DE19813398C1

DE19813398C1 - Compression ratio and timing setting device for i.c engine e.g. 2-stroke engine

Info

Publication number: DE19813398C1
Application number: DE1998113398
Authority: DE
Inventors: Blodig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2018-03-27

Abstract

The compression ratio and timing setting device uses setting levers (10,11) associated with respective eccentric shafts (9) within the crank housing (18), with length-adjustable coupling elements (14,16) between the 2 setting levers and between each setting lever and a fixed point (17) of the crank housing. The length-adjustment of the coupling elements (14,16) may be effected via electric setting drives.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses und der Steuerzeiten bei Brennkraftmaschinen, insbesondere 2-Takt-Brennkraftmaschinen mit gegen läufigen Kolben.The invention relates to a device for adjusting the compression ratio and Control times in internal combustion engines, in particular 2-stroke internal combustion engines with counter common pistons.

Die bekannten Lösungen zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses bei Brennkraftmaschi nen werden in zwei Gruppen eingeteilt. Erstere beinhaltet die geregelten Vorrichtungen, deren Verstellung in Abhängigkeit von der Höhe des Zylinderinnendruckes ausgeführt wird. Die zweite Gruppe erfaßt die gesteuerten Vorrichtungen, bei denen die Verstellung des Verdich tungsverhältnisses nach vorgegebenen Einstellwerten entsprechend dem momentan gefahrenen Kennfeldlastpunkt erfolgt, die im voraus in Abhängigkeit von Drehzahl und Last bestimmt und gegebenenfalls durch weitere Daten, beispielsweise von Klopf und Temperatursensoren gelie ferten, korrigiert und somit aktualisiert werden.The known solutions for adjusting the compression ratio in internal combustion engines NEN are divided into two groups. The former includes the regulated devices, their Adjustment depending on the level of the cylinder pressure is carried out. The second group includes the controlled devices in which the adjustment of the compression ratio according to the specified setting values according to the currently driven Map load point takes place, which is determined in advance as a function of speed and load optionally by additional data, for example knock and temperature sensors fert, corrected and thus updated.

Die geregelten Verstelleinrichtungen kommen vorzugsweise bei Brennkraftmaschinen zur An wendung, die nach dem Dieselverfahren arbeiten. Ziel dieser Vorrichtungen ist es, bei Anhe bung des mittleren effektiven Kolbendruckes den maximalen Zylinderinnendruck zur Vermei dung von Bauteilüberbeanspruchungen zu begrenzen oder in Ausnahmefällen das Kaltstartver halten von Brennkraftmaschinen zu verbessern.The regulated adjustment devices are preferably used in internal combustion engines application that work according to the diesel process. The aim of these devices is at Anhe Exercise of the mean effective piston pressure to avoid the maximum cylinder pressure limit component overload or, in exceptional cases, the cold start ver keep improving internal combustion engines.

Die gesteuerten Verstellvorrichtungen sind vorzugsweise für Brennkraftmaschinen vorgese hen, die mit Ottokraftstoffen betrieben werden. Sie dienen im wesentlichen zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine und in Sonderaus führungen zur Prüfung der Klopffestigkeit von Ottokraftstoffen.The controlled adjustment devices are preferably provided for internal combustion engines hen that run on petrol. They are mainly used for improvement the thermal efficiency in part-load operation of the internal combustion engine and in Sonderaus guides to testing the knock resistance of petrol.

In der DE-OS 36 37 196 wird eine geregelte Verstellvorrichtung beschrieben, bei der die Ver stellung über einen im Arbeitskolben der Brennkraftmaschine angeordneten, axial verschiebba ren Zusatzkolben erfolgt. Unterhalb des Zusatzkolbens ist eine mit Schmiermittel der Brenn kraftmaschine versorgte Regelkammer integriert, die in Abhängigkeit des im Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine wirkenden Gasdruckes das Verdichtungsverhältnis regelt.In DE-OS 36 37 196 a regulated adjustment device is described in which the Ver Position over an axially displaceable arranged in the working piston of the internal combustion engine Ren additional piston takes place. Below the additional piston is a burner with lubricant integrated control chamber, which depends on the in the working cylinder the internal combustion engine gas pressure regulates the compression ratio.

