WO2020113252A1 - System und verfahren zum einstellen einer wirksamen länge einer pleuelstange mittels schmiermittelversorgung - Google Patents

System und verfahren zum einstellen einer wirksamen länge einer pleuelstange mittels schmiermittelversorgung Download PDF

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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/22—Internal combustion engines

Definitions

  • 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.
  • document AT 511 803 B1 discloses a connecting rod that can be displaced in length for an internal combustion engine with two connecting rod parts that can be telescopically pushed into one another, a high-pressure chamber spanning between the first and the second connecting rod parts, into which a first oil channel opens.
  • 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 engine, the connecting rod having at least a first connecting rod part and a second connecting rod part.
  • the two connecting rod parts can preferably be displaced in and out of one another, in particular telescopically, by means of a length adjustment device, in particular hydraulically actuated, in the direction of a longitudinal axis of the connecting rod parts.
  • a lubricant supply arrangement is preferably provided, via which at least one crankshaft bearing and / or crankpin bearing of the internal combustion engine can be supplied with a lubricant, and a hydraulic feed line, via which the length adjustment device can be supplied with the lubricant used as hydraulic medium.
  • a supply device can be provided, which can be flow-connected on the output side both to the lubricant supply arrangement and to the hydraulic supply line.
  • the supply device is preferably set up to remove the lubricant on the input side from a lubricant reservoir and to selectively guide a first portion of the removed lubricant for lubricating the at least one crankshaft bearing and / or crankpin bearing into the lubricant supply arrangement and a second portion of the lubricant into the hydraulic feed line for shifting the to lead both connecting rod parts and / or into each other.
  • the lubricant can be engine oil, for example.
  • the second connecting rod part which in particular has a large connecting rod eye for connection to a crankshaft
  • the first connecting rod part which in particular has a small connecting rod eye for connection to a piston
  • a first hydraulic chamber which is in a first, in particular long, switching position of the Connecting rod is maximally (ie completely) filled with a hydraulic medium
  • a second hydraulic chamber which is maximally (ie completely) filled with the hydraulic medium in a second, in particular short, switching position.
  • the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber can preferably be selectively loaded with the hydraulic medium via the hydraulic feed line.
  • the supply device is in particular set up to feed the hydraulic medium into the hydraulic feed line Transfer the connecting rod from the first switching position to the second switching position and / or to maintain the second switching position.
  • An effective length of a length-adjustable connecting rod in the sense of the invention is in particular the distance between an axis of rotational 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.
  • 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.
  • the invention is based in particular on the approach of dispensing lubricants from a general lubricant reservoir, e.g. by means of a pump, and then, in particular selectively, to a lubricating supply arrangement for lubricating at least one crankshaft and / or crankpin bearing and / or into a hydraulic supply line for displacing two connecting rod parts of a length-adjustable connecting rod.
  • a supply device is provided, which is preferably set up to transfer the removed lubricant between the lubricant supply arrangement, e.g. a main oil gallery, and the hydraulic supply line.
  • the supply device can e.g.
  • the supply device can in particular be set up to regulate, in particular to increase or decrease, the flow of the lubricant in or into the hydraulic feed line in such a way that a pressure increase or pressure drop necessary for changing between the first switching position and the second switching position is realized .
  • the invention thus makes it possible to integrate a length adjustment device which can be actuated hydraulically by means of lubricating oil into the lubricant supply of an internal combustion engine.
  • the supply device makes it possible, in particular, to provide only a single pump, for example the conventional motor oil pump, for pumping the lubricant from the lubricant reservoir both into the lubricant supply arrangement and into the hydraulic feed line.
  • An (electrical) auxiliary pump which is provided in conventional systems for regulating the pressure in the hydraulic feed line for actuating the length adjustment device, can thus be dispensed with. This not only reduces the space requirement of the system, but also increases the efficiency of the internal combustion engine equipped with the system, since the friction generated by the additional pump is eliminated. Last but not least, this can also reduce the costs of such a system.
  • the invention allows an improved system and method for setting the effective length of a length-adjustable connecting rod as well as a corresponding internal combustion engine to be specified.
  • the invention can improve, in particular simplify, an integration of a length adjustment device, in particular a hydraulically actuated length adjustment device, into the lubricant supply of an internal combustion engine.
  • the supply device has a pump which is set up to remove the lubricant from the lubricant reservoir and, in particular the second portion of the lubricant, with an outlet pressure, in particular for displacing the two rod parts towards and / or into one another act upon.
  • the pump can in particular be set up to increase or decrease the delivery quantity of the lubricant from the lubricant reservoir for moving the two rod parts towards and / or into one another.
  • the pump is preferably set up to regulate the delivery rate for actuating the length adjustment device. This allows the to operate the Length adjustment device necessary (output) pressure, in particular the pressure level in the hydraulic supply line, can be set in a simple manner.
  • the pump e.g. a conventional motor oil pump, as is usually provided in vehicles with an internal combustion engine, can preferably be controlled, for example by means of an engine control unit (ECU), in order to set the pressure level required to actuate the length adjustment device.
  • ECU engine control unit
  • the pump has a first pump arrangement, which can be flow-connected, in particular on the output side, to the lubricant supply arrangement, a second pump arrangement, which can be flow-connected, in particular on the output side, to the hydraulic feed line, and a common drive for driving the first and second pump arrangement .
  • Each of the two pump arrangements can preferably be controlled individually, for example by means of an engine control unit.
  • two outputs of the supply device which can be regulated separately with respect to the proportions of the lubricant fed into the lubricant supply arrangement or hydraulic supply line can be formed, e.g. without additional space for another drive.
  • the lubricant removed from the lubricant reservoir, in particular its pressure in the lubricant supply arrangement or hydraulic feed line can thereby be metered particularly precisely and independently of the division into the lubricant supply arrangement or hydraulic feed line.
  • the first and second pump arrangements can, for example, have rotors arranged eccentrically to a stator of a rotary vane pump or vane pump.
  • the rotary vane pump or vane pump is preferably designed in such a way that the eccentricity of the rotor of the first pump arrangement and the rotor of the second pump arrangement can be set separately, so that two different volume flows can be realized on the output sides of the two pump arrangements.
  • the supply device has a divider arrangement, in particular arranged downstream of the pump, which is set up to control the flow of the outlet pressure To regulate and / or regulate lubricant in the lubricant supply arrangement and / or the flow of the hydraulic medium into the hydraulic feed line for displacing the two rod parts, in particular actively, for example depending on the outlet pressure.
  • the divider arrangement can in particular set the ratio between the flow into the lubricant supply arrangement and the flow into the hydraulic feed line.
  • the divider arrangement can divide the lubricant removed from the lubricant reservoir, for example pumped by means of the pump and charged with the outlet pressure, into the first part and the second part, for example in order to regulate the pressure levels in the lubricant supply arrangement or the hydraulic feed line.
  • the division of the lubricant between the lubricant supply arrangement and the hydraulic feed line can thus take place particularly efficiently.
  • a flow of the lubricant in the sense of the invention is in particular an amount of the lubricant flowing per unit of time through a section of the lubricant supply arrangement or hydraulic feed line.
  • An increase in the flow into the hydraulic supply line preferably corresponds to an increase in the outlet pressure.
  • the divider arrangement can preferably be controlled, for example by an engine control unit, in order to regulate the flow of the lubricant, in particular into the lubricant supply arrangement and / or the hydraulic feed line.
  • the divider arrangement can, for example, be set up to control the flow of the lubricant into the lubricant supply arrangement in such a way that a sufficient amount of lubricant is provided in the crankshaft bearings and / or crankpin bearings.
  • the divider arrangement can in particular ensure that the flow into the lubricant supply arrangement remains constant regardless of the outlet pressure.
  • the divider arrangement can be set up to control the flow of the lubricant into the hydraulic feed line in such a way that when the outlet pressure increases, a larger proportion of the lubricant into the hydraulic feed line and a smaller part when the outlet pressure decreases Proportion of the lubricant is fed into the hydraulic supply line.
  • the length adjustment device can be operated reliably.
  • the divider arrangement has a first flow valve assigned to the lubricant supply arrangement and a second flow valve assigned to the hydraulic feed line.
  • the flow valves can be designed in particular as throttle valves, orifice valves and / or the like. As a result, the flow rate of the lubricant in the
  • Lubricant supply arrangement or hydraulic supply line can be reliably controlled. E.g. can in this way the pressure of the lubricant in the
  • Lubricant supply arrangement can be reduced to a desired or predetermined pressure level by throttling the outlet pressure by means of the first flow valve, while an increase in pressure is made possible in the hydraulic feed line, in particular by appropriate configuration of the second flow valve.
  • the hydraulic feed line has at least one feed channel, wherein preferably at least one crankshaft bearing and at least one crankpin bearing are fluidly connected through the feed channel.
  • the hydraulic feed line preferably has at least one feed channel, which runs in the crankshaft from the at least one crankshaft bearing to a crankpin bearing, where the length adjustment device can be actuated by means of the lubricant used as the hydraulic medium, which may be pressurized.
