DE102019217248A1

DE102019217248A1 - System and method for adjusting an effective length of a connecting rod and internal combustion engine

Info

Publication number: DE102019217248A1
Application number: DE102019217248.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Unzeitig; Martin Rath; Robert St John
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-05-07
Also published as: AT521520A4; AT521520B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (100) und ein Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen längenverstellbaren Pleuelstange (1). Die Pleuelstange (1) weist einen ersten Pleuelteil (4) und einen zweiten Pleuelteil (5) auf, wobei die beiden Pleuelteile (4, 5) mittels einer Längenverstelleinrichtung (16) in Richtung einer Längsachse (1a) der Pleuelteile (4, 5) zu- und/oder ineinander verschiebbar sind. Der erste Pleuelteil (4) und der zweite Pleuelteil (5) bilden eine erste Hydraulikkammer (9), die in einer ersten Schaltstellung der Pleuelstange (1) mit einem Hydraulikmedium befüllt ist, und eine zweite Hydraulikkammer (10), die in einer zweiten Schaltstellung mit dem Hydraulikmedium befüllt ist. Dabei ist die Längenverstelleinrichtung (16) über wenigstens eine Hydraulikzuleitung (13) mit einem Hydraulikmedium beschickbar. Eine Pumpe (35) ist dazu eingerichtet, das Hydraulikmedium in der Hydraulikzuleitung (13) mit einem Ausgangsdruck zum Verschieben der beiden Pleuelteile (4, 5) zu- und/oder ineinander zu beaufschlagen. Zudem ist eine Steuerungseinrichtung (36) dazu eingerichtet, ein Starten der Brennkraftmaschine festzustellen und die Pumpe (35) daraufhin zur Erzeugung eines Ausgangsdrucks zu veranlassen, bei dem die erste Hydraulikkammer (9) mit dem Hydraulikmedium befüllt wird.The invention relates to a system (100) and a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod (1) for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, and an internal combustion engine with such a length-adjustable connecting rod (1). The connecting rod (1) has a first connecting rod part (4) and a second connecting rod part (5), the two connecting rod parts (4, 5) using a length adjustment device (16) in the direction of a longitudinal axis (1a) of the connecting rod parts (4, 5) can be moved towards and / or into one another. The first connecting rod part (4) and the second connecting rod part (5) form a first hydraulic chamber (9) which is filled with a hydraulic medium in a first switching position of the connecting rod (1), and a second hydraulic chamber (10) which is in a second switching position is filled with the hydraulic medium. The length adjustment device (16) can be fed with a hydraulic medium via at least one hydraulic feed line (13). A pump (35) is set up to apply and / or pressurize the hydraulic medium in the hydraulic feed line (13) with an outlet pressure to move the two connecting rod parts (4, 5). In addition, a control device (36) is set up to determine that the internal combustion engine is starting and then to cause the pump (35) to generate an output pressure at which the first hydraulic chamber (9) is filled with the hydraulic medium.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer längenverstellbaren Pleuelstange und einem solchen System.The present invention relates to a system and a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, and an internal combustion engine with a length-adjustable connecting rod and such a system.

Um Brennkraftmaschinen hinsichtlich Emissionen und Verbrauch zu optimieren, werden zunehmend Varianten mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis untersucht. Durch Ändern der Verdichtung einer Brennkraftmaschine kann Volllast mit geringerem Verdichtungsverhältnis, Teillast und Starten mit erhöhtem Verhältnis gefahren werden. Dabei wird im Teillastbereich der Verbrauch verbessert, beim Start der Kompressionsdruck mit dem erhöhten Verdichtungsverhältnis gesteigert und bei hoher Leistung der Spitzendruck mit verringertem Verhältnis reduziert, sowie Klopfen verhindert.In order to optimize internal combustion engines with regard to emissions and consumption, variants with a variable compression ratio are increasingly being examined. By changing the compression of an internal combustion engine, full load can be operated with a lower compression ratio, partial load and starting with an increased ratio. Consumption is improved in the partial load range, the compression pressure is increased with the increased compression ratio at the start and the peak pressure is reduced with a reduced ratio at high power, and knocking is prevented.

Aus dem Dokument AT 511 803 B1 ist in diesem Zusammenhang beispielsweise eine längenverschiebbare Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine mit zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Pleuelteilen bekannt, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Pleuelteil ein Hochdruckraum aufgespannt ist, in den ein erster Ölkanal einmündet.From the document AT 511 803 B1 In this context, for example, a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine with two telescopically displaceable connecting rod parts is known, a high-pressure chamber spanning between the first and the second connecting rod parts, into which a first oil channel opens.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Startvorgang einer Brennkraftmaschine zu verbessern, insbesondere bezüglich des Kraftstoffverbrauchs zu optimieren.It is an object of the invention to improve the starting process of an internal combustion engine, in particular to optimize it with regard to fuel consumption.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System und ein Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer längenverstellbaren Pleuelstange und einem solchen System.This object is achieved by a system and a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, and an internal combustion engine with a length-adjustable connecting rod and such a system.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, wobei die Pleuelstange zumindest einen ersten Pleuelteil und einen zweiten Pleuelteil aufweist und die beiden Pleuelteile mittels einer, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Längenverstelleinrichtung in Richtung einer Längsachse der Pleuelteile, insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind. Der zweite Pleuelteil, welcher insbesondere ein großes Pleuelauge zur Verbindung mit einer Kurbelwelle aufweist, und der erste Pleuelteil, welcher insbesondere ein kleines Pleuelauge zur Verbindung mit einem Kolben aufweist, bilden vorzugsweise eine erste Hydraulikkammer, die in einer ersten, insbesondere langen, Schaltstellung der Pleuelstange, vorzugsweise maximal (also vollständig), mit einem Hydraulikmedium befüllt ist, und eine zweite Hydraulikkammer, die in einer zweiten, insbesondere kurzen, Schaltstellung der Pleuelstange, vorzugsweise maximal (also vollständig), mit dem Hydraulikmedium befüllt ist. Dabei ist die Längenverstelleinrichtung in bevorzugter Weise über wenigstens eine Hydraulikzuleitung mit einem Hydraulikmedium beschickbar.A first aspect of the invention relates to a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston machine, the connecting rod having at least a first connecting rod part and a second connecting rod part and the two connecting rod parts by means of a length adjustment device, in particular one that can be actuated hydraulically, in the direction of one Longitudinal axis of the connecting rod parts, in particular telescopically, can be moved towards and / or into one another. The second connecting rod part, which in particular has a large connecting rod eye for connection to a crankshaft, and the first connecting rod part, which in particular has a small connecting rod eye for connection to a piston, preferably form a first hydraulic chamber which is in a first, in particular long, switching position of the connecting rod , preferably maximally (ie completely), is filled with a hydraulic medium, and a second hydraulic chamber which is filled with the hydraulic medium in a second, in particular short, switching position of the connecting rod, preferably maximally (ie completely). The length adjustment device can preferably be fed with a hydraulic medium via at least one hydraulic feed line.

Insbesondere können die erste Hydraulikkammer und die zweite Hydraulikkammer vorzugsweise selektiv mit dem Hydraulikmedium beschickbar sein. Zudem ist eine Pumpe in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, das Hydraulikmedium in der Hydraulikzuleitung, insbesondere selektiv, mit einem Ausgangsdruck zum Verschieben der beiden Pleuelteile zu- und/oder ineinander, insbesondere zum Überführen der Pleuelstange von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung und andersherum und/oder zum Aufrechterhalten der zweiten Schaltstellung, zu beaufschlagen. Zudem ist eine Steuerungseinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, ein Starten der Brennkraftmaschine festzustellen und die Pumpe daraufhin zur Erzeugung eines Ausgangsdrucks zu veranlassen, bei dem die erste Hydraulikkammer mit dem Hydraulikmedium befüllt wird, insbesondere bis zu einem maximalen Füllstand.In particular, the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber can preferably be selectively feedable with the hydraulic medium. In addition, a pump is preferably set up to supply the hydraulic medium in the hydraulic feed line, in particular selectively, with and / or into one another with an output pressure for displacing the two connecting rod parts, in particular for transferring the connecting rod from the first switching position to the second switching position and vice versa and / or to maintain the second switching position. In addition, a control device is preferably set up to determine a starting of the internal combustion engine and then to cause the pump to generate an output pressure at which the first hydraulic chamber is filled with the hydraulic medium, in particular up to a maximum fill level.