Aus der gattungsbildenden DE-OS 34 16 346 ist eine geregelte Verstellvorrichtung bekannt, die ebenfalls einen mehrteiligen Kolben verwendet. Das Kolbenoberteil hat die Größe des Innen durchmessers des Arbeitszylinders und ist zum Kolbenunterteil, das auf dem Kolbenbolzen ge lagert ist, axial verschiebbar. Auch bei dieser Verstelleinrichtung übernimmt eine mit Schmier mittel versorgte Regelkammer die Positionierung des Kolbenoberteiles zum Kolbenunterteil. Im Aufsatz von Timoney, S. G.: "Variable Compression Ratio Diesel Engine" 1971 Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Boston, August 3-5, 1971, Seiten 356 bis 363 wird eine geregelte Verstellvorrichtung behandelt, die für eine im 2-Takt-Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine vorgesehen ist, deren Arbeitszylinder gegenläufige Kolben enthält und die über eine seitlich neben dem Arbeitszylinder angeordnete Kurbelwelle verfügt. Kolben und Kurbelwelle sind mittels Umlenkhebeln und Pleuelstangen verbunden. Die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses geschieht mit Hilfe einer exzentrischen Lagerung der Umlenkhebel. Die Exzenterwellen sind mit Hebeln versehen, die untereinander mit einer Druckfeder und zur Schwingungsunterdrückung mit einem hydraulischen Teleskopstoßdämpfer verbunden sind. Zur Verstellung der Kolben um den jeweils gleichen Betrag dient eine Diagonalstange, die mit den Verstellhebeln gekoppelt ist.A regulated adjusting device is known from the generic DE-OS 34 16 346, which also used a multi-part piston. The piston top has the size of the inside diameter of the working cylinder and is to the lower piston part, which ge on the piston pin is axially displaceable. With this adjustment device too, one takes over with lubrication medium supplied control chamber the positioning of the upper piston part to the lower piston part. In the article by Timoney, S.G .: "Variable Compression Ratio Diesel Engine" 1971 Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Boston, August 3-5, 1971, pages 356 to 363 a regulated adjustment device is dealt with, which works for a 2-stroke process Internal combustion engine is provided, the working cylinder contains opposed pistons and the has a crankshaft arranged to the side of the working cylinder. Pistons and Crankshafts are connected using bellcranks and connecting rods. The adjustment of the Compression ratio takes place with the help of an eccentric bearing of the bell crank. The eccentric shafts are equipped with levers that are connected to each other with a compression spring and Vibration suppression are connected to a hydraulic telescopic shock absorber. A diagonal rod that is used to adjust the pistons by the same amount the adjustment levers is coupled.

Das gemeinsame Merkmal aller geregelten Verstelleinrichtungen ist, daß sie bei Einsatz in Kraftfahrzeugen wegen ihrer Trägheit im Regelverhalten nicht ausreichend schnell das ent sprechend dem momentan gefahrenen Kennfeldlastpunkt erforderliche Verdichtungsverhältnis realisieren, fertigungstechnisch sehr aufwendig sind und durch das Ansammeln von Luft und Öldämpfen in Öldruckräumen häufig Funktionsstörungen zeigen.The common feature of all regulated adjustment devices is that when used in Motor vehicles because of their inertia in the control behavior not quickly enough corresponding to the compression ratio required at the current map load point realize, are technically very complex and by collecting air and Oil vapors in oil pressure rooms often show malfunctions.

Eine gesteuerte Verstellvorrichtung ist Gegenstand der DE-PS 33 10 548, bei der die Verstel lung des Verdichtungsverhältnisses über einen im Zylinderkopf angeordneten Kolben vorge nommen wird. Besonderer Nachteil ist der stark zerklüftete Brennraum bei kleinen Verdich tungsverhältnissen, der sich negativ auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission, insbeson dere auf den unverbrannten Kohlenwasserstoffanteil, auswirkt. Nachteilig ist weiter die Ab dichtung des zusätzlichen Kolbens, die nicht frei von Leckagen ist.A controlled adjusting device is the subject of DE-PS 33 10 548, in which the adjuster development of the compression ratio via a piston arranged in the cylinder head is taken. A particular disadvantage is the extremely rugged combustion chamber with small compression conditions that have a negative impact on fuel consumption and pollutant emissions, in particular which affects the unburned hydrocarbon content. Another disadvantage is the Ab seal of the additional piston, which is not free of leaks.

Aus dem Aufsatz von Hauser, G.: "Teillastverfahren für Verbrennungsmotoren. Entwurf eines Sechszylinder-Viertaktmotors mit verstellbarer Verdichtung", Kraftfahrzeugtechnik 5 (1955) 4, Seiten 98 bis 104, und 5 (1955) 5, Seiten 139 bis 145 sind weitere gesteuerte Verstellvor richtungen bekannt. Die Verstellung erfolgt durch Längsverschiebung des Arbeitszylinders (Bild 1a und 1b) oder des Zylinderkopfes (Bild 5), Schwenkung des Arbeitszylinders (Bild 2), Verdrehung exzentrischer Lagerungen im Pleuelfuß (Bild 8) oder an der Kurbelwelle (Bild 3) oder durch Relativverdrehung der Kurbelwellen bei Brennkraftmaschinen mit einem im Ar beitszylinder befindlichen Kolbenpaar (Bild 4a und 4b), deren Kolben je einer Kurbelwelle zugeordnet sind.From the essay by Hauser, G .: "Part-load process for internal combustion engines. Design of a six-cylinder four-stroke engine with adjustable compression", automobile technology 5 ( 1955 ) 4, pages 98 to 104, and 5 (1955) 5, pages 139 to 145 are further controlled Verstellvor directions known. The adjustment is made by longitudinally displacing the working cylinder ( Fig. 1a and 1b) or the cylinder head ( Fig. 5), swiveling the working cylinder ( Fig. 2), rotating eccentric bearings in the connecting rod foot ( Fig. 8) or on the crankshaft ( Fig. 3) or by relative rotation of the Crankshafts in internal combustion engines with a pair of pistons located in the working cylinder ( Figs. 4a and 4b), the pistons of which are each assigned to a crankshaft.

