DE102014220177A1

DE102014220177A1 - Device for changing compression ratios

Info

Publication number: DE102014220177A1
Application number: DE102014220177.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Möller; Markus POPP
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Bei einem Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist das Verstellelement durch die Triebwerkskräfte der Hubkolbenbrennkraftmaschine in zwei unterschiedliche Positionen verstellbar. Dabei bilden die in Stützzylindern geführten einfachwirkenden Steilkolben gemeinsam mit diesen jeweils einen Druckraum. Die Druckräume sind jeweils über eine Ölzulaufleitung, in welcher ein Rückschlagventil angeordnet ist, mit einer Ölversorgung verbunden, wobei von den beiden Druckräumen ausgehende Ölrücklaufleitungen (23 und 24) an ein Schaltventil (27) angeschlossen sind, über welches die Ölrücklaufleitungen (23 und 24) wahlweise druckentlastbar sind. Das Schaltventil (27) weist eine Führungseinheit auf, die einen gegenüber dieser längsverschiebbaren Steuerschieber (35) aufnimmt. Zur Verbesserung der Funktion des Schaltventils und zur Verringerung der in dem Steuersystem auftretenden Schmierölverluste ist über das Schaltventil (27) in jeder seiner beiden Schaltstellungen jeweils eine der Ölrücklaufleitungen (23 oder 24) mit der Ölgalerie (29) bzw. der Ölzulaufleitung (21, 22) verbunden.In a control system for actuating two interacting with an adjusting actuator piston for a device for changing the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, the adjusting element is adjustable by the engine forces of the reciprocating internal combustion engine in two different positions. The guided in support cylinders single-acting piston steeple together with these each form a pressure chamber. The pressure chambers are each connected via an oil supply line, in which a check valve is arranged, with an oil supply, wherein from the two pressure chambers outgoing oil return lines (23 and 24) to a switching valve (27) are connected, via which the oil return lines (23 and 24) optionally relieved of pressure. The switching valve (27) has a guide unit which receives a relative to this longitudinally displaceable spool (35). To improve the function of the switching valve and to reduce occurring in the control system lubricating oil losses via the switching valve (27) in each of its two switching positions one of the oil return lines (23 or 24) with the oil gallery (29) and the oil supply line (21, 22 ) connected.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, wobei das Verstellelement durch die Triebwerkskräfte der Hubkolbenbrennkraftmaschine in zwei unterschiedliche Positionen verstellbar ist, in welchen sich die in Stützzylindern geführten einfachwirkenden Stellkolben, die gemeinsam mit den Stützzylindern jeweils einen Druckraum bilden, in einer eingefahrenen oder ausgefahrenen Stellung befinden, wobei die Druckräume jeweils über eine Ölzulaufleitung, in welcher ein Rückschlagventil angeordnet ist, mit einer Ölgalerie verbunden sind, wobei von den beiden Druckräumen jeweils ausgehende erste und zweite Ölrücklaufleitungen mit einem Schaltventil verbunden sind, über welches wahlweise eine der Ölrücklaufleitungen druckentlastbar ist, und wobei das Schaltventil eine Führungsbohrung aufweist, die einen innerhalb dieser längsverschiebbaren Steuerschieber aufnimmt.The invention relates to a control system for actuating two interacting with an adjusting actuator piston for a device for changing the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, wherein the adjusting element is adjustable by the engine forces of the reciprocating internal combustion engine in two different positions in which guided in support cylinders single-acting actuator piston, together with the support cylinders each form a pressure chamber, are in a retracted or extended position, the pressure chambers are each connected via an oil supply line, in which a check valve is arranged, with an oil gallery, wherein each of the two pressure chambers outgoing first and second oil return lines are connected to a switching valve, via which either one of the oil return lines is pressure relieved, and wherein the switching valve on a guide bore has, which receives a within this longitudinally displaceable spool.

Stand der TechnikState of the art

Mit dem Verdichtungsverhältnis einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ε ist das Verhältnis des Volumens des gesamten Zylinderraumes zum Volumen des Kompressionsraumes bezeichnet. Durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses kann der Wirkungsgrad der Hubkolbenbrennkraftmaschine gesteigert werden, woraus insgesamt eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bei gleicher Leistung der Hubkolbenbrennkraftmaschine resultiert. Allerdings ist zu berücksichtigen, bei fremdgezündeten Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses im Volllastbetrieb deren Klopfneigung zunimmt.With the compression ratio of a reciprocating internal combustion engine ε the ratio of the volume of the entire cylinder chamber to the volume of the compression chamber is designated. By increasing the compression ratio of the efficiency of the reciprocating internal combustion engine can be increased, resulting in a total of a reduction in fuel consumption results in the same performance of the reciprocating internal combustion engine. However, it has to be taken into account that in the case of spark-ignition reciprocating internal combustion engines with an increase in the compression ratio in full-load operation, the tendency to knock increases.

Bei dem Klopfen handelt es sich um eine unkontrollierte Selbstzündung des Kraftstoff-Luftgemisches. Demgegenüber könnte das Verdichtungsverhältnis im Teillastbetrieb, in welchem die Füllung geringer ist, zur Verbesserung des entsprechenden Teillastwirkungsgrades erhöht werden, ohne dass dadurch das zuvor erwähnte Klopfen auftreten würde. Daraus resultiert, dass es zweckmäßig ist, die Hubkolbenbrennkraftmaschine im Teillastbetrieb mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und im Volllastbetrieb mit einem gegenüber diesem reduzierten Verdichtungsverhältnis zu betreiben.The knocking is an uncontrolled self-ignition of the fuel-air mixture. On the other hand, in the partial load operation in which the charge is lower, the compression ratio may be increased to improve the corresponding partial load efficiency without the aforementioned knocking occurring. As a result, it is expedient to operate the reciprocating internal combustion engine in part-load operation with a relatively high compression ratio and in full load operation with a reduced compression ratio compared to this.

Eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses ist außerdem besonders vorteilhaft für aufgeladene Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung, da bei diesen im Hinblick auf die Aufladung insgesamt ein niedriges Verdichtungsverhältnis vorgegeben wird, wobei zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades in ungünstigen Bereichen eines entsprechenden Motorkennfeldes die Verdichtung zu erhöhen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis generell in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verändern, wie z. B. von Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, Signalen eines Klopfsensors, Abgaswerten usw.A change in the compression ratio is also particularly advantageous for supercharged reciprocating internal combustion engines with spark ignition, as these overall in terms of charging a low compression ratio is given, and to improve the thermodynamic efficiency in unfavorable areas of a corresponding engine map, the compression is to increase. In addition, there is the possibility of generally changing the compression ratio as a function of further operating parameters of the reciprocating internal combustion engine, such. B. driving conditions of the motor vehicle, operating points of the internal combustion engine, signals of a knock sensor, exhaust emissions, etc.

