DE102006016233A1

DE102006016233A1 - Device for varying the compression ratio of a piston combustion engine has three crank pegs of cylindrical section with one joined to connection rod and with a hydraulic adjuster

Info

Publication number: DE102006016233A1
Application number: DE102006016233A
Authority: DE
Inventors: Peter Schulz
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2006-10-05

Abstract

A device for varying the compression ratio of a piston combustion engine comprises angle varying crank pegs (2) comprising three cylindrical sections (A,B,C) with two (A,C) on a common axis (D) and a third section (B) between them having a turning axis (E) fixed to the connection rod and deviating from the other sections (AC) to give a one-part eccentricity. The crank peg component is a hydraulic adjuster. An independent claim is also included for a method for the above device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The The present invention relates to an apparatus and a method for varying the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine according to the preambles the independent claims.

Ein Schwerpunkt bei der Entwicklung von Hubkolbenbrennkraftmaschinen ist es, eine verbesserte Anpassung des Triebwerkes an das zu Grunde liegende Arbeitsverfahren zu erreichen. Insbesondere konstruktive Ausführungen zur Variation des Verdichtungsverhältnisses von Hubkolbenbrennkraftmaschinen erlangten schon in einer frühen Entwicklungsphase große Bedeutung, welche bis heute andauert. Zu unterscheiden sind dabei u. a. konstruktive Ausführungen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit veränderlichem Abstand zwischen dem Kolben in der oberen Totpunktlage und dem Zylinderkopf sowohl auf dem kolbenseitigen als auch auf dem kurbelwellenseitigen Ende des Pleuels. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine konstruktive Ausführung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit veränderlichem Abstand zwischen dem Kolben in der oberen Totpunktlage und dem Zylinderkopf auf dem kurbelwellenseitigen Ende des Pleuels.One Focus on the development of reciprocating internal combustion engines is it, an improved adaptation of the engine to the underlying To achieve work procedures. In particular constructive designs for varying the compression ratio of reciprocating internal combustion engines attained already in an early Development phase big Meaning, which lasts until today. There are to be distinguished u. a. constructive versions of reciprocating internal combustion engines with variable distance between the piston in the top dead center and the cylinder head both on the piston side and on the crankshaft end of the connecting rod. The subject of the present invention relates a constructive design a reciprocating internal combustion engine with variable distance between the piston in the top dead center and the cylinder head on the crankshaft side End of the connecting rod.

In der DE 13 52 38 C2 wird ein Kurbelgetriebe beschrieben, welches durch drehbar gelagerte kleinere Scheiben in den Hauptkurbelscheiben gekennzeichnet ist, die mit einem exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen versehen sind. Der exzentrisch angeordnete Kurbelzapfen wird bei dieser konstruktiven Ausführung über eine Hohlwelle und ein Zahnradgetriebe verstellt. Mittels dieser Anordnung kann beispielsweise eine Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine erreicht werden.In the DE 13 52 38 C2 a crank gear is described, which is characterized by rotatably mounted smaller discs in the main crank discs, which are provided with an eccentrically arranged crank pin. The eccentrically arranged crank pin is adjusted in this structural design via a hollow shaft and a gear transmission. By means of this arrangement, for example, a variation of the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine can be achieved.

Vorbekannt aus der DE 36 41 884 A1 ist weiterhin ein Kurbeltrieb, insbesondere für Hubkolbenbrennkraftmaschinen. Mit diesem Kurbeltrieb ist es u. a. möglich, das Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bei unterschiedlichen Drehzahlen oder Belastungen zu verändern. Konstruktive Grundlage dieser Ausführung ist ein einteilig ausgeführter Kurbelzapfen, der aus drei zylindrischen Abschnitten besteht. Zwei der zylindrischen Abschnitte liegen auf einer gemeinsamen Drehachse und sind in den Kurbelwangen drehbar gelagert. Der dritte Abschnitt des Kurbelzapfens ist zwischen den beiden vorgenannten zylindrischen Abschnitten angeordnet, wobei die Drehachse des dritten Abschnittes des Kurbelzapfens, welcher mit dem Pleuel verbunden ist, von der gemeinsamen Drehachse der beiden vorgenannten zylindrischen Abschnitte in der Weise abweicht, dass ein einteiliger Excenter gebildet wird. An dem als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen ist drehfest ein erstes Rad angeordnet, das mit einem koaxial zur Hauptachse angeordneten zweiten Rad in Getriebeverbindung steht. Durch die Verdrehung des als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens auf eine gewünschte Winkellage des drehfest an dem als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen angeordneten ersten Rades und die Beibehaltung dieser Winkellage kann das Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bei unterschiedlichen Drehzahlen oder Belastungen verändert werden.Previously known from the DE 36 41 884 A1 is still a crank mechanism, especially for reciprocating internal combustion engines. With this crank mechanism, it is possible, inter alia, to change the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine at different speeds or loads. The structural basis of this design is a one-piece crank pin consisting of three cylindrical sections. Two of the cylindrical sections lie on a common axis of rotation and are rotatably mounted in the crank webs. The third portion of the crankpin is disposed between the two aforementioned cylindrical portions, wherein the rotational axis of the third portion of the crankpin, which is connected to the connecting rod, deviates from the common axis of rotation of the two aforementioned cylindrical portions in such a way that a one-piece eccentric is formed , At the designed as a one-piece eccentric crank pin, a first wheel is rotatably disposed, which is in gearbox connection with a coaxially arranged to the main axis of the second wheel. By rotating the designed as a one-piece eccentric crank pin to a desired angular position of the non-rotatably mounted on the one-piece eccentric crank pin arranged first wheel and maintaining this angular position, the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine at different speeds or loads can be changed.

Beide konstruktiven Ausführungen weisen den Nachteil auf, dass zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine aufwendige Getriebeanordnungen erforderlich sind, die aus mehreren miteinander in Getriebeverbindung stehenden Rädern zusammengesetzt sind. Zur Variation und zur Beibehaltung des jeweils eingestellten Verdichtungsverhältnisses sind zudem nicht genauer beschriebene Verstellmittel notwendig, welche räumlich entfernt von dem in seiner Winkellage zu variierenden, als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen angeordnet sind. Bei der Ausführung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern ist die räumliche Entfernung zwischen diesen Verstellmitteln und dem in seiner Winkellage zu variierenden, als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen nur durch eine Erweiterung der schon aufwendigen Getriebeanordnungen möglich.Both constructive designs have the disadvantage that for varying the compression ratio a reciprocating internal combustion engine complex gear arrangements are required, which consists of several geared together standing wheels are composed. For variation and retention of each set compression ratio are also not described in more detail adjusting means necessary, which spatial removed from that varying in its angular position, as one-piece Excenter trained crankpins are arranged. In the execution of a Reciprocating internal combustion engine with multiple cylinders is the spatial Distance between these adjusting means and in its angular position varying, designed as a one-piece eccentric crank pin only by an extension of the already expensive gear arrangements possible.

Ebenfalls vorbekannt aus der DE 197 57 871 A1 ist es, eine vom Kurbeltrieb nicht bewegte Spule am Zylinderblock in der Umgebung des Kolbens oder des Pleuels eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine anzuordnen. Bevorzugt ist diese Spule radial zur Zylinderlaufbahn vorgesehen und erzeugt elektrische Signale aufgrund der Bewegung der aus ferromagnetischem Material bestehenden Kolbenringe.Also previously known from the DE 197 57 871 A1 it is to arrange a non-moving from the crank drive spool on the cylinder block in the vicinity of the piston or the connecting rod of a cylinder of a reciprocating internal combustion engine. Preferably, this coil is provided radially to the cylinder bore and generates electrical signals due to the movement of the consisting of ferromagnetic material piston rings.

