DE102017221468A1

DE102017221468A1 - Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102017221468A1
Application number: DE102017221468.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hübner; Andreas Baumann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29
Also published as: WO2019105901A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer Kurbelwelle und mit einer Pleuelstange, die über ein erstes Pleuelauge, in dem ein Hubzapfen der Kurbelwelle um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und über ein zweites Pleuelauge zur schwenkbeweglichen Anbindung eines Kolbens der Brennkraftmaschine verfügt, wobei in dem Hubzapfen zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und in der Pleuelstange eine mit den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen zumindest zeitweise in Überdeckung stehende Hydraulikfluidaufnahme ausgebildet sind, wobei die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen einen Austrittsöffnungswinkel miteinander einschließen und sich die Hydraulikfluidaufnahme in Umfangsrichtung über einen Fluidaufnahmewinkel erstreckt und wobei die Pleuelstange über eine Verstelleinrichtung zur Verstellung eines effektiven Abstands zwischen Mittelpunkten der Pleuelaugen verfügt, die eine erste Hydraulikkammer und eine zweite Hydraulikkammer aufweist, die mit unterschiedlichen Volumina ausgebildet und zur Zuführung von Hydraulikfluid mit der Hydraulikfluidaufnahme strömungsverbunden oder strömungsverbindbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Austrittsöffnungswinkel und der Fluidaufnahmewinkel derart gewählt sind, dass die Fluidaustrittsöffnungen nur in einem bestimmten Drehwinkelstellungsbereich des Hubzapfens bezüglich der Pleuelstange in Strömungsverbindung mit den Hydraulikkammern treten können.The invention relates to an internal combustion engine having at least one crankshaft and a connecting rod, which has a first connecting rod eye, in which a crankpin of the crankshaft is rotatably mounted about an axis of rotation, and a second connecting rod for pivotally connecting a piston of the internal combustion engine, wherein the crank pin two spaced apart in the circumferential direction hydraulic fluid outlet openings and in the connecting rod with the hydraulic fluid outlet openings at least temporarily overlapping hydraulic fluid intake are formed, wherein the hydraulic fluid outlet openings include an outlet opening angle and the hydraulic fluid intake in the circumferential direction over a fluid receiving angle and wherein the connecting rod via an adjusting device for Adjustment of an effective distance between centers of the connecting rod has a first hydraulic chamber and a second Hydraulikka has formed, which are formed with different volumes and for supplying hydraulic fluid with the hydraulic fluid intake fluidly connected or flow-connected. It is provided that the outlet opening angle and the fluid receiving angle are selected such that the fluid outlet openings can only come into fluid communication with the hydraulic chambers with respect to the connecting rod in a certain rotational angular position range of the crank pin.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer Kurbelwelle und mit einer Pleuelstange, die über ein erstes Pleuelauge, in dem ein Hubzapfen der Kurbelwelle um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und über ein zweites Pleuelauge zur schwenkbeweglichen Anbindung eines Kolbens der Brennkraftmaschine verfügt, wobei in dem Hubzapfen zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und in der Pleuelstange eine mit den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen zumindest zeitweise in Überdeckung stehende Hydraulikfluidaufnahme ausgebildet sind, wobei die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen einen Austrittsöffnungswinkel miteinander einschließen und sich die Hydraulikfluidaufnahme in Umfangsrichtung über einen Fluidaufnahmewinkel erstreckt, und wobei die Pleuelstange über eine Verstelleinrichtung zur Verstellung eines effektiven Abstands zwischen Mittelpunkten der Pleuelaugen verfügt, die eine erste Hydraulikkammer und eine zweite Hydraulikkammer aufweist, die mit unterschiedlichen Volumina ausgebildet und zur Zuführung von Hydraulikfluid mit der Hydraulikfluidaufnahme strömungsverbunden oder strömungsverbindbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine having at least one crankshaft and a connecting rod, which has a first connecting rod eye, in which a crankpin of the crankshaft is rotatably mounted about a rotation axis, and a second connecting rod for pivotally connecting a piston of the internal combustion engine, wherein the crank pin two spaced apart in the circumferential direction of the hydraulic fluid outlet openings and in the connecting rod with the hydraulic fluid outlet openings at least temporarily overlapping hydraulic fluid intake are formed, wherein the hydraulic fluid outlet openings include an outlet opening angle with each other and extending the hydraulic fluid intake in the circumferential direction over a fluid receiving angle, and wherein the connecting rod via an adjustment for adjusting an effective distance between centers of the connecting rod, which has a first hydraulic chamber and a second Hydraulikka has formed, which are formed with different volumes and for supplying hydraulic fluid with the hydraulic fluid intake fluidly connected or flow-connected. The invention further relates to a method for operating an internal combustion engine.

Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Brennkraftmaschine weist wenigstens einen Zylinder auf, in welchem ein Kolben verlagerbar angeordnet ist. Der Kolben ist über die Pleuelstange an die Kurbelwelle angebunden, welche um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle liegt als Exzenterwelle vor und weist insoweit den Hubzapfen auf, welcher exzentrisch bezüglich der Drehachse angeordnet ist.The internal combustion engine is used, for example, to drive a motor vehicle, in this respect, therefore, to provide a torque directed at the driving of the motor vehicle. The internal combustion engine has at least one cylinder, in which a piston is arranged to be displaceable. The piston is connected via the connecting rod to the crankshaft, which is rotatably mounted about a rotation axis. The crankshaft is in the form of an eccentric shaft and thus has the crank pin, which is arranged eccentrically with respect to the axis of rotation.

Auf dem Hubzapfen ist die Pleuelstange drehbar gelagert. Hierzu verfügt die Kurbelwelle über das erste Pleuelauge, welches den Hubzapfen der Kurbelwelle in sich aufnimmt und um diesen drehbar gelagert ist. Insoweit ist die Pleuelstange um die Drehachse drehbar an dem Hubzapfen gelagert. Die Drehachse der Pleuelstange um den Hubzapfen ist vorzugsweise parallel zu der Drehachse der Kurbelwelle. Auf der der Kurbelwelle abgewandten Seite der Pleuelstange ist der Kolben an diese angebunden. Hierzu verfügt die Pleuelstange über das zweite Pleuelauge, in welchem ein Kolbenzapfen des Kolbens schwenkbeweglich angeordnet ist. Schlussendlich ist also die Pleuelstange auch bezüglich des Kolbens drehbar gelagert, nämlich um eine Drehachse, welche von den vorstehend beschriebenen Drehachsen parallel beabstandet angeordnet ist.On the crank pin, the connecting rod is rotatably mounted. For this purpose, the crankshaft has the first connecting rod eye, which receives the crank pin of the crankshaft in itself and is rotatably mounted about this. In that regard, the connecting rod is rotatably mounted about the axis of rotation on the crank pin. The axis of rotation of the connecting rod about the crank pin is preferably parallel to the axis of rotation of the crankshaft. On the side facing away from the crankshaft of the connecting rod, the piston is connected to this. For this purpose, the connecting rod has the second connecting rod eye, in which a piston pin of the piston is pivotally mounted. Finally, therefore, the connecting rod is also rotatably mounted with respect to the piston, namely about an axis of rotation, which is arranged in parallel spaced from the above-described axes of rotation.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2012 020 999 A1 bekannt. Diese betrifft einen hydraulischen Freilauf für variable Triebwerksteile. Beschrieben wird eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem hydraulischen Verstellmechanismus, der einem Pleuel zugeordnet ist und der zumindest einen in einem Pleuellagerauge oder in einem Hublagerauge eines Pleuels angeordneten Exzenter zum Einstellen von mindestens einem variablen Verdichtungsverhältnis in mindestens einem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine über eine Änderung einer effektiven Länge des Pleuels mittels des Verstellmechanismus umfasst, wobei der Verstellmechanismus einen ersten Hydraulikzylinder mit einem ersten Kolben in einer ersten Fluidkammer und einen zweiten Hydraulikzylinder mit einem zweiten Kolben in einer zweiten Fluidkammer umfasst, und die Hydraulikzylinder mit einem Fluid betrieben werden und eine Einstellung von mindestens dem einen variablen Verdichtungsverhältnis mittels einer Bewegung von mindestens dem ersten Kolben in dem ersten Hydraulikzylinder erfolgt, wobei die erste und die zweite Fluidkammer mit einer ersten Fluidleitung für ein direktes Hin- oder Herströmen des Fluids zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer während der Bewegung des ersten Kolbens im ersten Hydraulikzylinder verbunden sind, wobei die erste Fluidleitung im Pleuel angeordnet ist.From the prior art, for example, the publication DE 10 2012 020 999 A1 known. This concerns a hydraulic freewheel for variable engine parts. Disclosed is a reciprocating internal combustion engine having a hydraulic adjusting mechanism associated with a connecting rod and the at least one arranged in a connecting rod eye or in a crank eye of a connecting rod eccentric for adjusting at least one variable compression ratio in at least one cylinder of the reciprocating internal combustion engine via a change in an effective length of the connecting rod by means of the adjusting mechanism, wherein the adjusting mechanism comprises a first hydraulic cylinder with a first piston in a first fluid chamber and a second hydraulic cylinder with a second piston in a second fluid chamber, and the hydraulic cylinders are operated with a fluid and an adjustment of at least the one variable compression ratio by means of a movement of at least the first piston in the first hydraulic cylinder, wherein the first and the second fluid chamber with a first fluid line for a di direct back and forth flow of the fluid between the first and the second fluid chamber during the movement of the first piston in the first hydraulic cylinder are connected, wherein the first fluid conduit is arranged in the connecting rod.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Brennkraftmaschinen Vorteile aufweist, insbesondere eine längere Lebensdauer bei gleichzeitig verringertem Konstruktionsaufwand aufweist.It is an object of the invention to propose an internal combustion engine, which has advantages over known internal combustion engines, in particular has a longer life with reduced design effort.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Austrittsöffnungswinkel und der Fluidaufnahmewinkel derart gewählt sind, dass die Hydraulikfluidaustrittöffnungen nur in einem bestimmten Drehwinkelstellungsbereich des Hubzapfens bezüglich der Pleuelstange in Strömungsverbindung mit den Hydraulikkammer treten können.This is inventively achieved with an internal combustion engine with the features of claim 1. It is provided that the outlet opening angle and the fluid receiving angle are selected such that the hydraulic fluid outlet openings can only come into fluid communication with the hydraulic chamber with respect to the connecting rod in a specific rotational angular position range of the crank pin.

