DE102016120942A1

DE102016120942A1 - Connecting rod with stepped piston

Info

Publication number: DE102016120942A1
Application number: DE102016120942.2A
Authority: DE
Inventors: Zoltán RIBA; Kai Arens; Martin Bodensteiner; Steffen Latz; Malte Heller
Original assignee: AVL List GmbH; Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: AVL List GmbH; Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2018-05-03
Also published as: AT519303B1; AT519303A3; WO2018083263A1; AT519303A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine längenverstellbare Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Ottomotor, mit einem ersten Pleuelteil und einem zweiten Pleuelteil, wobei das erste Pleuelteil gegenüber dem zweiten Pleuelteil bewegbar ist, um die Länge der Pleuelstange zu verstellen, und mittelsmindestens einer Zylinder-Kolben-Einheit verstellbar sind, um das erste Pleuelteil relativ zum zweiten Pleuelteil zu bewegen, die Zylinder-Kolben-Einheit umfasst mindestens eine Zylinderbohrung, einen in der Zylinderbohrung längst bewegbar angeordneten Verstellkolben, eine Kolbenstange und mindestens einen in der Zylinderbohrung vorgesehenen ersten Druckraum zur Aufnahme von Motoröl, der einseitig von einer Stirnseite des bewegbaren Verstellkolbens begrenzt ist. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine längenverstellbare Pleuelstange bereitzustellen, die in dem stark begrenzten Bauraum eingesetzt werden kann und die benötigte hohe Lebensdauer aufweist. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verstellkolben abgesetzt ist und mindestens zwei weitere Stirnflächen aufweist, sodass mindestens zwei weitere Druckräume ausgebildet sind. Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf die Verwendung einer solchen Pleuelstange in einem Verbrennungsmotor und auf einen Verbrennungsmotor mit einer solchen längenverstellbaren Pleuelstange.The present invention relates to a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine, in particular a gasoline engine, having a first connecting rod part and a second connecting rod part, wherein the first connecting rod part is movable relative to the second connecting rod part in order to adjust the length of the connecting rod, and by means of at least one cylinder piston Unit are adjustable to move the first Pleuelteil relative to the second Pleuelteil, the cylinder-piston unit comprises at least one cylinder bore, a long in the cylinder bore arranged adjusting piston, a piston rod and at least one provided in the cylinder bore first pressure chamber for receiving engine oil , which is limited on one side by a front side of the movable adjusting piston. It is the object of the present invention to provide a length-adjustable connecting rod, which can be used in the highly limited space and has the required high durability. For this purpose, the invention provides that the adjusting piston is discontinued and has at least two further end faces, so that at least two further pressure chambers are formed. Furthermore, the invention also relates to the use of such a connecting rod in an internal combustion engine and to an internal combustion engine with such a length-adjustable connecting rod.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine längenverstellbare Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Ottomotor, mit einem ersten Pleuelteil und einem zweiten Pleuelteil, wobei das erste Pleuelteil gegenüber dem zweiten Pleuelteil bewegbar ist, um die Länge der Pleuelstange zu verstellen und mit mindestens einer mittels Motoröl des Verbrennungsmotors hydraulisch betätigbaren Zylinder-Kolben-Einheit, um das erste Pleuelteil relativ zum zweiten Pleuelteil zu bewegen, die Zylinder-Kolben-Einheit umfasst mindestens eine Zylinderbohrung, einen in der Zylinderbohrung längs bewegbar angeordneten Verstellkolben, eine Kolbenstange und mindestens einen in der Zylinderbohrung vorgesehenen ersten Druckraum zur Aufnahme von Motoröl, der einseitig von einer Stirnseite des bewegbaren Verstellkolbens begrenzt ist. Weiter betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Pleuelstange, die Verwendung einer solchen Pleuelstange in einem Verbrennungsmotor und ein Verfahren zur Montage der längenverstellbaren Pleuelstange.The present invention relates to a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine, in particular a gasoline engine, with a first Pleuelteil and a second Pleuelteil, wherein the first Pleuelteil relative to the second Pleuelteil is movable to adjust the length of the connecting rod and at least one by means of engine oil of the internal combustion engine hydraulically actuated cylinder-piston unit to move the first Pleuelteil relative to the second Pleuelteil, the cylinder-piston unit comprises at least one cylinder bore, a longitudinally movably arranged in the cylinder bore adjusting piston, a piston rod and at least one provided in the cylinder bore first pressure chamber for receiving engine oil, which is bounded on one side by an end face of the movable adjusting piston. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine with such a connecting rod, the use of such a connecting rod in an internal combustion engine and a method for mounting the length-adjustable connecting rod.

Der thermische Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei Ottomotoren, ist abhängig vom Verdichtungsverhältnis zwischen Hubvolumen und Kompressionsvolumen im Verbrennungsraum. Mit steigendem Verdichtungsverhältnis nimmt der thermische Wirkungsgrad zu. Die Zunahme des thermischen Wirkungsgrades über das Verdichtungsverhältnis ist degressiv, allerdings im Bereich heute üblicher Werte noch relativ stark ausgeprägt.The thermal efficiency of an internal combustion engine, especially in gasoline engines, is dependent on the compression ratio between the stroke volume and the compression volume in the combustion chamber. As the compression ratio increases, the thermal efficiency increases. The increase in the thermal efficiency via the compression ratio is degressive, but still relatively strong in the range of today's usual values.

In der Praxis kann das Verdichtungsverhältnis nicht beliebig gesteigert werden, da ein zu hohes Verdichtungsverhältnis zu einer unbeabsichtigten Selbstentzündung des Verbrennungsgemischs durch Druck- und Temperaturerhöhung führt. Diese frühzeitige Verbrennung führt nicht nur zu einem unruhigen Lauf und dem sogenannten Klopfen bei Ottomotoren, sondern kann auch zu Bauteilschäden am Motor führen. Im Teillastbereich ist die Gefahr der Selbstentzündung, die neben dem Einfluss von Umgebungstemperatur und Druck auch vom Betriebspunkt des Motors abhängig ist, geringer. Entsprechend ist im Teillastbereich ein höheres Verdichtungsverhältnis möglich. In der Entwicklung von modernen Verbrennungsmotoren gibt es daher Bestrebungen, das Verdichtungsverhältnis an den jeweiligen Betriebspunkt des Motors anzupassen.In practice, the compression ratio can not be increased arbitrarily, since too high a compression ratio leads to unintentional spontaneous combustion of the combustion mixture due to pressure and temperature increase. This early combustion not only leads to a troubled run and the so-called knocking in gasoline engines, but can also lead to component damage to the engine. In the partial load range, the risk of spontaneous combustion, which depends not only on the influence of ambient temperature and pressure but also on the operating point of the engine, is lower. Accordingly, a higher compression ratio is possible in the partial load range. In the development of modern internal combustion engines, there are therefore efforts to adjust the compression ratio to the respective operating point of the engine.

Für die Realisierung eines variablen Verdichtungsverhältnisses (VCR) existieren unterschiedliche Lösungen, mit denen die Lage des Hubzapfens der Kurbelwelle oder des Kolbenbolzens des Motorkolbens verändert oder die effektive Länge der Pleuelstange variiert wird. Hierbei gibt es jeweils Lösungen für eine kontinuierliche und diskontinuierliche Verstellung der Bauteile. Eine kontinuierliche Verstellung ermöglicht eine optimale Reduzierung des CO₂-Ausstoßes und des Verbrauchs aufgrund eines für jeden Betriebspunkt einstellbaren Verdichtungsverhältnisses. Demgegenüber ermöglicht eine diskontinuierliche Verstellung mit zwei als Endanschläge der Verstellbewegung ausgebildeten Stufen konstruktive und betriebstechnische Vorteile und ermöglicht trotzdem im Vergleich zu einem konventionellen Kurbeltrieb noch signifikante Einsparungen im Verbrauch und im CO₂-Ausstoß.For the realization of a variable compression ratio (VCR), there are different solutions with which the position of the crank pin or the piston pin of the engine piston changed or the effective length of the connecting rod is varied. There are always solutions for a continuous and discontinuous adjustment of the components. Continuous adjustment allows optimal reduction of CO ₂ emissions and consumption due to a compression ratio that can be set for each operating point. In contrast, a discontinuous adjustment with two trained as end stops the adjustment stages design and operational advantages and still allows compared to a conventional crank mechanism significant savings in consumption and CO ₂ emissions.