In Verbindung mit einer geeigneten Auswerteelektronik kann durch den Vergleich dieser elektrischen Signale mit den Drehwinkelsignalen der Kurbelwelle eine Aussage über den Verstellzustand einer Vorrichtung zur Veränderung der Kolbenhubfunktion getroffen werden.In Connection with a suitable transmitter can by the Comparison of these electrical signals with the rotation angle signals the crankshaft a statement about the adjustment state of a device for changing the piston stroke to be hit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bereitzustellen, welche eine möglichst geringe räumliche Entfernung zwischen dem Verstellmittel und dem in seiner Winkellage zu variierenden, als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen aufweist sowie einfach auf Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern übertragbar ist. Weiterhin ist ein Verfahren bereitzustellen, welches den sicheren und reproduzierbaren Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht.The present invention is based on the object to provide a device for varying the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine, which has the smallest possible spatial distance between the adjustment and the angular position to be varied, designed as a one-piece eccentric crank pin and easy to reciprocating internal combustion engines with multiple cylinders transferable is. Wei terhin is to provide a method which enables the safe and reproducible operation of a reciprocating internal combustion engine with the device according to the invention.

Lösungsolution

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei welcher zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der in seiner Winkellage zu variierende, in den Kurbelwangen drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen Bestandteil eines hydraulischen Verstellmittels ist.to solution The object is a device proposed in which the Variation of the compression ratio a reciprocating internal combustion engine to be varied in its angular position, rotatably mounted in the crank webs and as a one-piece eccentric trained crank pin part of a hydraulic adjustment is.

Dieses hydraulische Verstellmittel ist vorzugsweise als hydraulischer Drehmotor entsprechend dem Bauprinzip einer Umlaufverdrängermaschine in einem Fluidgetriebe ausgeführt. Der hydraulische Drehmotor wird durch das räumliche Zusammenwirken mindestens einer Kurbelwange und dem in seiner Winkellage zu variierenden, in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen gebildet.This Hydraulic adjustment means is preferably as a hydraulic rotary motor according to the construction principle of a rotary displacement machine in a fluid transmission executed. The hydraulic rotary motor is at least due to the spatial interaction a crank arm and the varying in its angular position, rotatably mounted in the crank webs and as a one-piece eccentric trained crank pin formed.

Dabei bildet mindestens eine Kurbelwange das Gehäuse und der in seiner Winkellage zu variierende, in den Kurbelwangen drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen den innenliegenden Rotor des hydraulischen Drehmo tors. Das durch mindestens eine Kurbelwange gebildete Gehäuse ist an seinem Innenumfang mit gleichmäßig verteilten Trennelementen versehen. Die Arbeitsräume des hydraulischen Drehmotors werden durch das räumliche Zusammenwirken der Trennelemente mit dem in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen gebildet. Der in den Kurbelwangen drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen weist dazu an mindestens einem der zwei zylindrischen Abschnitte, welche auf einer gemeinsamen Drehachse liegen, an seinem Außenumfang gleichmäßig verteilt, drehfest verbundene Flügel auf.there At least one crank arm forms the housing and in its angular position to be varied, rotatably mounted in the crank webs and as one piece Excenter trained crank pin the inner rotor of the hydraulic torque. That by at least one crank arm formed housing is on its inner circumference with evenly distributed separating elements Mistake. The workrooms of the hydraulic rotary motor are due to the spatial interaction of the separating elements with the rotatably mounted in the crank webs and as one piece Excenter formed crankpin formed. The in the crank cheeks rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin points to at least one of the two cylindrical sections, which lie on a common axis of rotation, on its outer circumference equally distributed, non-rotatably connected wings on.

Jeder, der auf diese Weise gebildeten Arbeitsräume des hydraulischen Drehmotors ist mit jeweils zwei Ringkanälen über Fluidkanäle, welche in den Arbeitsräumen wechselweise im Bereich der Flügel gegenüberliegend angeordnet sind, verbunden. Diese beiden Ringkanäle sind ebenfalls an mindestens einem der zwei zylindrischen Abschnitte des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens, welche auf einer gemeinsamen Drehachse liegen, umlaufend am Außenumfang angeordnet. Die Ringkanäle stehen in Verbindung mit weiteren Fluidkanälen, welche durch mindestens eine Kurbelwange, einen Teil der Kurbelwelle und mindestens ein Kurbelwellenhauptlager geführt und mit einem Fluidgetriebe verbunden sind.Everyone, the working spaces of the hydraulic rotary motor formed in this way is with two annular channels via fluid channels, which in the workrooms alternately in the area of the wings opposite are arranged, connected. These two ring channels are also on at least one of the two cylindrical sections of the in the crank webs rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin, which lie on a common axis of rotation, circumferentially on the outer circumference arranged. The ring channels are standing in conjunction with other fluid channels, which by at least a crank arm, a part of the crankshaft and at least one Crankshaft main bearing out and connected to a fluid transmission.

Dieses Fluidgetriebe verfügt u. a. über weitere Fluidkanäle, mindestens ein Steuerventil, welches mit der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist und Mittel zur Druckerzeugung. Das Fluidgetriebe kann in einer Ausführungsform Teil des Schmierkreislaufes der jeweiligen Hubkolbenbrennkraftmaschine sein. Mittels dichtender Verschlussdeckel wird der in den Kurbelwangen drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen und somit die Arbeitsräume des hydraulischen Drehmotors durch geeignete Verbindungselemente an den Enden der zwei zylindrischen Abschnitte, welche auf einer gemeinsamen Drehachse liegen, abgeschlossen. Diese Verschlussdeckel sind bevorzugt an den den Kurbelwangen zugewandten Flächen mit mindestens einem umlaufenden Bund versehen. Die Kurbelwangen sind an den den Verschlussdeckeln zugewandten Flächen entsprechend dem jeweils mindestens einen umlaufenden Bund an den Verschlussdeckeln mit mindestens einer umlaufenden Nut versehen.This Fluid transmission has u. a. above further fluid channels, at least one control valve associated with the electronic control and control unit of the reciprocating internal combustion engine is connected and means for pressure generation. The fluid transmission can in one embodiment Part of the lubrication circuit of the respective reciprocating internal combustion engine be. By means of sealing cap is the in the crank cheeks rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin and thus the workrooms of the hydraulic rotary motor by suitable connecting elements at the ends of the two cylindrical sections which on one common axis of rotation lie, completed. This cap are preferred with the crank webs facing surfaces with provided at least one circumferential collar. The crank webs are on the closure lids facing surfaces corresponding to the respective at least one circumferential collar on the caps with at least provided a circumferential groove.

