DE102017119320A1 - Internal combustion engine with an oil pressure generator for adjusting the compression ratio - Google Patents
Internal combustion engine with an oil pressure generator for adjusting the compression ratio Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017119320A1 DE102017119320A1 DE102017119320.0A DE102017119320A DE102017119320A1 DE 102017119320 A1 DE102017119320 A1 DE 102017119320A1 DE 102017119320 A DE102017119320 A DE 102017119320A DE 102017119320 A1 DE102017119320 A1 DE 102017119320A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oil
- internal combustion
- combustion engine
- compressed air
- pressure vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 58
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 33
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229940127573 compound 38 Drugs 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- PIDFDZJZLOTZTM-KHVQSSSXSA-N ombitasvir Chemical compound COC(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)NC1=CC=C([C@H]2N([C@@H](CC2)C=2C=CC(NC(=O)[C@H]3N(CCC3)C(=O)[C@@H](NC(=O)OC)C(C)C)=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C(C)(C)C)C=C1 PIDFDZJZLOTZTM-KHVQSSSXSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/06—Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
- F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
- F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D15/00—Varying compression ratio
- F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/06—Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
- F01M2001/066—Connecting rod with passageways
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
- F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
- F01M2011/026—Arrangements of lubricant conduits for lubricating crankshaft bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
- F16C23/10—Bearings, parts of which are eccentrically adjustable with respect to each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/22—Internal combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
- F16C7/06—Adjustable connecting-rods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (1) mit einem variablen einstellbaren Verdichtungsverhältnis, aufweisend eine Kurbelwelle (15), einen Kolben (13), – einen Druckbehälter (44) mit einer Druckluftkammer (45), einem Ölspeicher (46) und einem beweglichen Trennelement (47), welches die Druckluftkammer (45) von dem Ölspeicher (46) trennt, – ein Pneumatiksystem (34), welches mit einem Ölschmiersystem (33) der Verbrennungskraftmaschine (1) über den Druckbehälter (44) mechanisch koppelbar ist, – wobei der Druckbehälter (44) in einem geladenen Zustand Öl in dem Ölspeicher (46) und komprimierte Luft in der Druckluftkammer (45) aufweist und die komprimierte Luft den Ölspeicher (46) über das Trennelement (47) mit Druck beaufschlagt, – und in einem entladenen Zustand des Druckbehälters (44) die Ölmenge zumindest teilweise aus dem Ölspeicher (46) ausgeschoben und ein auf einen ersten Stützkolben (27.1) wirkender Öldruck erhöht ist zwecks einer Unterstützung einer Ausfahrbewegung des ersten Stützkolbens (27.1) und/oder zwecks einer Dämpfung einer Einfahrbewegung des ersten Stützkolbens (27.1) bei einem Verstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine (1), – wobei bei einer Zustandsänderung des Druckbehälters (44) von dem geladenen Zustand hin zu dem entladenen Zustand die Druckluftkammer (45) mit dem Ölspeicher (46) über das bewegliche Trennelement (47) in Wirkverbindung steht.The invention relates to an internal combustion engine (1) with a variable adjustable compression ratio, comprising a crankshaft (15), a piston (13), - a pressure vessel (44) with a compressed air chamber (45), an oil reservoir (46) and a movable separator ( 47), which separates the compressed air chamber (45) from the oil reservoir (46), - a pneumatic system (34) which is mechanically coupled with an oil lubrication system (33) of the internal combustion engine (1) via the pressure vessel (44), - wherein the pressure vessel (44) in a charged state oil in the oil reservoir (46) and compressed air in the compressed air chamber (45) and the compressed air to the oil reservoir (46) via the separating element (47) pressurized, - and in a discharged state of the Pressure vessel (44), the amount of oil at least partially pushed out of the oil reservoir (46) and on a first support piston (27.1) acting oil pressure is increased for the purpose of Unterstüt tion of an extension movement of the first support piston (27.1) and / or for the purpose of damping a retraction movement of the first support piston (27.1) during an adjustment of the compression ratio of the internal combustion engine (1), - wherein in a state change of the pressure vessel (44) from the charged state towards the compressed state, the compressed air chamber (45) with the oil reservoir (46) via the movable separating element (47) is in operative connection.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem variablen einstellbaren Verdichtungsverhältnis. The invention relates to an internal combustion engine with a variable adjustable compression ratio.
Eine derartige Verbrennungskraftmaschine ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welche eine alternative Vorrichtung zu einer Ölpumpe zur Öldruckerhöhung im Ölschmiersystem zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine aufweist. The object of the present invention is to provide an internal combustion engine which has an alternative device to an oil pump for increasing the oil pressure in the oil lubrication system for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird mit einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. This object is achieved with an internal combustion engine with the features of
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem variablen einstellbaren Verdichtungsverhältnis, einer Kurbelwelle und einem Kolben vorgeschlagen. Die Verbrennungskraftmaschine weist mindestens einen Pleuel mit einem Pleuelfuß, an welchem ein erstes Drehlager zur drehbaren Lagerung des Pleuels an der Kurbelwelle angeordnet ist, und einem Pleuelauge, an welchem ein zweites Drehlager zur Lagerung des Kolbens an dem Pleuelauge angeordnet ist, auf. To solve this problem, an internal combustion engine with a variable adjustable compression ratio, a crankshaft and a piston is proposed. The internal combustion engine has at least one connecting rod with a connecting rod, on which a first pivot bearing for rotatably supporting the connecting rod is arranged on the crankshaft, and a connecting rod, on which a second pivot bearing for supporting the piston is arranged on the connecting rod.
Der Pleuel hat einen Verstellmechanismus mit zumindest einem ersten Stützzylinder und einem in dem ersten Stützzylinder beweglichen ersten Stützkolben zum Verstellen einer Länge des Pleuels. Die Länge des Pleuels ist der Abstand zwischen einer Drehachse des ersten und einer Drehachse des zweiten Drehlagers. Eine erste Stellung des Verstellmechanismus entspricht einer ersten Länge des Pleuels und einem ersten Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine und zumindest eine zweite Stellung des Verstellmechanismus einer zweiten Länge des Pleuels und einem zweiten im Vergleich zum ersten höheren Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine. Der Verstellmechanismus ist im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine unter Nutzung von zumindest einer Gasdruckkraft oder einer Trägheitskraft der Verbrennungskraftmaschine von der zweiten Stellung hin zur ersten Stellung verstellbar. The connecting rod has an adjusting mechanism with at least a first support cylinder and a first support piston movable in the first support cylinder for adjusting a length of the connecting rod. The length of the connecting rod is the distance between an axis of rotation of the first and an axis of rotation of the second pivot bearing. A first position of the adjusting mechanism corresponds to a first length of the connecting rod and a first compression ratio of the internal combustion engine and at least a second position of the adjusting mechanism of a second length of the connecting rod and a second compared to the first higher compression ratio of the internal combustion engine. The adjustment mechanism is adjustable during operation of the internal combustion engine using at least one gas pressure force or an inertial force of the internal combustion engine from the second position to the first position.
