DE102017126286A1

DE102017126286A1 - Apparatus and method for varying the compression ratio of a reciprocating engine

Info

Publication number: DE102017126286A1
Application number: DE102017126286.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nehmeyer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2019-02-21

Abstract

Eine Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors (VCR-Vorrichtung) umfasst eine zu verstellende Welle (9,11) sowie einer auf die Welle (9,11) wirkende Bremseinrichtung (14). Weiter umfasst die VCR-Vorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit (17), welche zur Einstellung eines Haltemoments der Bremseinrichtung (14) in Abhängigkeit mindestens eines Sensorsignals des Hubkolbenmotors ausgebildet ist.A device for varying the compression ratio of a reciprocating piston engine (VCR device) comprises a shaft (9, 11) to be adjusted and a braking device (14) acting on the shaft (9, 11). Furthermore, the VCR device comprises a control and regulating unit (17), which is designed to set a holding torque of the braking device (14) as a function of at least one sensor signal of the reciprocating piston engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses eines als Hubkolbenmotor gestalteten Verbrennungsmotors.The invention relates to a device and a method for changing the compression ratio of a designed as a reciprocating engine internal combustion engine.

Die DE 10 2008 050 827 A1 offenbart eine Verstellvorrichtung für eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Die Kurbelwelle ist hierbei in Einstelllagern gelagert und über eine Verstellwelle verstellbar, so dass das geometrische Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors zwischen einer Minimalverdichtungslage und einer Maximalverdichtungslage variierbar ist. Ein Verriegelungsmechanismus der Verstellvorrichtung kann wahlweise ein Verriegelungs- oder eine Freilaufposition einnehmen, wobei in der Verriegelungsposition eine selbsttätige Verstellung der Kurbelwelle in Richtung Minimalverdichtungslage verhindert ist. Als Verriegelungsmechanismus ist beispielsweise eine elektromagnetisch betätigte Bremse verwendbar.The DE 10 2008 050 827 A1 discloses an adjusting device for a crankshaft of an internal combustion engine. The crankshaft is in this case mounted in adjusting bearings and adjustable via an adjusting shaft, so that the geometric compression ratio of the internal combustion engine between a minimum compression position and a maximum compression position is variable. A locking mechanism of the adjusting device can optionally assume a locking or a freewheeling position, wherein in the locking position, an automatic adjustment of the crankshaft in the direction of minimal compaction position is prevented. As the locking mechanism, for example, an electromagnetically actuated brake can be used.

Weitere Vorrichtungen zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors sind beispielsweise in den Dokumenten EP 1 154 134 A2 und DE 10 2016 203 074 B3 beschrieben.Other devices for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine, for example, in the documents EP 1 154 134 A2 and DE 10 2016 203 074 B3 described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubkolbenmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis gegenüber dem genannten Stand der Technik unter energetischen Gesichtspunkten weiterzuentwickeln.The invention has for its object to further develop a reciprocating engine with variable compression ratio compared to the cited prior art from an energetic point of view.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Betriebsverfahren gemäß Anspruch 9. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung und umgekehrt.This object is achieved by a device having the features of claim 1. Also, the object is achieved by an operating method according to claim 9. In the following explained in connection with the operating method embodiments and advantages of the invention apply mutatis mutandis to the device and vice versa.

Die Vorrichtung, welche die Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors ermöglicht, umfasst eine Verstellwelle, sowie eine direkt oder indirekt auf die Verstellwelle wirkende Bremseinrichtung. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit, welche zur Einstellung eines Haltemoments der Bremseinrichtung in Abhängigkeit mindestens eines Sensorsignals des Hubkolbenmotors ausgebildet ist.The device, which allows the variation of the compression ratio of a reciprocating engine, comprises an adjusting shaft, and a braking device acting directly or indirectly on the adjusting shaft. Furthermore, the device comprises a control and regulating unit, which is designed to set a holding torque of the braking device as a function of at least one sensor signal of the reciprocating piston engine.

Die Vorrichtung zur Variation des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors wird kurz auch als VCR (Variable Compression Ratio)-Vorrichtung bezeichnet. Die Kurbelwelle des Hubkolbenmotors kann entweder ortsfest oder durch die VCR-Vorrichtung verstellbar sein. In bevorzugten Ausgestaltungen weist der Hubkolbenmotor eine ortsfest gelagerte Kurbelwelle auf.The apparatus for varying the compression ratio of a reciprocating engine is also referred to as VCR (Variable Compression Ratio) apparatus for short. The crankshaft of the reciprocating engine can be either fixed or adjustable by the VCR device. In preferred embodiments, the reciprocating engine has a stationary mounted crankshaft.

