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Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis.
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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.
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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. Der Exzenterkörper weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt des Pleuellagerauges angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einem Mittelpunkt auf, wobei die Kolbenbolzenbohrung einen Kolbenbolzen aufnimmt.
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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.
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Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung eines Verbrennungsmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis 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 der Exzenter-Verstelleinrichtung 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 zu beiden Seiten des Exzenterkörpers an denselben angebunden. Die Hydraulikkammern, in welchen die Kolben geführt sind, sind von dem Hublagerauge aus über Hydraulikölzulaufleitungen und mit Hydrauliköl beaufschlagbar bzw. befüllbar.
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Rückschlagventile der jeweiligen Pleuelstange 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. Das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern geführten Kolben der Exzenterstangen einwirkt, wird den Hydraulikkammern vom Hublagerauge der jeweiligen Pleuelstange 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. Das Hydrauliköl wird über die Kurbelwelle zugeführt und gelangt über die Pleuellagerschale und das Hublagerauge in die Hydraulikölzulaufleitungen. Über die Hydraulikölablaufleitungen können die Hydraulikkammern abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils entlüftet werden. Hiervon hängt die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung ab.
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Die
DE 10 2012 019 176 A1 zeigt einen weiteren Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis. Hierbei ist die Kurbelwelle zur variablen Einstellung des Verdichtungsverhältnisses in einem im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors schwenkbeweglich befestigten Rahmen angeordnet, wobei der Rahmen eine Schmierölversorgung für die Kurbelwelle umfasst.
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Aus der
DE 102 07 750 B4 sind Details eines Hydrauliksystems eines Verbrennungsmotors für das Bewirken einer Pleuelstangen-Längenänderung in Zusammenwirkung mit einem Motorschmiersystem bekannt. Das Hydrauliksystem verfügt über mehrere Ölpumpen, einen Sumpf, einen Filter, ein Rückschlagventil und ein Steuerventil.
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Aus der
US 5,501,190 A ist ein Verbrennungsmotor bekannt, wobei erste Pumpen Lager im Bereich der Kurbelwelle mit Hydrauliköl versorgen, wobei zweite Pumpen Zylinder mit Hydrauliköl versorgen, und wobei eine dritte Pumpe einen Ansaugkrümmer mit Hydrauliköl versorgt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotors mit verbesserter Hydraulikölversorgung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind Hauptlager der Kurbelwelle mit Hilfe eines mindestens eine erste Ölpumpe aufweisenden ersten Hydraulikölkreislaufs über eine Hauptlagergalerie zur Schmierung mit Hydrauliköl versorgbar sind. Das Hublagerauge der oder jeder Pleuelstange ist mit Hilfe eines mindestens eine zweite Ölpumpe aufweisenden, unabhängigen zweiten Hydraulikölkreislaufs über die Kurbelwelle mit Hydrauliköl versorgbar. Beim erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor dient der erste Hydraulikölkreislauf der Hydraulikölversorgung der Hauptlagerstellen der Kurbelwelle. Der zweite Hydraulikölkreislauf dient der Hydraulikölversorgung des kurbelwellenseitigen Hublagerauges der oder jeder Pleuelstange. Die Hydraulikölkreisläufe verfügen über separate, unabhängige Ölpumpen, wobei die Ölpumpen beider unabhängigen Hydraulikölkreisläufe Hydrauliköl vorzugsweise aus einem gemeinsamen Ölvorratsbehälter fördern. Die beiden unabhängigen Hydraulikölkreisläufe zweigen demnach nicht voneinander ab und fördern Öl aus dem Ölvorratsbehälter.