  • the hydraulic feed line for supplying the length adjustment device with the at least one crankshaft bearing is connected to the flow. Lubrication of the at least one crankshaft bearing and / or the crankpin bearing via a feed on the at least one crankshaft bearing is particularly easy to achieve mechanically.
  • both the hydraulic feed line and the lubricant supply arrangement are fluidly connected to the at least one crankshaft bearing, preferably via an inlet opening of the crankshaft bearing.
  • the at least one crankshaft bearing preferably has an inlet opening through which the lubricant provided by the lubricant supply arrangement and hydraulic feed line enters the crankshaft bearing. The at least one crankshaft bearing is thus supplied with lubricant via two feeds, namely both via the lubricant supply arrangement and via the hydraulic feed line.
  • An advantage of such an embodiment is that by introducing lubricant by means of a lubricant supply arrangement and hydraulic feed line to a lubrication point, namely the crankshaft bearing, a change in the pressure level of the lubricant can be effected in a particularly simple manner in order to actuate the length adjustment device.
  • the lubricant supply arrangement preferably has at least one non-return valve, which is set up, in particular arranged in such a way, to discharge the lubricant directed via the hydraulic feed line into the at least one crankshaft bearing into the
  • Prevent lubricant supply arrangement A pressure drop in the hydraulic feed line or in the crank pin bearing, which makes reliable actuation of the length adjustment device impossible or at least difficult, can be avoided by the at least one check valve.
  • the lubricant supply arrangement is fluidly connected to a first group of crankshaft bearings.
  • the hydraulic feed line for loading the length adjustment device is preferably fluidly connected to a second group of crankshaft bearings, the first group not containing a crankshaft bearing of the second group and the supply device being set up to also supply the second group of crankshaft bearings via the lubricant supply arrangement in addition to the first group of crankshaft bearings lubricate the hydraulic supply line with the lubricant.
  • the supply device is preferably set up to feed a portion of the lubricant removed from the lubricant reservoir into the hydraulic feed line, regardless of the switching state of the connecting rod to ensure the lubrication of the second group of crankshaft bearings.
  • connecting rod has at least a first connecting rod part and a second connecting rod part.
  • the two connecting rod parts are preferably by means of a length adjustment device, in particular hydraulically actuated, in the direction of a longitudinal axis of the
  • Connecting rod parts can be moved towards and / or into one another.
  • a lubricant is preferably removed from a lubricant reservoir by means of a supply device, the supply device on the output side having both
  • Lubricant supply arrangement via which at least one crankshaft bearing and / or crankpin bearing of the internal combustion engine can be charged with a lubricant, and also with a hydraulic feed line, via which the
  • Length adjustment device can be loaded with the lubricant used as the hydraulic medium, is flow-connectable. A first part of the taken
  • Lubricant for lubricating the at least one crankshaft bearing and / or crankpin bearing can be directed into the lubricant supply arrangement, and a second portion of the removed lubricant for moving the two connecting rod parts towards and / or into one another can be directed into the hydraulic feed line.
  • a third aspect of the invention relates to an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, having 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 adjusted in the direction of a longitudinal axis of the connecting rod parts, in particular telescopically, by means of a, in particular hydraulically operated, length adjustment device.
  • a reciprocating piston engine having 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 adjusted in the direction of a longitudinal axis of the connecting rod parts, in particular telescopically, by means of a, in particular hydraulically operated, length adjustment device.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of an adjustable length
  • FIG. 2a shows a preferred exemplary embodiment of a length adjustment device for a length-adjustable connecting rod in a first switching position
  • Fig. 3 shows an inventive system according to a first preferred
  • Fig. 4 shows an inventive system according to a second preferred
  • Fig. 5 shows a preferred embodiment of an inventive
  • Figure 1 shows a length-adjustable connecting rod 1 for a reciprocating piston engine, for example an internal combustion engine, with a small connecting rod eye 2 for a piston pin bearing (not shown) and a large connecting rod eye 3 for a crank pin bearing (not shown) of an internal combustion engine.
  • the rotational symmetry axes of the small and large connecting rod eyes 2, 3 are designated 2a and 3a.
  • the longitudinal axis of the connecting rod 1 is 1 a, a normal to the rotational symmetry axes 2a and 3a of the small and large connecting rod eyes 2, 3 and including the longitudinal axis 1 a of the connecting rod 1 longitudinal center plane - the oscillating plane - the connecting rod 1 is designated by e.
  • the connecting rod 1 has an upper first connecting rod part 4 with the small connecting rod eye 2 and a lower second connecting rod part 5 with the large connecting rod eye 3 on.
  • the first connecting rod part 4 is adjustable relative to the second connecting rod part 5 between a first switching position corresponding to an extended position and a second switching position shown in FIG. 1 corresponding to an inserted position by an adjustment range AL in the direction of the longitudinal axis 1 a of the connecting rod 1.
  • the upper first connecting rod part 4 there is an essentially cylindrical piston element 6, for example with one through a
  • the piston element 6 is guided in an axially displaceable manner in a guide cylinder 8 of the lower second connecting rod part 5 of the connecting rod 1, with a first end face 6a of the piston element 6 facing the large connecting rod eye 3 and the second connecting rod part 5 in at least one position of the two connecting rod parts 4, 5 first hydraulic chamber 9 is opened.
  • the piston element 6 designed as a stepped piston has a second one facing the small connecting rod eye 2
  • 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: the active surface oriented against the second hydraulic chamber 10) being designed as an annular surface and the other active surface as a circular surface is. Different pressure ratios can be achieved due to the different effective areas.
  • the first and second end faces 6a, 6b form pressure application surfaces for a hydraulic medium which is directed into the hydraulic chambers 9, 10 and is under pressure, for example engine oil or another lubricant.
  • a first oil channel 11 opens into the first hydraulic chamber 9 and a second oil channel 12 into the second hydraulic chamber 10, via which lubricant can be supplied / removed.
  • the oil supply to the first and second oil channels 11, 12 takes place via the hydraulic feed line 13, which originates from the connecting rod bearing 3b of the large connecting rod eye 3 and thus with the crank pin bearing (not shown) is connected to the flow and via connecting channels 14, 15 connected to the hydraulic supply line 13.
  • a length adjustment device 16 is provided in the connecting rod 1, specifically in the lower second connecting rod part 5, which has a first valve 17 in the flow path between the first connecting channel 14 and the first oil channel 11 a first valve chamber 18, in which a first valve body 20, which is biased by a first valve spring 19, is pressed against a first valve seat 21.
  • the first oil channel 11 opens into the first valve chamber 18.
  • the length adjustment device 16 has a second valve 22 with a second valve chamber 23, in which a second valve body 25, which is biased by a second valve spring 24, is pressed against a second valve seat 26, the second oil channel 12 opening into the second valve chamber 23.
  • the length adjustment device 16 has a connecting device 27 between the first valve 17 and the second valve 22 with at least one connecting element 28, which in the exemplary embodiments is formed by a connecting rod 29 arranged normal to the longitudinal axis 1a, in particular in a longitudinal center plane e of the connecting rod 1.
  • the connecting element 28 is fixedly connected to a control piston 31 which is displaceable in a control cylinder 30.
  • the valve bodies 20 and 25 and the connecting device 27 are separate components. As a result, the connecting device 27 is spaced apart from the second valve body 25 in at least one first displacement position of the connecting element 28 shown in FIG. 2a and from the first valve body 20 in a second displacement position shown in FIG. 2b.
  • the first and second valve bodies 20, 25 of the first and second valves 17, 22 are preferably formed by balls.
  • the flow connections between the first supply channel 14 and the first oil channel 11 or between the second supply channel 15 and the second oil channel 12 are established by the valve bodies 20, 25 of the first and second valves 17, 22 opened or closed.
  • the control piston 31, for example made of plastic, is actuated by an output pressure in the hydraulic feed line 13, for example by the oil pressure of the internal combustion engine.
  • the control piston 31 remains in its second position shown in FIG. 2b because the spring force of the return spring 32 is greater than the force the end face of the control piston 31 as a result of the oil pressure in the control line 34.
  • the connecting rod 29, which is fixedly connected to the control piston 31, for example by a press fit holds the valve body 25 for the connection to the second hydraulic chamber 10 via the second Oil channel 12 opened, while the first valve body 20 of the first valve 17 remains closed for the connection to the first hydraulic chamber 9 by the first valve spring 19.
  • the connecting rod 29 presses on the first valve body 20 of the first valve 17, which connects the lower first hydraulic chamber 9 to the oil supply channel 13. This allows the oil from the first hydraulic chamber 9 into the hydraulic feed line 13 and thus further into the Flow back oil supply system. Since the connecting rod 29 is lifted off the second valve body 25 and the second valve body is thus pressed onto the second valve seat 26 by the restoring force of the second valve spring 24, the second valve 22 is closed; with each ignition, the piston 6 is pressed down and oil is drawn into the second hydraulic chamber 10 by the suction effect in the second hydraulic chamber 10 via the actually closed second valve 22 through the second valve body 25, which lifts against the force of the second valve spring 24, until the second hydraulic chamber 10 also coexists Oil is filled. The flow of the oil is indicated by arrows in Figure 2a. In this position, the connecting rod 1 is shorter.
