DE102017119463A1

DE102017119463A1 - Internal combustion engine with non-cylindrical support pistons

Info

Publication number: DE102017119463A1
Application number: DE102017119463.0A
Authority: DE
Inventors: Uwe Schaffrath; Christopher Marten
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (1) mit einem variablen einstellbaren Verdichtungsverhältnis, aufweisend einen Pleuel, – wobei der Pleuel (17; 117; 217) einen Verstellmechanismus (20) mit einem drehbaren Exzenter (5), einem Stützkolben (27.1; 227.1) zur Aufnahme eines Drehmomentes an dem Exzenter (5) und eine Führung (26.1; 226.1) mit einer Lauffläche (31.1; 231.1) zum Führen des Stützkolbens (27.1; 227.1) aufweist, – und der Stützkolben (27.1; 227.1) in der Führung (26.1; 226.1) verschiebbar geführt ist, – wobei die Lauffläche (31.1; 231.1) ein in der Führung (26.1; 226.1) enthaltenes Öl begrenzt und die Lauffläche (31.1; 231.1) eine relative Bewegungsrichtung (32) des Stützkolbens (27.1; 227.1) zu der Führung (26.1; 226.1) vorgibt, – der Stützkolben (27.1; 227.1) eine Stützfläche (33.1) zum Stützen des Stützkolbens (27.1; 227.1) an dem Öl hat und die Stützfläche (33.1) an die Lauffläche (31.1; 231.1) angrenzt, – die Lauffläche (31.1; 231.1) in einem Querschnitt senkrecht zu der relativen Bewegungsrichtung (32) des Stützkolbens (27.1; 227.1) zu der Führung (26.1; 226.1) eine erste Erstreckung (41) parallel zur Kurbelwellendrehachse (36) und in dem Querschnitt eine zweite Erstreckung senkrecht zur ersten Erstreckung (41) aufweist, wobei die erste Erstreckung (41) unterschiedlich zur zweiten Erstreckung ist.The invention relates to an internal combustion engine (1) with a variable adjustable compression ratio, comprising a connecting rod, - wherein the connecting rod (17; 117; 217) an adjusting mechanism (20) with a rotatable eccentric (5), a support piston (27.1; 227.1) for Receiving a torque on the eccentric (5) and a guide (26.1; 226.1) with a running surface (31.1; 231.1) for guiding the support piston (27.1; 227.1), and the support piston (27.1; 227.1) in the guide (26.1 226.1), wherein the running surface (31.1; 231.1) delimits an oil contained in the guide (26.1; 226.1) and the running surface (31.1; 231.1) has a relative direction of movement (32) of the supporting piston (27.1; 227.1) the support piston (27.1; 227.1) has a support surface (33.1) for supporting the support piston (27.1; 227.1) on the oil and the support surface (33.1) adjoins the running surface (31.1; 231.1) , - the tread (31.1, 231.1) in a cross-section perpendicular to the relative direction of movement (32) of the support piston (27.1; 227.1) to the guide (26.1; 226.1) has a first extension (41) parallel to the crankshaft rotational axis (36) and in the cross section a second extension perpendicular to the first extension (41), wherein the first extension (41) is different from the second extension ,

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 WO 2015/173391 A1 bekannt. Die darin beschriebene Verbrennungskraftmaschine weist eine Kurbelwelle und einen Pleuel mit einem Verstellmechanismus auf. Der Verstellmechanismus hat einen Exzenter und einen Stützkolben. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wirkt aufgrund einer Gasdruckkraft in einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ein Drehmoment auf den Exzenter. Dieses Drehmoment nimmt der Stützkolben auf. Bei einer Ausgestaltung einer solchen Verbrennungskraftmaschine als Großmotor, beispielsweise für einen Schiffsantrieb, ergeben sich sehr hohe Spitzendrücke bei einer Verbrennung in dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine. Dadurch wirkt auf den Exzenter ein vergleichsweise höheres Drehmoment. Dieses hohe Drehmoment könnte durch einen vergrößerten Stützkolben aufgenommen werden. Such an internal combustion engine is from the WO 2015/173391 A1 known. The internal combustion engine described therein has a crankshaft and a connecting rod with an adjusting mechanism. The adjustment mechanism has an eccentric and a support piston. During operation of the internal combustion engine, a torque acts on the eccentric due to a gas pressure force in a cylinder of the internal combustion engine. This torque absorbs the support piston. In one embodiment of such an internal combustion engine as a large engine, for example, for a marine propulsion, very high peak pressures result in a combustion in the cylinder of the internal combustion engine. As a result, a comparatively higher torque acts on the eccentric. This high torque could be absorbed by an enlarged support piston.

Jedoch weisen Großmotoren im Vergleich zu Verbrennungskraftmaschinen für Personenkraftwagen, bei welchen der in der WO 2015/173391 A1 beschriebene Verstellmechanismus verwendet wird, ein unterschiedliches Verhältnis von einem Kolbenhub zu einem Kolbendurchmesser auf. Während bei Pkw-Motoren dieses Verhältnis bei ungefähr eins liegt, kann es für Großmotoren 1,2 und größer sein. Dadurch erstreckt sich ein unteres Ende eins Zylinderrohrs vergleichsweise weit in Richtung der Kurbelwelle. Eine Vergrößerung des bekannten Stützkolbens ist mangels fehlenden Platzes im Bereich des unteren Endes des Zylinderrohrs nur begrenzt möglich. Ähnliche Platzprobleme ergeben sich für Sportmotoren, bei welchen das Verhältnis von Kolbenhub zu Kolbendurchmesser unter 0,9 liegt. However, large engines have compared to internal combustion engines for passenger cars, in which the in the WO 2015/173391 A1 described adjusting mechanism, a different ratio of a piston stroke to a piston diameter. While this ratio is approximately one for passenger car engines, it can be 1.2 and larger for large engines. As a result, a lower end of a cylinder tube extends comparatively far in the direction of the crankshaft. An enlargement of the known support piston is only limited possible in the region of the lower end of the cylinder tube for lack of space. Similar space problems arise for sports engines, in which the ratio of piston stroke to piston diameter is less than 0.9.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbrennungskraftmaschine mit einem variablen einstellbaren Verdichtungsverhältnis bereitzustellen, bei welcher auch für Verhältnisse des Kolbenhubes zu dem Kolbendurchmesser abweichend von einem Wert von ungefähr eins ein Drehmoment des Exzenters des Verstellmechanismus mittels des Stützkolbens sicher aufgenommen werden kann. Object of the present invention is therefore to provide an internal combustion engine with a variable adjustable compression ratio, in which also for ratios of the piston stroke to the piston diameter differing from a value of about one torque of the eccentric of the adjusting mechanism can be safely received by means of the support piston.

Diese Aufgabe wird mit einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. This object is achieved with an internal combustion engine with the features of claim 1. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verbrennungskraftmaschine mit einem variablen einstellbaren Verdichtungsverhältnis, einer Kurbelwelle mit einer Kurbelwellendrehachse und einem Kolben vorgeschlagen. Die Verbrennungskraftmaschine weist weiterhin mindestens einen Pleuel mit einem Pleuelfuß auf, an welchem ein erstes Drehlager zur drehbaren Lagerung des Pleuels an der Kurbelwelle angeordnet ist. Weiterhin hat der Pleuel ein Pleuelauge, an welchem ein zweites Drehlager zur Lagerung des Kolbens an dem Pleuelauge angeordnet ist. To solve this problem, an internal combustion engine with a variable adjustable compression ratio, a crankshaft with a crankshaft axis of rotation and a piston is proposed. The internal combustion engine further 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. Furthermore, the connecting rod has a connecting rod eye, on which a second pivot bearing for supporting the piston is arranged on the connecting rod eye.

Der Pleuel hat eine veränderbare Länge, welche gleich einem Abstand einer Drehachse des ersten Drehlagers von einer Drehachse des zweiten Drehlagers ist. Zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses weist der Pleuel einen Verstellmechanismus mit einem drehbaren Exzenter, einem Stützkolben zur Aufnahme eines Drehmomentes an dem Exzenter und eine Führung mit einer Lauffläche zum Führen des Stützkolbens auf. The connecting rod has a variable length which is equal to a distance of a rotation axis of the first pivot bearing from a rotation axis of the second pivot bearing. To adjust the compression ratio, the connecting rod has an adjusting mechanism with a rotatable eccentric, a support piston for receiving a torque on the eccentric and a guide with a running surface for guiding the support piston.

Des Weiteren ist der Stützkolben in der Führung verschiebbar geführt. In einer ersten Position des Stützkolbens weist der Pleuel eine erste Länge auf. Weiterhin weist der Pleuel in einer zweiten Position des Stützkolbens eine zweite Länge auf. Furthermore, the support piston is guided displaceably in the guide. In a first position of the support piston, the connecting rod has a first length. Furthermore, the connecting rod in a second position of the support piston on a second length.

