DE102010009909B3 - Reciprocating piston engine for adjustment compression ratio in crankshaft of combustion engine, comprises crankshaft with crank pin, at which lever element is connected with corresponding piston rod - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Hubkolbenmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 12 angegebenen Art.The The invention relates to a reciprocating engine in the preamble of Patent claim 1 specified type and a reciprocating engine of specified in the preamble of claim 12 Art.
Die
Aus
der gattungsbildenden
Weiterhin
ist aus der
Die
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hubkolbenmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine verbesserte Effizienz aufweist.It is therefore an object of the present invention, a reciprocating engine of the type mentioned above, which improved efficiency having.
Diese Aufgabe wird durch eine Hubkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Hubkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These Task is performed by a reciprocating engine with the characteristics of Patent claim 1 and by a reciprocating engine with the features of claim 12. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are in the dependent claims specified.
Eine solche Hubkolbenmaschine umfasst eine Kurbelwelle mit mindestens einem Hubzapfen, an welchem ein mit einem korrespondierenden Pleuel verbundenes Hebelelement gelagert ist. Des Weiteren umfasst die Hubkolbenmaschine zumindest eine Stelleinrichtung, mittels welcher das Hebelelement zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenmaschine zwischen zumindest zwei Drehstellungen relativ zu dem Hubzapfen einstellbar ist wobei das Hebelelement einerseits mit dem Pleuel und andererseits mit der Stelleinrichtung gelenkig verbunden ist. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das Hebelelement durch eine zumindest im Wesentlichen translatorische Bewegung der Stelleinrichtung zwischen den zumindest zwei Drehstellungen einstellbar ist und dass die Stelleinrichtung zumindest mittelbar an einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenmaschine um eine Schwenkachse schwenkbar abgestützt ist.A Such reciprocating engine includes a crankshaft with at least a crank pin, on which a with a corresponding connecting rod is mounted connected lever element. Furthermore, the Reciprocating piston at least one adjusting device, by means of which the lever element for adjusting the compression ratio of the Reciprocating engine between at least two rotational positions relative is adjustable to the crank pin, wherein the lever element on the one hand hingedly connected to the connecting rod and on the other hand with the actuator is. According to the invention is now provided that the lever element by an at least substantially translational movement of the adjusting device between the at least two rotational positions is adjustable and that the adjusting device at least indirectly to a crankcase of the reciprocating engine to a pivot axis is pivotally supported.
Die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine ermöglicht somit die Darstellung eines sehr effizienten Betriebs in Folge einer bedarfsgerechten Anpassung des Verdichtungsverhältnisses an einen vorliegenden Betriebspunkt der Hubkolbenmaschine. Dies geht einher mit einem äußerst geringen Kraftstoffverbrauch und damit mit geringen CO2-Emissionen.The reciprocating piston engine according to the invention thus enables the representation of a very efficient operation as a result of a demand-adapted adjustment of the compression ratio to a present operating point of the reciprocating engine. This is accompanied by extremely low fuel consumption and thus low CO 2 emissions.
Des Weiteren ist durch die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine ermöglicht, dass ein jeweiliges, zu dem Hubzapfen und dem Hebelelement korrespondierendes Verdichtungsverhältnis eines entsprechenden Zylinders der Hubkolbenmaschine einstellbar ist, und zwar unabhängig von der etwaigen Einstellbarkeit und der Einstellung des Verdichtungsverhältnisses zumindest eines weiteren solchen und zu einem weiteren Hubzapfen und Hebelelement der Hubkolbenmaschine korrespondierenden Zylinders. Dies bedeutet die Realisierung einer so genannten zylinderselektiven Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenmaschine, was den effizienten Betrieb derselbigen um ein weiteres verbessert.Furthermore, it is possible by the reciprocating piston engine according to the invention that a respective, corresponding to the crank pin and the lever element compression ratio of a corresponding cylinder of the reciprocating engine is adjustable, regardless of the possible adjustability and the setting of the compression ratio of at least one other such and to another crank pin and lever member of the reciprocating engine corresponding cylinder. This means the realization of a so-called cylinder-selective adjustment of the Verdichtungsver ratio of the reciprocating engine, which improves the efficient operation derselbigen to another.