  • FIG. 3 shows a system 100 according to the invention in accordance with a first preferred embodiment.
  • a lubricant supply arrangement 101 is set up to supply crankshaft bearings K of a crankshaft 50 with a lubricant, for example oil, for example engine oil.
  • the lubricant supply arrangement 101 has a main oil line 102, from which oil supply lines 102 a branch off to the crankshaft bearings K.
  • the crankshaft bearings K each have an inlet opening, through which the lubricant supplied by the lubricant supply arrangement 101 and / or the hydraulic feed line 13 enters the crankshaft bearing K for lubrication.
  • crankpin bearings 3c of crankshaft 50 are flow-connected to crankshaft bearings K via feed channels 104 which run in crankshaft 50 and are shown as a broken line, so that crankpin bearings 3c can also be supplied with the lubricant.
  • the, in particular effective, length of the length-adjustable connecting rods can be actuated via the oil pressure in the crank pin bearings 3c, with the aid of which length-adjusting devices (see FIGS. 1, 2a and 2b) in the connecting rods and thus first and second hydraulic chambers can be selectively loaded with the oil in the connecting rods.
  • a hydraulic feed line 13 is provided, which provides the lubricant with which the crankshaft bearings K and the crank pin bearings 3c are lubricated as a hydraulic medium at or at a pressure or pressure level necessary for actuating the length adjustment devices.
  • the oil supply lines 102a contain the two Check valves 103 lead to crankshaft bearings K, which are also flow-connected to the hydraulic supply line 13.
  • the two oil supply lines 102a in which the check valves 103 are arranged and which open into the two crankshaft bearings K, with which the hydraulic supply line 13 is connected in terms of flow, are dispensed with.
  • the remaining oil supply lines 102a open into crankshaft bearings K of a first group and the hydraulic supply line 13 is fluidly connected to crankshaft bearings K of a second group, the two groups not having a common crankshaft bearing K. It should be ensured that not only lubricant used as hydraulic medium for actuating the length adjustment devices, but also for lubricating the crankshaft bearings K and crank pin bearings 3c is provided via the hydraulic feed line 13.
  • the lubricant or hydraulic medium can be removed by means of a supply device 37 from a lubricant reservoir 38, with which the supply device 37 can be fluidly connected on its input side.
  • the lubricant reservoir 38 is preferably a conventional engine oil pan.
  • the supply device 37 is also preferably set up to divide the lubricant removed from the lubricant reservoir 38 between the lubricant supply arrangement 101 and the hydraulic feed line 13, in that a first portion of the removed lubricant is fed into the lubricant supply arrangement 101, in particular into the main oil line 102, and in second portion of the removed lubricant is passed into the hydraulic supply line 13.
  • the supply device 37 preferably has a pump 35, which draws in the lubricant on the inlet side in the lubricant reservoir 38 and / or applies an outlet pressure to the outlet side.
  • the lubricant pressure, in particular oil pressure, in the lubricant reservoir 38 essentially depends on the speed of the internal combustion engine or the crankshaft 50.
  • the pump 35 can therefore in particular be set up to generate the outlet pressure independently of the lubricant or engine oil pressure present in the lubricant reservoir 38.
  • the pump 35 is set up to apply an outlet pressure to the lubricant which is above the lubricant or engine oil pressure in the lubricant reservoir 38.
  • the supply device 37 also has a divider arrangement 39 which is set up to regulate the flow, in particular of the lubricant to which the outlet pressure is applied, into the lubricant supply arrangement 101 and / or the hydraulic feed line 13.
  • the divider arrangement 39 can each have a controllable flow valve 39a, 39b with which the delivery quantity of the lubricant introduced into the lubricant supply arrangement 101 or the hydraulic feed line 13 and thus also the pressure in the lubricant supply arrangement 101 or the hydraulic feed line 13 can be regulated.
  • the flow valves 39a, 39b can be designed, for example, as throttle valves. However, it is also conceivable to provide orifice valves instead of the flow valves 39a, 39b.
  • the divider arrangement 36 could also be designed as a gearwheel quantity divider.
  • the supply device 37 can preferably be controlled by a control device 36, for example an engine control unit (ECU), in particular by the first portion of the lubricant removed from the lubricant reservoir 38 in FIG to regulate the lubricant supply arrangement 101 and / or the second portion of the lubricant removed from the lubricant reservoir 38 into the hydraulic feed line 13.
  • a control device 36 for example an engine control unit (ECU)
  • ECU engine control unit
  • the pump output of the pump 35 can be reduced, for example, by a constant output pressure in the
  • the pressure in the hydraulic supply line 13 for actuating the length adjustment device is to be increased, e.g. can be raised to or above a predetermined pressure level, e.g. the pump 35 for generating an increased outlet pressure, the first flow valve 39a for reducing the lubricant flow into the lubricant supply arrangement 101 and the first flow valve 39b for increasing the lubricant flow into the hydraulic feed line 13. In this way, the pressure in the hydraulic supply line 13 for actuating the length adjustment device is to be increased, e.g. can be raised to or above a predetermined pressure level, e.g. the pump 35 for generating an increased outlet pressure, the first flow valve 39a for reducing the lubricant flow into the lubricant supply arrangement 101 and the first flow valve 39b for increasing the lubricant flow into the hydraulic feed line 13. In this way, the pressure in the hydraulic supply line 13 for actuating the length adjustment device is to be increased, e.g. can be raised to or above a predetermined pressure level, e.g. the pump
  • Lubricant supply arrangement 101 can be kept constant, although the pump 35 generates an increased outlet pressure for actuating the length adjustment devices.
  • the lubricant fed into the hydraulic supply line 13 can be stored in a pressure accumulator 40.
  • A, in particular electrically controllable, 2/2-way valve 41 can, if necessary, establish or interrupt a flow connection between the pressure accumulator 40 and the hydraulic supply line 13.
  • a hydraulic check valve 42 is set up to prevent a pressure drop in the hydraulic feed line 13, even if the supply device 37 does not feed any lubricant into the hydraulic feed line 13, in particular the pump 35 is not operated.
  • FIG. 4 shows a system 100 according to the invention in accordance with a second preferred embodiment, which differs from the embodiment shown in FIG. 3 in the configuration of the supply device 37.
  • the supply device 37 has a pump 35 with two pump arrangements 35a, 35b, a first pump arrangement 35a being assigned to the lubricant supply arrangement 101, in particular being flow-connectable on the output side thereof, and a second pump arrangement 35b is assigned to the hydraulic supply line 13, in particular can be flow-connected to it on the output side.
  • the pump 35 has a single, in particular electrical or mechanical, drive 35c which simultaneously drives the two pump arrangements 35a, 35b.
  • the drive 35c is preferably arranged in a common housing 35d, in particular together with the two pump arrangements 35a, 35b.
  • the pump 35 can be designed, for example, as a rotary vane pump or vane pump with two rotors.
  • the two rotors are each part of one of the two pump arrangements 35a, 35b.
  • the pump arrangements 35a, 35b also preferably have means for setting an eccentricity of the respective rotor with respect to a common drive axis and thus the flow or the delivery quantity of the lubricant conveyed by the respective pump arrangement 35a, 35b.
  • the eccentricity of the rotor of the first pump arrangement 35a can be adjusted accordingly by means of the control device 36, for example. If, on the other hand, the second part of the
  • Lubricant reservoir 38 removed lubricant, which in the
  • Hydraulic supply line 13 is guided, increased or decreased, the eccentricity of the rotor of the second pump arrangement 35b can be adjusted accordingly by means of the control device 36.
  • supply device 37 can provide two volume flows of the lubricant on the output side, in particular independently of one another, and in particular the pressure in the
  • Lubricant supply arrangement 101 and / or the pressure in the
  • FIG. 5 shows a preferred exemplary embodiment of a method 110 according to the invention 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 Moving the first connecting rod part relative to the second connecting rod part, in that in a first switching state of the length adjusting device, a first hydraulic chamber formed by the first and second connecting rod parts can be filled with a hydraulic medium, and in a second switching state of the length adjusting device, a second hydraulic chamber formed by the first and second connecting rod parts can be filled with a hydraulic medium can be filled.
  • the connecting rod When the first 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 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.
  • a lubricant e.g. Oil, in particular engine oil
  • a lubricant reservoir in particular an engine oil pan of a vehicle equipped with the internal combustion engine
  • the supply device can be flow-connected on the input side to the lubricant reservoir and preferably has a pump for conveying the lubricant.
  • the supply device is connected to a lubricant supply arrangement, via which at least one crankshaft bearing and / or crankpin bearing of the internal combustion engine can be fed with the lubricant.
  • the supply device is also connected on the output side to a hydraulic feed line, via which the length adjustment device can be fed with the lubricant used as the hydraulic medium.
  • the supply device preferably has separate outputs for connection to the lubricant supply arrangement or the hydraulic supply line.