Die Lauffläche begrenzt ein in der Führung enthaltenes Öl und gibt eine relative Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung vor. Des Weiteren hat der Stützkolben eine Stützfläche zum Stützen des Stützkolbens an dem Öl, welche an der Lauffläche angrenzt. Die Lauffläche weist in einem Querschnitt senkrecht zu der relativen Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung eine erste Erstreckung parallel zur Kurbelwellendrehachse auf. The tread defines an oil contained in the guide and provides a relative direction of movement of the support piston to the guide. Furthermore, the support piston has a support surface for supporting the support piston on the oil adjacent to the tread. The tread has in a cross section perpendicular to the relative direction of movement of the support piston to the guide a first extension parallel to the crankshaft axis of rotation.

Erfindungsgemäß hat die Lauffläche in dem Querschnitt eine zur ersten Erstreckung senkrecht ausgerichtete zweite Erstreckung, wobei die erste Erstreckung unterschiedlich zur zweiten Erstreckung ist. According to the invention, the running surface in the cross section has a second extension oriented perpendicular to the first extension, wherein the first extension is different from the second extension.

Die erste Erstreckung entspricht in dem Querschnitt senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung der maximalen Ausdehnung der Lauffläche parallel zur Kurbelwellendrehachse. Die zweite Erstreckung entspricht der maximalen Ausdehnung der Lauffläche senkrecht zur ersten Erstreckung in dem Querschnitt. Somit verläuft die zweite Erstreckung senkrecht zu einer Tangente an der Lauffläche in dem Querschnitt, wobei die Tangente parallel zur Kurbelwellendrehachse verläuft. The first extension corresponds in the cross section perpendicular to the relative direction of movement of the support piston to the guide of the maximum extent of the tread parallel to the crankshaft axis of rotation. The second extension corresponds to the maximum extent of the tread perpendicular to the first extension in the cross section. Thus, the second extension is perpendicular to a tangent to the tread in the cross-section, the tangent being parallel to the crankshaft axis of rotation.

Weiterhin blockiert die Lauffläche eine Bewegung des Stützkolbens in dem Querschnitt in Richtungen parallel zur Kurbelwellendrehachse und parallel zur zweiten Erstreckung. Die Lauffläche kann in Form einer Gleitschicht ausgeführt sein, welche bevorzugt Graphit aufweist. Die Lauffläche ist derjenige Teil des Pleuels, an welchem der Stützkolben beim Verschieben des Stützkolbens entlanggleitet. Furthermore, the tread blocks movement of the support piston in the cross-section in directions parallel to the crankshaft axis of rotation and parallel to the second extent. The tread may be in the form of a sliding layer, which preferably comprises graphite. The tread is the part of the connecting rod on which the support piston slides when moving the support piston.

Inwiefern der Pleuel mit dem Verstellmechanismus eine Verstellung des Verdichtungsverhältnis bewirken kann ist in der WO 2015/173391 A1 , der DE 10 2005 055 199 A1 und der Patentanmeldung mit dem Titel „Verbrennungskraftmaschine mit einem Öldruckgenerator zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses“, welche von derselben Anmelderin einen Tag vor der vorliegenden Patentanmeldung eingereicht wurde, beschrieben. Die jeweiligen Inhalte dieser drei Patentanmeldungen gehören hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. To what extent the connecting rod with the adjustment mechanism can cause an adjustment of the compression ratio is in the WO 2015/173391 A1 , of the DE 10 2005 055 199 A1 and the patent application entitled "Internal combustion engine with an oil pressure generator for compression ratio adjustment" filed by the same applicant the day before the present patent application. The respective contents of these three patent applications are hereby incorporated by reference into the subject of the present application.

Dadurch, dass die erste Erstreckung und die zweite Erstreckung der Lauffläche verschieden groß sind und die Stützfläche an die Lauffläche angrenzt, ergibt sich folgender Vorteil. Im Gegensatz zu einer zylindrischen Ausgestaltung der Lauffläche und des Stützkolbens gemäß dem Stand der Technik kann die Stützfläche des Stützkolbens, an welcher ein Öldruck des in der Führung aufgenommenen Öls wirkt, weiter vergrößert werden. Dies hilft den Öldruck in der Führung zu reduzieren. Insbesondere kann der Öldruck dadurch auf maximal 400 Bar begrenzt werden. Erfindungsgemäß führt die Lauffläche den Stützkolben bei einer Verschiebung des Stützkolbens. Dies wird dadurch bewirkt, dass die Stützfläche des Stützkolbens an der Lauffläche angrenzt. Die Stützfläche wird durch die gesamte Fläche gebildet, auf welche der Öldruck des Öls in der Führung wirkt. Eine dem Öl zugewandte Fläche einer Dichtung, welche am unteren Ende angeordnet sein kann, bildet ein Teil der Stützfläche aus. The fact that the first extension and the second extension of the tread are different in size and the support surface adjacent to the tread, there is the following advantage. In contrast to a cylindrical configuration of the tread and the support piston according to the prior art, the support surface of the support piston, on which acts an oil pressure of the oil received in the guide, can be further increased. This helps to reduce the oil pressure in the guide. In particular, the oil pressure can be limited to a maximum of 400 bar. According to the invention, the running surface guides the support piston during a displacement of the support piston. This is effected by the support surface of the support piston being adjacent to the tread. The support surface is formed by the entire surface on which the oil pressure of the oil acts in the guide. An oil-facing surface of a seal, which may be disposed at the lower end, forms part of the support surface.

Angrenzen meint insbesondere, dass zwischen der Stützfläche und der Lauffläche lediglich ein Schmierspalt vorgesehen ist. Somit weist die Stützfläche unter Vernachlässigung des Schmierspaltes in dem Querschnitt nahezu die gleichen Dimensionen wie die Lauffläche auf. Demnach hat die Stützfläche in dem Querschnitt ebenfalls eine erste Erstreckung parallel zur Kurbelwellendrehachse und eine zur ersten Erstreckung senkrecht ausgerichtete zweite Erstreckung. Adjacent means, in particular, that only one lubrication gap is provided between the support surface and the running surface. Thus, the support surface, neglecting the lubrication gap in the cross section on almost the same dimensions as the tread. Accordingly, the support surface in the cross section also has a first extension parallel to the crankshaft axis of rotation and a second extension oriented perpendicular to the first extension.

Vorzugsweise weist der Stützkolben einen Verlauf einer Querschnittsfläche entlang der relativen Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung auf, welcher zumindest abschnittsweise konstant ist, wobei die Querschnittsfläche annähernd der Stützfläche entspricht. Preferably, the support piston has a profile of a cross-sectional area along the relative direction of movement of the support piston to the guide, which is at least partially constant, wherein the cross-sectional area approximately corresponds to the support surface.

Die Dimensionen der Lauffläche und der Stützfläche des Stützkolbens sind bevorzugt an spezielle geometrische Gegebenheiten in einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine angepasst. Die speziellen geometrischen Gegebenheiten ergeben sich insbesondere aus der Anwendung der Verbrennungskraftmaschine. Beispielsweise weist ein Großmotor ein sehr hohes Verhältnis von Kolbenhub zu Kolbendurchmesser auf. Dieses Verhältnis ist besonders bevorzugt größer als 1,1. The dimensions of the tread and the support surface of the support piston are preferably adapted to specific geometrical conditions in a crankcase of the internal combustion engine. The special geometric conditions arise in particular from the application of the internal combustion engine. For example, a large engine has a very high ratio of piston stroke to piston diameter. This ratio is particularly preferably greater than 1.1.

Bei einem derart im Vergleich zu dem Kolbendurchmesser großen Kolbenhub kann ein zylindrischer Stützkolben, welcher die bei einem Großmotor vergleichsweise hohen Drehmomente am Exzenter aufnehmen könnte, bei einer kompletten Pleuelrotation gegen ein unteres Ende eines Zylinderrohres stoßen. Weist jedoch die Stützfläche und die entsprechende Lauffläche die erfindungsgemäße Form auf, können die hohen Drehmomente auch bei begrenzten Platzverhältnissen wie bei einer Verbrennungskraftmaschine für einen Schiffsantrieb sicher aufgenommen werden. In such a piston stroke, which is large in comparison to the piston diameter, a cylindrical support piston, which could absorb the torques on the eccentric which are comparatively high in a large engine, can strike against a lower end of a cylinder tube during a complete connecting rod rotation. However, if the support surface and the corresponding running surface have the shape according to the invention, the high torques can be reliably absorbed even in limited space conditions such as in an internal combustion engine for a ship propulsion system.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist daher die erste Erstreckung größer als die zweite Erstreckung. In dieser Ausgestaltung weist die Verbrennungskraftmaschine ein Verhältnis von einem Kolbenhub des Kolbens zu einem Kolbendurchmesser im Wert von größer als 1,1 auf. Vorteilhaft ist die erste Erstreckung 1,5 bis 2,5 Mal so groß wie die zweite Erstreckung. In an advantageous embodiment, therefore, the first extent is greater than the second extent. In this embodiment, the internal combustion engine has a ratio of a piston stroke of the piston to a piston diameter of greater than 1.1. Advantageously, the first extent is 1.5 to 2.5 times as large as the second extent.

