WO2020181310A1 - System and method for adjusting an effective length of a connecting rod with an adjustable length - Google Patents
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- F02N2019/008—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation the engine being stopped in a particular position
Definitions
- the invention relates to a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine.
- the invention also relates to a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod.
- Reciprocating piston engines in particular internal combustion engines, generally have at least one reciprocating piston which oscillates along a reciprocating piston longitudinal axis in an operating mode.
- a crank drive converts the oscillating movement of the reciprocating piston by means of a connecting rod into a rotational movement of a drive shaft.
- length-adjustable connecting rods can be used. These preferably have a first connecting rod part and a second connecting rod part, which are moved towards and / or into each other by means of a length adjustment device, preferably by means of a hydraulic cylinder, in the direction of a connecting rod part longitudinal axis of the connecting rod parts, in particular telescopically.
- the connecting rod part of the connecting rod that is connected to the reciprocating piston - together with the reciprocating piston - can rotate against the other connecting rod part when the reciprocating piston engine is in a sleep mode. If the reciprocating piston machine is put back into operation in such a twisted state, this can damage the components. For example, the connecting rod can bend or break, or the reciprocating piston can jam in a cylinder.
- This object is achieved by a system according to claim 1 and a method according to claim 14.
- Advantageous embodiments are claimed in the dependent claims. The teaching of the claims is hereby made part of the description.
- a first aspect of the invention relates to a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, having an angle setting device which is designed to set a defined angle ß, 0 ° ⁇ ß ⁇ 45 °, preferably 4 ° ⁇ ß ⁇ 45 °, to be set between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the reciprocating piston, as long as the reciprocating piston engine is in an idle mode or is being brought.
- a second aspect of the invention relates to a method which is preferably carried out by means of a system according to the first aspect of the invention, comprising the following work steps:
- a rest mode within the meaning of the invention is preferably present when a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, is not in drive mode, in particular combustion mode, and in particular does not convert any chemical energy from a fuel into kinetic energy.
- a connecting rod longitudinal axis within the meaning of the invention is preferably one
- a reciprocating piston longitudinal axis within the meaning of the invention is preferably one
- a length adjustment device within the meaning of the invention is preferably a device which makes it possible to change an effective length of a connecting rod. This can be done hydraulically, for example, by means of a hydraulic cylinder. A mechanical adjustment of the length, for example by means of an eccentric, is also possible. The length adjustment can also be implemented using electrical components, for example using a linear motor. A length adjustment takes place in particular in the direction of the longitudinal axis of the connecting rod.
- An angle adjustment device in the sense of the invention preferably enables the reciprocating piston engines to act in the idle mode or when switching to idle mode such that a defined angle ⁇ is set between a longitudinal axis of the connecting rod and a longitudinal axis of the reciprocating piston.
- This can in particular be done hydraulically or pneumatically by means of a hydraulic / pneumatic cylinder.
- the angle setting can also be implemented by means of electrical components, for example by means of an electric motor.
- the angle adjustment device can preferably be designed as a hardware and / or software component or components.
- the angle adjustment device preferably uses components that are already present in a reciprocating piston engine or a drive train.
- the invention is based in particular on the knowledge that twisting of the connecting rod parts relative to one another can be prevented by a suitable position of the connecting rod.
- the degrees of freedom of the connecting rod are specifically restricted by the bearings on the large and small connecting rod eyes and defined positions of the connecting rod. If, in the idle mode of the reciprocating piston engine, an angle ß, 0 ° ⁇ ß ⁇ 45 °, preferably 4 ° ⁇ ß ⁇ 45 °, is set between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the piston, this prevents - due to the degrees of freedom of the mechanical components - the first connecting rod part can rotate relative to the second connecting rod part. In the drive mode of the reciprocating piston machines, connecting rod parts do not twist - even without a rotation lock - due to the permanent movement of the reciprocating piston machines.
- a mechanical anti-rotation device for example in the form of a groove between the reciprocating piston and the cylinder or between the first and second connecting rod part, is not required with the invention.
- This has the advantage that no additional components - such as anti-rotation devices, guides or the like - have to be attached to the reciprocating piston and connecting rod. This reduces the weight of the moving parts and lowers the manufacturing costs. In addition, the susceptibility to wear caused by such additional components is prevented.
- the angle setting device can preferably determine the operating mode of the reciprocating piston machine by accessing a control of the reciprocating piston machine, in particular an engine control, and / or by means of a sensor. By setting the angle ⁇ between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the reciprocating piston in the rest mode, it is prevented that the connecting rod parts can rotate relative to one another.
- the angle setting device has a drive and a control unit and is in particular set up in such a way that the angle ⁇ is set via the drive shaft. If the angle ⁇ is set via the drive shaft, this has the advantage that the drive can, for example, be fixedly attached to a housing wall of the reciprocating piston engine. This makes it easier to control and supply the drive with energy.
- Winkeleinstell issued at least one sensor to adjust the angle ß.
- An angle sensor is advantageously used.
- a sensor offers the advantage that the angle can be adjusted as precisely as possible according to the actual position of the reciprocating piston machine.
- Angle setting device a starter or starter generator of the reciprocating piston machine as a drive and / or a motor controller of the reciprocating piston machine as a control unit and / or at least one sensor of the reciprocating piston machine to set the angle ⁇ .
- the angle setting device has a control unit and a pressure generating unit which are set up in such a way that the angle ⁇ is set via a reciprocating piston by means of a defined pressure in a combustion chamber. According to this embodiment, the angle ⁇ is thus not set via the drive shaft, but - from the other side - via the reciprocating piston.
- This has the advantage that existing components of the reciprocating piston engine, such as the reciprocating piston and an associated combustion chamber, can be used to build up a force for setting the angle a.
- the pressure generating unit has a compressor and in particular a pressure reservoir.
- a compressor of smaller dimensions can be selected through the pressure reservoir, since the pressure of a required amount of fluid can be built up over a longer period of time and can then be used quickly by means of the pressure reservoir.
- control unit is part of an engine control of the reciprocating piston engine. This can reduce the costs of the system, since no additional control unit is necessary.
- the angle adjustment device has at least one sensor, in particular a pressure sensor. This makes it easier to set the angle ⁇ , since, for example, the actual position of the reciprocating piston in a cylinder can be deduced from the measured pressure.
- the reciprocating piston machine has at least two reciprocating pistons, and the angle adjustment device is set up in such a way that the same pressure is applied to at least two reciprocating pistons in order to set the angle ⁇ .
- Reciprocating piston machines generally have several reciprocating pistons above a certain power. So that the angle adjustment device can apply the force required to bring the reciprocating pistons into the desired position, the application of pressure to several or all of the reciprocating pistons is advantageous in this case.
- the angle ⁇ of a reciprocating piston is selected such that none of the reciprocating pistons is in a dead center position when the reciprocating piston machine is in a rest mode.
- a dead center position within the meaning of the invention is preferably a position in which a reciprocating piston assumes a position in which rotation of a reciprocating piston and an associated first connecting rod part with respect to the corresponding second connecting rod part is possible due to the degree of freedom of guidance and storage.
- this is in each case a reversal point of a reciprocating piston, at which it changes its direction of movement.
- the angle adjustment device is set up in such a way that the angle ⁇ is determined indirectly via an angle a, in particular by means of an angle sensor, with a being spanned by a longitudinal axis of the reciprocating piston and an axis of cranking of an associated reciprocating piston on an associated crank star.
- the angle ⁇ indicates the position of the drive shaft - including the crank drive - with respect to a reciprocating piston longitudinal axis.
- the angle ⁇ can be measured more easily than the angle ⁇ .
- an angle sensor can preferably be attached between the drive shaft and a corresponding housing. Possible cabling of the sensor is then preferably carried out via the fixed component of the sensor attached to the housing.
- generally no cost-effective standard angle sensor can be used to measure the angle ⁇ , since the connecting rod is moved both translationally and rotationally.
- the reciprocating piston engine is a 3-cylinder in-line engine, and the angle ⁇ is set to approximately 15 °.
- the reciprocating piston engine is a 4-cylinder in-line engine, and the angle ⁇ is set to approximately 90 °.
- the reciprocating piston engine is a 5-cylinder in-line engine, and the angle ⁇ is set to approximately 18 °.
- the reciprocating piston engine is a 6-cylinder V-engine, and the angle ⁇ is set to approximately 15 °.
- the reciprocating piston engine is an 8-cylinder V-engine, and the angle ⁇ is set to approximately 45 °.
- the reciprocating engine is a boxer engine, an H engine or a swash plate motor, and the angle ⁇ is set such that no reciprocating piston is in a dead center position when the reciprocating engine is at rest. This also prevents the connecting rod parts from twisting with respect to one another and thus damaging components.
- the system has an anti-twist device which can fix the system at the required angle ⁇ in the idle mode.
- the anti-rotation device is used in particular for the purpose of transporting the reciprocating piston engine. If the reciprocating piston motor is being transported and neither a drive nor a pressure generating unit are connected, the anti-rotation device can prevent a reciprocating piston from moving into a dead center position.
- the anti-twist device can in particular be implemented by a bolt. Such a bolt can, for example, connect a flywheel to a housing or a vibration damper or a belt pulley to the housing.
- the angle adjustment device acts on the combustion chambers of at least two reciprocating pistons each with a defined pressure in order to set the angle ⁇ . All combustion chambers are preferably subjected to the same pressure in order to set the angle ⁇ . This is technically particularly easy to implement, since, for example, all combustion chambers are connected to a pressure reservoir. The pressure in the combustion chambers creates an equilibrium situation in which no reciprocating piston is in a dead center position.
- Angle adjustment device set the angle ß using the following steps:
- Control in particular a starter or start generator in order to set the angle ⁇ via the drive shaft.
- the angle ⁇ is not set by applying pressure to the reciprocating piston, but by mechanically setting the drive shaft. This is particularly advantageous when the starter or start generator of the reciprocating piston engine is used as a drive. This means that additional components can be saved.
- Angle adjustment device also perform the following steps:
- the angle ß Determining the angle ß as a function of angle a, a connecting rod length L and a stroke radius r. This is advantageous because the angle ⁇ is technically easier to measure than the angle ⁇ .
- the angle a can, for example, be read off directly between the drive shaft and the motor housing using inexpensive angle sensors. To measure the angle ⁇ , more complex sensors are necessary, since the connecting rod moves both in a translatory and in a rotary manner.
- FIG. 1 shows a first embodiment of a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine
- FIG. 3 shows a plan view of a crank star of a 3-cylinder in-line engine according to FIG. 2 after activation of an angle adjustment device;
- FIG. 5 shows a plan view of a crank star of a 4-cylinder in-line engine according to FIG. 4 after activation of an angle adjustment device
- FIG. 7 shows a plan view of a crank star of a 5-cylinder in-line engine according to FIG. 6 after activation of an angle adjustment device
- FIG. 8 shows a crankshaft of a 6-cylinder V-engine
- 9 is a plan view of a crank star of a 6-cylinder V-engine according to FIG.
- Fig. 11 is a plan view of a crank star of an 8-cylinder V-engine according to
- FIG. 12 shows a second exemplary embodiment of a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a
- FIG. 13 shows a first exemplary embodiment of a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a
- FIG. 14 shows a second exemplary embodiment of a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a
- FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a system 1 for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod 2 for a reciprocating piston engine.
- the reciprocating piston engine is described below in a non-restrictive and purely exemplary manner as an internal combustion engine.
- the internal combustion engine has at least one reciprocating piston 6.
- a fuel is burned in a combustion chamber 14 and the reciprocating piston 6 is set in an oscillating movement along a reciprocating piston longitudinal axis 6a in this way.
- a crank drive 7 converts the oscillating movement of the reciprocating piston 6 into a rotation of a drive shaft 8 (runs normal to the plane of the sheet of FIG. 1).
- the crank drive 7 in turn has a connecting rod 2 which can be adjusted in length via a length adjustment device 5.
- the connecting rod 2 has a first connecting rod part 3 and a second connecting rod part 4.
- the connecting rod parts 3 and 4 are preferably hydraulically displaceable towards one another / into one another along a longitudinal axis 2a of the connecting rod part, in order to set the desired length of the connecting rod 2.
- the first connecting rod part 3 - together with the reciprocating piston 6 - can rotate against the second connecting rod part 4 when a reciprocating piston longitudinal axis 6a and a connecting rod longitudinal axis 2a are aligned.
- a rotation can occur when an internal combustion engine with the structure described is transported in the parked state, for example by train or with a truck.