Es sind aus dem Stand der Technik unter anderem Vorrichtungen bekannt, die eine Verstellung des Abstandes zwischen einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und einem Kolbenbolzen vornehmen. Es handelt sich dabei um unterschiedliche Vorrichtungen, nämlich um solche, mit denen die Lage des Kolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist, oder um solche, die eine Lageänderung des Pleuels gegenüber der Kurbelwelle vornehmen. Bei erstgenannten Vorrichtungen steht das Pleuel über einen am Pleuelauge vorgesehenen verstellbaren Exzenter, in welchem ein Kolbenbolzenlager und ein Kolbenbolzen angeordnet sind, mit dem Kolben in Verbindung. Bei den weiterhin genannten Vorrichtungen ist ein verstellbarer Exzenter kurbelwellenseitig also am Pleuellagerauge vorgesehen, wobei dann dieser Exzenter das Pleuellager umgibt.Among other things, devices are known from the prior art, which make an adjustment of the distance between a crank pin of a crankshaft and a piston pin. These are different devices, namely those with which the position of the piston relative to the connecting rod is variable, or those that make a change in position of the connecting rod relative to the crankshaft. In the case of the first-mentioned devices, the connecting rod is connected to the piston via an adjustable eccentric provided on the connecting rod eye, in which a piston pin bearing and a piston pin are arranged. In the further mentioned devices, an adjustable eccentric crank shaft side is thus provided at the connecting rod bearing eye, in which case this eccentric surrounds the connecting rod bearing.

Der entsprechende Exzenter wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel einerseits und dem Kolbenbolzen oder dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Lastkräfte, die aus den Massen- und Gaskräften resultieren, verstellt. Im Arbeitstakt der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Es ist insbesondere für eine am Kolbenbolzenlager vorgesehene Vorrichtung zweckmäßig, den Exzenter mit zwei Stellkolben zu verbinden, die an diesem zu dessen Verdrehung sowie Abstützung über Laschen angreifen. Somit kann durch die beiden Stellkolben die Drehbewegung unterstützt und eine Rückstellung des Exzenters, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenter übertragenen Kräfte auftreten kann, vermieden werden.The corresponding eccentric is adjusted by the engine forces occurring in the cylinder unit between the connecting rod on the one hand and the piston pin or the crank pin on the other hand, ie load forces resulting from the mass and gas forces. In the working cycle of the cylinder unit, the acting forces change continuously. It is particularly useful for a device provided on the piston pin bearing device to connect the eccentric with two actuating pistons which act on this to its rotation and support via tabs. Thus, the rotational movement supported by the two adjusting pistons and a provision of the eccentric, which can occur due to the forces transmitted to the eccentric with different directions of force, can be avoided.

Ein Steuersystem zur Betätigung zweier mit einem Verstellelement zusammenwirkenden Stellkolben für eine Vorrichtung zur Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der DE 10 2010 016 037 A1 bekannt. Danach ist eine in einem Pleuelauge eines Pleuels angeordnete Exzentereinrichtung mit einer exzentrischen Kolbenbolzenbohrung versehen, wobei die Exzentereinrichtung diametral verlaufende Laschen aufweist, an denen über Exzenterstangen Kolben angreifen. Druckräume, die zwischen den Kolben und im Pleuel ausgebildeten Führungszylindern vorgesehen sind, werden über Ölleitungen, in denen jeweils ein einen Rückfluss verhinderndes Rückschlagventil angeordnet ist, mit Motoröl aus einem Pleuellager versorgt. Neben der jeweiligen Ölleitung ist an jeden der beiden Druckräume eine weitere Fluidleitung angeschlossen, die zu einem Schaltventil führt. Das Schaltventil weist einen Steuerschieber auf, der mit zwei in axialer Richtung zueinander beabstandeten Steuerkolben gleichen Außendurchmessers versehen ist. An den entsprechenden Außenmantelflächen dieser Steuerkolben ist der Steuerschieber in einer mit gleichmäßigem Innendurchmesser ausgebildeten Aufnahmebohrung angeordnet. Die beiden Steuerkolben verbinden in ihren beiden Positionen wahlweise eine der Fluidleitungen mit einer Entlüftungsbohrung, über die das Motoröl drucklos in eine Ölwanne der Hubkolbenbrennkraftmaschine abgeleitet werden kann. An einem Ende des Steuerschiebers befindet sich eine als Kugelschreibermechanik ausgeführte Betätigungseinrichtung, die an einer Stirnfläche mit dem Motoröldruck des Pleuellagers beaufschlagt wird.A control system for actuating two cooperating with an adjusting actuator piston for a device for changing a compression ratio of a reciprocating internal combustion engine of the type described in the preamble of claim 1 is known from the DE 10 2010 016 037 A1 known. Thereafter, an eccentric arranged in a connecting rod eye of a connecting rod is provided with an eccentric piston pin bore, wherein the eccentric device has diametrically extending tabs on which act on eccentric rods piston. Pressure chambers between the piston and in the connecting rod trained guide cylinders are provided are supplied via oil lines, in each of which a check valve preventing a backflow, supplied with engine oil from a connecting rod bearing. In addition to the respective oil line, a further fluid line is connected to each of the two pressure chambers, which leads to a switching valve. The switching valve has a spool, which is provided with two in the axial direction spaced control piston same outer diameter. At the corresponding outer circumferential surfaces of the control piston, the spool is arranged in a receiving bore formed with a uniform inner diameter. The two control pistons connect in their two positions selectively one of the fluid lines with a vent hole through which the engine oil can be discharged without pressure into an oil pan of the reciprocating internal combustion engine. At one end of the spool there is an actuating device designed as a ballpoint pen mechanism, which is acted upon at an end face with the engine oil pressure of the connecting rod bearing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion des Schaltventils zu verbessern, wobei die in dem Steuersystem auftretenden Schmierölverluste verringert werden sollen.It is an object of the present invention to improve the function of the switching valve, wherein the occurring in the control system lubricating oil losses are to be reduced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesem abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is achieved by the features of the characterizing part of independent claim 1. Advantageous embodiments are given in the claims dependent thereon, which in themselves or in various combinations with each other can represent an aspect of the invention.

Danach soll das Schaltventil in jeder der beiden Schaltstellungen jeweils eine der Ölrücklaufleitungen mit der Ölgalerie bzw. der Ölzulaufleitung verbinden. Folglich weist das Schaltventil eine hydraulische Betätigung auf, die mit dem jeweiligen Druck der Ölgalerie bzw. dem in den Ölzulaufleitung herrschenden Druck erfolgt. Die hydraulische Betätigung ist vorzugsweise an eine Schmierölnut des Pleuellagers, die als Ölgalerie bezeichnet wird, angeschlossen.Thereafter, the switching valve in each of the two switch positions to connect each one of the oil return lines to the oil gallery and the oil supply line. Consequently, the switching valve has a hydraulic actuation, which takes place with the respective pressure of the oil gallery or the pressure prevailing in the oil supply line. The hydraulic actuation is preferably connected to a Schmierölnut the connecting rod bearing, which is referred to as oil gallery.