In dieser Ausführungsform ist die Stützfläche des Stützkolbens zur Aufnahme eines Drehmomentes, welches auf den Exzenter wirkt, größer als eine Stützfläche eines zylindrischen Stützkolbens, dessen Lauffläche im Querschnitt einen Durchmesser hat, welcher der zweiten Erstreckung entspricht. Die größere Stützfläche ermöglicht bei gleichem Öldruck in der Führung eine größere Stützkraft des Stützkolbens auf den Exzenter. Dadurch können mit dem erfindungsgemäßen Stützkolben größere Drehmomente abgestützt werden als mit einem einzigen zylindrischen Stützkolben mit dem oben definierten Durchmesser. In this embodiment, the support surface of the support piston for receiving a torque which acts on the eccentric, larger than a support surface of a cylindrical support piston whose tread has a diameter in cross section, which corresponds to the second extent. The larger support surface allows for the same oil pressure in the guide a greater supporting force of the support piston on the eccentric. As a result, larger torques can be supported with the support piston according to the invention than with a single cylindrical support piston with the diameter defined above.

Weitere bevorzugte Werte für ein Verhältnis von der ersten Erstreckung zu der zweiten Erstreckung liegen zwischen 1,2 und 1,4, 1,4 und 1,6, 1,6 und 1,8, 1,8 und 2,0, 2,0 und 2,2, 2,2 und 2,4, 2,4 und 2,6, 2,6 und 2,8 sowie zwischen 2,8 und 4,0. Je größer die erste Erstreckung gegenüber der zweiten Erstreckung ist, desto größer kann die Stützfläche des Stützkolbens ausgebildet sein. Dadurch kann unter Berücksichtigung einer aufgrund von Platzvorgaben im Kurbelgehäuse vorgegebenen maximal möglichen zweiten Erstreckung der Öldruck des in der Führung aufgenommenen Öls weiter reduziert oder ein höheres Drehmoment aufgenommen werden. Further preferred values for a ratio of the first extent to the second extent are between 1.2 and 1.4, 1.4 and 1.6, 1.6 and 1.8, 1.8 and 2.0, 2, 0 and 2.2, 2.2 and 2.4, 2.4 and 2.6, 2.6 and 2.8 and between 2.8 and 4.0. The larger the first extent with respect to the second extent, the larger the support surface of the support piston can be formed. As a result, taking into account a given due to space constraints in the crankcase maximum possible second extension of the oil pressure of the recorded oil in the guide further reduced or a higher torque can be absorbed.

Darüber hinaus weist diese Ausgestaltung noch einen weiteren Vorteil auf. Aufgrund des im Vergleich zum Kolbenhub schmaleren Kolbendurchmessers und einer erforderlichen höheren Dimensionierung eines Kolbenbolzens aufgrund der höheren Spitzendrücke bei Großmotoren im Vergleich zu Pkw-Motoren, ergibt sich ein verhältnismäßig schmaler Bauraum für eine Aufnahme des Kolbenbolzens in dem Exzenter. Dies kann eine geringe Exzentrizität zur Folge haben, wodurch Trägheitskräfte mit einem vergleichsweise geringen Hebel auf den Exzenter wirken. Ein derartiges Hebelverhältnis kann in Verbindung mit Reibungseffekten bei einer Verstellung des Verdichtungsverhältnisses mittels einer Gasdruck- oder Trägheitskraft der Verbrennungskraftmaschine zur Selbsthemmung führen. In addition, this embodiment has yet another advantage. Due to the narrower in comparison to the piston stroke piston diameter and a required higher dimensioning of a piston pin due to the higher peak pressures in large engines compared to passenger car engines, there is a relatively narrow space for receiving the piston pin in the eccentric. This can result in low eccentricity, which causes inertial forces to act on the eccentric with a comparatively small lever. Such a lever ratio can lead to self-locking in conjunction with frictional effects in an adjustment of the compression ratio by means of a gas pressure or inertial force of the internal combustion engine.

Durch die vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine wird eine größere Stützfläche bereitgestellt, wobei bei einem gegebenen Öldruck in der Führung ein auf den Exzenter wirkendes Drehmoment erhöht ist. Dieses erhöhte Drehmoment kann ausreichen, um die Selbsthemmung bei einer Verstellung des Verdichtungsverhältnisses zu überwinden. By the proposed internal combustion engine, a larger support surface is provided, wherein at a given oil pressure in the guide an acting on the eccentric torque is increased. This increased torque may be sufficient to overcome the self-locking in an adjustment of the compression ratio.

Somit kann zusätzlich zu der sicheren Aufnahme des auf den Exzenter wirkenden Drehmomentes mittels des Stützkolbens ein sicheres Verstellen des Verdichtungsverhältnisses beim Vorliegen einer Selbsthemmung erzielt werden. Thus, in addition to the secure reception of the torque acting on the eccentric means of the support piston, a reliable adjustment of the compression ratio in the presence of a self-locking can be achieved.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein Verhältnis von Kolbenhub zu Kolbendurchmesser kleiner als 0,9 und die erste Erstreckung kleiner als die zweite Erstreckung ist. Insbesondere ist in dieser Ausgestaltung die Verbrennungskraftmaschine als ein Sportmotor ausgebildet und weist bevorzugt ein Verhältnis von Kolbenhub zu Kolbendurchmesser im Wert von etwa 0,7 auf. Vorteilhaft ist die zweite Erstreckung 1,5 bis 2,5 Mal so groß wie die erste Erstreckung. A further embodiment provides that a ratio of piston stroke to piston diameter is less than 0.9 and the first extent is smaller than the second extent. In particular, in this embodiment, the internal combustion engine is designed as a sports engine and preferably has a ratio of piston stroke to piston diameter in the value of about 0.7. Advantageously, the second extension is 1.5 to 2.5 times as large as the first extension.

Weitere bevorzugte Werte für ein Verhältnis von der zweiten Erstreckung zu der ersten Erstreckung liegen zwischen 1,2 und 1,4, 1,4 und 1,6, 1,6 und 1,8, 1,8 und 2,0, 2,0 und 2,2, 2,2 und 2,4, 2,4 und 2,6, 2,6 und 2,8 sowie zwischen 2,8 und 4,0. Je größer die zweite Erstreckung gegenüber der ersten Erstreckung ist, desto größer kann die Stützfläche des Stützkolbens ausgebildet sein. Dadurch kann unter Berücksichtigung einer aufgrund von Platzvorgaben im Kurbelgehäuse vorgegebenen maximal möglichen ersten Erstreckung der Öldruck des in der Führung aufgenommenen Öls weiter reduziert oder ein höheres Drehmoment aufgenommen. Further preferred values for a ratio of the second extent to the first extent are between 1.2 and 1.4, 1.4 and 1.6, 1.6 and 1.8, 1.8 and 2.0, 2, 0 and 2.2, 2.2 and 2.4, 2.4 and 2.6, 2.6 and 2.8 and between 2.8 and 4.0. The larger the second extension with respect to the first extension, the larger the support surface of the support piston can be formed. As a result, taking into account a given due to space constraints in the crankcase maximum possible first extension of the oil pressure of the recorded oil in the guide further reduced or absorbed a higher torque.

Der zum Kolbendurchmesser vergleichsweise kurze Kolbenhub verbessert die Platzverhältnisse in einer Pleuelbewegungsebene im Vergleich zu einem Großmotor. Jedoch ergeben sich in Richtung der Kurbelwellendrehachse aufgrund von notwendigen Gegengewichten an der Kurbelwelle geringere Freiräume zum Anordnen eines Stützkolbens. Dadurch, dass die erste Erstreckung kleiner als die zweite Erstreckung ist, kann trotz dieser eingeschränkten Platzverhältnisse eine genügend große Stützfläche zur Aufnahme des auf den Exzenter wirkenden Drehmomentes bereitgestellt werden. The comparatively short piston stroke for the piston diameter improves the space available in a connecting rod movement plane in comparison to a large engine. However, in the direction of the crankshaft rotation axis, smaller clearances for arranging a support piston arise due to necessary counterweights on the crankshaft. Due to the fact that the first extension is smaller than the second extension, a sufficiently large support surface for receiving the torque acting on the eccentric can be provided despite this limited space.

