DE102018100559B4

DE102018100559B4 - Internal combustion engine with double crank drive and variable compression

Info

Publication number: DE102018100559B4
Application number: DE102018100559.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: DE102018100559A1

Abstract

Brennkraftmaschine (1) mit einem ersten Zylinder (2) und einem innerhalb des ersten Zylinders (2) axial beweglichen ersten Kolben (3), der über zwei Pleuel (5, 6) mit zwei zueinander parallelen, gegenläufigen Kurbelwellen (7, 8) zusammenwirkt, wobei die Pleuel (5, 6) an einer axial verschiebbar gelagerten Kolbenstange (4) des Kolbens (3) angelenkt sind und an der Kolbenstange (4) ein Verstellmechanismus (50) zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom ersten Kolben (3) beabstandeten Ende der aus zwei Teilen (4a, 4b) bestehenden Kolbenstange (4) ein in einem zweiten Zylinder (23; 44) angeordneter zweiter Kolben (24; 45) befestigt ist und der Verstellmechanismus (50) zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einen Gewindetrieb (60, 61, 68, 69) mit einem drehbaren ersten Gewindezapfen (60) zum Eingriff in eine entsprechende Gewindebohrung (61) an einer Stirnseite des ersten Teils (4a) der Kolbenstange (4) und einen in entgegengesetzte Richtung zum ersten Gewindezapfen (60) vorstehenden zweiten Gewindezapfen (68) zum Eingriff in eine Gewindebohrung (69) an einer Stirnseite des zweiten Teils (4b) der Kolbenstange (4) für die Auseinander- oder Zusammenbewegung der beiden Teile (4a, 4b) der Kolbenstange (4) umfasst.Internal combustion engine (1) with a first cylinder (2) and a first piston (3) which is axially movable within the first cylinder (2) and which interacts via two connecting rods (5, 6) with two parallel, opposing crankshafts (7, 8) , wherein the connecting rods (5, 6) are articulated on an axially displaceable piston rod (4) of the piston (3) and an adjusting mechanism (50) for changing the compression ratio is provided on the piston rod (4), characterized in that on the from the first piston (3) spaced end of the piston rod (4) consisting of two parts (4a, 4b) a second piston (24; 45) arranged in a second cylinder (23; 44) is attached and the adjusting mechanism (50) for changing the compression ratio a screw drive (60, 61, 68, 69) with a rotatable first threaded pin (60) for engagement in a corresponding threaded bore (61) on one end face of the first part (4a) of the piston rod (4) and one in the opposite in the opposite direction to the first threaded pin (60) protruding second threaded pin (68) for engagement in a threaded bore (69) on an end face of the second part (4b) of the piston rod (4) for moving the two parts (4a, 4b) apart or together the piston rod (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der WO 2017/ 063 751 A1 bekannt. Diese enthält einen Zylinder, in dem ein Kolben axial beweglich angeordnet und durch Expansion eines Gases bewegbar ist. Der Kolben ist über zwei Pleuel mit zwei zueinander parallelen, gegenläufigen Kurbelwellen verbunden. An der Kolbenstange ist ein Verstellmechanismus zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses vorgesehen.Such an internal combustion engine is known from WO 2017/063 751 A1. This contains a cylinder in which a piston is arranged to be axially movable and can be moved by expansion of a gas. The piston is connected to two parallel, opposing crankshafts via two connecting rods. An adjustment mechanism for changing the compression ratio is provided on the piston rod.

Aus der DE 101 16 077 A1 ist ein Gegenkolbenmotor mit zwei Kurbelwellen und gemeinsamen Kreuzkopf bekannt.From the DE 101 16 077 A1 an opposed piston engine with two crankshafts and a common cross head is known.

In der DE 20 2013 009 627 U1 ist außerdem ein Koaxialkolben-Motor mit einem oder mehreren Zylindern offenbart.In the DE 20 2013 009 627 U1 a coaxial piston engine having one or more cylinders is also disclosed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei gegenüberliegenden Kolben eine einfache Verstellung des Verdichtungsverhältnisses ermöglicht.The object of the invention is to create an internal combustion engine of the type mentioned at the outset which enables simple adjustment of the compression ratio even with opposing pistons.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine with the features of claim 1. Appropriate refinements and advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist an dem vom ersten Kolben beabstandeten Ende der aus zwei Teilen bestehenden Kolbenstange ein in einem zweiten Zylinder angeordneter zweiter Kolben befestigt. Der Verstellmechanismus zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses weist einen Gewindetrieb mit einem drehbaren ersten Gewindezapfen zum Eingriff in eine entsprechende Gewindebohrung an einer Stirnseite des ersten Teils der Kolbenstange und einen in entgegengesetzte Richtung zum ersten Gewindezapfen vorstehenden zweiten Gewindezapfen zum Eingriff in eine Gewindebohrung an einer Stirnseite des zweiten Teils der Kolbenstange für die Auseinander- oder Zusammenbewegung der beiden Teile der Kolbenstange auf.In the internal combustion engine according to the invention, a second piston arranged in a second cylinder is fastened to the end of the piston rod, which consists of two parts, which is spaced apart from the first piston. The adjustment mechanism for changing the compression ratio has a screw drive with a rotatable first threaded pin for engagement in a corresponding threaded hole on one end face of the first part of the piston rod and a second threaded pin protruding in the opposite direction to the first threaded pin for engagement in a threaded hole on one end face of the second part the piston rod for moving the two parts of the piston rod apart or together.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die Kolbenstange durch ein zwischen dem Kolben und den Kurbelwellen angeordnetes erstes Lager und ein von dem ersten Lager beabstandetes zweites Lager axial verschiebbar gelagert. Durch die zweifache Lagerung der Kolbenstange wird eine äußerst präzise Kolbenführung ermöglicht. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager größer als der Hub des Kolbens gewählt.In a particularly advantageous embodiment, the piston rod is axially displaceably supported by a first bearing arranged between the piston and the crankshafts and a second bearing spaced apart from the first bearing. The double bearing of the piston rod enables extremely precise piston guidance. The distance between the first bearing and the second bearing is preferably selected to be greater than the stroke of the piston.

Eine besonders genaue Kolbenführung ist durch eine verlängerte Kolbenstange und weiter auseinanderliegende Lager erreichbar. Vorzugsweise ist eine an der Kolbenstange angeordnete Pleuelhalterung zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager angeordnet.A particularly precise piston guide can be achieved by means of an elongated piston rod and bearings that are further apart. A connecting rod holder arranged on the piston rod is preferably arranged between the first bearing and the second bearing.

In einer nach außen abgeschlossenen Ausführung können das erste und zweite Lager in zwei Lagerteilen eines die Pleuel und die Kurbelwellen umgebenden Gehäuses angeordnet sein.In an embodiment that is closed off from the outside, the first and second bearings can be arranged in two bearing parts of a housing surrounding the connecting rods and the crankshafts.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann auch als Gegenkolbenmotor mit zwei in zwei gegenüberliegenden Zylindern angeordneten Kolben ausgeführt sein. Dann kann in den beiden gegenüberliegenden Zylindern neben dem einen Kolben ein gegenläufiger zweiter Kolben angeordnet sein. Der zum ersten Kolben gegenläufige zweite Kolben kann über ein mit zwei weiteren Pleueln versehenes Koppelgetriebe mit den beiden Kurbelwellen verbunden sein. Das Koppelgetriebe kann in einer zweckmäßigen Ausführung zwei über ein Verbindungsstück mit einer Kolbenstange des zweiten Kolbens verbundene Seitenteile mit den daran angelenkten weiteren Pleueln umfassen. Die Seitenteile können zweckmäßigerweise in Lagern verschiebbar gelagert sein.The internal combustion engine according to the invention can also be designed as a counter-piston engine with two pistons arranged in two opposing cylinders. A second piston running in opposite directions can then be arranged in the two opposing cylinders next to the one piston. The second piston, which rotates in the opposite direction to the first piston, can be connected to the two crankshafts via a coupling gear provided with two further connecting rods. In an expedient embodiment, the coupling gear can comprise two side parts connected to a piston rod of the second piston via a connecting piece with the further connecting rods articulated thereon. The side parts can expediently be slidably mounted in bearings.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung;
4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung;
5 einen Verstellmechanismus zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses an einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinder und
6 einen Verstellmechanismus zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses an einer Brennkraftmaschine mit zwei gegenüberliegenden Zylindern.

Further special features and advantages of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:

1 a first embodiment of an internal combustion engine in a schematic representation;
2 a second embodiment of an internal combustion engine in a schematic representation;
3 a third embodiment of an internal combustion engine in a schematic representation;
4th a fourth embodiment of an internal combustion engine in a schematic representation;
5 an adjusting mechanism for changing the compression ratio on an internal combustion engine with a cylinder and
6th an adjustment mechanism for changing the compression ratio on an internal combustion engine with two opposing cylinders.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinder 2 und einem innerhalb des Zylinders 2 axial verschiebbaren und durch Expansion eines Gases beweglichen Kolben 3 in einer schematischen Darstellung gezeigt. Der Kolben 3 wirkt über eine Kolbenstange 4 und zwei Pleuel 5 und 6 mit zwei zueinander parallelen, gegenläufigen Kurbelwellen 7 und 8 zusammen. Die beiden Kurbelwellen 7 und 8 sind über - hier nicht dargestellte - Synchronisationszahnräder miteinander gekoppelt. Der erste Pleuel 5 ist mit seinem unteren Ende über ein erstes unteres Gelenk 9 an der ersten Kurbelwelle 7 und mit seinem oberen Ende über ein erstes oberes Gelenk 10 an der Kolbenstange 4 angelenkt. Der zweite Pleuel 6 ist mit seinem unteren Ende über ein zweites unteres Gelenk 11 an der zweiten Kurbelwelle 8 und mit seinem oberen Ende über ein zweites oberes Gelenk 12 an der Kolbenstange 4 angelenkt. Bei der gezeigten Ausführung sind die beiden Pleuel 5 und 6 mit ihren oberen Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten einer seitlich vorstehenden Pleuelhalterung 13 der Kolbenstange 4 angelenkt.In 1 is a first embodiment of an internal combustion engine 1 with a cylinder 2 and one inside the cylinder 2 axially displaceable and movable piston by expansion of a gas 3 shown in a schematic representation. The piston 3 acts via a piston rod 4th and two connecting rods 5 and 6th with two parallel, counter-rotating crankshafts 7th and 8th together. The two crankshafts 7th and 8th are coupled to one another via synchronization gears - not shown here. The first connecting rod 5 is with its lower end over a first lower joint 9 on the first crankshaft 7th and with its upper end over a first upper joint 10 on the piston rod 4th hinged. The second connecting rod 6th is with its lower end over a second lower joint 11 on the second crankshaft 8th and with its upper end via a second upper joint 12th on the piston rod 4th hinged. In the embodiment shown, the two connecting rods are 5 and 6th with their upper ends on two opposite sides of a laterally protruding connecting rod holder 13th the piston rod 4th hinged.

Von dem Zylinder 2, einem Zylinderkopf 14 und dem beweglichen Kolben 3 wird in an sich bekannter Weise ein Brennraum 15 begrenzt. In dem Zylinderkopf 14 sind Ein- und Auslassventile 16 bzw. 17 zur Steuerung der Zuführung eines Brennstoff-Luft-Gemisches zum Brennraum 15 und zur Abführung der Abgase aus dem Brennraum 15 angeordnet. Die Kolbenstange 4 ist fest mit dem Kolben 3 verbunden und über ein erstes Lager 18 sowie ein davon beabstandetes zweites Lager 19 axial verschiebbar geführt. Bei der in 1 gezeigten Ausführung ist das zwischen dem Kolben 3 und den Kurbelwellen 7 angeordnete erste Lager 18 an einem mit dem Zylinder 2 verbundenen ersten Lagerteil 20 angeordnet. Das oben angeordnete erste Lagerteil 20 kann Teil eines die beiden Pleuel 5 und 6 und die beiden Kurbelwellen 7 und 8 umgebenden Gehäuses 21 sein. Das von dem ersten Lager 18 beabstandete zweite Lager 19 ist unterhalb der beiden Kurbelwellen 7 und 8 in einem als Teil des Gehäuses 21 ausgebildeten zweiten Lagerteil 22 angeordnet. Das oben angeordnete erste Lager 18 und das unten angeordnete zweite Lager 19 können z.B. als Gleitlager ausgebildet und durch eine innerhalb des Gehäuses 21 angeordnete Schmierung geschmiert sein.From the cylinder 2 , a cylinder head 14th and the moving piston 3 becomes a combustion chamber in a manner known per se 15th limited. In the cylinder head 14th are inlet and outlet valves 16 respectively. 17th to control the supply of a fuel-air mixture to the combustion chamber 15th and to remove the exhaust gases from the combustion chamber 15th arranged. The piston rod 4th is tight to the piston 3 connected and via a first warehouse 18th and a second bearing spaced therefrom 19th guided axially displaceable. At the in 1 The embodiment shown is that between the piston 3 and the crankshafts 7th arranged first bearings 18th on one with the cylinder 2 connected first bearing part 20th arranged. The first bearing part arranged above 20th can be part of one of the two connecting rods 5 and 6th and the two crankshafts 7th and 8th surrounding housing 21 be. That from the first camp 18th spaced second bearings 19th is below the two crankshafts 7th and 8th in one as part of the housing 21 trained second bearing part 22nd arranged. The first camp located above 18th and the second bearing located below 19th can be designed, for example, as a plain bearing and by one inside the housing 21 arranged lubrication must be lubricated.

Über die zweifach gelagerte Kolbenstange kann der Kolben 3 in Axialrichtung besonders exakt geführt werden. Der Kolben 3 führt keine seitlichen Bewegungen aus, sondern wird rein axial im Zylinder 2 bewegt. Eine derartige Lagerung ermöglicht eine äußerst präzise Kolbenführung, so dass bei geeigneter Auswahl des Materials für den Kolben 3 und den Zylinder 2 sogar auf eine Ölschmierung und/oder eine aufwändige Kühlung des Zylinders 2 verzichtet bzw. der Aufwand für die Schmierung und Kühlung verringert werden kann.The piston can be moved via the double-bearing piston rod 3 be guided particularly precisely in the axial direction. The piston 3 does not perform any lateral movements, but is purely axial in the cylinder 2 emotional. Such a storage enables extremely precise piston guidance, so that with a suitable selection of the material for the piston 3 and the cylinder 2 even oil lubrication and / or complex cooling of the cylinder 2 dispensed with or the effort for lubrication and cooling can be reduced.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 gezeigt. Diese in Art eines 180° V-Motors ausgeführte Brennkraftmaschine 1 weist neben einem ersten Zylinder 2 einen dem ersten Zylinder 2 gegenüberliegenden zweiten Zylinder 23 mit einem zweiten Kolben 24 auf. Von dem zweiten Zylinder 23, einem zweiten Zylinderkopf 25 und dem zweiten Kolben 24 wird ein zweiter Brennraum 26 begrenzt. In dem zweiten Zylinderkopf 25 sind Ein- und Auslassventile 27 bzw. 28 zur Steuerung der Zuführung eines Brennstoff-Luft-Gemisches zum zweiten Brennraum 26 und zur Abführung der Abgase aus dem Brennraum 26 angeordnet. Die in den beiden Zylindern 2 und 23 angeordneten Kolben 3 und 24 sind über eine gemeinsame Kolbenstange 4 miteinander verbunden, so dass einer der beiden Kolben in einem Verdichtungs- oder Ausstoßtakt arbeitet, während der andere Kolben einen Ansaug- oder Arbeitstakt ausführt.In 2 is a second embodiment of an internal combustion engine 1 shown. This internal combustion engine in the form of a 180 ° V engine 1 has next to a first cylinder 2 one of the first cylinder 2 opposite second cylinder 23 with a second piston 24 on. From the second cylinder 23 , a second cylinder head 25th and the second piston 24 becomes a second combustion chamber 26th limited. In the second cylinder head 25th are inlet and outlet valves 27 respectively. 28 to control the supply of a fuel-air mixture to the second combustion chamber 26th and to remove the exhaust gases from the combustion chamber 26th arranged. The ones in the two cylinders 2 and 23 arranged piston 3 and 24 are via a common piston rod 4th connected to each other, so that one of the two pistons works in a compression or exhaust stroke, while the other piston performs an intake or power stroke.

Auch bei Ausführung von 2 ist die Kolbenstange 4 über ein erstes Lager 18 sowie ein davon beabstandetes zweites Lager 19 axial verschiebbar geführt. Das zwischen dem ersten Kolben 3 und den Kurbelwellen 7 angeordnete erste Lager 18 ist an einem mit dem Zylinder 2 verbundenen ersten Lagerteil 20 angeordnet. Das von dem ersten Lager 18 beabstandete zweite Lager 19 ist an einem mit dem zweiten Zylinder 23 verbundenen zweiten Lagerteil 29 angeordnet. Das oben angeordnete erste Lagerteil 20 und das unten angeordnete zweite Lagerteil 29 können z.B. als Lagerschilde ausgebildet und Teil eines die beiden Pleuel 5 und 6 und die beiden Kurbelwellen 7 und 8 umgebenden Gehäuses 21 sein.Even when executing 2 is the piston rod 4th via a first camp 18th and a second bearing spaced therefrom 19th guided axially displaceable. That between the first piston 3 and the crankshafts 7th arranged first bearings 18th is on one with the cylinder 2 connected first bearing part 20th arranged. That from the first camp 18th spaced second bearings 19th is on one with the second cylinder 23 connected second bearing part 29 arranged. The first bearing part arranged above 20th and the second bearing part arranged below 29 can, for example, be designed as bearing shields and are part of the two connecting rods 5 and 6th and the two crankshafts 7th and 8th surrounding housing 21 be.

In der Ausführung von 2 ist die zweifach gelagerte Kolbenstange 4 ebenfalls über zwei Pleuel 5 und 6 mit den beiden zueinander parallelen, gegenläufigen Kurbelwellen 7 und 8 verbunden. Der erste Pleuel 5 ist mit seinem unteren Ende über ein erstes unteres Gelenk 9 an der einen Kurbelwelle 7 und mit seinem oberen Ende über ein erstes oberen Gelenk 10 an der Kolbenstange 4 angelenkt. Der zweite Pleuel 6 ist mit seinem unteren Ende über ein zweites unteres Gelenk 11 an der zweiten Kurbelwelle 8 und mit seinem oberen Ende über ein zweites oberes Gelenk 12 an der Kolbenstange 4 angelenkt. Auch bei dieser Ausführung sind die beiden Pleuel 5 und 6 mit ihren oberen Enden an zwei gegenüberliegenden Seiten einer seitlich vorstehenden Pleuelhalterung 13 der Kolbenstange 4 angelenkt.In the execution of 2 is the double bearing piston rod 4th also via two connecting rods 5 and 6th with the two parallel, counter-rotating crankshafts 7th and 8th tied together. The first connecting rod 5 is with its lower end over a first lower joint 9 on one crankshaft 7th and with its upper end via a first upper joint 10 on the piston rod 4th hinged. The second connecting rod 6th is with its lower end over a second lower joint 11 on the second crankshaft 8th and with its upper end via a second upper joint 12th on the piston rod 4th hinged. The two connecting rods are also in this version 5 and 6th with their upper ends on two opposite sides of a laterally protruding connecting rod holder 13th the piston rod 4th hinged.

Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 ist in 3 gezeigt. Diese Brennkraftmaschine 1 ist als Gegenkolbenmotor mit einem Zylinder 2 und zwei in dem Zylinder 2 angeordneten, gegeneinander arbeitenden Kolben 3 und 30 ausgeführt. Zwischen den beiden Kolben 3 und 30 wird innerhalb des Zylinders 2 ein Brennraum 31 begrenzt. Auch bei dieser Ausführung weist der eine Kolben 3 eine zweifach gelagerte Kolbenstange 4 auf, die über ein zwischen dem Kolben 3 und den beiden Kurbelwellen 7 und 8 angeordnetes erstes Lager 18 sowie ein davon beabstandetes zweites Lager 19 axial verschiebbar geführt ist. Das zweite Lager 19 ist bei der gezeigten Ausführung unterhalb der beiden Kurbelwellen 7 und 8 angeordnet. Die Kolbenstange 4 ist auch hier über zwei Pleuel 5 und 6 mit den beiden zueinander parallelen, gegenläufigen Kurbelwellen 7 und 8 verbunden. Wie bei den beiden vorherigen Ausführungen ist der erste Pleuel 5 mit seinem unteren Ende über ein erstes unteres Gelenk 9 an der einen Kurbelwelle 7 und mit seinem oberen Ende über ein erstes oberen Gelenk 10 an der einen Seite der Pleuelhalterung 13 der Kolbenstange 4 angelenkt. Der zweite Pleuel 6 ist mit seinem unteren Ende über ein zweites unteres Gelenk 11 an der zweiten Kurbelwelle 8 und mit seinem oberen Ende über ein zweites oberes Gelenk 12 an der anderen Seite der Pleuelhalterung 13 der Kolbenstange 4 angelenkt.A third embodiment of an internal combustion engine 1 is in 3 shown. This internal combustion engine 1 is an opposed piston engine with one cylinder 2 and two in the cylinder 2 arranged, mutually working pistons 3 and 30th executed. Between the two pistons 3 and 30th is inside the cylinder 2 a combustion chamber 31 limited. In this version too, one of the pistons has a piston 3 a double-bearing piston rod 4th on that via one between the piston 3 and the two crankshafts 7th and 8th arranged first bearing 18th and a second bearing spaced therefrom 19th is guided axially displaceably. The second camp 19th is in the embodiment shown below the two crankshafts 7th and 8th arranged. The piston rod 4th is also here about two connecting rods 5 and 6th with the two parallel, counter-rotating crankshafts 7th and 8th tied together. As with the two previous designs, the first is connecting rod 5 with its lower end over a first lower joint 9 on one crankshaft 7th and with its upper end via a first upper joint 10 on one side of the connecting rod bracket 13th the piston rod 4th hinged. The second connecting rod 6th is with its lower end over a second lower joint 11 on the second crankshaft 8th and with its upper end via a second upper joint 12th on the other side of the connecting rod bracket 13th the piston rod 4th hinged.

Der im Zylinder 2 angeordnete zweite Kolben 30 enthält eine zweite Kolbenstange 32, die in einem Lager 33 axial verschiebbar gelagert ist. Die zweite Kolbenstange 32 ist über ein durch zwei zur Kolbenstange 4 parallele Seitenteile 34 bzw. 35, ein Verbindungsstück 36 und zwei weitere Pleuel 37 und 38 gebildetes Koppelgetriebe mit den beiden Kurbelwellen 7 und 8 verbunden. Die beiden Seitenteile 35 und 36 des Gestänges sind über Lager 39 axial verschiebbar geführt. Der eine Pleuel 37 ist mit seinem oberen Ende über ein erstes oberes Gelenk 40 an dem einen Seitenteil 34 und mit seinem unteren Ende über ein erstes unteres Gelenk 41 an der Kurbelwelle 7 dem Gelenk 9 diametral gegenüberliegend angelenkt. Der andere Pleuel 38 ist mit seinem oberen Ende über ein zweites oberes Gelenk 42 an dem anderen Seitenteil 35 und mit seinem unteren Ende über ein zweites unteres Gelenk 43 an der Kurbelwelle 8 dem Gelenk 11 diametral gegenüberliegend angelenkt. Die gegenläufige Bewegung der beiden Kolben 3 und 30 wird so auf die beiden sich gegensinnig rotierenden Kurbelwellen 7 und 8 übertragen.The one in the cylinder 2 arranged second piston 30th contains a second piston rod 32 that are in a warehouse 33 is axially displaceable. The second piston rod 32 is about one through two to the piston rod 4th parallel side panels 34 respectively. 35 , a connector 36 and two more connecting rods 37 and 38 formed coupling gear with the two crankshafts 7th and 8th tied together. The two side panels 35 and 36 of the linkage are over bearings 39 guided axially displaceable. The one connecting rod 37 is with its upper end over a first upper joint 40 on one side part 34 and with its lower end over a first lower joint 41 on the crankshaft 7th the joint 9 hinged diametrically opposite. The other connecting rod 38 is with its upper end over a second upper joint 42 on the other side part 35 and with its lower end via a second lower joint 43 on the crankshaft 8th the joint 11 hinged diametrically opposite. The opposite movement of the two pistons 3 and 30th is so on the two oppositely rotating crankshafts 7th and 8th transfer.

Das in 4 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine unterscheidet sich von der Ausführung nach 3 im Wesentlichen dadurch, dass dem ersten Zylinder 2 mit den beiden gegenläufigen Kolben 3 und 30 ein zweiter Zylinder 44 mit zwei gegenläufigen Kolben 45 und 46 gegenüberliegt. Der Kolben 45 ist fest mit dem unteren Ende der Kolbenstange 4 verbunden. Der andere Kolben 46 enthält eine Kolbenstange 47, die in einem Lager 48 axial verschiebbar gelagert ist. Die beiden Seitenteile 34 bzw. 35 des Gestänges sind verlängert und über ein weiteres Verbindungsstück 49 mit der Kolbenstange 47 des Kolbens 46 verbunden. Ansonsten entspricht der Grundaufbau der in 4 gezeigten Brennkraftmaschine 1 dem Aufbau der Ausführung von 3, so dass einander entsprechende Bauteile auch mit denselben Bezugszeichen versehen sind und auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.This in 4th The illustrated further embodiment of an internal combustion engine differs from the embodiment according to 3 essentially by having the first cylinder 2 with the two opposing pistons 3 and 30th a second cylinder 44 with two pistons rotating in opposite directions 45 and 46 opposite. The piston 45 is fixed to the lower end of the piston rod 4th tied together. The other piston 46 contains a piston rod 47 that are in a warehouse 48 is axially displaceable. The two side panels 34 respectively. 35 of the linkage are extended and have another connecting piece 49 with the piston rod 47 of the piston 46 tied together. Otherwise the basic structure corresponds to that in 4th internal combustion engine shown 1 the structure of the execution of 3 so that corresponding components are also provided with the same reference numerals and reference is made to their description.

In 5 ist ein an einer Kolbenstange 4 angeordneter Verstellmechanismus 50 zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses gezeigt. Verstellung des Abstands zwischen dem Kolben 3 und dem zur Anlenkung der beiden Pleuel 5 und 6 vorgesehenen Pleuelhalterung 13 gezeigt. Durch einen solchen Verstellmechanismus 50 kann z.B. bei einer in den 1 und 3 dargestellten Brennkraftmaschine 1 der Abstand zwischen dem Kolben 3 und dem zur Anlenkung der beiden Pleuel 5 und 6 vorgesehenen Pleuelhalterung 13 verändert und dadurch das Verdichtungsverhältnis auch im Betrieb verstellt und an die Leistung (Teil- oder Volllast) und an die Kraftstoffart (z.B. Diesel oder Gas/Benzin) angepasst werden. Bei der in 5 gezeigten Ausführung ist die Kolbenstange 4 zweiteilig mit einem in dem ersten Lager 18 geführten ersten Teil 4a und einem in dem weiteren Lager 19 geführten zweiten Teil 4b ausgeführt. Der in 5 oben angeordnete erste Teil 4a der Kolbenstange 4 ist über das erste Lager 18 axial verschiebbar in dem oberen Lagerteil 20 eines Gehäuses geführt. Der unten angeordnete zweite Teil 4b der Kolbenstange 4 ist über das zweite Lager 19 in dem unten angeordneten zweiten Lagerteil 22 verschiebbar geführt.In 5 is one on a piston rod 4th arranged adjustment mechanism 50 for changing the compression ratio. Adjustment of the distance between the piston 3 and the one for the articulation of the two connecting rods 5 and 6th provided connecting rod bracket 13th shown. By such an adjustment mechanism 50 can, for example, with one in the 1 and 3 internal combustion engine shown 1 the distance between the piston 3 and the one for the articulation of the two connecting rods 5 and 6th provided connecting rod bracket 13th changed and thereby the compression ratio can also be adjusted during operation and adapted to the performance (partial or full load) and the type of fuel (e.g. diesel or gas / petrol). At the in 5 The version shown is the piston rod 4th two-part with one in the first camp 18th guided first part 4a and one in the other camp 19th guided second part 4b executed. The in 5 first part arranged above 4a the piston rod 4th is about the first camp 18th axially displaceable in the upper bearing part 20th a housing out. The second part below 4b the piston rod 4th is about the second camp 19th in the second bearing part located below 22nd slidably guided.

Das untere Ende des in 5 oben angeordneten ersten Teils 4a der Kolbenstange 4 ist in einer Führungsbohrung 51 eines nach oben vorstehenden Führungsteils 52 der Pleuelhalterung 13 axial verschiebbar angeordnet. Durch eine Verdrehsicherung ist der oben angeordnete erste Teil 4a der Kolbenstange 4 innerhalb des oben angeordneten ersten Lagerteils 20 axial beweglich aber gegen Verdrehung gesichert geführt. Die Verdrehsicherung kann z.B. durch einen innerhalb einer Nut 53 verschiebbar geführten Stift 54 gebildet sein. An dem oberen Ende des unten angeordneten zweiten Teils 4a der Kolbenstange 4 ist das zur Anlenkung der beiden Pleuel vorgesehene Pleuelhalterung 13 über eine Flanschbuchse 55 befestigt. Die fest mit der Pleuelhalterung 13 verbundene Flanschbuchse 55 kann über einen Querstift 56 mit dem unten angeordneten zweiten Teil 4b der Kolbenstange 4 verbunden sein. In der Pleuelhalterung 13 sind zwei gegenüberliegende Pleuelaugen 57 zur Anlenkung der beiden Pleuel 5 und 6 vorgesehen.The lower end of the in 5 first part arranged above 4a the piston rod 4th is in a guide hole 51 an upwardly protruding guide part 52 the connecting rod bracket 13th arranged axially displaceable. The first part arranged at the top is secured by an anti-twist device 4a the piston rod 4th within the first bearing part arranged above 20th axially movable but secured against rotation. The anti-rotation device can, for example, be provided within a groove 53 displaceable guided pin 54 be educated. At the upper end of the second part located below 4a the piston rod 4th is the connecting rod holder provided for the articulation of the two connecting rods 13th via a flange socket 55 attached. The fixed to the connecting rod bracket 13th connected flange socket 55 can via a cross pin 56 with the second part arranged below 4b the piston rod 4th be connected. In the connecting rod bracket 13th are two opposite connecting rod eyes 57 for the linkage of the two connecting rods 5 and 6th intended.

Der Verstellmechanismus 50 enthält einen in der Führungsbohrung 51 der Pleuelhalterung 13 angeordneten, und über Zahnräder 58 und 59 drehbaren Gewindezapfen 60, der mit einer entsprechenden Gewindebohrung 61 an der Stirnseite des innerhalb der Führungsbohrung 51 angeordneten Endes des zweiten Teils 4a der Kolbenstange 4 zusammenwirkt. Durch den drehbaren Gewindezapfen 60 und die Gewindebohrung 61 wird ein Gewindetrieb zur Axialverstellung der ersten Teils 4a gegenüber dem zweiten Teil 4b der Kolbenstange 4 geschaffen. Das Außengewinde am Gewindezapfen 60 und das entsprechende Innengewinde in der Gewindebohrung 61 können zweckmäßigerweise als Trapezgewinde oder andere geeignete Bewegungsgewinde ausgeführt sein.The adjustment mechanism 50 contains one in the pilot hole 51 the connecting rod bracket 13th arranged, and about gears 58 and 59 rotatable threaded stem 60 with a corresponding threaded hole 61 on the face of the inside the guide hole 51 arranged end of the second part 4a the piston rod 4th cooperates. Through the rotatable threaded pin 60 and the threaded hole 61 becomes a screw drive for axial adjustment of the first part 4a compared to the second part 4b the piston rod 4th created. The external thread on the threaded stem 60 and the corresponding internal thread in the threaded hole 61 can expediently be designed as trapezoidal threads or other suitable movement threads.

Das erste Zahnrad 58 ist koaxial zum Gewindezapfen 60 in einer entsprechenden Ausnehmung 62 der Pleuelhalterung 13 angeordnet und fest mit dem Gewindezapfen 60 verbunden. Das mit dem ersten Zahnrad 58 kämmende zweite Zahnrad 59 ist ebenfalls in der Ausnehmung 62 der Pleuelhalterung 13 angeordnet und durch eine Antriebsstange 63 drehbar. Die Antriebsstange 63 ist an ihrem einen Ende in dem oberen Lagerteil 20 und an ihrem anderen Ende in einem am Gehäuse abgestützten weiteren Lager 64 drehbar gelagert. Sie kann über ein in dem Lagerteil 20 angeordnetes Ritzel 65 und eine zugehörige Zahnstange 66 gedreht werden. Der Antrieb der Zahnstange 66 kann durch einen Servomotor oder dgl. erfolgen. Über eine Keilwellenverbindung, eine Nut- und Federverbindung mit einer entsprechenden Nut 67 oder über eine andere geeignete Formschlussverbindung, die eine Drehmomentübertragung und dennoch eine Axialverschiebung zwischen der Antriebsstange 63 und dem Zahnrad 59 ermöglicht, ist die Antriebstange 63 mit dem Zahnrad 59 verbunden.The first gear 58 is coaxial with the threaded stem 60 in a corresponding recess 62 the connecting rod bracket 13th arranged and fixed to the threaded pin 60 tied together. The one with the first gear 58 meshing second gear 59 is also in the recess 62 the connecting rod bracket 13th arranged and by a drive rod 63 rotatable. The drive rod 63 is at one end in the upper bearing part 20th and at its other end in a further bearing supported on the housing 64 rotatably mounted. You can have one in the storage part 20th arranged pinion 65 and an associated rack 66 to be turned around. The drive of the rack 66 Can be done by a servo motor or the like. Via a spline connection, a tongue and groove connection with a corresponding groove 67 or via another suitable form-fit connection that transmits torque and yet provides axial displacement between the drive rod 63 and the gear 59 is the drive rod 63 with the gear 59 tied together.

In 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verstellmechanismus 50 zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses an einer Brennkraftmaschine mit zwei gegenüberliegenden Zylindern gezeigt. Dieser Verstellmechanismus 50 unterscheidet sich von der Ausführung der 5 im Wesentlichen nur dadurch, dass auch der zweite Teil 4b der Kolbenstange 4 relativ zur Pleuelhalterung 13 axial verschiebbar ist und der Gewindetrieb zur Verstellung der Länge der Kolbenstange 4 neben dem mit dem Zahnrad 58 verbundenen Gewindezapfen 60 einen in die entgegen gesetzte Richtung vorstehenden weiteren Gewindezapfen 68 zum Eingriff in eine Gewindebohrung 69 an einer Stirnseite des zweiten Teils 4b der Kolbenstange 4 enthält. Die Gewindezapfen 60 und 68 weisen unterschiedliche Steigungsrichtungen auf, so dass durch Drehung des Zahnrads 58 die beiden Teile 4a und 4b der Kolbenstange 4 entweder auseinander oder zusammenbewegt werden. Zur Verstellung des zweiten Teils 4b der Kolbenstange 4 relativ zur Pleuelhalterung 13, ist der zweite Teil 4b der Kolbenstange mit seinem oberen Ende in einer Führungsbohrung 70 der Flanschbuchse 55 verschiebbar geführt.In 6th is an embodiment of an adjustment mechanism 50 for adjusting the compression ratio on an internal combustion engine with two opposing cylinders. This adjustment mechanism 50 differs from the execution of the 5 essentially only by being also the second part 4b the piston rod 4th relative to the connecting rod bracket 13th is axially displaceable and the screw drive for adjusting the length of the piston rod 4th next to the one with the gear 58 connected threaded stud 60 a further threaded pin protruding in the opposite direction 68 for engaging in a threaded hole 69 on one end face of the second part 4b the piston rod 4th contains. The threaded stud 60 and 68 have different pitch directions, so that by rotating the gear 58 the two parts 4a and 4b the piston rod 4th either apart or moved together. To adjust the second part 4b the piston rod 4th relative to the connecting rod bracket 13th , is the second part 4b the piston rod with its upper end in a guide bore 70 the flange socket 55 slidably guided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22: Zylindercylinder
33: KolbenPistons
44th: KolbenstangePiston rod
4a4a: Erster Teil der KolbenstangeFirst part of the piston rod
4b4b: Zweiter Teil der KolbenstangeSecond part of the piston rod
55: Erster PleuelFirst connecting rod
66th: Zweiter PleuelSecond connecting rod
77th: Erste KurbelwelleFirst crankshaft
88th: Zweite KurbelwelleSecond crankshaft
99: Erstes unteres GelenkFirst lower joint
1010: Erstes oberes GelenkFirst upper joint
1111: Zweites unteres GelenkSecond lower joint
1212th: Zweites oberes GelenkSecond upper joint
1313th: PleuelhalterungConnecting rod bracket
1414th: ZylinderkopfCylinder head
1515th: BrennraumCombustion chamber
1616: EinlassventilInlet valve
1717th: Auslassventiloutlet valve
1818th: Erstes LagerFirst camp
1919th: Zweites LagerSecond camp
2020th: Erstes LagerteilFirst storage part
2121: Gehäusecasing
2222nd: Zweites LagerteilSecond bearing part
2323: Zweiter ZylinderSecond cylinder
2424: Zweiter KolbenSecond piston
2525th: Zweiter ZylinderkopfSecond cylinder head
2626th: Zweiter BrennraumSecond combustion chamber
2727: EinlassventilInlet valve
2828: Auslassventiloutlet valve
2929: Zweites LagerteilSecond bearing part
3030th: KolbenPistons
3131: BrennraumCombustion chamber
3232: Zweite KolbenstangeSecond piston rod
3333: Lagercamp
3434: SeitenteilSide part
3535: SeitenteilSide part
3636: VerbindungsstückConnector
3737: PleuelConnecting rod
3838: PleuelConnecting rod
3939: Lagercamp
4040: Erstes oberes GelenkFirst upper joint
4141: Erstes unteres GelenkFirst lower joint
4242: Zweites oberes GelenkSecond upper joint
4343: Zweites unteres GelenkSecond lower joint
4444: Zweiter ZylinderSecond cylinder
4545: KolbenPistons
4646: KolbenPistons
4747: KolbenstangePiston rod
4848: Lagercamp
4949: VerbindungsstückConnector
5050: VerstellmechanismusAdjustment mechanism
5151: FührungsbohrungPilot hole
5252: FührungsteilLeadership part
5353: NutGroove
5454: StiftPen
5555: FlanschbuchseFlange socket
5656: QuerstiftCross pin
5757: PleuelaugeConnecting rod eye
5858: Zahnradgear
5959: Zahnradgear
6060: GewindezapfenThreaded stud
6161: GewindebohrungThreaded hole
6262: AusnehmungRecess
6363: AntriebsstangeDrive rod
6464: Lagercamp
6565: Ritzelpinion
6666: ZahnstangeRack
6767: NutGroove
6868: GewindezapfenThreaded stud
6969: GewindebohrungThreaded hole
7070: FührungsbohrungPilot hole

Claims

Brennkraftmaschine (1) mit einem ersten Zylinder (2) und einem innerhalb des ersten Zylinders (2) axial beweglichen ersten Kolben (3), der über zwei Pleuel (5, 6) mit zwei zueinander parallelen, gegenläufigen Kurbelwellen (7, 8) zusammenwirkt, wobei die Pleuel (5, 6) an einer axial verschiebbar gelagerten Kolbenstange (4) des Kolbens (3) angelenkt sind und an der Kolbenstange (4) ein Verstellmechanismus (50) zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom ersten Kolben (3) beabstandeten Ende der aus zwei Teilen (4a, 4b) bestehenden Kolbenstange (4) ein in einem zweiten Zylinder (23; 44) angeordneter zweiter Kolben (24; 45) befestigt ist und der Verstellmechanismus (50) zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einen Gewindetrieb (60, 61, 68, 69) mit einem drehbaren ersten Gewindezapfen (60) zum Eingriff in eine entsprechende Gewindebohrung (61) an einer Stirnseite des ersten Teils (4a) der Kolbenstange (4) und einen in entgegengesetzte Richtung zum ersten Gewindezapfen (60) vorstehenden zweiten Gewindezapfen (68) zum Eingriff in eine Gewindebohrung (69) an einer Stirnseite des zweiten Teils (4b) der Kolbenstange (4) für die Auseinander- oder Zusammenbewegung der beiden Teile (4a, 4b) der Kolbenstange (4) umfasst.Internal combustion engine (1) with a first cylinder (2) and a first piston (3) which is axially movable within the first cylinder (2) and which interacts via two connecting rods (5, 6) with two parallel, opposing crankshafts (7, 8) , wherein the connecting rods (5, 6) are articulated on an axially displaceable piston rod (4) of the piston (3) and an adjusting mechanism (50) for changing the compression ratio is provided on the piston rod (4), characterized in that on the from the first piston (3) spaced end of the piston rod (4) consisting of two parts (4a, 4b) a second piston (24; 45) arranged in a second cylinder (23; 44) is attached and the adjusting mechanism (50) for changing of the compression ratio, a screw drive (60, 61, 68, 69) with a rotatable first threaded pin (60) for engagement in a corresponding threaded bore (61) on one end face of the first part (4a) of the piston rod (4) and one in the opposite direction set direction to the first threaded pin (60) protruding second threaded pin (68) for engagement in a threaded bore (69) on an end face of the second part (4b) of the piston rod (4) for moving the two parts (4a, 4b) apart or together the piston rod (4).

Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gewindezapfen (60, 68) über einen Zahnradantrieb (58, 59) drehbar sind.Internal combustion engine (1) after Claim 1 , characterized in that the two threaded pins (60, 68) can be rotated via a gear drive (58, 59).

Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) durch ein zwischen dem ersten Kolben (3) und den Kurbelwellen (7, 8) angeordnetes erstes Lager (18) und ein von dem ersten Lager (18) beabstandetes zweites Lager (19) axial verschiebbar gelagert ist.Internal combustion engine (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the piston rod (4) is axially displaceable by a first bearing (18) arranged between the first piston (3) and the crankshafts (7, 8) and a second bearing (19) spaced from the first bearing (18) is stored.

Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem ersten Lager (18) und dem zweiten Lager (19) größer als der Hub des ersten Kolbens (3) ist.Internal combustion engine (1) after Claim 3 , characterized in that the distance between the first bearing (18) and the second bearing (19) is greater than the stroke of the first piston (3).

Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine an der Kolbenstange (4) angeordnete Pleuelhalterung (13) zwischen dem ersten Lager (18) und dem zweiten Lager (19) angeordnet ist.Internal combustion engine (1) after Claim 3 or 4th , characterized in that a connecting rod holder (13) arranged on the piston rod (4) is arranged between the first bearing (18) and the second bearing (19).

Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (18) in einem ersten Lagerteil (20) und das zweite Lager (19) in einem zweiten Lagerteil (22, 29) eines die Pleuel (5, 6) und die Kurbelwellen (7, 8) umgebenden Gehäuse (21) angeordnet sind.Internal combustion engine (1) according to one of the Claims 3 until 5 , characterized in that the first bearing (18) in a first bearing part (20) and the second bearing (19) in a second bearing part (22, 29) one of the connecting rods (5, 6) and the crankshafts (7, 8) surrounding housing (21) are arranged.

Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Zylinder (2) und dem zweiten Zylinder (44) neben dem einen Kolben (3, 45) ein gegenläufiger zweiter Kolben (30, 46) angeordnet ist.Internal combustion engine (1) according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that a second piston (30, 46) rotating in opposite directions is arranged in the first cylinder (2) and the second cylinder (44) next to the one piston (3, 45).

Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenläufigen zweiten Kolben (30, 46) über ein mit zwei weiteren Pleueln (37, 38) versehenes Koppelgetriebe mit den beiden Kurbelwellen (7, 8) verbunden sind.Internal combustion engine (1) after Claim 7 , characterized in that the counter-rotating second pistons (30, 46) are connected to the two crankshafts (7, 8) via a coupling gear provided with two further connecting rods (37, 38).

Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe zwei über ein Verbindungsstück (36) mit einer Kolbenstange (32) der zweiten Kolben (30, 46) verbundene Seitenteile (34, 35) mit den daran angelenkten weiteren Pleueln (37, 38) umfasst.Internal combustion engine (1) after Claim 8 , characterized in that the coupling gear comprises two side parts (34, 35) connected to a connecting piece (36) with a piston rod (32) of the second pistons (30, 46) with the further connecting rods (37, 38) articulated thereon.

Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (34, 35) in Lagern (39) verschiebbar gelagert sind.Internal combustion engine (1) after Claim 9 , characterized in that the side parts (34, 35) are slidably mounted in bearings (39).