DE102015113619A1

DE102015113619A1 - Actuating device for reversing valves of an internal combustion engine and internal combustion engine

Info

Publication number: DE102015113619A1
Application number: DE102015113619.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Paul
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2017-02-23

Abstract

Betätigungseinrichtung (11) für Umschaltventile (10) eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, wobei jedes Umschaltventil dem Steuern eines Hydraulikölstroms in Hydraulikkammern einer Exzenter-Verstelleinrichtung einer jeweiligen Pleuelstange des Verbrennungsmotor dient, wobei jedes Umschaltventil einen Abgreifer aufweist, der von der Betätigungseinrichtung (11) betätigbar ist, wobei die Betätigungseinrichtung (11) für jedes Umschaltventil und damit für jeden zu betätigenden Abgreifer eine Schaltgabel (13) aufweist, die an einer Tragstruktur (14) befestigt sind, wobei die Tragstruktur (14) einen Montagerahmen (15) aus parallel zueinander verlaufenden Montageschienen (26, 27) und ein relativ zum Montagerahmen (15) verlagerbares Verlagerungselement (16) aus parallel zueinander verlaufenden Verlagerungsschienen (17, 18) aufweist, wobei die Schaltgabeln (13) an den Verlagerungsschienen (17, 18) des Verlagerungselements (16) befestigt und über die jeweilige Verlagerungsschiene (17, 18) relativ zum Montagerahmen (15) längsverschiebbar sind, und wobei an dem Montagerahmen (15) im Bereich mindestens einer der Montageschienen (26, 27) an mindestens einem Abschnitt derselben Führungselemente (29, 30) ausgebildet sind, die im jeweiligen Abschnitt der jeweiligen Montageschiene (26, 27) die jeweilige Verlagerungsschiene (17, 18) quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen.Actuating means (11) for changeover valves (10) of an adjustable compression ratio internal combustion engine, each changeover valve serving to control a hydraulic oil flow in hydraulic chambers of an eccentric cam of a respective connecting rod of the internal combustion engine, each changeover valve having a tappet operable by the actuator (11) is, wherein the actuating device (11) for each switching valve and thus for each operable tappet a shift fork (13) which are fixed to a support structure (14), wherein the support structure (14) comprises a mounting frame (15) extending parallel to each other Mounting rails (26, 27) and a relative to the mounting frame (15) displaceable displacement element (16) of mutually parallel displacement rails (17, 18), wherein the shift forks (13) on the displacement rails (17, 18) of the displacement element (16) attached and over the respec ge displacement rail (17, 18) relative to the mounting frame (15) are longitudinally displaceable, and wherein on the mounting frame (15) in the region of at least one of the mounting rails (26, 27) on at least a portion of the same guide elements (29, 30) are formed, the in the respective section of the respective mounting rail (26, 27) the respective displacement rail (17, 18) transversely to the direction of displacement of the same seen on both sides.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis und einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis. The invention relates to an actuator for switching valves of a variable compression ratio internal combustion engine and a variable compression ratio internal combustion engine.

Bei Verbrennungsmotoren wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad aus. Unter dem Verdichtungsverhältnis wird das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung, wie bei Ottomotoren, die in der Regel ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich des Verbrennungsmotors, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich eines Verbrennungsmotors kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. In combustion engines, a high compression ratio has a positive effect on the efficiency. The compression ratio is understood to be the ratio of the total cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression. In combustion engines with spark ignition, as in gasoline engines, which usually have a fixed compression ratio, the compression ratio may, however, only be selected so high that at full load operation a so-called "knocking" is avoided. However, for the much more frequently occurring partial load range of the internal combustion engine, ie with low cylinder filling, the compression ratio with higher values could be selected without "knocking" occurring. The important part load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio is variably adjustable.

Aus der DE 10 2010 016 037 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis bekannt. Pleuelstangen, die über ein Hublagerauge und ein Pleuellagerauge verfügen, sind über das Hublagerauge an eine Kurbelwelle und über das Pleuellagerauge an einen jeweiligen Zylinderkolben des Verbrennungsmotors anbindbar. Jeder Pleuelstange ist eine Exzenter-Verstelleinrichtung zugeordnet, die einen Exzenterkörper und Exzenterstangen aufweist. From the DE 10 2010 016 037 A1 is known an internal combustion engine with an adjustable compression ratio. Connecting rods, which have a Hublagerauge and a Pleuellagerauge, are connectable via the Hublagerauge to a crankshaft and the connecting rod eye to a respective cylinder piston of the engine. Each connecting rod is associated with an eccentric adjusting device which has an eccentric body and eccentric rods.