Die unterschiedlichen Maße der ersten Erstreckung und der zweiten Erstreckung können zusätzlich wie im Folgenden beschrieben vorteilhaft genutzt werden. Die Führung, welche die Stützkolben umgibt, weist vorteilhaft ein ähnliches Verhältnis von einer Erstreckung parallel zur Kurbelwellendrehachse zu einer dazu senkrecht ausgerichteten Erstreckung auf wie das Verhältnis von der ersten Erstreckung zur zweiten Erstreckung. Eine solche geometrische Ausbildung der Führung kann es vereinfachen, ein Ölbohrungssystem in der Führung zu fertigen. Insbesondere können Langlochbohrungen besser in die Führung gebohrt werden. The different dimensions of the first extension and the second extension can additionally be advantageously used as described below. The guide, which surrounds the support piston, advantageously has a similar ratio of an extension parallel to the crankshaft axis of rotation to an extent oriented perpendicular thereto, such as the ratio of the first extent to the second extent. Such a geometric design of the guide can make it easier to manufacture an oil drilling system in the guide. In particular, long hole bores can be better drilled in the guide.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die relative Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung in einer Pleuellage bei einem Kurbelwinkel der Kurbelwelle von neunzig Grad vor oder nach dem oberen Totpunkt einen Winkel von ungefähr Null Grad mit einer Zylinderachse des Zylinders einnimmt. Dieser Winkel wird im Folgenden Stützwinkel genannt. Ein Stützwinkel von etwa Null Grad ermöglicht es, bei den vorgegebenen Platzverhältnissen im Kurbelgehäuse, d.h. insbesondere bei hohen Verhältnissen von Kolbenhub zu Kolbendurchmesser von über 1,1 zu eins, eine möglichst große Hebelwirkung des Stützkolbens auf den Exzenter zu erzielen. In Vorteilhafterweise ist darüber hinaus die Führung bei oben beschriebener Pleuellage nah, d.h. einige Millimeter, bevorzugt zwei Millimeter, an einer Zylinderrohrwand des Zylinders angeordnet. Diese Anordnung der Führung kann die Hebelwirkung weiter verbessern. A further embodiment provides that the relative direction of movement of the support piston to the guide in a Pleuellage at an angle of crank crankshaft of ninety degrees before or after top dead center assumes an angle of approximately zero degrees with a cylinder axis of the cylinder. This angle is called support angle in the following. A support angle of about zero degrees makes it possible, given the space available in the crankcase, i. especially at high ratios of piston stroke to piston diameter of about 1.1 to one, to achieve the greatest possible leverage of the support piston on the eccentric. Advantageously, moreover, the guide is close to the above-described connecting rod position, i. a few millimeters, preferably two millimeters, arranged on a cylinder tube wall of the cylinder. This arrangement of the guide can further improve the leverage.

Jedoch erfordert eine solche Auslegung eine ausreichende Dimensionierung eines Pleuelschaftes des Pleuels, um seitliche Stützkräfte aufzunehmen. Insbesondere in denjenigen Fällen, in denen eine solche ausreichende Dimensionierung nicht vorliegt, empfiehlt es sich daher die Führung derart an dem Pleuel anzuordnen, dass der Stützwinkel etwa vier bis sechs, bevorzugt 5,7, Grad beträgt. However, such a design requires sufficient sizing of a connecting rod shaft of the connecting rod to accommodate lateral support forces. In particular, in those cases where such a sufficient dimensioning is not present, it is therefore advisable to arrange the guide on the connecting rod such that the support angle is about four to six, preferably 5.7, degrees.

Im Rahmen einer weiteren Variante ist der Stützkolben mit zwei Stützstangen verbunden. Dies bietet für den Fall, dass die erste Erstreckung größer als die zweite Erstreckung ist, den Vorteil, dass ein Verdrehen und Verkanten des Stützkolbens beim Verstellen des Verdichtungsverhältnisses vermieden werden kann. Vorteilhaft ist eine Aufnahme der Stützstangen an einem Ende des Stützkolbens vorgesehen, welches gegenüber der Stützfläche angeordnet ist. In a further variant, the support piston is connected to two support rods. This offers, in the event that the first extent is greater than the second extent, the advantage that twisting and tilting of the support piston during the adjustment of the compression ratio can be avoided. Advantageously, a receptacle of the support rods is provided at one end of the support piston, which is arranged opposite the support surface.

Darüber hinaus kann eine ungünstige Spannungsverteilung an einer Gabel, welche eine einzelne Stützstange gelenkig an den Exzenter verbindet, vermieden werden. Bei beiden Ausführungsformen, d.h. mit einer einzelnen oder zwei Stützstangen, sind die Stützstangen vorteilhaft in einem Winkel von etwa fünf Grad zu der relativen Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung angeordnet. Im Vergleich zu Anordnungen mit größeren Winkeln kann hierbei eine Krafteinleitung auf eine Seitenwand der Führung verringert werden. Ein optimaler Winkel von Null Grad ist bei einem vergleichsweise relativen kleinen Kolbendurchmesser aus Platzgründen schwer erzielbar. In addition, an unfavorable stress distribution on a fork, which connects a single support rod articulated to the eccentric, be avoided. In both embodiments, ie with a single or two support rods, the support rods are advantageously arranged at an angle of about five degrees to the relative direction of movement of the support piston to the guide. Compared to arrangements with larger angles in this case a force on a side wall of the guide can be reduced. An optimal angle of zero degrees is difficult to achieve with a comparatively small piston diameter for reasons of space.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung hat der Pleuel eine Bewegungsebene, welche senkrecht zur Drehachse des ersten Drehlagers ausgerichtet ist. Die Bewegungsebene weist eine Symmetrieachse des Kolbens auf, wobei die Symmetrieachse des Kolbens parallel zu einer Kolbenbewegungsrichtung ausgerichtet ist. Weiterhin weist der Stützkolben eine Hauptträgheitsachse auf, welche parallel zu der relativen Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung und parallel und mit einem Abstand zu der Bewegungsebene des Pleuels angeordnet ist. Durch diese versetzte Anordnung der Stützkolbens gegenüber der Bewegungsebene des Pleuels ist es möglich, ein Ausgleichsgewicht zur Schwingungsdämpfung an der Kurbelwelle zu montieren, ohne eine Form des Ausgleichsgewichtes an die Form des Pleuels anzupassen. In the context of an advantageous development of the connecting rod has a plane of movement, which is aligned perpendicular to the axis of rotation of the first pivot bearing. The plane of movement has an axis of symmetry of the piston, with the axis of symmetry of the piston being aligned parallel to a piston movement direction. Furthermore, the support piston has a main axis of inertia, which is arranged parallel to the relative direction of movement of the support piston to the guide and parallel and at a distance from the plane of movement of the connecting rod. By this staggered arrangement of the support piston relative to the plane of movement of the connecting rod, it is possible to mount a balance weight for vibration damping on the crankshaft, without adapting a shape of the balance weight to the shape of the connecting rod.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat die Lauffläche in dem Querschnitt senkrecht zu der relativen Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung eine ovale Form. Die ovale Form der Lauffläche kann eine Deformationsrichtung der Lauffläche vorgeben. Dadurch kann eine gezielte Deformation des Stützkolbens und ein Kontaktbereich zwischen dem Stützkolben und der Lauffläche vergrößert werden, wodurch ein Verschleiß der Lauffläche verringert werden kann. Des Weiteren können durch die ovale Form der Lauffläche Querkräfte, welche von dem Stützkolben auf die Lauffläche wirken, besser aufgenommen werden. Dadurch ergibt sich ein struktureller Vorteil, welcher eine kleinere Dimensionierung einer Wandstärke der Führung ermöglicht. According to a further advantageous embodiment, the running surface in the cross section perpendicular to the relative direction of movement of the support piston to the guide has an oval shape. The oval shape of the tread can specify a direction of deformation of the tread. Thereby, a targeted deformation of the support piston and a contact area between the support piston and the tread can be increased, whereby wear of the tread can be reduced. Furthermore, due to the oval shape of the tread, lateral forces which act on the tread from the support piston can be better absorbed. This results in a structural advantage, which allows a smaller dimensioning of a wall thickness of the guide.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung weist der Stützkolben eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist vorzugsweise an einem gegenüber der Stützfläche liegenden Ende des Stützkolbens angeordnet. Die Ausnehmung kann eine Deformation des Stützkolbens bewirken, wenn eine Kraft, insbesondere eine Querkraft, auf den Stützkolben wirkt. Eine Deformation aufgrund der Ausnehmung kann ein Anschmiegen des Stützkolbens an die Lauffläche begünstigen. Dabei wird aufgrund der Deformation des Stützkolbens bevorzugt ein Anpressdruck gleichmäßig auf der Lauffläche verteilt. Bei einem Stützkolben ohne eine Ausnehmung ist es möglich, dass der Anpressdruck vergleichsweise ungleichmäßig auf die Lauffläche wirkt. In the context of a further embodiment, the support piston has a recess. The recess is preferably arranged on a lying opposite the support surface end of the support piston. The recess can cause a deformation of the support piston when a force, in particular a transverse force, acts on the support piston. A deformation due to the recess may favor a nestling of the support piston to the tread. In this case, due to the deformation of the support piston preferably a contact pressure is evenly distributed on the tread. In a support piston without a recess, it is possible that the contact pressure acts comparatively unevenly on the tread.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lauffläche in dem Querschnitt senkrecht zu der relativen Bewegungsrichtung des Stützkolbens zu der Führung einen Abschnitt hat, welcher parallel zur Kurbelwellendrehachse verläuft. In a further embodiment, it is provided that the tread in the cross section perpendicular to the relative direction of movement of the support piston to the guide has a portion which is parallel to the crankshaft axis of rotation.