Weiterhin ist dadurch eine Toleranzreduzierung geschaffen, da unterschiedliche Toleranzen ebenso zylinderselektiv ausgleichbar sind. Eine Klassifikation von Einzelteilen ist nicht nötig. Dies ist insbesondere im Vergleich zu Hubkolbenmaschinen besonders vorteilhaft, bei welchen eine gleichzeitige und abhängige Verstellung des Verdichtungsverhältnisses aller Zylinder erfolgt. Dabei kann auf zylinderindividuelle Toleranzen nicht eingegangen werden, was den effizienten Betrieb der Hubkolbenmaschine negativ beeinträchtigen würde. Dieses Problem ist bei der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine zumindest deutlich reduziert.Farther This is a tolerance reduction created because different Tolerances can also be compensated in a cylinder-selective way. A classification of individual parts is not necessary. This is particularly special compared to reciprocating engines advantageous in which a simultaneous and dependent adjustment the compression ratio all cylinders are done. It can on individual cylinder tolerances can not be entered, which the efficient operation of the reciprocating engine negative impair would. This problem is at least in the reciprocating piston engine according to the invention significantly reduced.
Die Einstellbarkeit des Hebelelements durch die zumindest im Wesentlichen translatorische Bewegung der Stelleinrichtung bedeutet weiterhin einen besonders geringen Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine, da das Hebelelement direkt von der Stelleinrichtung betätigbar ist. Zusätzlicher Bauraumaufwand beispielsweise für eine zu rotierende Exzenterwelle, die über einen Hebel mit dem Hebelelement verbunden ist, ist nicht vonnöten. Dies hält auch das Gewicht sowie die Teileanzahl der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine gering, was einerseits dem effizienten Betrieb und damit dem geringen Kraftstoffverbrauch und andererseits geringen Kosten zuträglich ist.The Adjustability of the lever element by the at least substantially translational movement of the actuator means continue a particularly small space requirement of the reciprocating piston engine according to the invention, because the lever element can be actuated directly by the adjusting device. additional Space expenditure for example for a to be rotated eccentric shaft, via a lever with the lever element is not required. This stops too the weight and the number of parts of the reciprocating piston engine according to the invention low, which on the one hand the efficient operation and thus the low Fuel consumption and on the other hand low cost is beneficial.
Zur Betätigung des Hebelelements mittels der Stelleinrichtung ist die Stelleinrichtung mit dem Hebelelement insbesondere gelenkig verbunden, wobei die Stelleinrichtung beispielsweise eine translatorische Bewegung ausführbare Stange umfasst, die mit dem Hebelelement verbunden ist. Das Hebelelement ist weiterhin mit einem Pleuel gelenkig verbunden, dass wiederum mit einem entsprechenden Kolben gelenkig verbunden ist, der in einem bereits ausgeführten Zylinder der Hubkolbenmaschine verschieblich angeordnet ist. Der Kolben treibt dann infolge einer Gasexpansion durch eine Verbrennung von Kraftstoff und Luft in dem Zylinder über des Pleuel und den Hubzapfen die Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine an, wodurch also eine translatorische Bewegung des Kolbens in dem Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird.to activity the lever element by means of the adjusting device is the adjusting device in particular hingedly connected to the lever element, wherein the Setting device, for example, a translational movement executable rod includes, which is connected to the lever element. The lever element is still hinged to a connecting rod, that in turn articulated with a corresponding piston, which in one already executed Cylinder of the reciprocating engine is arranged displaceably. Of the Piston then drives due to gas expansion by combustion of Fuel and air in the cylinder over the connecting rod and the crank pin the crankshaft of the reciprocating engine, so what a translational movement of the piston in the cylinder in a rotational movement of the crankshaft is implemented.