Die Längsverschiebung von Arbeitszylinder (Bild 1a und 1b) und Zylinderkopf (Bild 5) bedin gen aufwendige Zusatzeinrichtungen für den Antrieb der Ventilsteuerungseinrichtungen. Zu dem ist die Lösung der Zylinderkopflängsverschiebung ebenfalls nicht frei von Leckagen. Bei Schwenkung des Arbeitszylinders (Bild 2) wirkt sich die Größe der zu bewegenden Masse nachteilig auf eine schnelle Verstellung aus, und der relativ große Schwenkbereich bereitet Schwierigkeiten hinsichtlich der zu- und abführenden Leitungen an der Brennkraftmaschine. Einen jeweils großen Aufwand erfordert die Verstellung mittels einer exzentrischen Lagerung im Pleuelfuß (Bild 7) und an der Kurbelwelle (Bild 3). Gleiches trifft auch auf die Verstellung durch Relativverdrehung der Kurbelwellen (Bild 4a und 4b) zu.The longitudinal displacement of the working cylinder ( Fig. 1a and 1b) and the cylinder head ( Fig. 5) requires complex additional equipment for the drive of the valve control devices. In addition, the solution of the longitudinal displacement of the cylinder head is also not free of leaks. When the working cylinder is pivoted ( Figure 2), the size of the mass to be moved has a disadvantageous effect on rapid adjustment, and the relatively large pivoting range causes difficulties with regard to the supply and discharge lines on the internal combustion engine. Adjustment by means of an eccentric bearing in the connecting rod foot ( Fig. 7) and on the crankshaft ( Fig. 3) requires a great deal of effort. The same also applies to the adjustment by relative rotation of the crankshaft (Figure 4a and 4b).

Eine Abstandsvariation von Kolbenbolzen und Kurbelwellenhubzapfen zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses kann auch mittels der in der DE 44 37 132 A1 beschriebenen zwei geteilten Pleuelausführung bewirkt werden. Sie wird durch seitliches Verschieben des Verbin dungsgelenkes von oberem und unterem Pleuelteil herbeigeführt. Das Verschieben wird von einem Lenkerarm ausgeführt, der zum einen im Gehäuse der Brennkraftmaschine exzentrisch gelagert und zum anderen in der Nähe des Verbindungsgelenkes angelenkt ist. Von Nachteil sind die große Massezunahme, die zu einer Erhöhung der Triebwerksbelastung führt, der große Raumbedarf sowie die geringe tribologische Belastbarkeit der zusätzlichen Gelenke. In der DE-PS 37 14 762 ist eine gesteuerte Verstellvorrichtung aufgezeigt, die auf der Basis eines mehrteiligen Kolbens gestaltet ist. Das Kolbenoberteil ist zum Kolbenunterteil, das mit tels Kolbenbolzens an der Pleuelstange befestigt ist, axial verschiebbar. Als Verstellmedium dient das Schmiermittel der Brennkraftmaschine und zur Positionierung des Kolbenoberteiles zum Kolbenunterteil der Schmiermitteldruck, der durch ein außerhalb des Kolbentriebwerkes installiertes Magnetventil gesteuert wird. Nachteilig wirken sich der Verschleißzustand von Kurbelwellen- und Pleuellager und Luft- und Öldampfansammlungen in den Öldruckkammern auf das Verstellverhalten sowie die sehr hohen Fertigungskosten aus.A distance variation of the piston pin and crankshaft crank pin to adjust the Compression ratio can also be achieved by means of the two described in DE 44 37 132 A1 split connecting rod design. It is done by moving the verb to the side the joint of the upper and lower connecting rod parts. Moving is done by a handlebar arm that is eccentric on the one hand in the housing of the internal combustion engine is stored and articulated on the other near the connecting joint. A disadvantage are the large mass increase, which leads to an increase in the engine load, the large space requirement and the low tribological resilience of the additional joints. DE-PS 37 14 762 shows a controlled adjustment device based on a multi-part piston is designed. The upper piston part is to the lower piston part, which with Tels piston pin is attached to the connecting rod, axially displaceable. As an adjustment medium serves the lubricant of the internal combustion engine and for positioning the piston upper part to the lower part of the piston the lubricant pressure caused by an outside of the piston engine installed solenoid valve is controlled. The wear condition of has a disadvantageous effect Crankshaft and connecting rod bearings and air and oil vapor accumulations in the oil pressure chambers on the adjustment behavior and the very high production costs.

Die bekannten Lösungen zur Verstellung der Steuerzeiten bei 2-Takt-Brennkraftmaschinen werden im Buch von Bönsch, H. W.: "Der schnellaufende Zweitaktmotor; Eine Einführung in die technischen Grundlagen"-Stuttgart: Motorbuch Verlag, in Abb. 68 auf Seite 95 und in Abb. 140 auf Seite 180 dargestellt. In Abb. 68 wird die Verstellung mittels einer angeflachten, der Kolbenschaftrundung angepaßten Steuerwalze ausgeführt, die im Auslaßka nal nahe der Zylinderlaufbahn angeordnet ist. Durch Verdrehen der Steuerwalze um einen vor gegebenen Winkel werden der obere Teil des Auslaßkanals verschlossen und entsprechend der reduzierten Auslaßkanalhöhe die Auslaßsteuerzeit verringert. Die verkleinerte Auslaßsteuer zeit führt bei niedrigen Drehzahlen zur Anpassung der Ladungswechselfrequenz im Arbeitszy linder an das Schwingungsverhalten der Resonanzauspuffanlage und in der Folge zum Anhe ben des Drehmomentenverlaufs sowie zur Verringerung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs in diesem Drehzahlbereich. In Abb. 140 wird das teilweise Verschließen des Auslaßka nals mit einem Flachschieber ausgeführt.The known solutions for adjusting the timing in 2-stroke internal combustion engines are described in the book by Bönsch, HW: "The high-speed two-stroke engine; an introduction to the technical basics" - Stuttgart: Motorbuch Verlag, in Fig. 68 on page 95 and in Fig. 140 shown on page 180. In Fig. 68 the adjustment is carried out by means of a flattened, the piston skirt rounded control roller, which is arranged in the outlet channel near the cylinder track. By turning the control roller by a given angle, the upper part of the exhaust duct is closed and the exhaust control time is reduced in accordance with the reduced exhaust duct height. The reduced exhaust control time leads at low speeds to adapt the charge exchange frequency in the cylinder to the vibration behavior of the resonance exhaust system and consequently to increase the torque curve and to reduce the specific fuel consumption in this speed range. In Fig. 140 the partial closing of the outlet duct is carried out with a flat slide.