Dabei wird der Druck in der Ölgalerie, beispielsweise durch eine als Verstellpumpe ausgebildete Schmierölpumpe moduliert. Durch die Druckmodulation wird erreicht, dass sich der Steuerschieber des Schaltventils in eine seiner Schaltstellungen bewegt, in welchen jeweils einer der Druckräume der Stellzylinder druckentlastet wird, so dass sich der betreffende Stellkolben in seine eingefahrene Stellung bewegt. In einer ersten Schaltstellung, in der sich der Steuerschieber bei niedrigem Betätigungsdruck befindet, gibt dieser den Anschluss der ersten Ölrücklaufleitung frei, bei maximaler Verschiebung, also bei hohem Betätigungsdruck, den Anschluss der zweiten Ölrücklaufleitung. Dabei sind die beiden jeweils den Ölrücklaufleitungen zugeordneten Nutzanschlüsse abwechselnd, also je nach der Stellung des Steuerschiebers mit der Ölgalerie bzw. zumindest einer der Ölzulaufleitungen verbunden.In this case, the pressure in the oil gallery, for example, modulated by a trained as a variable displacement oil pump. By the pressure modulation is achieved that moves the spool of the switching valve in one of its switching positions, in which one of the pressure chambers of the actuating cylinder is relieved of pressure, so that the relevant actuator piston moves in its retracted position. In a first switching position, in which the spool is at low operating pressure, this releases the connection of the first oil return line at maximum displacement, ie at high operating pressure, the connection of the second oil return line. The two each of the oil return lines associated Nutzanschlüsse are alternately, so depending on the position of the spool with the oil gallery or at least one of the oil supply lines connected.

Somit gelangt in diesen Schaltstellungen stets das aus dem Druckraum eines der Stellzylinder verdrängte Schmieröl über das Schaltventil in die Ölgalerie bzw. in die mit dieser verbundenen Ölzulaufleitungen. Die Vorteile dieser Ölrückführung aus der Ölrücklaufleitung in die Ölgalerie liegen darin, dass die Ölpumpe mit geringerer Leistung ausgeführt werden kann und der Schmieröldruck im Pleuellager durch das Abströmen des Schmieröls in die Ölwanne nicht auf ungünstige Werte verringert wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die zuvor erwähnten Triebwerkskräfte an den Stellkolben Druckkräfte von bis zu 90 kN ausüben, aus denen im jeweiligen Druckraum Drücke von bis zu 380 bar resultieren. Dieses Schmieröl, das zunächst über die Ölzulaufleitung und das geöffnete Rückschlagventil in den Druckraum geströmt ist, wird bei einer entsprechenden Verstellung des Steuerschiebers wieder in die Ölgalerie zurückgeführt. Dabei handelt es sich also um ein System, bei dem das Schmieröl in das Ölversorgungsnetz rekuperiert wird. Die jeweilige Verbindung der Ölrücklaufleitungen über das Schaltventil mit der Ölgalerie weist außerdem den Vorteil auf, dass die Verstellgeschwindigkeiten der Stellkolben reduziert werden, da eine Rückstellung gegen den Systemdruck erfolgt. Dadurch werden in vorteilhafter Weise die Aufsetzgeschwindigkeiten der Stellkolben verringert.Thus, in these switching positions, the lubricating oil displaced from the pressure chamber of one of the actuating cylinders always passes through the switching valve into the oil gallery or into the oil supply lines connected thereto. The advantages of this oil return from the oil return line to the oil gallery are that the oil pump can be designed with less power and that the oil pressure in the connecting rod bearing is not reduced to unfavorable levels due to the leakage of the lubricating oil into the oil sump. It should be noted that the aforementioned engine forces exert pressure forces of up to 90 kN on the actuating pistons, resulting in pressures of up to 380 bar in the respective pressure chamber. This lubricating oil, which has initially flowed through the oil supply line and the open check valve in the pressure chamber, is returned to the oil gallery with a corresponding adjustment of the spool. So it is a system in which the lubricating oil is recuperated in the oil supply network. The respective connection of the oil return lines via the switching valve with the oil gallery also has the advantage that the adjustment speeds of the adjusting piston can be reduced, since a provision is made against the system pressure. As a result, the Aufsetzgeschwindigkeiten the adjusting pistons are reduced in an advantageous manner.

Demgegenüber weist das Schaltventil nach der DE 10 2010 016 037 A1 eine Fluidbohrung auf, über welche das Schmieröl aus einer der Ölrücklaufleitungen drucklos in die Ölwanne abgeleitet wird. Dieses aus dem Druckraum eines der Stellkolben ausströmende Schmieröl gelangt somit nicht zurück in die Ölgalerie oder in eine der Ölzulaufleitungen.In contrast, the switching valve after the DE 10 2010 016 037 A1 a fluid bore through which the lubricating oil is discharged from one of the oil return lines without pressure in the oil pan. This out of the pressure chamber of one of the actuating piston lubricating oil thus does not return to the oil gallery or in one of the oil supply lines.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll das Schaltventil als hydraulisch betätigtes 3/2-Wegeventil ausgebildet sein, wobei der Steuerschieber zwei in axialer Richtung zueinander beanstandete mit unterschiedlichen Außendurchmessern ausgebildete Steuerkolben aufweist. Dieser Steuerschieber ist in der als Stufenbohrung ausgeführten Führungsbohrung angeordnet. Zwischen den beiden Steuerkolben ist eine Ringnut vorgesehen, die gemeinsam mit der Stufenbohrung einen permanent mit der Ölzulaufleitung oder Ölgalerie verbundenen Steuerraum bildet. Zur hydraulischen Betätigung des Steuerschiebers dient eine ringförmige Stirnfläche des mit großem Außendurchmesser ausgebildeten ersten Steuerkolbens, die dem Steuerraum zugewandt ist. Eine derartige Ausgestaltung des Schaltventils kommt im Vergleich zum Stand der Technik mit einer deutlich geringeren Anzahl von Bauteilen aus, so dass bei der Fertigung und auch bei der Montage Kostenvorteile erzielbar sind.In a further embodiment of the invention, the switching valve to be designed as a hydraulically actuated 3/2-way valve, wherein the spool has two axially spaced from each other with different outer diameters formed control piston. This spool is arranged in the guide bore designed as a stepped bore. Between the two control piston an annular groove is provided, which forms a permanently connected to the oil supply line or oil gallery control room together with the stepped bore. For the hydraulic actuation of the spool is an annular end face of the formed with a large outer diameter of the first control piston, which faces the control chamber. A Such a design of the switching valve is compared to the prior art with a significantly lower number of components, so that cost advantages can be achieved in the production and also during assembly.