Die Pleuelstange verfügt über eine Verstelleinrichtung, mittels welcher der effektive Abstand zwischen den Mittelpunkten der Pleuelaugen verstellt werden kann. Bei einer ersten Einstellung liegt insoweit ein erster effektiver Abstand und bei einer zweiten Einstellung ein zweiter effektiver Abstand vor, wobei die beiden effektiven Abstände voneinander verschieden sind. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Pleuelstange kann beispielsweise auf einfache Art und Weise eine Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis realisiert werden, sodass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine durch eine Veränderung des effektiven Abstands eine Veränderung des effektiven Verdichtungsverhältnisses realisiert ist. Die Pleuelstange kann insoweit auch als VCR-Pleuelstange (VCR: Variable Compression Ratio) bezeichnet werden.The connecting rod has an adjusting device by means of which the effective distance between the centers of the connecting rod can be adjusted. In a first setting, a first effective distance is present in this respect, and a second effective distance, a second effective distance, wherein the two effective distances are different from each other. With such an embodiment of the connecting rod, for example, an internal combustion engine with variable compression ratio can be realized in a simple manner, so that a change in the effective compression ratio is realized during operation of the internal combustion engine by changing the effective distance. The connecting rod can insofar also be referred to as VCR connecting rod (VCR: Variable Compression Ratio).

Die Verstelleinrichtung kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise ausgestaltet sein. In jedem Fall weist sie jedoch die beiden Hydraulikkammern, also die erste Hydraulikkammer und die zweite Hydraulikkammer auf. Bevorzugt ist die Exzenterverstelleinrichtung derart ausgebildet, dass bei einer Druckbelastung der Pleuelstange, welche auf eine Verkleinerung des effektiven Abstands zwischen den Mittelpunkten der Pleuelaugen gerichtet ist, die erste Hydraulikkammer druckbeaufschlagt wird, wohingegen bei einer Zugbelastung der Pleuelstange, welche auf einer Vergrößerung des effektiven Abstands gerichtet ist, die zweite Hydraulikkammer druckbeaufschlagt wird. Durch hydraulisches Verschließen der ersten Hydraulikkammer und/oder der zweiten Hydraulikkammer kann insoweit eine Veränderung des effektiven Abstands unterbunden und durch hydraulisches Öffnen freigegeben werden. In anderen Worten kann durch entsprechendes Einstellen des Exzenterverstelleinrichtung das Verstellen des effektiven Abstands zugelassen oder unterbunden werden. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, durch eine Druckbeaufschlagung der ersten Hydraulikkammer mit Hydraulikdruck den Abstand zwischen den Mittelpunkten der Pleuelaugen zu vergrößern oder durch eine Druckbeaufschlagung der zweiten Hydraulikkammer den Abstand zu verringern.The adjusting device can basically be configured in any desired manner. In any case, however, it has the two hydraulic chambers, ie the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber. Preferably, the eccentric adjusting device is configured such that, under a compressive load of the connecting rod, which is directed to a reduction of the effective distance between the centers of the connecting rod, the first hydraulic chamber is pressurized, whereas at a tensile load of the connecting rod, which is directed to an increase of the effective distance is, the second hydraulic chamber is pressurized. By hydraulically closing the first hydraulic chamber and / or the second hydraulic chamber, a change in the effective distance can be prevented so far and released by hydraulic opening. In other words, by adjusting the eccentric adjusting device, the adjustment of the effective distance can be permitted or prevented. Alternatively, it can also be provided to increase the distance between the centers of the connecting rod eyes by pressurizing the first hydraulic chamber with hydraulic pressure or to reduce the distance by pressurizing the second hydraulic chamber.

Beispielsweise weist die Pleuelstange in einer ersten Ausgestaltung einen Druckzylinder auf, der mit dem ersten Pleuelauge starr verbunden ist. In dem Druckzylinder ist ein Kolben angeordnet, welcher mit dem zweiten Pleuelauge starr verbunden ist. Auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens sind in dem Druckzylinder nun die erste Hydraulikkammer und die zweite Hydraulikkammer ausgebildet.For example, in a first embodiment, the connecting rod has a pressure cylinder which is rigidly connected to the first connecting rod eye. In the pressure cylinder, a piston is arranged, which is rigidly connected to the second connecting rod. On opposite sides of the piston, the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber are now formed in the pressure cylinder.

Alternativ kann die Verstelleinrichtung in einer zweiten Ausgestaltung auch als Exzenterverstelleinrichtung ausgestaltet sein. In diesem Fall weist die Verstelleinrichtung einen Exzenter auf, in welchem das zweite Pleuelauge ausgebildet ist. Der Exzenter ist um eine Drehachse drehbar an einem Grundkörper der Pleuelstange drehbar gelagert, wobei in dem Grundkörper das erste Pleuelauge vorliegt. Die Drehachse, um welche der Exzenter drehbar an dem Grundkörper gelagert ist, ist von einer Längsmittelachse des zweiten Pleuelauges parallel beabstandet angeordnet. An dem Exzenter greifen auf bezüglich der Drehachse gegenüberliegenden Seite zwei Exzenterstangen an, wobei jede Exzenterstange mit einem Kolben starr oder schwenkbeweglich verbunden ist, welcher verlagerbar in einer der Hydraulikkammern angeordnet ist.Alternatively, the adjusting device can be configured in a second embodiment as Exzenterverstelleinrichtung. In this case, the adjusting device has an eccentric, in which the second connecting rod eye is formed. The eccentric is rotatably mounted about a rotation axis rotatably mounted on a base body of the connecting rod, wherein in the base body, the first connecting rod is present. The axis of rotation about which the eccentric is rotatably mounted on the base body, is arranged parallel spaced from a longitudinal central axis of the second connecting rod eye. Two eccentric rods engage on the eccentric on the opposite side with respect to the axis of rotation, wherein each eccentric rod is rigidly or pivotally connected to a piston which is displaceably arranged in one of the hydraulic chambers.

