DE102017109379A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

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DE102017109379A1
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Helmut Melde-Tuczai
Abdelkarim Redouane
Siegfried Lösch
Gerhard Heimel
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    • F16C3/04Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
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Abstract

Brennkraftmaschine (1), insbesondere mit variablem Verdichtungsverhältnis, mit zumindest einer Kurbelwelle (2), die mit zumindest einer Pleuelstange (3) schwenkbar verbunden ist, wobei die Kurbelwelle (2) einen ersten Ölkanal (4) und die Pleuelstange (3) einen mit dem ersten Ölkanal (4) strömungsverbundenen zweiten Ölkanal (5) aufweist und in einem der Ölkanäle (4, 5) zur Veränderung eines Durchflussquerschnittes (16, 17) zumindest ein Ventil (10) angeordnet ist, das einen Ventilkörper (14) aufweist, der zwischen einer ersten Endstellung (a) und einer zweiten Endstellung (b) in einer Ventilbohrung (15) entlang oder um eine Ventilachse (11) im Wesentlichen kontinuierlich verschiebbar ist, wobei der ersten Endstellung (a) ein erster Durchflussquerschnitt (16) und der zweiten Endstellung (b) ein zweiter Durchflussquerschnitt (17) zugeordnet ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Möglichkeit anzugeben, die Ölzufuhr bei steigender Drehzahl zu vermindern. Gelöst wird das erfindungsgemäß dadurch, dass der Ventilkörper (14) des Ventils (10) ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle (2) in die zweite Endstellung (b) in der Ventilbohrung (15) verschiebbar ist und der zweite Durchflussquerschnitt (17) kleiner als der erste Durchflussquerschnitt (16) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit variablem Verdichtungsverhältnis, mit zumindest einer Kurbelwelle, die mit zumindest einer Pleuelstange schwenkbar verbunden ist, wobei die Kurbelwelle einen ersten Ölkanal und die Pleuelstange einen mit dem ersten Ölkanal strömungsverbundenen zweiten Ölkanal aufweist und in einem der Ölkanäle zur Veränderung eines Durchflussquerschnittes zumindest ein Ventil angeordnet ist, das einen Ventilkörper aufweist, der zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung in einer Ventilbohrung entlang oder um eine Ventilachse im Wesentlichen kontinuierlich verschiebbar ist, wobei der ersten Endstellung ein erster Durchflussquerschnitt und der zweiten Endstellung ein zweiter Durchflussquerschnitt zugeordnet ist.
  • Wenn Öl oder andere Hydraulikmedien von der Kurbelwelle in Pleuelstangen oder Kolben übergeleitet werden, beispielsweise zur Realisierung variabler Verdichtungsverhältnisse, erfolgt dies häufig durch einen Ölkanal von der Kurbelwelle aus. Das Öl wird dabei mittels Druckerhöhung im Ölsystem der Brennkraftmaschine und/oder durch eine auf das Öl wirkende Fliehkraft in die Pleuelstange gedrückt. Die Ölzuführung erfolgt über Ölkanäle über das Pleuellager und über einen Ölkanal in der Pleuelstange.
  • Ein variables Verdichtungsverhältnis entsteht dabei durch die Veränderung des Kolbenhubes und somit die Veränderung des Brennraumvolumens. Zur Regulierung der Ölzufuhr kann dazu in den Ölkanälen ein Drosselorgan vorgesehen sein.