Der mit der VCR-Vorrichtung ausgestattete Hubkolbenmotor ist auf folgende Weise betreibbar:

- Die Verstellwelle wird mittels eines Elektromotors sowie eines zwischen den Elektromotor und die Verstellwelle geschalteten Getriebes, welches als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist, verstellt,
- zur Fixierung der Verstellwelle wird die zumindest indirekt auf die Verstellwelle wirkende Bremseinrichtung betätigt; gleichzeitig oder zeitlich etwas versetzt wird das mittels des Elektromotors in das Getriebe eingespeiste Drehmoment, welches durch das Getriebe in ein die Verstellwelle fixierendes Haltemoment umgesetzt wird, reduziert,
- die Winkelposition der Verstellwelle wird auf einen konstanten Wert geregelt, was insbesondere möglich ist, indem
- o die Energieversorgung des ein Haltemoment erzeugenden Elektromotors soweit reduziert wird, bis die Verstellwelle beginnt, aus ihrer vorgegebenen Winkelstellung durch vom Hubkolbenmotor erzeugte Kräfte verdrängt zu werden,
- ○ anschließend die vorgegebene Winkelstellung durch den Elektromotor, soweit erforderlich, wieder eingestellt wird,
- ○ dann die Wirkung der Bremseinrichtung verstärkt wird, und
- ○ im Folgenden durch iterative Wiederholung dieses Vorgangs eine Einstellung der Bremseinrichtung vorgenommen wird, in welcher diese eine gerade noch ausreichende Wirkung entfaltet, um die Winkelposition der Verstellwelle konstant zu halten.

The reciprocating engine equipped with the VCR device is operable in the following manner:

The adjusting shaft is adjusted by means of an electric motor and a gearbox which is connected between the electric motor and the adjusting shaft and which is designed as a reduction gear.
- For fixing the adjusting shaft, the braking device acting at least indirectly on the adjusting shaft is actuated; displaced slightly at the same time or in terms of time, the torque fed into the transmission by means of the electric motor, which torque is converted by the transmission into a holding torque which fixes the adjusting shaft, is reduced,
- The angular position of the adjusting is controlled to a constant value, which is particularly possible by
- the power supply of the electric motor generating a holding torque is reduced until the adjusting shaft begins to be displaced from its predetermined angular position by forces generated by the reciprocating piston engine,
- ○ then the predetermined angular position is set by the electric motor, if necessary, again,
- ○ then the effect of the braking device is amplified, and
- ○ in the following by iterative repetition of this process, an adjustment of the braking device is made, in which this just a sufficient effect unfolds to keep the angular position of the adjusting constant.

Durch die geregelte Betätigung der Bremseinrichtung ist der gesamte elektrische Energiebedarf, welcher sich aus dem Energiebedarf der Bremseinrichtung und dem Energiebedarf des Elektromotors zusammensetzt, im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen deutlich reduziert. Analog zur schrittweisen Reduzierung des vom Elektromotor erzeugten Haltemoments kann im Rahmen der Regelung auch das von der Bremseinrichtung erzeugte Bremsmoment iterativ reduziert werden, bis derjenige Betriebspunkt erreicht ist, an welchem die Wirkung der Bremseinrichtung gerade noch ausreichend ist, um ohne Unterstützung durch den Elektromotor die gewünschte Winkelposition der Verstellwelle zu halten.By the controlled operation of the braking device, the total electrical energy requirement, which is composed of the energy requirements of the braking device and the energy requirements of the electric motor, compared to conventional solutions significantly reduced. Analogous to the gradual reduction of the holding torque generated by the electric motor, the braking torque generated by the braking device can be iteratively reduced in the scheme until the operating point is reached at which the effect of the braking device is just enough to support without the support of the electric motor To maintain angular position of the adjusting shaft.