- Rotation of the connecting rod parts 3, 4 could be prevented by a guide or a groove in the length adjustment device 2.
- a solution was chosen which does not necessarily require such a guide to prevent rotation.
- a control unit 11 activates a pressure generating unit 13 in the idle mode of the internal combustion engine.
- the control unit 11 is preferably part of an existing engine control of the internal combustion engine.
- the pressure generating unit 13 is preferably a compressor.
- the pressure generating unit 13 applies a defined pressure to the combustion chamber 14 in order to set an angle ⁇ between the reciprocating piston longitudinal axis 6a and the connecting rod longitudinal axis 2a through the movement of the reciprocating piston 6 caused thereby.
- 30 bar with a correspondingly adapted flow rate can be selected as a defined pressure.
- an angle ⁇ also indicates the position of the reciprocating piston 6 or the position of the crankshaft 8.
- the angle a lies between a reciprocating piston longitudinal axis 6a and an associated offset axis 15 of an associated reciprocating piston 6.
- the angle a indicates the position of the drive shaft 8 - including the crank drive 7 - with respect to a reciprocating piston longitudinal axis 6a.
- the internal combustion engine can be a 3-cylinder in-line engine, for example. This has three reciprocating pistons 6 according to FIG. 1, which, as shown in FIG. 2 and FIG of a crank drive 7 are connected to a drive shaft 8.
- the crankshaft 8 of the crankshaft drive 7 has three crankings - evenly distributed over the circumference - with their respective cranking axes 15.
- all three reciprocating pistons 6 of the 3-cylinder in-line engine - when this is in a rest mode - are each acted upon by at least essentially the same pressure by means of the pressure generating unit 13.
- the pressure generates a torque on the crankshaft 8, the magnitude and sign of which depends on the position of the respective offset axis 15 of the individual reciprocating pistons in relation to the connecting rod 2.
- the reciprocating pistons 6 and thus also the crankshaft 8 then automatically assume that position in which an equilibrium is established between the torques of the three reciprocating pistons.
- the crankshaft 8 can rotate the respective offset axis 15 through a dead center or turn back through the dead center. This can be either the top or bottom dead center.
- a dead center is the position of the reciprocating piston 6 in the respective cylinder, in which an oscillating movement of the reciprocating piston 6 changes the direction of movement.
- the top dead center is arranged in the direction of the injection valves and the bottom dead center in the direction of the drive shaft.
- the pressure generating unit 13 consists for example of a compressor and a pressure reservoir.
- the pressure reservoir preferably has reservoir inlet valves and reservoir outlet valves. If the pressure reservoir is filled by means of the compressor, the reservoir inlet valves are open, the reservoir outlet valves are closed, and the compressor preferably conveys ambient air into the pressure reservoir. When the required pressure is reached, the reservoir inlet valves are closed and the compressor is switched off.
- cylinder inlet valves and cylinder outlet valves of the respective reciprocating pistons 6 are appropriately controlled.
- the cylinder inlet valves are used in particular for fuel injection, and the cylinder outlet valves in particular to expel exhaust gases after the combustion process has taken place.
- the pressurization is preferably carried out by means of the pressure generating unit 13 via at least one partially open cylinder inlet valve, while the cylinder outlet valve or the cylinder outlet valves are at least partially closed. To do this, the Reservoir outlet valves and the cylinder inlet valves open and so do the reciprocating pistons
- the angle ⁇ to be set for the energy minimum is around 15 °.
- a crank axis 15 of a reciprocating piston 6 of the crank star 16 must assume the aforementioned angle to the reciprocating piston longitudinal axis 6a. This ensures that none of the three reciprocating pistons 6 is in a dead center position or comes to a standstill. Mutual rotation of the connecting rods 3, 4 is thus prevented and damage to the components of the internal combustion engine is avoided when it starts up again.
- the reservoir outlet valves can also open directly into the cylinder. In this case, both the cylinder inlet valves and the cylinder outlet valves are closed and then the reservoir outlet valves are opened in order to apply pressure to the reciprocating piston.
- the angle setting described above by means of a pressure generating unit 13 can also be used analogously for internal combustion engines with two or even more than three reciprocating pistons.
- the same pressure is applied to all of the reciprocating pistons 6, and the reciprocating pistons 6 and the crankshaft 7 then independently assume that position in which the pressure energy present in the combustion chambers 14 reaches a minimum.
- crank star 16 is set in the position of the energy minimum at an angle ⁇ of approximately 90 °.
- crank star 16 is set in the position of the energy minimum at an angle ⁇ of approximately 18 °.
- the five cranks 15 of the reciprocating piston 6 are evenly distributed over the circumference of the crankshaft, which corresponds to a division of 72 ° in each case.
- Fig. 8 shows the crankshaft of a 6-cylinder V-engine.
- Two reciprocating pistons 6 each hang on a common offset axis 15 of a crankshaft 8
- the reciprocating piston longitudinal axes 6a of these reciprocating pistons 6 which belong together have a V shape with respect to one another, which intersect the center point of the drive axis 8.
- the three crank axes 15 are evenly distributed over the circumference of the crankshaft 8, as shown in FIG. 9 on the basis of the crank spider 16.
- the angle a lies between a reciprocating piston longitudinal axis 6a and an offset axis 15.
- the angle is set to an angle a of approximately 15 °.
- FIGS. 10 and 11 show an 8-cylinder V-engine crankshaft 8.
- two reciprocating pistons 6 each hang on a crank axis 15, their reciprocating piston longitudinal axes 6a adopting a V shape with respect to one another.
- the four cranks 15 of the eight reciprocating pistons 6 are evenly distributed over the circumference of the crankshaft 8. In this case, the angle is set to an angle ⁇ of approximately 45 °.
- FIG. 12 shows an alternative exemplary embodiment of a system 1 for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod.
- the angle adjustment device 9 is not implemented by means of a pressure generating unit 13, but by means of a drive 10.
- a starter or start generator of the internal combustion engine is preferably used as the drive 10.
- An angle sensor 12 preferably measures the position of the crankshaft 8 or the drive shaft 8.
- a control unit 11 processes the sensor signal and controls the drive 10 in order to set the required angle ⁇ or ⁇ .
- the starter rotates the crankshaft to an angle of about 15 °.
- the value of the angle a should be between about 15 ° and about 18 °.
- turning to a value of the angle ⁇ of about 15 ° to about 45 ° would be sufficient.
- the aim in all of the cases described is to prevent a reciprocating piston from coming to rest in a dead center position.
- the required angle a depends on the number of cylinders and their arrangement.
- the angle ⁇ can thus vary from approximately 15 ° to approximately 90 ° and the corresponding angle ⁇ from approximately 4 ° to approximately 45 °.
- An angle adjustment device 9 carries out the following work steps: Determining 101 an operating mode of the 3-cylinder in-line engine. This is preferably done by reading out a motor controller.
- the 3-cylinder in-line engine is acted on 102, so that an angle ⁇ between the longitudinal axis 2a of the connecting rod and the longitudinal axis 6a of the piston is 0 ° ⁇ ⁇ 45 °, preferably 4 ° ⁇ ß ⁇ 45 °, is set.
- all three combustion chambers are subjected to the same pressure 102a, preferably by connecting all three combustion chambers to a pressure reservoir. The pressure in the combustion chambers creates an equilibrium situation in which no reciprocating piston is in a dead center position.
- At least one inlet valve per reciprocating piston of the internal combustion engine is preferably kept open or open, 102b, in particular during the application of pressure. More preferably, an outlet valve or outlet valves of the reciprocating piston is or are kept closed or kept closed, 102c, in particular during the application of pressure. Furthermore, all inlet valves and outlet valves of the associated reciprocating piston are preferably closed or kept closed, 102d, when the application of pressure has been completed.
- the pressure built up cannot escape from the associated combustion chamber 14 and the set angle ⁇ between connecting rod longitudinal axis 2a and reciprocating piston longitudinal axis 6a remains set to 0 ° ⁇ ⁇ 45 °, preferably 4 ° ⁇ ⁇ 45 °.
- An angle adjustment device 9 carries out the following work steps:
- Determination 201 of an operating mode of the 3-cylinder in-line engine This is preferably done by reading out a motor controller.
- an angle a is measured, in particular by means of an angle sensor a indicates the position of a reciprocating piston 6 or the position of a crankshaft 8.
- the angle a lies between a reciprocating piston longitudinal axis 6a and an associated offset axis 15 of an associated reciprocating piston 6.
- the angle a gives the position of Drive shaft 8 - together with the crank drive 7 - with respect to a reciprocating piston longitudinal axis 6a.
- an action 202 on the 3-cylinder in-line engine so that an angle ⁇ between the longitudinal axis 2a of the connecting rod and the longitudinal axis 6a of the reciprocating piston is set to 0 ° ⁇ ⁇ 45 °, preferably 4 ° ⁇ ⁇ 45 °.
- a starter or starter generator is preferably activated 202a in order to set the angle ⁇ via the drive shaft.
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Abstract
The invention relates to a system (1) for adjusting an effective length of a connecting rod (2) with an adjustable length for a reciprocating piston machine. In this case, the connecting rod (2) has at least a first connecting rod part (3) and a second connecting rod part (4), which connecting rod parts can be shifted in the direction of a longitudinal axis (2a) of the connecting rod parts (3, 4) and/or one inside the other by means of a length adjustment device (5). The reciprocating piston machine has at least one reciprocating piston (6) which oscillates along a reciprocating piston longitudinal axis (6a). A crank drive (7) converts the oscillating movement of the reciprocating piston (6) into a rotational movement of a drive shaft (8) by means of the connecting rod (2). The system (1) has an angle adjustment device (9) which is configured to set a defined angle β, 0° < β ≤ 45°, preferably 4° ≤ β ≤ 45°, between the connecting rod part longitudinal axis (2a) and the reciprocating piston longitudinal axis (6a) as long as the reciprocating piston machine is in an idle mode or is adjusted to an idle mode. The invention also relates to a method (100, 200) for setting an effective length of a connecting rod (2) with an adjustable length for a reciprocating piston machine. The reciprocating piston machine has an angle adjustment device (9) which carries out at least the following method steps: determining an operating mode of the reciprocating piston machine (101, 201); and if the reciprocating piston machine is in an idle mode, acting (102, 202) on the reciprocating piston machine so that an angle β between the connecting rod part longitudinal axis (2a) and the reciprocating piston longitudinal axis (6a) is set to 0° < β ≤ 45°, preferably 4° ≤ β ≤ 45°
Description
System und Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer System and method for setting an effective length of a
längenverstellbaren Pleuelstange length adjustable connecting rod
Die Erfindung betrifft ein System zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange. The invention relates to a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine. The invention also relates to a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod.
Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, weisen im Allgemeinen wenigstens einen Hubkolben auf, der in einem Betriebsmodus entlang einer Hubkolbenlängsachse oszilliert. Ein Kurbeltrieb wandelt die oszillierende Bewegung des Hubkolbens mittels einer Pleuelstange in eine Rotationsbewegung einer Antriebswelle um. Reciprocating piston engines, in particular internal combustion engines, generally have at least one reciprocating piston which oscillates along a reciprocating piston longitudinal axis in an operating mode. A crank drive converts the oscillating movement of the reciprocating piston by means of a connecting rod into a rotational movement of a drive shaft.
Um die Effizienz von Hubkolbenmaschinen zu erhöhen, ist es bekannt, diese mit variablen Verdichtungsverhältnissen auszustatten. Um ein solches zu erreichen, können längenverstellbare Pleuelstangen eingesetzt werden. Diese weisen vorzugsweise einen ersten Pleuelteil und einen zweiten Pleuelteil auf, welche mittels einer Längenverstelleinrichtung, vorzugsweise mittels eines Hydraulikzylinders, in Richtung einer Pleuelteilelängsachse der Pleuelteile, insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschoben werden. In order to increase the efficiency of reciprocating piston engines, it is known to equip them with variable compression ratios. To achieve this, length-adjustable connecting rods can be used. These preferably have a first connecting rod part and a second connecting rod part, which are moved towards and / or into each other by means of a length adjustment device, preferably by means of a hydraulic cylinder, in the direction of a connecting rod part longitudinal axis of the connecting rod parts, in particular telescopically.