  • Aus der US 7 434 548 B2 ist eine Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis mit einem druckbetätigten Schieberventil bekannt. Dabei wird mit steigender Drehzahl und mit steigendem Druck der Durchflussquerschnitt erhöht und es fließt immer mehr Öl zu. Eine Verringerung des Querschnittes bei einer Erhöhung des Druckes ist dadurch nicht möglich. Dabei wird bei einer hohen Drehzahl der Kurbelwelle durch die Fliehkraft eine größere Menge an Öl in die Pleuelstange gedrückt. Einerseits ist dann die Menge zu groß, um verarbeitet zu werden, andererseits kommt es zu einer Erhöhung der bewegten Masse in der Pleuelstange und eventuellen Nachteilen in der präzisen Einstellung des Verdichtungsverhältnisses.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden und eine einfache Möglichkeit der Drosselung der Ölzufuhr in die Pleuelstange anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch eine eingangs erwähnte Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ventilkörper des Ventils ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle in die zweite Endstellung in der Ventilbohrung verschiebbar ist und der zweite Durchflussquerschnitt kleiner als der erste Durchflussquerschnitt ist. Mit anderen Worten ist der Ventilkörper mit zunehmender Drehzahl der Kurbelwelle aus der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung verschiebbar und ab einer definierten Mindestdrehzahl in die zweite Endstellung bringbar. Dadurch entsteht der Vorteil, dass trotz zunehmendem Druck aufgrund der erhöhten Fliehkraftwirkung auf das Hydraulikmedium bzw. Öl eine geringere bzw. gleichbleibende Zufuhr in die Pleuelstange realisiert werden kann. Grundsätzlich ist die Erfindung auf die Verwendung beliebiger Hydraulikmedien anwendbar, nachfolgend wird aus Gründen der Lesbarkeit überwiegend der Begriff Öl verwendet. Neben den genannten Vorteilen zeigen sich die Vorteile der Erfindung bis zu einem gewissen Grad auch bei plötzlichen Öldruckspitzen im Ölsystem der Brennkraftmaschine, deren Auswirkungen durch die erfindungsgemäße Lösung abgeschwächt werden können.
  • Dadurch kann der Einfluss der Drehzahl auf die Ölzufuhr verringert werden oder sogar weitgehend verhindert werden. Das ist vorteilhaft, wenn eine drehzahlunabhängige Verstellung des Kolbenhubes erreicht werden soll. Des Weiteren wird verhindert, dass es in der Pleuelstange (speziell in deren Mechanismus zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses) aufgrund des zusätzlichen Öls bzw. dessen Druck zu Fehlfunktionen kommt.
  • Es ist vorteilhaft, wenn der Ventilkörper des Ventils gegen eine Federkraft einer Feder in die zweite Endstellung bewegbar angeordnet ist. Dadurch kann die Bewegung des Ventils und somit der Durchflussquerschnitt besser kontrolliert werden und genau auf die jeweilig Drehzahl, und die damit wirkende Fliehkraft, oder die damit wirkende Druckkraft des Öles angepasst werden. Gleichzeitig wird der Ventilkörper bei abnehmendem Druck durch abnehmende Drehzahl wieder in Richtung der ersten Endstellung bewegt.
  • Um ein möglichst einfache und unkomplizierte Ölführung zu ermöglichen, ist es günstig, wenn das Ventil im Ventilkörper eine Steuernut oder Steuerbohrung aufweist, welche in der ersten Endstellung einen ersten Durchflussquerschnitt ergibt.
  • Um ein durch einen bestimmten Druck auslösbares Ventil zu erhalten ist in einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen, dass der Ventilkörper des Ventils eine an einen Druckraum grenzende Druckangriffsfläche aufweist, welcher Druckraum mit dem entsprechenden Ölkanal strömungsverbunden ist, wobei durch Erhöhung des Druckes im Ölkanal – vorzugsweise ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle – der Ventilkörper auslenkbar ist. Günstigerweise ist dabei der Ventilkörper entlang oder um eine Ventilachse in Richtung der zweiten Endstellung bewegbar. Aus Gründen der Sicherheit ist es günstig, wenn das Ventil zumindest einen Öldurchlass aufweist, der einen, einen zweiten Durchflussquerschnitt bildenden, Mindestquerschnitt aufweist. In einer Variante der Erfindung ist der Öldurchlass im Ventilkörper angeordnet. Dadurch kann selbst bei sehr hohen Drehzahlen eine Mindestschmierung der Bereiche nach dem Ventil gewährleistet werden. Ein völliges Verschließen der Ölkanäle und zu geringer Schmierfilm beispielsweise in einem Pleuellager kann verhindert werden.
  • Eine günstige Ausführung sieht vor, dass die Ventilachse in einem Winkel zu einer Längsachse des ersten Ölkanals und/oder des zweiten Ölkanals geneigt angeordnet ist, wobei der Winkel in einem Bereich von 30° bis 120° liegt. Das Ventil liegt somit quer zu dem Ölkanal in der Ventilachse. Dadurch entsteht der Vorteil, dass einfach über Steuerbohrungen oder Steuernuten bei axialer Verschiebung eine genaue Ölzufuhr geregelt werden kann.
  • Die Ventilachse ist die Längsachse des Ventilkörpers des Ventils.