Die Bremseinrichtung ist in bevorzugten Ausgestaltungen als elektromechanisch betätigte, normal offene Bremse gestaltet. Unter einer normal offenen Bremse wird eine Bremse verstanden, welche ohne Energiezufuhr geöffnet ist. Statt einer elektromechanisch betätigten Bremse ist prinzipiell zum Beispiel auch eine hydraulische Bremse oder pneumatische Bremse, welche elektrisch angesteuert wird, verwendbar.The braking device is designed in preferred embodiments as electromechanically actuated, normally open brake. Under a normal open brake is understood to mean a brake which is open without power supply. Instead of an electromechanically actuated brake is in principle, for example, a hydraulic brake or pneumatic brake, which is electrically controlled, usable.

Unabhängig von der Gestaltung der Bremse ist die Steuer- und Regeleinheit vorzugsweise zumindest zur Verarbeitung eines Signals ausgebildet, welches direkt oder indirekt eine Information über den Mitteldruck des Hubkolbenmotors liefert. Um eine besonders schnelle Information über einen sich ändernden Lastzustand oder eine bevorstehende Änderung des Lastzustandes des Hubkolbenmotors bereitzustellen, wird optional ein Sensorsignal verarbeitet, welches die Stellung eines Fahrpedals des Fahrzeugs angibt. Ist das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeitsregelanlage ausgerüstet, so können auch Signale dieser umgangssprachlich als Tempomat bezeichneten Anlage in die Ansteuerung der Bremseinrichtung eingehen.Regardless of the design of the brake, the control unit is preferably formed at least for processing a signal which directly or indirectly provides information about the mean pressure of the reciprocating engine. In order to provide particularly fast information about a changing load state or an imminent change in the load state of the reciprocating engine, optionally a sensor signal is processed, which indicates the position of an accelerator pedal of the vehicle. If the vehicle is equipped with a speed control system, then signals of this colloquially referred to as cruise control system can be included in the control of the braking device.

Zusätzlich verarbeitet die Steuer- und Regeleinheit in vorteilhafter Ausgestaltung auch ein Signal, welches die Winkelstellung der Verstellwelle angibt. Bei der Verstellwelle handelt es sich beispielsweise um eine Exzenterwelle, welche über ein Nebenpleuel mit weiteren Kurbeltriebskomponenten des Hubkolbenmotors zusammenwirkt. Alternativ handelt es sich bei der Verstellwelle um eine der Exzenterwelle vorgeschaltete, mit der Exzenterwelle über ein Getriebe zusammenwirkende Welle.In addition, the control unit in an advantageous embodiment also processes a signal which indicates the angular position of the adjusting shaft. The adjusting shaft is, for example, an eccentric shaft, which cooperates via a secondary connecting rod with further crank drive components of the reciprocating piston engine. Alternatively, it is at the adjusting shaft to a the eccentric shaft upstream, with the eccentric shaft via a gear cooperating shaft.

Die Steuer- und Regeleinheit der VCR-Vorrichtung arbeitet vorzugsweise als Spannungsregelung. Dies bedeutet, dass zur Einstellung des minimalen, für die Fixierung der Verstellwelle erforderlichen Bremsmoments die elektrische Spannung, mit welcher die Bremseinrichtung betrieben wird, variiert wird.The control unit of the VCR device preferably operates as a voltage regulator. This means that the electrical voltage with which the braking device is operated is varied to set the minimum braking torque required for the adjustment of the adjusting shaft.

In einfachen Ausgestaltungen kann die Steuer- und Regeleinheit als Kennfeldsteuerung gestaltet sein. In diesem Fall ist die Spannung, mit welchem die Bremseinrichtung betrieben wird, zum Beispiel eine feste Funktion von der Stellung des Fahrpedals sowie von der Winkelstellung der Verstellwelle.In simple embodiments, the control unit can be designed as a map control. In this case, the voltage with which the braking device is operated, for example, a fixed function of the position of the accelerator pedal and the angular position of the adjusting shaft.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 einen Hubkolbenmotor mit VCR-Vorrichtung in schematischer Schnittdarstellung,
2 eine abgewandelte VCR-Vorrichtung für einen Hubkolbenmotor in symbolisierter Darstellung.

Two embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

1 a reciprocating engine with VCR device in a schematic sectional view,
2 a modified VCR device for a reciprocating engine in symbolized representation.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. In 1 ist der Aufbau einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses eines Hubkolbenmotors, kurz als VCR-Vorrichtung (Variable Compression Ratio) bezeichnet, skizziert.Unless otherwise indicated, the following explanations refer to both embodiments. In 1 is the construction of a total with the reference numeral 1 characterized device for adjusting the compression ratio of a reciprocating engine, briefly referred to as VCR device (Variable Compression Ratio), outlined.