  • step S2 a first portion of the removed lubricant is fed into the lubricant supply arrangement for lubricating the at least one crankshaft bearing and / or crankpin bearing.
  • the supply device can have, for example, a divider arrangement, by means of which the first proportion of the lubricant can be set.
  • a second portion of the removed lubricant is used to move the two connecting rod parts towards and / or into one another, ie for actuating the length adjustment device, passed into the hydraulic feed line.
  • the second portion of the lubricant can preferably also be set by means of the divider arrangement.
  • the supply device conveys the lubricant from the lubricant reservoir directly into the lubricant supply arrangement and / or hydraulic feed line, in particular if the at least one crankshaft bearing and / or crankpin bearing is to be lubricated and / or the length adjustment device is to be actuated.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (100) und ein Verfahren (110) zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange (1) für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einer längenverstellbaren Pleuelstange (1) und einem solchen System (100). Die Pleuelstange (1) weist zumindest einen ersten Pleuelteil (4) und einen zweiten Pleuelteil (5) auf, die mittels einer Längenverstelleinrichtung (16) in Richtung einer Längsachse (1a) der Pleuelteile (4, 5) zu-und/oder ineinander verschiebbar sind. Dabei ist eine Schmiermittelversorgungsanordnung (101), über welche zumindest ein Kurbelwellenlager (K) und/oder Kurbelzapfenlager (3c) der Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittel beschickbar ist, und eine Hydraulikzuleitung (13), über welche die Längenverstelleinrichtung (16) mit dem als Hydraulikmedium eingesetzten Schmiermittel beschickbar ist, vorgesehen. Zudem ist eine Versorgungseinrichtung (37) vorgesehen, die ausgangsseitig sowohl mit der Schmiermittelversorgungsanordnung (101) als auch mit der Hydraulikzuleitung (13) strömungsverbindbar und dazu eingerichtet ist, das Schmiermittel eingangsseitig aus einem Schmiermittelreservoir (38) zu entnehmen und selektiv einen ersten Anteil des entnommenen Schmiermittels zum Schmieren des wenigstens einen Kurbelwellenlagers (K) und/oder Kurbelzapfenlagers (3c) in die Schmiermittelversorgungsanordnung (101) zu leiten und einen zweiten Anteil des Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung (13) zum Verschieben der beiden Pleuelteile (4, 5) zu-und/oder ineinander zu leiten.

Description

System und Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer
Pleuelstange mittels Schmiermittelversorgung
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.
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.
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.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren zur Einstellung einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange sowie eine entsprechende Brennkraftmaschine anzugeben. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, die hydraulische Betätigung einer Längenverstelleinrichtung zu vereinfachen.
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. 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. Die beiden Pleuelteile sind vorzugsweise mittels einer, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Längenverstelleinrichtung in Richtung einer Längsachse der Pleuelteile, insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar. Dabei ist in bevorzugter Weise eine Schmiermittelversorgungsanordnung, über welche zumindest ein Kurbelwellenlager und/oder Kurbelzapfenlager der Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittel beschickbar ist, und eine Hydraulikzuleitung, über welche die Längenverstelleinrichtung mit dem als Hydraulikmedium eingesetzten Schmiermittel beschickbar ist, vorgesehen. Zudem kann eine Versorgungseinrichtung vorgesehen sein, die ausgangsseitig sowohl mit der Schmiermittelversorgungsanordnung als auch mit der Hydraulikzuleitung strömungsverbindbar ist. Die Versorgungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Schmiermittel eingangsseitig aus einem Schmiermittelreservoir zu entnehmen und selektiv einen ersten Anteil des entnommenen Schmiermittels zum Schmieren des wenigstens einen Kurbelwellenlagers und/oder Kurbelzapfenlagers in die Schmiermittelversorgungsanordnung zu leiten und einen zweiten Anteil des Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung zum Verschieben der beiden Pleuelteile zu- und/oder ineinander zu leiten. Bei dem Schmiermittel kann es sich beispielsweise um Motoröl handeln.
Vorzugsweise bilden 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, dabei eine erste Hydraulikkammer, die in einer ersten, insbesondere langen, Schaltstellung der Pleuelstange maximal (also vollständig) mit einem Hydraulikmedium befüllt ist, und eine zweite Hydraulikkammer, die in einer zweiten, insbesondere kurzen, Schaltstellung maximal (also vollständig) mit dem Hydraulikmedium befüllt ist. Über die Hydraulikzuleitung sind die erste Hydraulikkammer und die zweite Hydraulikkammer in bevorzugter Weise selektiv mit dem Hydraulikmedium beschickbar. Die Versorgungseinrichtung ist dabei insbesondere dazu eingerichtet, das Hydraulikmedium in die Hydraulikzuleitung zum Überführen der Pleuelstange von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung und/oder zum Aufrechterhalten der zweiten Schaltstellung zu leiten.
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.
Bei einer Längsachse der Pleuelteile im Sinne der Erfindung handelt es sich insbesondere um eine Längsachse der längenverstellbaren Pleuelstange.
Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, Schmiermittel aus einem allgemeinen Schmiermittelreservoir, z.B. mittels einer Pumpe, zu entnehmen und dann, insbesondere selektiv, in eine Schmiermittelversorgungsanordnung zum Schmieren wenigstens eines Kurbelwellen- und/oder Kurbelzapfenlagers und/oder in eine Hydraulikzuleitung zum Verschieben von zwei Pleuelteilen einer längenverstellbaren Pleuelstange zu- und/oder ineinander zu leiten. Dazu ist eine Versorgungseinrichtung vorgesehen, die in bevorzugter Weise dazu eingerichtet ist, das entnommene Schmiermittel zwischen der Schmiermittelversorgungsanordnung, z.B. einer Hauptölgalerie, und der Hydraulikzuleitung aufzuteilen. Die Versorgungseinrichtung kann z.B. als Mengenteiler ausgebildet sein oder einen solchen aufweisen und/oder dazu eingerichtet sein, die Menge des in die Schmiermittelversorgungsanordnung und in die Hydraulikzuleitung geleiteten Schmiermittels, vorzugsweise individuell bzw. unabhängig voneinander, zu regulieren. Die Versorgungseinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den Fluss des Schmiermittels in der bzw. in die Hydraulikzuleitung derart zu regulieren, insbesondere zu erhöhen bzw. zu vermindern, dass ein zum Wechseln zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung notwendiger Druckanstieg bzw. Druckabfall realisiert wird.
Die Erfindung erlaubt es somit, eine mittels Schmieröl hydraulisch betätigbare Längenverstelleinrichtung in die Schmiermittelversorgung einer Brennkraftmaschine zu integrieren. Dadurch, dass die entnommene, z.B. aus dem Schmiermittelreservoir herausgepumpte, Menge an Schmiermittel zwischen der Schmiermittelversorgungsanordnung und der Hydraulikzuleitung aufgeteilt wird, kann die Anzahl der benötigten Bauteile zur Versorgung der Längenverstelleinrichtung mit als Hydraulikmedium eingesetztem Schmiermittel vorteilhaft reduziert werden. Die Versorgungseinrichtung erlaubt es insbesondere, lediglich eine einzige Pumpe, z.B. die konventionelle Motorölpumpe, zum Pumpen des Schmiermittels aus dem Schmiermittelreservoir sowohl in die Schmiermittelversorgungsanordnung als auch in die Hydraulikzuleitung vorzusehen. Somit kann auf eine (elektrische) Zusatzpumpe, welche in konventionellen Systemen zur Regulierung des Drucks in der Hydraulikzuleitung zur Betätigung der Längenverstelleinrichtung vorgesehen ist, verzichtet werden. Dies verringert nicht nur den Platzbedarf des Systems, sondern erhöht auch den Wirkungsgrad der mit dem System ausgestatteten Brennkraftmaschine, da die durch die Zusatzpumpe erzeugte Reibung wegfällt. Nicht zuletzt können dadurch auch die Kosten eines solchen Systems reduziert werden.
Insgesamt erlaubt es die Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren zur Einstellung der wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange sowie eine entsprechende Brennkraftmaschine anzugeben. Insbesondere kann durch die Erfindung eine Integration einer, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Längenverstelleinrichtung in die Schmiermittelversorgung einer Brennkraftmaschine verbessert, insbesondere vereinfacht, werden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Versorgungseinrichtung eine Pumpe auf, die dazu eingerichtet ist, das Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir zu entnehmen und, insbesondere den zweiten Anteil des Schmiermittels, mit einem Ausgangsdruck, insbesondere zum Verschieben der beiden Stangenteile zu- und/oder ineinander, zu beaufschlagen. Dabei kann die Pumpe insbesondere dazu eingerichtet sein, die Fördermenge des Schmiermittels aus dem Schmiermittelreservoir zum Verschieben der beiden Stangenteil zu- und/oder ineinander zu erhöhen bzw. zu verringern. Mit anderen Worten ist die Pumpe vorzugsweise dazu eingerichtet, die Fördermenge zum Betätigen der Längenverstelleinrichtung zu regulieren. Dadurch kann der zum Betätigen der Längenverstelleinrichtung notwendige (Ausgangs-) Druck, insbesondere das Druckniveau in der Hydraulikzuleitung, auf einfache Weise eingestellt werden.