Weisen solche zweiteiligen Pleuelstangen keine Verdrehsicherung auf, kann sich der Pleuelteil der Pleuelstange, der mit dem Hubkolben verbunden ist - mitsamt des Hubkolbens - gegen den anderen Pleuelteil verdrehen, wenn die Hubkolbenmaschinen in einem Ruhemodus ist. Wird die Hubkolbenmaschine in einem solch verdrehten Zustand wieder in Betrieb genommen, kann dies zu Beschädigungen der Bauteile führen. Beispielsweise kann die Pleuelstange verbogen werden oder brechen oder der Hubkolben kann sich in einem Zylinder verklemmen. If such two-part connecting rods do not have an anti-rotation device, the connecting rod part of the connecting rod that is connected to the reciprocating piston - together with the reciprocating piston - can rotate against the other connecting rod part when the reciprocating piston engine is in a sleep mode. If the reciprocating piston machine is put back into operation in such a twisted state, this can damage the components. For example, the connecting rod can bend or break, or the reciprocating piston can jam in a cylinder.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Gefahr von Beschädigungen der Komponenten, insbesondere der Pleuelteile, der Hubkolben oder Zylinder zu minimieren.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein System gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht. Die Lehre der Ansprüche wird hiermit zu einem Teil der Beschreibung gemacht. It is the object of the invention to provide an improved system and an improved method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine. In particular, it is an object of the invention to minimize the risk of damage to the components, in particular the connecting rod parts, the reciprocating pistons or cylinders. This object is achieved by a system according to claim 1 and a method according to claim 14. Advantageous embodiments are claimed in the dependent claims. The teaching of the claims is hereby made part of the description.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, aufweisend eine Winkeleinstelleinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen definierten Winkel ß, 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, zwischen Pleuelteilelängsachse und Hubkolbenlängsachse einzustellen, solange die Hubkolbenmaschine in einem Ruhemodus ist oder gebracht wird. A first aspect of the invention relates to a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, having an angle setting device which is designed to set a defined angle ß, 0 ° <ß <45 °, preferably 4 ° < ß <45 °, to be set between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the reciprocating piston, as long as the reciprocating piston engine is in an idle mode or is being brought.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren, welches vorzugsweise mittels eines Systems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchgeführt wird, folgende Arbeitsschritte aufweisend: A second aspect of the invention relates to a method which is preferably carried out by means of a system according to the first aspect of the invention, comprising the following work steps:
Ermitteln eines Betriebsmodus einer Hubkolbenmaschine; und, wenn die Hubkolbenmaschine in einem Ruhemodus ist, Einwirken auf die Hubkolbenmaschine, so dass ein Winkel ß zwischen Pleuelteilelängsachse und Hubkolbenlängsachse, auf 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, eingestellt wird. Determining an operating mode of a reciprocating piston machine; and, when the reciprocating piston machine is in a sleep mode, acting on the reciprocating piston machine so that an angle β between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the reciprocating piston is set to 0 ° <β <45 °, preferably 4 ° <β <45 °.
Ein Ruhemodus im Sinne der Erfindung liegt vorzugsweise dann vor, wenn eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, nicht in einem Antriebsbetrieb, insbesondere Verbrennungsbetrieb, ist und insbesondere keine chemische Energie aus einem Kraftstoff in kinetische Energie umwandelt. A rest mode within the meaning of the invention is preferably present when a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, is not in drive mode, in particular combustion mode, and in particular does not convert any chemical energy from a fuel into kinetic energy.
Eine Pleuelteilelängsachse im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eineA connecting rod longitudinal axis within the meaning of the invention is preferably one
Symmetrieachse mindestens zweier Pleuelteile einer längenverstellbaren Pleuelstange, um die sich die Pleuelteile vorzugsweise gegeneinander verdrehen können, wenn ein Verdrehen nicht durch eine Verdrehsicherung verhindert wird. Axis of symmetry of at least two connecting rod parts of a length-adjustable connecting rod, around which the connecting rod parts can preferably rotate relative to one another if rotation is not prevented by an anti-rotation device.
Eine Hubkolbenlängsachse im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eineA reciprocating piston longitudinal axis within the meaning of the invention is preferably one
Symmetrieachse eines Zylinders bzw. eines Hubkolbens, um die sich der Hubkolben in dem Zylinder verdrehen kann, insbesondere wenn dies nicht durch eineAxis of symmetry of a cylinder or a reciprocating piston around which the reciprocating piston can rotate in the cylinder, especially if this is not done by a
Verdrehsicherung verhindert wird.
Eine Längenverstelleinrichtung im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Vorrichtung, die es ermöglicht, eine effektive Länge einer Pleuelstange zu verändern. Dies kann beispielsweise hydraulisch mittels eines Hydraulikzylinders geschehen. Auch eine mechanische Verstellung der Länge, beispielsweise mittels eines Exzenters, ist möglich. Ebenso kann die Längenverstellung auch über elektrische Bauteile, beispielsweise mittels Linearmotor, umgesetzt werden. Eine Längenverstellung erfolgt insbesondere in Richtung der Pleuelteilelängsachse. Anti-twist protection is prevented. A length adjustment device within the meaning of the invention is preferably a device which makes it possible to change an effective length of a connecting rod. This can be done hydraulically, for example, by means of a hydraulic cylinder. A mechanical adjustment of the length, for example by means of an eccentric, is also possible. The length adjustment can also be implemented using electrical components, for example using a linear motor. A length adjustment takes place in particular in the direction of the longitudinal axis of the connecting rod.
Eine Winkeleinstelleinrichtung im Sinne der Erfindung ermöglicht vorzugsweise, im Ruhemodus oder beim Umschalten auf den Ruhemodus derart auf die Hubkolbenmaschinen einzuwirken, dass ein definierter Winkel ß zwischen einer Pleuelteilelängsachse und einer Hubkolbenlängsachse eingestellt wird. Dies kann insbesondere hydraulisch oder pneumatisch mittels eines Hydraulik-/Pneumatik- Zylinders geschehen. Insbesondere kann die Winkeleinstellung auch mittels elektrischer Bauteile, beispielsweise mittels eines Elektromotors, umgesetzt werden. Die Winkeleinstelleinrichtung kann vorzugsweise als Hardware- und/oder Softwarekomponente bzw. -komponenten ausgebildet sein. Vorzugsweise nutzt die Winkeleinstelleinrichtung Bauteile, die in einer Hubkolbenmaschine oder einem Antriebsstrang bereits vorhanden sind. An angle adjustment device in the sense of the invention preferably enables the reciprocating piston engines to act in the idle mode or when switching to idle mode such that a defined angle β is set between a longitudinal axis of the connecting rod and a longitudinal axis of the reciprocating piston. This can in particular be done hydraulically or pneumatically by means of a hydraulic / pneumatic cylinder. In particular, the angle setting can also be implemented by means of electrical components, for example by means of an electric motor. The angle adjustment device can preferably be designed as a hardware and / or software component or components. The angle adjustment device preferably uses components that are already present in a reciprocating piston engine or a drive train.
Die Erfindung basiert insbesondere auf der Erkenntnis, dass ein Verdrehen der Pleuelteile zueinander durch eine geeignete Stellung der Pleuelstange verhindert werden kann. Hierbei werden die Freiheitsgrade der Pleuelstange durch die Lager am großen und kleinen Pleuelauge und definierte Stellungen der Pleuelstange gezielt eingeschränkt. Wenn im Ruhemodus der Hubkolbenmaschinen ein Winkel ß, 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, zwischen Pleuelteilelängsachse und Hubkolbenlängsachse eingestellt wird, so verhindert dies - aufgrund der Freiheitsgrade der mechanischen Bauteile -, dass sich das erste Pleuelteil gegenüber dem zweiten Pleuelteil verdrehen kann. Im Antriebsmodus der Hubkolbenmaschinen verdrehen sich Pleuelteile - auch ohne Verdrehsicherung - aufgrund der permanenten Bewegung der Hubkolbenmaschinen nicht. The invention is based in particular on the knowledge that twisting of the connecting rod parts relative to one another can be prevented by a suitable position of the connecting rod. The degrees of freedom of the connecting rod are specifically restricted by the bearings on the large and small connecting rod eyes and defined positions of the connecting rod. If, in the idle mode of the reciprocating piston engine, an angle ß, 0 ° <ß <45 °, preferably 4 ° <ß <45 °, is set between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the piston, this prevents - due to the degrees of freedom of the mechanical components - the first connecting rod part can rotate relative to the second connecting rod part. In the drive mode of the reciprocating piston machines, connecting rod parts do not twist - even without a rotation lock - due to the permanent movement of the reciprocating piston machines.
Mit anderen Worten wurde erkannt, dass es aufgrund der Sperrwirkung der Lager im großen und kleinen Pleuelauge ausreicht, im Ruhemodus der Hubkolbenmaschinen einen Winkel ß, 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, zwischen Pleuelteilelängsachse
und Hubkolbenlängsachse einzustellen, um ein Verdrehen der Pleuelteile zueinander zu verhindern. In other words, it was recognized that due to the locking effect of the bearings in the large and small connecting rod eyes, when the reciprocating piston machines are in rest mode, an angle ß, 0 ° <ß <45 °, preferably 4 ° <ß <45 °, between the longitudinal axis of the connecting rod and adjust the reciprocating piston longitudinal axis in order to prevent the connecting rod parts from twisting relative to one another.
Eine mechanische Verdrehsicherung, beispielsweise in Form einer Nut zwischen Hubkolben und Zylinder oder zwischen erstem und zweitem Pleuelteil, ist mit der Erfindung nicht erforderlich. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Bauteile - wie Verdrehsicherungen, Führungen oder dergleichen - an Hubkolben und Pleuelstange angebracht werden müssen. Das Gewicht der bewegten Teile wird dadurch verringert und die Herstellungskosten gesenkt. Außerdem wird die Verschleißanfälligkeit verhindert, die durch solche zusätzlichen Bauteile entsteht. A mechanical anti-rotation device, for example in the form of a groove between the reciprocating piston and the cylinder or between the first and second connecting rod part, is not required with the invention. This has the advantage that no additional components - such as anti-rotation devices, guides or the like - have to be attached to the reciprocating piston and connecting rod. This reduces the weight of the moving parts and lowers the manufacturing costs. In addition, the susceptibility to wear caused by such additional components is prevented.