Die mit 4 bezeichnete Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, bei welchem es sich im vorliegenden Fall um einen Ottomotor mit Turboaufladung handelt, rotiert um eine mit DK bezeichnete Drehachse. Ebenso könnte es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Dieselmotor oder um einen HCCI (homogeneous charge compression ignition)-Motor handeln. Der Motorblock des Verbrennungsmotors ist mit 2 bezeichnet. Ein insgesamt mit 3 bezeichneter VCR-Aktuator, kurz auch als Aktor bezeichnet, ermöglicht die Verstellung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses des als Hubkolbenmotors ausgebildeten Verbrennungsmotors.The designated crankshaft 4 of the internal combustion engine, which is in this case a gasoline engine with turbocharging, rotates about one with DK designated axis of rotation. Likewise, the internal combustion engine could be a diesel engine or a homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine. The engine block of the internal combustion engine is designated 2. A generally designated 3 VCR actuator, also referred to as an actuator, allows the adjustment of the geometric compression ratio of the engine designed as a reciprocating engine.

Um die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses zu ermöglichen, ist die Kurbelwelle 4 in an sich bekannter Weise gelenkig mit einem Zwischenelement 5 verbunden, welches in der vereinfachten Darstellung nach 1 eine längliche, abgerundete Form aufweist. Tatsächlich könnte das Zwischenelement 5 im dargestellten Querschnitt beispielsweise eine Dreiecksform beschreiben. Der Anlenkpunkt, an welchem das Zwischenelement 5 mit einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle 4 gekoppelt ist, wird als mittlerer Anlenkpunkt MA bezeichnet. Ein weiterer, als Pleuel-Anlenkpunkt PA bezeichneter Anlenkpunkt markiert die Verbindung zwischen dem Zwischenelement 5 und einem Pleuel 6, dessen Form und Funktion in prinzipiell gleicher Weise bei einem herkömmlichen Hubkolbenmotor mit festem Verdichtungsverhältnis zu finden ist. Der Pleuel 6 mit einem Kolben 7 des Verbrennungsmotors gekoppelt.To enable the adjustment of the compression ratio is the crankshaft 4 in a conventional manner articulated with an intermediate element 5 connected, which in the simplified representation according to 1 has an elongated, rounded shape. In fact, the intermediate element could 5 For example, in the cross section described describe a triangular shape. The articulation point on which the intermediate element 5 with a crankpin of the crankshaft 4 is coupled, is called the middle pivot point MA designated. Another, as a connecting rod pivot point PA designated pivot point marks the connection between the intermediate element 5 and a connecting rod 6 , whose form and function can be found in principle the same way in a conventional reciprocating engine with a fixed compression ratio. The connecting rod 6 with a piston 7 coupled to the internal combustion engine.

Zusätzlich zur Kopplung mit dem Pleuel 6 ist am Zwischenelement 5 eine Kopplung mit einem Nebenpleuel 8 gegeben, welches auch als Abtriebsschubstange bezeichnet wird. Der entsprechende Anlenkpunkt am Zwischenelement 5 ist als Nebenpleuel-Anlenkpunkt NA bezeichnet. Das vom Nebenpleuel-Anlenkpunkt NA abgewandte Ende des Nebenpleuels 8 ist gelenkig mit einer Exzenterwelle 9 gekoppelt, welche dem Aktor 3 zuzurechnen ist. Der entsprechende Anlenkpunkt an der Exzenterwelle 9 ist als erster Anlenkpunkt EA1 bezeichnet. Die Exzenterwelle 9 ist um eine Schwenkachse begrenzt schwenkbar, welche als Drehachse DE bezeichnet ist. Zusätzlich zum ersten Anlenkpunkt EA1 ist an der Exzenterwelle 9 ein zweiter Anlenkpunkt EA2 vorhanden, welcher der gelenkigen Verbindung mit einem Zwischenhebel 10 dient.In addition to the coupling with the connecting rod 6 is at the intermediate element 5 a coupling with a Nebenpleuel 8th given, which is also referred to as output push rod. The corresponding articulation point on the intermediate element 5 is as Nebenpleuel-pivot point N / A designated. The from the Nebenpleuel-Anlenkpunkt N / A opposite end of Nebenpleuels 8th is articulated with an eccentric shaft 9 coupled to the actuator 3 attributable to. The corresponding articulation point on the eccentric shaft 9 is the first point of articulation EA1 designated. The eccentric shaft 9 is limited to pivot about a pivot axis, which as a rotation axis DE is designated. In addition to the first articulation point EA1 is at the eccentric shaft 9 a second point of articulation EA2 present, which articulated connection with an intermediate lever 10 serves.