Dabei führt der Kolben stets denselben Hub aus, wobei er also stets dieselbe Strecke von seinem unteren Totpunkt bis zu seinem oberen Totpunkt aus. Die Position des oberen Totpunkts sowie des unteren Totpunkts im Zylinder ist nun durch das Hebelelement veränderbar. Wird das Hebelelement mittels der Stelleinrichtung zwischen den zumindest zwei Drehstellungen relativ zu dem Hubzapfen verändert, so herrscht im oberen Totpunkt des Kolbens in einer der Drehstellungen ein größeres Endvolumen, welches auch als Kompressionsvolumen bezeichnet wird, in dem Zylinder, als bei der anderen der zumindest zwei Drehstellungen und umgekehrt. Eine Vergrößerung dieses Kompressionsvolumens bedeutet eine Verkleinerung des Verdichtungsverhältnisses, während eine Verkleinerung des Kompressionsvolumens eine Vergrößerung des Verdichtungsverhältnisses zur Folge hat.there leads the Piston always the same stroke, so he always the same distance from its bottom dead center to its top dead center. The Position of top dead center and bottom dead center in the cylinder is now changeable by the lever element. Will the lever element by means of the adjusting device between the at least two rotational positions changed relative to the crankpin, so prevails at the top dead center of the piston in one of the rotational positions a larger final volume, which is also referred to as the compression volume, in the cylinder, as in the other of the at least two rotational positions and vice versa. An enlargement of this Compression volume means a reduction of the compression ratio, while a Reduction of the compression volume an enlargement of the compression ratio entails.
Die Stelleinrichtung ist um eine Schwenkachse schwenkbar zumindest mittelbar an einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenmaschine abgestützt. Dies gewährleistet eine Bewegung und damit einen Ausgleich der Stelleinrichtung infolge von Bewegungen der Hubkolbenmaschine und ihrer Komponenten, die über die ausgeführte Anordnung auf die Stelleinrichtung übertragen werden kann. Des Weiteren kann dadurch die mit dem Hebelelement verbundene Stelleinrichtung Bewegungen des Hebelelements in Folge der Rotation der Kurbelwelle und damit infolge von Bewegungen des Hubzapfens mit ausführen. Die ausgeführte Abstützung der Stelleinrichtung ist beispielsweise über eine relativ zum Kurbelgehäuse feste Welle oder einen Bolzen oder dergleichen realisiert, um welche die Stelleinrichtung relativ zu dieser schwenkbar ist.The Setting device is pivotable about a pivot axis at least indirectly on a crankcase the reciprocating engine supported. This guaranteed a movement and thus a compensation of the adjusting device due of movements of the reciprocating engine and its components, over the executed Arrangement can be transmitted to the actuator. Of Furthermore, this can be connected to the lever element adjusting device Movements of the lever element as a result of the rotation of the crankshaft and thus perform as a result of movements of the crank pin with. The executed support of the Actuator is fixed, for example via a relative to the crankcase Shaft or a bolt or the like realized by which the Setting device is pivotable relative to this.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hebelelement über eine Gewindespindel der Stelleinrichtung einstellbar ist. Durch die Gewindespindel ist eine rotatorische Bewegung, beispielsweise die eines elektrischen Motors, in eine translatorische Bewegung umwandelbar, wodurch das Hebelelement betätigbar ist. Dazu ist beispielsweise die Gewindespindel, welche beispielsweise als Gewindestange vorliegt, unmittelbar mit dem Hebelelement gelenkig verbunden. Dies stellt eine besonders kostengünstige Ausführungsform dar. Des Weiteren ist dadurch eine besonders präzise Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenmaschine ermöglicht. Die Genauigkeit dieser Einstellung kann dabei durch die Wahl der Steigung des Gewindes der Gewindespindel festgelegt werden. Eine hohe Steigung bedeutet, dass bei Drehungen der Gewindespindel um wenige Grad ein relativ großer translatorischer Weg darstellbar und zurücklegbar ist. Bei einer flachen Steigung des Gewindes der Gewindespindel legt die Gewindespindel bei Drehung derselbigen auch um viele Grad eine nur geringe, translatorische Strecke zurück. Begünstigt eine hohe Steigung die schnelle Einstellung des Hebelelements, so begünstigt eine flache Steigung die Genauigkeit der Einstellung.at an advantageous embodiment The invention provides that the lever element via a Threaded spindle of the adjusting device is adjustable. Through the threaded spindle is a rotational movement, for example, that of an electrical one Motors, convertible into a translational movement, causing the Lever element actuated is. For this example, the threaded spindle, which, for example is present as a threaded rod, directly articulated with the lever element connected. This represents a particularly cost-effective embodiment. Furthermore This makes it particularly precise Setting the compression ratio of the Reciprocating engine allows. The accuracy of this setting can be determined by the choice of slope the thread of the threaded spindle are set. A high gradient means that when turning the threaded spindle by a few degrees a relative greater translational path is represented and zurücklegbar. In a flat The pitch of the thread of the threaded spindle establishes the threaded spindle Rotation of the same also by many degrees a little, translational Track back. Favors one high pitch the quick adjustment of the lever element, so favors one flat slope the accuracy of the setting.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung hydraulisch betätigbar ist. Eine solche hydraulische Betätigung hat den Vorteil inne, das mit geringen Steuerkräften hohe Stellkräfte darstellbar sind, wodurch auch bei hohen Zylinderdrücken eine Einstellung des Hebelelements und damit eine Einstellung und Verstellung des Kolbens im Zylinder durchführbar sind.In addition, it can be provided that the adjusting device is hydraulically actuated. Such a hydraulic actuation has the advantage that high control forces can be achieved with low control forces, whereby an adjustment of the lever element and thus also at high cylinder pressures Adjustment and adjustment of the piston in the cylinder are feasible.