Vorzugsweise kann die Winkeleinstelleinrichtung den Betriebsmodus der Hubkolbenmaschine durch Zugriff auf eine Steuerung der Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Motorsteuerung, und/oder mittels eines Sensors ermitteln. Durch die Einstellung des Winkels ß zwischen Pleuelteilelängsachse und Hubkolbenlängsachse im Ruhemodus wird verhindert, dass sich die Pleuelteile gegeneinander verdrehen können. The angle setting device can preferably determine the operating mode of the reciprocating piston machine by accessing a control of the reciprocating piston machine, in particular an engine control, and / or by means of a sensor. By setting the angle β between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the reciprocating piston in the rest mode, it is prevented that the connecting rod parts can rotate relative to one another.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist die Winkeleinstelleinrichtung einen Antrieb und eine Steuereinheit auf und ist insbesondere derart eingerichtet, dass der Winkel ß über die Antriebswelle eingestellt wird. Wird der Winkel ß über die Antriebswelle eingestellt, hat dies den Vorteil, dass der Antrieb beispielsweise fest an einer Gehäusewand der Hubkolbenmaschine angebracht werden kann. Die Ansteuerung und Energieversorgung des Antriebs wird so erleichtert. In an advantageous embodiment of the system, the angle setting device has a drive and a control unit and is in particular set up in such a way that the angle β is set via the drive shaft. If the angle β is set via the drive shaft, this has the advantage that the drive can, for example, be fixedly attached to a housing wall of the reciprocating piston engine. This makes it easier to control and supply the drive with energy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist dieIn a further advantageous embodiment of the system, the
Winkeleinstelleinrichtung wenigstens einen Sensor auf, um den Winkel ß einzustellen. Vorteilhafterweise wird ein Winkelsensor verwendet. Ein Sensor bietet den Vorteil, dass die Wnkeleinstellung möglichst exakt gemäß der Ist-Position der Hubkolbenmaschine geschehen kann. Winkeleinstelleinrichtung at least one sensor to adjust the angle ß. An angle sensor is advantageously used. A sensor offers the advantage that the angle can be adjusted as precisely as possible according to the actual position of the reciprocating piston machine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist dieIn a further advantageous embodiment of the system, the
Winkeleinstelleinrichtung einen Starter oder Startergenerator der Hubkolbenmaschine als Antrieb auf und/oder eine Motorsteuerung der Hubkolbenmaschine als Steuereinheit und/oder wenigstens einen Sensor der Hubkolbenmaschine, um den Winkels ß einzustellen. Hierdurch können die Kosten des Systems gesenkt werden, da möglichst viele bestehende Standard-Komponenten verwendet werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist die Winkeleinstelleinrichtung eine Steuereinheit und eine Druckerzeugungseinheit auf, die derart eingerichtet sind, dass der Winkel ß über einen Hubkolben mittels eines definierten Drucks in einer Brennkammer eingestellt wird. Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Winkel ß somit nicht über die Antriebswelle, sondern - von der anderen Seite - über den Hubkolben eingestellt. Dies hat den Vorteil, dass bereits bestehende Komponenten der Hubkolbenmaschine, wie der Hubkolben und eine dazugehörige Brennkammer, genutzt werden können, um eine Kraft zum Einstellen des Winkles a aufzubauen. Angle setting device a starter or starter generator of the reciprocating piston machine as a drive and / or a motor controller of the reciprocating piston machine as a control unit and / or at least one sensor of the reciprocating piston machine to set the angle β. This can reduce the costs of the system, since as many existing standard components as possible can be used. In a further advantageous embodiment of the system, the angle setting device has a control unit and a pressure generating unit which are set up in such a way that the angle β is set via a reciprocating piston by means of a defined pressure in a combustion chamber. According to this embodiment, the angle β is thus not set via the drive shaft, but - from the other side - via the reciprocating piston. This has the advantage that existing components of the reciprocating piston engine, such as the reciprocating piston and an associated combustion chamber, can be used to build up a force for setting the angle a.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist die Druckerzeugungseinheit einen Kompressor und insbesondere ein Druckreservoir auf. Insbesondere durch das Druckreservoir kann ein Kompressor kleinerer Dimensionierung gewählt werden, da der Druck einer benötigten Fluidmenge über einen längeren Zeitraum aufgebaut werden kann und dann schnell, mittels des Druckreservoirs, eingesetzt werden kann. In a further advantageous embodiment of the system, the pressure generating unit has a compressor and in particular a pressure reservoir. In particular, a compressor of smaller dimensions can be selected through the pressure reservoir, since the pressure of a required amount of fluid can be built up over a longer period of time and can then be used quickly by means of the pressure reservoir.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Steuereinheit Teil einer Motorsteuerung der Hubkolbenmaschine. Dadurch können die Kosten des Systems gesenkt werden, da keine zusätzliche Steuereinheit notwendig ist. In a further advantageous embodiment of the system, the control unit is part of an engine control of the reciprocating piston engine. This can reduce the costs of the system, since no additional control unit is necessary.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist die Winkeleinstelleinrichtung wenigstens einen Sensor, insbesondere einen Drucksensor, auf. Dadurch wird die Einstellung des Winkels ß erleichtert, da beispielsweise mittels des gemessenen Drucks auf die Ist-Position des Hubkolbens in einem Zylinder geschlossen werden kann. In a further advantageous embodiment of the system, the angle adjustment device has at least one sensor, in particular a pressure sensor. This makes it easier to set the angle β, since, for example, the actual position of the reciprocating piston in a cylinder can be deduced from the measured pressure.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems weist die Hubkolbenmaschine wenigstens zwei Hubkolben auf, und die Wnkeleinstelleinrichtung ist derart eingerichtet, dass wenigstens an zwei Hubkolben der gleiche Druck angelegt wird, um den Winkel ß einzustellen. Hubkolbenmaschinen weisen im Allgemeinen ab einer gewissen Leistung mehrere Hubkolben auf. Damit die Winkeleinstelleinrichtung die benötigte Kraft aufbringen kann, um die Hubkolben in die gewünschte Position zu bringen, ist in diesem Fall die Druckbeaufschlagung mehrerer oder aller Hubkolben vorteilhaft.
Im Falle mehrerer Hubkolben wird der Winkel ß eines Hubkolbens so gewählt, dass sich keiner der Hubkolben in einer Totpunktlage befindet, wenn sich die Hubkolbenmaschine in einem Ruhemodus befindet. In a further advantageous embodiment of the system, the reciprocating piston machine has at least two reciprocating pistons, and the angle adjustment device is set up in such a way that the same pressure is applied to at least two reciprocating pistons in order to set the angle β. Reciprocating piston machines generally have several reciprocating pistons above a certain power. So that the angle adjustment device can apply the force required to bring the reciprocating pistons into the desired position, the application of pressure to several or all of the reciprocating pistons is advantageous in this case. In the case of several reciprocating pistons, the angle β of a reciprocating piston is selected such that none of the reciprocating pistons is in a dead center position when the reciprocating piston machine is in a rest mode.
Eine Totpunktlage im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Stellung, in welcher ein Hubkolben eine Position einnimmt, bei der ein Verdrehen eines Hubkolbens und eines zugehörigen ersten Pleuelteils bezüglich des entsprechenden zweiten Pleuelteils - aufgrund der Freiheitsgrade der Führung und Lagerung - möglich ist. Dies ist insbesondere jeweils ein Umkehrpunkt eines Hubkolbens, an dem dieser seine Bewegungsrichtung wechselt. A dead center position within the meaning of the invention is preferably a position in which a reciprocating piston assumes a position in which rotation of a reciprocating piston and an associated first connecting rod part with respect to the corresponding second connecting rod part is possible due to the degree of freedom of guidance and storage. In particular, this is in each case a reversal point of a reciprocating piston, at which it changes its direction of movement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems werden unterschiedliche Druckverhältnisse an unterschiedlichen Hubkolben angelegt, um den Winkel ß einzustellen. Je nach Aufbau der Hubkolbenmaschine und Anzahl der Hubkolben kann so eine präzisere Einstellung des Winkels ß gelingen. In a further advantageous embodiment of the system, different pressure ratios are applied to different reciprocating pistons in order to set the angle β. Depending on the construction of the reciprocating piston machine and the number of reciprocating pistons, a more precise setting of the angle β can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Winkeleinstelleinrichtung derart eingerichtet, dass der Winkel ß, insbesondere mittels eines Winkelsensors, indirekt über einen Winkel a bestimmt wird, wobei a von einer Hubkolbenlängsachse und einer Kröpfungsachse eines zugehörigen Hubkolbens auf einem zugehörigen Kurbelstern aufgespannt wird. In anderen Worten gibt der Winkel a die Stellung der Antriebswelle - samt des Kurbeltriebs - bezüglich einer Hubkolbenlängsachse an. Der Winkel a kann einfacher gemessen werden als der Winkel ß. Um den Winkel a zu messen, kann vorzugsweise ein Winkelsensor zwischen der Antriebswelle und einem entsprechenden Gehäuse angebracht werden. Eine mögliche Verkabelung des Sensors erfolgt dann vorzugsweise über das feste, am Gehäuse angebrachte Bauteil des Sensors. Um den Winkel ß zu messen kann hingegen im Allgemeinen kein kostengünstiger Standard-Winkelsensor verwendet werden, da die Pleuelstange sowohl translatorisch als auch rotatorisch bewegt wird. In a further advantageous embodiment of the system, the angle adjustment device is set up in such a way that the angle β is determined indirectly via an angle a, in particular by means of an angle sensor, with a being spanned by a longitudinal axis of the reciprocating piston and an axis of cranking of an associated reciprocating piston on an associated crank star. In other words, the angle α indicates the position of the drive shaft - including the crank drive - with respect to a reciprocating piston longitudinal axis. The angle α can be measured more easily than the angle β. In order to measure the angle α, an angle sensor can preferably be attached between the drive shaft and a corresponding housing. Possible cabling of the sensor is then preferably carried out via the fixed component of the sensor attached to the housing. In contrast, generally no cost-effective standard angle sensor can be used to measure the angle β, since the connecting rod is moved both translationally and rotationally.
Die Steuereinheit kann mittels des Winkels a, mittels einer Pleuelstangenlänge L und mittels eines Hubradius r der Kröpfung den Winkel ß vorzugsweise anhand der nachfolgenden Gleichung ermitteln: sin(ß) = sin(a) x (r/L).
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Hubkolbenmaschine ein 3-Zylinder-Reihenmotor, und der Winkel a wird auf ca. 15° eingestellt. The control unit can determine the angle β by means of the angle α, by means of a connecting rod length L and by means of a stroke radius r of the crank, preferably using the following equation: sin (β) = sin (a) x (r / L). In a further advantageous embodiment of the system, the reciprocating piston engine is a 3-cylinder in-line engine, and the angle α is set to approximately 15 °.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Hubkolbenmaschine ein 4-Zylinder-Reihenmotor, und der Winkel a wird auf ca. 90° eingestellt. In a further advantageous embodiment of the system, the reciprocating piston engine is a 4-cylinder in-line engine, and the angle α is set to approximately 90 °.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Hubkolbenmaschine ein 5-Zylinder-Reihenmotor, und der Winkel a wird auf ca. 18° eingestellt. In a further advantageous embodiment of the system, the reciprocating piston engine is a 5-cylinder in-line engine, and the angle α is set to approximately 18 °.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Hubkolbenmaschine ein 6-Zylinder-V-Motor, und der Winkel a wird auf ca. 15° eingestellt. In a further advantageous embodiment of the system, the reciprocating piston engine is a 6-cylinder V-engine, and the angle α is set to approximately 15 °.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Hubkolbenmaschine ein 8-Zylinder-V-Motor, und der Winkel a wird auf ca. 45° eingestellt. In a further advantageous embodiment of the system, the reciprocating piston engine is an 8-cylinder V-engine, and the angle α is set to approximately 45 °.
All die in Bezug auf 3- bis 8-Zylinder-Motoren genannten Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass sich in der angegebenen Winkelstellung jeweils kein Hubkolben in einer Totpunktlage befindet. Ein Verdrehen der Pleuelteile zueinander - im Ruhemodus der Hubkolbenmaschine - wird somit verhindert und damit die Gefahr von Beschädigung der Komponenten - im Betrieb - minimiert. All of the configurations mentioned in relation to 3- to 8-cylinder engines offer the advantage that no reciprocating piston is in a dead center position in the specified angular position. Rotation of the connecting rod parts relative to one another - in the idle mode of the reciprocating piston engine - is thus prevented and the risk of damage to the components - during operation - is minimized.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systems ist die Hubkolbenmaschine ein Boxer-Motor, ein H-Motor oder ein Taumelscheibenmotor, und der Winkel ß wird derart eingestellt, dass sich in einer Ruhelage der Hubkolbenmaschine kein Hubkolben in einer Totpunktlage befindet. Auch dies verhindert ein Verdrehen der Pleuelteile zueinander und somit die Beschädigung von Komponenten. In a further advantageous embodiment of the system, the reciprocating engine is a boxer engine, an H engine or a swash plate motor, and the angle β is set such that no reciprocating piston is in a dead center position when the reciprocating engine is at rest. This also prevents the connecting rod parts from twisting with respect to one another and thus damaging components.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das System eine Verdrehsicherung auf, die das System im Ruhemodus in dem benötigten Winkel a fixieren kann. Die Verdrehsicherung wird insbesondere zu Transportzwecken des Hubkolbenmotors eingesetzt. Wenn der Hubkolbenmotor transportiert wird und weder ein Antrieb noch eine Druckerzeugungseinheit angeschlossen sind, kann die Verdrehsicherung verhindern, dass sich ein Hubkolben in eine Totpunktlage bewegt. Die Verdrehsicherung kann insbesondere durch einen Bolzen umgesetzt werden. Ein solcher Bolzen kann beispielsweise ein Schwungrad mit einem Gehäuse verbinden oder einen Schwingungsdämpfer bzw. eine Riemenscheibe mit dem Gehäuse.