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Die Hydraulikölversorgung der kurbelwellenseitigen Hublageraugen der Pleuelstangen ist funktional von der Hydraulikölversorgung der Hauptlagerstellen der Kurbelwelle getrennt. Die Hydraulikölversorgung der Hauptlagerstellen der Kurbelwelle über den ersten Hydraulikölkreislauf ist an die Bedürfnisse der Hauptlagerstellen angepasst, wobei die Hydraulikölversorgung der kurbelwellenseitigen Hublageraugen über den jeweiligen zweiten Hydraulikölkreislauf an die Bedürfnisse der Pleuelstangen angepasst ist, bei einem Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis insbesondere an die Bedürfnisse von Exzenter-Verstelleinrichtungen. So kann z.B. bei geringen Drehzahlen des Verbrennungsmotors und damit einer ersten Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs über den jeweiligen zweiten Hydraulikölkreislauf eine optimale Druckversorgung für die Hublageraugen der Pleuelstangen gewährleistet werden.
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Nach einer ersten Alternative der Erfindung ist zusätzlich zu den Hauptlagern der Kurbelwelle mindestens ein Zylinderkopf inklusive von Nockenwellenlagern und/oder Nockenwellenverstellern der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle über die oder jede erste Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs mit Hydrauliköl versorgbar. Nockenwellenlager und/oder Nockenwellenversteller können so an die Bedürfnisse angepasst mit Hydrauliköl versorgt werden. In diesem Fall sind dann bis auf die Pleuel vorzugsweise auch die restlichen Baugruppen des Motors über die oder jede erste Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs mit Hydrauliköl versorgbar, wobei zu diesen restlichen Baugruppen des Motors ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle und/oder ein Kettenspanner und/oder bei turboaufgeladenen Motoren mindestens ein Turbolader gehören.
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Nach einer zweiten Alternative der Erfindung ist zusätzlich zu dem Hublagerauge der oder jeder Pleuelstange mindestens ein Zylinderkopf inklusive von Nockenwellenlagern und/oder Nockenwellenverstellern der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle über die oder jede zweite Ölpumpe des zweiten Hydraulikölkreislaufs mit Hydrauliköl versorgbar. Die Nockenwellenlager und/oder die Nockenwellenversteller können auch bei der zweiten Alternative der Erfindung gezielt an die Bedürfnisse angepasst mit Hydrauliköl versorgt werden. In diesem Fall sind restliche Baugruppen des Motors über die oder jede erste Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs mit Hydrauliköl versorgbar, wobei zu diesen restlichen Baugruppen des Motors ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle und/oder ein Kettenspanner und/oder bei turboaufgeladenen Motoren mindestens ein Turbolader gehören.
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Nach einer dritten Alternative der Erfindung ist mindestens ein Zylinderkopf über die oder jede erste Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs und über die oder jede zweite Ölpumpe des zweiten Hydraulikölkreislaufs mit Hydrauliköl versorgbar, nämlich derart, dass eine erste Gruppe von Nockenwellenlagern der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle über den ersten Hydraulikölkreislauf mit Hydrauliköl versorgbar ist, und dass eine zweite Gruppe von Nockenwellenlagern und Nockenwellenversteller der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle über den zweiten Hydraulikölkreislauf mit Hydrauliköl versorgbar ist. Zu der zweiten Gruppe von Nockenwellenlagern gehört das oder jedes hochbelastete Nockenwellenlager im Bereich eines Steuertriebs des Motors. Die Nockenwellenlager und/oder die Nockenwellenversteller können auch bei der dritten Alternative der Erfindung gezielt an die Bedürfnisse angepasst mit Hydrauliköl versorgt werden. Restliche Baugruppen des Motors sind wiederum über die oder jede erste Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs mit Hydrauliköl versorgbar, wobei zu diesen restlichen Baugruppen des Motors ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle und/oder ein Kettenspanner und/oder bei turboaufgeladenen Motoren mindestens ein Turbolader gehören.
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Vorzugsweise ist bei allen obigen Alternativen ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle über die oder jede erste Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs mit Hydrauliköl versorgbar. Die Versorgung des Steuertriebs mit Hydrauliköl über den ersten Hydraulikölkreislauf ist besonders vorteilhaft.