Außerdem lassen sich die baulichen Abmessungen des Schaltventils, d. h., sowohl die axiale Baulänge als auch der Außendurchmesser, verringern. Daraus resultiert zum einen eine im Pleuel vorgesehene Aufnahmebohrung mit kleinerem Durchmesser, die geringere Spannungen und Deformationen in diesem Bereich des Pleuels zur Folge hat. Zum anderen kann das Pleuel mit verringerten Außenabmessungen ausgebildet sein, wodurch die oszillierenden Massen und auch die Kosten reduziert werden. Die stufenartige Ausbildung des Ventilschiebers, die zur Schaffung einer zur hydraulischen Betätigung dienenden ringförmigen Stirnfläche des entsprechenden Steuerkolbens führt, weist den Vorteil auf, dass die Ölrückführung direkt innerhalb des Steuerraums erfolgt. Dieser kann über eine kurze Fluidleitung mit der Ölgalerie des Pleuellagers oder mit den Ölzulaufleitungen verbunden sein.In addition, the structural dimensions of the switching valve, d. h., reduce both the axial length and the outer diameter. This results in a provided in the connecting rod bore with a smaller diameter, which has lower voltages and deformations in this area of the connecting rod to the episode. On the other hand, the connecting rod can be formed with reduced outer dimensions, whereby the oscillating masses and also the costs are reduced. The step-like design of the valve slide, which leads to the creation of a hydraulic actuation serving for the annular end face of the corresponding control piston, has the advantage that the oil return takes place directly within the control chamber. This can be connected via a short fluid line with the oil gallery of the connecting rod bearing or with the oil supply lines.

In diesem Zusammenhang ist auch vorgesehen, dass der erste Steuerkolben an seiner ringförmigen Stirnfläche mit einem veränderbaren Druck der Ölzulaufleitung bzw. Ölgalerie beaufschlagt wird, wodurch der Steuerschieber druckabhängig entgegen der Kraft einer Druckfeder in eine erste Schaltstellung verschiebbar ist, in der eine Steuerkante des ersten Steuerkolbens einen Nutzanschluss der ersten Ölrücklaufleitung mit dem Steuerraum verbindet, und dass die Druckfeder den Steuerschieber in eine zweite Schaltstellung verschiebt, in der ein Nutzanschluss der zweiten Ölrücklaufleitung über eine Steuerkante des mit kleinem Außendurchmesser ausgebildeten Steuerkolbens mit dem Steuerraum verbunden ist.In this context, it is also provided that the first control piston is acted upon at its annular end face with a variable pressure of the oil supply line or oil gallery, whereby the spool is displaced pressure-dependent against the force of a compression spring in a first switching position, in which a control edge of the first control piston connects a Nutzanschluss the first oil return line to the control chamber, and that the compression spring moves the spool in a second switching position in which a Nutzanschluss the second oil return line is connected via a control edge of the small outer diameter control piston connected to the control chamber.

Ein Verhältnis des Außendurchmessers des ersten Steuerkolbens zum Außendurchmesser des zweiten Steuerkolbens kann dabei im Bereich von 4:1 bis 5:1 liegen. Die beiden Steuerkolben unterscheiden sich somit wesentlich voneinander. Dabei sind die Steuerkolben über eine Schieberachse miteinander verbunden, die nochmals im Durchmesser gegenüber dem zweiten Steuerkolben reduziert ist. Ein mit der zweiten Ölrücklaufleitung verbundener Nutzanschluss ist dabei an einen Bohrungsabschnitt der Stufenbohrung angeschlossen, der den zweiten Steuerkolben führt. In der zweiten Schaltstellung, in die der Ventilschieber durch die Druckfeder bewegt wird, kann somit das Schmieröl aus diesem Nutzanschluss über einen ringförmigen Querschnitt entlang der Schieberachse in den Steuerraum gelangen.A ratio of the outer diameter of the first control piston to the outer diameter of the second control piston may be in the range of 4: 1 to 5: 1. The two control pistons thus differ significantly from each other. The control piston via a slide axis are connected to each other, which is again reduced in diameter relative to the second control piston. A useful connection connected to the second oil return line is connected to a bore section of the stepped bore, which leads to the second control piston. In the second switching position, in which the valve slide is moved by the compression spring, thus the lubricating oil from this utility connection can pass through an annular cross-section along the slide axis in the control chamber.

Außerdem soll der zweite Steuerkolben mit einem axialen Anschlag zusammenwirken, der in einem Bohrungsabschnitt kleinen Innendurchmessers der Stufenbohrung vorgesehen ist. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Sprengring in eine Ringnut eingesetzt werden, die in diesem Abschnitt der Stufenbohrung vorgesehen ist. Der axiale Anschlag führt dazu, dass der Steuerschieber nur insoweit eine durch die Druckfeder bewirkte Längsbewegung ausführt, dass die Nutzanschlüsse der zweiten Ölrücklaufleitung und der Ölgalerie bzw. Ölzulaufleitung geöffnet sind. Außerdem bleibt ein entsprechendes Restvolumen des Steuerraumes erhalten. Darüber hinaus kann auch der erste Steuerkolben mit einem axialen Anschlag zusammenwirken, wobei dieser Anschlag in einem Bohrungsabschnitt großen Innendurchmessers der Stufenbohrung vorgesehen ist. Daraus ergeben sich ein definierter Verschiebeweg des Steuerschiebers und exakte Positionen in beiden Schaltstellungen.In addition, the second control piston to cooperate with an axial stop, which is provided in a bore portion of small inner diameter of the stepped bore. For this purpose, for example, a snap ring can be inserted into an annular groove which is provided in this section of the stepped bore. The axial stop causes the spool to perform only to the extent caused by the compression spring longitudinal movement, that the Nutzanschlüsse the second oil return line and the oil gallery or oil supply line are open. In addition, a corresponding residual volume of the control room is maintained. In addition, the first control piston can also interact with an axial stop, this stop being provided in a bore section of large inside diameter of the stepped bore. This results in a defined displacement of the spool and exact positions in both switching positions.

Außerdem ist vorgesehen, dass der Steuerschieber in zumindest einer seiner Schaltstellungen mittels einer Kugelschreibermechanik gegenüber der Stufenbohrung festlegbar ist. Diese Kugelschreibermechanik kann als Herzkurvenmechanik ausgebildet sein. Dabei kann ein Herzkurvenprofil an einer Außenmantelfläche des ersten Steuerkolbens ausgebildet sein, mit dem eine in eine Innenmantelfläche eines Bohrungsabschnitts großen Innendurchmessers der Stufenbohrung eingesetzte Kugel zusammenwirkt. Diese Kugel ist vorzugsweise in einer in der Stufenbohrung vorgesehenen Ringnut angeordnet. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, die Kugelschreibermechanik als Securit^TM-Mechanik auszuführen, bei der zwei längs verlaufende Rippenprofile einander zugewandte Stirnflächen Zahnflanken aufweisen.It is also provided that the spool is fixed in at least one of its switching positions by means of a ballpoint pen mechanism relative to the stepped bore. This ballpoint pen mechanism can be designed as a heart cam mechanism. In this case, a heart cam profile may be formed on an outer lateral surface of the first control piston, with which cooperates a ball inserted into an inner lateral surface of a bore section of large inner diameter of the stepped bore. This ball is preferably arranged in an annular groove provided in the stepped bore. Alternatively, it is also possible to perform the ballpoint pen mechanism as a Securit ^™ mechanism, in which two longitudinally extending rib profiles have mutually facing end faces tooth flanks.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 mit den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of independent claim 1 with the claims dependent thereon. In addition, there are further possibilities of combining individual features, in particular if they result from the patent claims, the following description of the exemplary embodiments or directly from the figures. In addition, the reference of the claims to the figures by the use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims to the illustrated embodiment examples.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:For further explanation of the invention reference is made to the drawing, in which two different embodiments are shown in simplified form. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer aus einem Arbeitskolben und einem Pleuel bestehenden Einheit mit einem Verstellelement, über welches an einem Kolbenbolzen die Lage des Arbeitskolbens gegenüber dem Pleuel veränderbar ist, 1 a schematic representation of a consisting of a working piston and a connecting rod unit with an adjusting element, via which the position of the working piston relative to the connecting rod is variable on a piston pin,