Durch das Zusammenwirken des umlaufenden Bundes des jeweiligen Verschlussdeckels und der umlaufenden Nut der jeweiligen Kurbelwange wird eine hinsichtlich einer optimalen Abdichtung förderliche Labyrinth-Dichtung gebildet. Eine derartige Labyrinth-Dichtung kann ebenfalls im Bereich des Zusammenwirkens der Kurbelwangen und dem dritten Abschnitt des Kurbelzapfens, welcher zwischen den beiden Abschnitten des Kurbelzapfens angeordnet ist, die auf einer gemeinsamen Drehachse liegen, gebildet werden. Dazu sind die jeweils einander zugewandten Flächen des dritten Abschnittes des Kurbelzapfens und der Kurbelwangen mit entsprechenden umlaufenden Nuten und Bünden zu versehen.By the interaction of the circumferential collar of the respective cap and the circumferential groove of the respective crank arm is a respect an optimal sealing conducive Labyrinth seal formed. Such a labyrinth seal can also in the area of interaction of the crank webs and the third section of the crank pin, which is between the two Sections of the crankpin is arranged on a common Rotational axis lie, are formed. These are each each other facing surfaces the third section of the crank pin and the crank webs with corresponding circumferential grooves and frets to provide.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der hydraulische Drehmotor durch das räumliche Zusammenwirken des in seiner Winkellage zu variierenden, in den Kurbelwangen drehbar gelagerten, als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens und einem drehfest mit den Kurbelwangen verbundenen und durch den Kurbelzapfen hindurchgeführten Stator gebildet.In a further embodiment In the present invention, the rotary hydraulic motor is implemented the spatial Interaction of varying in its angular position, in the Crank jaws rotatably mounted, designed as a one-piece eccentric Crank pin and a rotatably connected to the crank webs and formed by the crank pin passed through stator.

Dabei bildet der in seiner Winkellage zu variierende, in den Kurbelwangen drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen den außenliegenden Rotor des hydraulischen Drehmotors. Der als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen ist dazu entlang der gemeinsamen Drehachse der zwei zylindrischen Abschnitte mit Durchbrüchen versehen, so dass sich am Innenumfang des Kurbelzapfens gleichmäßig verteilte Trennelemente bilden. Die Arbeitsräume des hydraulischen Drehmotors werden durch das räumliche Zusammenwirken der Trennelemente und durch den Stator gebildet, welcher durch den Kurbelzapfen hindurchgeführt ist. Der Stator weist dazu an seinem Außenumfang gleichmäßig verteilt drehfest verbundene Flügel auf. Die Arbeitsräume des auf diese Weise gebildeten, hydraulischen Drehmotors werden weiterhin durch je einen Verschlussdeckel an den Enden der zwei zylindrischen Abschnitte des Kurbelzapfens, welche auf einer gemeinsamen Drehachse liegen, abgeschlossen. Die Verschlussdeckel sind drehfest mit den Kurbelwangen und drehfest mit dem Stator des hydraulischen Drehmotors verbunden. Jeder, der auf diese Weise gebildeten Arbeitsräume des hydraulischen Drehmotors ist mit Fluidkanälen verbunden. Diese Fluidkanäle sind in den Verschlussdeckeln im Bereich der Flügel des Stators angeordnet. Dabei sind die Fluidkanäle in einem der beiden Verschlussdeckel so angeordnet, dass die Fluidkanäle jeweils links der Flügel des Stators in die Arbeitsräume münden. Die Fluidkanäle in dem anderen der beiden Verschlussdeckel sind weiterhin so angeordnet, dass die Fluidkanäle jeweils rechts der Flügel des Stators in die Arbeitsräume münden. Die Fluidkanäle in den Verschlussdeckeln stehen in Verbindung mit weiteren Fluidkanälen, welche durch die beiden Kurbelwangen, Teile der Kurbelwelle und ein Kurbelwellenhauptlager geführt und mit einem Fluidgetriebe verbunden sind.Here, in its angular position to be varied, rotatably mounted in the crank webs and designed as a one-piece eccentric crank pin forms the outer rotor of the hydraulic rotary motor. The designed as a one-piece eccentric crank pin is provided along the common axis of rotation of the two cylindrical sections with openings, so that form uniformly distributed separating elements on the inner circumference of the crank pin. The working spaces of the hydraulic rotary motor are characterized by the spatial interaction of the separating elements and by the Stator formed, which is passed through the crank pin. The stator has at its outer periphery uniformly distributed rotatably connected wings. The working spaces of the hydraulic rotary motor formed in this way are further closed by a respective closure cap at the ends of the two cylindrical portions of the crank pin, which lie on a common axis of rotation. The cover caps are non-rotatably connected to the crank webs and non-rotatably connected to the stator of the hydraulic rotary motor. Each of the working spaces of the hydraulic rotary motor thus formed is connected to fluid passages. These fluid channels are arranged in the closure lids in the region of the vanes of the stator. In this case, the fluid channels are arranged in one of the two closure cap so that the fluid channels each open on the left of the wing of the stator in the work spaces. The fluid channels in the other of the two closure caps are furthermore arranged so that the fluid channels each open to the right of the blades of the stator into the working spaces. The fluid channels in the closure caps are in communication with other fluid channels, which are guided by the two crank webs, parts of the crankshaft and a crankshaft main bearing and connected to a fluid transmission.

Zur Bestimmung des Verstellzustandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit des aktuellen Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sind geeignete Sensoren am Zylinderblock im Bereich des Kolbens oder des Pleuels der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung eines auf dem induktiven Prinzip beruhenden Sensors im unteren Bereich des Zylinderblockes nahe des als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens, welcher mit einem Pleuel verbunden ist und beim Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine umläuft. In Verbindung mit einer geeigneten Auswerteelektronik, welche vorzugsweise Bestandteil der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist, kann durch den Vergleich der elektrischen Signale des jeweiligen Sensors mit den Drehwinkelsignalen der Kurbelwelle eine Aussage über den Verstellzustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung getroffen werden. Insbesondere werden dabei die elektrischen Signale, welche aus dem Vorbeieilen des Pleuelfußes an dem Sensor resultieren und welche je nach Drehwinkel des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens eine gegenüber dem nicht bewegten, am Zylinderblock angeordneten Sensors eine charakteristische zeitliche Information enthalten, ausgewertet. So kann auf diese Weise beispielsweise der jeweils aktuelle Abstand zwischen dem Kolben in der oberen Totpunktlage und dem Zylinderkopf ermittelt werden. Weiterhin können Abläufe zur Bestimmung der Lage der jeweiligen Endstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung relativ zu der oberen Totpunktlage bzw. Adaptionsabläufe beispielsweise zur Berücksichtigung von Verschleißerscheinungen und Bauteiltoleranzen durchgeführt werden.to Determination of the adjustment state of the device according to the invention and thus the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine are suitable sensors on the cylinder block in the area of the piston or the connecting rod of the reciprocating internal combustion engine. Especially advantageous is the arrangement of a based on the inductive principle Sensors in the lower part of the cylinder block near the one-piece eccentric trained crank pin, which is connected to a connecting rod is and rotates during operation of the reciprocating internal combustion engine. In Connection with a suitable evaluation, which preferably Part of the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine is, by comparing the electrical signals of each Sensors with the rotational angle signals of the crankshaft a statement about the Adjustment state of the device according to the invention are taken. In particular, while the electrical signals, which from the Passing the big end of the connecting rod result in the sensor and which depending on the angle of rotation in the Crank jaws rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric Crankpin one opposite the non-moving, arranged on the cylinder block sensor a characteristic temporal information included, evaluated. So can on this For example, the current distance between the piston in the top dead center and the cylinder head are determined. Farther can procedures for determining the position of the respective end positions of the device according to the invention relative to the top dead center or adaptation processes, for example for consideration from signs of wear and tear Component tolerances performed become.