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Vorzugsweise umfasst bei allen obigen Alternativen der zweite Hydraulikölkreislauf stromabwärts seiner Ölpumpe ein Schaltventil und stromabwärts des Schaltventils einen Druckgeber, wobei dann, wenn der Druckgeber des zweiten Hydraulikölkreislaufs einen Öldruck im zweiten Hydraulikölkreislauf misst, der kleiner als ein Grenzwert ist, das Schaltventil eine erste Schaltstellung einnimmt, in der das von der Ölpumpe des zweiten Hydraulikölkreislaufs geförderte Öl dem zweiten Hydraulikölkreislauf zuführbar ist, wohingegen dann, wenn der Druckgeber des zweiten Hydraulikölkreislaufs einen Öldruck im zweiten Hydraulikölkreislauf misst, der größer als ein Grenzwert ist, das Schaltventil eine zweite Schaltstellung einnimmt, in der das von der Ölpumpe geförderte Öl dem ersten Hydraulikölkreislauf zuführbar ist, und zwar über ein zwischen den zweiten Hydraulikölkreislauf und den ersten Hydraulikölkreislauf stromabwärts des Schaltventils geschaltetes Rückschlagventil, welches eine Ölströmung vom ersten Hydraulikölkreislauf in den zweiten Hydraulikölkreislauf unterbindet jedoch vom zweiten Hydraulikölkreislauf in den ersten Hydraulikölkreislauf zulässt. Sollte die Ölpumpe des zweiten Hydraulikölkreislaufs zu viel Hydrauliköl fördern, so ist dieses dem ersten Hydraulikölkreislauf über das Rückschlagventil zuführbar. Das Fördervolumen der oder jeder Ölpumpe des ersten Hydraulikölkreislaufs kann dann entsprechend angepasst werden. Eine Überschussförderung der Ölpumpe des zweiten Hydraulikölkreislaufs ist dem ersten Hydraulikölkreislauf einfach zuführbar.
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Obwohl die Erfindung sowohl bei Verbrennungsmotoren mit konstantem Verdichtungsverhältnis als auch bei Verbrennungsmotoren mit variablem Verdichtungsverhältnis Verwendung finden kann, ist der Einsatz der Erfindung bei Verbrennungsmotoren mit variablem Verdichtungsverhältnis besonders bevorzugt. Bei einem Verbrennungsmotoren mit variablem Verdichtungsverhältnis dient der zweite Hydraulikölkreislauf der Versorgung der Hublageraugen der Pleuelstangen sowie ausgehend von den Hublageraugen zumindest der Versorgung der Exzenter-Verstelleinrichtungen der Pleuelstangen jeweils mit Hydrauliköl.
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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:
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1 ein Hydraulikölschema eines ersten erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;
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2 ein Hydraulikölschema eines zweiten erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;
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3 ein Hydraulikölschema eines dritten erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;
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4 eine Pleuelstange eines Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis.
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4 zeigt eine Pleuelstange 1 eines Verbrennungsmotors mit variabel einstellbarem Verdichtungsverhältnis. Die Pleuelstange 1 weist einen Pleuelstangengrundkörper 7 mit einem Pleuellagerauge 2 und einem Hublagerauge 3 auf.
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Das Pleuellagerauge 2 dient der Anbindung der jeweiligen Pleuelstange 1 an einen Zylinderkolben (nicht gezeigt) eines jeweiligen Zylinders 12 des Verbrennungsmotors.
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Das Hublagerauge 3 dient der Anbindung der jeweiligen Pleuelstange 1 an eine Kurbelwelle 14 (siehe 1, 2, 3) des Verbrennungsmotors.
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Die Pleuelstange 1 der 4 weist eine zumindest abschnittsweise in dem Pleuellagerauge 2 angeordnete, bevorzugt hydraulisch verstellbare Exzenter-Verstelleinrichtung 6 auf.
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Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 weist eine exzentrisch zu einer Mittelachse 8 des Pleuellagerauges 2 angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einer Mittelachse auf, welche einen Kolbenbolzen (nicht sichtbar) aufnimmt. Über den Kolbenbolzen ist die jeweilige Pleuelstange 1 an den Zylinderkolben des jeweiligen Zylinders 12 gekoppelt.
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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.
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Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch mit Hydrauliköl, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, in der Pleuelstange 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.