Da die Hydraulikkammern aufgrund der beiden zu- oder ineinander verschiebbaren Pleuelteile variable Volumina aufweisen, ist eine maximalen Befüllung einer Hydraulikkammer im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Befüllung der Hydraulikkammer mit der maximal möglichen Menge an Hydraulikmedium, d.h. eine vollständige Befüllung einer Hydraulikkammer, die aufgrund der Stellung der ersten und zweiten Pleuelteile ihr maximales Volumen aufweist. Mit anderen Worten entspricht der erste Schaltstellung einer Stellung des ersten und zweiten Pleuelteils, in der die erste Hydraulikkammer ihr maximales Volumen aufweist, und die zweite Schaltstellung entspricht einer Stellung des ersten und zweiten Pleuelteils, in der die zweite Hydraulikkammer ihr maximales Volumen aufweist.Since the hydraulic chambers have variable volumes due to the two connecting rod parts which can be moved towards or into one another, a maximum filling of a hydraulic chamber in the sense of the present invention is in particular a filling of the hydraulic chamber with the maximum possible amount of hydraulic medium, i.e. a complete filling of a hydraulic chamber, which has its maximum volume due to the position of the first and second connecting rod parts. In other words, the first switching position corresponds to a position of the first and second connecting rod parts in which the first hydraulic chamber has its maximum volume, and the second switching position corresponds to a position of the first and second connecting rod parts in which the second hydraulic chamber has its maximum volume.

Eine wirksame Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange im Sinne der Erfindung ist insbesondere der Abstand zwischen einer Drehsymmetrieachse eines kleinen Pleuelauges zur Verbindung mit einem Kolben und einer Drehsymmetrieachse eines großen Pleuelauges zur Verbindung mit einer Kurbelwelle.An effective length of a length-adjustable connecting rod in the sense of the invention is, in particular, the distance between an axis of rotation symmetry of a small connecting rod eye for connection to a piston and an axis of rotation symmetry of a large connecting rod eye for connection to a crankshaft.

Bei einer Längsachse der Pleuelteile im Sinne der Erfindung handelt es sich insbesondere um eine Längsachse der längenverstellbaren Pleuelstange.A longitudinal axis of the connecting rod parts in the sense of the invention is in particular a longitudinal axis of the length-adjustable connecting rod.

Eine Pumpe im Sinne der Erfindung kann insbesondere eine Zusatzölpumpe sein, die beispielsweise eingangsseitig mit einem Hydraulikreservoir, etwa einer Hauptölleitung eines Ölversorgungssystems der Brennkraftmaschine, strömungsverbunden und dazu eingerichtet ist, ausgangsseitig, d.h. in der Hydraulikzuleitung, einen gegenüber der Eingangsseite, etwa einem Öldruck in der Hauptölleitung, erhöhten Ausgangsdruck zu erzeugen. Die Hauptölleitung, über welche beispielsweise Kurbelwellenlager und/oder Kurbelzapfenlager einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit Öl versorgt werden, kann ihrerseits über eine Motorölpumpe mit einem Motorölreservoir, beispielsweise einer Motorölwanne, verbunden sein. A pump in the sense of the invention can be, in particular, an auxiliary oil pump, which is flow-connected, for example, on the input side to a hydraulic reservoir, for example a main oil line of an oil supply system of the internal combustion engine, and is set up on the output side, that is to say in the hydraulic supply line, one opposite the input side, for example an oil pressure in the Main oil line to generate increased outlet pressure. The main oil line, via which, for example, crankshaft bearings and / or crankpin bearings of a crankshaft of the internal combustion engine are supplied with oil, can in turn be connected to an engine oil reservoir, for example an engine oil pan, via an engine oil pump.

Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, durch das Betreiben einer Pumpe nach dem Starten einer Brennkraftmaschine ein Hydraulikmedium mit einem Ausgangsdruck zu beaufschlagen, durch den eine Längenverstelleinrichtung einer längenverstellbaren Pleuelstange derart betätigt wird, dass sich eine maximale wirksame Länge der Pleuelstange einstellt. Der Ausgangsdruck kann beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung der Pumpe so gewählt sein, dass sich eine erste Hydraulikkammer der Pleuelstange, die von einem ersten Pleuelteil und einem zweiten Pleuelteil der Pleuelstange gebildet ist, maximal mit dem Hydraulikmedium befüllt und dadurch eine erste, lange Schaltstellung der Pleuelstange erzielt, insbesondere aufrechterhalten, werden kann. Die Pumpe wird dabei vorzugsweise von einer Steuerungseinrichtung (an)gesteuert, wobei die Steuerungseinrichtung beispielsweise als Motorsteuergerät (ECU) ausgebildet sein kann.The invention is based in particular on the approach of supplying a hydraulic medium with an outlet pressure by operating a pump after starting an internal combustion engine, by means of which a length adjustment device of a length-adjustable connecting rod is actuated in such a way that a maximum effective length of the connecting rod is established. The output pressure can be selected, for example, by correspondingly controlling the pump such that a first hydraulic chamber of the connecting rod, which is formed by a first connecting rod part and a second connecting rod part of the connecting rod, is filled to a maximum with the hydraulic medium and thereby a first, long switching position of the connecting rod can be achieved, in particular maintained. The pump is preferably controlled by a control device (on), wherein the control device can be designed, for example, as an engine control unit (ECU).

Dies ermöglicht es, die Brennkraftmaschine beim Starten zuverlässig mit einem hohen Verdichtungsverhältnis zu betreiben. Insbesondere kann die längenverstellbare Pleuelstange beim Starten der Brennkraftmaschine zumindest innerhalb kurzer Zeit wieder in die erste Schaltstellung gebracht werden, auch wenn beispielsweise während dem Stillstand der Brennkraftmaschine ein Teil des Hydraulikmediums durch Leckage aus der ersten Hydraulikkammer ausgetreten ist.This makes it possible to operate the internal combustion engine reliably with a high compression ratio when starting. In particular, the length-adjustable connecting rod can be brought back into the first switching position at least within a short time when the internal combustion engine is started, even if, for example, part of the hydraulic medium has leaked out of the first hydraulic chamber while the internal combustion engine is at a standstill.

Insgesamt erlaubt die Erfindung eine Verbesserung des Startvorgangs einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine Optimierung bezüglich des Kraftstoffverbrauchs.Overall, the invention allows an improvement in the starting process of an internal combustion engine, in particular an optimization with regard to fuel consumption.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Drehzahl, insbesondere eine Leerlaufdrehzahl, der Brennkraftmaschine bei der Steuerung der Pumpe zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die Pumpe in der Weise zu steuern, dass der Ausgangsdruck an die Drehzahl, insbesondere die Leerlaufdrehzahl, der Brennkraftmaschine angepasst wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da der von der Pumpe erzeugte Ausgangsdruck im Allgemeinen auch von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig sein kann und somit der Ausgangsdruck besonders präzise, etwa zum Verändern der wirksamen Länge der Pleuelstange oder zum Aufrechterhalten einer eingestellten wirksamen Länge der Pleuelstange, eingestellt, insbesondere angepasst, werden kann.In a preferred embodiment, the control device is set up to take a speed, in particular an idling speed, of the internal combustion engine into account when controlling the pump. For example, the control device can be set up to control the pump in such a way that the output pressure is adapted to the speed, in particular the idling speed, of the internal combustion engine. This is particularly advantageous since the output pressure generated by the pump can generally also be dependent on the speed of the internal combustion engine and thus the output pressure is set particularly precisely, for example to change the effective length of the connecting rod or to maintain a set effective length of the connecting rod. in particular, can be adjusted.