In einer weiteren Ausführungsform ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zur Bestimmung des Verstellzustandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit des aktuellen Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine Sensoren zur Erfassung des jeweiligen Drehwinkels des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens im Bereich des räumlichen Zusammenwirkens der Kurbelwange und des Kurbelzapfens anzuordnen. Darüber hinaus verfügt die Hubkolbenbrennkraftmaschine über geeignete Sensoren zur Erfassung von Drehwinkelsignalen der Kurbelwelle. Die Sensoren zur Erfassung des jeweiligen Drehwinkels des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens sowie die Sensoren zur Erfassung von Drehwinkelsignalen der Kurbelwelle sind mit einer geeigneten Auswerteelektronik, welche vorzugsweise Bestandteil der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist, verbunden. Auf Grundlage dieser Auswerteelektronik ist eine Zuordnung der Drehwinkelsignale des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens zu den Drehwinkelsignalen der Kurbelwelle und somit eine Bestimmung des Verstellzustandes der zur Variation des Verdichtungsverhältnisses dienenden Vorrichtung möglich. Auf Basis dieser Zuordnung kann eine betriebspunktabhängige, kontinuierliche Steuerung und vorzugsweise eine kontinuierliche adaptive Regelung des erforderlichen Verdichtungsverhältnisses erfolgen.In a further embodiment is it inventively provided for determining the adjustment state of the device according to the invention and thus the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine Sensors for detecting the respective angle of rotation of the in the crank webs rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin in the field of spatial Interaction of the crank arm and the crank pin to arrange. About that also has the reciprocating internal combustion engine over suitable sensors for detecting rotational angle signals of the crankshaft. The sensors for detecting the respective angle of rotation of the in Crank jaws rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric Crank pin and the sensors for detecting rotational angle signals the crankshaft are with a suitable evaluation, which preferably Part of the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine, connected. Based on this evaluation is an assignment the rotational angle signals of the rotatably mounted in the crank webs and designed as a one-piece eccentric crank pin to the Rotation angle signals of the crankshaft and thus a determination of Adjustment state of the variation of the compression ratio serving device possible. Based on this assignment, an operating point dependent, continuous Control and preferably a continuous adaptive control the required compression ratio.

Als Sensoren zur Bestimmung des Verstellzustandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit des aktuellen Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine können sämtliche Sensorprinzipien, vorzugsweise auf Grundlage elektrischer, magnetischer oder optischer Effekte, verwendet werden. Ebenfalls ist die Anordnung der Sensoren zur Bestimmung des Verstellzustandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit des aktuellen Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine als frei wählbar der jeweiligen konstruktiven Situation und dem zu Grunde liegenden Sensorprinzip entsprechend anzusehen.When Sensors for determining the adjustment state of the device according to the invention and thus the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine can all sensor principles, preferably based on electrical, magnetic or optical Effects, to be used. Also, the arrangement of the sensors for determining the adjustment state of the device according to the invention and thus the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine as freely selectable the respective constructive situation and the underlying See sensor principle accordingly.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen, neben den Sensoren zur Bestimmung des Verstellzustandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit des aktuellen Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine und den Sensoren zur Erfassung von Drehwinkelsignalen der Kurbelwelle weitere Sensoren mit einer geeigneten Auswerteelektronik, welche vorzugsweise Bestandteil der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist, zu verbinden. Auf diese Weise können für jeden Betriebspunkt der Hubkolbenbrennkraftmaschine indi viduelle Einstellungen des Verdichtungsverhältnisses unter Berücksichtigung von einer Vielzahl von Randbedingungen und/oder Betriebsparametern vorgenommen werden.It is also provided according to the invention, in addition to the sensors for determining the adjustment state of the device according to the invention and thus the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine and the sensors for detecting rotational angle signals of the crankshaft further sensors with a suitable evaluation, which preferably part the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine is to connect. In this way, individual settings of the compression ratio can be made for each operating point of the reciprocating internal combustion engine taking into account a multiplicity of boundary conditions and / or operating parameters.

Randbedingungen und/oder Betriebsparameter der Hubkolbenbrennkraftmaschine können u. a. die Drehzahl, der Fahrpedalwinkel, der Zylinderdruck, der Umgebungsdruck, der Zündzeitpunkt, der Ladedruck, die Ansauglufttemperatur, die Kühlmitteltemperatur, die Klopfintensität, die angesaugte Luftmasse, die eingespritzte Kraftstoffmasse oder die Menge an rückgeführtem Abgas sein. Die Randbedingungen und/oder Betriebsparameter der Hubkolbenbrennkraftmaschine werden mittels geeigneter Sensorik erfasst und/oder auf Basis eines Modells in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine ermittelt. Es erfolgt eine Weiterverarbeitung der Betriebsparameter der Hubkolbenbrennkraftmaschine mittels der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine und es werden Stellinformationen sowie die notwendige Stellenergie zur Ansteuerung der im Fluidgetriebe verwendeten Steuerventile und/oder Mittel zur Druckerzeugung von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit bereitgestellt.boundary conditions and / or operating parameters of the reciprocating internal combustion engine u. a. the speed, the accelerator pedal angle, the cylinder pressure, the ambient pressure, the ignition timing, the boost pressure, the intake air temperature, the coolant temperature, the knock intensity, the intake Air mass, the injected fuel mass or the amount of recirculated exhaust gas be. The boundary conditions and / or operating parameters of the reciprocating internal combustion engine be detected by means of suitable sensors and / or based on a Model in the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine determined. There is a further processing of the operating parameters the reciprocating internal combustion engine by means of the electronic control and control unit of the reciprocating internal combustion engine and there are control information as well as the necessary job energy for controlling the in the fluid transmission used control valves and / or pressure generating means of provided the electronic control unit.

Zur Sicherung der individuellen Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist es weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, ein geeignetes Rastelement im Bereich des räumlichen Zusammenwirkens der Kurbelwange und des Kurbelzapfens anzuordnen. Dieses Rastelement ermöglicht eine kraft- oder formschlüssig wirkende Verdrehsicherung zwischen der Kurbelwange und dem Kurbelzapfen. Dazu ist in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Trennelement, welches am Innenumfang des Gehäuses angeordnet ist, das durch mindestens eine Kurbelwange gebildet wird, mit einer Bohrung zur Aufnahme eines verschiebbaren Rastelementes versehen. Diese Bohrung ist auf geeignete Weise mit dem Fluidgetriebe verbunden, so dass mittels der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit die Verdrehsicherung zwischen Kurbelwange und Kurbelzapfen beeinflusst werden kann.to Ensuring the individual adjustment of the compression ratio the reciprocating internal combustion engine, it is further provided according to the invention, a suitable locking element in the field of spatial interaction of the To arrange crank arm and the crank pin. This locking element allows a positive or positive acting anti-rotation between the crank arm and the crank pin. For this purpose, in a preferred embodiment, at least one separating element, which on the inner circumference of the housing is arranged, which is formed by at least one crank arm, with a bore for receiving a displaceable locking element Mistake. This bore is suitably connected to the fluid transmission, so that by means of the pressurized hydraulic fluid the rotation between crank arm and crank pin can be influenced can.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren vorgeschlagen, welches im Folgenden beschrieben ist. Zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine wird zunächst der Druck einer geeigneten Hydraulikflüs sigkeit durch die in dem Fluidgetriebe angeordneten Mittel zur Druckerzeugung erhöht. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit gelangt über Fluidkanäle, mindestens ein Steuerventil und Ringkanäle, je nach Stellung des mindestens einen Steuerventils, welches vorzugsweise als Wegeventil ausgeführt ist, in die Arbeitsräume des hydraulischen Drehmotors. Die Stellinformationen des mindestens einen Wegeventils können von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine zunächst derart bereitgestellt werden, dass lediglich ein Teil der Arbeitsräume mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird, so dass sich eine Variation der Winkellage des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens und somit des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenbrennkraftmaschine ergibt. Je nachdem, welcher Teil der Arbeitsräume mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird, kann die Richtung der Variation der Winkellage des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens beeinflusst werden.Farther becomes the solution the task proposed a method which is described below is. For varying the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine will be first the pressure of a suitable Hydraulikflüs fluid through in the fluid transmission arranged means for generating pressure increases. The pressurized hydraulic fluid passes over Fluid channels, at least a control valve and ring channels, depending on the position of the at least one control valve, which preferably designed as a directional control valve is in the workrooms of the hydraulic rotary motor. The control information of at least a way valve can from the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine first be provided so that only a part of the work spaces with pressurized hydraulic fluid is applied, so that a variation of the angular position of the in the crank webs rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin and thus the compression ratio the reciprocating internal combustion engine results. Depending on which part the workrooms with pressurized hydraulic fluid is applied, The direction of the variation of the angular position of the in the crank webs rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin to be influenced.