Der in der VCR-Vorrichtung 1 vorhandene Zwischenhebel 10, welcher einen gekrümmten Bereich aufweist, ist weiterhin mit einer VCR-Verstellwelle 11, welche kurz auch als Verstellwelle bezeichnet wird, gelenkig gekoppelt. Der Anlenkpunkt des Zwischenhebels 10 an der Verstellwelle 11 ist mit VA bezeichnet. Die mit DM bezeichnete Drehachse der Verstellwelle 11 fällt mit der Drehachse eines Elektromotors 12 sowie der Mittelachse eines Untersetzungsgetriebes 13 zusammen. Das durch den Elektromotor 12 betätigte Untersetzungsgetriebe 13 ist im Ausführungsbeispiel nach 1 als Wellgetriebe ausgebildet. Die Verstellwelle 11 ist mit der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 13 identisch oder drehfest, optional über eine Ausgleichskupplung, gekoppelt und um nicht mehr als 180° schwenkbar. The one in the VCR device 1 existing intermediate lever 10 which has a curved portion is further provided with a VCR adjusting shaft 11 , which is also referred to as adjusting, articulated coupled. The articulation point of the intermediate lever 10 on the adjusting shaft 11 is with VA designated. With DM designated axis of rotation of the adjusting 11 falls with the rotation axis of an electric motor 12 and the center axis of a reduction gear 13 together. That by the electric motor 12 operated reduction gear 13 is in the exemplary embodiment after 1 designed as a wave gear. The adjusting shaft 11 is with the output shaft of the reduction gear 13 identical or non-rotatable, optionally with a compensating coupling, coupled and can not be swiveled by more than 180 °.

Das durch die Verstellwelle 11, den Zwischenhebel 10 und die Exzenterwelle 9 gebildete Getriebe ist derart ausgelegt, dass eine Verschwenkung der Verstellwelle 11 um einen bestimmten Winkel in eine vergleichsweise geringe Verdrehung der Exzenterwelle 9 umgesetzt wird. Somit ist eine weitere Untersetzung zusätzlich zu der durch das Untersetzungsgetriebe 13 gegebenen Untersetzung realisiert.That through the adjusting shaft 11 , the intermediate lever 10 and the eccentric shaft 9 formed gear is designed such that a pivoting of the adjusting 11 by a certain angle in a relatively small rotation of the eccentric shaft 9 is implemented. Thus, a further reduction in addition to that by the reduction gear 13 realized reduction.

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors wird in die Exzenterwelle 9 der VCR-Vorrichtung 1 ein variables Lastmoment eingeleitet. Je nach Verstellrichtung des VCR-Aktuators 3 wird bei der Verstellung des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors der Verstellvorgang entweder durch das Lastmoment ML unterstützt oder gegen die Wirkung des Lastmoments durchgeführt. Soll die Verstellwelle 11 und damit auch die Exzenterwelle 9 in konstanter Position gehalten werden, so ist durch den Elektromotor 12 grundsätzlich ein Haltemoment zu erzeugen. Um dieses Haltemoment zu reduzieren, idealerweise auf den Wert Null, ist eine Bremseinrichtung 14 vorgesehen, welche ein Bremselement 15 umfasst. Die Bremseinrichtung 14 ist beispielsweise entsprechend der in der DE-Anmeldung Nr. 10 2016 214 629.7 beschriebenen Art gestaltet. Bei der Bremseinrichtung 14 handelt es sich um eine Arbeitsstrombremse, das heißt eine normal offene Bremse. Dies bedeutet, dass die Bremseinrichtung 14 offen ist, solange sie nicht mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Bremseinrichtung 14 wird mittels einer Steuer- und Regeleinheit 17 derart betätigt, dass der elektrische Energieverbrauch der Bremseinrichtung 14 minimiert ist. Im Zuge der Regelung wird die elektrische Spannung, mit der die Bremseinrichtung 14 betrieben wird, variiert. In den Regelkreis ist auch ein Sensor 16 einbezogen, welcher die Winkelstellung der Exzenterwelle 9 erfasst.During operation of the internal combustion engine is in the eccentric shaft 9 the VCR device 1 initiated a variable load torque. Depending on the adjustment direction of the VCR actuator 3 In the adjustment of the compression ratio of the internal combustion engine, the adjustment process is either supported by the load torque ML or carried out against the effect of the load torque. Should the adjusting shaft 11 and thus also the eccentric shaft 9 be held in constant position, so is by the electric motor 12 basically to generate a holding torque. To reduce this holding torque, ideally to zero, is a braking device 14 provided, which is a braking element 15 includes. The braking device 14 is, for example, according to the in the DE Application No. 10 2016 214 629.7 designed type. At the braking device 14 it is a working current brake, that is a normally open brake. This means that the braking device 14 is open, as long as it is not supplied with electrical energy. The braking device 14 is by means of a control unit 17 operated such that the electrical power consumption of the braking device 14 is minimized. In the course of regulation, the electrical voltage with which the braking device 14 is operated varies. In the control loop is also a sensor 16 included, which is the angular position of the eccentric shaft 9 detected.

