和122b可以在面向环形滑动件31的端部的区域中是倒圆的或锥形的,从而减小致动力。作为两件式实施例的替代,也可能形成一件式的阀体和推力销。引导孔123a、123b布置为基本平行于连杆2的轴承3、5的旋转轴线3a、5a。
附图标记124a、124b涉及布置在液压管线110a、110b中的止回阀,其用于防止液压油从液压腔室109中意外流回。
在所示实施例中,传动装置30设计为环形滑动件31。图7详细示出致动机构10。拾取单元20的斜面21布置在环形滑动件31上。拾取单元20的斜面21可以布置在突起部分20a(图5、图6)或凹槽20b(图7)的两侧上。借助突起部分20a和借助凹槽20b,推力元件22a、22b的轴向偏转及因此切换阀11a、11b的致动均能通过借助斜面21使环形滑动件31转动来实现。
第一驱动件53布置在环形滑动件31上。第一驱动件53和环形滑动件31制成一体。驱动件53位于环形滑动件31上与斜面21相对、在背离连杆本体7的一侧。偏转元件50的基体56牢固地连接到连杆2。在所示实施例中,第二驱动件54可位移地布置在该基体56上。
由于环形滑动件31的旋转,至少一个推力元件22a或22b通过环形滑动件31沿其轴向方向(沿推力元件22a、22b的纵向轴线22’的方向)由拾取单元20的斜面21推动从第一位置进入第二位置中。返回借助阀弹簧111a、111b的恢复力发生。

Claims (15)

1.一种具有可变压缩比的往复活塞式发动机,尤其是内燃机(1),所述往复活塞式发动机具有长度调节装置(8),所述长度调节装置布置在连杆(2)中并且能由布置在所述连杆(2)中的切换单元(9)激活,其中致动机构(10)在连杆轴承(3)的区域中可操作地连接到所述切换单元(9),从而将切换脉冲引入所述连杆(2)中,其特征在于,所述致动机构(10)具有布置在所述连杆轴承(3)的区域中的传动装置(30),并且所述切换单元(9)具有至少一个切换阀(11a、11b),所述至少一个切换阀布置在所述连杆(2)的连杆本体(7)中,并且所述至少一个切换阀的阀体(112a、112b)能基本沿所述连杆轴承(3)的旋转轴线(3a)的方向位移,所述至少一个切换阀的阀体能由所述传动装置(30)从第一位置偏转进入第二位置中。
2.如权利要求1所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述传动装置(30)在所述连杆(2)的背离连杆轴承支架(6)的一侧上具有拾取单元(20),用于致动用于所述长度调节装置(8)的所述切换单元(9)。
3.如权利要求2所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述拾取单元(20)具有至少一个斜面(21),至少一个阀体(112a、112b)能借助所述至少一个斜面优选地从关闭位置偏转到打开位置中,特别优选地抵抗阀弹簧(111a、111b)的力进行偏转。
4.如权利要求3所述的往复活塞式发动机,其特征在于,能通过所述斜面(21)位移的推力元件(22a、22b)布置在所述斜面(21)与所述至少一个阀体(112a、112b)之间。
5.如权利要求1至4中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述切换单元(9)具有带有第一阀体(112a)的第一切换阀(11a)和带有第二阀体(112b)的第二切换阀(11b),其中,优选地,所述第一阀体(112a)和所述第二阀体(112b)能由所述斜面(21)交替地偏转。
6.如权利要求1至5中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述致动机构(10)具有偏转元件(50),所述偏转元件具有至少一个第一力施加区域(51)和至少一个第二力施加区域(52),并且所述第一力施加区域(51)和所述第二力施加区域(52)能与至少一个致动装置(60)选择性地接触。
7.如权利要求6所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述偏转元件(50)具有偏转杆(55)。
8.如权利要求6或7所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述偏转元件(50)布置在连杆轴承支架(6)上,并且能在所述连杆(2)的下死点中与所述致动装置(60)接触。
9.如权利要求6至8中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述致动装置(60)布置在曲轴箱(1a)中。
10.如权利要求1至9中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述传动装置(30)可操作地连接至偏转元件(50)。
11.如权利要求6至10中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述偏转元件(50)具有至少一个第一驱动件(53),所述至少一个第一驱动件连接到所述传动装置(30)并且优选为叉形。
12.如权利要求6至11中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述偏转元件(50)具有至少一个第二驱动件(54),所述至少一个第二驱动件优选为叉形。
13.如权利要求1至10中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述传动装置(30)设计为环形滑动件(31),并且所述切换脉冲能借助所述环形滑动件(31)从连杆轴承支架(6)传递到所述连杆本体(7)。
14.如权利要求6至13中任一项所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述致动装置(60)具有第一致动元件(61)和第二致动元件(62),其中所述第一力施加区域(51)能与所述第一致动元件(61)选择性地接触,而所述第二力施加区域(52)能与所述第二致动元件(62)选择性地接触。
15.如权利要求14所述的往复活塞式发动机,其特征在于,所述第一致动元件(61)和所述第二致动元件(62)各自具有用于接触所述第一力施加区域(51)和所述第二力施加区域(52)的滑动表面(61a、62a)。
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