Beide Verstellvorrichtungen ermöglichen jedoch nur eine symmetrische Reduzierung der Aus laßsteuerzeiten, das heißt, um den Kurbelwinkelbetrag, um den der Auslaßkanal später geöf fnet wird, erfolgt auch die frühere Schließung. Zudem ist die Lösung nur für die Variation der Auslaßsteuerzeit geeignet. Ein kontinuierliches Verstellen dieser Steuerzeit erfüllen beide Vor richtungen nicht. Besonders groß wird der Bauaufwand bei Arbeitszylindern, die über mehrere Auslaßkanäle verfügen.However, both adjustment devices only allow a symmetrical reduction of the off let control times, that is, the crank angle amount by which the exhaust port later opened is closed, the earlier closure also takes place. In addition, the solution is only for the variation of Exhaust timing suitable. Continuous adjustment of this tax time fulfills both requirements not directions. The construction effort is particularly great for working cylinders that have more than one Have outlet channels.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, funktionssichere Vorrichtung zur kontinuierlichen, schnellen und präzisen Verstellung des Verdichtungsverhältnisses und der Steuerzeiten für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die besondere Voraussetzungen zur Senkung von Kraft stoffverbrauch und Schadstoffemission liefern, nach dem 2-Takt-Arbeitsverfahren sowie dem Otto-, Diesel- oder einem artverwandten Verfahren arbeiten.The object of the invention is to provide a simple, functionally reliable device for continuous, fast and precise adjustment of the compression ratio and the timing for To create internal combustion engines, the special conditions for reducing power deliver material consumption and pollutant emissions, according to the 2-stroke process and the Otto, diesel or a related process work.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei 2-Takt-Brennkraftmaschinen mit Gleichstromspülung, gegenläufigen Kolben und seitlich neben dem Zylinder angeordneter Kurbelwelle, deren Kolben mit der Kurbelwelle über Kolbenpleuelstangen, exzentrisch gela gerte Umlenkhebel und Kurbelwellenpleuelstangen verbunden sind, die Exzenterwellen zur Lagerung der Umlenkhebel mit Verstellelementen gekoppelt sind, die unabhängig voneinander verstellt werden können und aus Verstellhebeln bestehen. Zwischen den Verstellhebeln sowie zwischen einem Verstellhebel und einem im Kurbelgehäuse vorgesehenen Festpunkt ist jeweils ein längenverstellbares Verbindungselement angeordnet. Die Verbindungselemente sind in Ab hängigkeit vom zu realisierenden Verdichtungsverhältnis beziehungsweise von der einzustel lenden Steuerzeitenkombination ansteuerbar. Die Verbindungselemente können dabei über Lagerbolzen mit den Verstellhebeln beziehungsweise mit dem Festpunkt verbunden sein. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die Verbindungselemente über von elektrischen oder hydraulischen Antrieben betätigbaren Schrauben-, Exzenter- oder Knie hebelgetrieben längenverstellbar sind.According to the invention, this object is achieved in that in 2-stroke internal combustion engines with direct current flushing, counter-rotating pistons and arranged on the side next to the cylinder Crankshaft, the piston of which is eccentric with the crankshaft via piston connecting rods Switched lever and crank connecting rods are connected to the eccentric shafts Storage of the bellcranks are coupled with adjusting elements that are independent of each other can be adjusted and consist of adjusting levers. Between the adjustment levers as well between an adjustment lever and a fixed point provided in the crankcase a length-adjustable connecting element is arranged. The fasteners are in Ab dependency on the compression ratio to be realized or on the set lent tax time combination controllable. The fasteners can over Bearing bolts with the adjustment levers or with the fixed point. Further refinements of the invention consist in that the connecting elements over Screw, eccentric or knee actuated by electric or hydraulic drives lever-driven are adjustable in length.