Der aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Exzenter weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt des Pleuellagerauges angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einem Mittelpunkt auf, wobei die Kolbenbolzenbohrung einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzenter-Verstelleinrichtung dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff, wobei als Pleuelstangenlänge der Abstand des Mittelpunkts der Kolbenbolzenbohrung zu einem Mittelpunkt des Hublagerauges zu verstehen ist. Zur Verdrehung des Exzenterkörpers und damit zur Veränderung der effektiven Pleuelstangenlänge leff sind die Exzenterstangen der Exzenter-Verstelleinrichtung verlagerbar. Jeder Exzenterstange ist ein Kolben zugeordnet, der in einer Hydraulikkammer verschiebbar gelagert bzw. geführt ist. In den Hydraulikkammern herrscht ein Hydraulikdruck, der auf die den Exzenterstangen zugeordneten Kolben einwirkt, wobei abhängig von der Ölmenge in den Hydraulikkammern die Verlagerung der Exzenterstangen möglich ist oder nicht möglich ist. The from the DE 10 2010 016 037 A1 known eccentric has an eccentric to a center of the connecting rod bearing eye arranged piston pin bore with a center, wherein the piston pin bore receives a piston pin. The eccentric adjusting device is used to adjust an effective connecting rod leff length, which is to be understood as the connecting rod length of the distance of the center of the piston pin bore to a center of the Hubagerauges. To rotate the eccentric body and thus to change the effective connecting rod leff leff the eccentric rods of the eccentric adjustment are displaced. Each eccentric rod is associated with a piston which is displaceably mounted or guided in a hydraulic chamber. In the hydraulic chambers prevails a hydraulic pressure acting on the eccentric rods associated piston, wherein depending on the amount of oil in the hydraulic chambers, the displacement of the eccentric rods is possible or not possible.

Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben, die auf die Exzenterstangen einwirken, unterstützt, wobei die Kolben ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen, die mit den Kolben zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterkörper angebunden. The adjustment of the eccentric adjusting device is initiated by the action of mass and load forces of the internal combustion engine, which act on the eccentric adjusting device during a working cycle of the internal combustion engine. During a working cycle, the directions of action of the forces acting on the eccentric adjusting constantly change. The adjusting movement is assisted by the hydraulic oil applied to the pistons, which act on the eccentric rods, the pistons prevent resetting the eccentric adjusting device due to varying directions of force acting on the eccentric adjusting forces. The eccentric rods, which interact with the pistons, are connected on both sides to the eccentric body.

Die Hydraulikkammern, in welchen die Kolben geführt sind, sind von dem Hublagerauge aus über Hydraulikölzulaufleitungen und mit Hydrauliköl beaufschlagbar bzw. befüllbar. Rückschlagventile verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikölzulaufleitungen. In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange ist ein Umschaltventil aufgenommen. Die Hydraulikkammern stehen über Hydraulikölablaufleitungen mit der Bohrung in Kontakt, welche das Umschaltventil aufnimmt. Die Schaltstellung des Umschaltventils bestimmt, welche der Hydraulikkammern mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung abhängt. The hydraulic chambers, in which the pistons are guided, can be acted upon or filled with hydraulic oil from the crank bearing eye via hydraulic oil supply lines. Check valves prevent backflow of the hydraulic oil from the hydraulic chambers back into the hydraulic oil supply lines. In a bore of the respective connecting rod, a changeover valve is received. The hydraulic chambers are in contact with the bore via hydraulic oil drain lines, which receives the changeover valve. The switching position of the switching valve determines which of the hydraulic chambers is filled with hydraulic oil and which of the hydraulic chambers is emptied, the adjustment direction or direction of rotation of the eccentric adjusting device depending on this.

Das aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Umschaltventil umfasst ein Betätigungselement, eine Rückstellfeder und ein Steuerkolben. That from the DE 10 2010 016 037 A1 known changeover valve comprises an actuating element, a return spring and a control piston.

Wie ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern geführten Kolben der Exzenterstangen einwirkt, den Hydraulikkammern vom Hublagerauge aus über die Hydraulikölzulaufleitungen zugeführt, wobei die jeweilige Pleuelstange derart mit dem Hublagerauge an der Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenlagerzapfen derselben, und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale angeordnet ist. As stated, the hydraulic oil acting on the pistons of the eccentric rods guided in the hydraulic chambers is fed to the hydraulic chambers from the crank bearing eye via the hydraulic oil supply lines, wherein the respective connecting rod engages with the crank bearing eye on the crankshaft such that between the crankshaft, namely a crankshaft journal the same, and the rod bearing eye a connecting rod bearing shell is arranged.

Über die Hydraulikölablaufleitungen können die Hydraulikkammern abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils entlüftet werden. Hiervon hängt die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung ab. Via the hydraulic oil drain lines, the hydraulic chambers can be vented depending on the switching position of the changeover valve. The adjustment direction or direction of rotation of the eccentric adjusting device depends on this.

Die DE 10 2012 112 461 A1 beschreibt einen weiteren Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, bei dem die Pleuellänge der Pleuelstangen variabel einstellbar ist. In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange ist wiederum ein Umschaltventil aufgenommen, welches einen Abgreifer umfasst. Über den Abgreifer ist das jeweilige Umschaltventil betätigbar, nämlich über eine am Abgreifer angreifende Betätigungseinrichtung. The DE 10 2012 112 461 A1 describes a further internal combustion engine with an adjustable compression ratio, in which the connecting rod length of the connecting rods is variably adjustable. In a bore of the respective connecting rod is in turn a Transfer valve included, which includes a pick-off. About the Abgreifer the respective changeover valve is actuated, namely via an attacking on Abgreifer actuator.