Die im Vorhergehenden beschriebenen Merkmale und Vorteile in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung gelten entsprechend auch für den zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt. In a further advantageous embodiment, the system has an anti-twist device which can fix the system at the required angle α in the idle mode. The anti-rotation device is used in particular for the purpose of transporting the reciprocating piston engine. If the reciprocating piston motor is being transported and neither a drive nor a pressure generating unit are connected, the anti-rotation device can prevent a reciprocating piston from moving into a dead center position. The anti-twist device can in particular be implemented by a bolt. Such a bolt can, for example, connect a flywheel to a housing or a vibration damper or a belt pulley to the housing. The features and advantages described above in relation to the first aspect of the invention also apply correspondingly to the second aspect of the invention and vice versa.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens beaufschlagt die Winkeleinstelleinrichtung die Brennkammern mindestens zweier Hubkolben jeweils mit einem definierten Druck, um den Winkel ß einzustellen. Vorzugsweise werden alle Brennkammern mit dem gleichen Druck beaufschlagt, um den Winkel ß einzustellen. Dies ist technisch besonders einfach zu realisieren, da beispielsweise alle Brennkammern mit einem Druckreservoir verbunden werden. Durch den Druck in den Brennkammern stellt sich eine Gleichgewichtssituation ein, bei der sich kein Hubkolben in einer Totpunktlage befindet. According to a preferred embodiment of the method, the angle adjustment device acts on the combustion chambers of at least two reciprocating pistons each with a defined pressure in order to set the angle β. All combustion chambers are preferably subjected to the same pressure in order to set the angle β. This is technically particularly easy to implement, since, for example, all combustion chambers are connected to a pressure reservoir. The pressure in the combustion chambers creates an equilibrium situation in which no reciprocating piston is in a dead center position.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens stellt dieAccording to a further preferred embodiment of the method, the
Winkeleinstelleinrichtung den Winkel ß mittels der folgenden Arbeitsschritte ein: Angle adjustment device set the angle ß using the following steps:
Wenn die Hubkolbenmaschine in einem Ruhemodus ist, Messen eines Winkels ß zwischen Pleuelteilelängsachse und Hubkolbenlängsachse; und When the reciprocating piston engine is in a rest mode, measuring an angle β between the longitudinal axis of the connecting rod and the longitudinal axis of the reciprocating piston; and
Ansteuern insbesondere eines Starters oder Startgenerators, um über die Antriebswelle den Winkel ß einzustellen. Control in particular a starter or start generator in order to set the angle β via the drive shaft.
In diesem Fall wird somit nicht über eine Druckbeaufschlagung der Hubkolben, sondern über eine mechanische Einstellung der Antriebswelle der Winkel ß eingestellt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Starter oder Startgenerator der Hubkolbenmaschine als Antrieb verwendet wird. Dadurch können zusätzliche Komponenten eingespart werden. In this case, the angle β is not set by applying pressure to the reciprocating piston, but by mechanically setting the drive shaft. This is particularly advantageous when the starter or start generator of the reciprocating piston engine is used as a drive. This means that additional components can be saved.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens führt dieAccording to a further preferred embodiment of the method, the
Winkeleinstelleinrichtung ferner die folgenden Arbeitsschritte durch: Angle adjustment device also perform the following steps:
Messen eines Winkels a, wobei a zwischen einer Hubkolbenlängsachse und einer Kröpfungsachse eines zugehörigen Hubkolbens auf einem zugehörigen Kurbelstern liegt; und Measuring an angle α, where α lies between a longitudinal axis of the reciprocating piston and an axis of cranking of an associated reciprocating piston on an associated crank star; and
Ermitteln des Winkels ß in Abhängigkeit von Winkel a, einer Pleuellänge L sowie eines Hubradius r.
Dies ist vorteilhaft, da der Winkel a technisch einfacher zu messen ist als der Winkel ß. Der Winkel a lässt sich beispielweise mittels günstiger Winkelsensoren direkt zwischen Antriebswelle und Motorgehäuse ablesen. Zur Messung des Winkels ß sind aufwändigere Sensoren nötig, da sich die Pleuelstange sowohl translatorisch als auch rotatorisch bewegt. Die Steuereinheit ermittelt den Winkel ß anschließend mittels des gemessenen Winkels a, mittels einer ermittelten Pleuelstangenlänge L und mittels eines Hubradius r der Kröpfung: sin(ß) = sin(a) x (r/L). Determining the angle ß as a function of angle a, a connecting rod length L and a stroke radius r. This is advantageous because the angle α is technically easier to measure than the angle β. The angle a can, for example, be read off directly between the drive shaft and the motor housing using inexpensive angle sensors. To measure the angle β, more complex sensors are necessary, since the connecting rod moves both in a translatory and in a rotary manner. The control unit then determines the angle β by means of the measured angle α, by means of a determined connecting rod length L and by means of a stroke radius r of the crank: sin (β) = sin (a) x (r / L).
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren wenigstens teilweise dargestellt sind, näher erläutert. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus diesen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den entsprechenden Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch: The invention is explained in more detail below with the aid of non-limiting exemplary embodiments which are at least partially shown in the figures. Further features and advantages emerge from these exemplary embodiments in connection with the corresponding figures. It shows at least partially schematically:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine Hubkolbenmaschine; 1 shows a first embodiment of a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a reciprocating piston engine;
Fig. 2 eine Kurbelwelle eines 3-Zylinder-Reihenmotors; 2 shows a crankshaft of a 3-cylinder in-line engine;
Fig. 3 eine Draufsicht eines Kurbelsterns eines 3-Zylinder-Reihenmotors gemäß Fig. 2 nach Aktivierung einer Wnkeleinstelleinrichtung; 3 shows a plan view of a crank star of a 3-cylinder in-line engine according to FIG. 2 after activation of an angle adjustment device;
Fig. 4 eine Kurbelwelle eines 4-Zylinder-Reihenmotors; 4 shows a crankshaft of a 4-cylinder in-line engine;
Fig. 5 eine Draufsicht eines Kurbelsterns eines 4-Zylinder-Reihenmotors gemäß Fig. 4 nach Aktivierung einer Wnkeleinstelleinrichtung; FIG. 5 shows a plan view of a crank star of a 4-cylinder in-line engine according to FIG. 4 after activation of an angle adjustment device; FIG.
Fig. 6 eine Kurbelwelle eines 5-Zylinder-Reihenmotors; 6 shows a crankshaft of a 5-cylinder in-line engine;
Fig. 7 eine Draufsicht eines Kurbelsterns eines 5-Zylinder-Reihenmotors gemäß Fig. 6 nach Aktivierung einer Wnkeleinstelleinrichtung; FIG. 7 shows a plan view of a crank star of a 5-cylinder in-line engine according to FIG. 6 after activation of an angle adjustment device; FIG.
Fig. 8 eine Kurbelwelle eines 6-Zylinder-V-Motors;
Fig. 9 eine Draufsicht eines Kurbelsterns eines 6-Zylinder-V-Motors gemäß8 shows a crankshaft of a 6-cylinder V-engine; 9 is a plan view of a crank star of a 6-cylinder V-engine according to FIG
Fig. 8 nach Aktivierung einer Winkeleinstelleinrichtung; 8 after activation of an angle adjustment device;
Fig. 10 eine Kurbelwelle eines 8-Zylinder-V-Motors; 10 shows a crankshaft of an 8-cylinder V-engine;
Fig. 1 1 eine Draufsicht eines Kurbelsterns eines 8-Zylinder-V-Motors gemäß Fig. 11 is a plan view of a crank star of an 8-cylinder V-engine according to
Fig. 10 nach Aktivierung einer Winkeleinstelleinrichtung; 10 after activation of an angle adjusting device;
Fig. 12 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Systems zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine12 shows a second exemplary embodiment of a system for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a
Hubkolbenmaschine; und Reciprocating engine; and
Fig. 13 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine13 shows a first exemplary embodiment of a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a
Hubkolbenmaschine, und Reciprocating engine, and
Fig. 14 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für eine14 shows a second exemplary embodiment of a method for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a
Hubkolbenmaschine. Reciprocating engine.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems 1 zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange 2 für eine Hubkolbenmaschine. Die Hubkolbenmaschine wird im Folgenden nicht beschränkend und rein beispielhaft als Brennkraftmaschine beschrieben. 1 shows a first exemplary embodiment of a system 1 for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod 2 for a reciprocating piston engine. The reciprocating piston engine is described below in a non-restrictive and purely exemplary manner as an internal combustion engine.
Die Brennkraftmaschine weist dabei wenigstens einen Hubkolben 6 auf. In einem Antriebsmodus der Brennkraftmaschine wird in einer Brennkammer 14 ein Kraftstoff verbrannt und der Hubkolben 6 auf diese Weise in eine oszillierende Bewegung entlang einer Hubklobenlängsachse 6a versetzt. Ein Kurbeltrieb 7 wandelt die oszillierende Bewegung des Hubkolbens 6 in eine Rotation einer Antriebswelle 8 (verläuft normal zur Blattebene von Fig. 1) um. Der Kurbeltrieb 7 weist wiederum eine über eine Längenverstelleinrichtung 5 längenverstellbare Pleuelstange 2 auf. Die Pleuelstange 2 weist ein erstes Pleuelteil 3 und ein zweites Pleuelteil 4 auf. Die Pleuelteile 3 und 4 sind entlang einer Pleuelteilelängsachse 2a - vorzugsweise hydraulisch gegeneinander/ineinander verschiebbar, um die gewünschte Länge der Pleuelstange 2 einzustellen.
Wenn die Brennkraftmaschine in einem Ruhemodus ist oder in einen Ruhemodus gebracht wird, wird kein Kraftstoff mehr in der Brennkammer 14 verbrannt. Konstruktionsbedingt kann sich das erste Pleuelteil 3 - mitsamt des Hubkolbens 6 - gegen das zweite Pleuelteil 4 verdrehen, wenn eine Hubkolbenlängsachse 6a und eine Pleuelteilelängsachse 2a in einer Flucht liegen. Beispielsweise kann es zu einer solchen Verdrehung kommen, wenn eine Brennkraftmaschine mit dem beschriebenen Aufbau im abgestellten Zustand transportiert wird, z.B. per Zug oder mit einem LKW. The internal combustion engine has at least one reciprocating piston 6. In a drive mode of the internal combustion engine, a fuel is burned in a combustion chamber 14 and the reciprocating piston 6 is set in an oscillating movement along a reciprocating piston longitudinal axis 6a in this way. A crank drive 7 converts the oscillating movement of the reciprocating piston 6 into a rotation of a drive shaft 8 (runs normal to the plane of the sheet of FIG. 1). The crank drive 7 in turn has a connecting rod 2 which can be adjusted in length via a length adjustment device 5. The connecting rod 2 has a first connecting rod part 3 and a second connecting rod part 4. The connecting rod parts 3 and 4 are preferably hydraulically displaceable towards one another / into one another along a longitudinal axis 2a of the connecting rod part, in order to set the desired length of the connecting rod 2. When the internal combustion engine is in a sleep mode or is brought into a sleep mode, no more fuel is burned in the combustion chamber 14. Due to the design, the first connecting rod part 3 - together with the reciprocating piston 6 - can rotate against the second connecting rod part 4 when a reciprocating piston longitudinal axis 6a and a connecting rod longitudinal axis 2a are aligned. For example, such a rotation can occur when an internal combustion engine with the structure described is transported in the parked state, for example by train or with a truck.
Eine Verdrehung der Pleuelteile 3, 4 könnte durch eine Führung oder eine Nut in der Längenverstelleinrichtung 2 verhindert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurde eine Lösung gewählt, welche eine solche Führung zum Verhindern einer Verdrehung nicht unbedingt benötigt. Rotation of the connecting rod parts 3, 4 could be prevented by a guide or a groove in the length adjustment device 2. In the illustrated embodiment, a solution was chosen which does not necessarily require such a guide to prevent rotation.
Hier aktiviert eine Steuereinheit 11 im Ruhemodus der Brennkraftmaschine eine Druckerzeugungseinheit 13. Die Steuereinheit 1 1 ist vorzugsweise Teil einer bestehenden Motorsteuerung der Brennkraftmaschine. Die Druckerzeugungseinheit 13 ist vorzugsweise ein Kompressor. Die Druckerzeugungseinheit 13 beaufschlagt die Brennkammer 14 mit einem definierten Druck, um durch die dadurch bewirkte Bewegung des Hubkolbens 6 einen Winkel ß zwischen Hubkolbenlängsachse 6a und Pleuelteilelängsachse 2a einzustellen. Als definierter Druck kann beispielsweise 30 bar mit entsprechend angepasstem Durchfluss gewählt werden. Here, a control unit 11 activates a pressure generating unit 13 in the idle mode of the internal combustion engine. The control unit 11 is preferably part of an existing engine control of the internal combustion engine. The pressure generating unit 13 is preferably a compressor. The pressure generating unit 13 applies a defined pressure to the combustion chamber 14 in order to set an angle β between the reciprocating piston longitudinal axis 6a and the connecting rod longitudinal axis 2a through the movement of the reciprocating piston 6 caused thereby. For example, 30 bar with a correspondingly adapted flow rate can be selected as a defined pressure.