Die Verbrennungskraftmaschine hat ein Ölschmiersystem, wobei der erste Stützzylinder im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine hydraulisch mit dem Ölschmiersystem verbunden ist. Über das Ölschmiersystem wirkt ein Öldruck, beispielsweise von etwa sechs Bar, auf den ersten Stützkolben. Weiterhin weist die Verbrennungskraftmaschine einen Druckbehälter mit einer Druckluftkammer, einem Ölspeicher und einem beweglichen Trennelement auf, wobei das Trennelement die Druckluftkammer von dem Ölspeicher trennt. Darüber hinaus hat die vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine ein Pneumatiksystem, welches mit dem Ölschmiersystem über den Druckbehälter mechanisch koppelbar ist. The internal combustion engine has an oil lubrication system, wherein the first support cylinder is hydraulically connected to the oil lubrication system during operation of the internal combustion engine. About the oil lubrication system acts an oil pressure, for example, from about six bar, on the first support piston. Furthermore, the internal combustion engine has a pressure vessel with a compressed air chamber, an oil reservoir and a movable separating element, wherein the separating element separates the compressed air chamber from the oil reservoir. In addition, the proposed internal combustion engine has a pneumatic system, which is mechanically coupled to the oil lubrication system via the pressure vessel.
In einem geladenen Zustand des Druckbehälters weist der Druckbehälter komprimierte Luft in der Druckluftkammer und Öl im Ölspeicher auf. Die komprimierte Luft beaufschlagt in diesem Zustand den Ölspeicher über das Trennelement mit Druck. In einem entladenen Zustand des Druckbehälters ist das Öl zumindest teilweise aus dem Ölspeicher ausgeschoben und der auf den ersten Stützkolben wirkende Öldruck erhöht. Der erhöhte Öldruck kann für eine Unterstützung einer Ausfahrbewegung des ersten Stützkolbens und/oder für eine Dämpfung einer Einfahrbewegung des ersten Stützkolbens genutzt werden. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine ein Steuergerät auf, mit welchem eine Entladung des Druckbehälters elektronisch auslösbar ist. In a charged state of the pressure vessel, the pressure vessel has compressed air in the compressed air chamber and oil in the oil reservoir. In this state, the compressed air pressurizes the oil reservoir via the separating element. In a discharged state of the pressure vessel, the oil is at least partially expelled from the oil reservoir and increases the oil pressure acting on the first support piston. The increased oil pressure can be used to assist an extension movement of the first support piston and / or for damping a retraction movement of the first support piston. In addition, the internal combustion engine has a control unit with which a discharge of the pressure vessel can be triggered electronically.
Bei einer Zustandsänderung des Druckbehälters von dem geladenen Zustand hin zu dem entladenen Zustand steht die Druckluftkammer mit dem Ölspeicher über das bewegliche Trennelement in Wirkverbindung. Vor einem elektronischen Auslösen der Entladung des Druckbehälters nimmt der Druckbehälter den geladenen Zustand ein. In a state change of the pressure vessel from the charged state to the discharged state, the compressed air chamber is in operative connection with the oil reservoir via the movable separating element. Before an electronic triggering of the discharge of the pressure vessel, the pressure vessel assumes the charged state.
Bei der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine wird mittels des Pneumatiksystems und des Druckbehälters eine Öldruckerhöhung im Ölschmiersystem zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses erzeugt. Somit weist die Verbrennungskraftmaschine eine alternative Vorrichtung zu einer Ölpumpe zur Öldruckerhöhung im Ölschmiersystem zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine auf. In the proposed internal combustion engine, an oil pressure increase in the oil lubrication system for adjusting the compression ratio is generated by means of the pneumatic system and the pressure vessel. Thus, the internal combustion engine has an alternative device to an oil pump for oil pressure increase in the oil lubrication system for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine.
Die Verbrennungskraftmaschine ist in einer besonderen Ausführungsform für eine Verwendung als Teil eines Schiffsantriebes ausgestaltet. In diesem Fall ist die Verbrennungskraftmaschine insbesondere mit einer maximalen Drehzahl von höchstens 1200 Umdrehungen pro Minute betreibbar. Das Verhältnis von Kolbenhub zu Zylinderdurchmesser liegt in dieser Ausgestaltung bevorzugt etwa zwischen 1,1 und 1,4 und in besonderer Ausführungsform über 1,4. Der Zylinderdurchmesser der Verbrennungskraftmaschine kann bei Anwendungen für Schiffsantriebe etwa 400 mm betragen. The internal combustion engine is designed in a particular embodiment for use as part of a marine propulsion. In this case, the internal combustion engine in particular with a maximum speed of at most 1200 revolutions per minute operable. The ratio of piston stroke to cylinder diameter is in this embodiment, preferably between about 1.1 and 1.4 and in particular embodiment over 1.4. The cylinder diameter of the internal combustion engine may be about 400 mm in marine propulsion applications.
Im Sinne der Erfindung sind sowohl der Ölspeicher als auch die Druckluftkammer und das Trennelement in dem Druckbehälter integriert. Der Ölspeicher ist zumindest durch eine ölseitige Innenwand des Druckbehälters und zumindest eine ölseitige Fläche des Trennelementes ausgebildet. Ölseitig meint, dass ein Zufluss und Abfluss von Öl auf dieser Seite erfolgt. Bei einer Bewegung des Trennelementes verändert der Ölspeicher sein Volumen. Die Druckluftkammer ist entsprechend durch eine luftseitige Innenwand des Druckbehälters und zumindest eine luftseitige Fläche des Trennelementes ausgebildet. Eine Veränderung eines Volumens der Druckluftkammer geht ebenfalls mit einer Bewegung des Trennelementes einher. Beispielsweise kann der Druckbehälter in Form eines geschlossenen Zylinders ausgeführt sein, in welchem ein Kolben als Trennelement verschiebbar angeordnet ist. For the purposes of the invention, both the oil reservoir and the compressed air chamber and the separating element are integrated in the pressure vessel. The oil reservoir is formed at least by an oil-side inner wall of the pressure vessel and at least one oil-side surface of the separating element. Oil side means that there is an inflow and outflow of oil on this side. During a movement of the separating element, the oil reservoir changes its volume. The compressed air chamber is correspondingly formed by an air-side inner wall of the pressure vessel and at least one air-side surface of the separating element. A change in a volume of the compressed air chamber is also accompanied by a movement of the separating element. For example, the pressure vessel may be in the form of a closed cylinder, in which a piston is slidably disposed as a separating element.