Dabei ist die Pumpe, z.B. eine konventionelle Motorölpumpe, wie sie in Fahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine üblicherweise vorgesehen ist, in bevorzugter Weise steuerbar, etwa mittels eines Motorsteuergeräts (ECU), um das zur Betätigung der Längenverstelleinrichtung notwendige Druckniveau einzustellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpe eine erste Pumpanordnung, die, insbesondere ausgangsseitig, mit der Schmiermittelversorgungsanordnung strömungsverbindbar ist, eine zweite Pumpanordnung, die, insbesondere ausgangsseitig, mit der Hydraulikzuleitung strömungsverbindbar ist, und einen gemeinsamen Antrieb zum Antreiben der ersten und zweiten Pumpanordnung auf. Vorzugsweise ist dabei jede der beiden Pumpanordnungen individuell steuerbar, etwa mittels eines Motorsteuergeräts. Auf diese Weise können zwei bezüglich der Anteile des in die Schmiermittelversorgungsanordnung bzw. Hydraulikzuleitung geleiteten Schmiermittels getrennt regelbare Ausgänge der Versorgungseinrichtung gebildet werden, z.B. ohne dass zusätzlich Bauraum für einen weiteren Antrieb benötigt wird. Das aus dem Schmiermittelreservoir entnommene Schmiermittel, insbesondere dessen Druck in der Schmiermittelversorgungsanordnung bzw. Hydraulikzuleitung, kann dadurch besonders präzise und unabhängig von der Aufteilung in die Schmiermittelversorgungsanordnung bzw. Hydraulikzuleitung dosiert werden.
Die erste und zweite Pumpanordnung können beispielsweise exzentrisch zu einem Stator einer Drehschieberpumpe bzw. Flügelzellenpumpe angeordnete Rotoren aufweisen. Dabei ist die Drehschieberpumpe bzw. Flügelzellenpumpe vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Exzentrizität des Rotors der ersten Pumpanordnung und des Rotors der zweiten Pumpanordnung getrennt einstellbar sind, so dass an den Ausgangsseiten der beiden Pumpanordnungen zwei unterschiedliche Volumenströme realisiert werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Versorgungseinrichtung eine, insbesondere stromabwärts der Pumpe angeordnete, Teileranordnung auf, die dazu eingerichtet ist, den Fluss des mit dem Ausgangsdruck beaufschlagten Schmiermittels in die Schmiermittelversorgungsanordnung und/oder den Fluss des Hydraulikmediums in die Hydraulikzuleitung zum Verschieben der beiden Stangenteile zu- und/oder ineinander zu regulieren, insbesondere aktiv, z.B. in Abhängigkeit des Ausgangsdrucks. Dabei kann die Teileranordnung insbesondere das Verhältnis zwischen dem Fluss in die Schmiermittelversorgungsanordnung und dem Fluss in die Hydraulikzuleitung einstellen. Mit anderen Worten kann die Teileranordnung das aus dem Schmiermittelreservoir entnommene, z.B. mittels der Pumpe gepumpte und mit dem Ausgangsdruck beaufschlagte, Schmiermittel in den ersten Anteil und den zweiten Anteil aufteilen, z.B. um die Druckniveaus in der Schmiermittelversorgungsanordnung bzw. der Hydraulikzuleitung zu regulieren. Das Aufteilen des Schmiermittels zwischen der Schmiermittelversorgungsanordnung und der Hydraulikzuleitung kann dadurch besonders effizient erfolgen.
Ein Fluss des Schmiermittels im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Menge des pro Zeiteinheit durch einen Abschnitt der Schmiermittelversorgungsanordnung bzw. Hydraulikzuleitung fließenden Schmiermittels. Eine Erhöhung des Flusses in die Hydraulikzuleitung korrespondiert dabei in bevorzugter Weise mit einer Erhöhung des Ausgangsdrucks.
Die Teileranordnung ist in bevorzugter Weise, etwa durch ein Motorsteuergerät, steuerbar, um den Fluss des Schmiermittels, insbesondere in die Schmiermittelversorgungsanordnung und/oder die Hydraulikzuleitung, zu regulieren.
Die Teileranordnung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Fluss des Schmiermittels in die Schmiermittelversorgungsanordnung derart zu steuern, dass eine ausreichende Menge an Schmiermittel in den Kurbelwellenlagern und/oder Kurbelzapfenlagern bereitgestellt wird. Die Teileranordnung kann insbesondere dafür sorgen, dass der Fluss in die Schmiermittelversorgungsanordnung unabhängig vom Ausgangsdruck konstant bleibt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Teileranordnung dazu eingerichtet sein, den Fluss des Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung derart zu steuern, dass bei einer Erhöhung des Ausgangsdrucks ein größerer Anteil des Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung und bei einer Verringerung des Ausgangsdrucks ein geringerer Anteil des Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung geleitet wird. Dadurch kann die Längenverstelleinrichtung zuverlässig betätigt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Teileranordnung ein der Schmiermittelversorgungsanordnung zugeordnetes erstes Stromventil und ein der Hydraulikzuleitung zugeordnetes zweites Stromventil auf. Die Stromventile können insbesondere als Drosselventile, Blendenventile und/oder dergleichen ausgebildet sein. Dadurch ist die Fördermenge des Schmiermittels in die
Schmiermittelversorgungsanordnung bzw. Hydraulikzuleitung zuverlässig steuerbar. Z.B. kann in dieser Weise der Druck des Schmiermittels in der
Schmiermittelversorgungsanordnung durch Drosselung des Ausgangsdrucks mittels des ersten Stromventils auf ein gewünschtes bzw. vorgegebenes Druckniveau gesenkt werden, während in der Hydraulikzuleitung, insbesondere durch entsprechende Konfiguration des zweiten Stromventils, eine Steigerung des Drucks ermöglicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Hydraulikzuleitung wenigstens einen Zuleitungskanal auf, wobei vorzugsweise wenigstens ein Kurbelwellenlager und wenigstens ein Kurbelzapfenlager durch den Zuleitungskanal strömungsverbunden sind. Die Hydraulikzuleitung weist in bevorzugter Weise wenigstens einen Zuleitungskanal auf, der in der Kurbelwelle von dem wenigstens einen Kurbelwellenlager zu einem Kurbelzapfenlager verläuft, wo mittels des als Hydraulikmedium eingesetzten, gegebenenfalls unter Druck gesetzten Schmiermittels die Längenverstelleinrichtung betätigbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Hydraulikzuleitung zum Beschicken der Längenverstelleinrichtung mit dem wenigstens einen Kurbelwellenlager strömungsverbunden. Eine Schmierung des wenigstens einen Kurbelwellenlagers und/oder des Kurbelzapfenlagers über eine Zufuhr an dem wenigstens einen Kurbelwellenlager ist mechanisch besonders einfach realisierbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist sowohl die Hydraulikzuleitung als auch die Schmiermittelversorgungsanordung mit dem wenigstens einen Kurbelwellenlager, vorzugsweise über eine Eintrittsöffnung des Kurbelwellenlagers, strömungsverbunden. Das wenigstens eine Kurbelwellenlager weist vorzugsweise eine Eintrittsöffnung auf, über welche das von Schmiermittelversorgungsanordnung und Hydraulikzuleitung bereitgestellte Schmiermittel in das Kurbelwellenlager eintritt. Damit wird das wenigstens eine Kurbelwellenlager über zwei Zuführungen, nämlich sowohl über die Schmiermittelversorgungsanordnung als auch über die Hydraulikzuleitung, mit Schmiermittel versorgt. Ein Vorteil einer derartigen Ausführungsform ist, dass durch ein Einleiten von Schmiermittel mittels Schmiermittelversorgungsanordnung und Hydraulikzuleitung zu einem Schmierpunkt, nämlich dem Kurbelwellenlager, besonders einfach eine Änderung des Druckniveaus des Schmiermittels bewirkt werden kann, um die Längenverstelleinrichtung zu betätigen.
Die Schmiermittelversorgungsanordnung weist vorzugsweise wenigstens ein Rückschlagventil auf, das dazu eingerichtet, insbesondere derart angeordnet, ist, einen Abfluss des über die Hydraulikzuleitung in das wenigstens eine Kurbelwellenlager geleiteten Schmiermittels in die
Schmiermittelversorgungsanordnung zu verhindern. Durch das wenigstens eine Rückschlagventil kann dabei ein Druckabfall in der Hydraulikzuleitung bzw. im Kurbelzapfenlager, der eine zuverlässige Betätigung der Längenverstelleinrichtung unmöglich macht oder zumindest erschwert, vermieden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schmiermittelversorgungsanordnung mit einer ersten Gruppe von Kurbelwellenlagern strömungsverbunden. Die Hydraulikzuleitung zum Beschicken der Längenverstelleinrichtung ist dabei vorzugsweise mit einer zweiten Gruppe von Kurbelwellenlagern strömungsverbunden, wobei die erste Gruppe kein Kurbelwellenlager der zweiten Gruppe enthält und die Versorgungseinrichtung dazu eingerichtet ist, neben der ersten Gruppe von Kurbelwellenlagern über die Schmiermittelversorgungsanordnung auch die zweite Gruppe von Kurbelwellenlagern über die Hydraulikzuleitung mit dem Schmiermittel zu schmieren. Dadurch wird der Aufbau der Schmiermittelversorgungsanordnung vereinfacht, da Ölzuleitungen zu der zweiten Gruppe von Kurbelwellenlagern eingespart werden können.