Insbesondere ist es möglich, die Variation der Winkellage des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens dadurch kontinuierlich umzusetzen, dass mindestens ein Wegeventil wechselweise von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine angesteuert wird und die Arbeitsräume somit wechselweise mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Mittels der oben beschriebenen Zuordnung der Drehwinkelsignale des in den Kurbelwangen drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens zu den Drehwinkelsignalen der Kurbelwelle kann eine Information zu dem Verstellzustand der zur Variation des Verdichtungsverhältnisses dienenden Vorrichtung abgeleitet werden. D. h. auf Basis dieser Zuordnung kann eine betriebspunktabhängige kontinuierliche Steuerung und vorzugsweise eine adaptive Regelung des erforderlichen Verdichtungsverhältnisses erfolgen.Especially Is it possible, the variation of the angular position of the rotatably mounted in the crank webs and as a one-piece eccentric trained crank pin thereby continuously implement that at least one directional valve alternately from the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine is controlled and the work spaces thus alternately with pressurized hydraulic fluid is applied. By means of the above-described assignment of the rotational angle signals of rotatably mounted in the crank webs and as a one-piece eccentric trained crankpin to the rotational angle signals of the crankshaft can be an information on the Verstellzustand of the variation of compression ratio serving device. Ie. based on this Mapping can be an operating point-dependent continuous control and preferably an adaptive control of the required compression ratio respectively.

Wie beschrieben wird eine Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bereitgestellt, welche eine möglichst geringe räumliche Entfernung zwischen dem Stellmittel und dem in seiner Winkellage zu vari ierenden als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen aufweist und einfach auf Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern übertragbar ist.As describes a device for varying the compression ratio a Hubkolbenbrennkraftmaschine provided which a possible small spatial Distance between the actuating means and in its angular position vari ierenden designed as a one-piece eccentric crank pin and easy on reciprocating internal combustion engines with several Cylinders transferable is.

Weiterhin wurde zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren vorgeschlagen, welches den sicheren und reproduzierbaren Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt.Farther became the solution the task proposed a method which is safe and reproducible Operation of a reciprocating internal combustion engine with the device according to the invention allowed.

Beispielhaft wird hier die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:Exemplary here is the application of he inventive device and the inventive method shown. In the accompanying figures show:

1: Teilschnitt der Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 : Partial section of the front view of the device according to the invention,

2: Vollschnitt der Ansicht von rechts der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 : Full section of the view from the right of the device according to the invention,

3: Teilschnitt der Vorderansicht einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 3 FIG. 2: a partial section of the front view of a further embodiment of the device according to the invention, FIG.

4: Vollschnitt eines Details der weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 : Full section of a detail of the further embodiment of the device according to the invention.

Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist der in seiner Winkellage zu variierende, in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen 2 aus drei zylindrischen Abschnitten A, B und C zusammengesetzt. Die zylindrischen Abschnitte A und C liegen auf einer gemeinsamen Drehachse D und sind in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagert. Der dritte Abschnitt B des Kurbelzapfens 2 ist zwischen den beiden vorgenannten zylindrischen Abschnitten A und C angeordnet, wobei die Drehachse E des dritten Abschnittes B des Kurbelzapfens 2, welcher mit einem nicht dargestellten Pleuel verbunden ist, von der gemeinsamen Drehachse D der beiden vorgenannten zylindrischen Abschnitte A und C in der Weise abweicht, dass ein einteiliger Excenter gebildet wird. Durch das räumliche Zusammenwirken mindestens einer Kurbelwange 1 und dem in seiner Winkellage zu variierenden, in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen 2 wird ein hydraulisches Verstellmittel gebildet. Dabei bildet mindestens eine Kurbelwange 1 das Gehäuse und der in seiner Winkellage zu variierende, in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen 2 den innenliegenden Rotor des hydraulischen Verstellmittels. Das durch mindestens eine Kurbelwange 1 gebildete Gehäuse ist an seinem Innenumfang mit gleichmäßig verteilten Trennelementen F versehen. Die Arbeitsräume G des hydraulischen Verstellmittels werden durch das räumliche Zusammenwirken der Trennelemente F mit dem in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfen 2 gebildet. Der in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen 2 weist dazu an mindestens einem der zwei zylindrischen Abschnitte A und C, welche auf einer gemeinsamen Drehachse D liegen, an seinem Außenumfang gleichmäßig verteilt, drehfest verbundene Flügel H auf.As in the 1 and 2 is shown, in its angular position to be varied, in the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 composed of three cylindrical sections A, B and C. The cylindrical sections A and C lie on a common axis of rotation D and are in the crank webs 1 rotatably mounted. The third section B of the crankpin 2 is disposed between the two aforementioned cylindrical sections A and C, wherein the axis of rotation E of the third section B of the crank pin 2 , which is connected to a connecting rod, not shown, deviates from the common axis of rotation D of the two aforementioned cylindrical sections A and C in such a way that a one-piece eccentric is formed. Due to the spatial interaction of at least one crank arm 1 and in its angular position to varying, in the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 a hydraulic adjusting means is formed. At least one crank arm forms 1 the housing and in its angular position to be varied, in the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 the inner rotor of the hydraulic adjusting means. That by at least one crank arm 1 formed housing is provided on its inner circumference with uniformly distributed separating elements F. The working spaces G of the hydraulic adjusting means are due to the spatial interaction of the separating elements F with the in the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 educated. The in the crank cheeks 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 has to at least one of the two cylindrical sections A and C, which lie on a common axis of rotation D, evenly distributed on its outer circumference, rotatably connected wings H on.