Eine weitere Lösung besteht darin, daß die Verstellelemente jeweils aus einer Verstellhülse be stehen, die mit elektrischen oder hydraulischen Antrieben oder hydraulischen Zug-Druck-Ele menten in Verbindung stehen.Another solution is that the adjusting elements each be made of an adjusting sleeve stand with electric or hydraulic drives or hydraulic train-push-el ment related.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der motorinternen Beeinflussung der Ge mischbildung und Verbrennung bei Brennkraftmaschinen derart, daß das Kaltstartverhalten verbessert, in der Kaltstartphase insbesondere die Schadstoffemission und im Teillastbetrieb insbesondere der Kraftstoffverbrauch wesentlich und bei Betrieb in der oberen Teillast ein schließlich Vollast sowohl der Kraftstoffverbrauch als auch der Schadstoffausstoß merklich reduziert werden können. Die Erfindung ermöglicht weiterhin die direkte Beeinflussung der Abgastemperatur ohne Beeinträchtigung der Verbrennungsgüte. Bei Anhebung der Abgastem peratur begünstigt dies eine rationelle Realisierung kurzer Aufheizzeiten des Abgaskatalysa tors und somit eine weitere Reduzierung der Schadstoffemission in der Kaltstartphase. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, bei Anhebung der Last den ma ximalen Zylinderinnendruck zu begrenzen. Sie kann zur Gestaltung leichterer Bauteile als die vergleichbarer Brennkraftmaschinen gleicher Leistung genutzt werden.The advantages achieved by the invention consist in influencing the Ge within the engine Mixing and combustion in internal combustion engines such that the cold start behavior improved, especially in the cold start phase, the pollutant emissions and in part-load operation in particular the fuel consumption significantly and when operating in the upper partial load finally full load both fuel consumption and pollutant emissions are noticeable can be reduced. The invention further enables the direct influencing of the Exhaust gas temperature without impairing the quality of combustion. When the exhaust gas is raised temperature favors an efficient realization of short heating times of the catalytic converter tors and thus a further reduction in pollutant emissions in the cold start phase. Another advantage of the invention is the ability to increase the load ma limit the maximum internal cylinder pressure. You can design lighter components than that comparable internal combustion engines of the same power can be used.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im fol genden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are in the fol described in more detail.

Es zeigen Show it

Fig. 1: den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung zur Varia tion des Verdichtungsverhältnisses und der Steuerzeiten für eine 2-Takt-Brenn kraftmaschine mit Gleichstromspülung, seitlich neben dem Arbeitszylinder ange ordneter Kurbelwelle und gegenläufigen Kolben, deren Auslaßkolben zur Reali sierung unsymmetrischer Steuerzeiten dem Einlaßkolben voreilt, Fig. 1: the basic structure of the adjusting device according to the invention for Varia tion of the compression ratio and the timing for a 2-stroke internal combustion engine with DC flushing, laterally next to the working cylinder arranged crankshaft and counter-rotating pistons, the exhaust pistons for realizing asymmetrical timing leads the intake piston ,

Fig. 2: das Steuerdiagramm und die Steuerzeitenveränderung jener Brennkraftmaschine bei Verstellung des zwischen den Verstellhebeln angeordneten längenverstellba ren Verbindungselementes, FIG. 2 shows the timing diagram and the timing of change of those internal combustion engine during adjustment of the adjusting levers is arranged between the connecting element längenverstellba ren,

Fig. 3: das Steuerdiagramm und die Steuerzeitenveränderung jener Brennkraftmaschine bei Verstellung des zwischen dem Verstellhebel des Einlaßkolbens und dem Kur belgehäuse angeordneten längenverstellbaren Verbindungselementes, FIG. 3 shows the timing diagram and the timing of change of those internal combustion engine during adjustment of the adjusting belgehäuse between the inlet piston and the cure arranged longitudinally adjustable connecting element,

Fig. 4: ein vorteilhaft gestaltetes längenverstellbares Verbindungselement, dessen Ver stellung auf der Basis eines Schraubengetriebes erfolgt, Fig. 4: an advantageously designed length-adjustable connection member, whose Ver position on the basis of a screw transmission is performed,

Fig. 5: den Längsschnitt eines längenverstellbaren Verbindungselementes, dessen Ver stellung mittels eines Exzenters geschieht, FIG. 5 happens to the longitudinal section of a length-adjustable connecting element whose Ver position by means of an eccentric,

Fig. 6: ein längenverstellbares Verbindungselement, für dessen Verstellung das Prinzip des Kniehebelgetriebes dient und FIG. 6 is a length-adjustable connecting element, serves the principle of the toggle mechanism for the adjustment thereof, and

Fig. 7: ein Ausführungsbeispiel zur Exzenterwellenverstellung mittels einer schrägver zahnten, axial verschiebbaren Verstellhülse. Fig. 7: an embodiment for eccentric shaft adjustment by means of a helically toothed, axially displaceable adjusting sleeve.

Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung für eine 2-Takt-Brennkraftmaschine mit einem den Lufteintritt steuernden Einlaßkolben 1 und einem den Abgasaustritt steuernden Auslaßkolben 2, die sich gegenläufig im Arbeitszylinder 3 bewe gen und mittels Kolbenpleuelstangen 4, Umlenkhebeln 5 und Kurbelwellenpleuelstangen 6 mit der Kurbelwelle 7 verbunden sind. Die Umlenkhebel 5 sind auf je einem Exzenter 8 drehbar gelagert, diese wiederum werden von je einer Exzenterwelle 9 aufgenommen, die ihrerseits im nicht näher dargestellten Kurbelgehäuse gelagert und fest mit den Verstellhebeln 10 bezie hungsweise 11 verbunden sind. Die Verstellhebel 10 und 11 verfügen des weiteren über die Lagerbolzen 12 beziehungsweise 13, die ein in seiner Gesamtheit mit 14 bezeichnetes längen verstellbares Verbindungselement aufnehmen. Am Verstellhebel 11 befindet sich ein Lagerbol zen 15, an dem ein in seiner Gesamtheit mit 16 bezeichnetes längenverstellbares Verbindungs element befestigt ist, dessen zweite Anlenkung mittels Lagerbolzen 17 ausgeführt wird, der fest mit dem nicht näher dargestellten Kurbelgehäuse verbunden ist. Fig. 1 illustrates an embodiment of the adjusting device according to the invention for a 2-stroke internal combustion engine with an inlet piston 1 controlling the air inlet and an outlet piston 2 controlling the exhaust gas outlet, which move in opposite directions in the working cylinder 3 and by means of connecting rods 4 , bellcranks 5 and crank connecting rods 6 with the crankshaft 7 are connected. The bellcranks 5 are each rotatably mounted on an eccentric 8 , these in turn are received by an eccentric shaft 9 , which in turn is mounted in the crankcase, not shown, and is firmly connected to the adjusting levers 10 and 11 respectively. The adjusting levers 10 and 11 also have the bearing bolts 12 and 13 , respectively, which accommodate a connecting element which is adjustable in length and is designated in its entirety by 14 . On the adjusting lever 11 there is a Lagerbol zen 15 , to which a length-adjustable connecting element designated in its entirety with 16 is fastened, the second articulation of which is carried out by means of bearing bolts 17, which is firmly connected to the crankcase, not shown in more detail.