Die Versorgungseinrichtung ist dabei in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, unabhängig vom Schaltzustand der Pleuelstange einen Anteil des aus dem Schmiermittelreservoir entnommenen Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung zu leiten, um die Schmierung der zweiten Gruppe von Kurbelwellenlagern sicherstellen zu können.
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. Die beiden Pleuelteile sind dabei vorzugsweise mittels einer, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Längenverstelleinrichtung in Richtung einer Längsachse der
Pleuelteile, insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar. Im Rahmen des Verfahrens wird in bevorzugter Weise ein Schmiermittel mittels einer Versorgungseinrichtung aus einem Schmiermittelreservoir entnommen, wobei die Versorgungseinrichtung ausgangsseitig sowohl mit einer
Schmiermittelversorgungsanordnung, über welche zumindest ein Kurbelwellenlager und/oder Kurbelzapfenlager der Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittel beschickbar ist, als auch mit einer Hydraulikzuleitung, über welche die
Längenverstelleinrichtung mit dem als Hydraulikmedium eingesetzten Schmiermittel beschickbar ist, strömungsverbindbar ist. Ein erster Anteil des entnommenen
Schmiermittels zum Schmieren des wenigstens einen Kurbelwellenlagers und/oder Kurbelzapfenlagers kann in die Schmiermittelversorgungsanordnung geleitet werden, und ein zweiter Anteil des entnommenen Schmiermittels zum Verschieben der beiden Pleuelteile zu- und/oder ineinander kann in die Hydraulikzuleitung geleitet werden.
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, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Längenverstelleinrichtung in Richtung einer Längsachse der Pleuelteile, insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, und einem System nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
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.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen wenigstens teilweise schematisch:
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer längenverstellbaren
Pleuelstange in einem Längsschnitt;
Fig. 2a ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Längenverstelleinrichtung für eine längenverstellbare Pleuelstange in einer ersten Schaltstellung;
Fig. 2b die Längenverstelleinrichtung aus Fig. 2a in einer zweiten
Schaltstellung;
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes System gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführung;
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes System gemäß einer zweiten bevorzugten
Ausführung; und
Fig. 5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Figur 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 1 a, eine auf die Drehsymmetrieachsen 2a und 3a des kleinen und großen Pleuelauges 2, 3 normal stehende und die Längsachse 1 a der Pleuelstange 1 beinhaltende Längsmittelebene - die Schwingebene - der Pleuelstange 1 ist mit e bezeichnet.
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 Fig. 1 dargestellten, mit einer eingeschobenen Lage korrespondierenden zweiten Schaltstellung um einen Verstellbereich AL in Richtung der Längsachse 1 a 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.
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.
Die erste und zweite Stirnfläche 6a, 6b bilden Druckangriffsflächen für ein in die Hydraulikkammern 9, 10 geleitetes und unter Druck stehendes Hydraulikmedium, beispielsweise Motoröl oder ein anderes Schmiermittel.
In die erste Hydraulikkammer 9 mündet ein erster Ölkanal 11 und in die zweite Hydraulikkammer 10 ein zweiter Ölkanal 12 ein, über die Schmiermittel zu-/abgeführt werden kann.
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.
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 e 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 Figur 2a gezeigten ersten Verschiebestellung des Verbindungselementes 28 vom zweiten Ventilkörper 25 und in einer in Figur 2b gezeigten zweiten Verschiebestellung vom ersten Ventilkörper 20 beabstandet.
Die ersten und zweiten Ventilkörper 20, 25 der ersten und zweiten Ventile 17, 22 werden bevorzugt durch Kugeln gebildet.
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.
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 Figur 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.
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 Figuren 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 Figur 2b dargestellt.
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.
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 Figur 2a angedeutet. In dieser Position ist die Pleuelstange 1 kürzer.
Wenn der Öldruck im Öl- bzw. Schmiermittelsystem wieder gesenkt wird, expandiert die Rückstellfeder 32 des Steuerkolbens 31 (Figur 2b) und der Steuerkolben 31 rückt - wie in Figur 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.
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes System 100 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung. Eine Schmiermittelversorgungsanordnung 101 ist dazu eingerichtet, Kurbelwellenlager K einer Kurbelwelle 50 mit einem Schmiermittel, z.B. Öl, etwa Motoröl, zu versorgen. Die Schmiermittelversorgungsanordnung 101 weist dazu eine Hauptölleitung 102 auf, von der Ölzuleitungen 102a zu den Kurbelwellenlagern K abzweigen. Die Kurbelwellenlager K weisen jeweils eine Eintrittsöffnung auf, über welche das von der Schmiermittelversorgungsanordnung 101 und/oder der Hydraulikzuleitung 13 zugeführte Schmiermittel zu Schmierung in die Kurbelwellenlager K eintritt. Kurbelzapfenlager 3c der Kurbelwelle 50 sind mit den Kurbelwellenlagern K über in der Kurbelwelle 50 verlaufende und als gestrichelte Linie angedeutete Zuleitungskanäle 104 strömungsverbunden, so dass auch die Kurbelzapfenlager 3c mit dem Schmiermittel versorgt werden können. An den derart mit dem Öl geschmierten Kurbelzapfenlagern 3c der Kurbelwelle 50 ist jeweils eine längenverstellbare Pleuelstange (siehe Figur 1 ) mittels eines großen Pleuelauges schwenkbar gelagert.
Wie im Zusammenhang mit Figur 1 ausführlich erläutert, kann die, insbesondere wirksame, Länge der längenverstellbaren Pleuelstangen über den Öldruck in den Kurbelzapfenlagern 3c, mit dessen Hilfe Längenverstelleinrichtungen (siehe Figuren 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. Dazu ist eine Hydraulikzuleitung 13 vorgesehen, welche das Schmiermittel, mit dem die Kurbelwellenlager K und die Kurbelzapfenlager 3c geschmiert werden, als Hydraulikmedium unter oder auf einem zur Betätigung der Längenverstelleinrichtungen notwendigen Druck bzw. Druckniveau bereitzustellen.
Um zu verhindern, dass das über die Hydraulikzuleitung 13 in zwei der Kurbelwellenlager K eingeleitete Schmiermittel bei dem zum Betätigen der Längenverstelleinrichtungen notwendigen Druck in die Ölzuleitungen 102a abfließt und damit der Druck in den Kurbelzapfenlagern 3c abfällt, sind in den Ölzuleitungen 102a, die in den beiden Kurbelwellenlagern K münden, die auch mit der Hydraulikzuleitung 13 strömungsverbunden sind, Rückschlagventile 103 vorgesehen.
Es ist auch denkbar, dass die beiden Ölzuleitungen 102a, in denen die Rückschlagventile 103 angeordnet sind und die in die beiden Kurbelwellenlager K münden, mit denen die Hydraulikzuleitung 13 strömungsverbunden ist, entfallen. In diesem Fall münden die verbleibenden Ölzuleitungen 102a in Kurbelwellenlagern K einer ersten Gruppe und die Hydraulikzuleitung 13 ist mit Kurbelwellenlagern K einer zweiten Gruppe strömungsverbunden, wobei die beiden Gruppen kein gemeinsames Kurbelwellenlager K aufweisen. Dabei sollte sichergestellt werden, dass über die Hydraulikzuleitung 13 nicht nur als Hydraulikmedium eingesetztes Schmiermittel zum Betätigen der Längenverstelleinrichtungen, sondern auch zum Schmieren der Kurbelwellenlager K und Kurbelzapfenlager 3c bereitgestellt wird.
Das Schmiermittel bzw. Hydraulikmedium kann dabei mittels einer Versorgungseinrichtung 37 aus einem Schmiermittelreservoir 38 entnommen werden, mit dem die Versorgungseinrichtung 37 auf ihrer Eingangsseite strömungsverbindbar ist. Bei dem Schmiermittelreservoir 38 handelt es sich vorzugsweise um eine konventionelle Motorölwanne. Die Versorgungseinrichtung 37 ist zudem in bevorzugter Weise dazu eingerichtet, das dem Schmiermittelreservoir 38 entnommene Schmiermittel zwischen der Schmiermittelversorgungsanordnung 101 und der Hydraulikzuleitung 13 aufzuteilen, indem ein erster Anteil des entnommenen Schmiermittels in die Schmiermittelversorgungsanordnung 101 , insbesondere in die Hauptölleitung 102, geleitet wird, und ein zweiter Anteil des entnommenen Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung 13 geleitet wird.