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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 4 nicht sichtbare Hydraulikölleitungen von dem Hublagerauge 3 aus mit Hydrauliköl über in 4 nicht sichtbare Rückschlagventile beaufschlagt. Die Rückschlagventile verhindern dabei ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Kolbenvolumina der Kolben zurück in die Hydraulikölleitungen in einen Motorinnenraum des Verbrennungsmotors.
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In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange 1 ist ein Umschaltventil 10 aufgenommen.
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Die Hydraulikkammern der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 der jeweiligen Pleuelstange 1 stehen über Hydraulikölleitungen 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.
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Das jeweilige Umschaltventil
10 der jeweiligen Pleuelstange
1 weist einen Abgreifer
11 auf. Über den Abgreifer
11 ist das jeweilige Umschaltventil
10 betätigbar, nämlich über eine am Abgreifer
11 angreifende Betätigungseinrichtung
11. Details des Umschaltventils
10 der jeweiligen Pleuelstange
1 und des Abgreifers
11 des jeweiligen Umschaltventils
10 sind dem angesprochenen Fachmann z.B. aus der
DE 10 2012 112 461 A1 geläufig.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun solche Details des Verbrennungsmotors mit vorzugsweise variablem Verdichtungsverhältnis, die eine zuverlässige Hydraulikölversorgung der Kurbelwelle 14 sowie darüber hinaus eine zuverlässige Versorgung der Pleuelstangen 1, insbesondere der Exzenter-Verstelleinrichtungen 6 der Pleuelstangen 1, mit Hydrauliköl bzw. Motoröl gewährleisten.
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Obwohl die Erfindung nachfolgend für einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis beschrieben wird, kann die Erfindung auch bei einem Verbrennungsmotoren mit konstantem Verdichtungsverhältnis zum Einsatz kommen.
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Der Verbrennungsmotor verfügt über einen ersten Hydraulikölkreislauf 15, welcher der Versorgung von Hauptlagern 16 der Kurbelwelle 14 mit Hydrauliköl bzw. mit Motoröl zur Schmierung dient.
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So verfügt dieser erste Hydraulikölkreislauf 15 über mindestens eine erste Ölpumpe, in den gezeigten Ausführungsbeispielen über die ersten Ölpumpen 17 und 18, über die aus einem Ölvorratsbehälter 19 Hydrauliköl bzw. Motoröl ansaugbar ist, wobei dieses von den Ölpumpen 17, 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 angesaugte Öl den Hauptlagern 16 der Kurbelwelle 14 über eine sogenannte Hauptlagergalerie 20 zuführbar ist.
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Ausgehend von der Hauptlagergalerie 20 ist jedem Hauptlager 16 der Kurbelwelle 14 gemäß 1, 2 und 3 ein Teilstrom an Hydrauliköl bzw. Motoröl zur Schmierung der jeweiligen Hauptlagerstelle 16 der Kurbelwelle 14 zuführbar. Bei dem in 1, 2, 3 ganz rechts gezeigten Hauptlager 16 der Kurbelwelle 14 handelt es sich um das sogenannte Stützlager der Kurbelwelle 14.
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Gemäß 1, 2, 3 ist in den ersten Hydraulikölkreislauf 15 vorzugsweise ein insbesondere als Ölwasserwärmetauscher ausgebildeter Wärmetauscher 21 zur Temperierung des Hydrauliköls bzw. Motoröls sowie ein Ölfilter 22 zur Reinigung des Hydrauliköls bzw. Motoröls integriert.
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Ferner zeigt 1, 2, 3 einen Druckgeber 23 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15, mit Hilfe dessen ein im ersten Hydraulikölkreislauf 15 herrschender Öldruck messbar ist, um abhängig hiervon eine Förderleistung der Ölpumpe 17 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 anzupassen. Die in ihrer Förderleistung regelbare Ölpumpe 17 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 ist parallel zu der in ihrer Förderleistung nicht regelbaren Ölpumpe 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 geschaltet.