  • Der gleiche Vorteil entsteht, wenn die Ventilachse normal zu der Längsachse des ersten Ölkanals oder des zweiten Ölkanals angeordnet ist.
  • Um ein möglichst platzsparendes Ventil realisieren zu können ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper des Ventils um die Ventilachse drehbar gelagert ist.
  • Um auch bei einem um die Ventilachse drehbaren Ventil eine möglichst genaue Reaktion auf die Drehzahl der Kurbelwelle einstellen zu können ist es vorteilhaft, wenn die Feder als Drehfeder ausgebildet ist.
  • Wenn das Ventil am Ventilkörper eine zur Ventilachse exzentrische Masse aufweist, besteht der Vorteil, dass das Ventil durch die Drehung der Kurbelwelle und die dadurch entstehende Fliehkraft möglichst weit von der Kurbelwellenachse wegbewegt werden kann.
  • Ein möglichst unkompliziertes und einfaches Ventil ergibt sich bei einer Ausführung, bei der der Ventilkörper des Ventils entlang der Ventilachse axial verschiebbar angeordnet ist.
  • Es ist günstig, wenn die Ventilachse mit einer Normalebene auf eine Kurbelwellenachse einen Neigungswinkel von etwa 30° bis 90° vorzugsweise von etwa 45° bis 90° aufspannt. Dadurch kann ein Ventil mit einer exzentrischen Masse funktionstüchtig eingebaut werden.
  • Um den Fertigungsaufwand gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Ventilachse parallel zu der Längsachse des ersten Ölkanals oder des zweiten Ölkanals angeordnet ist. In einer Variante der Erfindung ist die Ventilachse normal zu der Längsachse des ersten Ölkanals oder des zweiten Ölkanals angeordnet.
  • Um den Effekt der Fliehkraft durch eine Erhöhung der Drehzahl unabhängig vom Druck des Öls für das Ventil nutzen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Ventilkörper des Ventils durch eine Fliehkraft ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle auslenkbar ist. Mit anderen Worten ist es von Vorteil, wenn der Ventilkörper des Ventils durch eine Fliehkraft ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle aus der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung auslenkbar ist.
  • Wenn die Ventilachse parallel zu einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse angeordnet ist, ist es möglich einen einfacheren Ventilkörper zu verwenden, der ebenso aufgrund der Fliehkraft durch die Massenträgheit eine Bewegung in die zweite Endstellung oder in die erste Endstellung vollzieht.
  • Um eine Drosselung der Ölzufuhr direkt in der Kurbelwelle vornehmen zu können ist es günstig, wenn das Ventil im ersten Ölkanal angeordnet ist.
  • In der Folge wird die Erfindung anhand der in den nicht einschränkenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:
  • 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführung;
  • 2 ein Ventil der Brennkraftmaschine in einer zweiten Endstellung in einer Detailansicht gemäß Kreis II aus 1;
  • 3 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführung;
  • 4 das Ventil in einer ersten Endstellung IV in einer Detailansicht gemäß Kreis IV aus 3;
  • 5 das Ventil in einem schematischen Schnitt gemäß der Linie V-V in 4;
  • 6 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer dritten Ausführung;
  • 7 das Ventil in der ersten Endstellung in einer Detailansicht gemäß Pfeil VII aus 6;
  • 8 das Ventil in einem Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 7;
  • 9 das Ventil in einer vierten Ausführung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer Detailansicht analog zu 7;
  • 10 das Ventil in einem Schnitt gemäß der Linie X-X in 9;
  • 11 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer fünften Ausführung;
  • 12 das Ventil in der ersten Endstellung in einem Schnitt gemäß der Linie XII-XII in 11;
  • 13 das Ventil in der ersten Endstellung in einem Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in 11; und
  • 14 das Ventil in der zweiten Endstellung in einem Schnitt analog zu 13.
  • Funktionsgleiche Teile weisen in allen Ausführungen gleiche Bezugszeichen auf.
  • In 1 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 in einer ersten Ausführung in einem Schnitt gezeigt. Dabei ist eine Kurbelwelle 2 mit einer Pleuelstange 3 schwenkbar verbunden. Die Kurbelwelle 2 ist drehbar um eine Kurbelwellenachse 2a angeordnet.
