CN110546361B - 用于运行具有至少一个长度可液压式调节的联杆的往复活塞式发动机的方法 - Google Patents

用于运行具有至少一个长度可液压式调节的联杆的往复活塞式发动机的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行往复活塞式发动机(10)、特别是内燃机的方法，该往复活塞式发动机具有用于调节压缩比ε的至少一个长度可液压式调节的联杆(1a，1b)，该联杆(1a，1b)具有用于长度调节的液压缸(3)和活塞(2)，所述活塞(2)与液压缸(3)限定至少一个工作腔(4，5)，通过该工作腔的液位能够实现联杆(1a，1b)的至少两个切换位置(I，II)，其中，根据至少一个第一预定条件、与对压缩比ε的调节无关地实施对工作腔(4，5)的至少部分的填充和排空，以便实现所述至少一个工作腔(4，5)中的液压介质的至少部分的更换。

Description

用于运行具有至少一个长度可液压式调节的联杆的往复活塞 式发动机的方法
技术领域
本发明涉及一种往复活塞式发动机、特别是内燃机，其具有用于调节压缩比ε的至少一个长度可液压式调节的联杆，其中，所述联杆具有用于长度调节的液压缸和活塞，所述活塞与所述液压缸限定至少一个工作腔，通过该工作腔的液位可以实现联杆的至少两个切换位置。此外，本发明还涉及一种用于运行这种往复活塞式发动机的方法。
背景技术
通过改变往复活塞式发动机的压缩比，可以在工作模式中运行具有小压缩比ε的全负荷以及部分负荷及以提高的压缩比ε启动往复活塞式发动机。由此在部分负荷的情况中降低了消耗、在启动时以提高的压缩比ε升高了压缩力并且在较高功率的情况中以减小的压缩比ε降低了压力峰值并且防止爆燃。
文献WO 2015/055582 A2涉及一种用于具有可变的压缩比的往复活塞式发动机的长度可调的联杆，其中，联杆至少具有带小联杆孔的第一杆件和带大联杆孔的第二杆件，这两个杆件能够伸缩式地相对滑移和/或收缩滑移，其中，第二杆件构成引导缸而第一杆件构成在该引导缸中可纵向滑移的活塞元件，在该活塞元件的面向大联杆孔的那侧上在第二杆件与该活塞元件之间展开有第一高压腔，至少一个第一油通道通入该第一高压腔，在该第一油通道中特别是设置有向着第一高压腔的方向开放的第一止回阀，其中，至少一个第一回流通道从第一高压腔出发，其流出横截面可通过控制阀在第一位置中锁闭并且在第二位置中释放，优选地，控制阀具有在联杆的第二杆件的容纳孔中可轴向滑移的调节活塞，该调节活塞特别是通过复位弹簧可滑移到第一位置中并且通过操作力抵抗复位弹簧的力可滑移到第二位置中，其中，所述活塞元件构造为双向作用的活塞、优选构造为多级活塞。
还已知的是：使用偏心设置的小联杆孔、偏心的活塞销或曲轴的偏心的连杆轴颈来代替伸缩式系统。
这样文献DE 10 2014 004 987 A1涉及一种具有连杆的VCR活塞式发动机，该连杆具有压缩活塞，其中，所述连杆具有用于调节压缩活塞的调节机构，并且该调节机构具有在连杆的第一支撑缸中的第一支撑活塞和在第二支撑缸中的第二支撑活塞，其中，所述第一和第二支撑缸分别与第一控制管道连接，介质经由该第一控制管道流入和流出相应的支撑缸，以用于调节相应的支撑缸，其中，至少一个另外的第二控制管道通入两个支撑缸的至少一个支撑缸中，所述另外的第二控制管道至少用于介质的流出，以用于调节配置的支撑缸。
一般而言，连杆长度根据综合特性曲线在至少一个长切换位置与短切换位置之间变动，其中，长的第一切换位置实现高压缩比，而短的第二切换位置实现低压缩比ε。根据行驶模式和由此要求的负荷，连杆的长度保持不变。当应将压缩比ε调节到其它值时、例如在从全负荷范围交替到部分负荷范围中时，才改变压缩比ε和由此改变联杆的长度。
发明内容