Neben dem ersten Stützkolben und dem ersten Stützzylinder kann der Pleuel bevorzugt einen zweiten Stützkolben und einen zweiten Stützzylinder aufweisen. Dabei kann ein durch die Druckerhöhung erzielter Effekt, d.h. die Unterstützung der Ausfahrbewegung und/oder die Dämpfung der Einfahrbewegung, in beiden Stützzylindern erzielt werden. Des Weiteren kann die Verbrennungskraftmaschine neben dem ersten und dem zweiten Verdichtungsverhältnis ein weiteres oder mehrere weitere einstellbare Verdichtungsverhältnisse haben. In addition to the first support piston and the first support cylinder, the connecting rod may preferably have a second support piston and a second support cylinder. Thereby, an effect achieved by the pressure increase, i. the support of the extension movement and / or the damping of the retraction movement, can be achieved in both support cylinders. Furthermore, in addition to the first and second compression ratios, the internal combustion engine may have one or more further adjustable compression ratios.
Inwiefern eine Druckerhöhung die Ausfahrbewegung des ersten und/oder zweiten Stützkolbens unterstützen oder die Einfahrbewegung des ersten und/oder zweiten Stützkolbens dämpfen kann, ist in der
Die Verbrennungskraftmaschine mit dem Pneumatiksystem, welches mit dem Ölschmierkreislauf koppelbar ist, hat zum einen den Vorteil, dass eine potentielle Energie in Form von komprimierter Luft in der Druckluftkammer für eine Erhöhung des Öldruckes bereitgestellt werden kann. Im Vergleich gegenüber einer Erhöhung des Öldruckes mit einer Ölpumpe, bei welcher keine vergleichbare potentielle Energie vorgehalten werden kann, kann die Druckerhöhung schneller durchführbar sein. Dies ist durch das annähernd inkompressible Verhalten des Öls begründet. The internal combustion engine with the pneumatic system, which can be coupled to the oil lubrication circuit, has the advantage on the one hand that a potential energy in the form of compressed air in the compressed air chamber can be provided for increasing the oil pressure. Compared to an increase in the oil pressure with an oil pump, in which no comparable potential energy can be kept, the pressure increase can be carried out faster. This is due to the almost incompressible behavior of the oil.
Zum anderen kann mit dem Pneumatiksystem eine vorgegebene Menge an komprimierter Luft über einen vorgebbaren Zeitraum erzeugt werden. Dieser Zeitraum kann im Vergleich zu einer Verstellzeit des Verstellmechanismus deutlich größer sein. Dadurch kann das Pneumatiksystem mit einer geringeren Leistung ausgelegt werden als eine vergleichbare Ölpumpe zur Erhöhung des Öldruckes während des Verstellens des Verstellmechanismus. Vorteilhafterweise ist das Pneumatiksystem und eine Ölpumpe des Ölschmiersystems jeweils als ein Nebenaggregat der Verbrennungskraftmaschine betreibbar. In diesem Fall kann durch das vorgesehene Pneumatiksystem zusätzlich eine ungünstige starke Verschiebung eines aktuellen Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine bei einer Erhöhung des Öldruckes zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses vermieden werden. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine einfacher regelbar sein und verbrauchsärmer betrieben werden. On the other hand, a predetermined amount of compressed air can be generated over a predeterminable period of time with the pneumatic system. This period can be significantly greater compared to a Verstellzeit the adjustment. As a result, the pneumatic system can be designed with a lower power than a comparable oil pump for increasing the oil pressure during the adjustment of the adjusting mechanism. Advantageously, the pneumatic system and an oil pump of the oil lubrication system can each be operated as an auxiliary unit of the internal combustion engine. In this case, an unfavorable strong displacement of a current operating point of the internal combustion engine with an increase in the oil pressure for adjusting the compression ratio can be additionally avoided by the proposed pneumatic system. As a result, the internal combustion engine can be more easily controlled and operated with lower consumption.
Weiterhin erweist sich als besonders vorteilhaft, dass der Druckbehälter die Druckluftkammer und den Ölspeicher aufweist. Dies hat gegenüber einer Variante, bei welcher der Ölspeicher über ein schaltbares Ventil mit Druckluft aus einer externen Druckluftkammer, welche nicht von dem Druckbehälter umfasst ist, beaufschlagt wird, folgenden Vorteil. Über Leitungen, welche eine derartige externe Druckluftkammer mit dem Ölspeicher mechanisch koppeln, entstehen Verluste und eine Verzögerung. Des Weiteren ergeben sich Verluste und ein zeitlicher Verzug, wenn die externe Druckluftkammer über ein Ventil mit dem Ölspeicher mechanisch gekoppelt wird. Somit kann mittels einer Integration der Druckluftkammer und des Ölspeichers in dem Druckbehälter eine schnellere und mit weniger Verlusten behaftete Kraftübertragung von der komprimierten Luft auf den Ölspeicher erfolgen. Furthermore, it proves to be particularly advantageous that the pressure vessel has the compressed air chamber and the oil reservoir. This has the following advantage over a variant in which the oil reservoir is acted upon via a switchable valve with compressed air from an external compressed air chamber, which is not covered by the pressure vessel. Lines which mechanically couple such an external compressed air chamber to the oil reservoir cause losses and a delay. Furthermore, there are losses and a time delay when the external compressed air chamber is mechanically coupled via a valve with the oil reservoir. Thus, by means of an integration of the compressed air chamber and the oil reservoir in the pressure vessel, a faster and less loss-related power transmission from the compressed air to the oil reservoir can take place.
Das vorgesehene Pneumatiksystem in Kombination mit dem Druckbehälter, welcher die Druckluftkammer und den Ölspeicher aufweist, ermöglicht somit, dass eine hohe Öldruckerhöhung in kurzer Zeit bereitgestellt werden kann. Somit kann auch das Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine sicherer und schneller verstellt werden. The proposed pneumatic system in combination with the pressure vessel, which has the compressed air chamber and the oil reservoir, thus allowing a high oil pressure increase can be provided in a short time. Thus, the compression ratio of the internal combustion engine can be adjusted safer and faster.