Es besteht Bedarf an einer Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, die bei einfacher Bauart eine zuverlässige Betätigung der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors zulässt. There is a need for an actuator for the change-over valves of an adjustable compression ratio internal combustion engine which, with a simple design, permits reliable operation of the change-over valves of an internal combustion engine.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis und einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Betätigungseinrichtung zu schaffen. The object of the invention is to provide a novel actuator for the switching valves of an internal combustion engine with adjustable compression ratio and an internal combustion engine with such an actuator.

Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind an dem Montagerahmen im Bereich mindestens einer der Montageschienen an mindestens einem Abschnitt derselben Führungselemente ausgebildet, die im jeweiligen Abschnitt der jeweiligen Montageschiene die jeweilige Verlagerungsschiene quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen. Die Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis verfügt über eine einfache Bauart und lässt eine zuverlässige Betätigung der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors zu. Es besteht keine Gefahr einer Fehlstellung zwischen Montagerahmen und Verlagerungselement. This object is achieved by an actuating device according to claim 1. According to the invention, at least one of the same guide elements are formed on the mounting frame in the region of at least one of the mounting rails, which guide the respective displacement rail transversely to the displacement direction of the respective mounting rail in the respective section of the respective mounting rail on both sides. The actuator for the switching valves of an engine with adjustable compression ratio has a simple design and allows a reliable operation of the switching valves of an internal combustion engine. There is no risk of misalignment between the mounting frame and displacement element.

Vorzugsweise sind an dem Montagerahmen im Bereich einer einzigen der Montageschienen an mehreren Abschnitten derselben Führungselemente ausgebildet, die im jeweiligen Abschnitt der Montageschiene die jeweilige Verlagerungsschiene quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen. Es besteht bei einfacher Bauart der Betätigungseinrichtung keine Gefahr einer Fehlstellung zwischen Montagerahmen und Verlagerungselement. Preferably, a plurality of sections of the same guide elements are formed on the mounting frame in the region of a single of the mounting rails, which guide the respective displacement rail transversely to the displacement direction of the same in each section of the mounting rail on both sides. There is a simple design of the actuator no risk of misalignment between the mounting frame and displacement element.

Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis ist in Patentanspruch 6 definiert. The internal combustion engine according to the invention with an adjustable compression ratio is defined in claim 6.

Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung derart an einem Kurbelgehäuse montiert, dass bezogen auf eine Drehrichtung der Pleuelstange diejenige Montageschiene, an welcher die Führungselemente ausgebildet sind, welche die jeweilige Verlagerungsschiene quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen, an einer Position angeordnet ist, an welcher eine Komponente der Bewegungsrichtung der jeweiligen Pleuelstange versucht das Verlagerungselement vom Montagerahmen wegzubewegen. Es besteht bei einfacher Bauart der Betätigungseinrichtung keine Gefahr einer Fehlstellung zwischen Montagerahmen und Verlagerungselement. Preferably, the actuating device is mounted on a crankcase such that with respect to a direction of rotation of the connecting rod that mounting rail, on which the guide elements are formed, which guide the respective displacement rail transversely to the displacement direction of the same seen on both sides, is arranged at a position at which a component of Direction of movement of the respective connecting rod tries to move the displacement element away from the mounting frame. There is a simple design of the actuator no risk of misalignment between the mounting frame and displacement element.

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: Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1 eine Pleuelstange mit Exzenter-Verstelleinrichtung und Umschaltventil; 1 a connecting rod with eccentric adjustment and changeover valve;

2 eine perspektivische Ansicht einer Betätigungseinrichtung nach dem Stand der Technik; 2 a perspective view of an actuator according to the prior art;

3 eine Draufsicht auf die Betätigungseinrichtung der 2; 3 a plan view of the actuator of the 2 ;

4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung; 4 a perspective view of an actuator according to the invention;

5 eine Draufsicht auf die Betätigungseinrichtung der 4; und 5 a plan view of the actuator of the 4 ; and

6 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch einen Verbrennungsmotor. 6 a partial cross section through an internal combustion engine.

1 zeigt eine Pleuelstange 1 eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis. Die Pleuelstange 1 weist einen Pleuelstangengrundkörper 7 mit einem Pleuellagerauge 2 und einem Hublagerauge 3 auf. 1 shows a connecting rod 1 an internal combustion engine with adjustable compression ratio. The connecting rod 1 has a connecting rod main body 7 with a connecting rod eye 2 and a bung eye 3 on.

Das Pleuellagerauge 2 dient der Anbindung der jeweiligen Pleuelstange 1 an einen Zylinderkolben 23 (6) eines jeweiligen Zylinders des Verbrennungsmotors. Das Hublagerauge 3 dient der Anbindung der jeweiligen Pleuelstange 1 an eine Kurbelwelle 24 (6) des Verbrennungsmotors. The connecting rod eye 2 serves the connection of the respective connecting rod 1 to a cylinder piston 23 ( 6 ) of a respective cylinder of the internal combustion engine. The eye bearing eye 3 serves the connection of the respective connecting rod 1 to a crankshaft 24 ( 6 ) of the internal combustion engine.