  • In der Kurbelwelle 2 ist ein erster Ölkanal 4 vorgesehen und in der Pleuelstange 3 ist ein zweiter Ölkanal 5 angeordnet. Der erste Ölkanal 4 dient einerseits der Schmiermittelversorgung für beispielsweise ein Pleuellager 6. Das Pleuellager 6 ist die Fläche an der die Pleuelstange 3 an der Kurbelwelle 2 angeordnet ist. Die Pleuelstange 3 ist relativ zur Kurbelwelle 2 um eine Lagerachse 6a auslenkbar. Andererseits wird über den ersten Ölkanal 4 und den zweiten Ölkanal 5 Hydraulikmedium in einen nicht gezeigten Mechanismus zur Realisierung eines variablen Verdichtungsverhältnisses befördert. Dabei sind der erste Ölkanal 4 und der zweite Ölkanal 5 mit diesem Mechanismus strömungsverbunden. Als Schmiermittel und als Hydraulikmedium wird in der Regel Öl eingesetzt.
  • Die Pleuelstange 3 bzw. deren Längsachse ist parallel zu einer normal auf die Kurbelwellenachse 2a verlaufende Normalebene 7 angeordnet. Die Lagerachse 6a und die Kurbelwellenachse 2a sind parallel zueinander.
  • Die Brennkraftmaschine 1 weist in den gezeigten Ausführungsformen jeweils ein Ventil 10 auf, das entlang einer Ventilachse 11 angeordnet ist. In der ersten Ausführung in 1 weist das Ventil 10 einen Ventilkörper 14 auf der axial, entlang der Ventilachse 11, verschiebbar angeordnet ist. Dabei ist das Ventil 10 bzw. der Ventilkörper 14 in einem Ventilraum 12 in der Kurbelwelle 2 angeordnet. Der Ventilraum 12 ist beispielsweise durch eine Sackbohrung in der Kurbelwelle 2 gebildet, wie in der Ausführungsform gemäß 1 und 2 dargestellt. Die Ventilachse 11 ist in der gezeigten Ausführung parallel zu der Normalebene 7 angeordnet. Der Ventilraum 12 geht dabei von dem Pleuellager 6 aus. Der erste Ölkanal 4 ist mit dem Ventilraum 12 strömungsverbunden. Dabei weist der erste Ölkanal 4 (bzw. dessen Längsachse) in der gezeigten Ausführung zu der Normalebene 7 und zu der Ventilachse 11 einen Winkel α auf, wobei der Winkel α hier einen Bereich zwischen 30° und 120° einnehmen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α zirka 30°. Der Ventilraum 12 ist über eine Drainageleitung 13 mit einem Kurbelraum 8 verbunden. Der erste Ölkanal 4 und der zweite Ölkanal 5 liegen hier in einer Ebene die normal ist zur Normalebene 7 auf die Kurbelwellenachse 2a und in der Blattebene von 1 liegt.
  • Das Ventil 10 weist einen Ventilkörper 14 auf, der in einer Ventilbohrung 15, die den Ventilraum 12 bildet, entlang seiner Längsachse, der Ventilachse 11, verschieblich angeordnet ist.
  • Das Ventil 10 ist in der Ventilbohrung 15 zwischen einer ersten Endstellung a (strichliert angedeutet in 2) und einer in 2 gezeigten zweiten Endstellung b kontinuierlich verschiebbar angeordnet. Der ersten Endstellung a ist ein erster Durchflussquerschnitt 16 und der zweiten Endstellung b ein zweiter Durchflussquerschnitt 17 zugeordnet. Der zweite Durchflussquerschnitt 17 ist kleiner als der erste Durchflussquerschnitt 16.
  • Eine Ventilfläche 18 des Ventilkörpers 14, die in der in 2 gezeigten Ausführung die Mantelfläche eines Kegelstumpfes aufweist, liegt in der zweiten Endstellung b an einer Kegelfläche 19 des Ventilraums 12 an. Im Ventilkörper 14 ist ein Öldurchlass 20 vorgesehen. In der zweiten Endstellung b bildet der Öldurchlass 20 im Wesentlichen den zweiten Durchflussquerschnitt 17.