Eine Bereitstellung der vergleichsweise hohen Öldruckerhöhung in kurzer Zeit ist vor allem für den Fall sehr vorteilhaft, dass die Verbrennungskraftmaschine für einen Schiffsantrieb ausgelegt ist. Bei einer derartigen Auslegung herrschen in den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine Spitzendrücke von bis zu 240 bis 280 Bar bei Verdichtungsverhältnissen in den Zylindern im Wert von bis zu 17. Bevorzugt wirkt ein Gasdruck in einem ersten Zylinder der Verbrennungskraftmaschine in Form einer Gasdruckkraft auf den ersten Stützkolben des Pleuels. Der erste Stützkolben hat bevorzugt einen größeren Durchmesser als ein zweiter Stützkolben des Pleuels, welcher die auf den Pleuel wirkenden Trägheitskräfte abstützt. Die Durchmesserverhältnisse der Stützkolben können bei Verbrennungskraftmaschinen für Schiffsantriebe beispielsweise ungefähr 130 zu 40 betragen, insbesondere in Kombination mit einem Kolbendurchmesser von etwa 390 mm. Im Fall von ovalen Stützkolben nehmen die Verhältnisse der Durchmesseräquivalente ähnliche Werte an. A provision of the comparatively high oil pressure increase in a short time is very advantageous especially in the event that the internal combustion engine is designed for a ship propulsion. With such a design, peak pressures of up to 240 to 280 bar prevail in the cylinders of the internal combustion engine at compression ratios in the cylinders of up to 17. Preferably, a gas pressure in a first cylinder of the internal combustion engine in the form of a gas pressure force acts on the first support piston of the connecting rod. The first support piston preferably has a larger diameter than a second support piston of the connecting rod, which supports the inertial forces acting on the connecting rod. The diameter ratios of the support pistons can be approximately 130 to 40 in internal combustion engines for marine propulsion, for example, in particular in combination with a piston diameter of about 390 mm. In the case of oval support pistons, the ratios of diameter equivalents assume similar values.
Des Weiteren wirkt eine Kraft von dem ersten Stützkolben auf einen Exzenter des Verstellmechanismus vorteilhaft mit einem größeren Hebel als eine Kraft von dem zweiten Stützkolben auf den Exzenter. Der größere Hebel und der größere Durchmesser des ersten Stützkolbens gegenüber dem zweiten Stützkolben bewirken bei einem Öldruck in dem ersten Stützzylinder oder in beiden Stützzylindern ein Drehmoment auf den Exzenter des Verstellmechanismus. Dieses Drehmoment unterstützt eine Verstellung des Verstellmechanismus, welche durch Trägheitskräfte des Pleuels und des Kolbens verursacht werden kann. Furthermore, a force from the first support piston to an eccentric of the adjustment mechanism advantageously acts with a larger lever than a force from the second support piston on the eccentric. The larger lever and the larger diameter of the first support piston relative to the second support piston cause at an oil pressure in the first support cylinder or in both support cylinders torque on the eccentric of the adjustment. This torque supports an adjustment of the adjustment mechanism, which can be caused by inertial forces of the connecting rod and the piston.
Bei Verbrennungskraftmaschinen für Schiffsantriebe sind diese Trägheitskräfte aufgrund der maximalen Drehzahl von höchsten 1200 Umdrehungen pro Minute im Vergleich zu Pkw-Anwendungen in Relation zu den auf den Pleuel wirkenden Gasdruckkräften sehr klein und wirken in einem vergleichsweise kleinen Zeitintervall eines Arbeitsspiels. Bei der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine kann durch die Bereitstellung der vergleichsweise hohen Öldruckerhöhung in kurzer Zeit mit dem Pneumatiksystem der Effekt der geringen Drehzahl kompensiert werden. Die hohe Öldruckerhöhung erhöht das mittels Öldruck erzeugte Drehmoment auf den Exzenter schneller und kann damit eine Zeit zum Verstellen des Verstellmechanismus verkürzen. In marine propulsion engines, these inertial forces are very small due to the maximum engine speed of 1200 revolutions per minute compared to passenger car applications in relation to the gas pressure forces acting on the connecting rod and act in a comparatively small time interval of a working cycle. In the proposed internal combustion engine can be compensated by providing the comparatively high oil pressure increase in a short time with the pneumatic system, the effect of low speed. The high oil pressure increase increases the torque generated by oil pressure on the eccentric faster and thus can shorten a time for adjusting the adjustment.
Beispielsweise kann eine Zeit zum Verstellen des Verstellmechanismus und damit des Verdichtungsverhältnisses von beispielsweise 2 Minuten auf 30 Sekunden reduziert werden. Eine solche Verkürzung der Verstellzeit kann eine Verstellung eines Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine in einzelnen Betriebspunkten wirtschaftlich günstiger gestalten. So kann beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine in einem Betriebspunkt mit einem vergleichsweise hohen Verbrauch und in welchem das Verhältnis von Trägheitskräften zu Gasdruckkräften vergleichsweise höher ist zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses betrieben werden. For example, a time for adjusting the adjusting mechanism and thus the compression ratio of, for example, 2 minutes can be reduced to 30 seconds. Such shortening of the adjustment can make an adjustment of a compression ratio of the internal combustion engine in individual operating points economically favorable. Thus, for example, the internal combustion engine can be operated at an operating point with a comparatively high consumption and in which the ratio of inertial forces to gas pressure forces is comparatively higher for adjusting the compression ratio.
Eine vergleichsweise hohe Öldruckerhöhung in kurzer Zeit wirkt sich besonders vorteilhaft dann aus, wenn die Verbrennungskraftmaschine nach einem 2-Takt-Verfahren betrieben wird. In diesem Fall wirken keine Trägheitskräfte zur Verstellung von dem niedrigen ersten zum höheren zweiten Verdichtungsverhältnis. Je nach Auslegung, insbesondere jedoch bei Schiffsmotoren, kann eine Verstellung vom ersten zum zweiten Verdichtungsverhältnis erst durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine möglich sein. A comparatively high oil pressure increase in a short time has a particularly advantageous effect when the internal combustion engine is operated according to a two-stroke process. In this case, no inertial forces act to adjust from the low first to the higher second compression ratio. Depending on the design, but especially in marine engines, an adjustment from the first to the second compression ratio may be possible only by an inventive design of the internal combustion engine.