Eine derartige Ausgestaltung der Lauffläche kann aus fertigungstechnischer Sicht einfacher sein. Such a design of the tread can be simpler from a production point of view.

In einer besonderen Ausführungsform umfasst die Lauffläche eine erste Fläche und eine zweite Fläche, wobei an der ersten Fläche und der zweiten Fläche jeweils ein zylindrischer Stützkolben geführt ist. Diese Variante hat zum einen den Vorteil, dass eine gesamte Stützfläche, welche sich aus der Summe von zwei einzelnen Stützflächen der beiden zylindrischen Stützkolben ergibt, im Vergleich zu einer Ausgestaltung mit nur einem zylindrischen Stützkolben erhöht werden kann. Zum anderen kann eine komplizierte Fertigung eines nichtzylindrischen Stützkolbens und einer nichtzylindrischen Lauffläche vermieden werden. Gegenüber dieser Ausgestaltung haben die vorherigen Ausführungsformen mit einem nichtzylindrischen Stützkolben den Vorteil, dass eine größere gesamte Stützfläche bei gleichen Außenabmessungen der Führung bereitgestellt werden kann. In a particular embodiment, the tread comprises a first surface and a second surface, wherein on the first surface and the second surface in each case a cylindrical support piston is guided. This variant has, on the one hand, the advantage that an entire support surface, which results from the sum of two individual support surfaces of the two cylindrical support pistons, can be increased in comparison to an embodiment with only one cylindrical support piston. On the other hand, a complicated production of a non-cylindrical support piston and a non-cylindrical tread can be avoided. Compared to this embodiment, the previous embodiments with a non-cylindrical support piston have the advantage that a larger total support surface can be provided with the same outer dimensions of the guide.

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:

1 eine Schnittansicht eines Ausschnittes einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Kolben und einem Pleuel mit einem Verstellmechanismus zum Verstellen des Verdichtungsverhältnis; 1 a sectional view of a section of an internal combustion engine having a piston and a connecting rod with an adjusting mechanism for adjusting the compression ratio;

2 einen Querschnitt einer ersten Lauffläche; 2 a cross section of a first tread;

3 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des Pleuels aus 1; 3 a perspective view of a section of the connecting rod 1 ;

4 eine weitere perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des Pleuels aus 1 mit einer Stützstange; 4 another perspective view of a section of the connecting rod 1 with a support bar;

5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Pleuels der Verbrennungskraftmaschine nach 1; 5 a sectional view of another embodiment of a connecting rod of the internal combustion engine according to 1 ;

6 eine Schnittansicht des Pleuels nach 5 und ein Ausgleichsgewicht an einer Kurbelwelle; 6 a sectional view of the connecting rod after 5 and a balance weight on a crankshaft;

7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Pleuels der Verbrennungskraftmaschine nach 1; 7 a side view of another embodiment of a connecting rod of the internal combustion engine after 1 ;

8 eine weitere Seitenansicht des Pleuels nach 7; 8th another side view of the connecting rod after 7 ;

9 eine Schnittansicht des Pleuels nach 7; 9 a sectional view of the connecting rod after 7 ;

10 eine perspektivische Ansicht des Pleuels nach 7; 10 a perspective view of the connecting rod after 7 ;

11 eine weitere perspektivische Ansicht des Pleuels nach 7; 11 another perspective view of the connecting rod after 7 ;

12 eine Draufsicht des Pleuels nach 7. 12 a plan view of the connecting rod after 7 ,

1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuse 4, einem Pleuel 17 und einem Kolben 13 mit einem Kolbendurchmesser 35. Der Pleuel hat einen Verstellmechanismus 20 zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine 1 und eine erste Führung 26.1 und eine zweite Führung 26.2. Weiterhin weist der Pleuel 17 einen Pleuelfuß 3, an welchem ein erstes Drehlager 30 in Form eines Gleitlagers zur drehbaren Lagerung des Pleuels 17 an einer Kurbelwelle 15 der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet ist, und ein Pleuelauge 2, an welchem ein zweites Drehlager 18 in Form eines Gleitlagers zur Lagerung eines Kolbens 13 der Verbrennungskraftmaschine 1 an dem Pleuelauge 2 angeordnet ist, auf. 1 shows an internal combustion engine 1 with a crankcase 4 a connecting rod 17 and a piston 13 with a piston diameter 35 , The connecting rod has an adjustment mechanism 20 for adjusting the compression ratio of the internal combustion engine 1 and a first tour 26.1 and a second guide 26.2 , Furthermore, the connecting rod 17 a big end 3 , on which a first pivot bearing 30 in the form of a sliding bearing for rotatably supporting the connecting rod 17 on a crankshaft 15 the internal combustion engine 1 is arranged, and a connecting rod eye 2 , on which a second pivot bearing 18 in the form of a sliding bearing for supporting a piston 13 the internal combustion engine 1 at the connecting rod eye 2 is arranged on.

Der Pleuel 17 ist an einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle 15 drehbar gelagert. In 1 ist lediglich der Kurbelzapfen und eine Kurbelwellendrehachse 36 der Kurbelwelle 15 dargestellt. Aus einem zweifachen Abstand 38 einer Drehachse 39 des ersten Drehlagers 30 zu der Kurbelwellendrehachse 36 ergibt sich der Kolbenhub. Die in 1 dargestellte Verbrennungskraftmaschine weist im Falle einer maßstabsgetreuen Darstellung der 1 ein Verhältnis von Kolbenhub zu Kolbendurchmesser 35 von größer als 1,1 zu eins auf. Die maßstabsgetreue Darstellung von 1 soll jedoch nicht einschränkend sein, sondern nur eine mögliche Ausgestaltung zeigen. The connecting rod 17 is on a crankpin of the crankshaft 15 rotatably mounted. In 1 is only the crank pin and a crankshaft rotation axis 36 the crankshaft 15 shown. From a double distance 38 a rotation axis 39 of the first pivot bearing 30 to the crankshaft rotation axis 36 results in the piston stroke. In the 1 shown internal combustion engine has in the case of a true to scale representation of 1 a ratio of piston stroke to piston diameter 35 from greater than 1.1 to one. The true to scale representation of 1 but should not be limiting, but show only one possible embodiment.

Der Verstellmechanismus 20 hat einen Exzenter 5, ein Hebelsystem 11, einen ersten Stützkolben 27.1 und einen zweiten Stützkolben 27.2, wobei der erste Stützkolben 27.1 in der ersten Führung 26.1 und der zweite Stützkolben 27.2 in der zweiten Führung 26.2 verschiebbar sind. The adjustment mechanism 20 has an eccentric 5 , a lever system 11 , a first support piston 27.1 and a second support piston 27.2 , wherein the first support piston 27.1 in the first tour 26.1 and the second support piston 27.2 in the second lead 26.2 are displaceable.

Das Pleuelauge 2 trägt über einen Kolbenbolzen 14 den Kolben 13. In dem Pleuelauge 2 ist der drehbar gelagerte Exzenter 5 angeordnet. Der Exzenter 5 umfasst das zweite Drehlager 18 zur Lagerung des Kolbenbolzens 14. An seiner Außenfläche weist der Exzenter 5 eine Verzahnung 19 auf. Über diese Verzahnung 19 ist der Exzenter 5 formschlüssig mit dem Hebelsystem 11 verbunden, das als Abstützmechanismus und vorzugsweise auch als Rücklaufsperre wirkt. Das Hebelsystem 11 weist einen Schwenkhebel 16 auf, der mit der Verzahnung 19 des Exzenters 5 formschlüssig verbunden ist. Der Schwenkhebel 16 kann den Exzenter 5 zur Änderung einer Länge 17.2 des Pleuels 17 verschwenken. Die Länge 17.2 entspricht dem Abstand der jeweiligen Drehachsen des ersten Drehlagers 30 und des zweiten Drehlagers 18. The connecting rod eye 2 carries over a piston pin 14 the piston 13 , In the connecting rod eye 2 is the rotatably mounted eccentric 5 arranged. The eccentric 5 includes the second pivot bearing 18 for the storage of the piston pin 14 , On its outer surface, the eccentric points 5 a gearing 19 on. About this gearing 19 is the eccentric 5 positive locking with the lever system 11 connected, which acts as a support mechanism and preferably also as a backstop. The lever system 11 has a pivot lever 16 on top of that, with the gearing 19 of the eccentric 5 is positively connected. The swivel lever 16 can the eccentric 5 to change a length 17.2 of the connecting rod 17 pivot. The length 17.2 corresponds to the distance between the respective axes of rotation of the first pivot bearing 30 and the second pivot bearing 18 ,

Das Hebelsystem 11 weist einen ersten Hebel 21 und einen zweiten Hebel 22 auf, die sich von einer Drehachse 9 des Exzenters 5 aus erstrecken. Der erste Hebel 21 stützt sich über eine erste Stützstange 25.1 an dem ersten Stützkolben 27.1 und der zweite Hebel 22 über eine zweite Stützstange 25.2 an dem zweiten Stützkolben 27.2 ab. Der erste Hebel 21 ist länger ausgeführt als der zweite Hebel 22. Beide Hebel 21, 22 sind über Gelenke 24 mit den Stützstangen 25.1 und 25.2 und die Stützstangen 25.1 und 25.2 jeweils mit den Stützkolben 27.1 und 27.2 gelenkig verbunden. Über das Hebelsystem 11 und die Stützstangen 25.1, 25.2 sind die Stützkolben 27.1, 27.2 derart mit dem Exzenter gekoppelt, dass eine Drehung des Exzenters 5 eine Verschiebung des ersten Stützkolbens 27.1 in der ersten Führung 26.1 und des zweiten Stützkolbens 27.2 in der zweiten Führung 26.2 bewirkt. The lever system 11 has a first lever 21 and a second lever 22 up, extending from a rotation axis 9 of the eccentric 5 extend out. The first lever 21 is supported by a first support rod 25.1 on the first support piston 27.1 and the second lever 22 via a second support bar 25.2 on the second support piston 27.2 from. The first lever 21 is longer than the second lever 22 , Both levers 21 . 22 are over joints 24 with the support rods 25.1 and 25.2 and the support rods 25.1 and 25.2 each with the support piston 27.1 and 27.2 articulated. About the lever system 11 and the support rods 25.1 . 25.2 are the support pistons 27.1 . 27.2 coupled to the eccentric such that rotation of the eccentric 5 a displacement of the first support piston 27.1 in the first tour 26.1 and the second support piston 27.2 in the second lead 26.2 causes.

Bei einer durch eine Gasdruck- oder Trägheitskraft der Verbrennungskraftmaschine 1 hervorgerufene und zugelassene Verdrehung des Exzenters 5 verschieben sich die beiden Stützkolben 27.1, 27.2 in den jeweiligen Führungen 26.1, 26.2 und gleiten an den Laufflächen 31.1, 31.2 entlang. Hierzu weist der Pleuel 17 einen ersten Kanal 28.1 und einen zweiten Kanal 28.2 auf, die jeweils zu einem ersten Arbeitsraum 29.1 und einem zweiten Arbeitsraum 29.2 führen. Der erste und der zweite Arbeitsraum 29.1 und 29.2 sind durch die jeweiligen Laufflächen 31.1, 31.2 und die Stützkolben 27.1, 27.2 begrenzt. In one by a gas pressure or inertial force of the internal combustion engine 1 caused and approved twisting of the eccentric 5 the two support pistons move 27.1 . 27.2 in the respective tours 26.1 . 26.2 and slide on the treads 31.1 . 31.2 along. For this purpose, the connecting rod 17 a first channel 28.1 and a second channel 28.2 on, each to a first work space 29.1 and a second workspace 29.2 to lead. The first and the second workspace 29.1 and 29.2 are through the respective treads 31.1 . 31.2 and the support pistons 27.1 . 27.2 limited.

Die Funktionsweise des Pleuels 17 zum Verstellen des Verdichtungsverhältnisses wird im Folgenden am Beispiel einer Verstellung des Verstellmechanismus 20 von der zweiten Stellung hin zur ersten Stellung beschrieben. Die erste Stellung entspricht einem ersten Verdichtungsverhältnis und die zweite Stellung einem zweiten höheren Verdichtungsverhältnis. Wird im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 ein niedriges Verdichtungsverhältnis gewünscht, so wird eine Hydraulikschaltung derart geschaltet, dass der erste Kanal 28.1 für einen Abfluss von Öl aus dem ersten Arbeitsraum 29.1 und der zweite Kanal 28.2 ausschließlich für einen Zufluss von Öl in den zweiten Arbeitsraum 29.2 freigegeben sind. Eine Funktionsweise der Hydraulikschaltung wird in der WO 2015/173391 A1 in der Beschreibung zu 4 und 5 erläutert. Während eines Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine 1 wirken je nach Stellung der Kurbelwelle 15 eine unterschiedliche Gasdruck- und Trägheitskraft auf den Pleuel 17. The functioning of the connecting rod 17 for adjusting the compression ratio will be described below using the example of an adjustment of the adjustment mechanism 20 described from the second position to the first position. The first position corresponds to a first compression ratio and the second position corresponds to a second higher compression ratio. Is in operation of the internal combustion engine 1 a low compression ratio is desired, a hydraulic circuit is switched such that the first channel 28.1 for an outflow of oil from the first working space 29.1 and the second channel 28.2 exclusively for one Inflow of oil into the second working space 29.2 are released. An operation of the hydraulic circuit is in the WO 2015/173391 A1 in the description too 4 and 5 explained. During a working cycle of the internal combustion engine 1 Act depending on the position of the crankshaft 15 a different gas pressure and inertial force on the connecting rod 17 ,

In den Kurbelwinkelbereichen, in welchen eine Gasdruckkraft betragsmäßig höher als eine Trägheitskraft ist, wird der erste Stützkolben 27.1 weiter in die erste Führung 26.1 hineingeschoben, d.h. der erste Stützkolben 27.1 vollzieht eine Einfahrbewegung. Dabei wird das in dem ersten Arbeitsraum 29.1 befindliche Öl in den ersten Kanal 28.1 verdrängt. Gleichzeitig wird der zweite Stützkolben 27.2 weiter aus der zweiten Führung 26.2 hinausgeschoben, d.h. der zweite Stützkolben 27.2 vollzieht eine Ausfahrbewegung. Bei dieser Ausfahrbewegung gelangt über den anliegenden Öldruck in dem zweiten Kanal 28.2 Öl in den zweiten Arbeitsraum 29.2. Während dieser Bewegungen der Stützkolben 27.1, 27.2 verdreht sich aufgrund der Kinematik des Verstellmechanismus 20 der Exzenter 5 in Richtung des Pfeils 37. In the crank angle ranges in which a gas pressure force is higher in magnitude than an inertial force, the first support piston becomes 27.1 continue into the first lead 26.1 pushed in, ie the first support piston 27.1 completes a retraction movement. It will do this in the first workspace 29.1 located oil in the first channel 28.1 repressed. At the same time, the second support piston 27.2 continue from the second lead 26.2 postponed, ie the second support piston 27.2 completes an extension movement. In this extension movement passes over the applied oil pressure in the second channel 28.2 Oil in the second working space 29.2 , During these movements the support piston 27.1 . 27.2 twists due to the kinematics of the adjustment mechanism 20 the eccentric 5 in the direction of the arrow 37 ,

In den Kurbelwinkelbereichen, in welchen die Gasdruckkraft betragsmäßig kleiner als die Trägheitskraft ist, wird die gegenläufige Bewegung der Stützkolben 27.1, 27.2 gestoppt. Eine Einfahrbewegung des zweiten Stützkolbens 27.2 ist nicht möglich, da der zweite Kanal 28.2 ausschließlich für einen Zufluss von Öl und somit nicht für ein Abfließen von Öl freigegeben ist. Während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine 1 wechselt sich die beschriebene gegenläufige Bewegung der Stützkolben 27.1, 27.2 mit einem Stoppen dieser Bewegung ab, sodass der Exzenter 5 sich schrittweise in die Richtung des Pfeils 37 dreht, bis der Verstellmechanismus 20 die erste Stellung einnimmt und der Pleuel 17 eine entsprechende erste Länge aufweist. In der ersten Stellung des Verstellmechanismus 20 befindet sich der erste Stützkolben 27.1 gemäß einer Ausführungsform annähernd am Boden der ersten Führung 26.1. In the crank angle ranges in which the gas pressure force is smaller in magnitude than the inertial force, the counter motion of the support piston becomes 27.1 . 27.2 stopped. A retraction movement of the second support piston 27.2 is not possible because the second channel 28.2 is released only for an inflow of oil and thus not for a drainage of oil. During operation of the internal combustion engine 1 alternates the described opposite movement of the support piston 27.1 . 27.2 with a stop of this movement, so that the eccentric 5 gradually moving in the direction of the arrow 37 turns until the adjustment mechanism 20 takes the first position and the connecting rod 17 has a corresponding first length. In the first position of the adjustment mechanism 20 is the first support piston 27.1 according to an embodiment, approximately at the bottom of the first guide 26.1 ,