Fig. 2 enthält das Steuerdiagramm der in Fig. 1 gezeigten Brennkraftmaschine, deren Kur belwellendrehrichtung beispielhaft im Urzeigersinn verläuft, und die Veränderung der Steuer zeiten beispielhaft für eine Vergrößerung des Abstands von Lagerbolzen 12 und 13. α_E stellt den Einlaßwinkel und α_A den Auslaßwinkel dar. Bei einer Abstandsvergrößerung von Lager bolzen 12 und 13 erfolgt eine Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses und ein früheres Öffnen und späteres Schließen der Auslaßkanäle 18 (Fig. 1). Während der Einlaßwinkel α_E konstant bleibt, wird der Auslaßwinkel von α_A auf α_A1 vergrößert. Fig. 2 contains the control diagram of the internal combustion engine shown in Fig. 1, the course Belwellendrehrichtung exemplary extends in the clockwise direction, and the change in the control times exemplary for an increase in the distance between the bearing bolts 12 and 13th α _E represents the inlet angle and α _{A represents} the outlet angle. When the distance between the bearing bolts 12 and 13 is increased, the compression ratio is reduced and the opening and closing of the outlet channels 18 earlier and later closes ( FIG. 1). While the inlet angle α _E remains constant, the outlet angle is increased from α _A to α _A1 .

In Fig. 3 ist die Steuerzeitenveränderung beispielhaft für eine Vergrößerung des Abstands von Lagerbolzen 15 und 17 dargestellt. Eine Veränderung des Verdichtungsverhältnisses tritt in diesem Falle nicht ein. Hingegen erfahren die Auslaßkanäle 18 (Fig. 1) ein früheres Öffnen und späteres Schließen und die Einlaßkanäle 19 (Fig. 1) ein späteres Öffnen und früheres Schließen. Der Auslaßwinkel wird dabei von α_A auf α_A2 vergrößert und der Einlaßwinkel von α_E auf α_E2 reduziert.In Fig. 3, the change in timing is exemplified for an increase in the distance between the bearing pins 15 and 17 . In this case, the compression ratio does not change. In contrast, the outlet channels 18 ( FIG. 1) experience earlier opening and later closing, and the inlet channels 19 ( FIG. 1) experience later opening and earlier closing. The outlet angle is increased from α _A to α _A2 and the inlet angle is reduced from α _E to α _E2 .

In Fig. 4 ist ein in seiner Gesamtheit mit 14 beziehungsweise 16 bezeichnetes längenverstell bares Verbindungselement ersichtlich, dessen Verstellung auf der Basis eines Schraubengetrie bes erfolgt. Das Innengewinde 21 ist dem Gewinderohr 22 und das Außengewinde 23 dem Gewindebolzen 24 zugeordnet. Das Gewinderohr 22 ist am Lager 25 befestigt, das von der Trägerstange 26 aufgenommen und mittels der Lagerelemente 27 und 28 axial geführt wird. Das Lager 25 ist weiterhin Träger des Zahnrades 29. Eine feste Verbindung zur Trägerstange 26 haben des weiteren das Lager 30 und über die Strebe 31 der Antrieb 32, der als Elektro- oder Hydraulikmotor ausgebildet sein kann und das Ritzel 33 aufweist, das in das Zahnrad 29 eingreift. Der Gewindebolzen 24 ist an der Verbindungsstange 34 angeschlossen, die weiterhin über das Lager 35 verfügt. Die Lager 30 und 35 werden von den Lagerbolzen 12 und 13 be ziehungsweise 15 und 17 (Fig. 1) aufgenommen, die bei Drehbewegung des Ritzels 33 eine Abstandsänderung erfahren.In Fig. 4 is shown in its entirety with 14 or 16 length adjustable connecting element whose adjustment is based on a screw gear bes. The internal thread 21 is assigned to the threaded tube 22 and the external thread 23 to the threaded bolt 24 . The threaded tube 22 is attached to the bearing 25 , which is received by the support rod 26 and axially guided by means of the bearing elements 27 and 28 . The bearing 25 is also a carrier of the gear 29 . The bearing 30 and, via the strut 31, the drive 32 , which can be designed as an electric or hydraulic motor and have the pinion 33 which engages in the gear wheel 29 , also have a fixed connection to the support rod 26 . The threaded bolt 24 is connected to the connecting rod 34 , which also has the bearing 35 . The bearings 30 and 35 are received by the bearing bolts 12 and 13 or 15 and 17 ( FIG. 1), which experience a change in distance when the pinion 33 rotates.

In Fig. 5 ist ein weiteres in seiner Gesamtheit mit 14 beziehungsweise 16 bezeichnetes län genverstellbares Verbindungselement dargestellt, dessen Verstellung mit Hilfe eines Exzenters 46 geschieht. Die Verbindungsstange 41 verfügt über die ungleich großen Lager 42 und 43 sowie einen Antrieb 32 mit Schneckenritzel 44, der mittels Strebe 45 fest mit ihr verbunden ist. Das Lager 42 umfaßt den Lagerbolzen 12 beziehungsweise 15 und das Lager 43 den Ex zenter 46, dessen Lager 47 mit dem Lagerbolzen 15 beziehungsweise 17 in Eingriff steht. Zur axialen Fixierung des Exzenters 46 dienen dessen Führungsflächen 50 und 51 und die Füh rungsflächen 52 und 53 des Lagers 43. Über die Verbindung 48 ist ein vorzugsweise als Sek tor ausgebildetes Schneckenrad 49 fest mit dem Exzenter 46 gekoppelt, das in das Schnecken radritzel 44 eingreift. Durch Verdrehen des Exzenters 46 erfahren die Lager 42 und 47 eine Veränderung ihres Abstands und somit auch die Abstände der Lagerbolzen 12 und 13 bezie hungsweise 15 und 17 (Fig. 1).In FIG. 5 another is shown in its entirety with 14 and 16, respectively designated Lan genverstellbares link of which adjustment is done by means of an eccentric 46th The connecting rod 41 has the unequal bearings 42 and 43 and a drive 32 with worm pinion 44 , which is firmly connected to it by means of strut 45 . The bearing 42 includes the bearing pin 12 and 15 and the bearing 43 the Ex center 46 , the bearing 47 with the bearing pin 15 and 17 is engaged. For the axial fixation of the eccentric 46 serve the guide surfaces 50 and 51 and the Füh approximately 52 and 53 of the bearing 43rd Via the connection 48 , a worm wheel 49 , preferably designed as a sec tor, is fixedly coupled to the eccentric 46 , which engages in the worm wheel pinion 44 . By rotating the eccentric 46 , the bearings 42 and 47 experience a change in their spacing and thus also the spacing of the bearing bolts 12 and 13 or 15 and 17 ( FIG. 1).

Fig. 6 bildet ein in seiner Gesamtheit mit 14 beziehungsweise 16 bezeichnetes längenverstell bares Verbindungselement ab, für dessen Verstellung das Prinzip des Kniehebelgetriebes dient. Dieses Getriebe besteht aus den vorzugsweise gleichlangen und in einem vorzugsweise stump fen Winkel zueinander stehenden Verbindungsstangen 61 und 62 und der Verstellstange 63. Die Verbindungsstangen 61 und 62 umfassen mit ihren Lagern 64 und 67 die Lagerbolzen 12 und 13 beziehungsweise 15 und 17 (Fig. 1) und mit den Lagern 65 und 66 gemeinsam den Lagerbolzen 68 der Verstellstange 63, die auch über den Lagerbolzen 69 verfügt, an dem die Schubstange 70 mit ihrem Lager 71 angelenkt ist. Die Schubstange 70 ist axial verschiebbar und Bestandteil eines in seiner Gesamtheit mit 72 bezeichneten Verstellgetriebes, in dem ein Antrieb (32) integriert ist. Bei axialer Verschiebung der Schubstange 70 erfahren die Lager 64 und 67 und somit die Lagerbolzen 12 und 13 beziehungsweise 15 und 17 (Fig. 1) eine Ab standsveränderung, die im weiteren die Verstellung des Verstellhebels 10 beziehungsweise einschließlich des Verstellhebels 11 vornehmen. Fig. 6 shows in its entirety designated 14 or 16 length adjustable connecting element, for the adjustment of which the principle of the toggle mechanism is used. This transmission consists of the connecting rods 61 and 62 and the adjusting rod 63, which are preferably of equal length and preferably at an obtuse angle to one another. The connecting rods 61 and 62 with their bearings 64 and 67 comprise the bearing bolts 12 and 13 or 15 and 17 ( FIG. 1) and with the bearings 65 and 66 together the bearing bolt 68 of the adjusting rod 63 , which also has the bearing bolt 69 which the push rod 70 is articulated with its bearing 71 . The push rod 70 is axially displaceable and is part of an adjusting gear, designated as a whole by 72 , in which a drive ( 32 ) is integrated. With axial displacement of the push rod 70 , the bearings 64 and 67 and thus the bearing bolts 12 and 13 or 15 and 17 ( FIG. 1) experience a change in position, which in the following make the adjustment of the adjustment lever 10 or including the adjustment lever 11 .