Darüber hinaus kann die im Vergleich zu Pkw-Anwendungen große Dimensionierung eines in der Länge verstellbaren Pleuels für Schiffsanwendungen eine starke Selbsthemmung des Verstellmechanismus bewirken. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Verstellmechanismus einen Exzenter aufweist, und gilt sowohl für 2-Takt- als auch für 4-Takt-Motoren. Aufgrund der hohen Gasdruckkräfte bei der Verbrennungskraftmaschine für einen Schiffsantrieb ist der Kolbenbolzen vergleichsweise größer dimensioniert als dies bei Pkw-Motoren der Fall ist. Dies kann zu ungünstigen Hebelverhältnissen am Exzenter führen. Sind die Hebelkräfte im Vergleich zu den Reibungskräften kleiner, kann eine Selbsthemmung vorliegen. Bei der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine kann jedoch eine solche Selbsthemmung durch die vergleichsweise hohe Öldruckerhöhung gelöst werden. Moreover, the large sizing of a length-adjustable connecting rod for marine applications, in comparison with passenger vehicle applications, can cause a strong self-locking of the adjustment mechanism. This may in particular be the case when the adjusting mechanism has an eccentric, and applies to both 2-stroke and 4-stroke engines. Due to the high gas pressure forces in the internal combustion engine for a marine propulsion of the piston pin is comparatively larger dimensions than is the case with car engines. This can lead to unfavorable leverage on the eccentric. If the leverage forces are smaller compared to the frictional forces, self-locking may be present. In the proposed internal combustion engine, however, such a self-locking can be solved by the comparatively high oil pressure increase.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine ein Druckluftkammerventil aufweist. Das Druckkammerventil ist in dem geladenen Zustand des Druckbehälters geschlossen, wodurch in der Druckluftkammer komprimierte Luft gespeichert ist. Bei dieser Ausführungsform kann das Pneumatiksystem kurzzeitig einen Druck, welcher über einem Betriebsdruck während eines Normalbetriebes des Pneumatiksystems liegt, bereitstellen und die Druckluftkammer weiter mit komprimierter Luft aufladen. Der Betriebsdruck liegt beispielsweise bei zehn Bar, während ein kurzzeitig erhöhter Druck zwölf Bar oder mehr betragen kann. In an advantageous embodiment, it is provided that the internal combustion engine has a compressed air chamber valve. The pressure chamber valve is closed in the charged state of the pressure vessel, whereby compressed air is stored in the compressed air chamber. In this embodiment, the pneumatic system may briefly provide a pressure which is above an operating pressure during normal operation of the pneumatic system, and further charge the compressed air chamber with compressed air. The operating pressure is, for example, ten bar, while a short-term increased pressure may be twelve bar or more.
Eine besondere Weiterbildung sieht vor, dass die Verbrennungskraftmaschine ein Ölspeicherventil aufweist. Das Steuergerät regelt das Druckluftkammerventil und/oder das Ölspeicherventil derart, dass die in der Druckluftkammer komprimierte Luft bei einem Ausschieben des Öls einen annähernd konstanten Druck aufweist. Ein annähernd konstanter Druck beim Ausschieben des Öls kann insbesondere eine Auslegung von Dichtelementen in dem Ölschmiersystem vereinfachen. Ohne eine Regelung des Druckes könnte der Druck bei geöffneten Druckluftkammerventil zu stark ansteigen und einzelne Dichtelemente zu stark belasten. A particular embodiment provides that the internal combustion engine has an oil storage valve. The control unit regulates the compressed air chamber valve and / or the oil storage valve in such a way that the air compressed in the compressed air chamber has an approximately constant pressure when the oil is pushed out. An approximately constant pressure when pushing out the oil can in particular simplify a design of sealing elements in the oil lubrication system. Without regulation of the pressure, the pressure could increase too much when the compressed air chamber valve is open and overload individual sealing elements too much.
Darüber hinaus kann eine Druckerhöhung im Ölschmiersystem bei einem annähernd konstanten Druck beim Ausschieben des Öls einfacher zu kontrollieren sein. Das Verstellen des Verstellmechanismus kann dadurch berechenbarer und eine Auslegung von Komponenten des Verstellmechanismus vereinfacht sein. Insbesondere können besonders hohe Leckageverluste bei sehr hohen Drücken, beispielsweise über zwölf Bar, vermieden werden, welche bei einem ungeregelten Entladen des Druckbehälters möglich sind. In addition, an increase in pressure in the oil lubrication system at an approximately constant pressure when pushing out the oil can be easier to control. The adjustment of the adjustment mechanism can thereby be calculated and simplified an interpretation of components of the adjustment. In particular, particularly high leakage losses at very high pressures, for example over twelve bar, can be avoided, which are possible with unregulated unloading of the pressure vessel.
Mittels des Steuergerätes ist auch ein Auslösen der Entladung des Druckbehälters in Abhängigkeit eines vorgegebenen Kurbelwinkels der Kurbelwelle möglich. Dies kann bei niedrigen Zylinderzahlen, beispielsweise drei und kleiner, der Verbrennungskraftmaschine genutzt werden. So ist es möglich nur dann eine Öldruckerhöhung auszulösen, wenn sich die Kurbelwelle in Winkelbereichen befindet, in welchen auf eine Mehrzahl der Zylinder eine im Vergleich zur Gasdruckkraft höhere Trägheitskraft wirkt. Dies kann einen Ölverbrauch beim Verstellen des Verdichtungsverhältnisses reduzieren. By means of the control unit is also a triggering of the discharge of the pressure vessel in response to a predetermined crank angle of the crankshaft possible. This can be used at low numbers of cylinders, for example three and smaller, of the internal combustion engine. Thus, it is possible to trigger an oil pressure increase only when the crankshaft is in angular ranges in which acts on a plurality of cylinders a higher inertial force compared to the gas pressure force. This can reduce oil consumption when adjusting the compression ratio.
Ferner kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass das Pneumatiksystem derart ausgestaltet ist, dass mit dem Pneumatiksystem beim Starten der Verbrennungkraftmaschine einzelne Zylinder der Verbrennungskraftmaschine antreibbar sind. Eine derartig hohe Dimensionierung des Pneumatiksystems kann dann vorliegen, wenn die Verbrennungkraftmaschine Bestandteil eines Schiffsantriebes oder Lkw-Antriebes ist und das Pneumatiksystem für einen Betrieb von weiteren Verbrauchern, insbesondere weiteren Komponenten eines Schiffes, beispielsweise eine Verladeeinrichtung oder eine Klappe, ausgelegt ist. In dieser Ausgestaltung hat das Pneumatiksystem vorteilhaft zwei Drucktanks mit einem Volumen von etwa je 250 Liter, wobei die darin enthaltene Luft etwa 10 bis 15 Bar aufweist. Furthermore, it can be provided with advantage that the pneumatic system is designed such that with the pneumatic system when starting the internal combustion engine individual cylinders of the internal combustion engine can be driven. Such a high dimensioning of the pneumatic system can be present when the internal combustion engine is part of a marine propulsion or truck drive and the pneumatic system for operation of other consumers, especially other components of a ship, such as a loading device or a flap, is designed. In this embodiment, the pneumatic system advantageously has two pressure tanks with a volume of about 250 liters each, wherein the air contained therein has about 10 to 15 bar.
Bei einer solchen Dimensionierung ist es zum Beispiel möglich, etwa eine Minute den Öldruck von 6 Bar auf 10 Bar zu erhöhen, wobei etwa 250 Liter Öl von dem Ölspeicher in das Ölschmiersystem fließen. Hierdurch kann eine Verkürzung der Zeit zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses von ungefähr ein bis zwei Minuten erreicht werden. Das Pneumatiksystems hält bei diesem Vorgang vorteilhaft den Betriebsdruck von etwa 10 Bar aufrecht. Vorteilhafterweise wird das Pneumatiksystem im Dauerbetrieb betrieben, um einen konstanten Betriebsdruck bei einem Entladen des Druckbehälters sicher und zu beliebiger Zeit zu ermöglichen. With such sizing, it is possible, for example, to increase the oil pressure from 6 bar to 10 bar for about one minute, with about 250 liters of oil flowing from the oil reservoir into the oil lubrication system. This can achieve a shortening of the compression ratio adjustment time of about one to two minutes. The pneumatic system advantageously maintains the operating pressure of about 10 bar in this process. Advantageously, the pneumatic system is operated in continuous operation to allow a constant operating pressure at a discharge of the pressure vessel safely and at any time.