Die Pleuelstange 1 der 1 weist eine zumindest abschnittsweise in dem Pleuellagerauge 2 angeordnete, bevorzugt hydraulisch verstellbare Exzenter-Verstelleinrichtung 6 auf. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 weist eine exzentrisch zu einer Mittelachse 8 des Pleuellagerauges 2 angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einer Mittelachse auf, welche einen Kolbenbolzen 22 (6) aufnimmt. Über den Kolbenbolzen 22 ist die jeweilige Pleuelstange 1 an den Zylinderkolben 23 des jeweiligen Zylinders gekoppelt. The connecting rod 1 of the 1 has an at least partially in the connecting rod eye 2 arranged, preferably hydraulically adjustable eccentric adjustment 6 on. The eccentric adjusting device 6 has an eccentric to a central axis 8th of the connecting rod bearing eye 2 arranged piston pin bore with a central axis, which a piston pin 22 ( 6 ). About the piston pin 22 is the respective connecting rod 1 on the cylinder piston 23 coupled to the respective cylinder.

Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff der Pleuelstange 1. Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzentereinrichtung 6 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzentereinrichtung 6 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch mit Hydraulikfluid, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, in der Pleuelstangenanordnung 1 integrierte und in Hydraulikkammern geführte Kolben unterstützt, bzw. die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkenden Kräfte. The eccentric adjusting device 6 serves to adjust an effective connecting rod length leff of the connecting rod 1 , A rotation of the adjustable eccentric adjustment 6 is initiated by the action of mass and load forces of the internal combustion engine, which at a power stroke of the internal combustion engine to the eccentric 6 Act. During a power stroke, the directions of action of the change to the eccentric 6 acting forces continuously. The rotational movement or adjusting movement is acted upon by hydraulic fluid, in particular engine oil, in the connecting rod arrangement 1 integrated and guided in hydraulic chambers piston supports, or prevent the piston resetting the eccentric adjustment 6 due to varying force action directions of the eccentric adjusting device 6 acting forces.

Die Kolben der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 sind mittels Exzenterstangen 4, 5 beidseitig mit einem Exzenterkörper 9 der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkverbunden. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 kann die Kolben, die Exzenterstangen 4, 5 und den Exzenterkörper 9 aufweisen. Die Kolben der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 sind über in 1 nicht gezeigten Hydraulikflüssigkeitsleitungen von dem Hublagerauge 3 aus mit Hydraulikflüssigkeit über in 1 nicht gezeigte Rückschlagventile beaufschlagt. Die Rückschlagventile verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Kolbenvolumina der Kolben zurück in die Hydraulikflüssigkeitsleitungen in einen Motorinnenraum des Verbrennungsmotors. The pistons of the eccentric adjusting device 6 are by means of eccentric rods 4 . 5 on both sides with an eccentric body 9 the eccentric adjusting device 6 operatively connected. The eccentric adjusting device 6 can the pistons, the eccentric rods 4 . 5 and the eccentric body 9 exhibit. The pistons of the eccentric adjusting device 6 are over in 1 Hydraulic fluid lines, not shown, of the Bublagerauge 3 out with hydraulic fluid over in 1 Not shown check valves acted upon. The check valves prevent a backflow of the hydraulic fluid from the piston volumes of the pistons back into the hydraulic fluid lines in an engine compartment of the internal combustion engine.

In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange 1 ist ein Umschaltventil 10 aufgenommen. In a bore of the respective connecting rod 1 is a switching valve 10 added.

Die Hydraulikkammern der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 der jeweiligen Pleuelstange 1 stehen über Hydraulikflüssigkeitsleitungen mit der Bohrung in Kontakt, welche das Umschaltventil 10 aufnimmt. Die Schaltstellung des Umschaltventils 10 bestimmt, welche der Hydraulikkammern mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 abhängt. The hydraulic chambers of the eccentric adjustment 6 the respective connecting rod 1 are connected via hydraulic fluid lines with the bore in contact, which the changeover valve 10 receives. The switching position of the changeover valve 10 determines which of the hydraulic chambers filled with hydraulic oil and which of the hydraulic chambers is emptied, of which the adjustment direction or direction of rotation of the eccentric adjusting device 6 depends.

Das jeweilige Umschaltventil 10 der jeweiligen Pleuelstange 1 weist einen Abgreifer 12 auf. Über den Abgreifer 12 ist das jeweilige Umschaltventil 10 betätigbar, nämlich über eine am Abgreifer 12 angreifende Betätigungseinrichtung 11. Details des Umschaltventils 10 der jeweiligen Pleuelstange 1 und des Abgreifers 12 des jeweiligen Umschaltventils 10 sind dem angesprochenen Fachmann z.B. aus der DE 10 2012 112 461 A1 geläufig. The respective changeover valve 10 the respective connecting rod 1 has a picker 12 on. About the picker 12 is the respective changeover valve 10 operable, namely on one on Abgreifer 12 attacking actuator 11 , Details of the diverter valve 10 the respective connecting rod 1 and the tappet 12 of the respective changeover valve 10 are the addressed expert, for example from the DE 10 2012 112 461 A1 common.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft Details der Betätigungseinrichtung 11 für einen solchen Verbrennungsmotor mit variabel einstellbarem Verdichtungsverhältnis, nämlich eine Betätigungseinrichtung 11, die der Betätigung der Abgreifer 12 der Umschaltventile 10 mehrerer Pleuelstangen 1 dient. The present invention relates to details of the actuator 11 for such an internal combustion engine with variably adjustable compression ratio, namely an actuator 11 that the actuation of the tappers 12 the switching valves 10 several connecting rods 1 serves.