  • In der ersten Endstellung a und in allen Stellungen, die der Ventilkörper 14 im Ventil 10 bis zur zweiten Endstellung b einnehmen kann ist ein Druckraum 21 durch die Kegelfläche 19 und die Ventilfläche 18 begrenzt. Die Ventilfläche 18 ist dann als eine Druckangriffsfläche 22 ausgebildet. Das Ventil 10 weist eine am Ventilkörper 14 ausgeführte Dichtkante 23 auf, die in der zweiten Endstellung b in Kontakt mit der Kegelfläche 19 ist. In der zweiten Endstellung b verschließt der Ventilkörper 14 den ersten Ölkanal 4 bis auf den Öldurchlass 20.
  • Funktionsweise des Ventils 10: Bei einer geringen Drehzahl der Kurbelwelle 2 um die Kurbelwellenachse 2a wird der Ventilkörper 14 des Ventils 10 durch Öldruck gegen die Druckangriffsfläche 22 in der ersten Endstellung a gehalten. Mit steigender Drehzahl steigt eine durch die Drehung entstehende Fliehkraft A auf den frei verschiebbaren Ventilkörper 14 im Vergleich zu einer Druckkraft B auf die Druckangriffsfläche 22, die das Öl auf das Ventil 10 ausübt. Ab einer bestimmten Mindestdrehzahl verschiebt sich dadurch der Ventilkörper 14 axial in Richtung der zweiten Endstellung b.
  • Über den zweiten Durchflussquerschnitt 17 ist ein Mindestquerschnitt frei, der eine Mindestschmierung mit Öl ermöglichen soll. Das Öl, das durch einen radialen Spalt zwischen Ventilkörper 14 und Ventilraum 12 dringt, wird über die Drainageleitung 13 in den Kurbelraum 8 geleitet.
  • In 3 ist eine zweite Ausführung der Brennkraftmaschine 1 gezeigt. Dabei ist das Ventil 10 quer zu dem ersten Ölkanal 4 angeordnet. Die Ventilachse 11 schließt daher mit einer Längsachse 9 des ersten Ölkanals 4 den Winkel α ein. In der gezeigten zweiten Ausführung entspricht der Winkel α zirka 90°. Dabei ist hier der erste Ölkanal 4 gegenüber der Normalebene 7 geneigt. Die Ventilachse 11 und die Normalebene 7 schließen einen Neigungswinkel β ein. In dieser Ausführung ist jedoch die Größe des Neigungswinkels β weniger relevant, als die Ausrichtung der Ventilachse 11 zur Längsachse 9 des ersten Ölkanals 4.
  • Der Ventilkörper 14 des Ventils 10 ist in der zweiten Ausführung entlang der Ventilachse 11 verschiebbar. In der ersten Endstellung a ist der erste Durchflussquerschnitt 16 durch eine Steuerbohrung 24 im Ventilkörper 14 gebildet. Die Steuerbohrung 24 ist normal auf die Ventilachse 11 im Ventilkörper 14 angeordnet. Statt einer Steuerbohrung 24 kann auch eine Steuernut vorgesehen werden, die teilweise oder vollständig rund um die Umfangsfläche des Ventilkörpers 14 verläuft. In der ersten Endstellung a liegt die Steuerbohrung 24 in dem ersten Ölkanal 4 und stellt eine Strömungsverbindung dar.
  • In 4 ist das Ventil 10 der zweiten Ausführung im Detail gezeigt. Das Ventil 10 weist im Ventilkörper 14 eine von der Steuerbohrung 24 ausgehende Druckbohrung 25 auf. Durch diese Druckbohrung 25 sind der Druckraum 21 und die Steuerbohrung 24 strömungsverbunden. An der von der Steuerbohrung 24 aus gesehen vom Druckraum 21 entfernten Seite des Ventilkörpers 14 ist eine Feder 26 vorgesehen. Diese Feder 26 wirkt mit einer Federkraft C entgegen einer Verschiebung aufgrund der Druckkraft B auf die Druckangriffsfläche 22.
  • Der Ventilkörper 14 ist in der zweiten Ausführung aufgrund der Druckkraft B des Öls auf die Druckangriffsfläche 22 verschiebbar. Bei steigendem Druck im ersten Ölkanal 4 steigt auch die Druckkraft B auf die Druckangriffsfläche 22. Dadurch verschiebt sich der Ventilkörper 14 entgegen der Feder 26 in Richtung der zweiten Endstellung b. Dieser Druckanstieg wird durch einen Anstieg der Drehzahl der Kurbelwelle 2 um die Kurbelwelle 2 mitverursacht. Ab einer Mindestdrehzahl der Kurbelwelle 2 beginnt in der gezeigten Ausführung die Verschiebung von der ersten Endstellung a in die zweite Endstellung b (siehe 5, die die beiden Endstellungen a, b mit strichlierten und durchgezogenen Linien zeigt).