Eine vergleichsweise hohe Dimensionierung des Pneumatiksystems ist auch dann möglich, wenn die Verbrennungskraftmaschine Bestandteil eines Lastkraftwagenantriebes ist. A comparatively high dimensioning of the pneumatic system is also possible if the internal combustion engine is part of a truck drive.
Eine hohe Dimensionierung des Pneumatiksystems kann in bestimmten Fällen eine Regelung eines annähernd konstanten Druckes in der Druckluftkammer erst ermöglichen, weil ein Druckabfall in der Druckluftkammer schnell kompensiert werden kann. A high dimensioning of the pneumatic system can only allow a regulation of an approximately constant pressure in the compressed air chamber in certain cases, because a pressure drop in the compressed air chamber can be compensated quickly.
Darüber hinaus kann bei einem derartig hoch dimensionierten Pneumatiksystem auf ein Druckluftkammerventil verzichtet werden. Ohne ein Druckluftkammerventil ist die in der Druckluftkammer gespeicherte Luft mit weiteren Abschnitten des Pneumatiksystems, welche den Betriebsdruck aufweisen, unmittelbar verbunden. Die weiteren Abschnitte können beispielsweise Zuleitungen zu den weiteren Verbrauchern des Pneumatiksystems sein. Daher herrscht bei dieser Variante in der Druckluftkammer in dem geladenen Zustand des Druckbehälters der Betriebsdruck des Pneumatiksystems. Dies bewirkt, dass beim Ausschieben des Öls eine deutlich größere Menge an komprimierter Luft, als in der abgeschlossenen Druckluftkammer vorgehalten werden kann, das Trennelement beschleunigt. Beim Ausschieben des Öls kann dadurch ein Druckabfall in der Druckluftkammer geringer ausfallen als bei einer Variante mit einem Druckluftkammerventil. In addition, can be dispensed with in such a high-dimensioned pneumatic system on a compressed air chamber valve. Without a compressed air chamber valve, the air stored in the compressed air chamber with other sections of the pneumatic system, which have the operating pressure, directly connected. The other sections may be, for example, leads to the other consumers of the pneumatic system. Therefore prevails in this variant in the compressed air chamber in the charged state of the pressure vessel, the operating pressure of the pneumatic system. This has the effect that, when the oil is pushed out, a significantly larger amount of compressed air than can be stored in the closed compressed air chamber accelerates the separating element. When the oil is expelled, a pressure drop in the compressed air chamber may thereby be lower than in the case of a variant with a compressed air chamber valve.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem geladenen Zustand des Druckbehälters eine Ölmenge in dem Ölspeicher mindestens einer Summe von einzelnen Ölmengen entspricht, welche in jeweils einem ersten Stützzylinder eines jeden Pleuels der Verbrennungskraftmaschine bei einem jeweils vollständig ausgefahrenen ersten Stützkolben gespeichert ist. Vorteilhaft ist ein Großteil, d.h. mindestens über die Hälfte, der Ölmenge, noch bevorzugter die gesamte Ölmenge, welche für ein Ausfahren der gesamten ersten Stützzylinder der Verbrennungskraftmaschine benötigt wird, in dem geladenen Druckbehälter vorgehalten. Dadurch kann ein Nachladen des Druckbehälters vermieden und die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses verkürzt werden. Die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt vorteilhaft durch eine einmalige Entladung des Druckbehälters. Bevorzugt wird der Ölspeicher bei einem Entladen des Druckbehälters vollständig entladen. In einer besonderen Ausgestaltung ist es möglich, dass der Ölspeicher im entladenen Zustand eine Menge an Restöl aufweist. Der Betrag der Menge an Restöl ist bevorzugt mittels des Steuergerätes steuerbar. According to one embodiment, it is provided that in the charged state of the pressure vessel, an oil quantity in the oil reservoir corresponds to at least a sum of individual oil quantities, which is stored in each case a first support cylinder of each connecting rod of the internal combustion engine at a respective fully extended first support piston. Advantageously, a major portion, i. at least over half, the amount of oil, more preferably the total amount of oil needed for extending the entire first support cylinder of the internal combustion engine, kept in the charged pressure vessel. As a result, recharging the pressure vessel can be avoided and the adjustment of the compression ratio can be shortened. The adjustment of the compression ratio is advantageously carried out by a single discharge of the pressure vessel. Preferably, the oil reservoir is completely discharged during a discharge of the pressure vessel. In a particular embodiment, it is possible that the oil reservoir has a quantity of residual oil in the discharged state. The amount of the amount of residual oil is preferably controllable by means of the control unit.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, dass der Druckbehälter als ein Blasenspeicher ausgeführt ist. Der Blasenspeicher hat bevorzugt eine Membran, wobei diese bei dieser Ausgestaltung dem erfindungsgemäßen Trennelement entspricht. Die Membran wird beim Laden des Blasenspeichers gespannt. In dem geladenen Zustand des Blasenspeichers liegt dadurch eine zusätzliche potentielle Energie in Form der gespannten Membran vor. Somit kann mittels des Blasenspeichers ein noch höherer Druck auf den Ölspeicher beim Ausschieben des Öls ausgeübt werden. In particular, it may be advantageous for the pressure vessel to be designed as a bladder accumulator. The bladder accumulator preferably has a membrane, which in this embodiment corresponds to the separating element according to the invention. The membrane is stretched when loading the bladder accumulator. In the charged state of the bladder accumulator is thereby an additional potential energy in the form of the strained membrane. Consequently By means of the bladder accumulator, an even higher pressure can be exerted on the oil reservoir when pushing out the oil.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druckbehälter als ein Kolbenspeicher ausgeführt. Gegenüber einem Blasenspeicher weist der Kolbenspeicher beim Entladen keinen durch die Membran verursachten Effekt, wie beispielsweise ein nichtlineares Verhalten beim Entspannen der Membran, auf. Der Entladevorgang kann dadurch einfacher geregelt werden. Dies betrifft insbesondere den Fall, wenn ein Druck in der Druckluftkammer beim Ausschieben des Öls annähernd konstant gehalten werden soll. Des Weiteren ist es möglich, dass der Kolben des Kolbenspeichers als Stufenkolben ausgeführt ist. Hiermit kann eine zusätzliche Druckverstärkung bewirkt werden, was die Verstellzeit weiter verkürzen kann. In a preferred embodiment, the pressure vessel is designed as a piston accumulator. Compared to a bladder accumulator, the piston accumulator during unloading has no effect caused by the membrane, such as a nonlinear behavior when relaxing the membrane on. The discharge process can be controlled easily. This applies in particular to the case when a pressure in the compressed air chamber when expelling the oil should be kept approximately constant. Furthermore, it is possible that the piston of the piston accumulator is designed as a stepped piston. This can be an additional pressure gain can be effected, which can further shorten the Verstellzeit.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Druckbehälter verschiedene Beladungszustände hat. Diese Beladungszustände sind mit dem Druckluftkammerventil und dem Ölspeicherventil einstellbar, wobei bei den jeweiligen Beladungszuständen der Ölspeicher eine unterschiedliche Ölmenge aufweist. Zusätzlich ist es möglich, dass bei den jeweiligen Beladungszuständen ein unterschiedlicher Druck in der Druckluftkammer vorliegt. Die verschieden Beladungszustände sind bevorzugt an einen aktuellen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine angepasst. Furthermore, it can be provided that the pressure vessel has different loading states. These loading conditions are adjustable with the compressed air chamber valve and the oil storage valve, wherein in the respective loading conditions, the oil reservoir has a different amount of oil. In addition, it is possible that there is a different pressure in the compressed air chamber at the respective loading conditions. The different loading conditions are preferably adapted to a current operating point of the internal combustion engine.