Bei einer Verstellung von dem niedrigen zu dem hohen Verdichtungsverhältnis wird die Hydraulikschaltung derart geschaltet, dass der erste Kanal 28.1 ausschließlich für einen Zufluss von Öl in den ersten Arbeitsraum 29.1 und der zweite Kanal 28.2 für einen Abfluss von Öl aus den zweiten Arbeitsraum 29.2 freigegeben sind. Aufgrund dieser Verschaltung ergeben sich bei wechselnden Gasdruck- und Massenkräften kinematisch umgekehrte Effekte im Vergleich zu der oben beschriebenen Verstellung von dem hohen zu dem niedrigen Verdichtungsverhältnis. Diese Effekte sind ausführlicher in den oben genannten Druckschriften beschrieben. In an adjustment from the low to the high compression ratio, the hydraulic circuit is switched such that the first channel 28.1 exclusively for an inflow of oil into the first working space 29.1 and the second channel 28.2 for a drain of oil from the second working space 29.2 are released. Because of this interconnection, kinematically reversed effects result with changing gas pressure and mass forces in comparison to the adjustment described above from the high to the low compression ratio. These effects are described in more detail in the above-mentioned publications.

Die erste Führung 26.1 hat eine erste Lauffläche 31.1 und die zweite Führung 26.2 eine zweite Lauffläche 31.2 zum Führen des ersten Stützkolbens 27.1 und entsprechend des zweiten Stützkolbens 27.2. Die erste Lauffläche 31.1 ist parallel zu einer relativen Bewegungsrichtung 32 des ersten Stützkolbens 27.1 zu der ersten Führung 26.1 beim Verschieben des ersten Stützkolbens 27.1 ausgerichtet. Senkrecht zur Bewegungsrichtung 32 begrenzt die erste Lauffläche 31.1 ein in der ersten Führung 26.1 enthaltenes Öl. Nach unten wird das Öl durch einen Boden der ersten Führung 26.1 und nach oben durch eine erste Stützfläche 33.1 eines unteren Endes 34 des ersten Stützkolbens 27.1 begrenzt. The first guide 26.1 has a first tread 31.1 and the second guide 26.2 a second tread 31.2 for guiding the first support piston 27.1 and according to the second support piston 27.2 , The first tread 31.1 is parallel to a relative direction of movement 32 of the first support piston 27.1 to the first guide 26.1 when moving the first support piston 27.1 aligned. Perpendicular to the direction of movement 32 limits the first tread 31.1 one in the first guide 26.1 contained oil. Down the oil passes through a bottom of the first guide 26.1 and up through a first support surface 33.1 a lower end 34 of the first support piston 27.1 limited.

Gleiches ergibt sich für die zweite Führung 26.2 und einer zweiten Stützfläche 33.2 eines unteren Endes des zweiten Stützkolbens 27.2. Die erste Stützfläche 33.1 ist in Form einer zur Bewegungsrichtung 32 senkrechten Fläche und einer sich angrenzenden zur Bewegungsrichtung 32 schräg ausgerichteten Fläche ausgebildet. Auf beide Abschnitte wirkt ein Öldruck des im ersten Arbeitsraum 29.1 beziehungsweise in der ersten Führung 26.1 befindlichen Öls. Die erste Stützfläche 33.1 grenzt an die erste Lauffläche 31.1 an. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist zwischen der ersten Lauffläche 31.1 und der erste Stützfläche 33.1 ein nicht dargestellter Schmierspalt vorgesehen. The same results for the second leadership 26.2 and a second support surface 33.2 a lower end of the second support piston 27.2 , The first support surface 33.1 is in the form of a direction of movement 32 vertical surface and an adjacent to the direction of movement 32 formed obliquely oriented surface. In both sections acts an oil pressure of the first working space 29.1 or in the first tour 26.1 located oil. The first support surface 33.1 adjoins the first tread 31.1 at. In the in 1 shown embodiment is between the first tread 31.1 and the first support surface 33.1 an unillustrated lubrication gap provided.

2 zeigt einen Querschnitt der ersten Lauffläche 31.1, welcher senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung 32 des ersten Stützkolbens 27.1 zu der ersten Führung 26.1 ausgerichtet ist. In diesem Querschnitt weist die erste Lauffläche 31.1 eine erste Erstreckung 41 parallel zur Kurbelwellendrehachse 36 und in dem Querschnitt eine zur ersten Erstreckung 41 senkrecht ausgerichtete zweite Erstreckung 42 auf. Erfindungsgemäß ist die erste Erstreckung 41 im Vergleich zur zweiten Erstreckung 42 unterschiedlich. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die erste Erstreckung 41 größer als die zweite Erstreckung 42. Die Lauffläche 31.1 blockiert eine Bewegung des ersten Stützkolbens 27.1 in Richtungen parallel zur ersten Erstreckung 41 und parallel zur zweiten Erstreckung 42. In der in 2 gezeigten Ausgestaltung hat die erste Lauffläche 31.1 einen Abschnitt 44, welcher einen zur Kurbelwellendrehachse 36 parallelen Verlauf aufweist. 2 shows a cross section of the first tread 31.1 , which is perpendicular to the relative direction of movement 32 of the first support piston 27.1 to the first guide 26.1 is aligned. In this cross section has the first tread 31.1 a first extension 41 parallel to the crankshaft axis of rotation 36 and in the cross section one to the first extent 41 vertically oriented second extension 42 on. According to the invention, the first extension 41 compared to the second extension 42 differently. In the in 2 the embodiment shown is the first extension 41 larger than the second extension 42 , The tread 31.1 blocks movement of the first support piston 27.1 in directions parallel to the first extension 41 and parallel to the second extension 42 , In the in 2 The embodiment shown has the first tread 31.1 a section 44 , which one to the crankshaft axis of rotation 36 has parallel course.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des Pleuels 17 ohne das Hebelsystem 11 und den Exzenter 5. Weiterhin ist die erste Führung 26.1 mit der ersten Lauffläche 31.1 mit dem Abschnitt 44 und die zweite Führung 26.2 mit der zylindrischen zweiten Lauffläche 31.2 dargestellt. Mit den geometrisch unterschiedlich ausgestalteten Laufflächen 31.1, 31.2 gehen auch unterschiedlich große Stützflächen 33.1, 33.2 einher. Dies hat den Vorteil, dass die Führungen 26.1, 26.2 an die unterschiedlich großen Drehmomente, mit welchen der Exzenter abgestützt werden muss, angepasst sind. Die zweite Stützfläche 33.2 zur Aufnahme eines Drehmomentes aufgrund einer Trägheitskraft ist daher deutlich kleiner dimensioniert. 3 shows a perspective view of a section of the connecting rod 17 without the lever system 11 and the eccentric 5 , Furthermore, the first guide 26.1 with the first tread 31.1 with the section 44 and the second guide 26.2 with the cylindrical second tread 31.2 shown. With the geometrically differently designed running surfaces 31.1 . 31.2 also different sized support surfaces go 33.1 . 33.2 associated. This has the advantage that the guides 26.1 . 26.2 at the different sized torques with which the eccentric must be supported, are adjusted. The second support surface 33.2 for receiving a torque due to an inertial force is therefore significantly smaller dimensions.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des Pleuels 17 mit dem Hebelsystem 11 und der ersten Stützstange 25.1. Der erste Stützkolben 27.1 ist in dieser Ausführungsform mit nur einer Stützstange, nämlich der ersten Stützstange 25.1, abgestützt. 4 shows a perspective view of a section of the connecting rod 17 with the lever system 11 and the first support bar 25.1 , The first support piston 27.1 is in this embodiment with only one support rod, namely the first support rod 25.1 supported.

5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Pleuels 117 der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine 1. Absehen von der Anordnung der ersten Führung 26.1 und der Anordnung der mit der ersten Führung kinematisch gekoppelten Komponenten, ist der Pleuel 117 gleich aufgebaut und weist dieselben Komponenten wie der Pleuel 17 auf. Zur Beschreibung des Pleuels 117 werden deshalb dieselben Bezugszeichen der Komponenten des Pleuels 17 verwendet. Der Pleuel 117 ist in einer Schnittebene gezeigt, in welcher die Drehachse 39 des ersten Drehlagers 30 und die Drehachse 9 des Exzenters 5 liegen. 5 shows a further embodiment of a connecting rod 117 the proposed internal combustion engine 1 , Looking away from the arrangement of the first guide 26.1 and the arrangement of the first guide kinematically coupled components, is the connecting rod 117 the same structure and has the same components as the connecting rod 17 on. For the description of the connecting rod 117 Therefore, the same reference numerals of the components of the connecting rod 17 used. The connecting rod 117 is shown in a sectional plane in which the axis of rotation 39 of the first pivot bearing 30 and the rotation axis 9 of the eccentric 5 lie.