Das System kann zu diesem Zweck etwa eine Drehzahlermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufweisen. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung eine Schnittstelle aufweisen, über welche die Drehzahl der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden kann. Alternativ kann ein Wert für die Leerlaufdrehzahl aber auch aus einem Speicher geladen werden.For this purpose, the system can have, for example, a speed determination device for determining the speed of the internal combustion engine. For example, the control device can have an interface via which the speed of the internal combustion engine can be provided. Alternatively, a value for the idling speed can also be loaded from a memory.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, bei Feststellen des Starts der Brennkraftmaschine die Drehzahl der Brennkraftmaschine, insbesondere über eine Leerlaufdrehzahl, zu erhöhen. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dabei dazu eingerichtet, die Drehzahl für eine vorgegebene Zeitdauer, insbesondere bis die längenverstellbare Pleuelstange ihre maximale wirksame Länge erreicht hat bzw. die erste Hydraulikkammer maximal befüllt ist, zu erhöhen. Aufgrund der erhöhten Drehzahl können beispielsweise höhere Massenkräfte auf die Pleuelstange wirken, die das Schalten in die erste Schaltstellung vereinfachen, insbesondere ein besonders sauberes und/oder beschleunigtes Schalten ermöglichen.In a further preferred embodiment, the control device is set up to increase the rotational speed of the internal combustion engine, in particular via an idling speed, when the start of the internal combustion engine is determined. The control device is preferably set up to increase the rotational speed for a predetermined period of time, in particular until the length-adjustable connecting rod has reached its maximum effective length or the first hydraulic chamber is filled to the maximum. Due to the increased speed, higher inertial forces can act on the connecting rod, for example, which simplify the shifting into the first shift position, in particular enabling particularly clean and / or accelerated shifting.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Pumpe in der Weise zu steuern, dass der Ausgangsdruck einen vorgegebenen Druckschwellenwert nicht erreicht oder überschreitet. Dabei ist der Druckschwellenwert vorzugsweise durch einen definierten Ansprechdruck vorgegebenen, bei dessen erreichen die Längenverstelleinrichtung zum Umschalten aus einem ersten Schaltzustand, in dem sich die erste Hydraulikkammer mit dem Hydraulikmedium füllt, etwa durch ein Auseinanderziehen der Pleuelstange durch die beim Hub eines Kolbens auf die Pleuelstange wirkende Massenkraft, in einen zweiten Schaltzustand, in dem sich die zweite Hydraulikkammer mit dem Hydraulikmedium füllt, etwa durch ein Zusammendrücken der Pleuelstange durch die beim Hub eines Kolbens auf die Pleuelstange wirkende Massenkraft, veranlasst wird. Dadurch kann ein ungewolltes Umschalten zuverlässig vermieden werden.In a further preferred embodiment, the control device is set up to control the pump in such a way that the outlet pressure does not reach or exceed a predetermined pressure threshold value. The pressure threshold is preferably predetermined by a defined response pressure, at which the length adjustment device for switching from a first switching state in which the first hydraulic chamber fills with the hydraulic medium, for example by pulling the connecting rod apart by the one acting on the connecting rod when a piston is lifted Mass force, in a second switching state, in which the second hydraulic chamber is filled with the hydraulic medium, for example by compressing the connecting rod by the mass force acting on the connecting rod when a piston is lifted. In this way, unwanted switching can be reliably avoided.

Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung dabei dazu eingerichtet sein, die Pumpe, vorzugsweise unter Berücksichtigung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, in der Weise zu steuern, dass ein möglichst hoher Ausgangsdruck unterhalb des vorgegebenen Druckschwellenwerts erzeugt wird. Beispielsweise kann ein Ausgangsdruck erzeugt werden, der wenigstens 85 % des vorgegebenen Druckschwellenwerts, vorzugsweise wenigstens 90 % des vorgegebenen Druckschwellenwerts, insbesondere wenigstens 95 % des vorgegebenen Druckschwellenwerts, beträgt. Dadurch kann das Auffüllen der ersten Hydraulikkammer nach dem Starten der Brennkraftmaschine beschleunigt werden.In particular, the control device can be set up to control the pump, preferably taking into account the speed of the internal combustion engine, in such a way that the highest possible output pressure is generated below the predetermined pressure threshold. For example, an output pressure can be generated which is at least 85% of the predetermined pressure threshold value, preferably at least 90% of the predetermined pressure threshold value, in particular at least 95% of the predetermined pressure threshold value. As a result, the filling of the first hydraulic chamber can be accelerated after starting the internal combustion engine.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, wobei die Pleuelstange zumindest einen ersten Pleuelteil und einen zweiten Pleuelteil aufweist und die beiden Pleuelteile mittels einer Längenverstelleinrichtung in Richtung einer Längsachse der Pleuelteile, insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind. Der erste Pleuelteil und der zweite Pleuelteil bilden dabei vorzugsweise eine erste Hydraulikkammer, die in einer ersten Schaltstellung der Pleuelstange, vorzugsweise maximal, mit einem Hydraulikmedium befüllt ist, und eine zweite Hydraulikkammer, die in einer zweiten Schaltstellung, vorzugsweise maximal, mit dem Hydraulikmedium befüllt ist. Das Verfahren weist in bevorzugter Weise die folgenden Arbeitsschritte auf: (i) Feststellen eines Starts der Brennkraftmaschine; und (ii) Veranlassen einer Pumpe, die die dazu eingerichtet ist, das Hydraulikmedium in einer Hydraulikzuleitung, über welche die Längenverstelleinrichtung mit dem Hydraulikmedium beschickbar ist, mit einem Ausgangsdruck zum Verschieben der beiden Pleuelteile zu- und/oder ineinander zu beaufschlagen, zur Erzeugung eines Ausgangsdrucks, durch den die erste Hydraulikkammer mit dem Hydraulikmedium befüllt wird, insbesondere bis zu einem maximalen Füllstand.A second aspect of the invention relates to a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston machine, the connecting rod having at least a first connecting rod part and a second connecting rod part and the two connecting rod parts by means of a length adjustment device in the direction of a longitudinal axis of the connecting rod parts, in particular are telescopically, to and / or into each other. The first connecting rod part and the second connecting rod part preferably form a first hydraulic chamber which is filled with a hydraulic medium in a first switching position of the connecting rod, preferably to a maximum, and a second hydraulic chamber which is filled with the hydraulic medium in a second switching position, preferably to a maximum . The method preferably has the following steps: ( i ) Determining a start of the internal combustion engine; and ( ii ) Causing a pump, which is set up to apply an output pressure for moving the two connecting rod parts to and / or into one another, in order to generate an output pressure, in a hydraulic feed line, via which the length adjustment device can be supplied with the hydraulic medium which the first hydraulic chamber is filled with the hydraulic medium, in particular up to a maximum fill level.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, mit einer längenverstellbaren Pleuelstange, die zumindest einen ersten Pleuelteil und einen zweiten Pleuelteil aufweist, wobei die beiden Pleuelteile mittels einer Längenverstelleinrichtung in Richtung einer Längsachse der Pleuelstange, insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, und einem System nach dem ersten Aspekt der Erfindung.A third aspect of the invention relates to an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, with a length-adjustable connecting rod which has at least a first connecting rod part and a second connecting rod part, the two connecting rod parts being closed and / or telescopically by means of a length adjustment device in the direction of a longitudinal axis of the connecting rod are slidable, and a system according to the first aspect of the invention.

Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, zumindest wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten und dritten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.The features and advantages described in relation to the first aspect of the invention and its advantageous embodiment also apply, at least where it makes technical sense, to the second and third aspects of the invention and its advantageous embodiment, and vice versa.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen wenigstens teilweise schematisch:

1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer längenverstellbaren Pleuelstange in einem Längsschnitt;
2a ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Längenverstelleinrichtung für eine längenverstellbare Pleuelstange in einer ersten Schaltstellung;
2b die Längenverstelleinrichtung aus 2a in einer zweiten Schaltstellung;
3 ein in einem Ölversorgungssystem einer Brennkraftmaschine integriertes erfindungsgemäßes System gemäß einer bevorzugten Ausführung; und
4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

The invention is explained in more detail below on the basis of non-limiting exemplary embodiments which are illustrated in the figures. In it at least partially show schematically:

1 a preferred embodiment of a length-adjustable connecting rod in a longitudinal section;
2a a preferred embodiment of a length adjustment device for a length-adjustable connecting rod in a first switching position;
2 B the length adjustment device 2a in a second switching position;
3rd an inventive system integrated in an oil supply system of an internal combustion engine according to a preferred embodiment; and
4th a preferred embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt eine längenverstellbare Pleuelstange 1 für eine Hubkolbenmaschine, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, mit einem kleinen Pleuelauge 2 für ein nicht weiter dargestelltes Kolbenbolzenlager und einem großen Pleuelauge 3 für ein nicht weiter dargestelltes Kurbelzapfenlager einer Brennkraftmaschine. Die Drehsymmetrieachsen des kleinen bzw. großen Pleuelauges 2, 3 sind mit 2a bzw. 3a bezeichnet. Die Längsachse der Pleuelstange 1 ist mit 1a, eine auf die Drehsymmetrieachsen 2a und 3a des kleinen und großen Pleuelauges 2, 3 normal stehende und die Längsachse 1a der Pleuelstange 1 beinhaltende Längsmittelebene - die Schwingebene - der Pleuelstange 1 ist mit ε bezeichnet. 1 shows a length-adjustable connecting rod 1 for a reciprocating piston machine, for example an internal combustion engine, with a small connecting rod eye 2nd for a piston pin bearing (not shown) and a large connecting rod eye 3rd for a crank pin bearing of an internal combustion engine, not shown. The rotational symmetry axes of the small and large connecting rod eyes 2nd , 3rd are designated 2a and 3a. The longitudinal axis of the connecting rod 1 is with 1a, one on the rotational symmetry axes 2a and 3a of the small and large connecting rod eyes 2nd , 3rd normal standing and the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 containing longitudinal median plane - the swing plane - of the connecting rod 1 is with ε designated.

Die Pleuelstange 1 weist einen oberen ersten Pleuelteil 4 mit dem kleinen Pleuelauge 2 und einen unteren zweiten Pleuelteil 5 mit dem großen Pleuelauge 3 auf. Der erste Pleuelteil 4 ist gegenüber dem zweiten Pleuelteil 5 zwischen einer mit einer ausgezogenen Lage korrespondierenden ersten Schaltstellung und einer in 1 dargestellten, mit einer eingeschobenen Lage korrespondierenden zweiten Schaltstellung um einen Verstellbereich ΔL in Richtung der Längsachse 1a der Pleuelstange 1 verstellbar. Im oberen ersten Pleuelteil 4 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Kolbenelement 6 beispielsweise mit einer durch eine Innensechskantschraube gebildeten Befestigungsschraube 7 befestigt.The connecting rod 1 has an upper first connecting rod part 4th with the small connecting rod eye 2nd and a lower second connecting rod part 5 with the big connecting rod eye 3rd on. The first connecting rod part 4th is opposite the second connecting rod part 5 between a first switching position corresponding to an extended position and one in 1 shown, with an inserted position corresponding second switching position by an adjustment range ΔL in the direction of the longitudinal axis 1a the connecting rod 1 adjustable. In the upper first connecting rod part 4th is a substantially cylindrical piston element 6 for example with a fastening screw formed by an Allen screw 7 attached.

Das Kolbenelement 6 ist in einem Führungszylinder 8 des unteren zweiten Pleuelteils 5 der Pleuelstange 1 axial verschiebbar geführt, wobei zwischen einer dem großen Pleuelauge 3 zugewandten ersten Stirnfläche 6a des Kolbenelementes 6 und dem zweiten Pleuelteil 5 in zumindest einer Lage der beiden Pleuelteile 4, 5 eine erste Hydraulikkammer 9 aufgespannt wird. Das als Stufenkolben ausgebildete Kolbenelement 6 weist eine dem kleinen Pleuelauge 2 zugewandte zweite Stirnfläche 6b auf, welche an eine zweite Hydraulikkammer 10 grenzt, deren zylindrische Mantelfläche vom Führungszylinder 8 des zweiten Pleuelteils 5 gebildet wird. Unter einem Stufenkolben wird im Allgemeinen ein Kolben - im vorliegenden Fall ein „zweiseitig wirkender Kolben“ - mit unterschiedlich großen Wirkflächen verstanden, wobei eine der Wirkflächen (hier: die gegen die zweite Hydraulikkammer 10 orientierte Wirkfläche) als Ringfläche und die andere Wirkfläche als Kreisfläche ausgebildet ist. Durch die unterschiedlichen Wirkflächen lassen sich verschiedene Druckverhältnisse realisieren.The piston element 6 is in a guide cylinder 8th the lower second connecting rod part 5 the connecting rod 1 guided axially displaceable, being between one of the large connecting rod eyes 3rd facing first face 6a of the piston element 6 and the second connecting rod part 5 in at least one position of the two connecting rod parts 4th , 5 a first hydraulic chamber 9 is spanned. That as a step piston trained piston element 6 shows one to the small connecting rod eye 2nd facing second face 6b on to a second hydraulic chamber 10th borders, the cylindrical outer surface of the guide cylinder 8th of the second connecting rod part 5 is formed. A stepped piston is generally understood to mean a piston - in the present case a “double-acting piston” - with active surfaces of different sizes, one of the active surfaces (here: against the second hydraulic chamber 10th oriented effective area) as an annular area and the other effective area as a circular area. Different pressure ratios can be achieved due to the different effective areas.

Die erste und zweite Stirnfläche 6a, 6b bilden Druckangriffsflächen für ein in die Hydraulikkammern 9, 10 geleitetes und unter Druck stehendes Hydraulikmedium, beispielsweise Motoröl.The first and second face 6a , 6b form pressure application surfaces for one in the hydraulic chambers 9 , 10th conducted and pressurized hydraulic medium, such as engine oil.

In die erste Hydraulikkammer 9 mündet ein erster Ölkanal 11 und in die zweite Hydraulikkammer 10 ein zweiter Ölkanal 12 ein.In the first hydraulic chamber 9 a first oil channel opens 11 and into the second hydraulic chamber 10th a second oil channel 12th a.

Die Ölversorgung des ersten und zweiten Ölkanals 11, 12 erfolgt über die Hydraulikzuleitung 13, welche vom Pleuellager 3b des großen Pleuelauges 3 ausgeht und somit mit dem nicht weiter dargestellten Kurbelzapfenlager strömungsverbunden ist, sowie über mit der Hydraulikzuleitung 13 verbundene Verbindungskanäle 14, 15.The oil supply to the first and second oil channels 11 , 12th takes place via the hydraulic feed line 13 which from the connecting rod bearing 3b of the big connecting rod eye 3rd goes out and is thus fluidly connected to the crank pin bearing, not shown, and via the hydraulic supply line 13 connected connection channels 14 , 15 .

