DE102009042885B3

DE102009042885B3 - Expansion engine for use as e.g. internal combustion engine, has piston axially moving in cylinder and connected with swinging arm by connection rod, and free-wheel clutch converting linear shearing force of piston into rotational moment

Info

Publication number: DE102009042885B3
Application number: DE200910042885
Authority: DE
Inventors: Andreas Werler
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: WO2011035753A1

Abstract

The engine has a piston (1) axially moving in a cylinder (2) and connected with a swinging arm (4) by a connection rod (3). A free-wheel clutch (5) converts linear shearing force of the piston into rotational moment, where the swinging arm is connected with two cam profiles (6, 12) of cams (13) by a set of rollers (7, 8). The cam profiles control stroke motion of the piston, where the cams are arranged on a control shaft (11) that is driven by swinging motion of the swinging arm during an operation of the engine. The control shaft is engaged with an engine starting device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Expansionsmaschine mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.The The invention relates to an expansion machine with those in the preamble of the claim 1 features.

Bei Expansionsmaschinen mit einem in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben wird die lineare Schubkraft des Kolbens über ein Pleuel und eine Kurbelwelle in ein Drehmoment umgewandelt. Zur Verringerung der dabei auftretenden Reibung zwischen dem Kolben und der Zylinderwand der Expansionsmaschine und zur Verringerung der auftretenden Lagerbelastungen durch die Kurbelwelle ist es bekannt, die lineare Bewegung des Kolbens durch eine Freilaufwelle in eine Drehbewegung umzuwandeln. Dabei ist der Kolben gelenkig über ein Pleuel mit einem Ende eines Schwinghebels verbunden, während das andere Ende des Schwinghebels fest an dem Außenring der Freilaufwelle angeordnet ist. Der Außenring steht über beispielsweise Klemmrollen mit einer Innenwelle in Verbindung, wobei die Klemmrollen drehrichtungsabhängig eine Verbindung zwischen dem Außenring herstellen oder freigeben. Durch die schwingende Bewegung des Schwinghebels wird durch den Freilauf die lineare Hubbewegung des Kolbens in eine drehende Bewegung der Innenwelle des Freilaufs umgewandelt. Das bedeutet, dass die lineare Schubkraft des Kolbens in ein Drehmoment umgeformt wird, das zum Antrieb von der Welle abgenommen werden kann. Derartige Expansionsmaschinen, deren Kolben über ein Pleuel und einen Schwinghebel mit einer Freilaufwelle zur Umwandlung der linearen Schubkraft des Kolbens in ein Drehmoment verbunden sind, sind beispielsweise aus der DE 31 09 908 A1 und der DE 20 40 868 A bekannt.In expansion engines with a reciprocating piston in a cylinder, the linear thrust of the piston is converted to torque via a connecting rod and a crankshaft. To reduce the friction occurring between the piston and the cylinder wall of the expansion machine and to reduce the bearing loads occurring by the crankshaft, it is known to convert the linear movement of the piston by a freewheel shaft in a rotary motion. In this case, the piston is pivotally connected via a connecting rod with one end of a rocker arm, while the other end of the rocker arm is fixedly arranged on the outer ring of the freewheel shaft. The outer ring is connected via, for example, pinch rollers with an inner shaft, the pinch rollers depending on the direction of rotation produce or release a connection between the outer ring. Due to the oscillating movement of the oscillating lever, the freewheel converts the linear stroke movement of the piston into a rotating movement of the inner shaft of the freewheel. This means that the linear thrust of the piston is transformed into a torque that can be removed from the shaft to drive it. Such expansion machines whose pistons are connected via a connecting rod and a rocker arm with a freewheel shaft for converting the linear thrust of the piston into a torque, for example, from DE 31 09 908 A1 and the DE 20 40 868 A known.