Es wurde herausgefunden, dass ein Winkel ß, 4° < ß < 45° optimal ist, um ein gegenseitiges Verdrehen der Pleuelteile 3, 4 zu verhindern. It has been found that an angle ß, 4 ° <ß <45 ° is optimal to prevent mutual rotation of the connecting rod parts 3, 4.
Neben dem Winkel ß zeigt auch ein Winkel a die Position der Hubkolbens 6 bzw. die Position der Kurbelwelle 8 an. Der Winkel a liegt dabei zwischen einer Hubkolbenlängsachse 6a und einer zugehörigen Kröpfungsachse 15 eines zugehörigen Hubkolbens 6. Mit anderen Worten gibt der Winkel a die Stellung der Antriebswelle 8 - samt des Kurbeltriebs 7 - bezüglich einer Hubkolbenlängsachse 6a an. Die Winkel a und ß sind voneinander abhängig, je nach Größe einer Pleuelstangenlänge L und je nach Größe eines Hubradius der Kröpfung r: sin(ß) = sin (a) x (r/L). Auch eine Berechnung über sin(ß) = sin (180° - a) x (r/L) ist möglich. In addition to the angle β, an angle α also indicates the position of the reciprocating piston 6 or the position of the crankshaft 8. The angle a lies between a reciprocating piston longitudinal axis 6a and an associated offset axis 15 of an associated reciprocating piston 6. In other words, the angle a indicates the position of the drive shaft 8 - including the crank drive 7 - with respect to a reciprocating piston longitudinal axis 6a. The angles a and ß are dependent on each other, depending on the size of a connecting rod length L and depending on the size of a stroke radius of the offset r: sin (ß) = sin (a) x (r / L). A calculation using sin (ß) = sin (180 ° - a) x (r / L) is also possible.
Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise ein 3-Zylinder-Reihenmotor sein. Dieser weist drei Hubkolben 6 gemäß Fig. 1 auf, die, wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt, mittels
eines Kurbeltriebs 7 mit einer Antriebswelle 8 verbunden sind. Die Kurbelwelle 8 des Kurbeltriebs 7 weist dabei drei - gleichmäßig über den Umfang verteilte - Kröpfungen mit ihren jeweiligen Kröpfungsachsen 15 auf. The internal combustion engine can be a 3-cylinder in-line engine, for example. This has three reciprocating pistons 6 according to FIG. 1, which, as shown in FIG. 2 and FIG of a crank drive 7 are connected to a drive shaft 8. The crankshaft 8 of the crankshaft drive 7 has three crankings - evenly distributed over the circumference - with their respective cranking axes 15.
Bevorzugt werden alle drei Hubkolben 6 des 3-Zylinder-Reihenmotors - wenn dieser in einem Ruhemodus ist - mittels der Druckerzeugungseinheit 13 jeweils mit wenigstens im Wesentlichen gleichem Druck beaufschlagt. Durch den Druck wird ein Drehmoment auf die Kurbelwelle 8 erzeugt, welches in Betrag und Vorzeichen von der Stellung der jeweiligen Kröpfungsachse 15 der einzelnen Hubkolben in Bezug auf die Pleuelstange 2 abhängt. Die Hubkolben 6 und damit auch die Kurbelwelle 8 nehmen dann selbsttätig jene Position ein, bei welcher sich ein Gleichgewicht zwischen den Drehmomenten der drei Hubkolben einstellt. Die Kurbelwelle 8 kann dabei die jeweilige Kröpfungsachse 15 über einen Totpunkt drehen oder über den Totpunkt zurückdrehen. Hierbei kann es sich sowohl um den oberen als auch um einen unteren Totpunkt handeln. Preferably, all three reciprocating pistons 6 of the 3-cylinder in-line engine - when this is in a rest mode - are each acted upon by at least essentially the same pressure by means of the pressure generating unit 13. The pressure generates a torque on the crankshaft 8, the magnitude and sign of which depends on the position of the respective offset axis 15 of the individual reciprocating pistons in relation to the connecting rod 2. The reciprocating pistons 6 and thus also the crankshaft 8 then automatically assume that position in which an equilibrium is established between the torques of the three reciprocating pistons. The crankshaft 8 can rotate the respective offset axis 15 through a dead center or turn back through the dead center. This can be either the top or bottom dead center.
Ein Totpunkt ist die Position des Hubkolbens 6 im jeweiligen Zylinder, in dem eine oszillierende Bewegung des Hubkolbens 6 jeweils die Bewegungsrichtung wechselt. Der obere Totpunkt ist dabei in Richtung von Einspritzventilen und der untere Totpunkt in Richtung der Antriebswelle angeordnet. A dead center is the position of the reciprocating piston 6 in the respective cylinder, in which an oscillating movement of the reciprocating piston 6 changes the direction of movement. The top dead center is arranged in the direction of the injection valves and the bottom dead center in the direction of the drive shaft.
Die Druckerzeugungseinheit 13 besteht beispielsweise aus einem Kompressor und einem Druckreservoir. Das Druckreservoir weist vorzugsweise Reservoir-Einlassventile und Reservoir-Auslassventile auf. Wird das Druckreservoir mittels des Kompressors gefüllt, sind die Reservoir-Einlassventile offen, die Reservoir-Auslassventile geschlossen, und der Kompressor befördert vorzugsweise Umgebungsluft in das Druckreservoir. Ist ein benötigter Druck erreicht, werden die Reservoir-Einlassventile geschlossen und der Kompressor abgeschaltet. The pressure generating unit 13 consists for example of a compressor and a pressure reservoir. The pressure reservoir preferably has reservoir inlet valves and reservoir outlet valves. If the pressure reservoir is filled by means of the compressor, the reservoir inlet valves are open, the reservoir outlet valves are closed, and the compressor preferably conveys ambient air into the pressure reservoir. When the required pressure is reached, the reservoir inlet valves are closed and the compressor is switched off.
Um die Hubkolben 6 mit einem geeigneten Druck beaufschlagen zu können, werden insbesondere auch Zylinder-Einlassventile und Zylinder-Auslassventile der jeweiligen Hubkolben 6 passend gesteuert. Die Zylinder-Einlassventile dienen insbesondere der Kraftstoffeinspritzung, die Zylinder-Auslassventile insbesondere dem Ausstoß von Abgasen nach erfolgtem Verbrennungsvorgang. Bevorzugt erfolgt die Druckbeaufschlagung mittels der Druckerzeugungseinheit 13 über wenigstens ein teilweise geöffnetes Zylinder-Einlassventil, während das Zylinder-Auslassventil oder die Zylinder-Auslassventile wenigstens teilweise geschlossen sind. Dazu werden die
Reservoir-Auslassventile und die Zylinder-Einlassventile geöffnet und so die HubkolbenIn order to be able to apply a suitable pressure to the reciprocating pistons 6, in particular cylinder inlet valves and cylinder outlet valves of the respective reciprocating pistons 6 are appropriately controlled. The cylinder inlet valves are used in particular for fuel injection, and the cylinder outlet valves in particular to expel exhaust gases after the combustion process has taken place. The pressurization is preferably carried out by means of the pressure generating unit 13 via at least one partially open cylinder inlet valve, while the cylinder outlet valve or the cylinder outlet valves are at least partially closed. To do this, the Reservoir outlet valves and the cylinder inlet valves open and so do the reciprocating pistons
6 mit Druck beaufschlagt. Aufgrund der Druckbeaufschlagung der Hubkolben 6 stellt sich eine Gleichgewichtslage zwischen allen mit Druck beaufschlagten Hubkolben 6 ein. 6 pressurized. Due to the pressurization of the reciprocating pistons 6, an equilibrium position is established between all the reciprocating pistons 6 that are pressurized.
Im Falle des 3-Zylinder-Reihenmotors beträgt der einzustellende Winkel a für das Energieminimum etwa 15°. Eine Kröpfungsachse 15 eines Hubkolbens 6 des Kurbelsterns 16 muss zur Hubkolbenlängsachse 6a den besagten Winkel einnehmen. Dadurch wird sichergestellt, dass keiner der drei Hubkolben 6 in einer Totpunktlage steht bzw. zum Stehen kommt. So wird ein gegenseitiges Verdrehen der Pleuelstangen 3, 4 verhindert und eine Beschädigung der Komponenten der Brennkraftmaschine vermieden, wenn diese wieder in Betrieb geht. In the case of the 3-cylinder in-line engine, the angle α to be set for the energy minimum is around 15 °. A crank axis 15 of a reciprocating piston 6 of the crank star 16 must assume the aforementioned angle to the reciprocating piston longitudinal axis 6a. This ensures that none of the three reciprocating pistons 6 is in a dead center position or comes to a standstill. Mutual rotation of the connecting rods 3, 4 is thus prevented and damage to the components of the internal combustion engine is avoided when it starts up again.
Alternativ können auch die Reservoir-Auslassventile direkt in den Zylinder münden. In diesem Fall werden sowohl die Zylinder-Einlassventile als auch die Zylinder- Auslassventile geschlossen und dann die Reservoir-Auslass-Ventile geöffnet, um den Hubkolben mit Druck zu beaufschlagen. Alternatively, the reservoir outlet valves can also open directly into the cylinder. In this case, both the cylinder inlet valves and the cylinder outlet valves are closed and then the reservoir outlet valves are opened in order to apply pressure to the reciprocating piston.
Die vorangehend beschriebene Winkeleinstellung mittels einer Druckerzeugungseinheit 13 kann analog auch für Brennkraftmaschinen mit zwei oder auch mehr als drei Hubkolben angewendet werden. Dabei werden vorzugsweise jeweils alle Hubkolben 6 mit dem gleichen Druck beaufschlagt, und die Hubkolben 6 sowie die Kurbelwelle 7 nehmen dann jeweils selbstständig jene Position ein, in der die in den Brennkammern 14 vorhandene Druckenergie ein Minimum erreicht. The angle setting described above by means of a pressure generating unit 13 can also be used analogously for internal combustion engines with two or even more than three reciprocating pistons. The same pressure is applied to all of the reciprocating pistons 6, and the reciprocating pistons 6 and the crankshaft 7 then independently assume that position in which the pressure energy present in the combustion chambers 14 reaches a minimum.
Bei einem 4-Zylinder-Reihenmotor mit einer Kurbelwelle 8 gemäß Fig. 4 wird - wie in Fig. 5 gezeigt - der Kurbelstern 16 in der Position des Energieminimums bei einem Winkel a von etwa 90°eingestellt. In a 4-cylinder in-line engine with a crankshaft 8 according to FIG. 4 - as shown in FIG. 5 - the crank star 16 is set in the position of the energy minimum at an angle α of approximately 90 °.
Bei einem 5-Zylinder-Reihenmotor mit einer Kurbelwelle gemäß Fig. 6 wird - wie in Fig.In a 5-cylinder in-line engine with a crankshaft according to FIG. 6, as in FIG.
7 gezeigt - der Kurbelstern 16 in der Position des Energieminimums bei einem Winkel a von etwa 18° eingestellt. Die fünf Kröpfungen 15 der Hubkolben 6 sind dabei gleichmäßig über den Umfang der Kurbelwelle verteilt, was einer Teilung von jeweils 72° entspricht. 7 - the crank star 16 is set in the position of the energy minimum at an angle α of approximately 18 °. The five cranks 15 of the reciprocating piston 6 are evenly distributed over the circumference of the crankshaft, which corresponds to a division of 72 ° in each case.
Fig. 8 zeigt die Kurbelwelle eines 6-Zylinder-V-Motors. Jeweils zwei Hubkolben 6 hängen an einer gemeinsamen Kröpfungsachse 15 einer Kurbelwelle 8. Die
Hubkolbenlängsachsen 6a dieser zusammengehörigen Hubkolben 6 haben zueinander eine V-Form, die den Mittelunkt der Antriebsachse 8 schneiden. Die drei Kröpfungsachsen 15 sind gleichmäßig über den Umfang der Kurbelwelle 8 verteilt, wie in Fig. 9 anhand des Kurbelsterns 16 dargestellt ist. In diesem Fall liegt der Winkel a zwischen einer Hubkolbenlängsachse 6a und einer Kröpfungsachse 15. Die Winkeleinstellung erfolgt auf einen Winkel a von etwa 15°. Fig. 8 shows the crankshaft of a 6-cylinder V-engine. Two reciprocating pistons 6 each hang on a common offset axis 15 of a crankshaft 8 The reciprocating piston longitudinal axes 6a of these reciprocating pistons 6 which belong together have a V shape with respect to one another, which intersect the center point of the drive axis 8. The three crank axes 15 are evenly distributed over the circumference of the crankshaft 8, as shown in FIG. 9 on the basis of the crank spider 16. In this case, the angle a lies between a reciprocating piston longitudinal axis 6a and an offset axis 15. The angle is set to an angle a of approximately 15 °.
