DE102013113432B4

DE102013113432B4 - Umschaltventileinheit und Verbrennungsmotor mit einer solchen Umschaltventileinheit

Info

Publication number: DE102013113432B4
Application number: DE102013113432.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Paul
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: US20150152794A1; US9512787B2; CN104696069B; DE102013113432A1; CN104696069A

Abstract

Umschaltventileinheit (36) für einen Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, nämlich zum Steuern eines Hydraulikölstroms in Hydraulikkammern (22, 23) einer Exzenter-Verstelleinrichtung, wobei die Hydraulikkammern (22, 23) über Hydraulikölzulaufleitungen (24, 25) mit Hydrauliköl befüllbar sind, und wobei abhängig von der Schaltstellung der Umschaltventileinheit (36) ein Entlüften der Hydraulikkammern (23, 24) über Hydraulikölablaufleitungen (30, 31) zugelassen oder nicht zugelassen ist, gekennzeichnet durchein Betätigungsmodul (53) mit einem linear verlagerbaren Abgriffselement (37), mit einem Rastierelement (55) zur Rastierung des Abgriffselements (37) und mit einer das Abgriffselement (37) führenden, patronenartigen Hülse (54),ein Ventilmodul (56) mit als Sitzventilen ausgebildeten, den Hydraulikölablaufleitungen (30, 31) zugeordneten Entlüftungsventilen (41, 42) und mit einem die Entlüftungsventile (41, 42) aufnehmenden, patronenartigen Grundkörper (52),Betätigungsstangen (39, 40), die durch das Abgriffselement (37) des Betätigungsmoduls (53) linear verlagerbar sind und welche die Entlüftungsventile (41, 42) des Ventilmoduls (56) und damit die Hydraulikölablaufleitungen (30, 31) abhängig von der Schaltstellung des Abgriffselements (37) öffnen oder freigeben oder schließen oder versperren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umschaltventileinheit für einen Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
1 zeigt ein aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekanntes Detail eines Verbrennungsmotors mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis im Bereich einer Pleuelstange. So ist in 1 eine Pleuelstange 10 gezeigt, die über ein Hublagerauge 11 und ein Pleuellagerauge 12 verfügt, wobei das Hublagerauge 11 der Anbindung der Pleuelstange 10 an eine in 1 nicht gezeigte Kurbelwelle und das Pleuellagerauge 12 der Anbindung der Pleuelstange 10 an einen in 1 nicht gezeigten Zylinderkolben des Verbrennungsmotors dient. Der Pleuelstange 10 ist eine Exzenter-Verstelleinrichtung 13 zugeordnet, die einen Exzenterkörper 14 und Exzenterstangen 15, 16 aufweist. Der Exzenterkörper 14 weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt 17 des Pleuellagerauges 12 angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einem Mittelpunkt 18 auf, wobei die Kolbenbolzenbohrung einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge left, wobei als Pleuelstangenlänge der Abstand des Mittelpunkts 18 der Kolbenbolzenbohrung zu einem Mittelpunkt 19 des Hublagerauges 11 zu verstehen ist. Zur Verdrehung des Exzenterkörpers 14 und damit zur Veränderung der effektiven Pleuelstangenlänge l_eff sind die Exzenterstangen 15, 16 der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 verlagerbar. Jeder Exzenterstange 15 ist ein Kolben 20 bzw. 21 zugeordnet, der in einer Hydraulikkammer 22 bzw. 23 verschiebbar gelagert bzw. geführt ist.
In den Hydraulikkammern 22, 23 herrscht ein Hydraulikdruck, der auf die den Exzenterstangen 15, 16 zugeordneten Kolben 20 bzw. 21 einwirkt, wobei abhängig von der Ölmenge in den Hydraulikkammern 22, 23 die Verlagerung der Exzenterstangen 15, 16 möglich ist oder nicht möglich ist.
Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben 20, 21, die auf die Exzenterstangen 15, 16 einwirken, unterstützt, wobei die Kolben 20, 21 ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen 15, 16, die mit den Kolben 20, 21 zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterkörper 14 angebunden. Die Hydraulikkammern 22 und 23, in welchen die Kolben 20 und 21 geführt sind, sind von dem Hublagerauge 11 aus über Hydraulikölzulaufleitungen 24 und 25 mit Hydrauliköl beaufschlagbar bzw. befüllbar. Rückschlagventile 26 und 27 verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikölzulaufleitungen 24 und 25. In einer Bohrung 28 der Pleuelstange 10 ist ein Umschaltventil 29 aufgenommen. Die Hydraulikkammern 22 und 23 stehen über Hydraulikölablaufleitungen 30 bzw. 31 mit der Bohrung 28 in Kontakt, welche das Umschaltventil 29 aufnimmt. Die Schaltstellung des Umschaltventils 29 bestimmt, welche der Hydraulikkammern 22 und 23 mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern 22 und 23 entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 abhängt.
Das aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Umschaltventil 29 umfasst ein Betätigungselement 32, eine Rückstellfeder 33 und ein Steuerkolben 34.
Wie ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern 22, 23 geführten Kolben 20, 21 der Exzenterstangen 15, 16 einwirkt, den Hydraulikkammern 22, 23 vom Hublagerauge 11 aus über die Hydraulikölzulaufleitungen 24 und 25 zugeführt, wobei die Pleuelstange 10 derart mit dem Hublagerauge 11 an der in 1 nicht gezeigten Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenlagerzapfen derselben, und dem Hublagerauge 11 eine Pleuellagerschale 35 angeordnet ist.
Über die Hydraulikölablaufleitungen 30, 31 können die Hydraulikkammern 22, 23 abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils 29 entlüftet werden. Hiervon hängt die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 ab.
Obwohl mit dem aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Umschaltventil 29 bereits die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung effektiv beeinflusst werden kann, besteht Bedarf an einem Umschaltventil, welches einfacher gefertigt und montiert werden kann.
Aus DE 10 2005 055 199 A1 und WO 2014/ 019 684 A1 ist weiterer Stand der Technik bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Umschaltventileinheit für einen Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis und einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Umschaltventileinheit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Umschaltventileinheit gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit weist ein Betätigungsmodul mit einem linear verlagerbaren Abgriffselement, mit einem Rastierelement zur Rastierung des Abgriffselements und mit einer das Abgriffselement führenden, patronenartigen Hülse auf.
Ferner weist die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit ein Ventilmodul mit als Sitzventilen ausgebildeten, den Hydraulikölablaufleitungen zugeordneten Entlüftungsventilen und mit einem die Entlüftungsventile aufnehmenden, patronenartigen Grundkörper auf.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit Betätigungsstangen auf, die durch das Abgriffselement des Betätigungsmoduls linear verlagerbar sind und welche die Entlüftungsventile des Ventilmoduls und damit die Hydraulikölablaufleitungen abhängig von der Schaltstellung des Abgriffselements öffnen bzw. freigeben oder schließen bzw. versperren.
Die Entlüftungsventile des Ventilmoduls stellen die Dichtfunktion der Umschaltventileinheit bereit. Das Abgriffselement des Betätigungsmoduls und die Betätigungsstangen stellen die Betätigungsfunktion der Umschaltventileinheit bereit.
Das Ventilmodul und das Betätigungsmodul können jeweils als Module separat vormontiert, geprüft und an einer Pleuelstange eines Verbrennungsmotors montiert werden.
Dabei wird zunächst das Ventilmodul der erfindungsgemäßen Umschaltventileinheit in einer Ausnehmung der Pleuelstange montiert. Anschließend werden die Betätigungsstangen der erfindungsgemäßen Umschaltventileinheit an der Pleuelstange montiert. Darauffolgend wird das Betätigungsmodul der erfindungsgemäßen Umschaltventileinheit in einer Ausnehmung der Pleuelstange montiert.
Die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit kennzeichnet sich demnach durch ein Modulkonzept aus, das eine einfache Fertigung und Montage derselben ermöglicht.
In einer ersten Schaltstellung des Abgriffselements des Betätigungsmoduls öffnet eine erste Betätigungsstange ein einer ersten Hydraulikölablaufleitung zugeordnetes Entlüftungsventil des Ventilmoduls und verbindet so eine erste Hydraulikkammer über die erste Hydraulikölablaufleitung mit einem Entlüftungskanal, wohingegen in der ersten Schaltstellung des Abgriffselements ein einer zweiten Hydraulikölablaufleitung zugeordnetes Entlüftungsventil des Ventilmoduls geschlossen ist und so eine zweite Hydraulikkammer von einem Entlüftungskanal trennt. In einer zweiten Schaltstellung des Abgriffselements des Betätigungsmoduls öffnet eine zweite Betätigungsstange das der zweiten Hydraulikölablaufleitung zugeordnete Entlüftungsventil des Ventilmoduls und verbindet so die zweite Hydraulikkammer über die zweite Hydraulikölablaufleitung mit dem Entlüftungskanal, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements das der ersten Hydraulikleitung zugeordnete Entlüftungsventil des Ventilmoduls geschlossen ist die erste Hydraulikkammer von dem Entlüftungskanal trennt. Diese Ausgestaltung der für die Dichtfunktion der Umschaltventileinheit und für die Betätigungsfunktion der Umschaltventileinheit verantwortlichen Baugruppen erlaubt eine einfache und zuverlässige Fertigung und Montage derselben.
Vorzugsweise weisen die als Sitzventile ausgebildeten Entlüftungsventile jeweils einen Ventilkörper, einen Ventilsitz und eine Rückstellfeder auf. In der ersten Schaltstellung des Abgriffselements hebt die erste Betätigungsstange den Ventilkörper des ersten Entlüftungsventils vom Ventilsitz entgegen der Federkraft der Rückstellfeder ab, wohingegen in der ersten Schaltstellung des Abgriffselements die zweite Betätigungsstange den Ventilkörper des zweiten Entlüftungsventils freigibt, sodass die Federkraft der Rückstellfeder den Ventilkörper des zweiten Entlüftungsventils gegen den jeweiligen Ventilsitz drückt.
In der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements hebt die zweite Betätigungsstange den Ventilkörper des zweiten Entlüftungsventils vom Ventilsitz entgegen der Federkraft der Rückstellfeder ab, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements die erste Betätigungsstange den Ventilkörper des ersten Entlüftungsventils freigibt, sodass die Federkraft der Rückstellfeder den Ventilkörper des ersten Entlüftungsventils gegen den jeweiligen Ventilsitz drückt. Diese Ausgestaltung ist einfach und zuverlässig.
Der Verbrennungsmotor ist in Patentanspruch 8 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Detail eines aus dem Stand der Technik bekannten Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis;
2 ein Detail eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis;
3 ein Detail der 2;
4 einen Querschnitt durch 2;
5 das Detail der 4 in Draufsicht in einer ersten Schaltstellung; und
6 das Detail der 5 in Draufsicht in einer zweiten Schaltstellung.

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis und eine Umschaltventileinheit für einen solchen Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis.
Der grundsätzliche Aufbau eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis ist dem Fachmann geläufig und wurde unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber unter Bezugnahme auf 2 nochmals ausgeführt, dass ein solcher Verbrennungsmotor mindestens einen, vorzugsweise mehrere, Zylinder aufweist. Jeder Zylinder verfügt über einen Kolben, der über eine Pleuelstange 10 an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Jede Pleuelstange 10 verfügt an einem Ende über ein Pleuellagerauge 12 und an einem gegenüberliegenden Ende über ein Hublagerauge 11.
Die jeweilige Pleuelstange 10 greift mit ihrem Hublagerauge 11 derart an einem Kurbelwellenlagerzapfen der Kurbelwelle an, dass zwischen dem Kurbelwellenlagerzapfen und dem Hublagerauge 11 eine Pleuellagerschale 35 positioniert ist, wobei sich zwischen der jeweiligen Pleuellagerschale 35 und dem jeweiligen Kurbelwellenlagerzapfen ein Schmierölfilm aufbauen kann. Ein Verbrennungsmotor mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis weist im Bereich jeder Pleuelstange 10 eine Exzenter-Verstelleinrichtung 13 zur Verstellung der effektiven Pleuelstangenlänge der jeweiligen Pleuelstange auf. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 13 weist Exzenterstangen 15 und 16 auf, die abhängig von einem in mit dem den Exzenterstangen 15, 16 zusammenwirkenden Hydraulikkammern 22, 23 herrschenden Hydraulikdruck zur Einstellung des Verdichtungsverhältnisses verlagerbar sind. Diese mit den Exzenterstangen 15, 16 zusammenwirkenden Hydraulikkammern 22, 23 sind ausgehend vom Hublagerauge 11 der jeweiligen Pleuelstange über Hydraulikölzulaufleitungen 24, 25 mit Hydrauliköl versorgbar, wobei Rückschlagventile 26, 27 einen Rückfluss des Öls in die Hydraulikölzulaufleitungen 24, 25 verhindern. Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert.
In Ausnehmungen bzw. Bohrungen 28a, 28b der Pleuelstange 10 sind Baugruppen einer erfindungsgemäßen Umschaltventileinheit 36 aufgenommen, wobei die Schaltstellung der Umschaltventileinheit 36 bestimmt, welche der Hydraulikkammern 22 und 23 mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern 22, 23 entleert wird. Die Hydraulikkammern 22, 23 stehen über Hydraulikölablaufleitungen 30, 31 abhängig von der Schaltstellung der Umschaltventileinheit 36 mit einer Ausnehmung bzw. Bohrung bzw. einem Entlüftungskanal Kontakt. Die hier vorliegende Erfindung betrifft Details der Umschaltventileinheit 36.
Die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit 36, über welche das wechselweise Befüllen bzw. Entleeren der Hydraulikkammern 22, 23 mit Hydrauliköl und damit die Verstelleinrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung 13 beeinflusst werden kann, verfügt über ein Betätigungsmodul 53 mit einem linear verlagerbaren Abgriffselement 37, welches in einer patronenartigen Hülse 54 des Betätigungsmodul 53 linear verlagerbar geführt ist. Über die patronenartigen Hülse 54 ist das Betätigungsmodul 53 in der Ausnehmung 28b der Pleuelstange 10 montierbar. Die lineare Verlagerungsrichtung 38 des Abgriffselements 37 erstreckt in etwa parallel zu einer Drehachse einer nicht gezeigten Kurbelwelle.
Das Betätigungsmodul 53 weist weiterhin ein Rastierelement 55 (siehe 3) zur Rastierung des Abgriffselements 37 in der Hülse 54 des Betätigungsmoduls 53 auf, wobei das Rastierelement 55 vorzugsweise eine von einem als Blattfeder ausgebildeten Federelement (nicht gezeigt) betätigte Rastierkugel (nicht gezeigt) umfasst, welche das Abgriffselements 37 in der Hülse 54 des Betätigungsmoduls 53 in der jeweiligen Schaltstellung des Abgriffselements 37 rastieren kann.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit 36 mit dem Abgriffselement 37 zusammenwirkende Betätigungsstangen 39, 40, über welche abhängig von der Schaltstellung des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53 Entlüftungsventile 41, 42 eines Ventilmoduls 56 der erfindungsgemäßen Umschaltventileinheit 36 geöffnet bzw. geschlossen werden können. Jeder Hydraulikölablaufleitung 30, 31, über welche die jeweilige Hydraulikkammer 23, 24 entlüftet werden kann, ist jeweils ein Entlüftungsventil 41, 42 des Ventilmoduls 56 zugeordnet, wobei die Entlüftungsventile 41, 42 des Ventilmoduls 56 abhängig von der Schaltstellung des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53 über die Betätigungsstangen 39, 40 wechselweise geöffnet bzw. freigegeben oder geschlossen bzw. versperrt sind. Die Betätigungsstangen 39, 40 sind dabei über das Abgriffselement 37 des Betätigungsmoduls 53 linear verlagerbar, und zwar in etwa senkrecht zur Verlagerungsrichtung des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53. Das Abgriffselement 37 des Betätigungsmoduls 53 verfügt über eine nockenartige Kontur 43, die mit ersten Enden 44 der Betätigungsstangen 39, 40 zusammenwirkt und die Verlagerung der Betätigungsstangen 39, 40 bewirkt. Gegenüberliegende zweite Enden 45 der Betätigungsstange 39, 40 dienen der Betätigung der Entlüftungsventile 41, 42 des Ventilmoduls 56, die als Sitzventile ausgebildet sind.
In einer ersten Schaltstellung des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53 (siehe 5) ist ein einer ersten Hydraulikölablaufleitung 30 zugeordnetes erstes Entlüftungsventil 41 des Ventilmoduls 56 über die erste Betätigungsstange 39 geöffnet, sodass eine erste Hydraulikölkammer 22 über die erste Hydraulikölablaufleitung 30 mit einem Entlüftungskanal 46 verbunden ist, sodass demnach im Sinne des in 5 gezeigten Pfeils 47 die Hydraulikölkammer 22 über das erste Entlüftungsventil 41 des Ventilmoduls 56 entlüftet werden kann.
In der ersten Schaltstellung (siehe 5) ist hingegen ein einer zweiten Hydraulikölablaufleitung 31 zugeordnetes zweites Entlüftungsventil 42 des Ventilmoduls 56 geschlossen, sodass dann die zweite Hydraulikölkammer 23 vom Entlüftungskanal 46 getrennt ist.
In der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53 (siehe 6) öffnet die zweite Betätigungsstange 40 das der zweiten Hydraulikölablaufleitung 31 zugeordnete zweite Entlüftungsventil 42 des Ventilmoduls 56, um so die zweite Hydraulikkammer 23 über die zweite Hydraulikölablaufleitung 31 mit dem Entlüftungskanal 46 zur Entlüftung derselben zu verbinden.
Der Pfeil 48 der 6 verdeutlicht die Entlüftung der zweiten Hydraulikölkammer 23 über das zweite Entlüftungsventil 42 des Ventilmoduls 56 in Richtung auf den Entlüftungskanal 46. In der zweiten Schaltstellung (siehe 6) ist das der ersten Hydraulikölablaufleitung 30 zugeordnete erste Entlüftungsventil 41 des Ventilmoduls 56 geschlossen, sodass dann die erste Hydraulikölkammer 22 vom Entlüftungskanal 46 getrennt ist. Obwohl im gezeigten Ausführungsbeispiel beide Hydraulikölkammer 22, 23 in denselben Entlüftungskanal 46 entlüftet werden können, ist es auch möglich, für die Hydraulikölkammer 22, 23 separate Entlüftungskanäle auszubilden.
Wie bereits ausgeführt, sind beide Entlüftungsventile 41, 42 des Ventilmoduls 56 als Sitzventile ausgebildet, wobei jedes Entlüftungsventil 41, 42 jeweils einen kugelartigen Ventilkörper 49, einen mit dem Ventilkörper 49 zusammenwirkenden Ventilsitz 50 und eine ebenfalls mit dem Ventilkörper 49 zusammenwirkende Rückstellfeder 51 aufweist.
In der ersten Schaltstellung des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53 (siehe 5) hebt die erste Betätigungsstange 39 mit ihrem zweiten Ende 45 den Ventilkörper 48 des ersten Entlüftungsventils 41 des Ventilmoduls 56 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 51 des ersten Entlüftungsventils 41 vom Ventilsitz 50 des ersten Entlüftungsventils 41 ab.
In der ersten Schaltstellung des Abgriffselements 37 gibt ferner die zweite Betätigungsstange 40 den Ventilkörper 48 des zweiten Entlüftungsventils 42 des Ventilmoduls 56 frei, sodass die Federkraft der Rückstellfeder 51 des zweiten Entlüftungsventils 42 den Ventilkörper 49 desselben gegen den Ventilsitz 50 des zweiten Entlüftungsventils 42 drückt.
In der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53 (siehe 6) hebt die zweite Betätigungsstange 40 mit ihrem zweiten Ende 45 den Ventilkörper 49 des zweiten Entlüftungsventils 42 des Ventilmoduls 56 vom Ventilsitz 50 desselben entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 51 desselben ab.
In der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements 37 gibt ferner die erste Betätigungsstange 39 den Ventilkörper 49 des ersten Entlüftungsventils 41 des Ventilmoduls 56 frei, sodass dann die Federkraft der Rückstellfeder 51 des ersten Entlüftungsventils 41 den Ventilkörper 49 desselben gegen den Ventilsitz 50 desselben drückt.
Die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit 36, welches das Ventilmodul 56 mit den beiden Entlüftungsventilen 41 und 42, das Betätigungsmodul 53 mit dem Abgriffselement 37 und die beiden Betätigungsstangen 39 und 40 umfasst, verfügt über einen modularen Aufbau.
Das Ventilmodul 56 und das Betätigungsmodul 53 können jeweils als Module separat vormontiert, geprüft und in den Ausnehmungen 28, 28b der Pleuelstange 10 eines Verbrennungsmotors montiert werden. Dabei wird zunächst das Ventilmodul 56 in der Ausnehmung 28a der Pleuelstange 10 montiert. Anschließend werden die Betätigungsstangen 39, 40 in entsprechenden Bohrungen der Pleuelstange 10 montiert. Darauffolgend wird das Betätigungsmodul 53 in der Ausnehmung 28b der Pleuelstange 10 montiert.