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Zur Versorgung zumindest der Hublageraugen 3 der Pleuelstangen 1 und im Falle eines Verbrennungsmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis weiterhin zur Versorgung zumindest der Exzenter-Verstelleinrichtungen 6 der Pleuelstangen 1 mit Hydrauliköl umfasst der Verbrennungsmotor gemäß 1, 2, 3 weiterhin einen zweiten Hydraulikölkreislauf 24. Bei diesem zweiten Hydraulikölkreislauf 24 handelt es sich um einen vom ersten Hydraulikölkreislauf 15 unabhängigen bzw. selbständigen Hydraulikölkreislauf mit mindestens einer zweiten Ölpumpe 25, in den gezeigten Ausführungsbeispielen einer einzigen zweiten Ölpumpe 25, die ebenfalls aus dem Ölvorratsbehälter 19 Hydrauliköl ansaugt.
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Über diesen zweiten Hydraulikölkreislauf 24 sind die kurbelwellenseitigen Hublageraugen 3 der Pleuelstangen und bei einem Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis über die Hublageraugen 3 auch die Exzenter-Verstelleinrichtungen 6 der Pleuelstangen 1 mit Hydrauliköl, nämlich Motoröl, versorgbar.
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Über diesen zweiten Hydraulikölkreislauf 24 ist das Hydrauliköl, welches der Versorgung der Pleuelstangen 1 dient, über eine Zentral-Öleinspeisung 29 in die Kurbelwelle 14 und über in die Kurbelwelle 14 integrierte Ölleitungen den Hublageraugen 3 und über die Hublageraugen 3 den Exzenter-Verstelleinrichtungen 6 der Pleuelstangen 1 zuführbar.
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Die Versorgung der kurbelwellenseitigen Hublageraugen 3 der Pleuelstangen 1 und bei einem Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis zusätzlich die Versorgung der Exzenter-Verstelleinrichtungen 6 der Pleuelstangen 1 ist demnach funktional getrennt von der Versorgung der Hauptlager 16 der Kurbelwelle 14 mit Hydrauliköl.
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Der erste Hydraulikölkreislauf 15 und der zweite Hydraulikölkreislauf 24 sind stromabwärts der Ölpumpe 25 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 sowie stromabwärts eines Steuerventils 26 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 über ein Rückschlagventil 27 miteinander gekoppelt. Das Rückschlagventil 27 lässt dabei eine Ölströmung vom zweiten Hydraulikölkreislauf 24 in den ersten Hydraulikölkreislauf 15 hinein zu, unterbindet jedoch eine umgekehrte Ölströmung vom ersten Hydraulikölkreislauf 15 in Richtung auf den zweiten Hydraulikölkreislauf 24.
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Bei der Ölpumpe 25 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 handelt es sich vorzugsweise um eine Ölpumpe mit variabel einstellbarem Fördervolumen.
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Der zweite Hydraulikölkreislauf 24 verfügt ebenso wie der erste Hydraulikölkreislauf 15 über einen Druckgeber 28. Mit Hilfe des Druckgebers 28, der stromabwärts des Schaltventils 26 positioniert ist, kann ein Hydrauliköldruck, der im zweiten Hydraulikölkreislauf 24 unmittelbar stromaufwärts der Zentral-Öleinspeisung 29 herrscht, gemessen werden. Dann, wenn der vom Druckgeber 28 gemessene Hydrauliköldruck im zweiten Hydraulikölkreislauf 24 kleiner als ein Grenzwert ist, nimmt das Schaltventil 26 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 die in 1, 2, 3 gezeigte erste Schaltstellung ein, in welcher das von der Ölpumpe 25 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 geförderte Hydrauliköl den Hublageraugen 3 der Pleuelstangen 1 zugeführt wird. Dann hingegen, wenn der vom Druckgeber 28 erfasste Hydrauliköldruck im zweiten Hydraulikölkreislauf 24 größer als ein Grenzwert ist, nimmt das Schaltventil 26 eine zweite Schaltstellung ein, in der dann das von der Ölpumpe 25 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 geförderte Hydrauliköl über den das Rückschlagventil 27 dem ersten Hydraulikölkreislauf 15 zuführbar ist.