本发明的目的是：提供一种往复活塞式发动机和用于运行这种往复活塞式发动机的方法，其保障该往复活塞式发动机的至少一个长度可液压式调节的联杆的功能。本发明的目的特别是：防止液压介质过热，该液压介质用于长度可液压式调节的联杆的长度调节。
所述目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求12的往复活塞式发动机得以实现。有益的设计方案在从属权利要求中要求保护。权利要求的字句属于说明书的内容。
本发明的第一方面涉及用于运行往复活塞式发动机、特别是内燃机的方法，其具有用于调节压缩比ε的至少一个长度可液压式调节的联杆，所述联杆具有用于调节长度的液压缸和活塞，所述活塞与所述液压缸限定至少一个工作腔，通过该工作腔的液位可以实现联杆的至少两个切换位置，其中，根据至少一个第一预定的条件、与对压缩比ε的调节无关地实施对工作腔的至少部分的填充和排空，以便实现所述至少一个工作腔中的液压介质的至少部分的更换。
本发明的第二方面涉及一种往复活塞式发动机、特别是内燃机，其具有用于调节压缩比ε的至少一个长度可液压式调节的联杆，所述联杆具有用于调节长度的液压缸连同活塞，所述活塞与液压缸限定至少一个工作腔，通过该工作腔的液位可以实现联杆的至少两个切换位置，其中，所述往复活塞式发动机还具有用于根据至少一个第一预定条件并且与对压缩比ε的调节无关地实施对所述至少一个工作腔的至少部分的填充和排空的装置，以便实现所述至少一个工作腔中的液压介质的至少部分的更换。
本发明特别是基于以下认识：通过活塞在液压缸的较小体积上施加高负荷，所述活塞承受内燃机的工作腔中的压力。这导致工作腔(液压缸的压力室)中的液压介质的温度升高。特别是当液压介质较长时间地停留在液压缸中时，在此特别是会由于过热导致液压介质的老化效果。在此特别是可以化学分解或者破坏液压介质中的添加剂。这个效果还由此得到促进，这是因为在内燃机中，来自燃烧过程的废热通过辐射和热传导而作用在液压缸上。
本发明遵循以下方案：尽管不应调节压缩比ε的变化，也通过填充和排空达成液压介质的更换。优选地，压缩比ε在此在填充和排空之前和之后基本上具有相同的值。
通过更换液压介质可以防止老化效果。特别是可以防止长度可调的联杆中的或曲轴中的液压介质管道的堵塞或至少降低这种事故的概率。
至少一个工作腔在此可以完全填充和排空。然而优选地，实施仅部分的填充和排空，使得仅更换一部分液压介质。
在本发明的一种有益的设计方案中，活塞与液压缸限定两个工作腔，通过这两个工作腔的相应液位可以实现联杆的至少两个切换位置，其中，所述工作腔分别被相反地填充和排空。
在本发明的另一种有益的设计方案中，在特别是低于最大负荷一半的低负荷点处和/或在特别是低于最大扭矩一半的低扭矩中实施对至少一个工作腔的至少部分的填充和排空。通过在较低负荷点处的填充和排空保障的是：所述联杆在长切换位置中不承受过高的负荷，其会导致对长度可调的联杆的损伤，所述长切换位置在填充和排空时至少被通过。如开头提及的那样，用于调节高压缩比ε的长切换状态一般而言存在于下部部分负荷范围中。
在根据本发明的方法的另一种有益的设计方案中，为了减小针对汽缸的负荷，特别是当存在短切换位置时，暂时调整燃料的注入量和/或具有至少一个长度可液压式调节的联杆的内燃机的缸的λ比例。特别是在以短切换位置(在其中如开头阐述的那样通常存在高负荷)为出发点填充和排空工作腔时有益的是：减小负荷。由此可以避免对长度可调的联杆的可能损伤。
在根据本发明的方法的另一种有益的设计方案中，为了冷却，用冷却介质、特别是用液压介质和/或润滑介质喷涂至少一个长度可液压式调节的联杆。优选通过活塞冷却装置实施这个喷涂，该活塞冷却装置附加地濡湿所述至少一个长度可液压式调节的联杆。由此可以与液压介质的更换无关地或作为该更换的补充地通过以下方式防止液压介质的老化效果，即，从外部冷却联杆。