Fig. 10 und 11 zeigen eine 8-Zylinder-V-Motor Kurbelwelle 8. Wie beim 6-Zylinder-V- Motor hängen jeweils zwei Hubkolben 6 an einer Kröpfungsachse 15, wobei deren Hubkolbenlängsachsen 6a zueinander eine V-Form einnehmen. Die vier Kröpfungen 15 der acht Hubkolben 6 sind gleichmäßig über den Umfang der Kurbelwelle 8 verteilt. In diesem Fall erfolgt die Winkeleinstellung auf einen Winkel a von etwa 45°. 10 and 11 show an 8-cylinder V-engine crankshaft 8. As in the 6-cylinder V-engine, two reciprocating pistons 6 each hang on a crank axis 15, their reciprocating piston longitudinal axes 6a adopting a V shape with respect to one another. The four cranks 15 of the eight reciprocating pistons 6 are evenly distributed over the circumference of the crankshaft 8. In this case, the angle is set to an angle α of approximately 45 °.
Fig. 12 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Systems 1 zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange. Hier ist die Winkeleinstelleinrichtung 9 nicht mittels einer Druckerzeugungseinheit 13, sondern mittels eines Antriebes 10 umgesetzt. Als Antrieb 10 dient vorzugsweise ein Starter oder Startgenerator der Brennkraftmaschine. Vorzugsweise misst ein Winkelsensor 12 die Position der Kurbelwelle 8 oder der Antriebswelle 8. Eine Steuereinheit 1 1 verarbeitet das Sensorsignal und steuert den Antrieb 10, um den benötigten Winkel a bzw. ß einzustellen. Im Falle eines 4-Zylinder-Reihenmotors dreht der Starter die Kurbelwelle auf einen Winkela von etwa 15°. Bei einem 5-Zylinder-Reihenmotor sollte der Wert des Winkels a zwischen etwa 15° und etwa 18° liegen. Bei einem 8-Zylinder-V-Motor würde ein Nachdrehen auf einen Wert des Winkels a von etwa 15° bis etwa 45° ausreichen. FIG. 12 shows an alternative exemplary embodiment of a system 1 for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod. Here, the angle adjustment device 9 is not implemented by means of a pressure generating unit 13, but by means of a drive 10. A starter or start generator of the internal combustion engine is preferably used as the drive 10. An angle sensor 12 preferably measures the position of the crankshaft 8 or the drive shaft 8. A control unit 11 processes the sensor signal and controls the drive 10 in order to set the required angle α or β. In the case of a 4-cylinder in-line engine, the starter rotates the crankshaft to an angle of about 15 °. For a 5-cylinder in-line engine, the value of the angle a should be between about 15 ° and about 18 °. In the case of an 8-cylinder V-engine, turning to a value of the angle α of about 15 ° to about 45 ° would be sufficient.
Ziel in allen der geschilderten Fälle ist es zu verhindern, dass ein Hubkolben in einer Totpunktlage zur Ruhe kommt. The aim in all of the cases described is to prevent a reciprocating piston from coming to rest in a dead center position.
Der benötigte Winkel a ist von der Zylinderanzahl und Anordnung abhängig. Der Winkel a kann somit von etwa 15° bis etwa 90° variieren und der entsprechende Winkel ß von etwa 4° bis etwa 45°. The required angle a depends on the number of cylinders and their arrangement. The angle α can thus vary from approximately 15 ° to approximately 90 ° and the corresponding angle β from approximately 4 ° to approximately 45 °.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren 100 zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für einen 3-Zylinder- Reihenmotor anhand der Fig. 13 beschrieben. Eine Winkeleinstelleinrichtung 9 führt dabei die folgenden Arbeitsschritte aus:
Ermitteln 101 eines Betriebsmodus des 3-Zylinder-Reihenmotors. Dies geschieht vorzugsweise über ein Auslesen einer Motorsteuerung. An exemplary embodiment of a method 100 for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a 3-cylinder in-line engine is described below with reference to FIG. An angle adjustment device 9 carries out the following work steps: Determining 101 an operating mode of the 3-cylinder in-line engine. This is preferably done by reading out a motor controller.
Wird festgestellt, dass der 3-Zylinder-Reihenmotor in einem Ruhemodus ist, folgt ein Einwirken 102 auf den 3-Zylinder-Reihenmotor, so dass ein Winkel ß zwischen Pleuelteilelängsachse 2a und Hubkolbenlängsachse 6a auf 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, eingestellt wird. Dazu werden alle drei Brennkammern mit dem gleichen Druck beaufschlagt 102a, vorzugsweise indem alle drei Brennkammern mit einem Druckreservoir verbunden werden. Durch den Druck in den Brennkammern stellt sich eine Gleichgewichtssituation ein, bei der sich kein Hubkolben in einer Totpunktlage befindet. If it is determined that the 3-cylinder in-line engine is in a sleep mode, the 3-cylinder in-line engine is acted on 102, so that an angle β between the longitudinal axis 2a of the connecting rod and the longitudinal axis 6a of the piston is 0 ° <β <45 °, preferably 4 ° <ß <45 °, is set. For this purpose, all three combustion chambers are subjected to the same pressure 102a, preferably by connecting all three combustion chambers to a pressure reservoir. The pressure in the combustion chambers creates an equilibrium situation in which no reciprocating piston is in a dead center position.
Vorzugsweise wird wenigstens ein Einlassventil pro Hubkolben der Brennkraftmaschine - insbesondere während des Beaufschlagens mit Druck - geöffnet oder offen gehalten, 102b. Weiter vorzugsweise wird oder werden - insbesondere während des Beaufschlagens mit Druck - ein Auslassventil oder Auslassventile der Hubkolben geschlossen oder geschlossen gehalten, 102c. Weiter vorzugsweise werden alle Einlassventile und Auslassventile des zugehörigen Hubkolbens geschlossen oder geschlossen gehalten, 102d, wenn das Beaufschlagen mit Druck abgeschlossen ist. So kann der aufgebaute Druck nicht aus der zugehörigen Brennkammer 14 entweichen und der eingestellte Winkel ß zwischen Pleuelteilelängsachse 2a und Hubkolbenlängsachse 6a bleibt auf 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, eingestellt. At least one inlet valve per reciprocating piston of the internal combustion engine is preferably kept open or open, 102b, in particular during the application of pressure. More preferably, an outlet valve or outlet valves of the reciprocating piston is or are kept closed or kept closed, 102c, in particular during the application of pressure. Furthermore, all inlet valves and outlet valves of the associated reciprocating piston are preferably closed or kept closed, 102d, when the application of pressure has been completed. The pressure built up cannot escape from the associated combustion chamber 14 and the set angle β between connecting rod longitudinal axis 2a and reciprocating piston longitudinal axis 6a remains set to 0 ° <β <45 °, preferably 4 ° <β <45 °.
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren 200 zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange für einen 3-Zylinder- Reihenmotor anhand der Fig. 14 beschrieben. Eine Winkeleinstelleinrichtung 9 führt dabei die folgenden Arbeitsschritte aus: A further exemplary embodiment of a method 200 for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod for a 3-cylinder in-line engine is described below with reference to FIG. An angle adjustment device 9 carries out the following work steps:
Ermitteln 201 eines Betriebsmodus des 3-Zylinder-Reihenmotors. Dies geschieht vorzugsweise über ein Auslesen einer Motorsteuerung. Determination 201 of an operating mode of the 3-cylinder in-line engine. This is preferably done by reading out a motor controller.
Wird festgestellt, dass der 3-Zylinder-Reihenmotor in einem Ruhemodus ist, folgt ein Messen eines Winkels a, insbesondere mittels eines Winkelsensors a zeigt die Position eines Hubkolbens 6 bzw. die Position einer Kurbelwelle 8 an. Der Winkel a liegt dabei zwischen einer Hubkolbenlängsachse 6a und einer zugehörigen Kröpfungsachse 15 eines zugehörigen Hubkolbens 6. Mit anderen Worten gibt der Winkel a die Stellung der
Antriebswelle 8 - samt des Kurbeltriebs 7 - bezüglich einer Hubkolbenlängsachse 6a an. Nach Ermittlung 201 a des Winkels a wird der Winkel ß - ausgehend vom gemessenen Winkel a - ermittelt 201 b: sin(ß) = sin (a) x (r/L). If it is determined that the 3-cylinder in-line engine is in a sleep mode, an angle a is measured, in particular by means of an angle sensor a indicates the position of a reciprocating piston 6 or the position of a crankshaft 8. The angle a lies between a reciprocating piston longitudinal axis 6a and an associated offset axis 15 of an associated reciprocating piston 6. In other words, the angle a gives the position of Drive shaft 8 - together with the crank drive 7 - with respect to a reciprocating piston longitudinal axis 6a. After determining 201 a of the angle a, the angle β is determined 201 b based on the measured angle a: sin (β) = sin (a) x (r / L).
Anschließend folgt ein Einwirken 202 auf den 3-Zylinder-Reihenmotor, so dass ein Winkel ß zwischen Pleuelteilelängsachse 2a und Hubkolbenlängsachse 6a, auf 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, eingestellt wird. Dazu wird vorzugsweise ein Starter oder Startgenerator angesteuert 202a, um über die Antriebswelle den Winkel ß einzustellen. This is followed by an action 202 on the 3-cylinder in-line engine, so that an angle β between the longitudinal axis 2a of the connecting rod and the longitudinal axis 6a of the reciprocating piston is set to 0 ° <β <45 °, preferably 4 ° <β <45 °. For this purpose, a starter or starter generator is preferably activated 202a in order to set the angle β via the drive shaft.
Bei den exemplarisch erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich lediglich um Beispiele, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einem exemplarischen Ausführungsbeispiel gegeben, wobei Änderungen, insbesondere Kombinationen von einzelnen Merkmalen verschiedener Ausführungsbeispiele, im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile vorgenommen werden können, ohne den offenbarten Schutzbereich zu verlassen.
The exemplary embodiments explained by way of example are merely examples that are not intended to restrict the scope of protection, the applications and the structure of the invention in any way. Rather, the preceding description provides a person skilled in the art with a guide for the implementation of at least one exemplary embodiment, changes, in particular combinations of individual features of different embodiments, can be made with regard to the function and arrangement of the described components without the disclosed scope of protection leave.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 System 1 system
2 Pleuelstange 2 connecting rods
2a Pleuelteilelängsachse 2a connecting rod part longitudinal axis
3 erstes Pleuelteil 3 first connecting rod part
4 zweites Pleuelteil 4 second connecting rod part
5 Längenverstelleinrichtung5 length adjustment device
6 Hubkolben 6 reciprocating pistons
6a Hubkolbenlängsachse 6a reciprocating piston longitudinal axis
7 Kurbeltrieb 7 crank mechanism
8 Antriebswelle 8 drive shaft
9 Winkeleinstelleinrichtung 9 Angle adjustment device
10 Antrieb 10 drive
1 1 Steuereinheit 1 1 control unit
12 Sensor 12 sensor
13 Druckerzeugungseinheit 13 Pressure generation unit
14 Brennkammer 14 combustion chamber
15 Kröpfungsachse 15 crank axis
16 Kurbelstern
16 crank star
Claims
1. System (1 ) zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange (2) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, wobei die Pleuelstange (2) zumindest einen ersten Pleuelteil (3) und einen zweiten Pleuelteil (4) aufweist und die beiden Pleuelteile (3, 4) mittels einer Längenverstelleinrichtung (5) in Richtung einer Pleuelteilelängsachse (2a) der Pleuelteile (3, 4), insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, 1. System (1) for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod (2) for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, the connecting rod (2) having at least a first connecting rod part (3) and a second connecting rod part (4) and the two connecting rod parts (3, 4) by means of a length adjustment device (5) in the direction of a connecting rod part longitudinal axis (2a) of the connecting rod parts (3, 4), in particular telescopically, can be moved towards and / or into one another,
wobei die Hubkolbenmaschine wenigstens einen Hubkolben (6) aufweist, der entlang einer Hubkolbenlängsachse (6a) oszillieren kann, wherein the reciprocating piston machine has at least one reciprocating piston (6) which can oscillate along a reciprocating piston longitudinal axis (6a),
wobei ein Kurbeltrieb (7) die oszillierende Bewegung des Hubkolbens (6) mittels der Pleuelstange (2) in eine Rotationsbewegung einer Antriebswelle (8) umwandelt, wherein a crank drive (7) converts the oscillating movement of the reciprocating piston (6) by means of the connecting rod (2) into a rotational movement of a drive shaft (8),
wobei das System (1) eine Winkeleinstelleinrichtung (9) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen definierten Winkel ß, 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, zwischen Pleuelteilelängsachse (2a) und Hubkolbenlängsachse (6a) einzustellen, solange die Hubkolbenmaschine in einem Ruhemodus ist oder in einen Ruhemodus gebracht wird. wherein the system (1) has an angle adjustment device (9) which is set up to set a defined angle ß, 0 ° <ß <45 °, preferably 4 ° <ß <45 °, between the longitudinal axis of the connecting rod (2a) and the longitudinal axis of the piston (6a) set as long as the reciprocating piston machine is in a sleep mode or is brought into a sleep mode.