Bereits die Druckschrift US 2,217,721 beschreibt einen Verbrennungsmotor mit einer längenverstellbaren Pleuelstange mit zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Stangenteilen, die gemeinsam einen Hochdruckraum ausbilden. Zur Befüllung und Entleerung des Hochdruckraums mit Motoröl und damit zur Längenänderung der Pleuelstange ist ein Steuerventil mit einem federvorgespannten Verschlusselement vorgesehen, das durch den Druck des Motoröls in eine geöffnete Stellung verschiebbar ist.Already the publication US 2,217,721 describes an internal combustion engine with a length-adjustable connecting rod with two telescopically movable rod parts, which together form a high-pressure chamber. For filling and emptying of the high-pressure chamber with engine oil and thus to change the length of the connecting rod, a control valve is provided with a spring-biased closure element which is displaceable by the pressure of the engine oil in an open position.

Eine diskontinuierliche Verstellung des Verdichtungsverhältnisses für einen Verbrennungsmotor zeigt die EP 1 426 584 A1 , bei der ein mit dem Kolbenbolzen verbundener Exzenter eine Einstellung des Verdichtungsverhältnisses ermöglicht. Dabei erfolgt eine Fixierung des Exzenters in der einen oder anderen Endstellung des Schwenkbereichs mittels einer mechanischen Arretierung.A discontinuous adjustment of the compression ratio for an internal combustion engine shows the EP 1 426 584 A1 in which an eccentric connected to the piston pin allows adjustment of the compression ratio. In this case, a fixation of the eccentric in one or the other end position of the pivoting area by means of a mechanical locking.

Aus der DE 10 2005 055 199 A1 geht ebenfalls die Funktionsweise eines längenvariablen Pleuels hervor, mit dem verschiedene Verdichtungsverhältnisse ermöglicht werden. Die Realisierung erfolgt auch hier über einen Exzenter im kleinen Pleuelauge, das in seiner Position durch zwei Hydraulikzylinder mit veränderbarem Widerstand fixiert wird.From the DE 10 2005 055 199 A1 The function of a variable-length connecting rod also emerges, with which different compression ratios are made possible. The realization is also done here via an eccentric in the small connecting rod, which is fixed in position by two hydraulic cylinders with variable resistance.

Die WO 2013/092364 A1 beschreibt eine längenverstellbare Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor mit zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Stangenteilen, wobei ein Stangenteil einen Zylinder und das zweite Stangenteil ein längsverschiebbares Kolbenelement ausbildet. Zwischen dem Verstellkolben des ersten Stangenteils und dem Zylinder des zweiten Stangenteils ist ein Hochdruckraum ausgebildet, der über einen Ölkanal und ein öldruckabhängiges Ventil mit Motoröl versorgt wird.The WO 2013/092364 A1 describes a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine with two telescopically movable rod parts, wherein a rod part forms a cylinder and the second rod part forms a longitudinally displaceable piston element. Between the adjusting piston of the first rod part and the cylinder of the second rod part, a high-pressure space is formed, which is supplied via an oil passage and an oil pressure-dependent valve with engine oil.

Eine ähnliche längenverstellbare Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor mit teleskopartig verschiebbaren Stangenteilen ist in der WO 2015/055582 A2 gezeigt. Gemäß der WO 2015/055582 A2 soll das Verdichtungsverhältnis im Verbrennungsmotor durch die Pleuellänge verstellt werden. Die Pleuellänge beeinflusst das Kompressionsvolumen im Verbrennungsraum, wobei das Hubvolumen durch die Position des Kurbelwellenzapfens und die Zylinderbohrung vorgegeben ist. Eine kurze Pleuelstange führt daher zu einem geringeren Verdichtungsverhältnis als eine lange Pleuelstange bei ansonsten gleichen geometrischen Abmessungen, wie Kolben, Zylinderkopf, Kurbelwelle, Ventilsteuerung, etc. Die Pleuellänge wird hydraulisch zwischen zwei Stellungen variiert. Die gesamte Pleuelstange ist mehrteilig ausgeführt, wobei die Längenänderung durch einen Teleskopmechanismus mit einem doppelwirkenden Hydraulikzylinder erfolgt. Das kleine Pleuelauge, üblicherweise zur Aufnahme des Kolbenbolzens, ist mit einer Kolbenstange verbunden (teleskopierbarer Stangenteil). Der zugehörige Verstellkolben ist axial verschiebbar in einem Zylinder geführt, der in dem Pleuelteil mit dem großen Pleuelauge, üblicherweise zur Aufnahme des Kurbelwellenzapfens, angeordnet ist. Der Verstellkolben trennt den Zylinder in zwei Druckräume, einen oberen und einen unteren Druckraum. Diese beiden Druckräume werden über Rückschlagventile mit Motoröl versorgt, wobei die Versorgung mit Motoröl über die Schmierung des Pleuellagers erfolgt. Hierzu ist eine Öldurchführung vom Kurbelwellenzapfen über das Pleuellager zur Pleuelstange und dort über die Rückschlagventile in die Druckräume erforderlich. Ist die Pleuelstange in der langen Position, befindet sich kein Motoröl in dem oberen Druckraum. Der untere Druckraum hingegen ist vollständig mit Motoröl gefüllt. Während des Betriebs wird die Pleuelstange aufgrund der Gas- und Massenkräfte alternierend auf Zug und Druck belastet. In der langen Position der Pleuelstange wird eine Zugkraft durch den mechanischen Kontakt mit einem oberen Anschlag des Verstellkolbens aufgenommen. Die Pleuellänge ändert sich dadurch nicht. Eine einwirkende Druckkraft wird über die Kolbenfläche auf den ölgefüllten unteren Druckraum übertragen. Da das Rückschlagventil dieses Druckraums den Ölrücklauf unterbindet, steigt der Öldruck an, wobei in dem unteren Druckraum Drücke von über 2.000 bar entstehen können. Die Pleuellänge ändert sich nicht. Die Pleuelstange ist in dieser Richtung hydraulisch gesperrt. In der kurzen Stellung der Pleuelstange drehen sich die Verhältnisse um. Der untere Druckraum ist leer, der obere Druckraum ist mit Motoröl gefüllt. Eine Zugkraft bewirkt einen Druckanstieg in dem oberen Druckraum. Eine Druckkraft wird durch einen mechanischen Anschlag aufgenommen. Die Pleuellänge kann zweistufig verstellt werden, indem einer der beiden Druckräume entleert wird. Hierbei wird jeweils eines der beiden Zulaufrückschlagventile durch einen zugeordneten Rücklaufkanal überbrückt. Durch diese Rücklaufkanäle kann Motoröl unabhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Druckraum und der Versorgungseinrichtung fließen. Das jeweilige Rückschlagventil verliert entsprechend seine Wirkung. Die beiden Rücklaufkanäle werden durch ein Steuerventil geöffnet und geschlossen, wobei immer genau ein Rücklaufkanal offen, der andere geschlossen ist. Der Aktuator zur Schaltung der beiden Rücklaufkanäle wird z.B. hydraulisch durch den Versorgungsdruck angesteuert.A similar length adjustable connecting rod for an internal combustion engine with telescopically displaceable rod parts is in the WO 2015/055582 A2 shown. According to the WO 2015/055582 A2 the compression ratio in the combustion engine should be adjusted by the connecting rod length. The connecting rod length affects the compression volume in the combustion chamber, the Stroke volume is determined by the position of the crankshaft journal and the cylinder bore. A short connecting rod therefore leads to a lower compression ratio than a long connecting rod with otherwise the same geometric dimensions, such as piston, cylinder head, crankshaft, valve control, etc. The connecting rod length is hydraulically varied between two positions. The entire connecting rod is made of several parts, wherein the change in length is effected by a telescopic mechanism with a double-acting hydraulic cylinder. The small connecting rod eye, usually for receiving the piston pin, is connected to a piston rod (telescopic rod part). The associated adjusting piston is axially displaceably guided in a cylinder which is arranged in the connecting rod part with the large connecting rod eye, usually for receiving the crankshaft journal. The adjusting piston separates the cylinder into two pressure chambers, an upper and a lower pressure chamber. These two pressure chambers are supplied with engine oil via check valves, whereby the supply of engine oil takes place via the lubrication of the connecting rod bearing. For this purpose, an oil passage from the crankshaft journal over the connecting rod bearing to the connecting rod and there via the check valves in the pressure chambers is required. If the connecting rod is in the long position, there is no engine oil in the upper pressure chamber. The lower pressure chamber, however, is completely filled with engine oil. During operation, the connecting rod is loaded alternately due to the gas and inertial forces on train and pressure. In the long position of the connecting rod, a tensile force is absorbed by the mechanical contact with an upper stop of the adjusting piston. The connecting rod length does not change as a result. An applied compressive force is transmitted via the piston surface to the oil-filled lower pressure chamber. Since the check valve of this pressure chamber prevents the oil return, the oil pressure rises, whereby pressures of more than 2,000 bar can occur in the lower pressure chamber. The connecting rod length does not change. The connecting rod is hydraulically locked in this direction. In the short position of the connecting rod, the conditions turn around. The lower pressure chamber is empty, the upper pressure chamber is filled with engine oil. A tensile force causes a pressure increase in the upper pressure chamber. A compressive force is absorbed by a mechanical stop. The connecting rod length can be adjusted in two stages by emptying one of the two pressure chambers. Here, one of the two inlet check valves is bridged by an associated return channel. Engine oil can flow through these return passages independently of the pressure difference between the pressure chamber and the supply device. The respective check valve loses its effect accordingly. The two return channels are opened and closed by a control valve, always exactly one return channel open, the other is closed. The actuator for switching the two return channels is driven hydraulically by the supply pressure, for example.