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Fördert demnach die Hydraulikölpumpe 25 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 zu viel Hydrauliköl, so ist dieses überschüssig geförderte Hydrauliköl über das Rückschlagventil 27 dem ersten Hydraulikölkreislauf 15 und demnach der Hauptlagergalerie 20 zuführbar, vorzugsweise unter Anpassung des Fördervolumens der Ölpumpe 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15.
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Die Versorgung der Hauptlager 16 der Kurbelwelle 14 sowie Hublageraugen 3 der Pleuelstangen 1 ist funktional getrennt. Die Hauptlager 16 der Kurbelwelle 14 sind über den ersten Hydraulikölkreislauf 15 und die Hauptlagergalerie 20 mit Hydrauliköl bzw. Motoröl versorgbar. Die Hublageraugen 3 der Pleuelstangen 1 sind über den eigenen Hydraulikölkreislauf 24 mit der eigenen Ölpumpe 25 mit Hydrauliköl bzw. Motoröl versorgbar, wobei der zweite Hydraulikölkreislauf 24 stromab der Ölpumpe 25 mit dem ersten Hydraulikölkreislauf 15 über das Rückschlagventil 27 gekoppelt ist. 1, 2, 3 zeigen weiterhin einen Ölfilter 36 im zweiten Hydraulikölkreislauf 24 sowie die Rückführung von Hydrauliköl ausgehend von den Hauptlagern 16 der Kurbelwelle 14 und den Pleuelstangen 1 in Richtung auf den Ölvorratsbehälter 19.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist weiterhin der oder jeder Zylinderkopf 13 inklusive von Nockenwellenlagern, Schalttassen bzw. Rollenschlepphebeln und/oder Nockenwellenverstellern (alle nicht gezeigt) der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf 13 gelagerten Nockenwelle (nicht gezeigt) über den ersten Hydraulikölkreislauf 15 mit Hydrauliköl versorgbar. Eine zum jeweiligen Zylinderkopf 13 führende Hydraulikölleitung 30 zweigt von der Hauptlagergalerie 20 ab. 1 zeigt weiterhin die Rückführung von Hydrauliköl ausgehend von den Zylinderköpfen 13 in Richtung auf den Ölvorratsbehälter 19 über Rückführleitungen 31, Pumpen 32 und Luft-Ölabscheider 33.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 sind bis auf die Pleuel 1 bzw. das Hublagerauge 3 der oder jeder Pleuelstange 1 restlichen Baugruppen des Motors über die oder jede erste Ölpumpe 17, 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 mit Hydrauliköl versorgbar, wobei zu diesen restlichen Baugruppen des Motors insbesondere ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf 13 gelagerten Nockenwelle und/oder ein Kettenspanner und/oder bei turboaufgeladenen Motoren mindestens ein Turbolader gehören.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 ist der mindestens eine Zylinderkopf 13 inklusive von Nockenwellenlagern, Schalttassen bzw. Rollenschlepphebeln und/oder Nockenwellenverstellern (alle nicht gezeigt) der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf 13 gelagerten Nockenwelle (nicht gezeigt) über den zweiten Hydraulikölkreislauf 24 mit Hydrauliköl versorgbar. Eine zum jeweiligen Zylinderkopf 13 führende Hydraulikölleitung 30 zweigt vom zweiten Hydraulikölkreislauf 24 ab, nämlich stromabwärts des Schaltventils 26 und des Druckgebers 28 und stromaufwärts der Zentral-Öleinspeisung 29. 2 zeigt weiterhin die Rückführung von Hydrauliköl ausgehend von den Zylinderköpfen 13 in Richtung auf den Ölvorratsbehälter 19 über Rückführleitungen 31, Pumpen 32 und Luft-Ölabscheider 33.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 sind restliche Baugruppen des Motors über die oder jede erste Ölpumpe 17, 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 mit Hydrauliköl versorgbar, wobei zu diesen restlichen Baugruppen des Motors insbesondere ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder Nockenwelle und/oder ein Kettenspanner und/oder bei turboaufgeladenen Motoren mindestens ein Turbolader gehören.
