DE102016107967A1 - Connecting rod for a variable compression of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Pleuel (20) für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung (22) zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung (22) wenigstens einen Zylinder (1) mit einem Kolben (2) aufweist, der in einer Zylinderbohrung (4) verschiebbar geführt und mit einer Stützstange (3) verbunden ist, wobei eine Zulaufleitung (5) zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit von einem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine in den Zylinder (1) sowie eine Ablaufleitung (6) zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von dem Zylinder (1) in einen Ölkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Erfindungsgemäß sind Mittel (9, 11) zur Endlagendämpfung des Kolbens (2) vorgesehen.The invention relates to a connecting rod (20) for an internal combustion engine with variable compression with an eccentric adjusting device (22) for adjusting an effective connecting rod length, wherein the eccentric adjusting device (22) has at least one cylinder (1) with a piston (2), which is slidably guided in a cylinder bore (4) and connected to a support rod (3), wherein a feed line (5) for supplying hydraulic fluid from an oil circuit of the internal combustion engine in the cylinder (1) and a drain line (6) for discharging hydraulic fluid from the cylinder (1) are provided in an oil circuit of the internal combustion engine. According to the invention means (9, 11) for cushioning the piston (2) are provided.
Description
Technisches Gebiet Technical area
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 Zylinder mit einem Kolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist, wobei eine Zulaufleitung zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit von einem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine in den Zylinder sowie eine Ablaufleitung zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von dem Zylinder in einen Ölkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. The invention relates to a connecting rod for variable compression of an internal combustion engine with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length, wherein the eccentric adjusting device has at least one cylinder with a piston which is guided displaceably in a cylinder bore and connected to a support rod, wherein a Supply line for supplying hydraulic fluid from an oil circuit of the internal combustion engine in the cylinder and a drain line for discharging hydraulic fluid from the cylinder are provided in an oil circuit of the internal combustion engine.
Stand der Technik State of the art
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. In internal combustion engines, a high compression ratio has a positive effect on the efficiency of the internal combustion engine. Under compression ratio is generally understood the ratio of the entire cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression. In internal combustion engines with spark ignition, in particular gasoline engines, which have a fixed compression ratio, the compression ratio, however, may only be selected so high that a so-called "knocking" of the internal combustion engine is avoided during full load operation. However, for the much more frequently occurring partial load range of the internal combustion engine, that is to say with low cylinder filling, the compression ratio could be selected with higher values without "knocking" occurring. The important part load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio is variably adjustable. To adjust the compression ratio, systems with variable connecting rod length are known, for example, which actuate an eccentric adjustment of a connecting rod with the aid of hydraulic changeover valves.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Bauteile eines derartigen Systems, insbesondere die Kolben, unterliegen zum Teil sehr hohen Belastungen. Daher ist es Aufgabe der Erfindung, die Bauteilbelastung der Kolben zu reduzieren. The components of such a system, in particular the pistons, are sometimes subject to very high loads. It is therefore an object of the invention to reduce the component load of the piston.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. The above object is achieved with the features of the independent claim.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Favorable embodiments and advantages of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings.
Es wird ein Pleuel für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung vorgeschlagen, das mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge ausgestattet ist, wobei die Exzenter-Verstelleinrichtung wenigstens einen Zylinder mit einem Kolben aufweist, der in einer Zylinderbohrung verschiebbar geführt und mit einer Stützstange verbunden ist, wobei eine Zulaufleitung zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit von einem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine in den Zylinder sowie eine Ablaufleitung zum Abführen von Hydraulikflüssigkeit von dem Zylinder in einen Ölkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Dabei sind Mittel zur Endlagendämpfung des Kolbens vorgesehen. It is proposed a connecting rod for an internal combustion engine with variable compression, which is equipped with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length, wherein the eccentric adjusting device has at least one cylinder with a piston which is guided displaceably in a cylinder bore and connected to a support rod is, wherein a supply line for supplying hydraulic fluid from an oil circuit of the internal combustion engine in the cylinder and a drain line for discharging hydraulic fluid from the cylinder are provided in an oil circuit of the internal combustion engine. In this case, means for cushioning the piston are provided.