2. System (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Winkeleinstelleinrichtung (9) den Winkel ß über die Antriebswelle (8) mittels eines Antriebs (10) und einer Steuereinheit (1 1) einstellt. 2. System (1) according to claim 1, wherein the angle adjustment device (9) sets the angle β via the drive shaft (8) by means of a drive (10) and a control unit (1 1).
3. System (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Winkeleinstelleinrichtung (9) wenigstens einen Sensor (12), insbesondere einen Wnkelsensor, aufweist. 3. System (1) according to claim 1 or 2, wherein the angle adjustment device (9) has at least one sensor (12), in particular an angle sensor.
4. System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Winkeleinstelleinrichtung (9) einen Antrieb (10), insbesondere einen Starter oder Startergenerator der Hubkolbenmaschine, und/oder eine Motorsteuerung der Hubkolbenmaschine als Steuereinheit (1 1), und/oder wenigstens einen Sensor (12) der Hubkolbenmaschine zur Einstellung des Winkels ß aufweist.
4. System (1) according to any one of the preceding claims, wherein the angle adjustment device (9) has a drive (10), in particular a starter or starter generator of the reciprocating piston engine, and / or a motor controller of the reciprocating piston engine as a control unit (1 1), and / or at least has a sensor (12) of the reciprocating piston engine for setting the angle β.
5. System (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Winkeleinstelleinrichtung (9) eine Steuereinheit (11 ) und eine Druckerzeugungseinheit (13) aufweist, eingerichtet, um den Winkel ß über einen Hubkolben (6) mittels eines definierten Drucks in einer Brennkammer (14) einzustellen. 5. System (1) according to claim 1, wherein the angle adjustment device (9) has a control unit (11) and a pressure generating unit (13), set up to adjust the angle β via a reciprocating piston (6) by means of a defined pressure in a combustion chamber (14 ).
6. System (1 ) nach Anspruch 5, wobei die Druckerzeugungseinheit (13) einen Kompressor und ein Druckreservoir aufweist. 6. System (1) according to claim 5, wherein the pressure generating unit (13) comprises a compressor and a pressure reservoir.
7. System (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (1 1) Teil einer Motorsteuerung der Hubkolbenmaschine ist. 7. System (1) according to one of claims 1 to 6, wherein the control unit (1 1) is part of an engine control of the reciprocating piston engine.
8. System (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Winkeleinstelleinrichtung (9) wenigstens einen Sensor (12), insbesondere einen Drucksensor, aufweist. 8. System (1) according to one of claims 5 to 7, wherein the angle adjustment device (9) has at least one sensor (12), in particular a pressure sensor.
9. System (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Hubkolbenmaschine wenigstens zwei Hubkolben (6) aufweist und die Winkeleinstelleinrichtung (9) derart eingerichtet ist, dass wenigstens an zwei Hubkolben (6) der gleiche Druck, oder unterschiedliche Drücke, angelegt werden, um den Winkel ß einzustellen. 9. System (1) according to one of claims 5 to 8, wherein the reciprocating piston machine has at least two reciprocating pistons (6) and the angle adjustment device (9) is set up in such a way that the same pressure, or different pressures, is applied to at least two reciprocating pistons (6) be applied to set the angle ß.
10. System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei die Winkeleinstelleinrichtung (9) derart eingerichtet ist, dass der Winkel ß mittels eines Winkelsensors indirekt über einen Winkel a bestimmt wird, wobei a zwischen einer Hubkolbenlängsachse (6) und einer Kröpfungsachse (15) eines zugehörigen Hubkolbens (6) auf einem zugehörigen Kurbelstern (16) liegt. 10. System (1) according to one of the preceding claims 1 to 9, wherein the angle adjustment device (9) is set up such that the angle β is determined indirectly via an angle a by means of an angle sensor, a between a reciprocating piston longitudinal axis (6) and a Crank axis (15) of an associated reciprocating piston (6) lies on an associated crank star (16).
1 1. System (1) nach Anspruch 10, wobei die Hubkolbenmaschine 1 1. System (1) according to claim 10, wherein the reciprocating engine
- ein 3-Zylinder-Reihenmotor ist und der Winkel a auf ca. 15° eingestellt wird; oder - is a 3-cylinder in-line engine and the angle α is set to approx. 15 °; or
- ein 4-Zylinder-Reihenmotor ist und der Winkel a auf ca. 90° eingestellt wird; oder - is a 4-cylinder in-line engine and the angle α is set to approx. 90 °; or
- ein 5-Zylinder-Reihenmotor ist und der Winkel a auf ca. 18° eingestellt wird; oder - is a 5-cylinder in-line engine and the angle α is set to approx. 18 °; or
- ein 6-Zylinder-V-Motor ist und der Winkel a auf ca. 15° eingestellt wird; oder
- ein 8-Zylinder-V-Motor ist und der Winkel a auf ca. 45° eingestellt wird. - is a 6-cylinder V-engine and the angle α is set to approx. 15 °; or - it is an 8-cylinder V-engine and the angle a is set to approx. 45 °.
12. System (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Hubkolbenmaschine ein Boxer-Motor, ein H-Motor oder ein Taumelscheibenmotor ist und der Winkel ß derart eingestellt wird, dass sich in einer Ruhelage der Hubkolbenmaschine kein Hubkolben (6) in einer Totpunktlage befindet. 12. System (1) according to one of claims 1 to 10, wherein the reciprocating engine is a boxer engine, an H engine or a swash plate motor and the angle ß is set such that there is no reciprocating piston (6) in a rest position of the reciprocating engine is in a dead center position.
13. System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, aufweisend eine Verdrehsicherung, die das System (1 ) im Ruhemodus in einer Position, insbesondere mit dem benötigten Winkel a, fixieren kann. 13. System (1) according to one of the preceding claims 1 to 12, having a rotation lock, which can fix the system (1) in the rest mode in a position, in particular with the required angle α.
14. Verfahren (100, 200) zum Einstellen einer wirksamen Länge einer längenverstellbaren Pleuelstange (2) für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine, wobei die Pleuelstange (2) zumindest einen ersten Pleuelteil (3) und einen zweiten Pleuelteil (4) aufweist und die beiden Pleuelteile (3, 4) mittels einer Längenverstelleinrichtung (5) in Richtung einer14. The method (100, 200) for setting an effective length of a length-adjustable connecting rod (2) for a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, the connecting rod (2) having at least a first connecting rod part (3) and a second connecting rod part (4) and the two connecting rod parts (3, 4) by means of a length adjustment device (5) in the direction of a
Pleuelteilelängsachse (2a) der Pleuelteile (3, 4), insbesondere teleskopartig, zu- und/oder ineinander verschiebbar sind, wobei die Hubkolbenmaschine wenigstens einen Hubkolben (6) aufweist, der entlang einerConnecting rod part longitudinal axis (2a) of the connecting rod parts (3, 4), in particular telescopically, can be moved towards and / or into one another, the reciprocating piston machine having at least one reciprocating piston (6) which extends along a
Hubkolbenlängsachse (6a) oszillieren kann, wobei ein Kurbeltrieb (7) die oszillierende Bewegung des Hubkolbens (6) mittels der Pleuelstange (2) in eine Rotationsbewegung einer Antriebswelle (8) umwandelt, folgende Arbeitsschritte aufweisend: The reciprocating piston longitudinal axis (6a) can oscillate, a crank mechanism (7) converting the oscillating movement of the reciprocating piston (6) into a rotational movement of a drive shaft (8) by means of the connecting rod (2), having the following working steps:
Ermitteln (101 , 201) eines Betriebsmodus der Hubkolbenmaschine; und Determining (101, 201) an operating mode of the reciprocating piston machine; and
Einwirken (102, 202), wenn die Hubkolbenmaschine in einem Ruhemodus ist, auf die Hubkolbenmaschine, so dass ein Winkel ß zwischen Pleuelteilelängsachse (2a) und Hubkolbenlängsachse (6a) auf 0° < ß < 45°, vorzugsweise 4° < ß < 45°, eingestellt wird. Acting (102, 202) on the reciprocating piston engine when the reciprocating piston engine is in a sleep mode, so that an angle β between the longitudinal axis of the connecting rod (2a) and the longitudinal axis of the reciprocating piston (6a) is 0 ° <β <45 °, preferably 4 ° <β <45 °, is set.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Einwirken folgenden Unterschritt aufweist: 15. The method according to claim 14, wherein the acting comprises the following substep:
Beaufschlagen (102a) der Brennkammern (14) mindestens zweier Hubkolben (6) jeweils mit einem definierten Druck, um den Winkel ß einzustellen.
Applying (102a) the combustion chambers (14) to at least two reciprocating pistons (6) each with a defined pressure in order to set the angle β.
16. Verfahren nach Anspruch 15, des Weiteren den folgenden Arbeitsschritt aufweisend: 16. The method of claim 15, further comprising the following step:
Öffnen oder offenhalten (102b) wenigstens eines Einlassventils pro Zylinder der Hubkolbenmaschine; und Opening or keeping open (102b) at least one intake valve per cylinder of the reciprocating piston engine; and
Schließen oder geschlossen halten (102c) eines Auslassventils oder von Auslassventilen der Zylinder der Hubkolbenmaschine. Closing or keeping closed (102c) an exhaust valve or exhaust valves of the cylinders of the reciprocating piston engine.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, des Weiteren den folgenden Arbeitsschritt aufweisend: 17. The method according to claim 15 or 16, further comprising the following working step:
Beaufschlagen (102a) aller Brennkammern mit dem gleichen Druck, um den Winkel ß einzustellen. Pressurize (102a) all combustion chambers with the same pressure in order to set the angle β.
18. Verfahren nach Anspruch 14, des Weiteren den folgenden Arbeitsschritt aufweisend: 18. The method according to claim 14, further comprising the following working step:
wenn die Hubkolbenmaschine in einem Ruhemodus ist, Messen (201) eines when the reciprocating engine is in a sleep mode, measuring (201) one
Winkels ß zwischen einer Pleuelteilelängsachse (2a) und einerAngle ß between a connecting rod longitudinal axis (2a) and a
Hubkolbenlängsachse (6a); und Reciprocating piston longitudinal axis (6a); and
Ansteuern (202) eines Antriebs, insbesondere eines Starters oder Startgenerators, um über die Antriebswelle (8) den Winkel ß einzustellen. Activation (202) of a drive, in particular a starter or starter generator, in order to set the angle β via the drive shaft (8).
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche 14 bis 18, bei dem die Wnkeleinstelleinrichtung (9) ferner die folgenden Arbeitsschritte durchführt: 19. The method according to one of the preceding method claims 14 to 18, in which the angle adjustment device (9) also carries out the following work steps:
Messen (201a) eines Winkels a, wobei a zwischen einer Hubkolbenlängsachse (6) und einer Kröpfungsachse (15) eines zugehörigen Hubkolbens (6) auf einem zugehörigen Kurbelstern (16) liegt; und Measuring (201a) an angle a, where a lies between a longitudinal axis (6) of a reciprocating piston and an axis of cranking (15) of an associated reciprocating piston (6) on an associated crank star (16); and
Ermitteln (201 b) des Winkels ß in Abhängigkeit von Winkel a, einer Pleuellänge (L) sowie eines Hubradius (r).
Determination (201 b) of the angle β as a function of angle α, a connecting rod length (L) and a stroke radius (r).
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