Zur Steuerung der Drücke in der ersten und zweiten Hydraulikkammer 9, 10 ist eine Längenverstelleinrichtung 16 in der Pleuelstange 1, und zwar im unteren zweiten Pleuelteil 5, vorgesehen, welche im Strömungsweg zwischen dem ersten Verbindungskanal 14 und dem ersten Ölkanal 11 ein erstes Ventil 17 mit einem ersten Ventilraum 18 aufweist, in welchem ein durch eine erste Ventilfeder 19 vorgespannter erster Ventilkörper 20 gegen einen ersten Ventilsitz 21 gedrückt wird. In den ersten Ventilraum 18 mündet der erste Ölkanal 11 ein. Weiterhin weist die Längenverstelleinrichtung 16 ein zweites Ventil 22 mit einem zweiten Ventilraum 23 auf, in welchem ein durch eine zweite Ventilfeder 24 vorgespannter zweiter Ventilkörper 25 gegen einen zweiten Ventilsitz 26 gedrückt wird, wobei der zweite Ölkanal 12 in den zweiten Ventilraum 23 einmündet. Weiterhin weist die Längenverstelleinrichtung 16 eine Verbindungseinrichtung 27 zwischen dem ersten Ventil 17 und dem zweiten Ventil 22 mit zumindest einem Verbindungselement 28 auf, welches in den Ausführungsbeispielen durch eine normal zur Längsachse 1a, insbesondere in einer Längsmittelebene ε der Pleuelstange 1 angeordnete Verbindungsstange 29 gebildet ist. Das Verbindungselement 28 ist fest mit einem in einem Steuerzylinder 30 verschiebbaren Steuerkolben 31 verbunden. Der durch eine Rückstellfeder 32 federbelastete Steuerkolben 31 grenzt an einen Steuerraum 33, in den eine mit der Hydraulikzuleitung 13 bzw. dem Verbindungskanal 15 verbundene Steuerleitung 34 einmündet. Die Ventilkörper 20 bzw. 25 und die Verbindungseinrichtung 27 sind getrennte Bauteile. Dadurch ist die Verbindungseinrichtung 27 in zumindest einer in 2a gezeigten ersten Verschiebestellung des Verbindungselementes 28 vom zweiten Ventilkörper 25 und in einer in 2b gezeigten zweiten Verschiebestellung vom ersten Ventilkörper 20 beabstandet.To control the pressures in the first and second hydraulic chambers 9 , 10th is a length adjustment device 16 in the connecting rod 1 , in the lower second connecting rod part 5 , which is provided in the flow path between the first connecting channel 14 and the first oil channel 11 a first valve 17th with a first valve space 18th has, in which by a first valve spring 19th preloaded first valve body 20th against a first valve seat 21 is pressed. In the first valve room 18th the first oil channel opens 11 a. Furthermore, the length adjustment device 16 a second valve 22 with a second valve chamber 23 on, in which a by a second valve spring 24th preloaded second valve body 25th against a second valve seat 26 is pressed, the second oil channel 12th in the second valve chamber 23 flows into. Furthermore, the length adjustment device 16 a connection device 27 between the first valve 17th and the second valve 22 with at least one connecting element 28 on, which in the exemplary embodiments by a normal to the longitudinal axis 1a , especially in a median longitudinal plane ε the connecting rod 1 arranged connecting rod 29 is formed. The connecting element 28 is fixed with one in a control cylinder 30th sliding control piston 31 connected. The one by a return spring 32 spring-loaded control piston 31 borders on a control room 33 , in the one with the hydraulic supply line 13 or the connecting channel 15 connected control line 34 flows into. The valve body 20th respectively. 25th and the connector 27 are separate components. This makes the connection device 27 in at least one in 2a shown first displacement position of the connecting element 28 from the second valve body 25th and in one in 2 B shown second displacement position of the first valve body 20th spaced.

Die ersten und zweiten Ventilkörper 20, 25 der ersten und zweiten Ventile 17, 22 werden bevorzugt durch Kugeln gebildet.The first and second valve bodies 20th , 25th of the first and second valves 17th , 22 are preferably formed by balls.

Durch die Ventilkörper 20, 25 der ersten und zweiten Ventile 17, 22 werden die Strömungsverbindungen zwischen dem ersten Zuführkanal 14 und dem ersten Ölkanal 11 bzw. zwischen dem zweiten Zuführkanal 15 und dem zweiten Ölkanal 12 geöffnet oder verschlossen. Der beispielsweise aus Kunststoff bestehende Steuerkolben 31 wird von einem Ausgangsdruck in der Hydraulikzuleitung 13, z.B. vom Öldruck der Brennkraftmaschine, betätigt.Through the valve body 20th , 25th of the first and second valves 17th , 22 become the flow connections between the first feed channel 14 and the first oil channel 11 or between the second feed channel 15 and the second oil channel 12th opened or closed. The control piston, for example made of plastic 31 is determined by an outlet pressure in the hydraulic supply line 13 , for example operated by the oil pressure of the internal combustion engine.

Wenn der Öldruck - beispielsweise bei Leichtlast - unter einem definierten Ansprechdruck (von zum Beispiel 1,8 bar) gehalten wird, bleibt der Steuerkolben 31 in seiner in 2b dargestellten zweiten Stellung stehen, weil die Federkraft der Rückstellfeder 32 größer ist als die Kraft auf die Stirnfläche des Steuerkolbens 31 als Folge des Öldrucks in der Steuerleitung 34. In diesem Fall hält die Verbindungsstange 29, die mit dem Steuerkolben 31 fest - beispielsweise durch einen Presssitz - verbunden ist, den Ventilkörper 25 für die Verbindung zur zweiten Hydraulikkammer 10 über den zweiten Ölkanal 12 geöffnet, während der erste Ventilkörper 20 des ersten Ventils 17 für die Verbindung zur ersten Hydraulikkammer 9 durch die erste Ventilfeder 19 geschlossen bleibt.If the oil pressure is kept under a defined response pressure (e.g. 1.8 bar), for example at light load, the control piston remains 31 in his in 2 B shown second position are because of the spring force of the return spring 32 is greater than the force on the face of the control piston 31 as a result of the oil pressure in the control line 34 . In this case the connecting rod stops 29 that with the control piston 31 firmly - for example by a press fit - the valve body 25th for the connection to the second hydraulic chamber 10th over the second oil channel 12th opened while the first valve body 20th of the first valve 17th for the connection to the first hydraulic chamber 9 through the first valve spring 19th remains closed.

Während der Hubbewegung wirkt im Bereich des oberen Totpunktes des nicht weiter dargestellten Kolbens eine Massenkraft auf die Pleuelstange 1, welche den ersten Pleuelteil samt Kolben 6 - in 1, 2a und 2b betrachtet - und damit das kleine Auge nach oben zieht. Dabei wird Öl über das eigentlich geschlossene erste Ventil 21 angesaugt, indem der erste Ventilkörper 20 durch die in der ersten Hydraulikkammer 9 entstehende Sogwirkung entgegen der Rückstellkraft der ersten Ventilfeder 19 angehoben wird; die untere erste Hydraulikkammer 9 füllt sich dabei über den ersten Ölkanal 11 mit Öl, während Öl aus der oberen zweiten Hydraulikkammer 10 in den zweiten Ölkanal 12 gepresst wird. Die Pleuelstange 1 wird dadurch länger. Der Ölfluss in den Ölkanälen 11, 12 ist durch Pfeile in 2b dargestellt.During the stroke movement, a mass force acts on the connecting rod in the area of the top dead center of the piston (not shown further) 1 , which the first connecting rod part including piston 6 - in 1 , 2a and 2 B considered - and thus pulls the little eye up. In doing so, oil flows through the actually closed first valve 21 sucked in by the first valve body 20th through that in the first hydraulic chamber 9 resulting suction against the restoring force of the first valve spring 19th is raised; the lower first hydraulic chamber 9 fills up through the first oil channel 11 with oil while oil from the upper second hydraulic chamber 10th in the second oil channel 12th is pressed. The connecting rod 1 it gets longer. The oil flow in the oil channels 11 , 12th is in by arrows 2 B shown.

Wenn der Öldruck bei höherer Motorlast auf ein höheres Niveau steigt, wird die Rückstellfeder 32 des Steuerkolbens 31 komprimiert, wobei sich der Steuerkolben 31 bis zu einem linken Anschlag des Steuerzylinders 30 bewegt.When the oil pressure rises to a higher level with higher engine load, the return spring 32 of the control piston 31 compressed, with the control piston 31 up to a left stop of the control cylinder 30th emotional.