  • Damit die Dämpfung durch Gase oder Flüssigkeiten das Ventil 10 weniger beeinträchtigt ist das Ventil 10 über eine Entlüftungsbohrung 13a mit dem Kurbelraum 8 strömungsverbunden.
  • Eine Feder 26 kann in einer nicht gezeigten Ausführung auch bei einem Ventil 10 der ersten Ausführung vorgesehen werden. Dabei erfolgt die Rückstellung von der zweiten Endstellung b in die erste Endstellung a leichter.
  • Eine dritte Ausführung der Brennkraftmaschine 1 ist in 6 gezeigt. Dabei ist die Längsachse 9 des ersten Ölkanals zu der Normalebene 7 geneigt. Die Ventilachse 11 ist konzentrisch zu der Längsachse 9 angeordnet.
  • Wie in 7 im Detail dargestellt ist der Ventilkörper 14 des Ventils 10 gegen die Feder 26 aufgrund der Fliehkraft A auf den Ventilkörper 14 in Richtung der zweiten Endstellung b aus der ersten Endstellung a verschiebbar. Die Federkraft C wirkt gegen die Fliehkraft A und sorgt für eine Rückstellung in die erste Endstellung a bei Unterschreitung der bestimmten Mindestdrehzahl. In 7 und 8 ist das Ventil 10 mit Öldurchlässen 20 in einem tellerartigen Teil des Ventilkörpers 14 gezeigt.
  • In einer vierten Ausführung in 9 und 10 ist das Ventil 10 wie in der dritten Ausführung dargestellt. Der Öldurchlass 20 ist hier zwischen Speichen 28 des Ventilkörpers 14 angeordnet, die von einem tellerartigen Teil des Ventilkörpers 14 ausgehen.
  • Eine fünfte Ausführung der Brennkraftmaschine 1 in den 11 bis 14 sieht vor, dass der Ventilkörper 14 eine exzentrische Masse 29 aufweist, die über einen Teil seiner Längserstreckung angeordnet ist. Aufgrund der exzentrischen Masse 29 ist der Ventilkörper 14 mit zunehmender Drehzahl der Kurbelwelle 2 zwischen der ersten Endstellung a und der zweiten Endstellung b gegen ein Moment D einer Drehfeder 30 um die Ventilachse 11 verdrehbar. Die exzentrische Masse 29 ist fest mit dem Ventilkörper 14 verbunden bzw. integral mit diesem ausgeführt und exzentrisch zur Ventilachse 11 angeordnet. Der Ventilkörper 14 weist in dieser Ausführung einen Öldurchlass 20 in Form einer Bohrung auf, zu dem ergänzend eine Steuernut 31 vorgesehen sein kann. Der Öldurchlass 20 hat einen Querschnitt der gleich ist dem Querschnitt des ersten Ölkanals 4. In der ersten Endstellung a liegt der Öldurchlass 20 konzentrisch zum ersten Ölkanal 4 und Hydraulikmedium kann frei strömen. Durch Drehung der Kurbelwelle 2 mit der Mindestdrehzahl beginnt sich der Ventilkörper 14 gegen das Moment D der Drehfeder 30 zu drehen, da auf die exzentrische Masse 29 die Fliehkraft A wirkt und diese sich im Ventilraum 12 möglichst weit von der Kurbelwellenachse 2a wegbewegt. In der zweiten Endstellung b hat sich der Öldurchlass 20 aus dem Querschnitt des ersten Ölkanals 4 weggedreht und ist nicht mehr durchströmbar, nur der durch die Steuernut 31 gebildete Mindestquerschnitt im ersten Ölkanal 4 ist frei für das Öl durchströmbar. Die zweite Endstellung b wird im Ventilraum 12 durch einen Anschlag 32 für die exzentrische Masse 29 festgelegt. Bei der Bewegung von der ersten a in die zweite Endstellung b wird also der durchströmbare Querschnitt des ersten Ölkanals 4 immer kleiner, bis nur noch der durch die Steuernut 31 verbleibende Querschnitt durchströmbar ist.