Die Stelleinrichtung umfasst dabei beispielsweise einen einen Arbeitsraum aufweisenden Zylinder, in welchem ein relativ zu dem Zylinder axial verschiebbarer und mit einer Schubstange verbundener Kolben angeordnet ist. Dies ermöglicht eine kostengünstige Darstellung der Einstellbarkeit des Hebelelements bei gleichzeitiger Realisierung einer hohen Präzision dieser Einstellbarkeit.The Here, for example, an adjusting device comprises a working space having a cylinder in which a relative to the cylinder axially slidable and connected to a push rod piston arranged is. this makes possible a cost-effective Representation of the adjustability of the lever element at the same time Realization of high precision this adjustability.
Ist der Arbeitsraum durch den Kolben in zwei mit einem Arbeitsmedium beaufschlagbare und ein jeweiliges Volumen aufweisendes Steuerräume unterteilt, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch ein doppelwirkender Kolben dargestellt ist, wodurch das Hebelelement mittels der Stelleinrichtung sowohl von der einen der Drehstellungen in die andere der Drehstellung als auch in umgekehrter Richtung schnell, präzise und mit hohen Kräften einstellbar ist.is the working space through the piston in two with a working medium subdivided and volume-containing control spaces, so this has the advantage that thereby a double-acting piston is shown, whereby the lever element by means of the adjusting device both from one of the rotational positions to the other of the rotational position as well as in the opposite direction quickly, precisely and with high forces adjustable is.
Vorteilhafterweise ist ein Steuerkolben der Stelleinrichtung vorgesehen, mittels welchem eine jeweilige Menge von Arbeitsmedium in den Steuerräumen einstellbar ist. Dazu weist der Steuerkolben beispielsweise Steuerkanten auf, die von dem Arbeitsmedium, welches insbesondere als Schmiermittel, beispielsweise Schmieröl, der Hubkolbenmaschine ausgebildet ist, zu durchströmende Kanäle der Stelleinrichtung freigeben und/oder verschließen können, um damit eine entsprechende Menge des Arbeitsmediums in die jeweiligen Steuerräume fließen zu lassen. Wird dementsprechend das Arbeitsmedium in einen der Steuerräume geleitet, so vergrößert sich dessen Volumen, während sich das Volumen des anderen Steuerraums verkleinert. Daraus resultieren die translatorische Bewegung der Stelleinrichtung und damit die Einstellung des Hebelelements von einer der Drehstellung in die andere. Durch entsprechende Stellung des Steuerkolbens ist es möglich, das in den Steuerraum eingeleitete Arbeitsmedium aus diesem heraus fließen zu lassen und dem anderen Steuerraum eine entsprechende Menge von Arbeitsmedium zukommen zu lassen, woraus eine umgekehrte translatorische Bewegung der Stelleinrichtung resultiert.advantageously, a control piston of the adjusting device is provided, by means of which a respective amount of working fluid in the control rooms adjustable is. For this purpose, the control piston, for example, control edges, that of the working medium, which in particular as a lubricant, for example Oil, the reciprocating engine is formed, to be flowed through channels of the adjusting device release and / or close can, um so that a corresponding amount of the working medium in the respective control rooms flow allow. Accordingly, if the working medium is directed into one of the control rooms, so it increases Volume while the volume of the other control room decreases. This results in the translational movement of the adjusting device and thus the setting of the lever member from one of the rotational position to the other. By appropriate position of the control piston, it is possible that into the control room introduced working fluid to flow out of this and the other control room a corresponding amount of working medium to send, resulting in a reverse translational movement the adjusting device results.