Gemäß dieser Ausführungsform hat der Pleuel 117 eine Bewegungsebene 119, welche senkrecht zur Drehachse 39 des ersten Drehlagers 30 ausgerichtet ist. Die Bewegungsebene weist eine Symmetrieachse 13.1 des Kolbens 13 auf, wobei die Symmetrieachse 13.1 parallel zu einer Kolbenbewegungsrichtung 13.2 ausgerichtet ist. Weiterhin hat der erste Stützkolben 27.1 eine Hauptträgheitsachse 120, welche parallel zu der relativen Bewegungsrichtung 32 des ersten Stützkolbens 27.1 zu der ersten Führung 26.1 und parallel und mit einem Abstand zu der Bewegungsebene 119 des Pleuels 117 angeordnet ist. Eine derartige Anordnung kann eine Montage eines konventionellen Ausgleichsgewichts 121 an der Kurbelwelle 15 ermöglichen, wie in 6 gezeigt ist. According to this embodiment, the connecting rod 117 a movement plane 119 , which are perpendicular to the axis of rotation 39 of the first pivot bearing 30 is aligned. The plane of motion has an axis of symmetry 13.1 of the piston 13 on, with the symmetry axis 13.1 parallel to a piston movement direction 13.2 is aligned. Furthermore, the first support piston 27.1 a main axis of inertia 120 which are parallel to the relative direction of movement 32 of the first support piston 27.1 to the first guide 26.1 and parallel and at a distance to the plane of motion 119 of the connecting rod 117 is arranged. Such an arrangement may be an assembly of a conventional balance weight 121 on the crankshaft 15 allow, as in 6 is shown.

7 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Pleuels 217 der vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine 1. 8 zeigt eine weitere Seitenansicht, 9 eine Schnittansicht in der Schnittebene A-A von 7, 10 und 11 jeweils eine perspektivische Ansicht und 12 eine Draufsicht des Pleuels 217. 7 shows a side view of another embodiment of a connecting rod 217 the proposed internal combustion engine 1 , 8th shows another side view, 9 a sectional view in the sectional plane AA of 7 . 10 and 11 each a perspective view and 12 a plan view of the connecting rod 217 ,

Der Pleuel 217 hat im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie der in 1 gezeigte Pleuel 17. Die im Vergleich zum Pleuel 17 gleichen Komponenten mit den gleichen Funktionen des Pleuels 217 sind in den 7 bis 12 mit Bezugszeichen versehen, welche um den Wert 200 erhöht sind. Im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten Pleuel 17 weist der Pleuel 217 zwei erste Stützstangen 225.1 zum Abstützen eines ersten Stützkolbens 227.1 auf. The connecting rod 217 has essentially the same components as the one in 1 shown connecting rod 17 , The compared to the connecting rod 17 same components with the same functions of the connecting rod 217 are in the 7 to 12 provided with reference numerals, which are increased by the value 200. Unlike the in 4 shown connecting rods 17 has the connecting rod 217 two first support bars 225.1 for supporting a first support piston 227.1 on.

Der erste Stützkolben 227.1 hat ein unteres Ende 234 und ein gegenüber dem unteren Ende 234 angeordnetes freies Ende 280. Die zwei Stützstangen 225.1 sind in dieser Ausgestaltung mit dem freien Ende 280 gelenkig verbunden. 12 zeigt, dass die Lauffläche 231.1 in dem Querschnitt senkrecht zu der relativen Bewegungsrichtung 232 des Stützkolbens 227.1 zu der Führung 226.1 eine ovale Form hat. Weiterhin hat der Stützkolben 227.1 eine Ausnehmung 282 zur gezielten Deformation des Stützkolbens 227.1. The first support piston 227.1 has a lower end 234 and one opposite the lower end 234 arranged free end 280 , The two support rods 225.1 are in this embodiment with the free end 280 articulated. 12 shows that the tread 231.1 in the cross section perpendicular to the relative direction of movement 232 of the support piston 227.1 to the leadership 226.1 has an oval shape. Furthermore, the support piston 227.1 a recess 282 for targeted deformation of the support piston 227.1 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2015/173391 A1 [0002, 0003, 0013, 0059]
DE 102005055199 A1 [0013]

Claims

Internal combustion engine ( 1 ) with a variable adjustable compression ratio, comprising: - a crankshaft ( 15 ) with a crankshaft rotation axis ( 36 ), a piston ( 13 ), - at least one connecting rod ( 17 ; 117 ; 217 ) with a connecting rod ( 3 ), on which a first pivot bearing ( 30 ) for rotatably supporting the connecting rod ( 17 ; 117 ; 217 ) on the crankshaft ( 15 ), and a connecting rod eye ( 2 ), on which a second pivot bearing ( 18 ) for the storage of the piston ( 13 ) on the connecting rod eye ( 2 ), the connecting rod ( 17 ; 117 ; 217 ) a variable length ( 17.2 ), which is equal to a distance of a rotation axis of the first pivot bearing ( 30 ) of a rotation axis of the second pivot bearing ( 18 ), - the connecting rod ( 17 ; 117 ; 217 ) an adjusting mechanism ( 20 ) with a rotatable eccentric ( 5 ), a support piston ( 27.1 ; 227.1 ) for receiving a torque on the eccentric ( 5 ) and a guided tour ( 26.1 ; 226.1 ) with a tread ( 31.1 ; 231.1 ) for guiding the support piston ( 27.1 ; 227.1 ), - and the support piston ( 27.1 ; 227.1 ) in the leadership ( 26.1 ; 226.1 ) is displaceably guided and in a first position of the support piston ( 27.1 ; 227.1 ) the connecting rod ( 17 ; 117 ; 217 ) a first length ( 17.2 ) and in a second position of the support piston ( 27.1 ; 227.1 ) the connecting rod ( 17 ; 117 ; 217 ) a second length ( 17.2 ), the tread ( 31.1 ; 231.1 ) one in the leadership ( 26.1 ; 226.1 ) contained oil and the tread ( 31.1 ; 231.1 ) a relative direction of movement ( 32 ) of the support piston ( 27.1 ; 227.1 ) to the leadership ( 26.1 ; 226.1 ), - the support piston ( 27.1 ; 227.1 ) a support surface ( 33.1 ) for supporting the support piston ( 27.1 ; 227.1 ) on the oil and the support surface ( 33.1 ) to the tread ( 31.1 ; 231.1 ), - the tread ( 31.1 ; 231.1 ) in a cross-section perpendicular to the relative direction of movement ( 32 ) of the support piston ( 27.1 ; 227.1 ) to the leadership ( 26.1 ; 226.1 ) a first extension ( 41 ) parallel to the crankshaft rotation axis ( 36 ) and in the cross-section one for the first extension ( 41 ) vertically oriented second extension ( 42 ), the first extension ( 41 ) different from the second extension ( 42 ).

Internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the piston ( 13 ) a piston diameter ( 35 ) and the ratio of a piston stroke of the piston ( 13 ) to the piston diameter ( 35 ) is greater than 1.1 to one and the first extension ( 41 ) larger than the second extension ( 42 ).

Internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the ratio of piston stroke to piston diameter is smaller than 0.9 to one and the first extent ( 41 ) smaller than the second extension ( 42 ).

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the support piston ( 227.1 ) with two support rods ( 225.1 ) connected is..

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting rod ( 117 ) a movement plane ( 119 ), which is perpendicular to the axis of rotation ( 39 ) of the first pivot bearing ( 30 ) and an axis of symmetry ( 13.1 ) of the piston ( 13 ), wherein the axis of symmetry ( 13.1 ) parallel to a piston movement direction ( 13.2 ), and the support piston ( 27.1 ) a main axis of inertia ( 120 ), which parallel to the relative direction of movement ( 32 ) of the support piston ( 27.1 ) to the leadership ( 26.1 ; 226.1 ) and parallel and at a distance to the plane of motion ( 119 ) of the connecting rod ( 117 ) is arranged.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tread ( 231.1 ) in the cross-section perpendicular to the relative direction of movement ( 232 ) of the support piston ( 227.1 ) to the leadership ( 226.1 ) has an oval shape.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the support piston ( 27.1 ) a recess ( 282 ) having.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tread ( 31.1 ) in the cross-section perpendicular to the relative direction of movement ( 32 ) of the support piston ( 27.1 ) to the leadership ( 26.1 ) a section ( 44 ), which is parallel to the crankshaft axis of rotation ( 36 ) runs.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the running surface comprises a first surface and a second surface, wherein on the first surface and the second surface in each case a cylindrical support piston is guided.