DE102016102530A1

DE102016102530A1 - Pleuel für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016102530A1
Application number: DE102016102530.5A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schulze; Alexander Diehm
Original assignee: Hilite Germany GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pleuel für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung wenigstens einen Kolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist. Erfindungsgemäß ist ein Druckspeicher vorgesehen, welcher mit der Ölversorgung des Pleuels verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Pleuel für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung wenigstens einen Kolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist.
Stand der Technik
Bei Brennkraftmaschinen wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus. Unter Verdichtungsverhältnis wird im Allgemeinen das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Ottomotoren, die ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ der Brennkraftmaschine vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich einer Brennkraftmaschine kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. Zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses sind beispielsweise Systeme mit variabler Pleuelstangenlänge bekannt, welche mit Hilfe von hydraulischen Umschaltventilen eine Exzenter-Verstelleinrichtung eines Pleuels betätigen.
Offenbarung der Erfindung
In der Pleuelstellung epsilon low bewirken Zugkräfte am oberen Pleuelauge (Massenkräfte) ein Drehmoment am Exzenter und dadurch eine Druckbeaufschlagung der rechten Stützkammer (MKS-Stützkammer). Durch Ölkompressibilität, Leckage oder Rückfluss durch das MKS-Rückschlagventil kann es zu einem leichten Absinken (Mikrobewegung) des MKS-Kolbens kommen. Gleichzeitig hebt sich der GKS-Kolben und saugt Öl aus der Ölversorgung an.
Dabei kann der zur Pleuellagerschmierung erforderliche Öldruck kurzzeitig und periodisch einbrechen und Lagerschalenschäden verursachen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein dahingehend verbessertes Pleuel bereitzustellen.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Pleuel 1 für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine in Pleuelstellung epsilon high (ε high) und epsilon low (ε low) mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung 2 zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 kann einen mit einem ein- oder mehrteiligen Exzenterhebel 4 zusammenwirkenden Exzenter 3 aufweisen. Ein Verstellweg der Exzenter-Verstelleinrichtung ist mittels eines Umschaltventils 5 verstellbar.
Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirken. Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch einen oder mehrere mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere mit Motoröl beaufschlagte, im Pleuel 1 integrierte Kolben 6, 6‘ unterstützt, bzw. die Kolben 6, 6‘ verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 2 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 2 wirkenden Kräfte.
Der Kolben 6, 6‘ ist jeweils in einer Zylinderbohrung 7, 7‘ im Pleuelkörpers 8 verschiebbar geführt und mit einer Stützstange 12, 12‘ verbunden. Weiter sind jeweils eine Zulaufleitung 9, 9‘ zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit von einem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine in eine durch die Zylinderbohrung 7, 7‘ gebildete Hydraulikkammer (Stützkammer) 10, 10‘ sowie eine Ablaufleitung zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikkammer 10, 10‘ in einen Ölkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehen. In der Zulaufleitung 9, 9‘ ist ein Rückschlagventil 11, 11‘ angeordnet, welches einen Rückfluss von der Hydraulikkammer 10, 10‘ in die Zulaufleitung 9, 9‘ verhindert, ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammer 10, 10‘ jedoch ermöglicht.
In der Pleuelstellung epsilon low, die in 2 dargestellt ist, bewirken durch einen Pfeil 13 verdeutlichte Zugkräfte (Massenkräfte) am oberen Pleuelauge ein Drehmoment (dargestellt durch den Pfeil 19) am Exzenter 3 und dadurch eine Druckbeaufschlagung der rechten Stützkammer (MKS-Seite) 10‘. Durch Ölkompressibilität, Leckage oder Rückfluss durch das MKS-Rückschlagventil 11‘ kann es zu einem leichten Absinken (Mikrobewegung) des MKS-Kolbens 6‘ kommen. Gleichzeitig hebt sich der GKS-Kolben 6 und saugt Öl aus der Ölversorgung an. Dabei kann der zur Pleuellagerschmierung erforderliche Öldruck kurzzeitig und periodisch einbrechen und Lagerschalenschäden verursachen.
Erfindungsgemäß ist daher ein Druckspeicher 14 vorgesehen, welcher mit der Ölversorgung des Pleuels 1 verbunden ist. Der Druckspeicher 14 kann ebenso als Pulsationsdämpfer angesehen werden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der Druckspeicher als federbelasteter Kolben 15 ausgebildet. Der Druckspeicher 14, d.h. die Vorderseite des federbelasteten Kolbens 15, wird mit der Ölversorgung 16 des Pleuels 1 am unteren Pleuelauge 17 verbunden. Die Verbindung kann, wie in 2 ersichtlich, auch an der Zulaufleitung 9, 9‘ zu einer der Stützkammern 10, 10‘ vorgesehen sein.
Die Rückseite des Kolbens 15 weist Mittel zur Entlüftung zum Atmosphären-/ bzw. Kurbelgehäusedruck auf.
Idealerweise ist die Vorspannung der Feder 18 so bemessen, dass der Kolben 15 schon bei Öldrücken unterhalb des minimalen Betriebsöldruckes zumindest teilweise aus seiner federbelasteten Endlage ausgelenkt wird.
Der Druckspeicher 14, der vorteilhafterweise in dem Pleuelkörper 8 integriert vorgesehen ist, stellt in diesem Zustand gespeichertes Öl zur Verfügung und reduziert so die Druckeinbrüche. Auf dieselbe Art wirkt der Druckspeicher 14 auch beim Schalten des Pleuels 1 von low nach high. Auch dieser Vorgang geschieht durch die periodisch auftretenden Massenkräfte schrittweise und ruckartig. Während der zwischen den Massenkräften (Zugkräften, siehe Pfeil 13) auftretenden Druckkräften (Massen- und Gaskräfte) hat der Druckspeicher 14 Gelegenheit, sich wieder zu füllen.
Der Druckspeicher 14 wirkt genauso in der Stellung epsilon high bei großen Gaskräften.

Claims

Pleuel für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung wenigstens einen Kolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckspeicher vorgesehen ist, welcher mit der Ölversorgung des Pleuels verbunden ist.
Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher als federbelasteter Kolben ausgebildet ist.
Pleuel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben auf seiner Rückseite Mittel zur Entlüftung aufweist.
Pleuel nach Anspruch einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher in einem Pleuelkörper integriert vorgesehen ist.