2 einen Hydraulikplan eines innerhalb des Pleuels angeordneten Schaltventils, das mit Stützzylindern und einer Ölgalerie verbunden ist, wobei in den Stützzylindern angeordnete Stellkolben mit dem Verstellelement nach 1 zusammenwirken, 2 a hydraulic circuit of a valve disposed within the connecting rod switching valve, which is connected to support cylinders and an oil gallery, wherein arranged in the support cylinders actuating piston with the adjustment after 1 work together

3 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltventils, das sich in einer zweiten Schaltstellung befindet, 3 a longitudinal section through a first embodiment of an inventively designed switching valve, which is located in a second switching position,

4 im Längsschnitt das Schaltventil aus 3, wobei es sich in einer ersten Schaltstellung befindet, 4 in longitudinal section, the switching valve off 3 wherein it is in a first switching position,

5 im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines Schaltventils, das eine Herzkurvenmechanik aufweist und sich in einer ersten Schaltstellung befindet, 5 in a longitudinal section, another embodiment of a switching valve having a heart cam mechanism and is in a first switching position,

6 das Schaltventil nach der 5 in seiner zweiten Schaltstellung und 6 the switching valve after the 5 in its second switching position and

7 ein Diagramm, das den jeweiligen hydraulischen Druck in der Ölgalerie sowie in einem mit dieser verbundenen Steuerraum zeigt. 7 a diagram showing the respective hydraulic pressure in the oil gallery as well as in a control room connected to it.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In der 1 ist mit 1 ein Pleuel für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, das aus einem Pleueloberteil 2 und einem Pleuelunterteil 3 besteht. Das Pleueloberteil 2 und das Pleuelunterteil 3 bilden gemeinsam ein Pleuellagerauge 4, über welches das Pleuel 1 auf einem nicht näher dargestellten Kurbelzapfen einer Kurbelwelle gelagert ist. An seinem anderen Ende ist das Pleueloberteil 2 mit einem Pleuelauge 5 versehen, in welchem über ein als Exzenter 6 ausgebildetes Verstellelement 7 und ein nicht näher dargestelltes Kolbenbolzenlager ein Kolbenbolzen 8 angeordnet ist. Über diesen drehbar im Kolbenbolzenlager geführten Kolbenbolzen 8 ist ein Arbeitskolben 9 einer Zylindereinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine an dem Verstellelement 7 geführt, wobei dessen Verdrehung in einer Richtung zur Einstellung eines verhältnismäßig geringen Verdichtungsverhältnisses und dessen Verdrehung in die entgegengesetzte Richtung zur Einstellung eines höheren Verdichtungsverhältnisses führt.In the 1 is with 1 a connecting rod for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine referred to, which consists of a Pleueloberteil 2 and a connecting rod base 3 consists. The connecting rod upper part 2 and the connecting rod base 3 together form a connecting rod eye 4 over which the connecting rod 1 is mounted on a crank pin, not shown, a crankshaft. At its other end is the connecting rod top 2 with a connecting rod eye 5 provided, in which about as eccentric 6 trained adjustment 7 and a not-shown piston pin bearing a piston pin 8th is arranged. About this rotatably guided in the piston pin bearing piston pin 8th is a working piston 9 a cylinder unit of the reciprocating internal combustion engine to the adjusting element 7 the rotation of which leads in one direction to set a relatively low compression ratio and its rotation in the opposite direction to set a higher compression ratio.

Der Exzenter 6 wird durch die in der Zylindereinheit zwischen dem Pleuel 1 einerseits und dem Kolbenbolzen 8 oder dem Kurbelzapfen andererseits auftretenden Triebwerkskräfte, also Massen- und Lastkräfte, verstellt. Im Arbeitstakt der Zylindereinheit ändern sich die wirkenden Kräfte kontinuierlich. Der Exzenter 6 weist diametral verlaufende Laschen 10 und 11 auf, die jeweils über Kolbenstangen 12 und 13 mit einfachwirkenden Stellkolben 14 und 15 verbunden sind. Die Stellkolben 14 und 15 greifen über die vorgenannten Bauelemente an dem Exzenter 6 an, um diesen zu verdrehen sowie abzustützen. Somit kann durch die Stellkolben 14 und 15 die Drehbewegung des Exzenters 6 unterstützt und seine Rückstellung, die aufgrund der mit unterschiedlichen Kraftrichtungen auf den Exzenter 6 übertragenen Kräfte auftreten kann, vermieden werden.The eccentric 6 is characterized by in the cylinder unit between the connecting rod 1 on the one hand and the piston pin 8th or the crank pin on the other hand occurring engine forces, ie mass and load forces adjusted. In the working cycle of the cylinder unit, the acting forces change continuously. The eccentric 6 has diametrically extending tabs 10 and 11 on, each via piston rods 12 and 13 with single-acting actuator piston 14 and 15 are connected. The adjusting pistons 14 and 15 grip on the aforementioned components on the eccentric 6 to twist and support it. Thus, by the adjusting piston 14 and 15 the rotational movement of the eccentric 6 supports and its provision, due to different directions of force on the eccentric 6 transmitted forces can occur can be avoided.

Die Stellkolben 14 und 15 sind in Stützzylindern 16 und 17 geführt und bilden gemeinsam mit diesen Druckräume 18 und 19, in die als Hydraulikmedium dienendes Schmieröl der Hubkolbenbrennkraftmaschine aus einem im Pleuellagerauge 4 angeordneten Pleuellager 20 über Ölzulaufleitungen 21 und 22 einströmen kann. Weiterhin geht von jedem der Druckräume 18 und 19 eine Ölrücklaufleitung 23 bzw. 24 aus, die, wie aus der 1 hervorgeht, beide in eine Aufnahmebohrung 25 für ein im Zusammenhang mit den weiteren Figuren beschriebenes Schaltventil einmünden. Von dem Pleuellager 20 führt außerdem eine Fluidleitung 26, deren Funktion ebenfalls nachfolgend noch erläutert wird, zu der Aufnahmebohrung 25.The adjusting pistons 14 and 15 are in support cylinders 16 and 17 guided and together with these pressure chambers 18 and 19 in which serving as a hydraulic medium lubricating oil of the reciprocating internal combustion engine from a in the connecting rod eye 4 arranged connecting rod bearings 20 via oil supply lines 21 and 22 can flow in. Furthermore, it goes from each of the pressure chambers 18 and 19 an oil return line 23 respectively. 24 from, like, from the 1 emerges, both in a receiving bore 25 for a switching valve described in connection with the other figures. From the connecting rod bearing 20 also performs a fluid line 26 , whose function will also be explained below, to the receiving bore 25 ,

Aus dem Hydraulikplan der 3 geht die Verbindung eines durch ein hydraulisches Schaltsymbol als hydraulisch betätigtes 3/2-Wegeventil dargestellten Schaltventils 27 mit den Ölrücklaufleitungen 23 und 24, und der Fluidleitung 26 hervor. Eine in ihrem Fördervolumen verstellbare Hydraulikpumpe 28 fördert danach das als Hydraulikflüssigkeit dienende Schmieröl über eine Ölgalerie 29 in das Pleuellager 20, das in der schematischen Darstellung als strichpunktiert dargestelltes Quadrat symbolisiert ist, innerhalb dessen eine Verbindung der Ölgalerie mit den beiden Ölzulaufleitungen 21 und 22 sowie mit der Fluidleitung 26 besteht. In jeder der Ölzulaufleitungen 21 und 22 ist ein Rückschlagventil 30 bzw. 31 angeordnet, so dass das Ölvolumen, das sich in den Druckräumen 18 und 19 der beiden Stützzylinder 16 und 17 befindet, aus diesen nur über die jeweilige Ölrücklaufleitung 23 oder 24, die über das Schaltventil 27 gesteuert werden, austreten kann.From the hydraulic plan of the 3 goes the connection of a switching valve shown by a hydraulic switching symbol as a hydraulically operated 3/2-way valve 27 with the oil return lines 23 and 24 , and the fluid line 26 out. A variable displacement hydraulic pump 28 then promotes the serving as a hydraulic fluid lubricating oil through an oil gallery 29 in the connecting rod bearing 20 , which is symbolized in the schematic representation as a dot-dashed square, within which a compound of the oil gallery with the two oil supply lines 21 and 22 as well as with the fluid line 26 consists. In each of the oil supply lines 21 and 22 is a check valve 30 respectively. 31 arranged so that the oil volume, which is in the pressure chambers 18 and 19 the two support cylinders 16 and 17 from these only via the respective oil return line 23 or 24 that is via the switching valve 27 be controlled, can escape.

In einer ersten Schaltstellung des Schaltventils 27 wird somit, wie aus dem Hydraulikplan nach der 3 hervorgeht, das aus der Ölrücklaufleitung 23 stammende Druckmittel über das Schaltventil 27 der Fluidleitung 26 und somit dem Pleuellager 20 zugeleitet. In einer zweiten Schaltstellung des Schaltventils 27, in die dieses hydraulisch durch eine Druckbeaufschlagung mit dem Druck der Fluidleitung 26 verstellt wird, ist die Ölrücklaufleitung 24 mit der Fluidleitung 26 und folglich mit dem Pleuellager 20 verbunden. Damit kann in beiden Schaltstellungen eine Ölrückführung erfolgen, so dass die Druckverluste des Pleuellagers 20 erheblich reduziert werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die zuvor erwähnten Triebwerkskräfte an den Stellkolben 14 und 15 Druckkräfte von bis zu 90 kN ausüben, aus denen im jeweiligen Druckraum 18 bzw. 19 Drücke von bis zu 380 bar resultieren.In a first switching position of the switching valve 27 Thus, as from the hydraulic plan after the 3 This is apparent from the oil return line 23 originating pressure medium via the switching valve 27 the fluid line 26 and thus the connecting rod bearing 20 fed. In a second switching position of the switching valve 27 in which this hydraulically by pressurizing with the pressure of the fluid line 26 is adjusted, is the oil return line 24 With the fluid line 26 and consequently with the connecting rod bearing 20 connected. This can be done in both switching positions an oil return, so that the pressure losses of the connecting rod bearing 20 be significantly reduced. It should be noted that the aforementioned engine forces on the actuator piston 14 and 15 Exert pressure forces of up to 90 kN, from which in the respective pressure chamber 18 respectively. 19 Pressures of up to 380 bar result.

In den 3 bis 6 sind zwei unterschiedliche Ausgestaltungen des Schaltventils 27 dargestellt, die sich in den Figuren in unterschiedlichen Schaltstellungen befinden. Danach ist das Schaltventil 27 unmittelbar in einer im Pleuel 1 vorgesehenen Stufenbohrung 32 angeordnet, d. h., die in 1 gezeigte Aufnahmebohrung 25 ist in diesem Fall als Stufenbohrung 32 ausgebildet. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, eine zylindrische Führungseinheit des Schaltventils 27 in der als glattwandige Durchgangsbohrung ausgeführten Aufnahmebohrung 25 anzuordnen. Die Stufenbohrung 32 der Figuren weist einen ersten Bohrungsabschnitt 33 großen Durchmessers und einen zweiten Bohrungsabschnitt 34 kleinen Durchmessers auf. Ein Steuerschieber 35 ist insofern an die Abmessungen der Stufenbohrung 32 angepasst, als er einen ersten Steuerkolben 36 mit einem großen Außendurchmesser und einen zweiten Steuerkolben 37 mit einem kleinen Außendurchmesser aufweist, die jeweils in den Bohrungsabschnitten 33 und 34 verschiebbar angeordnet sind.In the 3 to 6 are two different embodiments of the switching valve 27 represented, which are in the figures in different switching positions. After that is the switching valve 27 immediately in a connecting rod 1 provided stepped bore 32 arranged, ie, the in 1 shown receiving bore 25 is in this case as a stepped bore 32 educated. Of course, there is also the possibility of a cylindrical guide unit of the switching valve 27 in the designed as a smooth-walled through bore receiving bore 25 to arrange. The stepped bore 32 of the figures has a first bore portion 33 large diameter and a second bore section 34 small diameter. A spool valve 35 is so far on the dimensions of the stepped bore 32 adjusted when he got a first spool 36 with a large outer diameter and a second control piston 37 having a small outer diameter, respectively in the bore sections 33 and 34 are arranged displaceably.

Die beiden Steuerkolben 36 und 37 sind in axialer Richtung zueinander beabstandet und über eine Schieberachse 38, die einen geringeren Querschnitt als beide der Steuerkolben 36 und 37 aufweist. Dadurch wird zwischen den beiden Steuerkolben 36 und 37 ein Steuerraum 39 geschaffen, der radial von einer Innenmantelfläche des ersten Bohrungsabschnitts 33 oder von den Innenmantelflächen beider Bohrungsabschnitte 33 und 34 umschlossen ist. In den ersten Bohrungsabschnitt 33 und damit nach 3 in den Steuerraum 39 mündet die Ölrücklaufleitung 24. Die Ölrücklaufleitung 23 ist an den Bohrungsabschnitt 34 angeschlossen, wobei gemäß 4 der Steuerraum 39 durch beide Bohrungsabschnitte gebildet wird. Weiterhin steht der Steuerraum 39 permanent mit der an das Pleuellager 20 bzw. an die Ölgalerie 29 angeschlossenen Fluidleitung 26 in Verbindung. Nutzanschlüsse 40 und 41 für die Ölrücklaufleitungen 23 und 24 sind derart angeordnet, dass sie über Steuerkanten 36a und 37a der Steuerkolben 36 und 37 in der vorgenannten Weise frei gegeben oder versperrt werden.The two control pistons 36 and 37 are spaced apart in the axial direction and via a slide axis 38 that has a smaller cross-section than both the control piston 36 and 37 having. This will between the two control pistons 36 and 37 a control room 39 created radially from an inner circumferential surface of the first bore portion 33 or from the inner circumferential surfaces of both bore sections 33 and 34 is enclosed. In the first hole section 33 and with it 3 in the control room 39 opens the oil return line 24 , The oil return line 23 is at the bore section 34 connected according to 4 the control room 39 is formed by both bore sections. Furthermore, the control room is 39 permanently with the conrod bearing 20 or to the oil gallery 29 connected fluid line 26 in connection. Work port 40 and 41 for the oil return lines 23 and 24 are arranged such that they have control edges 36a and 37a the control piston 36 and 37 be released or blocked in the aforementioned manner.

Eine hydraulische Betätigung des Steuerschiebers 35 in seine zweite Schaltstellung erfolgt dabei über eine Druckbeaufschlagung des ersten Steuerkolbens 36 an einer dem Steuerraum 39 zugewandten ringförmigen Stirnfläche 42. Der Steuerschieber 35 ist an seinem von der Druckbeaufschlagung abgewandten Ende mit der Kraft einer Druckfeder 43 beaufschlagt, wobei sich diese Druckfeder 43 im Pleuel 1 an einem Bodenblech 44, das in dem ersten Bohrungsabschnitt 33 über einen Seegering 45 fixiert ist, abstützt. Weiterhin ist im ersten Bohrungsabschnitt 33 ein durch einen Sprengring 46 gebildeter Anschlag vorgesehen, der den Stellweg des Steuerschiebers 35 begrenzt. Ein weiterer Anschlag, der als Sprengring 46a ausgeführt ist, befindet sich im zweiten Bohrungsabschnitt 34, wobei der Steuerschieber 35 durch die Druckfeder 43 gegen diesen bewegt wird.A hydraulic actuation of the spool valve 35 in its second switching position takes place via a pressurization of the first control piston 36 at one of the control room 39 facing annular end face 42 , The spool 35 is at its end remote from the pressurization end with the force of a compression spring 43 acted upon, this pressure spring 43 in the connecting rod 1 on a floor panel 44 that in the first bore section 33 about a seagull ring 45 is fixed, supports. Furthermore, in the first bore section 33 a through a snap ring 46 formed stop provided the travel of the spool 35 limited. Another stop acting as a snap ring 46a is executed, is located in the second bore section 34 , where the spool 35 through the compression spring 43 is moved against this.

Der Steuerschieber nach den 5 und 6 stimmt hinsichtlich seiner konstruktiven Gestaltung und seiner Einbindung in das Versteilsystem für die beiden Stellkolben 14 und 15 im Wesentlichen mit dem Ausgestaltungsbeispiel der 3 und 4 überein. Nach der 5 befindet sich der Steuerschieber 35 in einer zweiten Schaltstellung, nach der 6 in der ersten Schaltstellung. Gemäß den 5 und 6 ist zwischen dem ersten Steuerkolben 36 und einer Innenmantelfläche 47 eine Herzkurvenmechanik 48 vorgesehen. Diese besteht aus einem in einer Außenmantelfläche 49 des Steuerkolbens 36 ausgebildeten Herzkurvenprofil 50, das mit einer in einer Ringnut 51 der Innenmantelfläche 47 angeordneten Kugel 52 zusammenwirkt. In der 5 befindet sich die Kugel 52 an der oberen Verbindung der beiden Herzkurvenabschnitte, so dass der Steuerschieber 35 in seiner zweiten Schaltstellung verriegelt ist. Nach einer nochmaligen Druckbeaufschlagung an der ringförmigen Stirnfläche 42 wird diese Verriegelung aufgehoben und die Kugel 52 bewegt sich bis in die Spitze der Herzkurve, so dass dabei der Steuerschieber 35 für seine Bewegung in die erste Schaltstellung frei gegeben ist.The spool after the 5 and 6 true in terms of its structural design and its integration into the adjustment system for the two actuating pistons 14 and 15 essentially with the embodiment of the 3 and 4 match. After 5 is the spool 35 in a second switching position, after the 6 in the first switching position. According to the 5 and 6 is between the first spool 36 and an inner circumferential surface 47 a heart curve mechanic 48 intended. This consists of a in an outer circumferential surface 49 of the control piston 36 trained heart curve profile 50 that with one in an annular groove 51 the inner circumferential surface 47 arranged ball 52 interacts. In the 5 is the ball 52 at the upper junction of the two heart curve sections, leaving the control valve 35 is locked in its second switching position. After a further pressurization on the annular end face 42 this lock is unlocked and the ball is lifted 52 moves up to the top of the heart curve, leaving it the spool 35 is released for his movement in the first switching position.

Dem Diagramm nach der 7, das den jeweiligen hydraulischen Druck in den Ölzulaufleitungen 21 und 22 sowie in der Fluidleitung 26 zeigt, kann entnommen werden, wie dieser für eine hydraulische Betätigung des Steuerschiebers 35 moduliert wird. Zu Beginn des Schaltungsablaufs befindet sich der Steuerschieber 35 in seiner Schaltstellung gemäß 6, die mit a bezeichnet ist. Dann erfolgt eine Beaufschlagung der ringförmigen Stirnfläche 42 mit einem hohen Druck, wobei diese Phase mit b bezeichnet ist. Dadurch wird der Steuerschieber 35 entgegen der Kraft der Druckfeder 43 verschoben, so dass die Herzkurvenmechanik 48 den Steuerschieber 35 in der zweiten Schaltstellung gemäß 5 verriegelt.The diagram after the 7 that the respective hydraulic pressure in the oil supply lines 21 and 22 as well as in the fluid line 26 can be seen, as this for a hydraulic actuation of the spool 35 is modulated. At the beginning of the circuit sequence is the spool 35 in its switching position according to 6 , which is denoted by a. Then an impingement of the annular end face takes place 42 with a high pressure, this phase being designated b. This will be the spool 35 against the force of the compression spring 43 moved so that the heartbeat mechanics 48 the spool 35 in the second switching position according to 5 locked.

Daraufhin kann der von der Hydraulikpumpe 28 erzeugte Druck entsprechend b' wieder reduziert werden. Bei der nächsten Umschaltung des Verdichtungsverhältnisses nach c erfolgt durch die verstellbare Hydraulikpumpe 28 wieder eine Druckerhöhung, woraufhin durch die Axialbewegung des Steuerschiebers 35 die Kugel 52 die Verriegelungsposition des Herzkurvenprofils verlässt, so dass der Steuerschieber 35 wieder in seine erste Schaltstellung a gelangen kann, wobei ebenfalls der Druck reduziert wird. Der Vorteil einer derartigen Verriegelung besteht darin, dass die Hydraulikpumpe 28 in der zweiten Schaltstellung des Schaltventils 27 nicht ständig gegen einen hohen Systemdruck betrieben werden muss.Thereupon, that of the hydraulic pump 28 generated pressure corresponding to b 'be reduced again. At the next switching of the compression ratio to c is done by the adjustable hydraulic pump 28 again an increase in pressure, whereupon by the axial movement of the spool 35 the ball 52 the locking position of the heart cam profile leaves, leaving the spool 35 can get back into its first switching position a, wherein also the pressure is reduced. The advantage of such a lock is that the hydraulic pump 28 in the second switching position of the switching valve 27 does not have to be constantly operated against a high system pressure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Pleuelpleuel
22: PleueloberteilPleueloberteil
33: PleuelunterteilPleuelunterteil
44: PleuellageraugePleuellagerauge
55: Pleuelaugeconnecting rod
66: Exzentereccentric
77: Verstellelementadjustment
88th: Kolbenbolzenpiston pin
99: Arbeitskolbenworking piston
1010: Lascheflap
1111: Lascheflap
1212: Kolbenstangepiston rod
1313: Kolbenstangepiston rod
1414: Stellkolbenactuating piston
1515: Stellkolbenactuating piston
1616: Stützzylindersupporting cylinders
1717: Stützzylindersupporting cylinders
1818: Druckraumpressure chamber
1919: Druckraumpressure chamber
2020: Pleuellagerconnecting rod bearing
2121: ÖlzulaufleitungOil supply line
2222: ÖlzulaufleitungOil supply line
2323: ÖlrücklaufleitungOil return line
2424: ÖlrücklaufleitungOil return line
2525: Aufnahmebohrunglocation hole
2626: Fluidleitungfluid line
2727: Schaltventilswitching valve
2828: Hydraulikpumpehydraulic pump
2929: Ölgalerieoil gallery
3030: Rückschlagventilcheck valve
3131: Rückschlagventilcheck valve
3232: Stufenbohrungstepped bore
3333: erster Bohrungsabschnitt großen Durchmessersfirst bore section of large diameter
3434: zweiter Bohrungsabschnitt kleinen Durchmesserssecond bore section of small diameter
3535: Steuerschieberspool
3636: erster Steuerkolben mit großem Außendurchmesserfirst control piston with a large outer diameter
36a36a: Steuerkante von 36 Control edge of 36
3737: zweiter Steuerkolben mit kleinem Außendurchmessersecond control piston with a small outer diameter
378378: Steuerkante von 37 Control edge of 37
3838: Schieberachse von 35 Slider axis of 35
3939: Steuerraumcontrol room
4040: Nutzanschluss für 23 User connection for 23
4141: Nutzanschluss für 24 User connection for 24
4242: ringförmige Stirnfläche von 36 annular end face of 36
4343: Druckfedercompression spring
4444: Bodenblechfloor panel
4545: Seegeringcirclip
4646: Sprengringsnap ring
46a46a: Sprengringsnap ring
4747: Innenmantelfläche von 33 Inner lateral surface of 33
4848: HerzkurvenmechanikCardioid mechanism
4949: Außenmantelfläche von 36 Outer jacket surface of 36
5050: HerzkurvenprofilCardioid Profile
5151: Ringnutring groove
5252: KugelBullet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010016037 A1 [0007, 0013]

Claims

Control system for actuating two adjusting pistons cooperating with an adjusting element ( 14 and 15 ) for a device for changing the compression ratio of a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine, wherein the adjusting element is adjustable by the engine forces of the reciprocating internal combustion engine in two different positions, in which the in support cylinders ( 16 and 17 ) guided single-acting actuator piston ( 14 and 15 ), which together with the support cylinders ( 16 and 17 ) each have a pressure chamber ( 18 . 19 ), in a retracted or extended position, the pressure chambers ( 18 and 19 ) each via an oil feed line ( 21 . 22 ), in which a check valve ( 30 . 31 ), with an oil gallery ( 29 ), of which two pressure chambers ( 18 and 19 ) each outgoing first and second oil return lines ( 23 and 24 ) with an actuatable in two switching positions switching valve ( 27 ), via which either one of the two oil return lines ( 23 or 24 ) is pressure relieved, and wherein the switching valve ( 27 ) one in a housing ( 1 ) formed guide bore having a longitudinally displaceable within this control slide ( 35 ), characterized in that the switching valve ( 27 ) in each of the two switch positions one of the oil return lines ( 23 or 24 ) with the oil gallery ( 29 ) or the oil supply line ( 21 . 22 ) connects.

Control system according to claim 1, characterized in that the switching valve ( 27 ) is designed as a hydraulically operated 3/2-way valve that the spool ( 35 ) two axially spaced apart formed with different outer diameters control piston ( 36 and 37 ), wherein the guide bore as stepped bore ( 32 ) is executed and between the two control pistons ( 36 and 37 ) an annular groove is provided, which together with the stepped bore ( 32 ) one permanently with the oil supply line ( 21 . 22 ) or oil gallery ( 29 ) associated control room ( 39 ), and that one of the control room ( 39 ) facing annular end face ( 42 ) of the large outer diameter formed first control piston ( 36 ) for the hydraulic actuation of the spool ( 35 ) serves.

Control system according to claim 2, characterized in that the first control piston ( 36 ) at its annular end face ( 42 ) with a variable pressure of the oil feed line ( 21 . 22 ) or oil gallery ( 29 ), whereby the spool ( 35 ) pressure-dependent against the force of a compression spring ( 43 ) is displaceable in a second switching position, in which a control edge ( 36a ) of the first control piston ( 36 ) a user connection ( 41 ) of the first oil return line ( 24 ) with the control room ( 39 ), and that the compression spring ( 43 ) the spool ( 35 ) shifts into a first switching position in which a user connection ( 40 ) of the second oil return line ( 23 ) via a control edge ( 37a ) of the small outer diameter formed second control piston ( 37 ) with the control room ( 39 ) connected is.

Control system according to claim 2, characterized in that the ratio of the outer diameter of the first control piston ( 36 ) to the outer diameter of the second control piston ( 37 ) ranges from 4: 1 to 5: 1.

Control system according to claim 2, characterized in that the second control piston ( 37 ) with an axial stop ( 46a ) cooperating in a bore section ( 34 ) small inside diameter of the stepped bore ( 32 ) is provided.

Control system according to claim 2, characterized in that the first control piston ( 36 ) with an axial stop ( 46 ) cooperating in a bore section ( 33 ) large inside diameter of the stepped bore ( 32 ) is provided.

Control system according to claim 2, characterized in that the spool ( 35 ) at least in one of its switching positions by means of a ballpoint pen mechanism with respect to the stepped bore ( 32 ) is determinable.

Control system according to claim 7, characterized in that the ballpoint pen mechanism as a heart cam mechanism ( 48 ) is trained.

Control system according to claim 8, characterized in that a heart curve profile ( 50 ) on an outer circumferential surface ( 49 ) of the first control piston ( 36 ) is formed, with the one in an inner circumferential surface ( 47 ) of the bore section ( 33 ) large inside diameter of the stepped bore ( 32 ) inserted ball ( 52 ) cooperates.