Ist der aktuelle Betriebspunkt beispielsweise ein Betriebspunkt, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine mit einem ersten, niedrigen Verdichtungsverhältnis betrieben wird, so kann beispielsweise eine Ölmenge in dem Ölspeicher gespeichert werden, welche zur Verstellung von dem ersten zu dem höheren, zweiten Verdichtungsverhältnis benötigt wird. Diese Ölmenge kann unterschiedlich zu einer Ölmenge sein, welche zum Verstellen von dem zweiten hin zu dem ersten Verdichtungsverhältnis benötigt wird, da bei der letzteren Verstellung der erhöhte Öldruck dämpfend gegenüber einer Gasdruckkraft wirken kann. Eine Anpassung der gespeicherten Ölmenge kann somit die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses optimieren. For example, if the current operating point is an operating point at which the internal combustion engine is operated at a first, low compression ratio, then an amount of oil may be stored in the oil reservoir needed to shift from the first to the higher second compression ratio. This amount of oil may be different than an amount of oil needed to move from the second to the first compression ratio because, in the latter adjustment, the increased oil pressure may act to dampen a gas pressure force. An adjustment of the stored oil quantity can thus optimize the adjustment of the compression ratio.
In einer Weiterbildung sind der Druckbehälter und das Pneumatiksystem als ein Aktuator zum Verstellen des Verstellmechanismus betreibbar. Bevorzugt steuert ein durch den Druckbehälter und das Pneumatiksystem erhöhter Öldruck ein Schaltventil in dem Ölschmiersystem. Beispielsweise kann durch den erhöhten Öldruck das Schaltventil geöffnet werden und dadurch eine Ölleitung hin zu dem ersten Stützzylinder, in welcher der erhöhte Öldruck herrscht, freigegeben werden. In einer speziellen Variante kann das Schaltventil bei einem wiederholten Erhöhen des Öldruckes wieder geschlossen werden, wodurch die Ölleitung wieder gesperrt wird. In a development, the pressure vessel and the pneumatic system can be operated as an actuator for adjusting the adjusting mechanism. Preferably, an increased oil pressure through the pressure vessel and the pneumatic system controls a switching valve in the oil lubrication system. For example, can be opened by the increased oil pressure, the switching valve and thereby an oil line to the first support cylinder, in which the increased oil pressure prevails, are released. In a special variant, the switching valve can be closed again in a repeated increase in the oil pressure, whereby the oil line is locked again.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Verstellen eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine nach einer der bisher beschriebenen Ausgestaltungen mit den folgenden Schritten vorgeschlagen. In einem ersten Schritt erfolgt ein Laden des Druckbehälters mit komprimierter Luft und Öl. In einem zweiten Schritt wird ein Schaltventil einer Hydraulikschaltung zum Steuern einer Einfahrbewegung oder einer Ausfahrbewegung des ersten Stützkolbens geschaltet. In einem dritten Schritt wird die Entladung des Druckbehälters mit dem Steuergerät zur Erhöhung des auf den ersten Stützkolben wirkenden Öldrucks ausgelöst. Die Erhöhung des Öldrucks dient einer Unterstützung der Ausfahrbewegung des ersten Stützkolbens und/oder einer Dämpfung der Einfahrbewegung des ersten Stützkolbens beim Verstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine. Die Schritte eins bis drei können in der oben angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Möglich ist auch, dass eine andere Reihenfolge der Schritte ausgeführt wird. Beispielsweise kann zuerst das Schaltventil geschaltet werden und danach der Druckbehälter entladen werden. Further, a method for adjusting a compression ratio of an internal combustion engine according to any of the embodiments described so far is proposed with the following steps. In a first step, the pressure vessel is charged with compressed air and oil. In a second step, a switching valve of a hydraulic circuit for controlling a retraction movement or an extension movement of the first support piston is switched. In a third step, the discharge of the pressure vessel is triggered with the control unit to increase the oil pressure acting on the first support piston. The increase in the oil pressure serves to support the extension movement of the first support piston and / or a damping of the retraction movement of the first support piston when adjusting the compression ratio of the internal combustion engine. Steps one through three can be performed in the order given above. It is also possible that a different order of steps is performed. For example, first the switching valve can be switched and then the pressure vessel to be discharged.
Für die Unterstützung der Ausfahrbewegung des ersten Stützkolbens wird die Hydraulikschaltung vorzugsweise derart geschaltet, dass ein erster Kanal ausschließlich für einen Zufluss von Öl in den ersten Stützzylinder freigegeben ist. Der erste Kanal ist bevorzugt unmittelbar mit dem ersten Stützzylinder verbunden. For the support of the extension movement of the first support piston, the hydraulic circuit is preferably switched such that a first channel is released only for an inflow of oil into the first support cylinder. The first channel is preferably connected directly to the first support cylinder.
Für die Dämpfung der Einfahrbewegung des ersten Stützkolbens wird die Hydraulikschaltung vorzugsweise derart geschaltet, dass der erste Kanal für einen Abfluss von Öl aus dem ersten Stützzylinder freigegeben ist. For the damping of the retraction movement of the first support piston, the hydraulic circuit is preferably switched such that the first channel is released for an outflow of oil from the first support cylinder.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zumindest eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, sowie anhand der Figuren. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of at least one preferred embodiment, to which the invention is not limited, and with reference to the figures.