Die erfindungsgemäße Umschaltventileinheit 36 kennzeichnet sich demnach durch ein Modulkonzept aus, das eine einfache Fertigung und Montage derselben ermöglicht. Die beiden Module 53, 56 können außerhalb der Pleuelstange 10 vormontiert und getestet werden. An der Pleuelstange 10 müssen lediglich relativ einfache Bohrungen zur Aufnahme der beiden Module 53, 56 sowie der Betätigungsstangen 39, 40 ausgebildet und bearbeitet werden.
Wie oben ausgeführt, sind beide Entlüftungsventile 41, 42 zu dem Ventilmodul 56 zusammengefasst. Die Ventilsitze 50 derselben werden von einem monolithischen bzw. einstückigen, patronenartigen bzw. zylindrischen Gehäuseteil 52 gebildet, über welches das Ventilmodul 56 patronenartig in die Bohrung 28b der Pleuelstange 10 eingesetzt werden kann. Die Ventilsitze 50 wirken mit den Ventilkörpern 49 zusammen, die von den Rückstellfedern 51 in Richtung auf die Ventilsitze 50 drückbar sind. Die Rückstellfedern 51 stützen sich am jeweiligen Ventilkörper 49 des jeweiligen Entlüftungsventils 41, 42 des Ventilmoduls 56 sowie an einem Anschlagkörper 57 des jeweiligen Entlüftungsventils 41, 42 ab. Die Anschlagkörper 57 sind öldurchströmt und können als Drosseln ausgeführt sein. Über als Drosseln ausgeführte Anschlagkörper 57 lässt sich die Abströmgeschwindigkeit aus den Hydraulikölkammern 22, 23 und damit die Verstellzeit der Pleuelstange 10 einstellen bzw. beeinflussen.
Eine Außenkontur des zylindrischen Gehäuseteils 52 des Ventilmoduls 56 ist derart ausgebildet, insbesondere mit Nuten versehen, dass die Entlüftungsventile 41, 42 des Ventilmoduls 56 mit den Hydraulikölablaufleitungen 30, 31 zusammenwirken.
Das Betätigungsmodul 53 verfügt über eine kompakte Bauform. Es umfasst das Abgriffselement 37, welches zwischen seinen Schaltstellungen gegenüber der patronenartigen, zylindrischen Hülse 54 des Betätigungsmoduls 53, über welches dasselbe in die Ausnehmung 28b der Pleuelstange 10 einsetzbar ist, linear verlagerbar ist und welches in seinen Schaltstellungen rastierbar ist. Das Abgriffselement 37 des Betätigungsmoduls 53 wirkt mit den Betätigungsstangen 39, 40 zusammen, wobei die lineare Bewegung des Abgriffselement 37 in eine um in etwa 90° hierzu versetzte, lineare Bewegung der Betätigungsstangen 39, 40 umgesetzt wird. Die Bewegung der Betätigungsstangen 39, 40 ist dabei gegenläufig. Aus Bauraumgründen ist eine Achse des Abgriffselements 37 des Betätigungsmoduls 53 gegenüber einer Achse der patronenartigen, zylindrischen Hülse 54 des Betätigungsmoduls 53 versetzt. Hülse 54 und Abgriffselement 37 sind demnach desachsiert. Das Betätigungsmodul 53 ist ebenso wir das Ventilmodul 56 als Modul außerhalb der Pleuelstange 10 vormontierbar und testbar.

Claims

Umschaltventileinheit (36) für einen Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, nämlich zum Steuern eines Hydraulikölstroms in Hydraulikkammern (22, 23) einer Exzenter-Verstelleinrichtung, wobei die Hydraulikkammern (22, 23) über Hydraulikölzulaufleitungen (24, 25) mit Hydrauliköl befüllbar sind, und wobei abhängig von der Schaltstellung der Umschaltventileinheit (36) ein Entlüften der Hydraulikkammern (23, 24) über Hydraulikölablaufleitungen (30, 31) zugelassen oder nicht zugelassen ist, gekennzeichnet durch ein Betätigungsmodul (53) mit einem linear verlagerbaren Abgriffselement (37), mit einem Rastierelement (55) zur Rastierung des Abgriffselements (37) und mit einer das Abgriffselement (37) führenden, patronenartigen Hülse (54), ein Ventilmodul (56) mit als Sitzventilen ausgebildeten, den Hydraulikölablaufleitungen (30, 31) zugeordneten Entlüftungsventilen (41, 42) und mit einem die Entlüftungsventile (41, 42) aufnehmenden, patronenartigen Grundkörper (52), Betätigungsstangen (39, 40), die durch das Abgriffselement (37) des Betätigungsmoduls (53) linear verlagerbar sind und welche die Entlüftungsventile (41, 42) des Ventilmoduls (56) und damit die Hydraulikölablaufleitungen (30, 31) abhängig von der Schaltstellung des Abgriffselements (37) öffnen oder freigeben oder schließen oder versperren.
Umschaltventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmodul (53) als Modul vormontierbar und testbar ist.
Umschaltventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmodul (56) als Modul vormontierbar und testbar ist.
Umschaltventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) eine erste Betätigungsstange (39) ein einer ersten Hydraulikölablaufleitung (30) zugeordnetes Entlüftungsventil (41) des Ventilmoduls (56) öffnet und so eine erste Hydraulikkammer (22) über die erste Hydraulikölablaufleitung (30) mit einem Entlüftungskanal (46) verbindet, wohingegen in der ersten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) ein einer zweiten Hydraulikölablaufleitung (31) zugeordnetes Entlüftungsventil (42) des Ventilmoduls (56) geschlossen ist und so eine zweite Hydraulikkammer (23) von dem Entlüftungskanal (46) trennt, und dass in einer zweiten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) eine zweite Betätigungsstange (40) das der zweiten Hydraulikölablaufleitung (31) zugeordnete Entlüftungsventil (42) des Ventilmoduls (56) öffnet und so die zweite Hydraulikkammer (23) über die zweite Hydraulikölablaufleitung (31) mit dem Entlüftungskanal (46) verbindet, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) das der ersten Hydraulikölablaufleitung (30) zugeordnete Entlüftungsventil (41) des Ventilmoduls (56) geschlossen ist und so die erste Hydraulikkammer (22) von dem Entlüftungskanal (46) trennt.
Umschaltventileinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsventile (41, 42) des Ventilmoduls (56) jeweils einen Ventilkörper (49), einen Ventilsitz (50) und eine Rückstellfeder (51) aufweisen, wobei in der ersten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) die erste Betätigungsstange (39) den Ventilkörper (49) des ersten Entlüftungsventils (41) des Ventilmoduls (56) vom Ventilsitz (50) entgegen der Federkraft der Rückstellfeder (51) abhebt, wohingegen in der ersten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) die zweite Betätigungsstange (40) den Ventilkörper (49) des zweiten Entlüftungsventils (42) des Ventilmoduls (56) freigibt, und dass in der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) die zweite Betätigungsstange (40) den Ventilkörper (49) des zweiten Entlüftungsventils (42) des Ventilmoduls (56) vom Ventilsitz (50) entgegen der Federkraft der Rückstellfeder (51) abhebt, wohingegen in der zweiten Schaltstellung des Abgriffselements (37) des Betätigungsmoduls (53) die erste Betätigungsstange (39) den Ventilkörper (49) des ersten Entlüftungsventils (41) des Ventilmoduls (56) freigibt.
Umschaltventileinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze (50) beider Entlüftungsventile (41, 42) des Ventilmoduls (56) von dem patronenartigen Grundkörper (52) gebildet sind.
Umschaltventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmodul (53) über die patronenartige Hülse (54) desselben in eine Ausnehmung (28b) einer Pleuelstange (10) einsetzbar ist, und dass das Ventilmodul (56) und den patronenartigen Grundkörper (52) desselben in eine weitere Ausnehmung (28a) der Pleuelstange (10) einsetzbar ist.
Verbrennungsmotor, welcher ein einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweist, mit mindestens einem Zylinder und mit einer Kurbelwelle, an der mindestens eine Pleuelstange (10) angreift, wobei die oder jede Pleuelstange (10) ein Hublagerauge (11) zur Anbindung derselben an der Kurbelwelle, ein Pleuellagerauge (12) zur Anbindung derselben an einem Kolben eines Zylinders und eine Exzenter-Verstelleinrichtung (13) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge aufweist, wobei die jeweilige Exzenter-Verstelleinrichtung (13) Exzenterstangen (15, 16) aufweist, die von einem in mit den Exzenterstangen zusammenwirkenden Hydraulikkammern (22, 23) herrschenden Hydraulikdruck beaufschlagt sind, und wobei der in den Hydraulikkammern (22, 23) herrschende Hydraulikdruck über eine Umschaltventileinheit (36) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltventileinheit (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.