Ein solches hydraulisches System birgt insbesondere den Vorteil, dass über die Verbindung über das Hebelelement, das Pleuel und den Kolben ein Druckrückmelde-System geschaffen ist, wodurch also der Druck im Zylinder an dieses hydraulisches System rückgemeldet werden kann. Dadurch ist eine quasi selbstständige Anpassung an die Verbrennung und damit den Druck im Zylinder ermöglicht.One Such hydraulic system has the particular advantage that over the Connection via the lever element, the connecting rod and the piston created a pressure feedback system is, so what causes the pressure in the cylinder to this hydraulic system reported back can be. This is a quasi-independent adaptation to the combustion and so that the pressure in the cylinder allows.
Darüber hinaus erfolgt die Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder der Stelleinrichtung und damit die Verschiebung der Schubstange und damit die Einstellung des Hebelelements durch an der Schubstange anliegende Wechselkräfte, also Zug- und/oder Druckkräfte, die aus der Bewegung des Kolbens im Zylinder der Hubkolbenmaschine sowie aus im Zylinder herrschenden Druckverhältnissen resultieren, also ob dieser sich in einem Ansaug-, Expansions-, Verdichtungs- oder Verdichtungstakt befindet. Dadurch sind zusätzliche Einrichtungen zur Druckförderung des Arbeitsmediums, also beispielsweise Pumpen, zum Betrieb der Stelleinrichtung nicht vonnöten oder können sehr gering in ihren Dimensionen und Leistungen ausgeführt sein, was den Energiebedarf der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine und damit den Kraftstoffverbrauch gering hält. Es findet also ein quasi nahezu selbstständiges Pumpen des Arbeitsmediums in bzw. aus den Steuerräumen statt infolge der anliegenden Wechselkräfte.Furthermore the displacement of the piston takes place in the cylinder of the adjusting device and thus the displacement of the push rod and thus the setting of the lever element by voltage applied to the push rod alternating forces, ie Tensile and / or compressive forces, from the movement of the piston in the cylinder of the reciprocating engine as well as resulting from in-cylinder pressure conditions, ie whether this is in an intake, expansion, compression or Compression stroke is located. As a result, additional facilities for pressure promotion the working medium, so for example pumps, for the operation of Adjustment device not required or can be very low in their dimensions and performances, what the energy consumption of the reciprocating engine according to the invention and thus keeps fuel consumption low. So there is a quasi almost independent pumping of the working medium in or out of the control rooms instead of due to the adjacent alternating forces.
Auch eine Betätigung der angeführten Gewindespindel mit diesen Wechselkräften ist möglich, womit alle in diesem Zusammenhang genannten Vorteile einhergehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gewindespindel auch mit einem elektrischen Motor betätigt werden.Also an operation of the cited Threaded spindle with these alternating forces is possible, so all in this Associated benefits. Alternatively or additionally the threaded spindle can also be operated with an electric motor.