Diese zeigen in: These show in:
Weiterhin weist der Pleuel
Das Pleuelauge
Das Hebelsystem
Bei einer durch eine Gasdruck- oder Trägheitskraft der Verbrennungskraftmaschine
Bevor eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine
Die weiteren Pleuel
Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine
Im Folgenden wird eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses beschrieben. Der Pleuel
Die Funktionsweise des Pleuels
In den Kurbelwinkelbereichen, in welchen die Gasdruckkraft betragsmäßig höher als die Trägheitskraft ist, wird der erste Stützkolben
In den Kurbelwinkelbereichen, in welchen die Gasdruckkraft betragsmäßig kleiner als die Trägheitskraft ist, wird die gegenläufige Bewegung der Stützkolben
Bei einer Verstellung des Verstellmechanismus
In den Kurbelwinkelbereichen, in welchen die Gasdruckkraft betragsmäßig kleiner als die Trägheitskraft ist, wird der zweite Stützkolben
Während dieser Bewegungen der Stützkolben
Eine weitere Variante sieht vor, dass der Verstellmechanismus mehr als zwei verschiedene Stellungen einnehmen kann. Dies können Zwischenstellungen sein, in welchen sich die beiden Stützkolben
In einem zweiten Zustand der Hydraulikschaltung
Aus der
Erfindungsgemäß wird der Öldruck, welcher in dem ersten Arbeitsraum
Der Druckbehälter
Zum Beladen des Druckbehälters
Des Weiteren kann der Druckbehälter
In dem entladenen Zustand des Druckbehälters
Soll der erhöhte Öldruck zur Unterstützung bei einer Verstellung von dem hohen zweiten zu dem niedrigen ersten Verdichtungsverhältnis genutzt werden, so kann eine Verbindung des ersten Kanals
Dadurch wird eine Dämpfung des zweiten Stützkolbens
Die Hydraulikschaltung
In der ersten Stellung des Schaltventils
Besonders vorteilhaft ist das Schaltventil
Eine Entladung des Druckbehälters
Beim Entladen des Druckbehälters
Der in
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
- WO 2015/173391 A1 [0002, 0002, 0014, 0076] WO 2015/173391 A1 [0002, 0002, 0014, 0076]
- DE 102013021065 A1 [0082] DE 102013021065 A1 [0082]
- WO 2015091824 A1 [0082] WO 2015091824 A1 [0082]
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016116198.5 | 2016-08-31 | ||
| DE102016116198 | 2016-08-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102017119320A1 true DE102017119320A1 (en) | 2017-10-19 |
Family
ID=59981106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102017119320.0A Withdrawn DE102017119320A1 (en) | 2016-08-31 | 2017-08-24 | Internal combustion engine with an oil pressure generator for adjusting the compression ratio |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102017119320A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020113252A1 (en) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | Avl List Gmbh | System and method for adjusting an effective length of a connecting rod by supplying lubricant |
| US11149632B1 (en) | 2020-08-13 | 2021-10-19 | Ford Global Technologies, Llc | Engine system with variable compression ratio mechanism and method for operation of said system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013021065A1 (en) | 2013-12-18 | 2015-06-18 | Fev Gmbh | Piston machine with support piston |
| WO2015173391A1 (en) | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Fev Gmbh | Vcr piston machine and method for adjusting the vcr piston machine |
-
2017
- 2017-08-24 DE DE102017119320.0A patent/DE102017119320A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013021065A1 (en) | 2013-12-18 | 2015-06-18 | Fev Gmbh | Piston machine with support piston |
| WO2015091824A1 (en) | 2013-12-18 | 2015-06-25 | Fev Gmbh | Piston engine with support piston |
| WO2015173391A1 (en) | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Fev Gmbh | Vcr piston machine and method for adjusting the vcr piston machine |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020113252A1 (en) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | Avl List Gmbh | System and method for adjusting an effective length of a connecting rod by supplying lubricant |
| US11149632B1 (en) | 2020-08-13 | 2021-10-19 | Ford Global Technologies, Llc | Engine system with variable compression ratio mechanism and method for operation of said system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3902252C1 (en) | ||
| DE102011108790A1 (en) | Reciprocating piston engine has adjusting device for adjusting adjustable variable compression ratio using engine forces of reciprocating piston engine, drive mechanism for driving adjusting device and oil supply system | |
| DE102012020999A1 (en) | Hydraulic freewheel for variable engine parts | |
| DE2840445A1 (en) | HYDRAULIC DEVICE FOR ACTUATING GAS EXCHANGE VALVES | |
| DE102010061361A1 (en) | Reversing valve for controlling fluid flow in e.g. petrol engine of person motor car, has switching mechanism for shifting valve from one position into another position by predetermined actuating pressure depending on oil pressure | |
| DE102010061360A1 (en) | Reversing valve for controlling engine oil flow in spark ignition petrol engine of passenger motor car, has two working chambers brought in fluid communication with engine inner space via fluid conduits | |
| WO2018019622A1 (en) | Electro-hydrostatic drive system | |
| AT518848A1 (en) | Connecting rod with adjustable connecting rod length with mechanical actuation | |
| DE102016208209A1 (en) | Hydraulic compression adjustment | |
| DE102017119320A1 (en) | Internal combustion engine with an oil pressure generator for adjusting the compression ratio | |
| DE102015215241A1 (en) | Hydraulically operated switching valve | |
| DE102016203559A1 (en) | Hydraulically operated switching valve | |
| AT521521B1 (en) | System and method for adjusting an effective length of a connecting rod and internal combustion engine | |
| DE102019217248A1 (en) | System and method for adjusting an effective length of a connecting rod and internal combustion engine | |
| DE102017107719A1 (en) | Hydraulic valve for adjusting a hydraulic fluid flow of a connecting rod for a variable compression internal combustion engine | |
| AT521887B1 (en) | System and method for adjusting an effective length of a connecting rod by means of a lubricant supply | |
| AT521269B1 (en) | Hydraulic control valve for a length-adjustable connecting rod with two control pressure chambers | |
| AT521515B1 (en) | System and method for adjusting an effective length of a connecting rod and internal combustion engine | |
| AT524987B1 (en) | Method of adjusting an effective length of a connecting rod | |
| DE102018119654A1 (en) | Reciprocating engine with variable compression ratio | |
| AT521146B1 (en) | Hydraulic control valve for a length-adjustable connecting rod with a hollow slide | |
| DE102017221468A1 (en) | Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine | |
| DE102016219659A1 (en) | Hydraulic connecting rod adjustment | |
| DE1296923B (en) | Hydropneumatic pressure accumulator for hydrostatic transmissions | |
| EP2565468A1 (en) | Valve assembly |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R084 | Declaration of willingness to licence | ||
| R230 | Request for early publication | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |