DE102015113619A1 - Actuating device for reversing valves of an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Betätigungseinrichtung (11) für Umschaltventile (10) eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, wobei jedes Umschaltventil dem Steuern eines Hydraulikölstroms in Hydraulikkammern einer Exzenter-Verstelleinrichtung einer jeweiligen Pleuelstange des Verbrennungsmotor dient, wobei jedes Umschaltventil einen Abgreifer aufweist, der von der Betätigungseinrichtung (11) betätigbar ist, wobei die Betätigungseinrichtung (11) für jedes Umschaltventil und damit für jeden zu betätigenden Abgreifer eine Schaltgabel (13) aufweist, die an einer Tragstruktur (14) befestigt sind, wobei die Tragstruktur (14) einen Montagerahmen (15) aus parallel zueinander verlaufenden Montageschienen (26, 27) und ein relativ zum Montagerahmen (15) verlagerbares Verlagerungselement (16) aus parallel zueinander verlaufenden Verlagerungsschienen (17, 18) aufweist, wobei die Schaltgabeln (13) an den Verlagerungsschienen (17, 18) des Verlagerungselements (16) befestigt und über die jeweilige Verlagerungsschiene (17, 18) relativ zum Montagerahmen (15) längsverschiebbar sind, und wobei an dem Montagerahmen (15) im Bereich mindestens einer der Montageschienen (26, 27) an mindestens einem Abschnitt derselben Führungselemente (29, 30) ausgebildet sind, die im jeweiligen Abschnitt der jeweiligen Montageschiene (26, 27) die jeweilige Verlagerungsschiene (17, 18) quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen.Actuating means (11) for changeover valves (10) of an adjustable compression ratio internal combustion engine, each changeover valve serving to control a hydraulic oil flow in hydraulic chambers of an eccentric cam of a respective connecting rod of the internal combustion engine, each changeover valve having a tappet operable by the actuator (11) is, wherein the actuating device (11) for each switching valve and thus for each operable tappet a shift fork (13) which are fixed to a support structure (14), wherein the support structure (14) comprises a mounting frame (15) extending parallel to each other Mounting rails (26, 27) and a relative to the mounting frame (15) displaceable displacement element (16) of mutually parallel displacement rails (17, 18), wherein the shift forks (13) on the displacement rails (17, 18) of the displacement element (16) attached and over the respec ge displacement rail (17, 18) relative to the mounting frame (15) are longitudinally displaceable, and wherein on the mounting frame (15) in the region of at least one of the mounting rails (26, 27) on at least a portion of the same guide elements (29, 30) are formed, the in the respective section of the respective mounting rail (26, 27) the respective displacement rail (17, 18) transversely to the direction of displacement of the same seen on both sides.
Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis und einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis. The invention relates to an actuator for switching valves of a variable compression ratio internal combustion engine and a variable compression ratio internal combustion engine.
Bei Verbrennungsmotoren wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad aus. Unter dem Verdichtungsverhältnis wird das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung, wie bei Ottomotoren, die in der Regel ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen“ vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich des Verbrennungsmotors, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen“ auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich eines Verbrennungsmotors kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist. In combustion engines, a high compression ratio has a positive effect on the efficiency. The compression ratio is understood to be the ratio of the total cylinder space before compression to the remaining cylinder space after compression. In combustion engines with spark ignition, as in gasoline engines, which usually have a fixed compression ratio, the compression ratio may, however, only be selected so high that at full load operation a so-called "knocking" is avoided. However, for the much more frequently occurring partial load range of the internal combustion engine, ie with low cylinder filling, the compression ratio with higher values could be selected without "knocking" occurring. The important part load range of an internal combustion engine can be improved if the compression ratio is variably adjustable.
Aus der
Der aus der
Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben, die auf die Exzenterstangen einwirken, unterstützt, wobei die Kolben ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen, die mit den Kolben zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterkörper angebunden. The adjustment of the eccentric adjusting device is initiated by the action of mass and load forces of the internal combustion engine, which act on the eccentric adjusting device during a working cycle of the internal combustion engine. During a working cycle, the directions of action of the forces acting on the eccentric adjusting constantly change. The adjusting movement is assisted by the hydraulic oil applied to the pistons, which act on the eccentric rods, the pistons prevent resetting the eccentric adjusting device due to varying directions of force acting on the eccentric adjusting forces. The eccentric rods, which interact with the pistons, are connected on both sides to the eccentric body.
Die Hydraulikkammern, in welchen die Kolben geführt sind, sind von dem Hublagerauge aus über Hydraulikölzulaufleitungen und mit Hydrauliköl beaufschlagbar bzw. befüllbar. Rückschlagventile verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikölzulaufleitungen. In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange ist ein Umschaltventil aufgenommen. Die Hydraulikkammern stehen über Hydraulikölablaufleitungen mit der Bohrung in Kontakt, welche das Umschaltventil aufnimmt. Die Schaltstellung des Umschaltventils bestimmt, welche der Hydraulikkammern mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung abhängt. The hydraulic chambers, in which the pistons are guided, can be acted upon or filled with hydraulic oil from the crank bearing eye via hydraulic oil supply lines. Check valves prevent backflow of the hydraulic oil from the hydraulic chambers back into the hydraulic oil supply lines. In a bore of the respective connecting rod, a changeover valve is received. The hydraulic chambers are in contact with the bore via hydraulic oil drain lines, which receives the changeover valve. The switching position of the switching valve determines which of the hydraulic chambers is filled with hydraulic oil and which of the hydraulic chambers is emptied, the adjustment direction or direction of rotation of the eccentric adjusting device depending on this.