Die Versorgungseinrichtung 37 weist zu diesem Zweck in bevorzugter Weise eine Pumpe 35 auf, welche das Schmiermittel eingangsseitig im Schmiermittelreservoir 38 ansaugt und/oder ausgangsseitig mit einem Ausgangsdruck beaufschlagt. Der Schmiermitteldruck, insbesondere Öldruck, im Schmiermittelreservoir 38 hängt dabei im Wesentlichen von der Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. der Kurbelwelle 50 ab. Die Pumpe 35 kann deshalb insbesondere dazu eingerichtet sein, den Ausgangsdruck unabhängig vom im Schmiermittelreservoir 38 vorliegenden Schmiermittel- bzw. Motoröldruck zu erzeugen. In bevorzugter Weise ist die Pumpe 35 dazu eingerichtet, das Schmiermittel mit einem Ausgangsdruck zu beaufschlagen, der über dem Schmiermittel- bzw. Motoröldruck im Schmiermittelreservoir 38 liegt.
Die Versorgungseinrichtung 37 weist zudem eine Teileranordnung 39 auf, die dazu eingerichtet ist, den Fluss, insbesondere des mit dem Ausgangsdruck beaufschlagten, Schmiermittels in die Schmiermittelversorgungsanordnung 101 und/oder die Hydraulikzuleitung 13 zu regulieren. Wie in Figur 3 gezeigt, kann die Teileranordnung 39 dazu jeweils ein regelbares Stromventil 39a, 39b aufweisen, mit dem die Fördermenge des in die Schmiermittelversorgungsanordnung 101 bzw. die Hydraulikzuleitung 13 eingeleiteten Schmiermittels und damit auch der Druck in der Schmiermittelversorgungsanordnung 101 bzw. der Hydraulikzuleitung 13 reguliert werden kann. Die Stromventile 39a, 39b können beispielsweise als Drosselventile ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, statt der Stromventile 39a, 39b auch Blendenventile vorzusehen. Alternativ könnte die Teileranordnung 36 auch als Zahnradmengenteiler ausgebildet sein.
Die Versorgungseinrichtung 37 kann vorzugsweise von einer Steuerungseinrichtung 36, etwa einem Motorsteuergeräts (ECU), gesteuert werden, insbesondere um den ersten Anteil des aus dem Schmiermittelreservoir 38 entnommenen Schmiermittels in die Schmiermittelversorgungsanordnung 101 und/oder den zweiten Anteil des aus dem Schmiermittelreservoir 38 entnommenen Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung 13 zu regulieren. Erhöht sich beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. Kurbelwelle 50 und steigt somit der Schmiermitteldruck im Schmiermittelreservoir 38, kann beispielsweise die Pumpleistung der Pumpe 35 reduziert werden, um einen konstanten Ausgangsdruck in der
Schmiermittelversorgungsanordnung 101 und/oder der Hydraulikzuleitung 13 sicherzustellen. Soll dagegen der Druck in der Hydraulikzuleitung 13 zur Betätigung der Längenverstelleinrichtung erhöht, z.B. auf oder über ein vorgegebenes Druckniveau gehoben, werden, kann z.B. die Pumpe 35 zur Erzeugung eines erhöhten Ausgangsdrucks, das erste Stromventil 39a zur Reduzierung des Schmiermittelflusses in die Schmiermittelversorgungsanordnung 101 und das erste Stromventil 39b zur Erhöhung des Schmiermittelflusses in die Hydraulikzuleitung 13 veranlasst werden. In dieser Weise kann der Druck in der
Schmiermittelversorgungsanordnung 101 konstant gehalten werden, obwohl durch die Pumpe 35 ein erhöhter Ausgangsdruck zur Betätigung der Längenverstelleinrichtungen erzeugt wird.
Das in die Hydraulikzuleitung 13 geleitete Schmiermittel kann in einem Druckspeicher 40 gespeichert werden. Ein, insbesondere elektrisch ansteuerbares, 2/2-Wegeventil 41 kann im Bedarfsfall eine Strömungsverbindung zwischen dem Druckspeicher 40 und der Hydraulikzuleitung 13 hersteilen bzw. unterbrechen. Ein Hydraulikrückschlagventil 42 ist dazu eingerichtet, einen Druckabfall in der Hydraulikzuleitung 13 zu verhindern, auch wenn die Versorgungseinrichtung 37 kein Schmiermittel in die Hydraulikzuleitung 13 leitet, insbesondere die Pumpe 35 nicht betrieben wird.
Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes System 100 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführung, welche sich von der in Figur 3 gezeigten Ausführung durch die Ausgestaltung der Versorgungseinrichtung 37 unterscheidet. Hier weist die Versorgungseinrichtung 37 eine Pumpe 35 mit zwei Pumpanordnungen 35a, 35b auf, wobei eine erste Pumpanordnung 35a der Schmiermittelversorgungsanordnung 101 zugeordnet, insbesondere ausgangsseitig mit dieser strömungsverbindbar, ist, und eine zweite Pumpanordnung 35b der Hydraulikzuleitung 13 zugeordnet, insbesondere ausgangsseitig mit dieser strömungsverbindbar, ist.
Die Pumpe 35 weist dabei einen einzigen, insbesondere elektrischen oder mechanischen, Antrieb 35c auf, der die beiden Pumpanordnungen simultan 35a, 35b antreibt. Der Antrieb 35c ist dabei in bevorzugter Weise, insbesondere zusammen mit den beiden Pumpanordnungen 35a, 35b, in einem gemeinsamen Gehäuse 35d angeordnet.
Die Pumpe 35 kann beispielsweise als Drehschieberpumpe bzw. Flügelzellenpumpe mit zwei Rotoren ausgebildet sein. Die beiden Rotoren sind dabei Teil jeweils einer der beiden Pumpanordnungen 35a, 35b. Die Pumpanordnungen 35a, 35b weisen zudem vorzugsweise Mittel auf, um eine Exzentrizität des jeweiligen Rotors in Bezug auf eine gemeinsame Antriebsachse und somit den Fluss bzw. die Fördermenge des von der jeweiligen Pumpanordnung 35a, 35b geförderten Schmiermittels einzustellen.
Um den ersten Anteil des aus dem Schmiermittelreservoir 38 entnommenen Schmiermittels, der in die Schmiermittelversorgungsanordnung 101 geleitet wird, zu erhöhen oder zu verringern, kann beispielsweise mittels der Steuerungseinrichtung 36 die Exzentrizität des Rotors der ersten Pumpanordnung 35a entsprechend eingestellt werden. Soll dagegen der zweite Anteil des aus dem
Schmiermittelreservoir 38 entnommenen Schmiermittels, der in die
Hydraulikzuleitung 13 geleitet wird, erhöht oder verringert werden, kann mittels der Steuerungseinrichtung 36 die Exzentrizität des Rotors der zweiten Pumpanordnung 35b entsprechend eingestellt werden. Dadurch kann Versorgungseinrichtung 37 ausgangsseitig zwei Volumenströme des Schmiermittels, insbesondere unabhängig voneinander, bereitstellen und insbesondere den Druck in der
Schmiermittelversorgungsanordnung 101 und/oder den Druck in der
Hydraulikzuleitung 13 regulieren.
Figur 5 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.
In einem Verfahrensschritt S1 wird ein Schmiermittel, z.B. Öl, insbesondere Motoröl, aus einem Schmiermittelreservoir, insbesondere einer Motorölwanne eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs, mittels einer Versorgungseinrichtung entnommen. Dazu ist die Versorgungseinrichtung eingangsseitig mit dem Schmiermittelreservoir strömungsverbindbar und weist zur Förderung des Schmiermittels in bevorzugter Weise eine Pumpe auf. Ausgangsseitig ist die Versorgungseinrichtung mit einer Schmiermittelversorgungsanordnung, über welche zumindest ein Kurbelwellenlager und/oder Kurbelzapfenlager der Brennkraftmaschine mit dem Schmiermittel beschickbar ist, verbunden. Zudem ist die Versorgungseinrichtung ausgangsseitig auch mit einer Hydraulikzuleitung, über welche die Längenverstelleinrichtung mit dem als Hydraulikmedium eingesetzten Schmiermittel beschickbar ist, verbunden. Dabei weist die Versorgungseinrichtung vorzugsweise getrennte Ausgänge zur Verbindung mit der Schmiermittelversorgungsanordnung bzw. der Hydraulikzuleitung auf.
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird ein erster Anteil des entnommenen Schmiermittels zum Schmieren des wenigstens einen Kurbelwellenlagers und/oder Kurbelzapfenlagers in die Schmiermittelversorgungsanordnung geleitet. Dazu kann die Versorgungseinrichtung beispielsweise eine Teileranordnung aufweisen, mittels welcher der erste Anteil des Schmiermittels eingestellt werden kann.
Ein zweiter Anteil des entnommenen Schmiermittels wird dabei in einem weiteren Verfahrensschritt S3 zum Verschieben der beiden Pleuelteil zu- und/oder ineinander, d.h. zum Betätigen der Längenverstelleinrichtung, in die Hydraulikzuleitung geleitet. Mittels der Teileranordnung kann vorzugsweise auch der zweite Anteil des Schmiermittels eingestellt werden.