Eine Betätigungseinrichtung 11 zur Betätigung mehrerer Umschaltventile 10 eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis verfügt über mehrere Schaltgabeln 13, wobei jede der Schaltgabeln 13 jeweils mit einem Abgreifer 12 jeweils eines zu betätigenden Umschaltventils 10 zusammenwirkt. Alle Schaltgabeln 13 sind vorzugsweise an einer gemeinsamen Tragstruktur 14 befestigt. An actuating device 11 for actuating several changeover valves 10 an internal combustion engine with adjustable compression ratio has several shift forks 13 where each of the shift forks 13 each with a pick-off 12 each of a switching valve to be operated 10 interacts. All shift forks 13 are preferably on a common support structure 14 attached.

Die Tragstruktur 14 der Betätigungseinrichtung 11 weist einen Montagerahmen 15 sowie mindestens ein, vorzugsweise ein für alle Schaltgabeln 13 gemeinsames, relativ zum Montagerahmen 15 verlagerbares Verlagerungselement 16. Das Verlagerungselement 16 verfügt vorzugsweise über zwei parallel zueinander verlaufende Verlagerungsschienen 17, 18 die über einen Verbindungssteg 19 fest miteinander verbunden sind. An jeder Verlagerungsschiene 17, 18 des Verlagerungselements 16 sind mehrere Schaltgabeln 13 befestigt. Über den Montagerahmen 15 ist die gesamte Betätigungseinrichtung 11 am Kurbelgehäuse 25 (6) des Verbrennungsmotors montierbar, nämlich über nicht gezeigte Montageschrauben, die sich durch Montageöffnungen 20 im Montagerahmen 15 erstrecken. The supporting structure 14 the actuator 11 has a mounting frame 15 and at least one, preferably one for all shift forks 13 common, relative to the mounting frame 15 displaceable displacement element 16 , The displacement element 16 preferably has two mutually parallel displacement rails 17 . 18 via a connecting bridge 19 are firmly connected. At every shift rail 17 . 18 of the displacement element 16 are several shift forks 13 attached. About the mounting frame 15 is the entire actuator 11 on the crankcase 25 ( 6 ) of the internal combustion engine mountable, namely on mounting screws, not shown, extending through mounting holes 20 in the mounting frame 15 extend.

Das Verlagerungselement 16 der Betätigungseinrichtung 11, an welchem die Schaltgabeln 13 befestigt sind, ist relativ zum Montagerahmen 15 verlagerbar, nämlich in Richtung des Doppelpfeils 21. Der Montagerahmen 15 verfügt für jede Verlagerungsschiene 17 und 18 des Verlagerungselements 16 über eine Montageschiene 26 und 27, die ihrerseits parallel zueinander verlaufen, über Verbindungsstege 28 fest miteinander verbunden sind und sich unterhalb der Verlagerungsschienen 17 und 18 erstrecken. Die Montageöffnungen 20 sind im Bereich der Enden der Verbindungsstege 28 ausgebildet. Durch die Relativbewegung der Schaltgabeln 13 der Betätigungseinrichtung 11 bzw. des die Schaltgabeln 13 tragenden Verlagerungselements 16 relativ zum Montagerahmen 15 kann dann, wenn sich während eines Arbeitstakts eines Zylinders das in die jeweilige Pleuelstange 1 des jeweiligen Zylinders integrierte Umschaltventil 10 in den Bereich der jeweiligen Schaltgabel 13 der Betätigungseinrichtung 11 bewegt hat, der Abgreifer 12 des jeweiligen Umschaltventils 10 zur Betätigung desselben aktuiert werden. The displacement element 16 the actuator 11 on which the shift forks 13 are attached, is relative to the mounting frame 15 relocatable, namely in the direction of the double arrow 21 , The mounting frame 15 has for each shift rail 17 and 18 of the displacement element 16 via a mounting rail 26 and 27 , which in turn run parallel to each other, via connecting webs 28 are firmly connected and below the transfer rails 17 and 18 extend. The mounting holes 20 are in the area of the ends of the connecting webs 28 educated. By the relative movement of the shift forks 13 the actuator 11 or of the shift forks 13 carrying displacement element 16 relative to the mounting frame 15 can, if during a working cycle of a cylinder into the respective connecting rod 1 the respective cylinder integrated switching valve 10 in the area of the respective shift fork 13 the actuator 11 has moved, the pick-off 12 of the respective changeover valve 10 to actuate the same actuated.