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Im Ausführungsbeispiel der 3 ist der jeweilige Zylinderkopf 13 sowohl über den ersten Hydraulikölkreislauf 15 als auch über den zweiten Hydraulikölkreislauf 24 mit Hydrauliköl versorgbar, nämlich derart, dass eine erste Gruppe von Nockenwellenlagern der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf 13 gelagerten Nockenwelle 34 sowie Schalttassen bzw. Rollenschlepphebel über die oder jede erste Ölpumpe 17, 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 mit Hydrauliköl versorgbar ist, und dass eine zweite Gruppe von Nockenwellenlagern und Nockenwellenversteller 35 der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf 13 gelagerten Nockenwelle 34 über die oder jede zweite Ölpumpe 25 des zweiten Hydraulikölkreislaufs 24 mit Hydrauliköl versorgbar ist.
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Eine erste zum jeweiligen Zylinderkopf 13 führende Hydraulikölleitung 30a zweigt von der Hauptlagergalerie 20 ab, eine zweite zum jeweiligen Zylinderkopf 13 führende Hydraulikölleitung 30b zweigt stromauf der Zentral-Öleinspeisung 29 in die Kurbelwelle 14 vom zweiten Hydraulikölkreislauf 24 ab.
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Die zweite Gruppe von Nockenwellenlagern umfasst vorzugsweise das oder jedes hochbelastete Nockenwellenlager, insbesondere ausschließlich das erste, dem Steuertrieb unmittelbar benachbarte Nockenwellenlager. Die erste Gruppe von Nockenwellenlagern umfasst vorzugsweise das zweite bis vierte Nockenwellenlager.
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Im Ausführungsbeispiel der 3 sind restliche Baugruppen des Motors sind wiederum über die oder jede erste Ölpumpe 17, 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 mit Hydrauliköl versorgbar, wobei zu diesen restlichen Baugruppen des Motors ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf 13 gelagerten Nockenwelle und/oder ein Kettenspanner und/oder bei turboaufgeladenen Motoren mindestens ein Turbolader gehören.
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3 zeigt wiederum die Rückführung von Hydrauliköl ausgehend von den Zylinderköpfen 13 in Richtung auf den Ölvorratsbehälter 19 über Rückführleitungen 31, Pumpen 32 und Luft-Ölabscheider 33.
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In allen Ausführungsbeispielen ist ein Steuertrieb zum Antreiben der oder jeder im jeweiligen Zylinderkopf 13 gelagerten Nockenwelle 14 über die oder jede erste Ölpumpe 17, 18 des ersten Hydraulikölkreislaufs 15 mit Hydrauliköl versorgbar.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf 1, 2, 3 und 4 für einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis beschrieben. Die Erfindung kann auch bei einem Verbrennungsmotoren mit konstantem Verdichtungsverhältnis zum Einsatz kommen. In diesem Fall dient dann der zweite Hydraulikölkreislauf 24 insbesondere der Versorgung der Hublageraugen 3 der Pleuelstangen 1 mit Hydrauliköl.
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An Stelle der Begriffe Hydraulikölkreislauf und Hydrauliköl können auch die Begriffe Motorölkreislauf und Motoröl benutzt werden. Bei dem im ersten Hydraulikölkreislauf 15 und im zweiten Hydraulikölkreislauf 24 geförderten Hydrauliköl handelt es sich demnach um Motoröl. Durch die beiden Hydraulikölkreisläufe ist eine bedarfsgerechte Ölversorgung der jeweiligen Baugruppen bzw. Ölverbraucher möglich, wodurch der Gesamtöldurchsatz reduziert werden kann. Ferner kann die Lagerbreite von Lagern optimiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010016037 A1 [0003]
- DE 102012019176 A1 [0007]
- DE 10207750 B4 [0008]
- US 5501190 A [0009]
- DE 102012112461 A1 [0033]