In dieser Stellung drückt die Verbindungsstange 29 den ersten Ventilkörper 20 des ersten Ventils 17 auf, welches die untere erste Hydraulikkammer 9 mit dem Ölversorgungskanal 13 verbindet. Dadurch kann das Öl aus der ersten Hydraulikkammer 9 in die Hydraulikzuleitung 13 und somit weiter ins Ölversorgungssystem zurückfließen. Da die Verbindungsstange 29 vom zweiten Ventilkörper 25 abgehoben ist und somit der zweite Ventilkörper durch die Rückstellkraft der zweiten Ventilfeder 24 auf den zweiten Ventilsitz 26 gepresst ist, ist das zweite Ventil 22 geschlossen; bei jeder Zündung wird der Kolben 6 heruntergedrückt und Öl in die zweite Hydraulikkammer 10 durch die Sogwirkung in der zweiten Hydraulikkammer 10 über das eigentlich geschlossene zweite Ventil 22 durch den entgegen der Kraft der zweiten Ventilfeder 24 abhebenden zweiten Ventilkörper 25 angesaugt bis die zweite Hydraulikkammer 10 mit Öl gefüllt ist. Die Strömung des Öls ist durch Pfeile in 2a angedeutet. In dieser Position ist die Pleuelstange 1 kürzer.The connecting rod presses in this position 29 the first valve body 20th of the first valve 17th on which is the lower first hydraulic chamber 9 with the oil supply channel 13 connects. This allows the oil from the first hydraulic chamber 9 into the hydraulic supply line 13 and thus flow back into the oil supply system. Because the connecting rod 29 from the second valve body 25th is lifted and thus the second valve body by the restoring force of the second valve spring 24th to the second valve seat 26 is pressed is the second valve 22 closed; with each ignition, the piston 6 pressed down and oil into the second hydraulic chamber 10th due to the suction effect in the second hydraulic chamber 10th via the actually closed second valve 22 by counter to the force of the second valve spring 24th lifting second valve body 25th sucked up to the second hydraulic chamber 10th is filled with oil. The flow of the oil is indicated by arrows 2a indicated. The connecting rod is in this position 1 shorter.

Wenn der Öldruck im Ölsystem wieder gesenkt wird, expandiert die Rückstellfeder 32 des Steuerkolbens 31 (2b) und der Steuerkolben 31 rückt - wie in 2b betrachtet - nach rechts, wobei das zweite Ventil 22 für die zweite Hydraulikkammer 10 geöffnet und das erste Ventil 17 für die erste Hydraulikkammer 9 geschlossen wird. Die erste Hydraulikkammer 9 pumpt sich wieder in der beschriebenen Weise durch die auf den zweiten Pleuelteil und das Kolbenelement 6 im oberen Totpunkt des Kolbens wirkenden Massenkräfte auf und die Pleuelstange 1 wird wieder länger.When the oil pressure in the oil system is reduced again, the return spring expands 32 of the control piston 31 ( 2 B) and the control piston 31 moves - like in 2 B viewed - to the right, with the second valve 22 for the second hydraulic chamber 10th opened and the first valve 17th for the first hydraulic chamber 9 is closed. The first hydraulic chamber 9 pumps itself again in the manner described through onto the second connecting rod part and the piston element 6 In the top dead center of the piston acting mass forces and the connecting rod 1 is getting longer again.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes System 100 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung im Zusammenspiel mit einem Ölversorgungssystem 101. Dabei ist das Ölversorgungssystem 101 dazu eingerichtet, Kurbelwellenlager K einer Kurbelwelle 50 einer Brennkraftmaschine mit Öl, etwa Motoröl, zu versorgen, welches über eine Hauptölleitung 102 bereitgestellt wird. Von der Hauptölleitung 102, die beispielsweise mit einer Motorölwanne 38 strömungsverbunden ist (hier nicht gezeigt), zweigen Ölzuleitungen 102a zu den Kurbelwellenlagern K ab, die über als gestrichelte Linien angedeutete Zuleitungskanäle 104 in der Kurbelwelle 50 mit Kurbelzapfenlagern 3c in Strömungsverbindung stehen. An den derart mit dem Öl geschmierten Kurbelzapfenlagern 3c der Kurbelwelle 50 ist jeweils eine längenverstellbare Pleuelstange (siehe 1) mittels eines großen Pleuelauges schwenkbar gelagert. 3rd shows a system according to the invention 100 according to a first preferred embodiment in interaction with an oil supply system 101 . Here is the oil supply system 101 set up crankshaft bearings K a crankshaft 50 to supply an internal combustion engine with oil, such as engine oil, which is supplied via a main oil line 102 provided. From the main oil line 102 that, for example, with an engine oil pan 38 is connected to the flow (not shown here), branch oil supply lines 102a to the crankshaft bearings K from, via the supply channels indicated as dashed lines 104 in the crankshaft 50 with crank pin bearings 3c to be in flow communication. On the crank pin bearings lubricated with the oil 3c the crankshaft 50 is a length-adjustable connecting rod (see 1 ) pivoted by means of a large connecting rod eye.

Wie im Zusammenhang mit 1 ausführlich erläutert, kann die, insbesondere wirksame, Länge der längenverstellbaren Pleuelstangen über den Öldruck in den Kurbelzapfenlagern 3c, mit dessen Hilfe Längenverstelleinrichtungen (siehe 1, 2a und 2b) in den Pleuelstangen betätigt und so erste und zweite Hydraulikkammern in den Pleuelstangen selektiv mit dem Öl beschickt werden können, reguliert werden. Der von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Öldruck, beispielsweise zwischen 1,5 und 4,5 bar, reicht jedoch gegebenenfalls nicht aus, um die Längenverstelleinrichtungen zuverlässig betätigen zu können.As related to 1 explained in detail, the, in particular effective, length of the length-adjustable connecting rods on the oil pressure in the crank pin bearings 3c , with the help of which length adjustment devices (see 1 , 2a and 2 B) actuated in the connecting rods and thus the first and second hydraulic chambers in the connecting rods can be selectively charged with the oil. The oil pressure depending on the speed of the internal combustion engine, for example between 1.5 and 4.5 bar, may not be sufficient, however, to be able to reliably operate the length adjustment devices.

Daher stehen die Längenverstelleinrichtungen über die Hydraulikzuleitung 13 im vorliegenden Beispiel mit einer Pumpe 35, insbesondere einer elektrisch betätigbaren Pumpe, in Strömungsverbindung, so dass die Längenverstelleinrichtungen über den in der Hauptölleitung 102 vorliegenden Öldruck hinaus mit einem Hydraulikmedium H beschickbar sind, das vorzugsweise mit einem gegenüber dem Öldruck in der Hauptölleitung 102 erhöhten Ausgangsdruck beaufschlagt ist. Somit können, insbesondere unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, auch höhere Drücke zur Betätigung der Längenverstelleinrichtungen, beispielsweise zwischen 4,5 und 6 bar oder mehr, erzielt werden. In den Ölzuleitungen 102a angeordnete Rückschlagventile 103 verhindern dabei den Abfluss des Hydraulikmediums über die Hauptölleitung 102 bzw. einen Druckabfall.The length adjustment devices are therefore located above the hydraulic feed line 13 in the present example with a pump 35 , in particular an electrically operated pump, in flow connection, so that the length adjustment devices over the in the main oil line 102 existing oil pressure with a hydraulic medium H can be loaded, preferably with a compared to the oil pressure in the main oil line 102 increased outlet pressure is applied. Thus, in particular regardless of the speed of the internal combustion engine, higher pressures for actuating the length adjustment devices, for example between 4.5 and 6 bar or more, can be achieved. In the oil supply lines 102a arranged check valves 103 prevent the hydraulic medium from flowing out via the main oil line 102 or a pressure drop.

Das mit dem Ausgangsdruck beaufschlagte Hydraulikmedium H strömt durch einen Filter 39 und kann in einem Druckspeicher 40 gespeichert werden. Ein, insbesondere elektrisch ansteuerbares, 2/2-Wegeventil 41 kann im Bedarfsfall eine Strömungsverbindung zwischen der Pumpe 35 bzw. dem Druckspeicher 40 und der Hydraulikzuleitung 13 herstellen bzw. unterbrechen. Ein Hydraulikrückschlagventil 42 ist dazu eingerichtet, einen Druckabfall in der Hydraulikzuleitung 13 zu verhindern, auch wenn die Pumpe 35 nicht betrieben wird.The hydraulic medium charged with the outlet pressure H flows through a filter 39 and can be in a pressure accumulator 40 get saved. One, in particular electrically controllable, 2/2-way valve 41 If necessary, there can be a flow connection between the pump 35 or the pressure accumulator 40 and the hydraulic supply line 13 establish or interrupt. A hydraulic check valve 42 is set up to a pressure drop in the hydraulic supply line 13 to prevent even if the pump 35 is not operated.