Die Schaltgabeln 13 der Betätigungseinrichtung 11 sind demnach gemeinsam mit Hilfe des vorzugsweise für alle Schaltgabeln gemeinsamen Verlagerungselements 16 der Tragstruktur 14, an welchem die Schaltgabeln 13 befestigt sind, relativ zum Montagerahmen 15 der Tragstruktur 14 und damit relativ zu den Abgreifern 12 der Umschaltventile 10 verlagerbar, nämlich zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung der Schaltgabeln 13. Über die Schaltgabeln 13 der Betätigungseinrichtung 11 kann in der jeweiligen Schaltstellung eine definierte Schaltposition der Umschaltventile 10 der Pleuelstangen 1 des Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eingestellt werden. The shift forks 13 the actuator 11 are therefore common with the help of preferably common for all shift forks displacement element 16 the supporting structure 14 on which the shift forks 13 are fixed relative to the mounting frame 15 the supporting structure 14 and thus relative to the pickers 12 the switching valves 10 displaceable, namely between a first shift position and a second shift position of the shift forks 13 , About the shift forks 13 the actuator 11 can in the respective switching position a defined switching position of the changeover valves 10 the connecting rods 1 of the internal combustion engine can be set with an adjustable compression ratio.

Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt (siehe 2 und 3), dass das Verlagerungselement 16, nämlich die Verlagerungsschienen 17 und 18 des Verlagerungselements 16, am Montagerahmen 15, nämlich an den Montageschienen 26 und 27 des Montagerahmens 15, geführt sind, nämlich längsverschiebbar in Richtung des Doppelpfeils 21, wozu an den beiden Montageschienen 26 und 27 des Montagerahmens 15 Führungselemente 29 ausgebildet sind. Diese Führungselemente 29 sind gemäß 2 und 3 an einem äußeren Rand der Montageschiene 26 sowie einem äußeren Rand der Montageschiene 27 des Montagerahmens 15 an in Verlagerungsrichtung 21 gesehen seitlichen Enden der Montageschienen 26 und 27 ausgebildet, die so einen Führungsbereich mit der Breite Y1 für das Verlagerungselement 16 ausbilden. Die äußeren Ränder der Montageschienen 26, 27, an welchen die Führungselemente 29 ausgebildet sind, sind voneinander abgewandt. In Verlagerungsrichtung 21 des Verlagerungselements 16 gesehen ist die Breite des Verlagerungselements 16 an die Breite Y1 des durch die Führungselemente 29 definierten Führungsbereichs angepasst und zwar mit einem definierten Spiel. It is already known from the prior art (see 2 and 3 ) that the displacement element 16 namely, the displacement rails 17 and 18 of the displacement element 16 , on the mounting frame 15 namely on the mounting rails 26 and 27 of the mounting frame 15 , are guided, namely longitudinally displaceable in the direction of the double arrow 21 , including the two mounting rails 26 and 27 of the mounting frame 15 guide elements 29 are formed. These guide elements 29 are according to 2 and 3 on an outer edge of the mounting rail 26 and an outer edge of the mounting rail 27 of the mounting frame 15 in the direction of displacement 21 seen lateral ends of the mounting rails 26 and 27 formed, the so a guide region with the width Y1 for the displacement element 16 form. The outer edges of the mounting rails 26 . 27 to which the guide elements 29 are formed, are remote from each other. In relocation direction 21 of the displacement element 16 seen is the width of the displacement element 16 to the width Y1 of the guide elements 29 defined leadership area with a defined game.

Aus Gewichtsgründen und funktionalen Gründen ist der Montagerahmen 15 aus einem Aluminiumwerkstoff und das Verlagerungselement 16 aus einem Stahlwerkstoff gebildet. Diese unterschiedlichen Werkstoffe verfügen über unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, sodass abhängig von der aktuellen Temperatur des Verbrennungsmotors im Bereich der Betätigungseinrichtung 11 das Spiel zwischen dem Verlagerungselement 16 und dem Montagerahmen 17 variiert. Bei zu großem Spiel kann sich eine Fehlstellung zwischen Verlagerungselement 16 und Montagerahmen 15 ausbilden, bei zu geringem Spiel ist eine zu starke Reibung zwischen Verlagerungselement 16 und Montagerahmen 15 gegeben. For reasons of weight and functional reasons, the mounting frame 15 made of an aluminum material and the displacement element 16 made of a steel material. These different materials have different thermal expansion coefficients, so depending on the current temperature of the engine in the area of the actuator 11 the game between the displacement element 16 and the mounting frame 17 varied. Too big a game can be a misalignment between the displacement element 16 and mounting frame 15 training, too little play is too strong friction between displacement element 16 and mounting frame 15 given.

Um die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Betätigungseinrichtung 11 zu vermeiden, schlägt die Erfindung eine Betätigungseinrichtung 11 vor (siehe 4 und 5), bei welcher im Bereich mindestens einer der Montageschienen 26 und 27 des Montagerahmens 16, vorzugsweise im Bereich einer einzigen Montageschiene 27 des Montagerahmens 15, an mindestens einem Abschnitt derselben Führungselemente 29, 30 ausgebildet sind, die im jeweiligen Abschnitt der jeweiligen Montageschiene 27 die jeweilige Verlagerungsschiene 18 quer zur Verlagerungsrichtung 21 derselben gesehen beidseitig führen. Hierdurch wird ein Führungsbereich Y2 aufgespannt, der durch die Breite einer Verlagerungsschiene 18 bestimmt ist und nicht durch die Breite des gesamten Verlagerungselements 16. Daher wirken sich durch voneinander abweichende Wärmeausdehnungskoeffizienten bewirkte Veränderungen in den Abmessungen von Montagerahmen 15 und Verlagerungselement 16 weniger stark aus, sodass die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung 11 der 4 und 5 mit höherer Präzision geführt wird als die Betätigungseinrichtung 11 des Standes der Technik gemäß 2 und 3. To the disadvantages of the known from the prior art actuator 11 to avoid, the invention proposes an actuating device 11 before (see 4 and 5 ), in which in the area of at least one of the mounting rails 26 and 27 of the mounting frame 16 , preferably in the region of a single mounting rail 27 of the mounting frame 15 , on at least a portion of the same guide elements 29 . 30 are formed in the respective section of the respective mounting rail 27 the respective displacement rail 18 transverse to the direction of displacement 21 the same seen on both sides. As a result, a guide region Y2 is spanned, which is defined by the width of a displacement rail 18 is determined and not by the width of the entire displacement element 16 , Therefore, variations in the dimensions of mounting frames caused by divergent coefficients of thermal expansion affect 15 and displacement element 16 less strong, so that the actuator according to the invention 11 of the 4 and 5 is performed with higher precision than the actuator 11 of the prior art according to 2 and 3 ,

Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 11 (siehe 4 und 5) sind im Bereich einer einzigen Montageschiene 27 an mehreren Abschnitten derselben, vorzugsweise an sich gegenüberliegenden Endabschnitten derselben, die Führungselemente 29 und 30 ausgebildet, die im jeweiligen Abschnitt, insbesondere im jeweiligen Endabschnitt, der Montageschiene 27 die jeweilige Verlagerungsschiene 18 quer zur Verlagerungsrichtung 21 derselben gesehen beidseitig führen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung 11 wirken sich die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Montagerahmen 15 und Verlagerungselement 16 weniger stark auf den Führungsbereich Y2 der Betätigungseinrichtung 11 aus, sodass die Gefahr einer Fehlstellung zwischen Verlagerungselement 16 und Montagerahmen 15 reduziert wird. In the illustrated, preferred embodiment of the actuator according to the invention 11 (please refer 4 and 5 ) are in the range of a single mounting rail 27 at several portions of the same, preferably at opposite end portions thereof, the guide elements 29 and 30 formed in the respective section, in particular in the respective end portion of the mounting rail 27 the respective displacement rail 18 transverse to the direction of displacement 21 the same seen on both sides. Due to the inventive design of the actuator 11 affect the different thermal expansion coefficients of mounting frame 15 and displacement element 16 less on the guide area Y2 of the actuator 11 out, so the risk of misalignment between relocating element 16 and mounting frame 15 is reduced.

6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verbrennungsmotor 1 im Bereich einer Pleuelstange 1, die über ihr Pleuellagerauge 2 an den Zylinderkolben 23 und über ihr Hublageauge 3 an die Kurbelwelle 24 angebunden ist, sowie im Bereich der Betätigungseinrichtung 11, von der lediglich die Schaltgabel 13 gezeigt ist, die mit dem Abgreifer 12 des Umschaltventils 10 der gezeigten Pleuelstange 1 zusammenwirkt. 6 shows a section of an internal combustion engine 1 in the area of a connecting rod 1 passing over their connecting rod eye 2 on the cylinder piston 23 and about her haulage eye 3 to the crankshaft 24 is connected, as well as in the area of the actuating device 11 , of which only the shift fork 13 shown is with the picker 12 the changeover valve 10 the connecting rod shown 1 interacts.

Dann, wenn, wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel der 4 und 5 gezeigt, die Betätigungseinrichtung 11 derart ausgebildet ist, dass lediglich an einer einzigen Montageschiene 27 sich gegenüberliegende Führungselemente 29, 30 zur Führung der jeweiligen Verlagerungsschiene 18 ausgebildet sind, ist die Betätigungseinrichtung 11 definiert am Kurbelgehäuse 25 des Verbrennungsmotors 1 montiert. Then, if, as in the preferred embodiment of 4 and 5 shown, the actuator 11 is formed such that only on a single mounting rail 27 opposing guide elements 29 . 30 for guiding the respective displacement rail 18 are formed, is the actuator 11 defined on the crankcase 25 of the internal combustion engine 1 assembled.

Diese definierte Montage der Betätigungseinrichtung 11 am Kurbelgehäuse 25 erfolgt derart, dass bezogen auf eine Drehrichtung 31 der Kurbelwelle 24 und damit der Pleuelstange 1 diejenige Montageschiene 27, an welcher die Führungselemente 29, 30 ausgebildet sind, welche die jeweilige Führungsschiene 27 quer zur Verlagerungsrichtung 21 derselben gesehen beidseitig führen, an einer Position angeordnet ist, an welcher eine Komponente der Bewegungsrichtung 31 der jeweiligen Pleuelstange 1 versucht, das Verlagerungselement 16 vom Montagerahmen 15 wegzubewegen, nämlich in der Einbauposition der 6 versucht das Verlagerungselement 16 vom Montagerahmen 15 abzuheben. Hierbei handelt es sich um diejenige Montageschiene, die in Bewegungsrichtung 31 der Pleuelstange 11 gesehen bewegungsrichtungsabwärts positioniert ist. Durch diese Montageposition der Betätigungseinrichtung 11 am Kurbelgehäuse 25 besteht keine Gefahr, dass das Verlagerungselement 16 der Betätigungseinrichtung 11 vom Montagerahmen 15 abgehoben wird und so eine Fehlstellung relativ zum Montagerahmen 15 einnimmt. Eine beim Umschalten wirkende Betätigungskraft drückt das Verlagerungselement 16 gegen den Montagerahmen 15. Hierbei entstehende Abstützkräfte erzeugen Reibung, die ein Abheben des Verlagerungselements 16 vom Montagerahmen 15 verhindern. This defined assembly of the actuator 11 on the crankcase 25 takes place such that, based on a direction of rotation 31 the crankshaft 24 and thus the connecting rod 1 the mounting rail 27 on which the guide elements 29 . 30 are formed, which the respective guide rail 27 transverse to the direction of displacement 21 the same seen on both sides, is arranged at a position at which a component of the direction of movement 31 the respective connecting rod 1 tried the displacement element 16 from mounting frame 15 wegzubewegen, namely in the installation position of the 6 tries the displacement element 16 from the mounting frame 15 withdraw. This is the mounting rail that moves in the direction of movement 31 the connecting rod 11 seen moving direction is positioned downstream. By this mounting position of the actuator 11 on the crankcase 25 there is no danger that the displacement element 16 the actuator 11 from the mounting frame 15 is lifted and so a misalignment relative to the mounting frame 15 occupies. An operating force acting upon switching pushes the displacement element 16 against the mounting frame 15 , This resulting support forces generate friction, a lifting of the displacement element 16 from the mounting frame 15 prevent.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010016037 A1 [0003, 0004, 0007]
DE 102012112461 A1 [0010, 0031]

Claims

Actuating device ( 11 ) for changeover valves ( 10 ) of an internal combustion engine with adjustable compression ratio, each switching valve ( 10 ) controlling a hydraulic oil flow in hydraulic chambers of an eccentric adjusting device of a respective connecting rod ( 1 ) of the internal combustion engine, each switching valve ( 10 ) a pick-off ( 12 ) provided by the actuator ( 11 ) is operable, wherein the actuating device ( 11 ) for each changeover valve ( 10 ) and thus for each operated Abgreifer ( 12 ) a shift fork ( 13 ), which on a support structure ( 14 ), the support structure ( 14 ) a mounting frame ( 15 ) from mutually parallel mounting rails ( 26 . 27 ) and a relative to the mounting frame ( 15 ) displaceable displacement element ( 16 ) of mutually parallel displacement rails ( 17 . 18 ), wherein the shift forks ( 13 ) at the transfer rails ( 17 . 18 ) of the displacement element ( 16 ) and via the respective displacement rail ( 17 . 18 ) relative to the mounting frame ( 15 ) are longitudinally displaceable, characterized in that on the mounting frame ( 15 ) in the region of at least one of the mounting rails ( 26 . 27 ) on at least a portion of the same guide elements ( 29 . 30 ) are formed in the respective section of the respective mounting rail ( 26 . 27 ) the respective displacement rail ( 17 . 18 ) transverse to the displacement direction of the same seen on both sides.

Actuating device according to claim 1, characterized in that the shift forks ( 13 ) on one for all shift forks ( 13 ) common displacement element ( 15 ) are attached.

Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that on the mounting frame ( 15 ) in the area of a single of the mounting rails ( 27 ) at several sections of the same guide elements ( 29 . 30 ) are formed in the respective section of the mounting rail ( 27 ) the respective displacement rail ( 18 ) transverse to the displacement direction of the same seen on both sides.

Actuating device according to claim 3, characterized in that (on two lateral, opposite end portions of the respective mounting rail 27 ) Guide elements ( 29 . 30 ) are formed in the respective end portion of the mounting rail ( 27 ) the respective displacement rail ( 18 ) transverse to the displacement direction of the same seen on both sides.

Actuating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mounting frame ( 15 ) of an aluminum material and the displacement element ( 16 ) consists of a steel material.

Combustion engine, which has an adjustable compression ratio, with multiple connecting rods ( 1 ), each one in a connecting rod eye ( 2 ) and / or a bung eye ( 3 ), hydraulically adjustable eccentric adjusting device ( 6 ) for adjusting an effective connecting rod length (leff) of the respective connecting rod eye ( 2 ), wherein a displacement of the eccentric adjusting device ( 6 ) by means of a switching valve ( 10 ) is controllable, characterized in that the switching valves ( 10 ) from an actuator ( 11 ) can be actuated according to one of claims 1 to 5.

Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the actuating device ( 11 ) on a crankcase ( 25 ) is mounted, that with respect to a direction of rotation of the connecting rod ( 1 ) the mounting rail ( 27 ), on which the guide elements ( 29 . 30 ) are formed, which the respective displacement rail ( 18 ) transverse to the displacement direction of the same seen on both sides, is arranged at a position at which a component of the direction of movement of the respective connecting rod ( 1 ) the displacement element ( 16 ) from the mounting frame ( 15 ) move away.