Vorteilhaft kann die Kolbengeschwindigkeit durch die Endlagendämpfung reduziert werden. Der Kolben kann schnell bewegt werden, ohne dass dieser mit hoher kinetischer Energie auf dem Boden der Zylinderbohrung aufschlägt. Die Belastung der Bauteile wird verringert. Die Verstellgeschwindigkeit des Pleuels kann über fast den gesamten Verstellbereich nahezu konstant sein, denn die Endlagendämpfung findet erst kurz vor Erreichen der Endlage statt. Das Pleuel ist insbesondere für eine variable Verdichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Exzenter-Verstelleinrichtung zur Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge vorgesehen. Advantageously, the piston speed can be reduced by the end position damping. The piston can be moved quickly without it hitting the bottom of the cylinder bore with high kinetic energy. The load on the components is reduced. The adjustment speed of the connecting rod can be almost constant over almost the entire adjustment range, because the end position damping takes place shortly before reaching the end position. The connecting rod is provided in particular for a variable compression of an internal combustion engine with an eccentric adjusting device for adjusting an effective connecting rod length.
Optional kann eine an sich bekannte Drosselung mittels Ölbohrungsquerschnitten in der Ablaufbohrung mit der Endlagendämpfung kombiniert werden. Optionally, a per se known throttling can be combined by means of oil-hole cross sections in the drain hole with the end position damping.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels können die Mittel zur Endlagendämpfung derart ausgebildet sein, dass kurz vor Erreichen einer zylinderseitigen Endlage des Kolbens das Abführen von Hydraulikflüssigkeit nur durch eine Leckage zwischen dem Kolben und dem Zylinder erfolgt. Dies ermöglicht eine hohe und nahezu konstante Verstellgeschwindigkeit des Kolbens über fast den gesamten Verstellbereich, da die Endlagendämpfung erst kurz vor Erreichen der Endlage wirksam wird. According to a favorable embodiment of the connecting rod, the means for cushioning the end can be designed such that shortly before reaching a cylinder-side end position of the piston, the discharge of hydraulic fluid takes place only by a leakage between the piston and the cylinder. This allows a high and almost constant adjustment speed of the piston over almost the entire adjustment range, since the end position damping takes effect shortly before reaching the end position.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels können die Mittel zur Endlagendämpfung derart ausgebildet sein, dass kurz vor Erreichen einer zylinderseitigen Endlage des Kolbens wenigstens ein Bereich des Kolbens und wenigstens ein Bereich der Zylinderbohrung ein Dämpfungsvolumen einschließen. Mittels des Dämpfungsvolumens und der Größe der Leckage können die Dämpfungseigenschaften des Pleuels vorgegeben und für Randbedingungen im Einsatz bestimmt werden. According to a favorable embodiment of the connecting rod, the means for cushioning the end can be designed such that shortly before reaching a cylinder-side end position of the piston at least a portion of the piston and at least a portion of the cylinder bore include a damping volume. By means of the damping volume and the size of the leakage, the damping properties of the connecting rod can be specified and determined for boundary conditions in use.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels kann ein hydraulischer Widerstand der Leckage aus dem Dämpfungsvolumen gegenüber dem hydraulischen Widerstand der Ablaufleitung mindestens verdoppelt sein. Die Bedingung lässt sich bei üblichen Pleuel mit sinnvollem Aufwand realisieren. According to a favorable embodiment of the connecting rod, a hydraulic resistance of the leakage from the damping volume relative to the hydraulic resistance of the drain line be at least doubled. The condition can be realized with conventional connecting rods with reasonable effort.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels kann im Zustand der Endlagendämpfung zwischen einem Boden der Zylinderbohrung und dem Kolben Hydraulikflüssigkeit in einem Dämpfungsvolumen eingeschlossen sein. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion von Kolben und Zylinder zur Einstellung der Endlagendämpfung. According to a favorable embodiment of the connecting rod hydraulic fluid may be included in a damping volume in the state of the end position damping between a bottom of the cylinder bore and the piston. This allows a simple construction of piston and cylinder for adjusting the end position damping.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels kann die Ablaufleitung derart in die Zylinderbohrung münden, dass der Kolben die Ablaufleitung vor Erreichen der zylinderseitigen Endlage überfährt. Das Dämpfungsvolumen kann zuverlässig von der Ablaufleitung getrennt werden, sobald der Kolben die Ablaufleitung überfährt. After a favorable embodiment of the connecting rod, the drain line can open into the cylinder bore such that the piston passes over the drain line before reaching the cylinder-side end position. The damping volume can be reliably separated from the drain line as soon as the piston overflows the drain line.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels kann die Mündung der Ablaufleitung in die Zylinderbohrung einen Abstand von einem Boden der Zylinderbohrung aufweisen. Insbesondere kann der Kolben eine umlaufende Fase aufweist, deren Höhe geringer ist als der Abstand. Die Größe des Dämpfungsvolumens kann auf diese Weise leicht vorgegeben werden. According to a favorable embodiment of the connecting rod, the mouth of the drain line in the cylinder bore may be spaced from a bottom of the cylinder bore. In particular, the piston may have a circumferential chamfer whose height is less than the distance. The size of the damping volume can be easily specified in this way.