Jeder der auf diese Weise gebildeten Arbeitsräume G des hydraulischen Verstellmittels ist mit jeweils zwei Ringkanälen 3 und 4 über Fluidkanäle 5 und 6, welche in den Arbeitsräumen G wechselweise im Bereich der Flügel H gegenüberliegend angeordnet sind, verbunden. Die beiden Ringkanäle 3 und 4 sind ebenfalls an mindestens einem der zwei zylindrischen Abschnitte A und C des in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens 2, welche auf einer gemeinsamen Drehachse D liegen, umlaufend am Außenumfang angeordnet. Die Ringkanäle 3 und 4 stehen in Verbindung mit weiteren Fluidkanälen 7 und 8, welche durch mindestens eine Kurbelwange 1, einen Teil der Kurbelwelle 9 und mindestens ein nicht dargestelltes Kurbelwellenhauptlager geführt und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Fluidgetriebe verbunden sind. Dieses Fluidgetriebe verfügt u. a. über weitere Fluidkanäle, mindestens ein Steuerventil, welches mit der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist und Mittel zur Druckerzeugung. Mittels dichtender Verschlussdeckel 1 wird der in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerte und als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen 2 und somit die Arbeitsräume G des hydraulischen Verstellmittels durch geeignete Verbindungselemente J an den Enden der zwei zylindrischen Abschnitte A und C, welche auf einer gemeinsamen Drehachse D liegen, abgeschlossen.Each of the working spaces G of the hydraulic adjusting means formed in this way is provided with two annular channels each 3 and 4 via fluid channels 5 and 6 , which are arranged alternately in the work spaces G in the area of the wings H, connected. The two ring channels 3 and 4 are also on at least one of the two cylindrical sections A and C of the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 , which lie on a common axis of rotation D, circumferentially arranged on the outer circumference. The ring channels 3 and 4 are in connection with other fluid channels 7 and 8th , which by at least one crank arm 1 , a part of the crankshaft 9 and at least one unillustrated main crankshaft bearing out and connected to a fluid transmission, also not shown. This fluid transmission has inter alia other fluid channels, at least one control valve which is connected to the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine and means for generating pressure. By means of sealing cap 1 is the in the crank cheeks 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 and thus the working spaces G of the hydraulic adjusting means are closed by suitable connecting elements J at the ends of the two cylindrical sections A and C which lie on a common axis of rotation D.

Weiterhin ist im Bereich des räumlichen Zusammenwirkens der Kurbelwange 1 und des Kurbelzapfens 2 ein geeignetes Rastelement 10 angeordnet. In einem Trennelement F, welches am Innenumfang des Gehäuses angeordnet ist, das durch mindestens eine Kurbelwange 1 gebildet wird, ist dazu eine Bohrung 11 zur Aufnahme eines verschiebbaren Rastelementes 10 versehen. Diese Bohrung 11 ist auf geeignete Weise mit dem Fluidgetriebe über einen weiteren Fluidkanal 12 verbunden.Furthermore, in the field of spatial interaction of the crank arm 1 and the crankpin 2 a suitable locking element 10 arranged. In a separating element F, which is arranged on the inner circumference of the housing, by at least one crank arm 1 is formed, is to a hole 11 for receiving a displaceable latching element 10 Mistake. This hole 11 is suitably connected to the fluid transmission via a further fluid channel 12 connected.

Zur Variation des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine wird zunächst der Druck einer geeigneten Hydraulikflüssigkeit durch die in dem nicht dargestellten Fluidgetriebe angeordneten Mittel zur Druckerzeugung erhöht. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit gelangt über Fluidkanäle, mindestens ein Steuerventil und Ringkanäle, je nach Stellung des mindestens einen Steuerventils, welches vorzugsweise als Wegeventil ausgeführt ist, in die Arbeitsräume G des hydraulischen Verstellmittels. Die Stellinformationen des mindestens einen Wegeventils können von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine zunächst derart bereitgestellt werden, dass lediglich ein Teil der Arbeitsräume G mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird, so dass sich eine Variation der Winkellage des in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens 2 und somit des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenbrennkraftmaschine ergibt. Je nachdem, welcher Teil der Arbeitsräume mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird, kann die Richtung der Variation der Winkellage des in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens 2 beeinflusst werden.To vary the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine, the pressure of a suitable hydraulic fluid is initially increased by the means for generating pressure arranged in the fluid transmission, not shown. The pressurized hydraulic fluid passes through fluid channels, at least one control valve and ring channels, depending on the position of the at least one control valve, which is preferably designed as a directional control valve, in the working spaces G of the hydraulic adjusting means. The actuating information of the at least one directional control valve can initially be provided by the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine such that only a part of the working spaces G is acted upon by the pressurized hydraulic fluid, so that a variation of the angular position of the in the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 and thus the compression ratio Nissen the reciprocating internal combustion engine results. Depending on which part of the working chambers is acted upon by the hydraulic fluid under pressure, the direction of the variation of the angular position of the in the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 to be influenced.

Insbesondere ist es möglich, die Variation der Winkellage des in den Kurbelwangen 1 drehbar gelagerten und als einteiliger Excenter ausgebildeten Kurbelzapfens 2 dadurch kontinuierlich umzusetzen, dass mindestens ein Wegeventil wechselweise von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine angesteuert wird und die Arbeitsräume G somit wechselweise mit der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden.In particular, it is possible to vary the angular position of the in the crank webs 1 rotatably mounted and designed as a one-piece eccentric crank pin 2 thereby continuously implement that at least one directional control valve is alternately controlled by the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine and the working spaces G thus be alternately acted upon by the pressurized hydraulic fluid.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der als einteiliger Excenter ausgebildete Kurbelzapfen 2 ist entlang der gemeinsamen Drehachse D der zwei zylindrischen Abschnitte A, C mit Durchbrüchen versehen, so dass sich gemäß 4, die einen Schnitt durch den zylindrischen Abschnitt A des Kurbelzapfens mit Blickrichtung auf den Verschlussdeckel K zeigt, am Innenumfang des Kurbelzapfens 2 gleichmäßig verteilte Trennelemente O bilden. Die Arbeitsräume G des hydraulischen Drehmotors werden durch das räumliche Zusammenwirken der Trennelemente O und durch einen Stator N gebildet, welcher durch den Kurbelzapfen 2 hindurchgeführt ist. Der Stator N weist dazu an seinem Außenumfang gleichmäßig verteilt, drehfest verbundene Flügel P auf. Die Arbeitsräume G des auf diese Weise gebildeten, hydraulischen Drehmotors werden weiterhin durch je einen Verschlussdeckel K an den Enden der zwei zylindrischen Abschnitte A, C des Kurbelzapfens 2, welche auf einer gemeinsamen Drehachse D liegen, abgeschlossen. Die Verschlussdeckel K sind drehfest mit den Kurbelwangen 1 und drehfest mit dem Stator N des hydraulischen Drehmotors verbunden. Eine drehfeste Verbindung zwischen den Verschlussdeckeln K, den Kurbelwangen 1 und dem Stator N kann beispielsweise mittels nicht dargestellter Zylinderstifte erfolgen, die Linien M1, M2 dienen hierbei der Veranschaulichung einer möglichen Anordnung von Zylinderstiften für eine drehfeste Verbindung der genannten Elemente.In 3 another embodiment of the present invention is shown. The trained as a one-piece eccentric crank pin 2 is along the common axis of rotation D of the two cylindrical sections A, C provided with openings, so that according to 4 showing a section through the cylindrical portion A of the crank pin facing the closure lid K, on the inner circumference of the crank pin 2 form uniformly distributed separating elements O. The working spaces G of the hydraulic rotary motor are formed by the spatial cooperation of the separating elements O and by a stator N, which passes through the crank pin 2 passed through. The stator N has at its outer periphery uniformly distributed, rotatably connected wings P. The working spaces G of the hydraulic rotary motor formed in this way are further each by a closure cover K at the ends of the two cylindrical sections A, C of the crank pin 2 , which lie on a common axis of rotation D, completed. The closure lid K are non-rotatable with the crank webs 1 and rotatably connected to the stator N of the hydraulic rotary motor. A non-rotatable connection between the covers K, the crank webs 1 and the stator N can be done, for example, by means of unillustrated cylinder pins, the lines M1, M2 serve to illustrate a possible arrangement of cylindrical pins for a rotationally fixed connection of said elements.