Der Bauraum für eine solche längenverstellbare Pleuelstange ist sowohl axial als auch radial begrenzt. In Kurbelwellenrichtung wird der Bauraum durch die Lagerbreite und den Abstand der Gegengewichte begrenzt. Axial ist ohnehin nur der Bauraum zwischen dem kleinen Pleuelauge zur Lagerung des Kolbenbolzens und dem großen Pleuelauge zur Lagerung des Kurbelwellenzapfens und ein eventueller Verstellhub der Pleuelstange vorhanden.The space for such a length-adjustable connecting rod is limited both axially and radially. In the crankshaft direction of the space is limited by the bearing width and the distance of the counterweights. Axial is anyway only the space between the small connecting rod for the bearing of the piston pin and the large connecting rod for the bearing of the crankshaft journal and a possible Verstellhub the connecting rod available.

Die in einem Verbrennungsmotor von einer Pleuelstange zu übertragenden Kräfte sind beträchtlich, weshalb auch die Drücke in dem Druckraum des Verstellmechanismus erheblich sein können. Angesichts der hohen Innendrücke bei einem solchen Verstellmechanismus ist die Dauerfestigkeit der verwendeten Werkstoffe problematisch, aber auch die Konstruktion des Verstellmechanismus im Hinblick auf den geringen Bauraum. Zudem können über das Motoröl Partikel in die Pleuelstange und den Verstellmechanismus gelangen, weshalb der Verstellmechanismus auch eine hohe Toleranz gegenüber Verunreinigungen aufweisen muss.The forces to be transmitted by a connecting rod in an internal combustion engine are considerable, which is why the pressures in the pressure chamber of the adjusting mechanism can be considerable. In view of the high internal pressures in such an adjustment mechanism, the fatigue strength of the materials used is problematic, but also the construction of the adjustment mechanism in view of the small installation space. In addition, particles can enter the connecting rod and the adjusting mechanism via the engine oil, which is why the adjusting mechanism must also have a high tolerance to contamination.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine längenverstellbare Pleuelstange bereitzustellen, die eine einfache Herstellung ermöglicht und eine hohe Lebensdauer trotz vorhandener Verunreinigungen im Motoröl gewährleistet.It is therefore the object of the present invention to provide a length-adjustable connecting rod, which allows easy production and ensures a long service life despite existing impurities in the engine oil.

Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verstellkolben abgesetzt ist und mindestens zwei weitere Stirnflächen aufweist, so dass mindestens zwei weitere Druckräume ausgebildet sind.For this purpose, the invention provides that the adjusting piston is discontinued and has at least two further end faces, so that at least two further pressure chambers are formed.

Der Verstellkolben ist als Stufenkolben ausgebildet und weist mehrere Stirnflächen auf. Dadurch ist die Wirkfläche des Verstellkolbens größer und der durch die auf die Pleuelstange wirkenden Kräfte erzeugte Druck geringer. Durch diesen geringeren Systemdruck sind auch die Belastungen auf die Hydraulikkomponenten geringer, wodurch eine hohe Lebensdauer der Pleuelstange ermöglicht wird.The adjusting piston is designed as a stepped piston and has a plurality of end faces. As a result, the effective area of the adjusting piston is larger and the pressure generated by the forces acting on the connecting rod is lower. Due to this lower system pressure and the load on the hydraulic components are lower, whereby a long life of the connecting rod is made possible.

Eine einfache Ausgestaltung ist möglich, wenn der Verstellkolben mindestens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Verstellkolbenbauteile umfasst. Die Verstellkolbenbauteile sind dabei beabstandet zueinander angeordnet.A simple embodiment is possible if the adjusting piston comprises at least two adjusting piston components arranged one behind the other in the axial direction. The adjusting piston components are arranged spaced from one another.

In einer weiteren Variante kann vorgesehen werden, dass die Zylinder-Kolben-Einheit eine weitere Zylinderbohrung umfasst und jedes Verstellkolbenbauteil in einer Zylinderbohrung angeordnet ist. Dadurch ist eine einfache Ausbildung des Verstellkolbens und damit der Zylinder-Kolben-Einheit möglich.In a further variant it can be provided that the cylinder-piston unit comprises a further cylinder bore and each adjusting piston component is arranged in a cylinder bore. As a result, a simple design of the adjusting and thus the cylinder-piston unit is possible.

Um eine einfache Fertigung und Montage zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die Kolbenstange mindestens zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Kolbenstangenbauteile umfasst. In order to enable simple manufacture and assembly, it can be provided that the piston rod comprises at least two piston rod components arranged one behind the other in the axial direction.

Eine gute Führung der Kolbenstange der Zylinder-Kolben-Einheit wird ermöglicht, wenn das untere Ende der Kolbenstange in einer Vertiefung im zweiten Pleuelteil aufgenommen ist.Good guidance of the piston rod of the cylinder-piston unit is made possible when the lower end of the piston rod is received in a recess in the second connecting rod part.

In noch einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass jeder Zylinderbohrung einen integrierten oberen Anschlag für das darin angeordnete Verstellkolbenbauteil aufweist. Durch die Ausbildung der Zylinderbohrung und des oberen Anschlags als ein Bauteil ist der obere Anschlag sehr robust. Da der obere Anschlag integral mit der Zylinderbohrung ausgebildet ist, können die Zylinderbohrung, der obere Anschlag und eine Stangenführung für die Kolbenstange durch den oberen Anschlag gut koaxial gefertigt werden.In yet another variant, it can be provided that each cylinder bore has an integrated upper stop for the adjusting piston component arranged therein. Due to the design of the cylinder bore and the upper stop as a component, the upper stop is very robust. Since the upper stop is integrally formed with the cylinder bore, the cylinder bore, the upper stop and a rod guide for the piston rod can be made good coaxially by the upper stop.

Es kann auch vorgesehen werden, dass die erste und die zweite Zylinderbohrung mit den integrierten Anschlägen je in einem ersten und einem zweiten Zylindergehäuse ausgebildet sind und die Zylindergehäuse Ölnuten zur Ölversorgung der jeweiligen Druckräume aufweisen. Dadurch werden eine massive Ausgestaltung der Zylinderbohrung und eine einfache Ölversorgung der Zylinder-Kolben-Einheit ermöglicht.It can also be provided that the first and the second cylinder bore are formed with the integrated stops each in a first and a second cylinder housing and the cylinder housing oil grooves for oil supply of the respective pressure chambers. This allows a massive design of the cylinder bore and a simple oil supply of the cylinder-piston unit.

Darüber hinaus kann die Zylinder-Kolben-Einheit eine Verdrehsicherung aufweisen, mittels der ein relatives Verdrehen zwischen der mindestens einen Zylinderbohrung und dem Verstellkolben verhindert ist. Hierdurch werden keine unnötigen Verdrehkräfte in die Anbindungsstellen der Pleuelstange am Motorkolben und der Kurbelwelle eingeleitet.In addition, the cylinder-piston unit may have an anti-rotation, by means of which a relative rotation between the at least one cylinder bore and the adjusting piston is prevented. As a result, no unnecessary torsional forces are introduced into the connection points of the connecting rod on the engine piston and the crankshaft.

Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Montage der oben beschriebenen längenverstellbaren Pleuelstange. Es soll ein Verfahren bereitgestellt werden, dass eine einfache Fertigung einer längenverstellbaren Pleuelstange mit engen Toleranzen und guter Führung ermöglicht und das zu einer stabilen Pleuelstange mit einer langen Lebensdauer führt. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Montageverfahren die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge umfasst:

- Montage mindestens einer Kolbenstangendichtung und ggf. mindestens eines Kolbenstangenabstreifers im Bereich des ersten Kolbenstangenbauteils sowie mindestens einer Kolbendichtung im Bereich des ersten Verstellkolbenbauteils;
- Einsetzen des ersten Verstellkolbenbauteils und des ersten Kolbenstangenbauteils in die erste Zylinderbohrung in dem ersten Zylindergehäuse;
- Montage mindestens einer Kolbenstangendichtung und ggf. mindestens eines Kolbenstangenabstreifers im Bereich des zweiten Kolbenstangenbauteils sowie mindestens einer Kolbendichtung im Bereich des zweiten Verstellkolbenbauteils;
- Einsetzen der beiden Zylindergehäuse ineinander;
- Einsetzen des zweiten Verstellkolbenbauteils und des zweiten Kolbenstangenbauteils in die zweite Zylinderbohrung in dem zweiten Zylindergehäuse;
- Verbinden der Kolbenstangenbauteile miteinander bzw. mit den Verstellkolbenbauteilen;
- Verbinden der zweiten Zylinderbohrung mit dem zweiten Pleuelteil.

Furthermore, the invention also relates to a method for mounting the length-adjustable connecting rod described above. A method is to be provided that allows for easy manufacture of a length adjustable connecting rod with tight tolerances and good guidance and which results in a stable connecting rod with a long service life. For this purpose, it is provided according to the invention that the assembly method comprises the following steps in the order given:

- Mounting at least one piston rod seal and possibly at least one Kolbenstangenabstreifers in the region of the first piston rod member and at least one piston seal in the region of the first adjusting piston component;
Inserting the first adjusting piston component and the first piston rod component into the first cylinder bore in the first cylinder housing;
- Mounting at least one piston rod seal and possibly at least one Kolbenstangenabstreifers in the region of the second piston rod member and at least one piston seal in the region of the second adjusting piston component;
- Inserting the two cylinder housings into each other;
Inserting the second adjusting piston component and the second piston rod component into the second cylinder bore in the second cylinder housing;
- Connecting the piston rod components with each other or with the adjusting piston components;
- Connecting the second cylinder bore with the second Pleuelteil.

Dadurch, dass der Verstellkolben mehrere Stirnflächen aufweist, wird seine Wirkfläche größer und dadurch der im Betrieb auftretende Druck geringer. Die Fertigung der Zylinder-Kolben-Einheit wird dadurch erleichtert, dass zwei Verstellkolbenbauteile, zwei Kolbenstangenbauteile und zwei Zylinderbohrungen bzw. zwei Zylindergehäuse mit jeweils einer Zylinderbohrung vorgesehen sind. Dadurch können zuerst ein erster und ein zweiter Druckraum aufgebaut werden, die durch die jeweilige Zylinderbohrung und das darin angeordnete Verstellkolbenbauteil ausgebildet sind, und im Anschluss daran ein dritter und ein vierter Druckraum, die durch die jeweils andere Zylinderbohrung und das darin angeordnete Verstellkolbenbauteil ausgebildet sind. Dies ist insbesondere deshalb wichtig da die einzelnen Bauteile aufgrund des geringen Bauraums relativ klein sind und die Montage daher schwierig wird.Characterized in that the adjusting piston has a plurality of end faces, its effective area is larger and thereby lower the pressure occurring during operation. The production of the cylinder-piston unit is facilitated by the fact that two adjusting piston components, two piston rod components and two cylinder bores or two cylinder housings are provided, each with a cylinder bore. As a result, firstly a first and a second pressure chamber can be constructed, which are formed by the respective cylinder bore and the adjusting piston component arranged therein, and thereafter a third and a fourth pressure chamber, which are formed by the respective other cylinder bore and the adjusting piston component arranged therein. This is particularly important because the individual components are relatively small due to the small space and therefore mounting is difficult.

Das Verfahren kann einen weiteren Schritt enthalten, in dem eine Verdrehsicherung zwischen dem Verstellkolben und der Zylinderbohrung angebracht wird. Hierdurch wird sichergestellt dass der Verstellkolben immer in der richtigen Position in der Zylinderbohrung läuft.The method may include a further step in which an anti-rotation device is mounted between the adjusting piston and the cylinder bore. This ensures that the adjusting piston always runs in the correct position in the cylinder bore.

In einer weiteren Variante kann vorgesehen werden, dass vor dem Verbinden der zweiten Zylinderbohrung und damit der Zylinder-Kolben-Einheit mit dem zweiten Pleuelteil eine Funktionsprüfung der Zylinder-Kolben-Einheit durchgeführt wird. Eventuell vorhandene Fehler können zu diesem Zeitpunkt noch leicht behoben werden.In a further variant, it can be provided that a functional test of the cylinder-piston unit is performed before connecting the second cylinder bore and thus the cylinder-piston unit with the second connecting rod. Any existing errors can still be easily remedied at this time.

Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auch auf die Verwendung der oben beschriebenen längenverstellbaren Pleuelstange in einem Verbrennungsmotor mit mindestens einem Hubkolben. Hierdurch wird ein Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis bereitgestellt, der sehr einfach gefertigt und kontrolliert werden kann, und eine hohe Lebensdauer aufweist.The invention further relates to the use of the above-described length-adjustable connecting rod in an internal combustion engine with at least one reciprocating piston. This will be an internal combustion engine with an adjustable Compression ratio provided, which can be very easily manufactured and controlled, and has a long service life.

In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auch auf einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Hubkolben und mit zumindest einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis in einem Zylinder und einer mit dem Hubkolben verbundenen längenverstellbaren Pleuelstange entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen. Bevorzugt sind sämtliche Hubkolben eines Verbrennungsmotors mit einer derartigen längenverstellbaren Pleuelstange ausgestattet, erforderlich ist dies jedoch nicht. Die Kraftstoffeinsparung eines solchen Verbrennungsmotors kann beträchtlich sein und u. U. bis zu 20 % betragen, wenn in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand das Verdichtungsverhältnis entsprechend eingestellt wird.In a further aspect, the invention also relates to an internal combustion engine having at least one reciprocating piston and having at least one adjustable compression ratio in a cylinder and a length-adjustable connecting rod connected to the reciprocating piston according to the embodiments described above. Preferably, all the reciprocating piston of an internal combustion engine are equipped with such a length-adjustable connecting rod, but this is not required. The fuel economy of such an internal combustion engine can be considerable and u. U. up to 20%, if, depending on the operating condition, the compression ratio is set accordingly.

Gemäß einer Variante des Verbrennungsmotors können ein Steuertrieb mit mindestens einer Steuerkette, einer Spann- und/oder Führungsschiene, und/oder einem Kettenspanner vorgesehen sein, der die Kurbelwelle mit der mindestens eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors verbindet. Der Steuertrieb ist insofern wichtig, weil dieser maßgeblichen Einfluss auf die dynamische Belastung des Verbrennungsmotors und somit auch auf die längenverstellbare Pleuelstange haben kann. Bevorzugt wird dieser so ausgestaltet, dass keine zu hohen dynamischen Kräfte über den Steuertrieb eingeleitet werden.According to a variant of the internal combustion engine, a control drive can be provided with at least one timing chain, a tensioning and / or guide rail, and / or a chain tensioner which connects the crankshaft to the at least one camshaft of the internal combustion engine. The timing drive is important because it can have a significant influence on the dynamic load of the engine and thus also on the length-adjustable connecting rod. This is preferably designed so that no excessive dynamic forces are introduced via the control drive.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1: einen schematischen Querschnitt durch einen Verbrennungsmotor und
2: eine Zylinder-Kolben-Einheit zur Längenverstellung einer Pleuelstange des Verbrennungsmotors aus 1.