Der ausgeführte Steuerkolben ist zum Beispiel rotatorisch und/oder translatorisch betätigbar, wobei eine translatorische Betätigung eine einfache und damit kostengünstige Ausgestaltung des Steuerkolbens ermöglicht sowie den Bauraumbedarf der Hubkolbenmaschine gering halt. Die translatorische Betätigung des Steuerkolbens erfolgt beispielsweise über ein relativ zu der Schwenkachse der Stelleinrichtung drehfestes Betätigungselement, wobei beispielsweise ein Stift die ausgeführte Welle bzw. den ausgeführten Bolzen durchdringt und schräg, insbesondere quer, zur Schwenkachse mittels eines Aktuators, beispielsweise magnetisch, betätigbar ist. Dabei drückt das Betätigungselement den Steuerkolben in eine Richtung, während eine Bewegung des Steuerkolbens in die dieser Richtung entgegengesetzte Richtung beispielsweise infolge einer Kraftbeaufschlagung durch ein Federelement realisiert ist, das einerseits am Kolben und andererseits an der Stelleinrichtung, insbesondere an der Schubstange der Stelleinrichtung, abgestützt ist. Eine Integration des Steuerkolbens in die Schubstange, bei welcher der Steuerkolben zumindest bereichsweise in der Schubstange aufgenommen ist, stellt eine hohe Bauteilintegration dar, die den Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine in reduzierender Art und Weise begünstigt.Of the executed Control piston is, for example, rotational and / or translational operable, with a translational actuation a simple and therefore cost-effective Design of the control piston allows and the space requirement the reciprocating engine low halt. The translational actuation of Control piston takes place for example via a relative to the pivot axis the setting device rotationally fixed actuator, for example a pen running Wave or the executed Bolt penetrates and obliquely, in particular transversely to the pivot axis by means of an actuator, for example magnetic, actuatable is. It pushes the actuator the control piston in one direction while a movement of the control piston in the direction opposite this direction, for example realized as a result of a force applied by a spring element is, on the one hand on the piston and on the other hand on the adjusting device, in particular on the push rod of the adjusting device, is supported. An integration of the control piston in the push rod, in which the control piston at least partially received in the push rod is, represents a high component integration, the space requirements the reciprocating piston engine according to the invention favored in a reducing manner.
Ist das Betätigungselement zum Betätigen des Steuerkolbens relativ zur Schwenkachse der Stelleinrichtung drehfest und ist die Stelleinrichtung mit dem Steuerkolben um diese Schwenkachse schwenkbar, so ist es äußerst vorteilbehaftet, wenn das Betätigungselement und der Steuerkolben über eine zumindest im Wesentlichen bogenförmige Fläche zusammenwirken, wobei der Mittelpunkt der bogenförmigen Fläche beispielsweise zumindest im Wesentlichen auf der Schwenkachse liegt. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Betätigung und damit einen gleichmäßigen Hub des Steuerkolbens auch bei einer Bewegung, also bei einem Schwenken, der Stelleinrichtung und damit des Steuerkolbens um die Schwenkachse, was auch das eingestellte Verdichtungsverhältnis vorteilhafterweise konstant hält. Dies wirkt sich besonders positiv auf den effizienten Betrieb der Hubkolbenmaschine aus.If the actuating element for actuating the control piston relative to the pivot axis of the adjusting device rotationally fixed and the adjusting device with the control piston is pivotable about this pivot axis, it is extremely advantageous if the actuating element and the control piston via an at least substantially arcuate surface cooperate, wherein the center of the arcuate surface is, for example, at least substantially on the pivot axis. This ensures a uniform actuation and thus a uniform stroke of the control piston even during a movement, ie during pivoting, the adjusting device and thus of the control piston about the pivot axis, which also keeps the set compression ratio advantageously constant. This has a particularly positive effect on the efficient operation of the reciprocating engine.
Ein weiterer Vorteil des Steuerkolbens ist, dass zur Einstellung des gewünschten Verdichtungsverhältnisses lediglich eine Soll-Position des Steuerkolbens, beispielsweise über das ausgeführte Betätigungselement, vorzugeben ist, wodurch die entsprechenden Kanäle durch die Steuerkante freigegeben bzw. verschlossen werden. Ist die entsprechende Menge von Arbeitsmedium in den gewünschten Steuerraum geflossen bzw. aus dem anderen Steuerraum hinaus geflossen, so bewegt sich die Schubstange relativ zu dem Steuerkolben und überstreicht wieder die entsprechenden Steuerkanten, wodurch die Kanäle verschlossen und das Fließen des Arbeitsmediums gestoppt wird. Eine weitere Betätigung des Steuerkolbens zum Stoppen der Einstellung des Verdichtungsverhältnisses ist nicht nötig.One Another advantage of the control piston is that for adjusting the desired compression ratio only a desired position of the control piston, for example via the executed Actuator be given, whereby the corresponding channels are released by the control edge or be closed. Is the appropriate amount of working medium in the desired control room flowed or flowed out of the other control room, so moved the push rod relative to the control piston and passes over again the corresponding control edges, whereby the channels are closed and the flow of the Working medium is stopped. Another actuation of the control piston for Stopping the compression ratio setting is not necessary.