在本发明的另一种有益的设计方案中，特别是在至少部分地填充和排空工作腔之前，根据至少一个第二预定条件引入联杆的喷涂。根据这种有益的设计方案，当借助用冷却介质的喷涂的冷却不再足够时，才填充和排空工作腔，以至少部分地更换液压介质。由此可以防止与最佳连杆长度在时间上的偏差或至少将其限制在最小持续时间上。
在根据本发明的另一种有益的设计方案中，所述至少一个第一预定条件和/或第二预定条件涉及选自具有下列参数的组的参数：液压介质的温度、自压缩比ε改变起的持续时间、自最后一次至少部分地更换液压介质起的持续时间、在最后一次至少部分地更换液压介质时更换的液压介质量、切换位置、负荷点。
在根据本发明的方法的另一种有益的设计方案中，在具有多个长度可液压式调节的联杆的往复活塞式发动机中针对联杆相继进行填充和排空。由此可以防止的是：通过填充和排空会感觉到具有根据本发明的往复活塞式发动机的车辆的可行驶性中的可感觉的变化。
上文中针对根据本发明的第一方面的方法所描述的优点和特征相应地适于根据本发明的第二方面的往复活塞式发动机，反之亦然。
根据本发明的往复活塞式发动机具有用于调节压缩比ε的长度可液压式调节的联杆和活塞冷却装置，在该往复活塞式发动机的一种有益的设计方案中，所述活塞冷却装置设立为，还用冷却介质、特别是液压介质和/或润滑介质喷涂联杆。
在根据本发明的往复活塞式发动机的另一种有益的设计方案中，所述活塞冷却装置具有至少一个喷嘴，该喷嘴指向联杆的运动范围的至少一个区段。
附图说明
由下面根据附图对本发明实施例的描述获得另外的优点和特征。附图中：
图1示出本发明意义中的长度可调的联杆；
图2示出图1所示长度可调的联杆处于连个不同切换位置中；
图3是出根据本发明的往复活塞式发动机的第一实施例；
图4示出根据本发明的往复活塞式发动机的第二实施例。
具体实施方式
图1示出长度可调的联杆1的一种实施方式，如其在可以应用在根据本发明的往复活塞式发动机10中。
联杆优选具有小联杆孔6和大联杆孔7。所述小联杆孔6在此经由轴而与活塞2连接。所述大联杆孔7与液压缸3连接，活塞2可运动地设置在该液压缸中。活塞2在此将液压缸3优选分成两个工作腔4、5。第二工作腔5通过衬套8优选向外封闭。优选经由管道9b、特别是液压管道进行利用液压介质对第一工作腔4的填充和排空，所述管道优选通到大联杆孔中。第二工作腔5优选经由另外的管道9a填充和排空。这个另外的管道9a优选也通到大联杆孔中。
优选经由未示出的往复活塞式发动机的曲轴来用液压介质供给管道9a、9b。在这种情况下，例如可以经由液压介质施加在管道9a、9b的上不同压力来实现活塞2在液压缸3中的位置改变。优选地，此外或可选地可以设定：在联杆1中设置有切换装置，用于切换流入和/或流出工作腔4、5。也可以借助由液压介质提供的不同压力和/或电磁式地和/或机械地操作这个切换元件。
然而本发明意义中的长度可调的联杆1不局限于图1所示的实施方式。特别是活塞也可以是所谓的旋转活塞，该旋转活塞借助锁定件和/或丝杠防止或能够实现联杆的长度调节。此外，活塞结合液压缸也可以设立为，用于改变偏心设置的小联杆孔6的位置，从而可以改变有效连杆长度、也就是说在大联杆孔7的中心与小联杆孔6的中心之间的间距。
图2示出图1所示长度可调的联杆的两个切换位置。在短的第一切换位置中，第一工作腔4完全排空和/或第二工作腔5完全填充。在长的第二切换位置II中，第一工作腔4完全填充和/或第二工作腔5完全排空。联杆1的至少两个切换位置I、II由此相应于长度可调的联杆1的不同长度状态。优选地，在根据本发明进行填充和排空时，长度可调的联杆1从切换状态I转到第二切换状态II并且返回到第一切换状态I中。可选地，联杆1从第二切换状态II转到第一切换状态I中并且返回到第二切换状态II中。在这种情况下优选的是：工作腔4、5分别被完全排空和填充，进一步优选地，这些工作腔仅被部分地排空和填充。进一步优选地，工作腔4、5中的相应仅一个工作腔被至少部分地填充和排空。