In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings. Show it:

1 a schematic cross section through an internal combustion engine and
2 : a cylinder-piston unit for length adjustment of a connecting rod of the internal combustion engine 1 ,

In 1 ist in schematischer Darstellung ein Verbrennungsmotor (Ottomotor) 1 dargestellt. Der Verbrennungsmotor 1 hat drei Zylinder 2.1, 2.2 und 2.3, in denen sich jeweils ein Hubkolben 3.1, 3.2, 3.3 auf und ab bewegt. Des Weiteren umfasst der Verbrennungsmotor 1 eine Kurbelwelle 4, die mittels Kurbelwellenlagern 5.1 - 5.4 drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle 4 ist mittels Pleuelstangen 6.1, 6,2 und 6.3 jeweils mit zugehörigen Hubkolben 3.1, 3.2 und 3.3 verbunden. Für jede Pleuelstange 6.1, 6.2 und 6.3 weist die Kurbelwelle 4 einen exzentrisch angeordneten Kurbelwellenzapfen 7.1, 7.2 und 7.3 auf. Das große Pleuelauge 8.1, 8.2, und 8.3 ist jeweils auf dem zugehörigen Kurbelwellenzapfen 7.1, 7.2 und 7.3 gelagert. Das kleine Pleuelauge 9.1, 9.2 und 9.3 ist jeweils auf einem Kolbenbolzen 10.1, 10.2 und 10.3 gelagert und so mit dem zugehörigen Hubkolben 3.1, 3.2 und 3.3 schwenkbar verbunden.In 1 is a schematic representation of an internal combustion engine (gasoline engine) 1 shown. The internal combustion engine 1 has three cylinders 2.1 . 2.2 and 2.3 , in each of which a reciprocating piston 3.1 . 3.2 . 3.3 moved up and down. Furthermore, the internal combustion engine includes 1 a crankshaft 4 that by means of crankshaft bearings 5.1 - 5.4 is rotatably mounted. The crankshaft 4 is by means of connecting rods 6.1 , 6.2 and 6.3 each with associated reciprocating 3.1 . 3.2 and 3.3 connected. For every connecting rod 6.1 . 6.2 and 6.3 points the crankshaft 4 an eccentrically arranged crankshaft journal 7.1 . 7.2 and 7.3 on. The big connecting rod eye 8.1 . 8.2 , and 8.3 is each on the associated crankshaft journal 7.1 . 7.2 and 7.3 stored. The small connecting rod eye 9.1 . 9.2 and 9.3 is each on a piston pin 10.1 . 10.2 and 10.3 stored and so with the associated reciprocating piston 3.1 . 3.2 and 3.3 pivotally connected.

Die Kurbelwelle 4 ist mit einem Kurbelwellenkettenrad 11 versehen und mittels einer Steuerkette 12 mit einem Nockenwellenkettenrad 13 gekoppelt. Das Nockenwellenkettenrad 13 treibt eine Nockenwelle 14 mit ihren zugehörigen Nocken zur Betätigung der Ein- und Auslassventile (nicht näher dargestellt) eines jeden Zylinders 2.1, 2.2 und 2.3 an. Das Leertrum der Steuerkette 12 wird mittels einer schwenkbar angeordneten Spannschiene 15 gespannt, die mittels eines Kettenspanners 16 an diese angedrückt wird. Das Zugtrum der Steuerkette 12 kann entlang einer Führungsschiene gleiten. Die wesentliche Funktionsweise dieses Steuertriebs einschließlich der Kraftstoffeinspritzung und Zündung mittels Zündkerze wird nicht näher erläutert und als bekannt vorausgesetzt.The crankshaft 4 is with a crankshaft sprocket 11 provided and by means of a timing chain 12 with a camshaft sprocket 13 coupled. The camshaft sprocket 13 drives a camshaft 14 with their associated cams for actuating the intake and exhaust valves (not shown in detail) of each cylinder 2.1 . 2.2 and 2.3 at. The empty strand of the timing chain 12 is by means of a pivotally mounted clamping rail 15 strained, by means of a chain tensioner 16 is pressed to this. The Zugtrum the timing chain 12 can slide along a guide rail. The essential operation of this control drive including the fuel injection and ignition by spark plug is not explained in detail and assumed to be known.

Die Exzentrizität der Kurbelwellenzapfen 7.1, 7.2 und 7.3 gibt maßgeblich den Hubweg H_K vor, insbesondere wenn, wie im vorliegenden Fall, die Kurbelwelle 4 exakt zentrisch unter den Zylindern 2.1, 2.2 und 2.3 angeordnet ist. In 1 ist der Hubkolben 3.1 in seiner untersten Stellung dargestellt, während der Hubkolben 3.2 in seiner obersten Stellung dargestellt ist. Die Differenz ergibt im vorliegenden Fall den Hubweg H_K . Die verbleibende Höhe H_C (siehe Zylinder 2.2) ergibt die verbleibende Kompressionshöhe im Zylinder 2.2. In Verbindung mit dem Durchmesser des Hubkolbens 3.1, 3.2 oder 3.3 bzw. der zugehörigen Zylinder 2.1, 2.2 und 2.3 ergibt sich aus dem Hubweg H_K das Hubvolumen V_h und aus der verbleibenden Kompressionshöhe H_C errechnet sich das Kompressionsvolumen V_c . Selbstverständlich hängt das Kompressionsvolumen V_c maßgeblich von der Gestaltung des Zylinderdeckels ab. Aus diesen Volumen V_h und V_c berechnet sich das Verdichtungsverhältnis ε. ε errechnet sich aus der Summe des Hubvolumens V_h und des Kompressionsvolumens V_c dividiert durch das Kompressionsvolumen V_c . Heute übliche Werte für Ottomotoren liegen für ε zwischen 10 und 14.The eccentricity of the crankshaft journals 7.1 . 7.2 and 7.3 Significantly gives the stroke H _K especially if, as in the present case, the crankshaft 4 exactly centric under the cylinders 2.1 . 2.2 and 2.3 is arranged. In 1 is the reciprocating piston 3.1 shown in its lowest position during the reciprocating 3.2 is shown in its uppermost position. The difference results in the present case, the stroke H _K , The remaining height H _C (see cylinder 2.2 ) gives the remaining compression height in the cylinder 2.2 , In conjunction with the diameter of the reciprocating piston 3.1 . 3.2 or 3.3 or the associated cylinder 2.1 . 2.2 and 2.3 results from the stroke H _K the stroke volume V _h and from the remaining compression height H _C the compression volume is calculated V _c , Of course, the compression volume depends V _c significantly from the design of the cylinder cover. Out of these volumes V _h and V _c the compression ratio is calculated ε , ε is calculated from the sum of the stroke volume V _h and the compression volume V _c divided by the compression volume V _c , Today common values for gasoline engines are for ε between 10 and 14.

Damit in Abhängigkeit vom Betriebspunkt (n, T, Drosselklappenstellung) des Verbrennungsmotors 1 das Verdichtungsverhältnis ε angepasst werden kann, sind die Pleuelstangen 6.1, 6.2 und 6.3 erfindungsgemäß in ihrer Länge verstellbar ausgestaltet. Hierdurch kann z.B. im Teillastbereich mit einem höheren Verdichtungsverhältnis gefahren werden als im Volllastbereich.Thus, depending on the operating point ( n . T , Throttle position) of the engine 1 the compression ratio ε can be adjusted, are the connecting rods 6.1 . 6.2 and 6.3 According to the invention designed adjustable in length. In this way, for example, can be driven in the partial load range with a higher compression ratio than in the full load range.

Jede der Pleuelstangen 6.1, 6.2, 6.3 umfasst ein erstes Pleuelteil 17.1, 17.2, 17.3 und ein zweites Pleuelteil 18.1, 18.2, 18.3. In dem ersten Pleuelteil 17.1, 17.2, 17.3 ist das besagte kleine Pleuelauge 9.1, 9.2, 9.3 ausgebildet. Das zweite Pleuelteil 18.1, 18.2, 18.3 umgibt zusammen mit einer unteren Lagerschale 19.1, 19.2, 19.3 das besagte große Pleuelauge 8.1, 8.2, 8.3. Die unteren Lagerschalen 19.1, 19.2, 19.3 sind mit dem jeweiligen zweiten Pleuelteil 18.1, 18.2, 18.3 in üblicher Weise mittels Befestigungsmitteln miteinander verbunden. Zwischen jedem ersten Pleuelteil 17.1, 17.2, 17.3 und dem zugehörigen zweiten Pleuelteil 18.1, 18.2, 18.3 ist eine Zylinder-Kolben-Einheit 20.1, 20.2, 20.3 zur Längenverstellung der Pleuelstangen 6.1, 6.2, 6.3 angeordnet.Each of the connecting rods 6.1 . 6.2 . 6.3 comprises a first connecting rod part 17.1 . 17.2 . 17.3 and a second connecting rod part 18.1 . 18.2 . 18.3 , In the first connecting rod part 17.1 . 17.2 . 17.3 is the said small connecting rod eye 9.1 . 9.2 . 9.3 educated. The second connecting rod part 18.1 . 18.2 . 18.3 surrounds with a lower bearing shell 19.1 . 19.2 . 19.3 the said big connecting rod eye 8.1 . 8.2 . 8.3 , The lower bearing shells 19.1 . 19.2 . 19.3 are with the respective second connecting rod part 18.1 . 18.2 . 18.3 in the usual way by means of Fasteners connected together. Between each first connecting rod part 17.1 . 17.2 . 17.3 and the associated second connecting rod part 18.1 . 18.2 . 18.3 is a cylinder-piston unit 20.1 . 20.2 . 20.3 for length adjustment of the connecting rods 6.1 . 6.2 . 6.3 arranged.