Eine erste Exzenterstange ist insoweit auf einer ersten Seite der Drehachse an dem Exzenter drehbeweglich angelenkt und weist auf ihrer von dem Exzenter abgewandten Seite einen ersten Kolben auf, welcher in der ersten Hydraulikkammer verlagerbar angeordnet ist. Eine zweite Exzenterstange greift auf der der ersten Seite bezüglich der Drehachse gegenüberliegenden zweiten Seite an dem Exzenter an. An ihrem dem Exzenter abgewandten Ende ist ein zweiter Kolben schwenkbeweglich angelenkt, welcher in der zweiten Hydraulikkammer verlagerbar angeordnet ist. Durch Druckbeaufschlagung der ersten Hydraulikkammer oder der zweiten Hydraulikkammer kann insoweit der Exzenter um die Drehachse gedreht werden.A first eccentric rod is so far on a first side of the rotation axis of the eccentric rotatably articulated and has on its side facing away from the eccentric side on a first piston, which is arranged displaceably in the first hydraulic chamber. A second eccentric rod engages on the second side opposite the first side with respect to the axis of rotation on the eccentric. At its end facing away from the eccentric, a second piston is pivotably articulated, which is arranged to be displaceable in the second hydraulic chamber. By pressurizing the first hydraulic chamber or the second hydraulic chamber, the eccentric can be rotated about the axis of rotation.

Bevorzugt ist die Exzenterverstelleinrichtung derart ausgebildet, dass bei einer Druckbelastung der Pleuelstange, welche auf eine Verkleinerung des effektiven Abstands zwischen den Mittelpunkten der Pleuelaugen gerichtet ist, die erste Hydraulikkammer durch den ersten Kolben druckbeaufschlagt wird, wohingegen bei einer Zugbelastung der Pleuelstange, welche auf einer Vergrößerung des effektiven Abstands gerichtet ist, die zweite Hydraulikkammer von dem zweiten Kolben druckbeaufschlagt wird.Preferably, the Exzenterverstelleinrichtung is designed such that at a pressure load of the connecting rod, which is directed to a reduction of the effective distance between the centers of the connecting rod, the first hydraulic chamber is pressurized by the first piston, whereas at a tensile load of the connecting rod, which on an increase directed to the effective distance, the second hydraulic chamber is pressurized by the second piston.

Unabhängig von der Ausgestaltung der Verstelleinrichtung sind die beiden Hydraulikkammern bevorzugt mit unterschiedlichen Volumina ausgebildet. Das bedeutet, dass bei einer Stellung der in ihnen angeordneten Kolben derart, dass das jeweilige Volumen maximal wird, das Volumen der ersten Hydraulikkammer von dem Volumen der zweiten Hydraulikkammer verschieden ist. Vorzugsweise ist das Volumen der ersten Hydraulikkammer größer als das Volumen der zweiten Hydraulikkammer. Beispielsweise weisen die beiden Hydraulikkammern unterschiedlich große Querschnitte auf, sind also insbesondere mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet. Bevorzugt weist die erste Hydraulikkammer insoweit einen größeren Durchmesser auf als die zweite Hydraulikkammer.Regardless of the configuration of the adjusting device, the two hydraulic chambers are preferably formed with different volumes. This means that at a position of the piston arranged in them such that the respective volume becomes maximum, the volume of the first hydraulic chamber is different from the volume of the second hydraulic chamber. Preferably, the volume of the first hydraulic chamber is greater than the volume of the second hydraulic chamber. For example, the two hydraulic chambers have different sized cross sections, so they are in particular formed with different diameters. Preferably, the first hydraulic chamber in this respect has a larger diameter than the second hydraulic chamber.

Das für den Betrieb der Verstelleinrichtung notwendige Hydraulikfluid wird der Pleuelstange über die Kurbelwelle bereitgestellt. Die Kurbelwelle weist hierzu die beiden Hydraulikfluidaustrittsöffnungen auf, welche zumindest zeitweise in Überdeckung mit der Hydraulikfluidaufnahme stehen, welche wiederum in der Pleuelstange ausgebildet ist. Die Hydraulikfluidaufnahme ist strömungstechnisch an zumindest eine der Hydraulikkammern oder beide Hydraulikkammern angeschlossen. Dies kann über ein Ventil, insbesondere ein Stellventil oder ein Rückschlagventil realisiert sein. Das Rückschlagventil ist dabei beispielsweise derart ausgestaltet, dass es eine Durchströmung mit Hydraulikfluid von der Hydraulikfluidaufnahme in Richtung der Hydraulikkammer zulässt, eine Strömung in die Gegenrichtung jedoch unterbindet. Bevorzugt ist zwischen der Hydraulikfluidaufnahme und jeder der Hydraulikkammern jeweils ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet.The hydraulic fluid necessary for the operation of the adjusting device is provided to the connecting rod via the crankshaft. For this purpose, the crankshaft has the two hydraulic fluid outlet openings, which are at least temporarily in overlap with the hydraulic fluid intake, which in turn is formed in the connecting rod. The hydraulic fluid intake is fluidically connected to at least one of the hydraulic chambers or both hydraulic chambers. This can be realized via a valve, in particular a control valve or a check valve. The check valve is designed, for example, such that it allows a flow of hydraulic fluid from the hydraulic fluid intake in the direction of the hydraulic chamber, but prevents flow in the opposite direction. Is preferred between the Hydraulic fluid intake and each of the hydraulic chambers each have a valve, in particular a check valve arranged.

Während zumindest eine der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen oder auch beide Hydraulikaustrittsöffnungen in Überdeckung mit der Hydraulikfluidaufnehme stehen, kann Hydraulikfluid aus der Hydraulikfluidaustrittsöffnung beziehungsweise den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen in die Hydraulikfluidaufnahme überströmen und aus dieser in die Hydraulikkammer beziehungsweise die Hydraulikkammern gelangen. Liegt eine der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen nicht in Überdeckung mit der Hydraulikfluidaufnahme vor, so liegt sie an einer Innenumfangsfläche der Pleuelstange an, welche das erste Pleuelauge in radialer Richtung begrenzt. Die Hydraulikfluidaustrittsöffnung ist insoweit von der Innenumfangsfläche der Pleuelstange vollständig verschlossen oder zumindest bis auf einen unvermeidlichen Leckagestrom nahezu vollständig verschlossen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Pleuelstange eine Lagerschale aufweisen kann, an welcher wiederum die Innenumfangsfläche vorliegt. In anderen Worten verfügt die Pleuelstange über einen Grundkörper und die in dem Grundkörper angeordnete Lagerschale, die das Pleuelauge begrenzt.While at least one of the hydraulic fluid outlet openings or also both hydraulic outlet openings are in overlap with the hydraulic fluid intake, hydraulic fluid can flow out of the hydraulic fluid outlet opening or the hydraulic fluid outlet openings into the hydraulic fluid intake and pass from this into the hydraulic chamber or the hydraulic chambers. If one of the hydraulic fluid outlet openings does not overlap with the hydraulic fluid intake, it bears against an inner circumferential surface of the connecting rod, which delimits the first connecting rod eye in the radial direction. The hydraulic fluid outlet opening is so far completely closed by the inner peripheral surface of the connecting rod or almost completely closed at least until an unavoidable leakage current. It should be noted that the connecting rod may have a bearing shell, on which in turn is the inner peripheral surface. In other words, the connecting rod has a base body and arranged in the body bearing shell, which limits the connecting rod eye.

Die beiden Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und die Hydraulikfluidaufnahme liegt in axialer Richtung permanent in Überdeckung miteinander vor, sodass bei entsprechender Drehwinkelstellung von Pleuelstange und Hubzapfen zueinander die Strömungsverbindung zwischen zumindest einer der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und der Hydraulikfluidaufnahme hergestellt oder unterbrochen ist. Die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen sind in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse beabstandet voneinander angeordnet und schließt den Austrittsöffnungswinkel miteinander ein.The two hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic fluid intake are in the axial direction permanently in overlap with each other, so that with a corresponding rotational angle position of the connecting rod and the crank pin to each other, the flow connection between at least one of the hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic fluid intake is established or interrupted. The hydraulic fluid outlet openings are arranged in the circumferential direction with respect to the axis of rotation spaced from each other and includes the outlet opening angle with each other.