图3示出根据本发明的往复活塞式发动机10的第一实施例。其具有两个汽缸14a、14b，这两个汽缸分别具有一个长度可调的联杆1a和1b，这些联杆连同往复活塞分别在汽缸中限定燃烧室。长度可调的联杆1a、1b在此分别将汽缸14a、14b的往复活塞与曲轴15连接。
此外，往复活塞式发动机10具有控制系统11，该控制系统经由优选通过曲轴15引导的管道16控制长度可调的连杆1a、1b的工作腔4、5中的至少一个工作腔的填充和排空。在这种情况下可以利用共同的液压管道16亦或分离的液压管道供给长度可调的联杆1a、1b的相应工作腔4、5。
图4示出根据本发明的往复活塞式发动机10的第二实施例。与图3所示根据本发明的往复活塞式发动机10的第一实施例不同，第二实施例具有冷却装置12，该冷却装置可以利用冷却介质、特别是液压介质喷涂汽缸14a、14b的长度可调的联杆1a、1b。
为此，优选集成在活塞冷却装置中的冷却装置12优选具有喷嘴，这些喷嘴产生喷雾锥13a、13b，这些喷雾锥在长度可调的联杆1a、1b的运动范围B的至少一个区段中喷涂这些联杆。关于第二汽缸14b，第二长度可调的联杆1b的运动范围通过虚线绘出而其相对第二汽缸14b的轴向延伸用弧形括号绘出。作为图4所示实施例的可选方案，根据本发明的往复活塞式发动机附加地可以具有用于实施至少部分的填充和排空11的装置11。这种可选方案相应于具有图4所示冷却装置12的图3所示方案。

Claims (24)

1.用于运行往复活塞式发动机(10)的方法，该往复活塞式发动机具有用于调节压缩比ε的至少一个长度可液压式调节的联杆(1)，该联杆(1)具有用于长度调节的液压缸(3)和活塞(2)，所述活塞(2)与液压缸(3)限定至少一个工作腔(4，5)，通过该工作腔的液位能够实现联杆(1)的至少两个切换位置(I，II)，
其中，根据至少一个第一预定条件、与对压缩比ε的调节无关地实施对所述至少一个工作腔(4，5)的至少部分的填充和排空，以便实现所述至少一个工作腔(4，5)中的液压介质的至少部分的更换，其中，在低负荷点处和/或在低扭矩处实施对所述至少一个工作腔(4，5)的至少部分的填充和排空。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述往复活塞式发动机是内燃机。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低负荷点低于最大负荷一半。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低扭矩低于最大扭矩一半。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩比ε在所述填充和排空之前和之后基本上具有相同的值。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，所述活塞(2)和液压缸(3)限定两个工作腔(4，5)，通过这两个工作腔的相应液位能够实现联杆(1)的至少两个切换位置(I，II)，其中，所述工作腔(4，5)分别被相反地排空和填充。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，为了减小针对汽缸的负荷，临时对燃料的注入量和/或内燃机的汽缸的λ比例进行调整，所述汽缸具有至少一个长度可液压式调节的联杆(1)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，当存在短切换位置、即相应于联杆(1)的短长度的切换位置时，临时对燃料的注入量和/或内燃机的汽缸的λ比例进行调整，所述汽缸具有至少一个长度可液压式调节的联杆(1)。