In 2 ist eine Zylinder-Kolben-Einheit 20.1 dargestellt, die jedoch identisch zu den anderen Zylinder-Kolben-Einheiten 20.2, 20.3 ausgestaltet ist. Die folgende Beschreibung gilt daher entsprechend für alle Zylinder-Kolben-Einheiten. Die Zylinder-Kolben-Einheit 20.1 umfasst einen Verstellkolben 21.1. Der Verstellkolben 21.1 ist abgesetzt und weist also mittig eine Verjüngung auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verstellkolben 21.1 durch ein erstes Verstellkolbenbauteil 22.1 und ein zweites Verstellkolbenbauteil 23.1 ausgebildet, die mittels eines kurzen Wellenstummels, der Teil eines zweiten Kolbenstangenbauteils 30.1 ist, miteinander verbunden sind. Die beiden Verstellkolbenbauteile 22.1 und 23.1 sind axial hintereinander und beanstandet zueinander angeordnet. Das erste Verstellkolbenbauteil 22.1 umfasst eine erste Stirnseite 24.1 und eine zweite Stirnseite 25.1. Das zweite Verstellkolbenbauteil 23.1 umfasst ebenfalls eine erste Stirnseite 26.1 und eine zweite Stirnseite 27.1.In 2 is a cylinder-piston unit 20.1 shown, however, identical to the other cylinder-piston units 20.2 . 20.3 is designed. The following description applies accordingly to all cylinder-piston units. The cylinder-piston unit 20.1 includes an adjusting piston 21.1 , The adjusting piston 21.1 is deposed and thus has a central rejuvenation. In the illustrated embodiment, the adjusting piston 21.1 by a first adjusting piston component 22.1 and a second adjusting piston component 23.1 formed by means of a short stub shaft, the part of a second piston rod member 30.1 is connected with each other. The two adjusting piston components 22.1 and 23.1 are axially behind one another and spaced from one another. The first adjusting piston component 22.1 includes a first end face 24.1 and a second end face 25.1 , The second adjusting piston component 23.1 also includes a first end face 26.1 and a second end face 27.1 ,

Der Verstellkolben 21.1 ist mit einer Kolbenstange 28.1 verbunden. Die Kolbenstange 28.1 ist ebenfalls zweiteilig ausgebildet und umfasst ein erstes Kolbenstangenbauteil 29.1 und das bereits erwähnte zweite Kolbenstangenbauteil 30.1. Das erste Kolbenstangenbauteil 29.1 und das zweite Kolbenstangenbauteil 30.1 sind in Axialrichtung hintereinander und beabstandet zueinander angeordnet. Das erste Kolbenstangenbauteil 29.1 ist mit dem ersten Verstellkolbenbauteil 22.1 verbunden, das zweite Kolbenstangenbauteil 30.1 ist mit dem zweiten Verstellkolbenbauteil 23.1 verbunden. Das untere Ende 31.1 der Kolbenstange 28.1 ist in einer Vertiefung 32.1 im zweiten Pleuelteil 18.1 aufgenommen.The adjusting piston 21.1 is with a piston rod 28.1 connected. The piston rod 28.1 is also formed in two parts and comprises a first piston rod component 29.1 and the already mentioned second piston rod component 30.1 , The first piston rod component 29.1 and the second piston rod component 30.1 are arranged one behind the other in the axial direction and spaced from one another. The first piston rod component 29.1 is with the first adjusting piston component 22.1 connected, the second piston rod component 30.1 is with the second adjusting piston component 23.1 connected. The lower end 31.1 the piston rod 28.1 is in a depression 32.1 in the second connecting rod part 18.1 added.

Das erste Verstellkolbenbauteil 22.1 ist in einer ersten Zylinderbohrung 33.1 geführt, die in einem ersten Zylindergehäuse 35.1 ausgebildet ist. Das zweite Verstellkolbenbauteil 23.1 ist in einer zweiten Zylinderbohrung 34.1 geführt, die in einem zweiten Zylindergehäuse 36.1 ausgebildet ist. Das erste Zylindergehäuse 35.1 umfasst einen ersten oberen Anschlag 37.1, der integral mit der ersten Zylinderbohrung 33.1 ausgebildet ist. Das zweite Zylindergehäuse 36.1 umfasst einen zweiten oberen Anschlag 38.1, der integral mit der zweiten Zylinderbohrung 34.1 ausgebildet ist.The first adjusting piston component 22.1 is in a first cylinder bore 33.1 guided in a first cylinder housing 35.1 is trained. The second adjusting piston component 23.1 is in a second cylinder bore 34.1 guided in a second cylinder housing 36.1 is trained. The first cylinder housing 35.1 includes a first upper stop 37.1 that is integral with the first cylinder bore 33.1 is trained. The second cylinder housing 36.1 includes a second upper stop 38.1 that is integral with the second cylinder bore 34.1 is trained.

Die beiden Stirnseiten 24.1, 25.1 des ersten Verstellkolbenbauteils 22.1 und die zugehörige erste Zylinderbohrung 33.1 bilden einen ersten Druckraum 40.1 und einen zweiten Druckraum 41.1 aus. Die beiden Stirnseiten 26.1, 27.1 des zweiten Verstellkolbenbauteils 23.1 und die zugehörige zweite Zylinderbohrung 34.1 bilden einen dritten Druckraum 42.1 und einen vierten Druckraum 43.1 aus. Alle Stirnflächen 24.1, 25.1, 26.1, 27.1 sind vorzugsweise kreisförmig. In dem ersten Zylindergehäuse 35.1 und dem zweiten Zylindergehäuse 36.1 sind Ölnuten 39.1 ausgebildet, über die die Druckräume 40.1, 41.1, 42.1 43.1 mit Motoröl versorgt werden. Dazu stehen die Ölnuten 39.1 vorzugsweise mit der Ölschmierung des großen Pleuelauges 8.1 in Verbindung.The two front sides 24.1 . 25.1 of the first adjusting piston component 22.1 and the associated first cylinder bore 33.1 form a first pressure chamber 40.1 and a second pressure chamber 41.1 out. The two front sides 26.1 . 27.1 of the second adjusting piston component 23.1 and the associated second cylinder bore 34.1 form a third pressure chamber 42.1 and a fourth pressure chamber 43.1 out. All faces 24.1 . 25.1 . 26.1 . 27.1 are preferably circular. In the first cylinder housing 35.1 and the second cylinder housing 36.1 are oil grooves 39.1 formed over which the pressure chambers 40.1 . 41.1 . 42.1 43.1 be supplied with engine oil. These are the oil grooves 39.1 preferably with the oil lubrication of the large connecting rod eye 8.1 in connection.

Die Zylinder-Kolben-Einheit 20.1 mit dem Verstellkolben 21.1 und den Zylinderbohrungen 33.1, 34.1 ist Bestandteil eines Verstellmechanismus zur Veränderung der Länge der Pleuelstange 6.1. Zu dem Verstellmechanismus gehört auch eine hydraulische Schaltung, die für einen Zu- bzw. Ablauf des Hydraulikfluids, d.h. des Motoröls, in bzw. aus den Druckräumen 40.1, 41.1, 42.1, 43.1 und somit für eine Bewegung des Verstellkolbens 21.1 sorgt oder diesen arretiert. Diese Schaltung wird nicht detailliert beschrieben. Lediglich ihre Funktion wird kurz umrissen.The cylinder-piston unit 20.1 with the adjusting piston 21.1 and the cylinder bores 33.1 . 34.1 is part of an adjustment mechanism for changing the length of the connecting rod 6.1 , To the adjusting mechanism also includes a hydraulic circuit, for an inlet and outlet of the hydraulic fluid, ie the engine oil, in or out of the pressure chambers 40.1 . 41.1 . 42.1 . 43.1 and thus for a movement of the adjusting piston 21.1 ensures or arrests this. This circuit will not be described in detail. Only their function is briefly outlined.