Der Austrittsöffnungswinkel liegt hierbei zwischen den der jeweils anderen Hydraulikfluidaustrittsöffnungen sind in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse beabstandet voneinander angeordnet und schließt den Austrittsöffnungswinkel miteinander ein. Der Austrittsöffnungswinkel liegt zwischen den der jeweils anderen Hydraulikfluidaustrittsöffnung abgewandten Seite der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen vor. Der Fluidaufnahmewinkel hingegen bezeichnet die Erstreckung der Hydraulikfluidaufnahme in Umfangsrichtung und verläuft insoweit zwischen zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Begrenzungen der Hydraulikfluidaufnahme.The outlet opening angle is in this case between the other hydraulic fluid outlet openings are arranged spaced from each other in the circumferential direction with respect to the axis of rotation and includes the outlet opening angle with each other. The outlet opening angle is present between the side of the hydraulic fluid outlet openings facing away from the respective other hydraulic fluid outlet opening. The fluid intake angle, on the other hand, refers to the extent of the hydraulic fluid intake in the circumferential direction and extends in this respect between two circumferentially opposite boundaries of the hydraulic fluid intake.

Es kann nun vorgesehen sein, dass bei jeder Drehwinkelstellung der Pleuelstange bezüglich des Hubzapfens eine der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen in Überdeckung mit der Hydraulikfluidaufnahme steht, sodass stets eine Strömungsverbindung zwischen den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und den Hydraulikkammern vorliegt. Dies macht jedoch eine große Erstreckung der Hydraulikfluidaufnahme in Umfangsrichtung notwendig oder alternativ die Ausbildung mehrerer über den Umfang verteilter Hydraulikfluidaufnahmen. Beides führt zu einer Schwächung der Pleuelstange im Bereich des ersten Pleuelauges. Diese Schwächung muss durch erhöhten Materialaufwand, eine höherwertige Materialbearbeitung oder eine zusätzliche Härtung kompensiert werden. Diese Maßnahmen sind jedoch aufwendig und kostenträchtig und soll daher vermieden werden. Zudem ist die Herstellung der Kurbelwelle und ihres Hubzapfens aufwendiger, weil die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen eine bestimmte Anordnung aufweisen müssen.It can now be provided that with each rotational angle position of the connecting rod with respect to the crank pin, one of the hydraulic fluid outlet openings is in overlap with the hydraulic fluid intake, so that there is always a flow connection between the hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic chambers. However, this makes a large extension of the hydraulic fluid intake in the circumferential direction necessary or alternatively the formation of a plurality of distributed over the circumference hydraulic fluid receptacles. Both leads to a weakening of the connecting rod in the region of the first connecting rod eye. This weakening must be compensated by increased material costs, higher-quality material processing or additional hardening. However, these measures are complicated and costly and should therefore be avoided. In addition, the production of the crankshaft and its crank pin is more complicated because the hydraulic fluid outlet openings must have a specific arrangement.

Entsprechend ist es vorgesehen, dass der Austrittsöffnungswinkel und der Fluidaufnahmewinkel derart gewählt sind, dass die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen nur in einem bestimmten Drehwinkelstellungsbereich des Hubzapfens bezüglich der Pleuelstange beziehungsweise in einem bestimmten Drehwinkelstellungsbereich der Kurbelwelle in Strömungsverbindung mit den Hydraulikkammern treten können beziehungsweise mit ihnen strömungsverbindbar sind. Der Drehwinkelstellungsbereich ist dabei kleiner als 360°, sodass die Strömungsverbindung zwischen den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und den Hydraulikkammern zeitweise, nämlich bei bestimmten Drehwinkelstellungen, unterbrochen ist. Anders ausgedrückt werden die Hydraulikkammern lediglich zeitweise über die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und die Hydraulikfluidaufnahme mit Hydraulikfluid beaufschlagt, sodass eine diskontinuierliche Hydraulikfluidversorgung realisiert ist.Accordingly, it is provided that the outlet opening angle and the fluid receiving angle are selected such that the hydraulic fluid outlet openings can only come into fluid communication with the hydraulic chambers or can be fluidly connected with them in a specific rotational angular position range of the crank pin with respect to the connecting rod or in a specific rotational angular position range of the crankshaft. The rotational angular position range is less than 360 °, so that the flow connection between the hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic chambers is temporarily interrupted, namely at certain rotational angle positions. In other words, the hydraulic chambers are only temporarily exposed to hydraulic fluid via the hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic fluid intake, so that a discontinuous hydraulic fluid supply is realized.

Besonders bevorzug ist es vorgesehen, die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und die Hydraulikfluidaufnahme derart anzuordnen, dass die Strömungsverbindung zwischen den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und den Hydraulikkammern nur dann vorliegt, wenn die Pleuelstange mit einer Zugkraft durch Massenkräfte beaufschlagt wird, jedoch keine Druckkraft durch Gaskräfte auf die Pleuelstange wirken. Treten mehrere Zugbeaufschlagungen pro Umdrehung der Kurbelwelle auf, so sind vorzugsweise die Austrittsöffnungswinkel und der Fluidaufnahmewinkel derart gewählt, dass die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen über beide Zugbeaufschlagungen hinweg in Strömungsverbindung mit den Hydraulikkammern treten können.Particularly preferably, it is provided to arrange the hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic fluid intake such that the flow connection between the hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic chambers is present only when the connecting rod is subjected to a tensile force by inertial forces, but no pressure force acting by gas forces on the connecting rod. If there are several train applications per revolution of the crankshaft, the outlet opening angles and the fluid receiving angle are preferably selected such that the hydraulic fluid outlet openings can enter into flow communication with the hydraulic chambers over both pull-in applications.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsverbindung zwischen den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und den Hydraulikkammern ausschließlich über die Hydraulikfluidaufnahme herstellbar ist. Insbesondere liegt lediglich die eine Hydraulikfluidaufnahme vor, also keine weitere in Umfangsrichtung zu der Hydraulikfluidaufnahme versetzt angeordnete Hydraulikfluidaufnahme. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird eine übermäßige Schwächung der Pleuelstange im Bereich des ersten Pleuelauges vermieden, sodass dieses insgesamt kostengünstiger realisierbar ist und zudem eine höhere Lebensdauer aufweist.A further embodiment of the invention provides that the flow connection between the hydraulic fluid outlet openings and the hydraulic chambers can be produced exclusively via the hydraulic fluid intake. In particular, only one hydraulic fluid intake is present, that is to say no further offset in the circumferential direction to the hydraulic fluid intake Hydraulic fluid intake. With such a configuration, an excessive weakening of the connecting rod in the region of the first connecting rod eye is avoided, so that this overall is less expensive to implement and also has a longer service life.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hydraulikfluidaufnahme eine Innenumfangsfläche der Pleuelstange durchgreift und die Innenumfangsfläche abseits der Hydraulikfluidaufnahme durchgehend ausgebildet ist. Die Innenumfangsfläche der Pleuelstange liegt vorzugsweise in Umfangsrichtung durchgehend an dem Hubzapfen der Kurbelwelle an. Sie wird von der Hydraulikfluidaufnahme durchgriffen, welche bevorzugt randgeschlossen in ihr ausgebildet ist.A development of the invention provides that the hydraulic fluid intake engages through an inner peripheral surface of the connecting rod and the inner peripheral surface is formed continuously away from the hydraulic fluid intake. The inner peripheral surface of the connecting rod is preferably in the circumferential direction continuously at the crank pin of the crankshaft. It is penetrated by the hydraulic fluid intake, which is preferably formed edge-closed in it.