Die Fase erlaubt einen sanften Übergang vom offenen Zustand der Ablaufleitung zum abgesperrten Zustand der Ablaufleitung. The chamfer allows a smooth transition from the open state of the drain line to the shut-off state of the drain line.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels kann Hydraulikflüssigkeit im Dämpfungsvolumen zwischen dem Boden der Zylinderbohrung und dem Kolben eingeschlossen sein, sobald der Kolben mit seiner Fase die Ablaufleitung überfahren hat. Die Konstruktion ist zuverlässig und robust. According to a favorable embodiment of the connecting rod hydraulic fluid in the damping volume between the bottom of the cylinder bore and the piston may be included as soon as the piston has passed over the drain line with its chamfer. The construction is reliable and robust.
Nach einer günstigen alternativen Ausgestaltung des Pleuels kann der Kolben stützstangenseitig einen ersten, großen Durchmesser und zylinderseitig einen zweiten, kleinen Durchmesser aufweisen und am Boden der Zylinderbohrung ein Absatz vorgesehen sein, welcher im Durchmesser an den zweiten Durchmesser des Kolbens angepasst ist, so dass nach dem Eintauchen des zweiten Durchmessers des Kolbens in den Absatz der Zylinderbohrung Hydraulikflüssigkeit in einem Dämpfungsvolumen eingeschlossen ist, aus welchem die Hydraulikflüssigkeit nur durch eine Leckage zwischen dem Kolben und dem Zylinder verdrängbar ist. According to a favorable alternative embodiment of the connecting rod, the piston support rod side a first, large diameter and cylinder side have a second, small diameter and be provided at the bottom of the cylinder bore a shoulder, which is adapted in diameter to the second diameter of the piston, so that after the Dipping the second diameter of the piston in the shoulder of the cylinder bore hydraulic fluid is enclosed in a damping volume, from which the hydraulic fluid is displaced only by a leakage between the piston and the cylinder.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels kann die Ablaufbohrung am Boden des Absatzes in die Zylinderbohrung münden, so dass nach dem Eintauchen des zweiten Durchmessers des Kolbens in den Absatz der Zylinderbohrung Hydraulikflüssigkeit in einem Dämpfungsvolumen zwischen dem zweiten Durchmesser des Kolbens und der Zylinderbohrung eingeschlossen ist. Dies ermöglicht eine alternative Gestaltung des Dämpfungsvolumens. According to a favorable embodiment of the connecting rod, the drain hole at the bottom of the paragraph can open into the cylinder bore, so that after immersing the second diameter of the piston in the shoulder of the cylinder bore hydraulic fluid is enclosed in a damping volume between the second diameter of the piston and the cylinder bore. This allows an alternative design of the damping volume.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Pleuels kann nach dem Eintauchen des zweiten Durchmessers des Kolbens in den Absatz der Zylinderbohrung Hydraulikflüssigkeit in einem Dämpfungsvolumen oberhalb des Absatzes zwischen dem zweiten Durchmesser des Kolbens und der Zylinderbohrung eingeschlossen sein. Die Größe des Dämpfungsvolumens kann über die axiale Erstreckung des Bereichs mit dem zweiten Durchmesser bestimmt werden. According to a favorable embodiment of the connecting rod can be enclosed in the shoulder of the cylinder bore hydraulic fluid in a damping volume above the heel between the second diameter of the piston and the cylinder bore after immersing the second diameter of the piston. The size of the damping volume can be determined over the axial extent of the second diameter region.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele 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. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown schematically. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen: Showing:
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference numerals. The figures are merely examples and are not intended to be limiting.
Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung
Weiter sind eine Zulaufleitung
In der Zulaufleitung
Um die Belastung des Kolbens
Gemäß dem in den
Aus
Hierdurch kann in einfacher Weise eine Endlagendämpfung des Kolbens
Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht – wie in den
Auch das zweite Ausführungsbeispiel ermöglicht in einfacher Weise eine Endlagendämpfung des Kolbens
Claims (12)
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