In der Ausgestaltung nach 1 wirkt die Bremseinrichtung 14 auf die Verstellwelle 11. Im Unterschied hierzu ist in der Ausgestaltung nach 2 die Bremseinrichtung 14 auf der Eingangsseite des Untersetzungsgetriebes 13 angeordnet und wirkt beispielsweise auf ein drehfest mit der Motorwelle des Elektromotors 12 verbundenes Teil. Somit hat im Fall von 2 im Vergleich zu 1 die Bremseinheit 14 höhere Drehzahldifferenzen, jedoch geringere Drehmomente zu verarbeiten. Im Fall von 2 wird durch das Untersetzungsgetriebe 13 unmittelbar die Exzenterwelle 9 verstellt, wobei keine zusätzliche Verstellwelle und kein Zwischenhebel vorhanden sind. Die Baugruppe aus Elektromotor 12 und Untersetzungsgetriebe 13 ist gemäß 2 im Unterschied zur Ausgestaltung nach 1 konzentrisch zur Exzenterwelle 9 angeordnet.In the embodiment according to 1 the braking device acts 14 on the adjusting shaft 11 , In contrast, in the embodiment according to 2 the braking device 14 on the input side of the reduction gear 13 arranged and acts for example on a rotationally fixed to the motor shaft of the electric motor 12 connected part. Thus, in the case of 2 compared to 1 the brake unit 14 higher speed differences, but to handle lower torques. In case of 2 gets through the reduction gear 13 directly the eccentric shaft 9 adjusted, with no additional adjustment and no intermediate lever are available. The assembly of electric motor 12 and reduction gear 13 is according to 2 in contrast to the embodiment according to 1 concentric with the eccentric shaft 9 arranged.