Bei dem Hydraulikmedium H handelt es sich vorzugsweise ebenfalls um Öl, insbesondere Motoröl, welches auf einer Eingangsseite der Pumpe 35 aus einem Hydraulikmediumreservoir entnommen wird. Bei dem Hydraulikmediumreservoir kann es sich insbesondere, wie im vorliegenden Beispiel, um die Motorölwanne 38 handeln, aus der vorzugsweise auch das Öl zur Versorgung der Hauptölleitung 102 entnommen wird.With the hydraulic medium H it is preferably also oil, in particular motor oil, which is on an inlet side of the pump 35 is removed from a hydraulic medium reservoir. The hydraulic medium reservoir can, in particular, as in the present example, be the engine oil pan 38 act from which preferably also the oil to supply the main oil line 102 is removed.

Die Pumpe 35 ist vorzugsweise durch eine Steuerungseinrichtung 36 steuerbar, insbesondere regelbar. Die Steuerungseinrichtung 36 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, einen Start der Brennkraftmaschine festzustellen und die Pumpe 35 daraufhin zur Erzeugung eines Ausgangsdrucks zu veranlassen, durch den die erste Hydraulikkammer maximal mit dem Hydraulikmedium befüllt wird. Mit anderen Worten kann die Steuerungseinrichtung 36 dazu eingerichtet sein, die Pumpe 35 in der Weise zu steuern, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine ein Ausgangsdruck in der Hydraulikzuleitung 13 erzeugt wird, der größer ist als der in der Hauptölleitung 102 vorliegende Öldruck, jedoch geringer als ein definierter Ansprechdruck, bei dem die Längenverstelleinrichtungen betätigt werden und die Pleuelstangen daraufhin von einer ersten, langen Schaltstellung in eine zweite, kurze Schaltstellung wechseln. Durch den, insbesondere gegenüber dem in der Hauptleitung 102 vorliegenden Öldruck, erhöhten Ausgangsdruck in der Hydraulikzuleitung 13 kann die erste Hydraulikkammer besonders zuverlässig und schnell befüllt bzw. die erste, lange Schaltstellung nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine aufrechterhalten werden. Der erhöhte Ausgangsdruck in der Hydraulikzuleitung 13 kann insbesondere die während der Hubbewegung der Kolben auf die Pleuelstangen im Bereich des oberen Totpunkts wirkenden Massenkräfte, welche ein Auseinanderziehen der längenverstellbaren Pleuelstangen bewirken, unterstützen.The pump 35 is preferably by a control device 36 controllable, especially controllable. The control device 36 can in particular be set up to determine a start of the internal combustion engine and the pump 35 then cause an output pressure to be generated by which the first hydraulic chamber is maximally filled with the hydraulic medium. With in other words, the control device 36 to be set up the pump 35 to control in such a way that an output pressure in the hydraulic supply line after starting the internal combustion engine 13 is generated that is larger than that in the main oil line 102 Oil pressure present, but less than a defined response pressure at which the length adjustment devices are actuated and the connecting rods then change from a first, long switching position to a second, short switching position. Through the, especially compared to that in the main line 102 existing oil pressure, increased outlet pressure in the hydraulic supply line 13 the first hydraulic chamber can be filled particularly reliably and quickly, or the first, long switching position can be maintained after the internal combustion engine has been started up. The increased outlet pressure in the hydraulic supply line 13 can in particular support the inertial forces which act on the connecting rods in the area of the top dead center during the stroke movement of the pistons and which cause the length-adjustable connecting rods to be pulled apart.

4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 110 zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Brennkraftmaschine, wobei die Pleuelstange zumindest einen ersten Pleuelteil, einen zweiten Pleuelteil und eine Längenverstelleinrichtung zum Verschieben des ersten Pleuelteils relativ zum zweiten Pleuelteil aufweist, indem in einem ersten Schaltzustand der Längenverstelleinrichtung eine vom ersten und zweiten Pleuelteil gebildete erste Hydraulikkammer mit einem Hydraulikmedium befüllbar ist und in einem zweiten Schaltzustand der Längenverstelleinrichtung eine vom ersten und zweiten Pleuelteil gebildete zweite Hydraulikkammer mit einem Hydraulikmedium befüllbar ist. Wenn sich die erste Hydraulikkammer maximal mit Hydraulikmedium befüllt hat, etwa durch beim Hub auf die Pleuelstange wirkende Massenkräfte, liegt die Pleuelstange dabei in einer ersten, langen Schaltstellung vor. Wenn sich dagegen die zweite Hydraulikkammer maximal mit Hydraulikmedium befüllt hat, etwa durch beim Hub auf die Pleuelstange wirkende Massenkräfte, liegt die Pleuelstange dabei in einer zweiten, kurzen Schaltstellung vor. 4th shows a preferred embodiment of a method according to the invention 110 for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for an internal combustion engine, the connecting rod having at least a first connecting rod part, a second connecting rod part and a length adjusting device for displacing the first connecting rod part relative to the second connecting rod part, in a first switching state of the length adjusting device one of the first and second connecting rod parts The first hydraulic chamber formed can be filled with a hydraulic medium and, in a second switching state of the length adjustment device, a second hydraulic chamber formed by the first and second connecting rod parts can be filled with a hydraulic medium. When the first hydraulic chamber has filled to the maximum with hydraulic medium, for example due to inertial forces acting on the connecting rod during the stroke, the connecting rod is in a first, long switching position. If, on the other hand, the second hydraulic chamber has filled to the maximum with hydraulic medium, for example due to mass forces acting on the connecting rod during the stroke, the connecting rod is in a second, short switching position.

In einem Verfahrensschritt S1 wird ein Start der Brennkraftmaschine von einer Steuerungseinrichtung, etwa einem Motorsteuergerät (ECU), festgestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird daraufhin eine Pumpe, welche mit der Längenverstelleinrichtung über eine Hydraulikzuleitung strömungsverbunden und dazu eingerichtet ist, das Hydraulikmedium in der Hydraulikzuleitung mit einem Ausgangsdruck zu beaufschlagen, in Betrieb genommen. Die Pumpe kann dabei insbesondere in der Weise, z.B. von der Steuerungseinrichtung, gesteuert werden, dass der erzeugte Ausgangsdruck in der Hydraulikleitung höher ist als ein durch den Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugter Öldruck in einem Ölversorgungssystem der Brennkraftmaschine. Dadurch kann eine maximale Befüllung der ersten Hydraulikkammer und somit eine maximale wirksame Länge Pleuelstange unterstützt, insbesondere erreicht, werden.In one step S1 a start of the internal combustion engine is determined by a control device, such as an engine control unit (ECU). In a further step S2 a pump, which is connected to the length adjustment device via a hydraulic supply line and is set up to apply an outlet pressure to the hydraulic medium in the hydraulic supply line, is then put into operation. The pump can in particular be controlled in such a way, for example by the control device, that the output pressure generated in the hydraulic line is higher than an oil pressure generated by the operation of the internal combustion engine in an oil supply system of the internal combustion engine. As a result, a maximum filling of the first hydraulic chamber and thus a maximum effective length of the connecting rod can be supported, in particular achieved.