Das aus der
Wie ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern geführten Kolben der Exzenterstangen einwirkt, den Hydraulikkammern vom Hublagerauge aus über die Hydraulikölzulaufleitungen zugeführt, wobei die jeweilige Pleuelstange derart mit dem Hublagerauge an der Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenlagerzapfen derselben, und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale angeordnet ist. As stated, the hydraulic oil acting on the pistons of the eccentric rods guided in the hydraulic chambers is fed to the hydraulic chambers from the crank bearing eye via the hydraulic oil supply lines, wherein the respective connecting rod engages with the crank bearing eye on the crankshaft such that between the crankshaft, namely a crankshaft journal the same, and the rod bearing eye a connecting rod bearing shell is arranged.
Über die Hydraulikölablaufleitungen können die Hydraulikkammern abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils entlüftet werden. Hiervon hängt die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung ab. Via the hydraulic oil drain lines, the hydraulic chambers can be vented depending on the switching position of the changeover valve. The adjustment direction or direction of rotation of the eccentric adjusting device depends on this.
Die
Es besteht Bedarf an einer Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, die bei einfacher Bauart eine zuverlässige Betätigung der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors zulässt. There is a need for an actuator for the change-over valves of an adjustable compression ratio internal combustion engine which, with a simple design, permits reliable operation of the change-over valves of an internal combustion engine.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis und einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Betätigungseinrichtung zu schaffen. The object of the invention is to provide a novel actuator for the switching valves of an internal combustion engine with adjustable compression ratio and an internal combustion engine with such an actuator.
Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind an dem Montagerahmen im Bereich mindestens einer der Montageschienen an mindestens einem Abschnitt derselben Führungselemente ausgebildet, die im jeweiligen Abschnitt der jeweiligen Montageschiene die jeweilige Verlagerungsschiene quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen. Die Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis verfügt über eine einfache Bauart und lässt eine zuverlässige Betätigung der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors zu. Es besteht keine Gefahr einer Fehlstellung zwischen Montagerahmen und Verlagerungselement. This object is achieved by an actuating device according to
Vorzugsweise sind an dem Montagerahmen im Bereich einer einzigen der Montageschienen an mehreren Abschnitten derselben Führungselemente ausgebildet, die im jeweiligen Abschnitt der Montageschiene die jeweilige Verlagerungsschiene quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen. Es besteht bei einfacher Bauart der Betätigungseinrichtung keine Gefahr einer Fehlstellung zwischen Montagerahmen und Verlagerungselement. Preferably, a plurality of sections of the same guide elements are formed on the mounting frame in the region of a single of the mounting rails, which guide the respective displacement rail transversely to the displacement direction of the same in each section of the mounting rail on both sides. There is a simple design of the actuator no risk of misalignment between the mounting frame and displacement element.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis ist in Patentanspruch 6 definiert. The internal combustion engine according to the invention with an adjustable compression ratio is defined in
Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung derart an einem Kurbelgehäuse montiert, dass bezogen auf eine Drehrichtung der Pleuelstange diejenige Montageschiene, an welcher die Führungselemente ausgebildet sind, welche die jeweilige Verlagerungsschiene quer zur Verlagerungsrichtung derselben gesehen beidseitig führen, an einer Position angeordnet ist, an welcher eine Komponente der Bewegungsrichtung der jeweiligen Pleuelstange versucht das Verlagerungselement vom Montagerahmen wegzubewegen. Es besteht bei einfacher Bauart der Betätigungseinrichtung keine Gefahr einer Fehlstellung zwischen Montagerahmen und Verlagerungselement. Preferably, the actuating device is mounted on a crankcase such that with respect to a direction of rotation of the connecting rod that mounting rail, on which the guide elements are formed, which guide the respective displacement rail transversely to the displacement direction of the same seen on both sides, is arranged at a position at which a component of Direction of movement of the respective connecting rod tries to move the displacement element away from the mounting frame. There is a simple design of the actuator no risk of misalignment between the mounting frame and displacement element.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:
Das Pleuellagerauge
Die Pleuelstange
Die Exzenter-Verstelleinrichtung
Die Kolben der Exzenter-Verstelleinrichtung
In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange
Die Hydraulikkammern der Exzenter-Verstelleinrichtung
Das jeweilige Umschaltventil
Die hier vorliegende Erfindung betrifft Details der Betätigungseinrichtung
Eine Betätigungseinrichtung
Die Tragstruktur
Das Verlagerungselement
Die Schaltgabeln
Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt (siehe
Aus Gewichtsgründen und funktionalen Gründen ist der Montagerahmen
Um die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Betätigungseinrichtung
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
Dann, wenn, wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Diese definierte Montage der Betätigungseinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010016037 A1 [0003, 0004, 0007] DE 102010016037 A1 [0003, 0004, 0007]
- DE 102012112461 A1 [0010, 0031] DE 102012112461 A1 [0010, 0031]
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2015
- 2015-08-18 DE DE102015113619.8A patent/DE102015113619A1/en active Pending
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