Auch wenn in der vorliegenden Figur 5 die Verfahrensschritte S1 , S2, S3 in Form eines Flussdiagramms dargestellt sind, ist dem Fachmann klar, dass die Verfahrensschritte S1 , S2, S3 in bevorzugter Weise im Wesentlichen simultan ausgeführt werden. Mit anderen Worten fördert die Versorgungseinrichtung das Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir direkt in die Schmiermittelversorgungsanordnung und/oder Hydraulikzuleitung, insbesondere wenn das wenigstens eine Kurbelwellenlager und/oder Kurbelzapfenlager geschmiert werden soll und/oder die Längenverstelleinrichtung betätigt werden soll.
Bezugszeichenliste längenverstellbare Pleuelstangea Längsachse der Pleuelstange
kleines Pleuelauge
a Drehsymmetrieachse des kleinen Pleuelauges großes Pleuelauge
a Drehsymmetrieachse des großen Pleuelaugesb Pleuellager
c Kurbelzapfenlager
erster Stangenteil
zweiter Stangenteil
Kolbenelement
a, 6b erste, zweite Stirnseite
Befestigungsschraube
Führungszylinder
erste Hydraulikkammer
0 zweite Hydraulikkammer
1 erster Ölkanal
2 zweiter Ölkanal
3 Hydraulikzuleitung
4, 15 Verbindungskanäle
6 Längenverstelleinrichtung
7 erstes Ventil
8 erster Ventilraum
9 erste Ventilfeder
0 erster Ventilkörper
1 erster Ventilsitz
2 zweites Ventil
3 zweiter Ventilraum
4 zweite Ventilfeder
5 zweite Ventilkörper
6 zweiter Ventilsitz
7 Verbindungseinrichtung 8 Verbindungselement 9 Verbindungsstange
0 Steuerzylinder
1 Steuerkolben
2 Rückstellfeder
3 Steuerraum
4 Steuerleitung 5 Pumpe
5a, 35b erste, zweite Pumpanordnung 5c Antrieb
5d Gehäuse
6 Steuerungseinrichtung
7 Versorgungseinrichtung
8 Motorölwanne
9 Teileranordnung
9a, 39b erstes, zweites Stromventil
0 Druckspeicher
1 2/2 Wegeventil
2 Hydraulikrückschlagventil
50 Kurbelwelle
100 Vorrichtung
101 Schm ierm ittelversorgungsanordnung
102 Hauptölleitung
102a Ölzuleitung
103 Rückschlagventil
104 Zuleitungskanäle
1 10 Verfahren
S1 -S3 Verfahrensschritte
K Kurbelwellenlager e Längsmittelebene
AL Verstellbereich

Claims

Patentansprüche
1. System (100) zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange (1 ) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, wobei die Pleuelstange (1 ) zumindest einen ersten Pleuelteil (4) und einen zweiten Pleuelteil (5) aufweist und die beiden Pleuelteile (4, 5) mittels einer Längenverstelleinrichtung (16) in Richtung einer Längsachse (1 a) der Pleuelteile (4, 5), insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, aufweisend:
-eine Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ), über welche zumindest ein Kurbelwellenlager (K) und/oder Kurbelzapfenlager (3c) der Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittel beschickbar ist;
-eine Hydraulikzuleitung (13), über welche die
Längenverstelleinrichtung (16) mit dem als Hydraulikmedium eingesetzten Schmiermittel beschickbar ist;
-eine Versorgungseinrichtung (37), die ausgangsseitig sowohl mit der Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) als auch mit der Hydraulikzuleitung (13) strömungsverbindbar und dazu eingerichtet ist, das Schmiermittel aus einem Schmiermittelreservoir (38) zu entnehmen und selektiv einen ersten Anteil des entnommenen Schmiermittels zum Schmieren des wenigstens einen Kurbelwellenlagers (K) und/oder Kurbelzapfenlagers (3c) in die Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) zu leiten und einen zweiten Anteil des entnommenen Schmiermittels in die Hydraulikzuleitung (13) zum Verschieben der beiden Pleuelteile (4, 5) zu- und/oder ineinander zu leiten.
2. System (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (37) eine Pumpe (35) aufweist, die dazu eingerichtet ist, das aus dem Schmiermittelreservoir (38) entnommene Schmiermittel, insbesondere den zweiten Anteil des Schmiermittels, mit einem Ausgangsdruck zu beaufschlagen.
3. System (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (35) eine erste Pumpanordnung (35a), die mit der Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) strömungsverbindbar ist, eine zweite Pumpanordnung (35b), die mit der Hydraulikzuleitung (13) strömungsverbindbar ist, und einen gemeinsamen Antrieb (35c) zum Antreiben der ersten und zweiten Pumpanordnung (35a, 35b) aufweist.
4. System (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (37) eine Teileranordnung (39) aufweist, die dazu eingerichtet ist, den Fluss des mit dem Ausgangsdruck beaufschlagten Schmiermittels in die Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) und/oder den Fluss des Hydraulikmediums in die Hydraulikzuleitung (13) zum Verschieben der beiden Stangenteile zu- und/oder ineinander zu regulieren.
5. System (101 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teileranordnung (39) ein der Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) zugeordnetes erstes Stromventil (39a) und ein der Hydraulikzuleitung (13) zugeordnetes zweites Stromventil (39b) aufweist.
6. System (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzuleitung (13) wenigstens einen Zuleitungskanal (104) aufweist, wobei der Zuleitungskanal (104) vorzugsweise von dem wenigstens einen Kurbelwellenlager (K) zu wenigstens einem Kurbelzapfenlager (3c) verläuft.
7. System (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzuleitung (13) zum Beschicken der Längenverstelleinrichtung (16) mit dem wenigstens einen Kurbelwellenlager (K) strömungsverbunden ist.
8. System (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, wenigstens eine Kugelwellenlager (K) eine Eintrittsöffnung zur Zuführung von Schmiermittel in den Zuleitungskanal (104) aufweist, wobei die Eintrittsöffnung sowohl mit der Hydraulikzuleitung (13) als auch mit der Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) stömungsverbunden ist.
9. System (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) wenigstens ein Rückschlagventil (103) aufweist, das dazu eingerichtet ist, einen Abfluss des über die Hydraulikzuleitung (13) in das wenigstens eine Kurbelwellenlager (K) geleitete Schmiermittel in die Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) zu verhindern.
10. System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) mit einer ersten Gruppe von Kurbelwellenlagern (K) strömungsverbunden ist und die Hydraulikzuleitung (13) zum Beschicken der Längenverstelleinrichtung (16) mit einer zweiten Gruppe von Kurbelwellenlagern (K) strömungsverbunden ist, wobei die erste Gruppe kein Kurbelwellenlager (K) der zweiten Gruppe enthält und die Versorgungseinrichtung (37) dazu eingerichtet ist, neben der ersten Gruppe von Kurbelwellenlagern (K) über die
Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) auch die zweite Gruppe von Kurbelwellenlagern (K) über die Hydraulikzuleitung (13) mit dem Schmiermittel zu schmieren.
11. Verfahren (110) zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange (1 ) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, wobei die Pleuelstange (1 ) zumindest einen ersten Pleuelteil (4) und einen zweiten Pleuelteil (5) aufweist und die beiden Pleuelteile (4, 5) mittels einer Längenverstelleinrichtung (16) in Richtung einer Längsachse (1 a) der Pleuelteile (4, 5), insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, wobei
-ein Schmiermittel mittels einer Versorgungseinrichtung (37) aus einem Schmiermittelreservoir (38) entnommen wird, wobei die Versorgungseinrichtung (37) ausgangsseitig sowohl mit einer Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ), über welche zumindest ein Kurbelwellenlager (K) und/oder Kurbelzapfenlager (3c) der Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittel beschickbar ist, als auch mit einer Hydraulikzuleitung (13), über welche die
Längenverstelleinrichtung (16) mit dem als Hydraulikmedium eingesetzten Schmiermittel beschickbar ist, strömungsverbindbar ist,
-ein erster Anteil des entnommenen Schmiermittels zum Schmieren des wenigstens einen Kurbelwellenlagers (K) und/oder Kurbelzapfenlagers (3c) in die Schmiermittelversorgungsanordnung (101 ) geleitet wird, und
-ein zweiter Anteil des entnommenen Schmiermittels zum Verschieben der beiden Pleuelteile (4, 5) zu- und/oder ineinander in die
Hydraulikzuleitung (13) geleitet wird.
12. Brennkraftmaschine, insbesondere Hubkolbenmaschine, mit einer längenverstellbaren Pleuelstange (1 ), die zumindest einen ersten Pleuelteil (4) und einen zweiten Pleuelteil (5) aufweist, wobei die beiden Pleuelteile (4, 5) mittels einer Längenverstelleinrichtung (16) in Richtung einer Längsachse (1 a) der Pleuelteile (4, 5), insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, und einem System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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