  • Der Ventilkörper 14 ist hier quer zu der Längsachse 9 des ersten Ölkanals 4 angeordnet. Der Winkel α entspricht in dieser gezeigten Ausführung etwas weniger als 90°. Entscheidender ist für die Funktion des Ventils 10 in der fünften Ausführung der Neigungswinkel β gegenüber der Normalebene 7. Der Neigungswinkel β kann zwischen 30° und 90° betragen. Gezeigt ist hier ein Neigungswinkel β von etwas weniger als 90° zwischen Ventilachse 11 und Normalebene 7.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7434548 B2 [0004]

Claims (15)

  1. Brennkraftmaschine (1), insbesondere mit variablem Verdichtungsverhältnis, mit zumindest einer Kurbelwelle (2), die mit zumindest einer Pleuelstange (3) schwenkbar verbunden ist, wobei die Kurbelwelle (2) einen ersten Ölkanal (4) und die Pleuelstange (3) einen mit dem ersten Ölkanal (4) strömungsverbundenen zweiten Ölkanal (5) aufweist und in einem der Ölkanäle (4, 5) zur Veränderung eines Durchflussquerschnittes (16, 17) zumindest ein Ventil (10) angeordnet ist, das einen Ventilkörper (14) aufweist, der zwischen einer ersten Endstellung (a) und einer zweiten Endstellung (b) in einer Ventilbohrung (15) entlang oder um eine Ventilachse (11) im Wesentlichen kontinuierlich verschiebbar ist, wobei der ersten Endstellung (a) ein erster Durchflussquerschnitt (16) und der zweiten Endstellung (b) ein zweiter Durchflussquerschnitt (17) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Ventils (10) ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle (2) in die zweite Endstellung (b) in der Ventilbohrung (15) verschiebbar ist und der zweite Durchflussquerschnitt (17) kleiner als der erste Durchflussquerschnitt (16) ist.
  2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Ventils (10) gegen eine Federkraft (C) einer Feder (26) in die zweite Endstellung (b) bewegbar angeordnet ist.
  3. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) im Ventilkörper (14) eine Steuernut (31) oder Steuerbohrung (24) aufweist, welche in der ersten Endstellung (a) einen ersten Durchflussquerschnitt (16) ergibt.
  4. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Ventils (10) eine an einen Druckraum (21) grenzende Druckangriffsfläche (22) aufweist, welcher Druckraum (21) mit dem entsprechenden Ölkanal (4, 5) strömungsverbunden ist, wobei durch Erhöhung des Druckes im Ölkanal (4, 5) – vorzugsweise ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle (2) – der Ventilkörper (14) auslenkbar ist.
  5. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) zumindest einen Öldurchlass (20) aufweist, der einen, einen zweiten Durchflussquerschnitt (17) bildenden, Mindestquerschnitt aufweist.
  6. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilachse (11) in einem Winkel (α) zu einer Längsachse (9) des ersten Ölkanals (4) und/oder des zweiten Ölkanals (5) geneigt angeordnet ist, wobei der Winkel (α) in einem Bereich von 30° bis 120° liegt.
  7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Ventils (10) um die Ventilachse (11) drehbar gelagert ist, wobei vorzugsweise die Feder (26) als Drehfeder (30) ausgebildet ist.
  8. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) am Ventilkörper (14) eine zur Ventilachse (11) exzentrische Masse (29) aufweist.
  9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Ventils (10) entlang der Ventilachse (11) axial verschiebbar angeordnet ist.
  10. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilachse (11) mit einer Normalebene (7) auf eine Kurbelwellenachse (2a) einen Neigungswinkel (β) von etwa 30° bis 90° vorzugsweise von etwa 45° bis 90° aufspannt.
  11. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilachse (11) parallel zu der Längsachse (9) des ersten Ölkanals (4) oder des zweiten Ölkanals (5) angeordnet ist.
  12. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilachse (11) normal zu der Längsachse (9) des ersten Ölkanals (4) oder des zweiten Ölkanals (5) angeordnet ist.
  13. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (14) des Ventils (10) durch eine Fliehkraft (A) ab einer definierten Mindestdrehzahl der Kurbelwelle (2) auslenkbar ist.
  14. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilachse (11) parallel zu einer Normalebene (7) auf die Kurbelwellenachse (2a) angeordnet ist.
  15. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) im ersten Ölkanal (4) angeordnet ist.
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