Weiterhin hat dies den Vorteil, dass etwaige Leckagen durch Verschleiß infolge einer sehr hohen Lebensdauer selbstständig durch dieses hydraulische System ausgeglichen werden, was eine präzise Einstellung des Hebelelements und damit des Verbrennungsluftverhältnisses auch über eine sehr hohe Lebensdauer der Hubkolbenmaschine hinweg gewährleistet. Dabei ist lediglich eine etwaige Anpassung der Vorgabe der Soll-Position vonnöten.Farther this has the advantage that any leaks due to wear a very long life independently by this hydraulic Balanced system, allowing precise adjustment of the lever element and thus the combustion air ratio also over a ensures very long service life of the reciprocating engine away. It is merely a possible adjustment of the specification of the desired position needed.
Zur Erfindung gehört auch eine Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle mit mindestens einem Hubzapfen, an welchem ein mit einem korrespondierenden Pleuel verbundenes Hebelelement gelagert ist und mit einer Stelleinrichtung, mittels welcher das Hebelelement zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenmaschine zwischen zumindest zwei Drehstellungen relativ zu dem Hubzapfen einstellbar ist. Die Kurbelwelle weist dabei eine Mehrzahl von Hubzapfen auf, an welchen jeweils ein mit einem korrespondierenden Pleuel verbundenes Hebelelement gelagert ist, wobei den Hebelelementen jeweils eine Stelleinrichtung zugeordnet ist, mittels welcher das jeweilige Hebelelement unabhängig von zumindest einem weiteren der Hebelelemente zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenmaschine zwischen zumindest zwei Drehstellungen relativ zu dem jeweiligen Hubzapfen einstellbar ist und dass die Stelleinrichtungen zumindest mittelbar an einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenmaschine um eine Schwenkachse schwenkbar abgestützt sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung und umgekehrt anzusehen. Die Hubkolbenmaschine des zweiten Aspekts der Erfindung ermöglicht somit eine Einstellung eines jeweiligen, zu jeweils einem Hubzapfen korrespondierenden Verdichtungsverhältnisses der Hubkolbenmaschine und zwar unabhängig von der Einstellung zumindest eines weiteren, zu einem weiteren Hubzapfen korrespondierenden Verdichtungsverhältnisses. Somit sind zwei voneinander unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse einstellbar. Damit geht der in diesem Zusammenhang bereits beschriebene Vorteil einher, dass durch eine solche, hubzapfen- bzw. zylinderselektive Einstellung des Verdichtungsverhältnisses eine Toleranzreduzierung ermöglicht ist, die geringen Kosten der Hubkolbenmaschinen zugute kommt. Zudem ist die Hubkolbenmaschine äußerst präzise an unterschiedlichste Betriebspunkte derselbigen anpassbar, woraus ein sehr effizienter Betrieb der Hubkolbenmaschine mit einem sehr geringen Kraftstoffverbrauch und mit geringen CO2-Emissionen resultiert. Das zur Hubkolbenmaschine des ersten Aspekts der Erfindung Ausgeführte gilt für die Hubkolbenmaschine des zweiten Aspekts der Erfindung analog.The invention also includes a reciprocating piston engine having a crankshaft with at least one crankpin on which a connected with a corresponding connecting rod lever member is mounted and with an adjusting device by means of which the lever element for adjusting the compression ratio of the reciprocating engine between at least two rotational positions is adjustable relative to the crank pin , The crankshaft in this case has a plurality of crankpins, on each of which a lever element connected to a corresponding connecting rod is mounted, the lever elements each having an adjusting device is assigned by means of which the respective lever element independent of at least one other of the lever elements for adjusting the compression ratio of the reciprocating engine between at least two rotational positions relative to the respective crank pin is adjustable and that the adjusting devices are at least indirectly pivotally supported on a crankcase of the reciprocating engine about a pivot axis. Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa. The reciprocating engine of the second aspect of the invention thus enables adjustment of a respective compression ratio of the reciprocating engine corresponding to a respective crank pin, independently of the setting of at least one further compression ratio corresponding to a further crankpin. Thus, two different compression ratios are adjustable. This is accompanied by the advantage already described in this connection that a tolerance reduction is made possible by such, Hubzapfen- or cylinder-selective adjustment of the compression ratio, the low cost of reciprocating engines benefits. In addition, the reciprocating engine is extremely precise adaptable to a variety of operating points derselbigen, resulting in a very efficient operation of the reciprocating engine with a very low fuel consumption and low CO 2 emissions results. The same applies to the reciprocating engine of the first aspect of the invention carried out for the reciprocating engine of the second aspect of the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Beschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment as well as from the drawings. The above in the description mentioned features and feature combinations and the following mentioned in the description and / or shown alone in the figures Features and feature combinations are not just in each case specified combination, but also in other combinations or usable in isolation, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnungen zeigen in:The Drawings show in:
Die
Wie
der
Der Übersicht
wegen ist die Funktion der Stelleinrichtungen
In
dieser in der
Um
entsprechende und gewünschte
Mengen von Schmieröl
der jeweiligen Steuerkammer
Zur
Erhöhung
des Verdichtungsverhältnisses
geben nun die entsprechenden Steuerkanten
Die
Stelleinrichtung
Dies bedeutet einen äußerst niedrigen Energiebedarf zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses, was den Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen der Hubkolbenmaschine in einem geringen Rahmen hält.This means a very low energy requirement for setting the compression ratio, which keeps the fuel consumption and thus the CO 2 emissions of the reciprocating engine in a small frame.
Dadurch,
dass die Stelleinrichtung
Wie
in Zusammenschau mit
Damit
die Stelleinrichtung
Die
Aus
diesem Fluss des Schmieröls
resultiert eine Volumenvergrößerung bzw.
eine Volumenverkleinerung der Steuerkammern
Eine
umgekehrte Betätigung
des Steuerkolbens
Hieraus
wird deutlich, dass zur Einstellung des Hebelelements
Wie
der
Zur
Darstellung der ausgeführten
Relativbewegung des Zylinders
Zur
Darstellung einer einfachen und kostengünstigen Montage umfasst der
Zylinder
Die
Gemäß Darstellung
B befindet sich im Vergleich zu Darstellung A in der Steuerkammer
- 1010
- Kurbeltriebcrankshaft
- 1212
- Kurbelwellecrankshaft
- 1414
- Hubzapfencrank pins
- 1616
- Hebelelementlever member
- 1818
- Pleuelpleuel
- 2020
- Richtungspfeilarrow
- 2222
- Pleuelaugeconnecting rod
- 2424
- Stelleinrichtungsetting device
- 2626
- Arbeitsraumworking space
- 2828
- Zylindercylinder
- 3030
- Kolbenpiston
- 3232
- Schubstangepushrod
- 3434
- Steuerraumcontrol room
- 3636
- Steuerraumcontrol room
- 3838
- Flächearea
- 4040
- Kanalchannel
- 4242
- Kanalchannel
- 4444
- Kanalchannel
- 4646
- Kanalchannel
- 4848
- Steuerkantecontrol edge
- 5050
- Steuerkantecontrol edge
- 5252
- Steuerkantecontrol edge
- 5454
- Steuerkolbenspool
- 5656
- Rückschlagventilcheck valve
- 5858
- Rückschlagventilcheck valve
- 6060
- Rückschlagventilcheck valve
- 6262
- Wellewave
- 6464
- Stiftpen
- 6666
- Betätigungselementactuator
- 6868
- Federelementspring element
- 7070
- bogenförmige Flächearcuate surface
- 7474
- Teilpart
- 7676
- Teilpart
- 7878
- Teilpart
- 8080
- Befestigungselementfastener
- AA
- Darstellungpresentation
- BB
- Darstellungpresentation
- CC
- Darstellungpresentation
- DD
- Darstellungpresentation
- Ee
- Darstellungpresentation
ZusammenfassungSummary
Die
Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit einer Kurbelwelle
(
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2010
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Also Published As
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---|---|
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