9.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，为了冷却，用冷却介质喷涂所述至少一个长度可液压式调节的联杆(1)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，为了冷却，用液压介质和/或润滑介质喷涂所述至少一个长度可液压式调节的联杆(1)。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，根据至少一个第二预定条件，引入联杆(1)的喷涂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，根据至少一个第二预定条件，在实施对一个工作腔(4，5)的至少部分的填充和排空之前，引入联杆(1)的喷涂。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述至少一个第一预定条件和/或所述至少一个第二预定条件涉及的是选自具有下列参数的组的参数：
液压介质的温度、自压缩比ε改变起的持续时间、自最后一次至少部分地更换液压介质起的持续时间、在最后一次至少部分地更换液压介质时的液压介质量、切换位置(I，II)，具有长度可调的联杆(1)的往复活塞式发动机的负荷点。
14.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，在具有多个长度可液压式调节的联杆(1)的往复活塞式发动机中针对联杆相继进行填充和排空。
15.电子控制系统，该电子控制系统设立为实施根据权利要求1至14之一所述的方法。
16.根据权利要求15所述的电子控制系统，其中，所述电子控制系统具有存储器和微处理器。
17.计算机可读的媒介，在该媒介上存储有计算机程序，该计算机程序包括指令，这些指令在由计算机执行时促使该计算机实施根据权利要求1至14之一所述的方法的步骤。
18.往复活塞式发动机(10)，其具有用于调节压缩比ε的至少一个长度可液压式调节的联杆(1a，1b)，所述联杆(1a、1b)具有用于长度调节的液压缸(3)和活塞(2)，所述活塞(2)与液压缸(3)限定至少一个工作腔(4，5)，通过该工作腔的液位能够实现联杆(1a，1b)的至少两个切换位置(I，II)，其中，所述往复活塞式发动机(10)还具有用于根据至少一个第一预定条件并且与对压缩比ε的调节无关地实施对所述至少一个工作腔(4，5)至少部分的填充和排空的装置(11)，以便实现在所述至少一个工作腔(4，5)中的液压介质的至少部分的更换，其中，在低负荷点处和/或在低扭矩处实施对所述至少一个工作腔(4，5)的至少部分的填充和排空。
19.根据权利要求18所述的往复活塞式发动机(10)，其中，所述往复活塞式发动机是内燃机。
20.根据权利要求18所述的往复活塞式发动机(10)，其中，所述低负荷点低于最大负荷一半。
21.根据权利要求18所述的往复活塞式发动机(10)，其中，所述低扭矩低于最大扭矩一半。
22.根据权利要求18至21之一所述的往复活塞式发动机(10)，其中，所述往复活塞式发动机具有用于调节压缩比ε的至少一个长度可液压式调节的联杆(1a，1b)和冷却装置(12)，其中，所述冷却装置(12)设立为，用冷却介质也喷涂所述联杆(1a，1b)。
23.根据权利要求22所述的往复活塞式发动机(10)，其中，所述冷却介质是液压介质和/或润滑介质。
24.根据权利要求22所述的往复活塞式发动机(10)，其中，所述冷却装置(12)具有至少一个喷嘴，该喷嘴指向所述联杆的运动范围B的至少一个区段。
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