Jeder der Arbeitsräume G des hydraulischen Drehmotors ist mit Fluidkanälen 5, 6 verbunden. Die Fluidkanäle 5, 6 sind in den Verschlussdeckeln im Bereich der Flügel P des Stators G angeordnet. Dabei sind die Fluidkanäle 5 in einem der beiden Verschlussdeckel K so angeordnet, dass die Fluidkanäle 5 jeweils rechts der Flügel P des Stators N in die Arbeitsräume G münden. Die Fluidkanäle 6 in dem anderen der beiden Verschlussdeckel K sind weiterhin so angeordnet, dass die Fluidkanäle 6 jeweils links der Flügel P des Stators N in die Arbeitsräume G münden. Die Verschlussdeckel K sind zur Verbindung der Fluidkanäle 5, 6 mit weiteren Fluidkanälen 7, 8, welche durch die beiden Kurbelwangen 1, Teile der Kurbelwelle 9 und ein Kurbelwellenhauptlager geführt und mit einem Fluidgetriebe verbunden sind, auf der dem Kurbelzapfen 2 abgewandten Seite jeweils mit einem Ringkanal Q versehen. Von den Ringkanälen Q aus sind die Fluidkanäle 5, 6, die Arbeitsräume G und die weiteren Fluidkanäle 7, 8 miteinander verbunden. Auf der dem Kurbelzapfen 2 abgewandten Seite jedes Verschlussdeckels K ist ein weiterer Verschlussdeckel L vorgesehen, der bedingt durch den zu fertigenden Ringkanal Q eine hydraulische Abdichtung des Ringkanals Q sicherstellt.Each of the working spaces G of the hydraulic rotary motor is provided with fluid channels 5 . 6 connected. The fluid channels 5 . 6 are arranged in the closure lids in the region of the wings P of the stator G. Here are the fluid channels 5 in one of the two closure cap K arranged so that the fluid channels 5 each right of the wing P of the stator N in the working spaces G open. The fluid channels 6 in the other of the two closure cap K are further arranged so that the fluid channels 6 each left of the wing P of the stator N in the working spaces G open. The closure cap K are for connecting the fluid channels 5 . 6 with further fluid channels 7 . 8th passing through the two crank webs 1 , Parts of the crankshaft 9 and a main crankshaft bearing guided and connected to a fluid transmission, on the crank pin 2 side facing away from each provided with a ring channel Q. Of the annular channels Q are the fluid channels 5 . 6 , the work spaces G and the other fluid channels 7 . 8th connected with each other. On the crankpin 2 On the opposite side of each closure lid K, a further closure lid L is provided which, due to the annular channel Q to be produced, ensures a hydraulic sealing of the annular channel Q.

Bedingt durch die drehfeste Verbindung des Stators N mit den Kurbelwangen 1 kann nun eine Variation der Winkellage des Kurbelzapfens 2 dadurch erfolgen, dass die Arbeitsräume G wechselweise mit einer unter Druck stehenden geeigneten Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden.Due to the non-rotatable connection of the stator N with the crank webs 1 Now, a variation of the angular position of the crank pin 2 be effected in that the working spaces G are alternately acted upon by a pressurized suitable hydraulic fluid.

AA: zylindrischer Abschnitt des Kurbelzapfens 2 cylindrical portion of the crank pin 2
BB: weiterer zylindrischer Abschnitt des Kurbelzapfens 2 another cylindrical portion of the crank pin 2
CC: weiterer zylindrischer Abschnitt des Kurbelzapfens 2 another cylindrical portion of the crank pin 2
DD: gemeinsame Drehachse der zylindrischen Abschnitte A und Ccommon Rotary axis of the cylindrical sections A and C
Ee: Drehachse des zylindrischen Abschnittes B des Kurbelzapfens 2 Rotary axis of the cylindrical portion B of the crank pin 2
FF: Trennelementseparating element
GG: Arbeitsraumworking space
HH: Flügelwing
II: Verschlussdeckelcap
JJ: Verbindungselementconnecting element
KK: Verschlussdeckelcap
LL: weiterer VerschlussdeckelAnother cap
M1M1: Linie zur Veranschaulichung einer möglichen Anordnung eines Zylinderstiftesline to illustrate a possible arrangement a cylindrical pin
M2M2: Linie zur Veranschaulichung einer möglichen Anordnung eines Zylinderstiftesline to illustrate a possible arrangement a cylindrical pin
NN: Statorstator
OO: Trennelementseparating element
PP: Flügelwing
QQ: Ringkanalannular channel
11: Kurbelwangecrank web
22: Kurbelzapfencrank pin
33: Ringkanalannular channel
44: Ringkanalannular channel
55: Fluidkanalfluid channel
66: Fluidkanalfluid channel
77: weiterer FluidkanalAnother fluid channel
88th: weiterer FluidkanalAnother fluid channel
99: Kurbelwellecrankshaft
1010: Rastelementlocking element
1111: Bohrungdrilling
1212: weiterer FluidkanalAnother fluid channel

Claims

Device for varying the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine with a crankshaft journal to be varied in its angular position ( 2 ), which consists of three cylindrical sections (A, B, C), wherein two of the cylindrical sections (A, C) lie on a common axis of rotation (D) and in the crank webs ( 1 ) are rotatably mounted and the third portion (B) of the crank pin ( 2 ) between the two aforementioned cylindrical sections (A, C) is arranged, wherein the axis of rotation (E) of the third portion of the crank pin ( 2 ), which is connected to the connecting rod, from the common axis of rotation (D) of the two aforementioned cylindrical portions (A, C) deviates in such a way that a one-piece eccentric is formed, characterized in that the crank pin ( 2 ) Is part of a hydraulic adjusting means.

Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic adjusting means is a hydraulic rotary motor, according to the construction principle of a rotary displacement machine in a fluid transmission is.

Apparatus according to claim 1 to 2, characterized in that the hydraulic rotary motor by the spatial interaction of at least one crank arm ( 1 ) and in its angular position to be varied, in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) is formed.

Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that at least one crank arm ( 1 ) the housing and in its angular position to be varied, in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) forms the internal rotor of the hydraulic rotary motor.

Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that by at least one crank arm ( 1 ) housing is provided on its inner circumference with evenly distributed separating elements (F).

Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that in the crank cheeks ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) on at least one of the two cylindrical sections (A, C), which lie on a common axis of rotation (D), evenly distributed on its outer circumference, non-rotatably connected wings (N).

Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that the working spaces (G) of the hydraulic rotary motor by the spatial interaction of the separating elements (F) with the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) are formed.

Apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that each of the working spaces (G) of the hydraulic rotary motor with two annular channels ( 3 . 4 ) via fluid channels ( 5 . 6 ), which are arranged alternately in the work spaces (G) alternately in the region of the wings (H), wherein these two ring channels ( 3 . 4 ) on at least one of the two cylindrical sections (A, C) of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ), which lie on a common axis of rotation (D), are circumferentially arranged on the outer circumference.

Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that the annular channels ( 3 . 4 ) in conjunction with other fluid channels ( 7 . 8th ), which by at least one crank arm ( 1 ), a part of the crankshaft ( 9 ) and at least one crankshaft main bearing are guided and connected to a fluid transmission, wherein the fluid transmission via further fluid channels, at least one control valve, which is connected to the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine and has means for generating pressure.

Device according to Claims 1 to 9, characterized that the fluid transmission part of the lubrication circuit of the respective Reciprocating internal combustion engine is.

Apparatus according to claim 1 to 10, characterized in that by means of sealing closure cover ( 1 ) in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) and thus the working spaces (G) of the hydraulic rotary motor by suitable connecting elements (J) at the ends of the two cylindrical sections (A, C), which lie on a common axis of rotation (D) are completed.

Apparatus according to claim 1 to 2, characterized in that the hydraulic rotary motor by the spatial interaction of varying in its angular position, in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted, as a one-piece eccentric ausgebil the crankpin ( 2 ) and a non-rotatable with the crank cheeks ( 1 ) and by the crank pin ( 2 ) passed through stator (N) is formed.

Apparatus according to claim 12, characterized in that in its angular position to be varied, in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) forms the outer rotor of the hydraulic rotary motor, wherein the crank pin ( 2 ) along the common axis of rotation (D) of the two cylindrical sections (A, C) of the crank pin ( 2 ) is provided with openings, so that on the inner circumference of the crank pin ( 2 ) evenly distributed separating elements (O) form and the working spaces (G) of the hydraulic rotary motor by the spatial interaction of the separating elements (O) and by the stator (N) are formed, which by the crank pin ( 2 ), wherein the stator (N) on its outer circumference evenly distributed, rotatably connected wings (P) has and the working spaces (G) of the thus formed, hydraulic rotary motor by a respective closure cap (K) at the ends of two cylindrical sections (A, C) of the crank pin ( 2 ), which lie on a common axis of rotation (D), are completed and the closure lid (K) rotationally fixed to the crank webs ( 1 ) and non-rotatably connected to the stator (N) of the hydraulic rotary motor and each of the working spaces (G) of the hydraulic rotary motor with fluid channels ( 5 . 6 ), the fluid channels ( 5 . 6 ) are arranged in the closure lids (K) in the region of the vanes (P) of the stator (N) and are connected to a fluid transmission.

Apparatus according to claim 1 to 13, characterized in that for determining the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine sensors are arranged in the region of the spatial interaction of the piston, the connecting rod and the cylinder block of the reciprocating internal combustion engine, which the respective angle of rotation of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) and that the reciprocating internal combustion engine has suitable sensors for detecting rotational angle signals of the crankshaft.

Device according to Claims 1 to 14, characterized that the sensors used to determine the current compression ratio of a Reciprocating internal combustion engine in the field of spatial interaction of the Piston, connecting rod and cylinder block of reciprocating internal combustion engine are arranged and the sensors for detecting rotational angle signals the crankshaft with a suitable evaluation, which preferably part of the electronic control unit the reciprocating internal combustion engine is connected.

Apparatus according to claim 1 to 15, characterized in that for determining the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine sensors in the region of the spatial Zusammenwir kens the crank arm ( 1 ) and the crank pin ( 2 ) are arranged, which the respective angle of rotation of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) and that the reciprocating internal combustion engine has suitable sensors for detecting rotational angle signals of the crankshaft.

Apparatus according to claim 1 to 16, characterized in that the sensors which, for determining the current compression ratio of a reciprocating internal combustion engine in the region of the spatial interaction of the crank arm ( 1 ) and the crank pin ( 1 ) are arranged and the sensors for detecting rotational angle signals of the crankshaft with a suitable evaluation, which is preferably part of the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine, are connected.

Device according to Claims 1 to 17, characterized that the sensors to determine the current compression ratio a reciprocating internal combustion engine based on electrical, magnetic or optical effects and that the arrangement of the sensors is freely selectable.

Device according to Claims 1 to 18, characterized that in addition to the sensors for determining the current compression ratio of a Reciprocating internal combustion engine and the sensors for detecting rotational angle signals the crankshaft further sensors with a suitable evaluation electronics, which preferably part of the electronic control unit the reciprocating internal combustion engine is connected, so that in Each operating point of the reciprocating internal combustion engine a variety provided by boundary conditions and / or operating parameters.

Device according to Claims 1 to 19, characterized that the boundary conditions and / or operating parameters of the reciprocating internal combustion engine the speed, the accelerator pedal angle, the cylinder pressure, the ambient pressure, the ignition timing, the boost pressure, the intake air temperature, the coolant temperature, the knock intensity, the intake Air mass, the injected fuel mass or the amount of recirculated exhaust gas are.

Apparatus according to claim 1 to 20, characterized in that a latching element ( 10 ) in the area of the spatial interaction of the crank arm ( 1 ) and the crank pin ( 2 ), which is a non-positive or positive-locking rotation between the crank arm ( 1 ) and the crank pin ( 2 ).

Apparatus according to claim 1 to 21, characterized in that the latching element ( 10 ), which in the area of the spatial interaction of the crank arm ( 1 ) and the crank pin ( 2 ) is arranged, in at least one separating element (F) is provided, said separating element (F) is arranged on the inner circumference of the housing, which by at least one crank arm ( 1 ) is formed and wherein this separating element (F) with a bore ( 11 ) for receiving a displaceable locking element ( 10 ) and this bore ( 11 ) is connected to the fluid transmission, so that by means of the pressurized hydraulic fluid, the rotation between the crank arm ( 1 ) and crankpins ( 2 ) can be influenced.

A method for varying the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine, characterized in that the pressure of a suitable hydraulic fluid is increased by the pressure generating means arranged in the fluid transmission and the pressurized hydraulic fluid via fluid channels, at least one control valve and annular channels, depending on the position of the at least one control valve , Which is preferably designed as a directional control valve, enters the working spaces (G) of the hydraulic rotary motor, that the control information of at least one directional control valve of the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine initially provided such that only a part of the working spaces (G) with pressurized hydraulic fluid is applied, so that a variation of the angular position of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) and thus the compression ratio of the reciprocating internal combustion engine results.

A method according to claim 23, characterized in that, depending on which part of the working spaces (G) is acted upon by the pressurized hydraulic fluid, the direction of the variation of the angular position of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) being affected.

A method according to claim 23 to 24, characterized in that the variation of the angular position of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) is continuously implemented, that the at least one directional control valve is alternately controlled by the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine and the working spaces (G) are thus alternately acted upon by the pressurized hydraulic fluid.

A method according to claim 23 to 25, characterized in that on the basis of an evaluation, which is preferably part of the electronic control unit of the reciprocating internal combustion engine, an assignment of the rotational angle signals of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) to the rotational angle signals of the crankshaft and thus a determination of the Verstellzustandes the device for varying the compression ratio device is possible, based on this assignment is an operating point-dependent continuous control and preferably a continuous adaptive control of the required compression ratio.

A method according to claim 23 to 26, characterized in that by means of the assignment of the rotational angle signals of the in the crank webs ( 1 ) rotatably mounted and formed as a one-piece eccentric crank pin ( 2 ) is derived to the rotational angle signals of the crankshaft information about the Verstellzustand serving to change the compression ratio device device and that based on this assignment is an operating point-dependent continuous control and preferably an adaptive control of the required compression ratio.