Ein Ausführungsbeispiel zur Exzenterwellenverstellung, bei der die Verstellhebel (10, 11, Fig. 1) durch je eine Verstellhülse 83 ersetzt sind, vermittelt Fig. 7. Die den Exzenter 8 auf nehmende Exzenterwelle 9 ist mit einer Außenschrägverzahnung 81 versehen, in die die Innen schrägverzahnung 82 der axial verschiebbaren Verstellhülse 83 eingreift. Die Verstellhülse 83 enthält des weiteren eine Außenschrägverzahnung 84, die mit der Innenschrägverzahnung 85 des nicht näher dargestellten Kurbelgehäuses in Eingriff steht, und an ihrem gegenüberliegen den Ende ein Außengewinde 86, das mit der Schraubhülse 87, die über das Innengewinde 88 verfügt, verschraubt ist. Die Schraubhülse 87 wird vom Lager 89 radial und von der Führung 90, die am nicht näher dargestellten Kurbelgehäuse fixiert ist, axial geführt und trägt die Au ßenverzahnung 91, in das das Ritzel 33 des Antriebes 32 eingreift. Bei Drehbewegung des Rit zels 33 erfährt die Verstellhülse 83 durch die Schrägverzahnungen 84, 85 neben einer axialen Verschiebung eine Drehbewegung, die durch die Schrägverzahnungen 81, 82 übersetzt an die Exzenterwelle 9 übertragen wird.An embodiment of the eccentric shaft adjustment, in which the adjusting levers ( 10 , 11 , FIG. 1) are each replaced by an adjusting sleeve 83 , is shown in FIG. 7. The eccentric shaft 9 receiving the eccentric 8 is provided with external helical teeth 81 into which the inside Helical teeth 82 of the axially displaceable adjusting sleeve 83 engages. The adjusting sleeve 83 further contains an external helical toothing 84 which engages with the internal helical toothing 85 of the crankcase (not shown in more detail), and at its opposite end there is an external thread 86 which is screwed to the screw sleeve 87 , which has the internal thread 88 . The screw sleeve 87 is guided radially by the bearing 89 and axially by the guide 90 , which is fixed to the crankcase (not shown), and carries the external toothing 91 , in which the pinion 33 of the drive 32 engages. When the rit zel 33 rotates, the adjusting sleeve 83 experiences through the helical gears 84 , 85 in addition to an axial displacement a rotational movement which is transmitted through the helical gears 81 , 82 transmitted to the eccentric shaft 9 .

Claims

1.Device for adjusting the compression ratio and the control times in internal combustion engines, in particular for 2-stroke internal combustion engines with an inlet piston controlling the air inlet and an outlet controlling the exhaust gas outlet, which move in opposite directions in the working cylinder and via piston connecting rods, bellcranks and crankshaft connecting rods with the side next to the working cylinder arranged crankshaft are connected, the bellcranks being mounted on an eccentric each, which are part of the crankcase-mounted eccentric shaft and can be rotated by means of adjusting elements, characterized in that the adjusting elements are coupled to adjusting levers on the eccentric shafts ( 9 ) (10, 11), wherein between the two Verstellhe beln (10, 11) and between an adjusting lever (10 or 11) and a Kurbelge in housing (18) provided fixed point (17) each have a length-adjustable Verbindu ngs element ( 14 , 16 ) is arranged, which can be controlled as a function of the compression ratio to be implemented or of the control time combination to be set.

2. Device according to claim 1, characterized in that the connecting element ( 14 ) via the bearing pin ( 12 , 13 ) is connected to the adjusting levers ( 10 , 11 ) and the connecting element ( 16 ) via the bearing pin ( 15 ) on the adjusting lever ( 11 ) is articulated, it being fixed to a bearing pin ( 17 ) fixed to the crankcase.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting elements ( 14 , 16 ) via drives ( 32 ) actuatable screw gears ( 22 , 24 ) are adjustable in length.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting elements ( 14 , 16 ) with the aid of drives ben ( 32 ) actuatable eccentrics ( 46 ) are adjustable in length.

5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting elements ( 14 , 16 ) by means of drives ben ( 32 ) actuatable toggle lever mechanisms are adjustable in length.

6. Device according to one of claims 1, 3, 4 or 5, characterized in that the screw gear ( 22 , 24 ), the eccentric ( 46 ) and the toggle lever with electrical drives ( 32 ) are connected.

7. Device according to one of claims 1, 3, 4 or 5, characterized in that the screw gear ( 22 , 24 ), the eccentric ( 46 ) and the toggle lever mechanism are connected to hydraulic drives ( 32 ).

8.Device for adjusting the compression ratio and the control times in internal combustion engines, in particular for 2-stroke internal combustion engines with an inlet piston controlling the air inlet and an outlet controlling the exhaust gas outlet, which move in opposite directions in the working cylinder and via piston rods, bellcranks and crankshaft connecting rods with the side next to the working cylinder arranged crankshaft are connected, the bellcranks being mounted on an eccentric each, which are part of the crankcase-mounted eccentric shaft and can be rotated by means of adjusting elements, characterized in that the adjusting elements each consist of an adjusting sleeve ( 83 ) which have an internal helical toothing ( 82 ) and are connected to the eccentric shafts ( 9 ) carrying an external helical toothing ( 81 ), that the adjusting sleeve ( 83 ) has an external helical toothing ( 84 ) and a screw thread de ( 86 ), the screw thread ( 86 ) in a nut thread ( 88 ) of an axially fi xed screw sleeve ( 87 ) and the external helical teeth ( 84 ) engage in a crankcase fixed internal toothing ( 85 ), and that the screw sleeve ( 87 ) one External toothing ( 91 ) carries, which is connected to the drives ( 32 ), which can be controlled in dependence on the compression ratio to be realized or on the timing combination to be set.

9. The device according to claim 8, characterized in that the screw sleeve ( 87 ) is connected to an electric drive ( 32 ).

10. The device according to claim 8, characterized in that the screw sleeve ( 87 ) is connected to a hydraulic drive ( 32 ).

11. The device according to claim 8, characterized in that the adjusting sleeve ( 83 ) is connected to a hydraulic push-pull element.