In einem weiteren Verfahrensschritt S3, der insbesondere zeitgleich mit dem Verfahrensschritt S2 ausgeführt werden kann, wird vorzugsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine, insbesondere über die Leerlaufdrehzahl hinaus, erhöht, etwa indem die Steuerungseinrichtung die Brennkraftmaschine entsprechend ansteuert. Mit der Drehzahl erhöht sich auch der Öldruck im Ölversorgungssystem der Brennkraftmaschine. Entsprechend kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein, den von der Pumpe erzeugten Ausgangsdruck durch eine entsprechende Steuerung der Pumpe, etwa durch Drosselung der Pumpe, zu regulieren, damit der auf die Längenverstelleinrichtung wirkende Ausgangsdruck einen definierten Ansprechdruck, bei welchem die Längenverstelleinrichtung betätigt und die Pleuelstange aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung überführt wird, nicht erreicht oder überschreitet. Das Steuern der Pumpe in Abhängigkeit der, gegebenenfalls eingestellten, Drehzahl der Brennkraftmaschine durch die Steuerungseinrichtung ist durch den gestrichelten Pfeil angedeutet.In a further step S3 which, in particular, coincides with the method step S2 can be carried out, the speed of the internal combustion engine is preferably increased, in particular beyond the idling speed, for example by the control device driving the internal combustion engine accordingly. The oil pressure in the oil supply system of the internal combustion engine also increases with the speed. Accordingly, the control device can be set up to regulate the output pressure generated by the pump by appropriate control of the pump, for example by throttling the pump, so that the output pressure acting on the length adjustment device has a defined response pressure at which the length adjustment device actuates and the connecting rod is off the first switching position is transferred to the second switching position, not reached or exceeded. The control of the pump as a function of the optionally set speed of the internal combustion engine by the control device is indicated by the dashed arrow.

BezugszeichenlisteReference list

11: längenverstellbare Pleuelstangeadjustable connecting rod
1a1a: Längsachse der PleuelstangeLongitudinal axis of the connecting rod
22nd: kleines Pleuelaugesmall connecting rod eye
2a2a: Drehsymmetrieachse des kleinen PleuelaugesAxis of rotation of the small connecting rod eye
33rd: großes Pleuelaugelarge connecting rod eye
3a3a: Drehsymmetrieachse des großen PleuelaugesAxis of rotation of the large connecting rod eye
3b3b: PleuellagerConnecting rod bearings
3c3c: KurbelzapfenlagerCrankpin bearing
44th: erster Pleuelteilfirst connecting rod part
55: zweiter Pleuelteilsecond connecting rod part
66: KolbenelementPiston element
6a, 6b6a, 6b: erste, zweite Stirnseitefirst, second face
77: BefestigungsschraubeFastening screw
88th: FührungszylinderGuide cylinder
99: erste Hydraulikkammerfirst hydraulic chamber
1010th: zweite Hydraulikkammersecond hydraulic chamber
11 11: erster Ölkanalfirst oil channel
1212th: zweiter Ölkanalsecond oil channel
1313: HydraulikzuleitungHydraulic supply line
14, 1514, 15: VerbindungskanäleConnecting channels
1616: LängenverstelleinrichtungLength adjustment device
1717th: erstes Ventilfirst valve
1818th: erster Ventilraumfirst valve chamber
1919th: erste Ventilfederfirst valve spring
2020th: erster Ventilkörperfirst valve body
2121: erster Ventilsitzfirst valve seat
2222: zweites Ventilsecond valve
2323: zweiter Ventilraumsecond valve chamber
2424th: zweite Ventilfedersecond valve spring
2525th: zweite Ventilkörpersecond valve body
2626: zweiter Ventilsitzsecond valve seat
2727: VerbindungseinrichtungConnecting device
2828: VerbindungselementFastener
2929: VerbindungsstangeConnecting rod
3030th: SteuerzylinderControl cylinder
3131: SteuerkolbenControl piston
3232: RückstellfederReturn spring
3333: SteuerraumControl room
3434: SteuerleitungControl line
3535: DruckregulierungseinrichtungPressure regulating device
3636: SteuerungseinrichtungControl device
3838: MotorölwanneEngine oil pan
3939: Filterfilter
4040: DruckspeicherPressure accumulator
4141: 2/2 Wegeventil2/2 way valve
4242: Hydraulikrückschlagventil Hydraulic check valve
5050: Kurbelwelle crankshaft
100100: System system
101101: ÖlversorgungssystemOil supply system
102102: HauptölleitungMain oil pipe
102a102a: ÖlzuleitungOil supply
103103: Rückschlagventilcheck valve
104104: Zuleitungskanäle Supply channels
110110: Verfahren method
S1-S3S1-S3: VerfahrensschritteProcedural steps
KK: KurbelwellenlagerCrankshaft bearings
HH: HydraulikmediumHydraulic medium
εε: LängsmittelebeneLongitudinal median plane
ΔLΔL: VerstellbereichAdjustment range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

AT 511803 B1 [0003]

Claims

System (100) for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod (1) for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston machine, the connecting rod (1) having at least a first connecting rod part (4) and a second connecting rod part (5) and the two connecting rod parts (4, 5) by means of a length adjustment device (16) in the direction of a longitudinal axis (1a) of the connecting rod parts (4, 5), in particular telescopically, to and / or into each other and the two connecting rod parts (4, 5) a first hydraulic chamber (9), which is filled with a hydraulic medium (H) in a first switching position of the connecting rod (1), and form a second hydraulic chamber (10) which is filled with the hydraulic medium (H) in a second switching position of the connecting rod (1), the System (100) has: at least one hydraulic feed line (13), via which the length adjustment device (16), in particular the first hydraulic chamber (9) and the second hydraulic chamber (10), can be loaded, preferably selectively, with a hydraulic medium (H); -a pump (35), which is set up to supply the hydraulic medium (H) in the hydraulic feed line (13) with an outlet pressure for moving the two connecting rod parts (4, 5) to and / or into one another, in particular for transferring the connecting rod from the to apply the first switching position to the second switching position and vice versa and / or to maintain the second switching position; - A control device (36), which is set up to determine a starting of the internal combustion engine and then to cause the pump (35) to generate an output pressure at which the first hydraulic chamber (9) is filled with the hydraulic medium, in particular up to a maximum Level.

System (100) according to Claim 1 The control device (36) is set up to take a speed, in particular an idling speed, of the internal combustion engine into account when controlling the pump (35).

System (100) according to one of the Claims 1 or 2nd The control device (35) is set up to increase the speed of the internal combustion engine, in particular via an idling speed, when the start of the internal combustion engine is determined.

System (100) according to one of the preceding claims, wherein the control device (36) is set up to control the pump (35) in such a way that the outlet pressure does not reach or exceed a predetermined pressure threshold value.

Method (110) for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod (1) for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston machine, the connecting rod (1) having at least a first connecting rod part (4) and a second connecting rod part (5) and the two connecting rod parts (4, 5) by means of a length adjustment device (16) in the direction of a longitudinal axis (1a) of the connecting rod parts (4, 5), in particular telescopically, to and / or into each other and the two connecting rod parts (4, 5) a first hydraulic chamber (9), which is filled with a hydraulic medium (H) in a first switching position of the connecting rod (1), and form a second hydraulic chamber (10) which is filled with the hydraulic medium (H) in a second switching position, the method comprising the following working steps : Determining (S1) a start of the internal combustion engine; and -Starting (S2) a pump (35) which is set up to move the hydraulic medium (H) in a hydraulic feed line (13) via which the length adjustment device (13) can be fed with the hydraulic medium (H) the two connecting rod parts (4, 5) to be loaded and / or into each other to generate an output pressure at which the first hydraulic chamber (9) is filled with the hydraulic medium (H), in particular up to a maximum fill level.

Procedure according to Claim 5 , the speed of the internal combustion engine being increased, in particular via an idling speed, upon detection of a start of the internal combustion engine.

Procedure according to Claim 5 or 6 , the pump being controlled such that the outlet pressure does not reach or exceed a predetermined pressure threshold.

Internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, with a length-adjustable connecting rod (1) which has at least a first connecting rod part (4) and a second connecting rod part (5), the two connecting rod parts (4, 5) being adjusted in the direction of a longitudinal axis (16) by means of a length adjustment device (16) 1a) the connecting rod (1), in particular telescopically, can be moved towards and / or into one another, and a system (100) according to one of the Claims 1 to 4th .