Befindet sich die Pleuelstange 6.1 in ihrer langen Position, so liegt die erste Stirnseite 24.1 des ersten Verstellkolbenbauteils 22.1 am ersten oberen Anschlag 37.1 der ersten Zylinderbohrung 33.1 an. Die erste Stirnseite 26.1 des zweiten Verstellkolbenbauteils 23.1 liegt am zweiten oberen Anschlag 38.1 der zweiten Zylinderbohrung 34.1 an. Der erste Druckraum 40.1 und der dritte Druckraum 42.1 sind dementsprechend leer. Der zweite Druckraum 41.1 und der vierte Druckraum 43.1 sind mit Motoröl gefüllt. Durch entsprechende Vorrichtungen, wie zum Beispiel ein Absperrventil, wird sichergestellt, dass das Motoröl nicht aus dem zweiten Druckraum 41.1 und dem vierten Druckraum 43.1 entweichen kann. Die Pleuelstange 6.1 wird dadurch in ihrer langen Stellung hydraulisch gesperrt.Is the connecting rod 6.1 in its long position, so lies the first end face 24.1 of the first adjusting piston component 22.1 at the first upper stop 37.1 the first cylinder bore 33.1 at. The first front page 26.1 of the second adjusting piston component 23.1 is at the second upper stop 38.1 the second cylinder bore 34.1 at. The first pressure room 40.1 and the third pressure chamber 42.1 are accordingly empty. The second pressure chamber 41.1 and the fourth pressure chamber 43.1 are filled with engine oil. By appropriate devices, such as a shut-off valve, it is ensured that the engine oil is not from the second pressure chamber 41.1 and the fourth pressure chamber 43.1 can escape. The connecting rod 6.1 is thereby hydraulically locked in its long position.

Wird durch eine nicht näher beschriebene Steuerung ein Signal gegeben, um die Pleuelstange 6.1 aus der langen Stellung bzw. Position in ihre kurze Stellung bzw. Position zu überführen, so werden der zweite Druckraum 41.1 und der vierte Druckraum 43.1 freigegeben, sodass das Motoröl aus diesen Druckräumen abfließen kann. Gleichzeitig strömt Motoröl in den ersten Druckraum 40.1 und den dritten Druckraum 42.1 ein, sodass diese Druckräume 40.1, 42.1 mit Motoröl gefüllt werden. Dadurch wird die Pleuelstange 6.1 in ihre kurze Stellung überführt. Die kurze Stellung ist erreicht, wenn die zweite Stirnseite 25.1 des ersten Verstellkolbenbauteils 22.1 an dem ersten unteren Anschlag 44.1 anliegt und die zweite Stirnseite 27.1 des zweiten Verstellkolbenbauteils 23.1 an dem zweiten unteren Anschlag 45.1 der zweiten Zylinderbohrung 34.1 anliegt. Dementsprechend sind der zweite Druckraum 41.1 und der vierte Druckraum 43.1 leer, der erste Druckraum 40.1 und der dritte Druckraum 42.1 sind mit Motoröl gefüllt. Die kurze Stellung der Pleuelstange 6.1 wird hydraulisch arretiert, in dem der Abfluss des Motoröls aus dem ersten Druckraum 40.1 und dem dritten Druckraum 42.1, beispielsweise durch ein Absperrventil (nicht dargestellt) unterbunden wird.Is given by an unspecified control signal to the connecting rod 6.1 from the long position or position in their short position or position to transfer, so are the second pressure chamber 41.1 and the fourth pressure chamber 43.1 released, so that the engine oil can flow out of these pressure chambers. At the same time engine oil flows into the first pressure chamber 40.1 and the third pressure chamber 42.1 one, so these pressure chambers 40.1 . 42.1 be filled with engine oil. This will be the connecting rod 6.1 transferred to her short position. The short position is reached when the second end face 25.1 of the first adjusting piston component 22.1 at the first lower stop 44.1 abuts and the second end face 27.1 of the second adjusting piston component 23.1 at the second lower stop 45.1 the second cylinder bore 34.1 is applied. Accordingly, the second pressure chamber 41.1 and the fourth pressure chamber 43.1 empty, the first pressure room 40.1 and the third pressure chamber 42.1 are filled with engine oil. The short position of the connecting rod 6.1 is hydraulically locked, in which the outflow of engine oil from the first pressure chamber 40.1 and the third pressure chamber 42.1 , For example, by a shut-off valve (not shown) is prevented.

Die kurze Stellung der Pleuelstange 6.1 ist vorteilhaft bei Volllast, wohingegen lange Stellung der Pleuelstange 6.1 für den Teil- und Niedriglastbetrieb vorteilhaft ist.The short position of the connecting rod 6.1 is advantageous at full load, whereas long position of the connecting rod 6.1 is advantageous for the partial and low load operation.

Im Folgenden wird die Montage der Pleuelstange 6.1 kurz beschrieben. Dabei wird in folgenden Schritten vorgegangen: Zuerst werden mindestens eine Kolbenstangendichtung und mindestens ein Kolbenstangenabstreifer im Bereich des ersten Kolbenstangenbauteils 29.1 sowie mindestens eine Kolbendichtung im Bereich des ersten Verstellkolbenbauteils 22.1 befestigt. Anschließend werden das erste Verstellkolbenbauteil 22.1 und das erste Kolbenstangenbauteil 29.1 in das erste Zylindergehäuse 35.1 mit der ersten Zylinderbohrung 33.1 eingesetzt. Im Anschluss daran werden mindestens eine Kolbenstangendichtung und mindestens ein Kolbenstangenabstreifer im Bereich des zweiten Kolbenstangenbauteils 30.1 montiert und mindestens eine Kolbenstangendichtung im Bereich des zweiten Verstellkolbenbauteils 23.1 befestigt. Nun werden die beiden Zylindergehäuse 35.1, 36.1 ineinander gesetzt. Anschließend werden das zweite Verstellkolbenbauteil 23.1 und das zweite Kolbenstangenbauteil 30.1 in das zweite Zylindergehäuse 36.1 mit der zweiten Zylinderbohrung 34.1 eingesetzt. Die Kolbenstangenbauteile 29.1, 30.1 werden nun miteinander bzw. mit den Verstellkolbenbauteilen 22.1,23.1 verbunden. Im Anschluss daran wird eine Verdrehsicherung, zum Beispiel ein Stift, zwischen dem Verstellkolben 21.1 und den Zylinderbohrungen 33.1, 34.1 montiert. Die vormontierte und am ersten Pleuelteil 17.1 befestigte Zylinder-Kolben-Einheit 20.1 kann dann einer Funktionsprüfung unterzogen, bevor sie mit dem zweiten Pleuelteil 19.1 verbunden wird.The following is the assembly of the connecting rod 6.1 briefly described. The procedure is as follows: First, at least one piston rod seal and at least one piston rod scraper in the region of the first piston rod component 29.1 and at least one piston seal in the region of the first adjusting piston component 22.1 attached. Subsequently, the first adjusting piston component 22.1 and the first piston rod component 29.1 in the first cylinder housing 35.1 with the first cylinder bore 33.1 used. Following this, at least one piston rod seal and at least one piston rod scraper in the region of the second piston rod component 30.1 mounted and at least one piston rod seal in the region of the second adjusting piston component 23.1 attached. Now the two cylinder housings 35.1 . 36.1 intertwined. Subsequently, the second adjusting piston component 23.1 and the second piston rod component 30.1 in the second cylinder housing 36.1 with the second cylinder bore 34.1 used. The piston rod components 29.1 . 30.1 are now together or with the adjusting piston components 22.1 , 23.1 connected. Following this, an anti-twist device, for example a pin, is inserted between the adjusting piston 21.1 and the cylinder bores 33.1 . 34.1 assembled. The preassembled and at the first conrod part 17.1 attached cylinder-piston unit 20.1 can then be subjected to a functional test before working with the second connecting rod part 19.1 is connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
2.1,2.2,2.32.1,2.2,2.3: Zylindercylinder
3.1,3.2,3.33.1,3.2,3.3: Hubkolbenreciprocating
44: Kurbelwellecrankshaft
5.1,5.2,5.3,5.45.1,5.2,5.3,5.4: Kurbelwellenlagercrankshaft bearings
6.1,6.2,6.36.1,6.2,6.3: Pleuelstangeconnecting rod
7.1,7.2,7.37.1,7.2,7.3: Kurbelwellenzapfencrankshaft journal
8.1,8.2,8.38.1,8.2,8.3: großes Pleuelaugebig connecting rod eye
9.1,9.2,9.39.1,9.2,9.3: kleine Pleuelaugesmall connecting rod eye
10.1,10.2,10.310.1,10.2,10.3: Kolbenbolzenpiston pin
1111: Kurbelwellenkettenradcrankshaft sprocket
1212: Steuerkettetiming chain
1313: Nockenwellenkettenradcamshaft sprocket
1414: Nockenwellecamshaft
1515: Spannschienetensioning rail
1616: Kettenspannerchain tensioner
17.1,17.2,17.317.1,17.2,17.3: erstes Pleuelteilfirst connecting rod part
18.1,18.2,18.318.1,18.2,18.3: zweites Pleuelteilsecond connecting rod part
19.1,19.2,19.319.1,19.2,19.3: Lagerschalebearing shell
20.1,20.2,20.320.1,20.2,20.3: Zylinder-Kolben-EinheitCylinder-piston unit
21.121.1: Verstellkolbenadjusting piston
22.122.1: erstes Verstellkolbenbauteilfirst adjusting piston component
23.123.1: zweites Verstellkolbenbauteilsecond adjusting piston component
24.124.1: erste Stirnseitefirst end face
25.125.1: zweite Stirnseitesecond end face
26.126.1: erste Stirnseitefirst end face
27.127.1: zweite Stirnseitesecond end face
28.128.1: Kolbenstangepiston rod
29.129.1: erstes Kolbenstangenbauteilfirst piston rod component
30.130.1: zweites Kolbenstangenbauteilsecond piston rod component
31.131.1: unteres Ende Kolbenstangelower end piston rod
32.132.1: Vertiefungdeepening
33.133.1: erste Zylinderbohrungfirst cylinder bore
34.134.1: zweite Zylinderbohrungsecond cylinder bore
35.135.1: erstes Zylindergehäusefirst cylinder housing
36.136.1: zweites Zylindergehäusesecond cylinder housing
37.137.1: erster oberer Anschlagfirst upper stop
38.138.1: zweiter oberer Anschlagsecond upper stop
39.139.1: Ölnutenoil grooves
40.140.1: erster Druckraumfirst pressure chamber
41.141.1: zweiter Druckraumsecond pressure chamber
42.1 42.1: dritter Druckraumthird pressure chamber
43.143.1: vierter Druckraumfourth pressure chamber
44.144.1: erster unterer Anschlagfirst lower stop
45.145.1: zweiter unterer Anschlag second lower stop
V_h V _h: Hubvolumendisplacement
V_c V _c: Kompressionsvolumencompression volume
H_C H _C: Kompressionshöhecompression height
H_K H _K: Hubwegstroke
εε: Verdichtungsverhältniscompression ratio
nn: Drehzahlrotation speed
TT: Temperaturtemperature