Das bedeutet, dass die Hydraulikfluidaufnahme einen durchgehenden Rand aufweist, sodass sie in Umfangsrichtung und insbesondere auch in axialer Richtung jeweils beidseitig von dem Rand begrenzt ist. Abseits der Hydraulikfluidaufnahme ist die Innenumfangsfläche durchgehend ausgebildet, insbesondere in Umfangsrichtung. Entsprechend liegt also in der Innenumfangsfläche keine weitere Hydraulikfluidaufnahme vor, worauf vorstehend bereits hingewiesen wurde. Es ergeben sich folglich dieselben Vorteile.This means that the hydraulic fluid intake has a continuous edge, so that it is bounded on both sides in the circumferential direction and in particular also in the axial direction of the edge. Away from the hydraulic fluid intake, the inner peripheral surface is formed continuously, in particular in the circumferential direction. Accordingly, there is no further hydraulic fluid intake in the inner circumferential surface, as has already been pointed out above. There are consequently the same advantages.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hydraulikfluidaufnahme in einer Lagerschale der Pleuelstange in Umfangsrichtung gesehen randgeschlossen ausgebildet ist. Die Hydraulikfluidaufnahme ist insoweit nicht in einen Grundkörper der Pleuelstange selbst, sondern vielmehr in der Lagerschale der Pleuelstange ausgebildet. Die Lagerschale kann einteilig oder auch mehrteilig sein. In jedem Fall ist die Hydraulikfluidaufnahme jedoch randgeschlossen in der Lagerschale ausgebildet. Im Falle der mehrteiligen Ausgestaltung der Lagerschale erstreckt sich die Hydraulikfluidaufnahme also in Umfangsrichtung nicht über dasjenige Teilstück der Lagerschale hinaus, in welchem sie ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine übermäßige Schwächung der Lagerschale vermieden.A further development of the invention provides that the hydraulic fluid intake in a bearing shell of the connecting rod is designed peripherally closed in the circumferential direction. The hydraulic fluid intake is so far not formed in a main body of the connecting rod itself, but rather in the bearing shell of the connecting rod. The bearing shell can be one-piece or multi-part. In any case, the hydraulic fluid intake is, however, formed edge-closed in the bearing shell. In the case of the multi-part design of the bearing shell, the hydraulic fluid intake thus does not extend in the circumferential direction beyond that portion of the bearing shell in which it is formed. In this way, an excessive weakening of the bearing shell is avoided.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehwinkelstellungsbereich einen Kurbelwellenwinkelbereich überschneidet, in dem eine Zugbelastung der Pleuelstange vorliegt. Die Zugbelastung tritt bei einer Belastung der Pleuelstange durch Massenkräfte, nicht jedoch durch Gaskräfte auf. Üblicherweise wird die Zugbelastung von der Volumenkleineren der Hydraulikkammern aufgefangen, sodass Hydraulikfluid aus dieser heraus in Richtung der volumengrößeren Hydraulikkammer strömt.Within the scope of a further embodiment of the invention, it is provided that the rotational angular position range intersects a crankshaft angle range in which a tensile load of the connecting rod is present. The tensile load occurs at a load of the connecting rod by mass forces, but not by gas forces. Usually, the tensile load is absorbed by the volume smaller of the hydraulic chambers, so that hydraulic fluid flows out of this in the direction of the larger volume hydraulic chamber.

Da jedoch das in der volumenkleineren Hydraulikkammer vorliegende Hydraulikfluid nicht zum Füllen der volumengrößeren Hydraulikkammer ausreicht, muss zusätzliches Hydraulikfluid von den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen nachgeführt werden. Dies ist möglich, sofern der Drehwinkelstellungsbereich den Kurbelwellenwinkelbereich überschneidet, in dem die Zugbelastung der Pleuelstange vorliegt. Dies ermöglicht eine sehr kleine Ausgestaltung der Hydraulikfluidaufnahme, insbesondere in Umfangsrichtung, sodass die Materialschwächung der Pleuelstange im Bereich des ersten Pleuelauges, die durch die Hydraulikfluidaufnahme verursacht wird, so gering wie möglich gehalten wird.However, since the present in the volume smaller hydraulic chamber hydraulic fluid is not sufficient to fill the larger volume hydraulic chamber, additional hydraulic fluid must be tracked by the hydraulic fluid outlet openings. This is possible if the rotational angular position range intersects the crankshaft angle range in which the tensile load of the connecting rod is present. This allows a very small configuration of the hydraulic fluid intake, in particular in the circumferential direction, so that the material weakening of the connecting rod in the region of the first connecting rod, which is caused by the hydraulic fluid intake, is kept as low as possible.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, gemäß welcher vorgesehen ist, dass der Drehwinkelstellungsbereich den Kurbelwellenwinkelbereich vollständig umfasst. Insoweit ist also vorgesehen, dass über den gesamten Kurbelwellenwinkelbereich, in dem die Zugbelastung auftritt, das Hydraulikfluid von den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen zu den Hydraulikkammern gelangen kann. Umgekehrt schließt der Drehwinkelstellungsbereich bevorzugt den Kurbelwellenwinkelbereich gerade ein, erstreckt sich also von einem Ende des Kurbelwellenwinkelbereichs bis zu dem anderen Ende des Kurbelwellenwinkelbereichs, ist jedoch nicht größer als dieser. Erneut wird also trotz gleichbleibender Funktionalität der Brennkraftmaschine deren Lebensdauer durch die Erhöhte Festigkeit der Pleuelstange verbessert.Particularly preferred is an embodiment of the invention, according to which it is provided that the rotational angular position range completely covers the crankshaft angle range. In that regard, it is provided that over the entire crankshaft angle range in which the tensile load occurs, the hydraulic fluid can pass from the hydraulic fluid outlet openings to the hydraulic chambers. Conversely, the rotational angular position range preferably directly includes the crankshaft angle range, that is, it extends from one end of the crankshaft angle range to the other end of the crankshaft angle range, but is not larger than this. Once again, despite the constant functionality of the internal combustion engine, its service life is improved by the increased strength of the connecting rod.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Hydraulikkammer einer Druckbelastung und die zweite Hydraulikkammer der Zugbelastung der Pleuelstange, insbesondere durch einen hydraulischen Druckaufbau, entgegenwirkt, wobei die erste Hydraulikkammer ein größeres Fluidvolumen aufweist als die zweite Hydraulikkammer. Auch hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die erste Hydraulikkammer ist bevorzugt die volumengrößere der Hydraulikkammern, wohingegen die zweite Hydraulikkammer die volumenkleinere der Hydraulikkammern ist. Die erste Hydraulikkammer soll insoweit hauptsächlich durch Gaskräfte, weniger durch Massenkräfte und die zweite Hydraulikkammer hauptsächlich durch Massenkräfte und weniger durch Gaskräfte druckbeaufschlagt werden. Unter der Druckbeaufschlagung ist dabei eine Druckerhöhung in der jeweiligen Hydraulikkammer durch die jeweilige Belastung der Pleuelstange zu verstehen.A further preferred embodiment of the invention provides that the first hydraulic chamber of a pressure load and the second hydraulic chamber of the tensile load of the connecting rod, in particular by a hydraulic pressure build-up, counteracts, wherein the first hydraulic chamber has a larger volume of fluid than the second hydraulic chamber. This has already been pointed out above. The first hydraulic chamber is preferably the larger volume of the hydraulic chambers, whereas the second hydraulic chamber is the smaller volume of the hydraulic chambers. The first hydraulic chamber is to be pressurized so far mainly by gas forces, less by inertial forces and the second hydraulic chamber mainly by inertial forces and less by gas forces. Under the pressurization is to be understood as an increase in pressure in the respective hydraulic chamber by the respective load of the connecting rod.

Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Hydraulikfluidaufnahme als Nut ausgebildet ist, in die eine Durchtrittsbohrung einmündet, über die die Hydraulikfluidaufnahme mit den Hydraulikkammern strömungsverbindbar ist. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere vorgesehen, falls die Hydraulikfluidaufnahme in der Lagerschale vorliegt. Abseits der Durchtrittsbohrung weist die Hydraulikfluidaufnahme einen durchgehenden Boden beziehungsweise einen durchgehenden Grund auf, welcher lediglich von der Durchtrittsbohrung durchgriffen ist.A preferred further embodiment of the invention provides that the hydraulic fluid intake is designed as a groove into which a through-bore opens, via which the hydraulic fluid intake is fluid-connectable to the hydraulic chambers. Such a configuration is provided in particular if the hydraulic fluid intake is present in the bearing shell. Away from the Through hole, the hydraulic fluid intake on a continuous floor or a continuous ground, which is penetrated only by the passage bore.

Die Durchtrittsbohrung mündet insoweit einerseits in die Hydraulikfluidaufnahme ein. Andererseits ist sie an die Hydraulikkammern strömungstechnisch angeschlossen, beispielsweise über das eingangs erwähnte Ventil. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine flexible Wahl der Abmessungen der Hydraulikfluidaufnahme und eine besonders einfache Anpassung des Fluidaufnahmewinkels an die vorliegenden Gegebenheiten.The passage bore opens so far on the one hand in the hydraulic fluid intake. On the other hand, it is fluidly connected to the hydraulic chambers, for example via the aforementioned valve. This embodiment allows a flexible choice of the dimensions of the hydraulic fluid intake and a particularly simple adaptation of the fluid intake angle to the existing conditions.

Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Hydraulikkammer und die zweite Hydraulikkammer unmittelbar miteinander und jeweils mit der Hydraulikfluidaufnahme strömungsverbindbar sind. In der Pleuelstange ist folglich ein Strömungskanal vorgesehen, über welchen die beiden Hydraulikkammern unmittelbar miteinander in Strömungsverbindung gesetzt werden können. Der Strömungskanal verläuft hierbei nicht über die Hydraulikfluidaufnahme, sondern direkt zwischen den Hydraulikkammern.Finally, it can be provided within the scope of a further preferred embodiment of the invention that the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber are fluidly connected to each other directly and in each case with the hydraulic fluid intake. In the connecting rod, therefore, a flow channel is provided, via which the two hydraulic chambers can be set directly in fluid communication with each other. The flow channel does not run through the hydraulic fluid intake, but directly between the hydraulic chambers.

Hierdurch wird ein direkter Hydraulikfluidaustausch zwischen den Hydraulikkammern unter Umgehung der Hydraulikfluidaufnahme ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass das Hydraulikfluid mit einem hohen Massenstrom zwischen den Hydraulikkammern strömen kann. Jeder der Hydraulikkammern ist zudem mit der Hydraulikfluidaufnahme strömungsverbindbar. Hierzu kann ein weiterer Fluidkanal vorgesehen sein.As a result, a direct hydraulic fluid exchange between the hydraulic chambers, bypassing the hydraulic fluid intake is made possible. This has the advantage that the hydraulic fluid can flow with a high mass flow between the hydraulic chambers. Each of the hydraulic chambers is also fluidly connected to the hydraulic fluid intake. For this purpose, a further fluid channel can be provided.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Brennkraftmaschine wenigstens eine Kurbelwelle und eine Pleuelstange aufweist, die über ein erstes Pleuelauge, in dem ein Hubzapfen der Kurbelwelle um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und über ein zweites Pleuelauge zur schwenkbeweglichen Anbindung eines Kolbens der Brennkraftmaschine verfügt, wobei in dem Hubzapfen zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Hydraulikfluidaustrittsöffnungen und in der Pleuelstange eine mit den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen zumindest zeitweise in Überdeckung stehende Hydraulikfluidaufnahme ausgebildet sind, wobei die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen einen Austrittsöffnungswinkel miteinander einschließen und sich die Hydraulikfluidaufnahme in Umfangsrichtung über einen Fluidaufnahmewinkel erstreckt, und wobei die Pleuelstange über eine Verstelleinrichtung zur Verstellung eines effektiven Abstands zwischen Mittelpunkt und der Pleuelaugen verfügt, die eine erste Hydraulikkammer und eine zweite Hydraulikkammer aufweist, die mit unterschiedlichen Volumina ausgebildet und zur Zuführung von Hydraulikfluid mit der Hydraulikfluidaufnahme strömungsverbunden oder strömungsverbindbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen nur in einem bestimmten Drehwinkel des Stellungsbereichs des Hubzapfens bezüglich der Pleuelstange in Strömungsverbindung mit den Hydraulikkammern gesetzt wird.The invention further relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine according to the preceding embodiments, wherein the internal combustion engine has at least one crankshaft and a connecting rod, which is rotatably mounted about a first connecting rod eye, in which a crankpin of the crankshaft about an axis of rotation, and has a second connecting rod eye for pivotally connecting a piston of the internal combustion engine, wherein in the crank pin two circumferentially spaced hydraulic fluid outlet openings and in the connecting rod with the hydraulic fluid outlet openings at least temporarily overlapping hydraulic fluid intake are formed, wherein the hydraulic fluid outlet openings include an outlet opening angle with each other and the Hydraulic fluid intake extends in the circumferential direction over a fluid receiving angle, and wherein the connecting rod via an adjusting device for Adjustment of an effective distance between the center and the connecting rod has, which has a first hydraulic chamber and a second hydraulic chamber, which are formed with different volumes and for supplying hydraulic fluid with the hydraulic fluid intake fluidly connected or flow-connected. It is provided that the hydraulic fluid outlet openings is placed in fluid communication with the hydraulic chambers only in a certain rotational angle of the position range of the crank pin with respect to the connecting rod.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an embodiment of the internal combustion engine or such an approach has already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method for its operation can be developed according to the above statements, so that reference is made to this extent.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbespiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Brennkraftmaschine, nämlich eine Pleuelstange, über welche eine Kurbelwelle und ein Kolben der Brennkraftmaschine mechanisch miteinander gekoppelt sind,
2 eine Schnittdarstellung durch eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sowie einen Bereich der Pleuelstange in der Pleuellagermitte, sowie
3 ein Diagramm, in welchem eine auf die Pleuelstange wirkende normierte Kraft über einer Drehwinkelstellung der Kurbelwelle für unterschiedliche Betriebspunkte der Brennkraftmaschine aufgetragen ist.

The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment examples shown in the drawings, without any limitation of the invention. Showing:

1 a schematic representation of a portion of an internal combustion engine, namely a connecting rod, via which a crankshaft and a piston of the internal combustion engine are mechanically coupled together,
2 a sectional view through a crankshaft of the internal combustion engine and a portion of the connecting rod in the connecting rod center, and
3 a diagram in which a force acting on the connecting rod normalized force is plotted against a rotational angular position of the crankshaft for different operating points of the internal combustion engine.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Brennkraftmaschine 1, nämlich einen Hubzapfen 2 einer Kurbelwelle 3 sowie einem auf dem Hubzapfen 2 um eine Drehachse 4 drehbar gelagerten Pleuelstange 5. Die Pleuelstange 5 weist ein erstes Pleuelauge 6 auf, welches den Hubzapfen 2 in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse 4 umgreift, sodass die drehbare Lagerung der Pleuelstange 5 an dem Hubzapfen 2 realisiert ist. An ihrem dem ersten Pleuelauge 6 gegenüberliegenden Ende verfügt die Pleuelstange 5 über ein zweites Pleuelauge 7.The 1 shows a schematic representation of a portion of an internal combustion engine 1 namely, a crankpin 2 a crankshaft 3 and one on the crankpin 2 around a rotation axis 4 rotatably mounted connecting rod 5 , The connecting rod 5 has a first connecting rod eye 6 on which the crankpin 2 in the circumferential direction with respect to the axis of rotation 4 encompasses so that the rotatable mounting of the connecting rod 5 on the crankpin 2 is realized. At her the first connecting rod eye 6 opposite end has the connecting rod 5 via a second connecting rod eye 7 ,

Die Pleuelstange 5 ist als verstellbare Pleuelstange ausgestaltet und weist insoweit eine Verstelleinrichtung 8 auf, mittels welcher der Abstand zwischen Mittelpunkten 9 und 10 der Pleuelaugen 6 und 7 einstellbar ist. Die Verstelleinrichtung 8 weist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Zylinder 11 und einen Kolben 12 auf, wobei Letzterer in dem Zylinder 11 längsbeweglich verlagerbar angeordnet ist. Der Zylinder 11 ist starr mit dem ersten Pleuelauge 6 und dem Kolben 12 starr mit dem zweiten Pleuelauge 7 verbunden. Der Kolben 12 teilt den Zylinder 11 in eine erste Hydraulikkammer 13 und eine zweite Hydraulikkammer 14 auf.The connecting rod 5 is designed as an adjustable connecting rod and has an adjustment so far 8th on, by means of which the distance between centers 9 and 10 the connecting rod eyes 6 and 7 is adjustable. The adjusting device 8th has a cylinder in the embodiment shown here 11 and a piston 12 on, the latter in the cylinder 11 arranged longitudinally movable is. The cylinder 11 is rigid with the first connecting rod eye 6 and the piston 12 rigid with the second connecting rod eye 7 connected. The piston 12 divide the cylinder 11 in a first hydraulic chamber 13 and a second hydraulic chamber 14 on.

Es ist erkennbar, dass die erste Hydraulikkammer 13 volumengrößer ausgebildet ist als die zweite Hydraulikkammer 14. Hierunter ist zu verstehen, dass die erste Hydraulikkammer 13 bei maximal in Richtung der zweiten Hydraulikkammer 14 verlagerten Kolben 12 ein größeres Volumen aufweist als die zweite Hydraulikkammer 14 bei maximal in Richtung der ersten Hydraulikkammer 13 verlagertem Kolben 12. Dies wird insbesondere durch einen größeren Durchmesser der ersten Hydraulikkammer 13 im Vergleich mit der zweiten Hydraulikkammer 14 erzielt.It can be seen that the first hydraulic chamber 13 larger in volume than the second hydraulic chamber 14 , By this is meant that the first hydraulic chamber 13 at maximum in the direction of the second hydraulic chamber 14 displaced piston 12 has a larger volume than the second hydraulic chamber 14 at maximum in the direction of the first hydraulic chamber 13 displaced piston 12 , This is especially due to a larger diameter of the first hydraulic chamber 13 in comparison with the second hydraulic chamber 14 achieved.

Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 1 kommt es abwechselnd zu Zugbelastungen und Druckbelastungen der Pleuelstange 5. Diese sind durch den Doppelpfeil 15 angedeutet. Die Druckkräfte liegen üblicherweise in Form von Gaskräften und die Zugkräfte in Form von Massenkräften vor.During operation of the internal combustion engine 1 it comes alternately to tensile loads and compressive loads of the connecting rod 5 , These are by the double arrow 15 indicated. The compressive forces are usually in the form of gas forces and the tensile forces in the form of mass forces.

Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Brennkraftmaschine 1, wobei wiederum der Hubzapfen 2 der Kurbelwelle 3 sowie (ausschnittsweise) die Pleuelstange 5, nämlich deren erstes Pleuelauge 6 dargestellt ist. Das erste Pleuelauge 6 wird von einer Lagerschale 16 der Pleuelstange 5 umgriffen. In der Lagerschale 16 ist eine Hydraulikfluidaufnahme 17 ausgebildet, welche eine Innenumfangsfläche 18 der Lagerschale 16 und mithin der Pleuelstange 5 durchgreift. Die Hydraulikfluidaufnahme 17 liegt bevorzugt randgeschlossen in der Lagerschale 16 vor, weist also eine dem ersten Pleuelauge 6 zugewandten durchgehenden Rand auf.The 2 shows a sectional view through the internal combustion engine 1 , in turn, the crank pin 2 the crankshaft 3 and (partial) the connecting rod 5 namely, their first connecting rod eye 6 is shown. The first connecting rod eye 6 is from a bearing shell 16 the connecting rod 5 encompassed. In the bearing shell 16 is a hydraulic fluid intake 17 formed, which has an inner peripheral surface 18 the bearing shell 16 and therefore the connecting rod 5 be upheld. The hydraulic fluid intake 17 is preferably edge-closed in the bearing shell 16 before, therefore, has a the first connecting rod eye 6 facing through edge.

Auf ihrer dem ersten Pleuelauge 6 abgewandten Seite wird die Hydraulikfluidaufnahme 17 von einem Boden 19 begrenzt, welcher von einer Durchtrittsbohrung 20 durchgriffen ist. Über die Durchtrittsbohrung 20 ist die Hydraulikfluidaufnahme 17 mit den Hydraulikkammer 13 und 14 strömungsverbunden oder zumindest strömungsverbindbar. Beispielsweise ist die Hydraulikfluidaufnahme 17 über die Durchtrittsbohrung 20 und ein Ventil, insbesondere ein Stellventil und/oder ein Rückschlagventil, an die Hydraulikkammern 13 und 14 strömungstechnisch angeschlossen.On her the first connecting rod eye 6 opposite side is the hydraulic fluid intake 17 from a floor 19 limited, which of a through hole 20 is penetrated. About the passage bore 20 is the hydraulic fluid intake 17 with the hydraulic chamber 13 and 14 fluidly connected or at least fluid connectable. For example, the hydraulic fluid intake 17 over the passage bore 20 and a valve, in particular a control valve and / or a check valve, to the hydraulic chambers 13 and 14 fluidically connected.

Es ist erkennbar, dass sich die Hydraulikfluidaufnahme 17 in Umfangsrichtung über einen Winkel γ erstreckt. Weiterhin wird deutlich, dass die Innenumfangfläche 18 abseits der Hydraulikfluidaufnahme 17 in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet ist, sodass also keine weitere Hydraulikfluidaufnahme in ihr vorliegt beziehungsweise sie durchgreift. Die Hydraulikfluidaufnahme 17 stellt insoweit die einzige Hydraulikfluidaufnahme dar, die mit den Hydraulikkammern 13 und 14 in Strömungsverbindung steht oder mit ihnen strömungsverbindbar ist. Der Fluidaufnahmewinkel γ entspricht dem kleineren Winkel zwischen seiner sie in Umfangsrichtung begrenzenden Rändern.It can be seen that the hydraulic fluid intake 17 in the circumferential direction over an angle γ extends. Furthermore, it becomes clear that the inner circumferential surface 18 away from the hydraulic fluid intake 17 is formed continuously in the circumferential direction, so that there is no further hydraulic fluid intake in it or it passes through. The hydraulic fluid intake 17 represents in this respect the only hydraulic fluid intake, which with the hydraulic chambers 13 and 14 is in flow communication or is flow connected with them. The fluid intake angle γ corresponds to the smaller angle between its peripherally delimiting edges.

In der Kurbelwelle 3 beziehungsweise in ihrem Hubzapfen 2 sind zwei Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 ausgebildet. Diese werden über einen zentralen Hydraulikfluidkanal 23 gemäß dem Pfeil 24 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt.In the crankshaft 3 or in their crank pin 2 are two hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 educated. These are via a central hydraulic fluid channel 23 according to the arrow 24 subjected to pressurized hydraulic fluid.

Steht eine der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 in Überdeckung mit der Hydraulikfluidaufnahme 17, so kann Hydraulikfluid aus der jeweiligen Hydraulikfluidaustrittsöffnung 21 beziehungsweise 22 in die Hydraulikfluidaufnahme 17 einströmen, sodass schlussendlich die Hydraulikfluidaustrittsöffnung 21 beziehungsweise 22 in Strömungsverbindung mit den Hydraulikkammern 13 und 14 steht beziehungsweise zumindest mit ihnen strömungsverbindbar ist.Is one of the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 in overlap with the hydraulic fluid intake 17 , so hydraulic fluid from the respective hydraulic fluid outlet opening 21 respectively 22 in the hydraulic fluid intake 17 inflow, so that finally the hydraulic fluid outlet opening 21 respectively 22 in flow communication with the hydraulic chambers 13 and 14 is or at least fluidly connected with them.

Das Ausströmen des Hydraulikfluids aus der Hydraulikfluidaustrittsöffnung 21, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in Überdeckung mit der Hydraulikfluidaufnahme 17 steht, ist durch den Pfeil 25 angedeutet. Eine Drehrichtung des Hubzapfens 2 innerhalb des ersten Pleuelauges 6 ist überdies durch einen Pfeil 26 angedeutet.The outflow of the hydraulic fluid from the hydraulic fluid outlet opening 21 , which in the embodiment shown here in overlap with the hydraulic fluid intake 17 is standing by the arrow 25 indicated. One direction of rotation of the crankpin 2 within the first connecting rod eye 6 is also by an arrow 26 indicated.

Abseits der Hydraulikfluidaufnahme 17 liegen die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 an der Innenumfangsfläche 18 an, sodass sie verschlossen sind. Entsprechend kann in diesem Fall das Hydraulikfluid nicht aus den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 austreten. Die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 schließen miteinander einen Austrittsöffnungswinkel β ein. Dieser entspricht dem kleineren Winkel, welcher zwischen voneinander abgewandten Seiten der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 vorliegt.Off the hydraulic fluid intake 17 are the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 on the inner circumferential surface 18 so that they are locked. Accordingly, in this case, the hydraulic fluid can not be discharged from the hydraulic fluid outlets 21 and 22 escape. The hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 enclose an outlet opening angle β with each other. This corresponds to the smaller angle, which between opposite sides of the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 is present.

Die Größe eines Drehwinkelstellungsbereichs der Kurbelwelle 3, innerhalb welchem zumindest eine der Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 in Überdeckung mit der Hydraulikfluidaufnahme 17 steht, entspricht n = β + γ. Hierbei ist vorgesehen, dass β < γ ist, sodass keine kontinuierliche Strömungsverbindung zwischen den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 und der Hydraulikfluidaufnahme 17 vorliegt. Vielmehr ist die Strömungsverbindung zeitweise unterbrochen, sodass eine periodische Strömungsverbindung realisiert ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird eine unnötige Schwächung der Pleuelstange 5 im Bereich des ersten Pleuelauges 6 beziehungsweise einer das erste Pleuelauge 6 ausbildenden Lagerschale der Pleuelstange 5 vermieden, sodass eine höhere Lebensdauer der Brennkraftmaschine 1 realisiert ist.The size of a rotational angular position range of the crankshaft 3 within which at least one of the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 in overlap with the hydraulic fluid intake 17 stands, n = β + γ. It is provided that β <γ, so that no continuous flow connection between the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 and the hydraulic fluid intake 17 is present. Rather, the flow connection is temporarily interrupted, so that a periodic flow connection is realized. With such a configuration, an unnecessary weakening of the connecting rod 5 in the area of the first connecting rod eye 6 or one of the first connecting rod eye 6 forming bearing shell of connecting rod 5 avoided, so a longer life of the internal combustion engine 1 is realized.