Der Winkelsensor 16 befindet sich nicht notwendigerweise, wie in den 1 und 2 skizziert, an der Exzenterwelle 9, sondern kann ebenso an schneller bewegbaren Elementen der VCR-Vorrichtung 1, insbesondere an der VCR-Verstellwelle 11 oder an einem eingangsseitigen Element des Getriebes 13, angeordnet sein. Zusätzlich zum Winkelsensor 16 ist in 2 ein Fahrpedal 18 angedeutet, welches ebenso im Fall von 1 vorhanden, jedoch dort nicht dargestellt ist. In beiden Fällen geht die Stellung des landläufig als Gaspedal bezeichneten Fahrpedals 18 direkt oder indirekt, wie in 2 symbolisiert dargestellt, in die Steuer- und Regeleinheit 17 ein. Tatsächlich wird statt der Stellung des Fahrpedals 18 oder zusätzlich zur Fahrpedalstellung der Mitteldruck im Verbrennungsmotor als Größe zur Ansteuerung der Bremseinheit 14 verwendet. Optional werden weitere Parameter, beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors, durch die Steuer- und Regeleinheit 17 verarbeitet.The angle sensor 16 is not necessarily, as in the 1 and 2 sketched, at the eccentric shaft 9 but also on faster moving elements of the VCR device 1 , in particular on the VCR adjusting shaft 11 or on an input side element of the transmission 13 be arranged. In addition to the angle sensor 16 is in 2 an accelerator pedal 18 indicated, which also in the case of 1 present, but not shown there. In both cases, the position of commonly referred to as accelerator pedal accelerator pedal goes 18 directly or indirectly, as in 2 symbolized represented in the control unit 17 one. In fact, instead of the position of the accelerator pedal 18 or in addition to the accelerator pedal position of the mean pressure in the engine as a size for controlling the brake unit 14 used. Optionally, other parameters, such as the speed of the internal combustion engine, by the control unit 17 processed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: VCR-VorrichtungVCR device
22: Motorblockblock
33: Kurbeltriebcrankshaft
44: Kurbelwellecrankshaft
55: Zwischenelementintermediate element
66: Pleuelpleuel
77: Kolbenpiston
88th: Nebenpleuel, AbtriebsschubstangeNebenpleuel, output drive rod
99: Exzenterwelleeccentric shaft
1010: Zwischenhebelintermediate lever
1111: VCR-VerstellwelleVCR-adjusting
1212: Elektromotorelectric motor
1313: Getriebetransmission
1414: Bremseinrichtungbraking means
1515: Bremselementbraking element
16 16: Sensorsensor
1717: Steuer- und RegeleinheitControl unit
1818: Fahrpedal accelerator
DEDE: Drehachse der ExzenterwelleRotary axis of the eccentric shaft
DKDK: Drehachse der KurbelwelleRotary axis of the crankshaft
MAMA: mittlerer Anlenkpunktmiddle articulation point
NAN / A: Nebenpleuel-AnlenkpunktAuxiliary connecting rod coupling point
PAPA: Pleuel-AnlenkpunktConnecting rod articulation point
EA1, EA2EA1, EA2: Anlenkpunkte an der ExzenterwelleLinkage points on the eccentric shaft
DMDM: Drehachse des E-MotorsRotary axis of the electric motor
VAVA: Anlenkpunkt der VerstellwelleLinkage point of the adjusting shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008050827 A1 [0002]
EP 1154134 A2 [0003]
DE 102016203074 B3 [0003]
DE 102016214629 [0022]

Claims

Device for varying the compression ratio of a reciprocating engine, having a shaft (9, 11) to be adjusted and a braking device (14) acting on the shaft (9, 11), characterized by a control and regulating unit (17) which adjusts a holding torque the braking device (14) is formed as a function of at least one sensor signal of the reciprocating piston engine.

Device after Claim 1 , characterized in that the braking device (14) is designed as a normally open brake.

Device after Claim 2 , characterized in that the braking device (14) is designed as an electromechanically actuated brake.

Device after Claim 2 or 3 , characterized in that the control unit (17) for processing a signal which includes information about the mean pressure of the reciprocating engine is formed.

Device after Claim 4 , characterized in that the control unit (17) for processing a signal indicative of the angular position of the shaft to be adjusted (9,11) is formed.

Device according to one of Claims 3 to 5 , characterized in that the control and regulating unit (17) comprises a voltage control, concerning an electrical voltage of the braking device (17).

Device according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the braking device (14) acts directly on a coupled with crank drive components of the reciprocating engine eccentric shaft (9).

Device according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the braking device (14) acts on an element of an eccentric shaft (9) upstream of the transmission (13).

Method for operating a device for varying the compression ratio of a reciprocating piston engine, the device having a shaft (9, 11) to be adjusted, on which a braking device (14) acts, having the following features: - The shaft to be adjusted (9,11) is adjusted by means of an electric motor (12) and optionally a between the electric motor (12) and the shaft to be adjusted (9,11) connected transmission (13), - For fixing the shaft to be adjusted (9,11) is a braking device (14), which acts at least indirectly on the shaft to be adjusted (9,11) actuated, whereas a means of the electric motor (12) generated, braking effect moment, is reduced, - The angular position of the shaft to be adjusted (9,11) is controlled to a constant value by the power supply of a holding torque generating electric motor (12) is reduced until the shaft to be adjusted (9,11) begins, from its predetermined angular position to be displaced by forces generated by the reciprocating engine, then the predetermined angular position is set by the electric motor (12) again, then the effect of the braking device (14) is amplified, and subsequently made an adjustment of the braking device (14) by iterative repetition of this process becomes, in which this unfolds a sufficient effect to keep the angular position of the shaft to be adjusted (9,11) constant.

Method according to Claim 9 , characterized in that in the context of the controlled fixing of the angular position of the shaft to be adjusted (9,11), the electrical voltage with which the braking device (14) is operated, is varied.