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2217721 [0005]
EP 1426584 A1 [0006]
DE 102005055199 A1 [0007]
WO 2013/092364 A1 [0008]
WO 2015/055582 A2 [0009]

Claims

Length-adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) for an internal combustion engine (1), in particular a gasoline engine, with a first connecting rod part (17.1, 17.2, 17.3) and a second connecting rod part (18.1, 18.2, 18.3), wherein the first connecting rod part (17.1, 17.2, 17.3) relative to the second connecting rod part (18.1, 18.2, 18.3) is movable to adjust the length of the connecting rod (6.1, 6.2, 6.3), and with at least one by means of engine oil of the internal combustion engine (1) hydraulically actuated cylinder-piston Unit (20.1, 20.2, 20.3) in order to move the first connecting rod part (17.1, 17.2, 17.3) relative to the second connecting rod part (18.1, 18.2, 18.3), the cylinder-piston unit (20.1, 20.2, 20.3) comprises at least one Cylinder bore (33.1), one in the cylinder bore (33.1 34.1) long movably arranged adjusting piston (21.1), a piston rod (28.1) and at least one in the cylinder bore (33.1) provided first pressure chamber (40.1) for receiving engine oil, the one side of a Front side (24.1) d it is limited to movable adjusting piston (21.1), characterized in that the adjusting piston (21.1) is discontinued and at least two further end faces (25.1, 26.1, 27.1), so that at least two further pressure chambers (41.1, 42.1, 43.1) are formed.

Length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) after Claim 1 , characterized in that the adjusting piston (21.1) at least two in the axial direction one behind the other arranged adjusting piston components (22.1, 23.1).

Length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) after Claim 1 or 2 , characterized in that the cylinder-piston unit (20.1, 20.2, 20.3) comprises a further cylinder bore (34.1) and each adjusting piston component (22.1, 23.1) in a cylinder bore (33.1, 34.1) is arranged.

Length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) after one of Claims 1 - 3 , characterized in that the piston rod (28.1) comprises at least two piston rod components (29.1, 30.1) arranged one behind the other in the axial direction.

Length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) after one of Claims 1 - 4 , characterized in that the lower end (31.1) of the piston rod (28.1) is received in a recess (32.1) in the second connecting rod part (18.1).

Length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) after one of Claims 1 - 5 , characterized in that each cylinder bore (33.1, 34.1) has an integrated upper stop (37.1, 38.1) for the adjusting piston component (22.1, 23.1) arranged therein.

Length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) after one of Claims 1 - 6 , characterized in that the first and the second cylinder bore (33.1, 34.1) with the integrated stops (37.1, 38.1) each in a first and a second cylinder housing (35.1, 36.1) are formed and the cylinder housing (35.1, 36.1) oil grooves ( 39.1) for supplying oil to the respective pressure chambers (40.1, 41.1, 42.1, 43.1).

Length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) after one of Claims 1 - 7 , characterized in that the cylinder-piston unit (20.1 20.2, 20.3) has a rotation, by means of a relative rotation between the at least one cylinder bore (33.1) and the adjusting piston (21.1) is prevented.

Method for mounting a length-adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) according to one of Claims 1 - 8th characterized by the following steps in the order indicated: - assembly of at least one piston rod seal and optionally at least one piston rod scraper in the region of the first piston rod component (29.1) and at least one piston seal in the region of the first adjusting piston component (22.1); Inserting the first adjusting piston component (22.1) and the first piston rod component (29.1) into the first cylinder bore (33.1) in the first cylinder housing (35.1); - Mounting at least one piston rod seal and possibly at least one Kolbenstangenabstreifers in the region of the second piston rod member (30.1) and at least one piston seal in the region of the second adjusting piston component (23.1); - Inserting the two cylinder housing (35.1, 36.1) into each other; Inserting the second adjusting piston component (23.1) and the second piston rod component (30.1) into the second cylinder bore (34.1) in the second cylinder housing (36.1); - Connecting the piston rod components (29.1, 30.1) with each other or with the adjusting piston (22.1, 23.1). - Connecting the second cylinder bore (34.1) with the second connecting rod part (18.1, 18.2, 18.3).

Method according to Claim 9 , characterized in that between the adjusting piston (21.1) and the cylinder bores (33.1, 34.1) an anti-rotation device is mounted.

Method according to one of Claims 9 or 10 , characterized in that before connecting the cylinder-piston unit (20.1, 20.2, 20.3) with the second connecting rod part (18.1, 18.2, 18.3) a functional test of the cylinder-piston unit (20.1, 20.2, 20.3) is performed.

Use of a length adjustable connecting rod (6.1, 6.2, 6.3) according to one of Claims 1 - 8th in an internal combustion engine (1) with at least one reciprocating piston (3.1, 3.2, 3.3).

Internal combustion engine (1) with at least one reciprocating piston (3.1, 3.2, 3.3) and with at least one adjustable compression ratio in a cylinder (2.1, 2.2, 2.3) and a connecting rod connected to the reciprocating piston (3.1, 3.2, 3.3) (6.1, 6.2, 6.3) after one of Claims 1 - 8th ,

Internal combustion engine (1) after Claim 13 , characterized in that a control drive with at least one timing chain (12), a tensioning and / or guide rail (15) and / or a chain tensioner (16) is provided or are the crankshaft (4) with at least one camshaft (14 ) connects.