Die 3 zeigt ein Diagramm, in welchem eine normierte Kraft auf die Pleuelstange 5 in Richtung des Pfeils 15 über der Drehwinkelstellung der Kurbelwelle 3 aufgetragen ist. Ein erster Verlauf 27 liegt hierbei für einen Teillastbetriebspunkt, ein zweiter Verlauf 28 für einen Volllastbetrieb bei niedrigerer Drehzahl und ein dritter Verlauf 29 für einen Volllastbetrieb bei höherer Drehzahl. Ist die normierte Kraft kleiner als 0, so liegt eine Zugbelastung der Pleuelstange 5 vor. Entsprechend soll eine Strömungsverbindung zwischen den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 einerseits und der Hydraulikfluidaufnahme 17 andererseits hergestellt sein. Gemäß den vorstehenden Ausführungen ist dies in einem Drehwinkelstellungsbereich n realisiert, welcher diejenigen Kurbelwinkelbereiche die Zugbelastung der Pleuelstange 5 vorliegt. Abseits der Drehwinkelstellungsbereiche n ist die Strömungsverbindung zwischen den Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 und der Hydraulikfluidaufnahme 17 unterbrochen.The 3 shows a diagram in which a normalized force on the connecting rod 5 in the direction of the arrow 15 above the angular position of the crankshaft 3 is applied. A first course 27 this is for a part load operating point, a second course 28 for a full load operation at lower speed and a third course 29 for a full load operation at higher speed. If the normalized force is less than 0, there is a tensile load on the connecting rod 5 in front. Accordingly, a flow connection between the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 on the one hand and the hydraulic fluid intake 17 be prepared on the other hand. According to the above, this is realized in a rotational angular position range n, which crankshaft angle ranges the tensile load of the connecting rod 5 is present. Away from the rotational angular position ranges n is the flow connection between the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 and the hydraulic fluid intake 17 interrupted.

Gemäß den vorstehenden Ausführungen ist eine Brennkraftmaschine 1 realisiert, bei welcher eine unnötige Materialschwächung der Pleuelstange 5 im Bereich des ersten Pleuelauges 6 vermieden wird. Dies wird durch eine diskontinuierliche Hydraulikfluidversorgung der Hydraulikkammern 13 und 14 beziehungsweise der Verstelleinrichtung 8 realisiert. Zu diesem Zweck sind zwei Hydraulikfluidaustrittöffnungen 21 und 22 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet ausgestaltet sind und den Austrittsöffnungswinkel β zwischen sich einschließen. In der Pleuelstange 5 hingegen ist die Hydraulikfluidaufnahme 17 ausgestaltet, welche sich über den Fluidaufnahmewinkel γ erstreckt. Durch entsprechende Wahl des Austrittsöffnungswinkels β und des Fluidaufnahmewinkels γ sind die Hydraulikfluidaustrittsöffnungen 21 und 22 nur in dem bestimmten Drehwinkelstellungsbereich n des Hubzapfens 2 bezüglich der Pleuelstange 5 beziehungsweise der Kurbelwelle 3 in Strömungsverbindung mit den Hydraulikkammern 13 und 14.According to the above, an internal combustion engine 1 realized in which an unnecessary material weakening of the connecting rod 5 in the area of the first connecting rod eye 6 is avoided. This is due to a discontinuous hydraulic fluid supply to the hydraulic chambers 13 and 14 or the adjusting device 8th realized. For this purpose, two hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 provided, which are configured spaced apart in the circumferential direction and the outlet opening angle β between them. In the connecting rod 5 however, the hydraulic fluid intake is 17 configured, which is about the fluid acceptance angle γ extends. By appropriate choice of the outlet opening angle β and the fluid intake angle γ are the hydraulic fluid outlet openings 21 and 22 only in the specific angular position range n of the journal 2 concerning the connecting rod 5 or the crankshaft 3 in flow communication with the hydraulic chambers 13 and 14 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012020999 A1 [0004]

Claims

Internal combustion engine (1), with at least one crankshaft (3) and with a connecting rod (5), which is rotatably mounted about a first connecting rod eye (6) in which a crank pin (2) of the crankshaft (3) about a rotation axis (4) , and via a second connecting rod eye (7) for pivotally connecting a piston of the internal combustion engine (1), wherein in the crank pin (2) two circumferentially spaced hydraulic fluid outlet openings (21, 22) and in the connecting rod (5) one with the hydraulic fluid outlet openings (21, 22) at least temporarily overlapping hydraulic fluid intake (17) are formed, wherein the hydraulic fluid outlet openings (21, 22) include an outlet opening angle (β) with each other and the hydraulic fluid intake (17) extends in the circumferential direction over a fluid receiving angle (γ) and the connecting rod (5) via an adjusting device (8) for adjusting an effective distance between centers (9, 10) of the P leucoses (6, 7) having a first hydraulic chamber (13) and a second hydraulic chamber (14) formed with different volumes and for supplying hydraulic fluid to the hydraulic fluid intake (17) are fluidly connected or fluidly connected, characterized in that the Outlet opening angle (β) and the fluid receiving angle (γ) are selected such that the fluid outlet openings (21, 22) are in fluid communication with the hydraulic chambers (13, 14) only in a certain angular position range (s) of the crank pin (2) with respect to the connecting rod (5) ) can occur.

Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the flow connection between the hydraulic fluid outlet openings (21, 22) and the hydraulic chambers (13, 14) exclusively via the hydraulic fluid intake (17) can be produced.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic fluid intake (17) passes through an inner peripheral surface (18) of the connecting rod (5) and the inner peripheral surface (18) is formed continuously away from the hydraulic fluid intake (17).

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic fluid intake (17) in a bearing shell (16) of the connecting rod (5) in the circumferential direction is formed edge-closed.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational angular position range (n) intersects a crankshaft angle range in which a tensile load of the connecting rod (5) is present.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational angular position range (n) completely covers the crankshaft angle range.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first hydraulic chamber (13) counteracts a compressive load and the second hydraulic chamber (14) counteracts the tensile load of the connecting rod (5), wherein the first hydraulic chamber (13) has a larger fluid volume than the second hydraulic chamber (14).

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic fluid intake (17) is formed as a groove into which a passage bore (20) opens, via which the hydraulic fluid intake (17) with the hydraulic chambers (13, 14) is flow connected.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first hydraulic chamber (13) and the second hydraulic chamber (14) are fluidly connectable to each other directly and in each case with the hydraulic fluid intake (17).

Method for operating an internal combustion engine (1), in particular an internal combustion engine (1) according to one or more of the preceding claims, wherein the internal combustion engine (1) has at least one crankshaft (3) and a connecting rod (5), which via a first connecting rod eye (6 ), in which a crank pin (2) of the crankshaft (3) about an axis of rotation (4) is rotatably mounted, and via a second connecting rod (7) for pivotally connecting a piston of the internal combustion engine (1), wherein in the crank pin (2 ) in the circumferential direction of each other spaced hydraulic fluid outlet openings (21, 22) and in the connecting rod (5) with the hydraulic fluid outlet openings (21, 22) at least temporarily overlapping hydraulic fluid intake (17) are formed, wherein the hydraulic fluid outlet openings (21, 22) an outlet opening angle (β) and the hydraulic fluid intake (17) in the circumferential direction over a fluid intake angle (γ), and wherein the connecting rod (5) via an adjusting device (8) for adjusting an effective distance between the center pump (9, 10) and the connecting rod (6, 7), which has a first hydraulic chamber (13) and a second Hydraulic chamber (14) which are formed with different volumes and for supplying hydraulic fluid to the hydraulic fluid intake (17) fluidly connected or strömungsverbindbar, characterized in that the hydraulic fluid outlet opening (21, 22) only in a certain rotational angular position range (s) of the crank pin (29 in terms of the connecting rod (5) is placed in fluid communication with the hydraulic chambers (13, 14).