Aus der DE 44 44 555 A1 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem die Pleuelstange eines Kolbens jeweils an einem Ende eines zweiseitigen Schwinghebels gelagert ist. Der Schwinghebel ist fest mit einer Welle verbunden, die wiederum mit einer Freilaufwelle verbunden ist. Die Welle, an der die Schwinghebel befestigt sind, ist in Hubrichtung der Kolben beweglich auf Schraubenfedern gelagert. Durch einen höheren Druck im Verbrennungsraum infolge einer größeren Motorbelastung wird die Welle über die Pleuel und die Schwinghebel heruntergedrückt, so dass eine lastabhängige Veränderung des Hub- und Verdichtungsraumes erfolgt. Eine Verstellung der Welle und damit des Hub- und Verdichtungsraumes kann auch durch eine hydraulische Hubeinrichtung erfolgen.From the DE 44 44 555 A1 For example, an internal combustion engine is known in which the connecting rod of a piston is mounted in each case at one end of a two-sided rocker arm. The rocker arm is firmly connected to a shaft, which in turn is connected to a freewheel shaft. The shaft on which the rocker arms are mounted, is mounted in the stroke direction of the piston movable on coil springs. Due to a higher pressure in the combustion chamber due to a larger engine load, the shaft is pressed down via the connecting rod and the rocker arm, so that a load-dependent change of the lifting and compression chamber takes place. An adjustment of the shaft and thus the lifting and compression chamber can also be done by a hydraulic lifting device.

Nachteilig ist eine aufwendige und schwer zu beherrschende Technik zur Veränderung des Hub- und Verdichtungsraumes der Brennkraftmaschine.adversely is a complex and difficult-to-control technology for change the lifting and compression chamber of the internal combustion engine.

Aus der DE 66 08 714 U ist eine Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche über einen Schwinghebel und eine Nockenwelle auf einen Kolben Kraft überträgt.From the DE 66 08 714 U an injection pump for an internal combustion engine is known, which transmits power via a rocker arm and a camshaft to a piston.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Expansionsmaschine mit einer Freilaufwelle zur Umwandlung der linearen Schubkraft des Kolbens in ein Drehmoment zu schaffen, mit der mit einfachen Mitteln und bei einem geringen Bauaufwand eine Verstellung der Hubgeschwindigkeit des Kolbens und des Kolbenhubs vorgenommen werden kann.Of the Invention is the object of an expansion machine with a freewheel shaft for converting the linear thrust of the piston to create a torque with the simple means and at a low construction cost an adjustment of the lifting speed the piston and the piston stroke can be made.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention Problem solved by the features of claim 1.

Bei einer Expansionsmaschine, bei der ein Kolben über ein Pleuel und einen Schwinghebel mit einem Freilauf verbunden ist und bei der die lineare Schubkraft des Kolbens durch den Freilauf in ein Drehmoment umgewandelt wird, erfolgt die Steuerung der Hubbewegung des Kolbens über einen auf einer Steuerwelle angeordneten Nocken. Der Nocken besitzt zwei unterschiedlich ausgebildete Nockenprofile, die über den Schwinghebel mit dem Pleuel des Kolbens in Wirkverbindung stehen. Durch die unterschiedlichen Nockenprofile des Nockens werden einerseits die Hubgeschwindigkeit und der Kolbenhub eingestellt und andererseits die Führung des Schwinghebels an dem Nocken gewährleistet. Auf der Steuerwelle sind mehrere Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen axial verschiebbar derart angeordnet, dass zur Einstellung des Kolbenhubes und der Kolbengeschwindigkeit der Schwinghebel jeweils mit einem unterschiedlich ausgebildeten Nocken in Eingriff bringbar ist.at an expansion machine, in which a piston via a connecting rod and a rocker arm connected to a freewheel and where the linear thrust the piston is converted by the freewheel into a torque, the control of the stroke movement of the piston via a arranged on a control shaft cams. The cam has two differently shaped cam profiles, via the rocker arm with the connecting rod the piston are in operative connection. By the different ones Cam profiles of the cam on the one hand, the lifting speed and adjusted the piston stroke and on the other hand, the leadership of the Ensures swing lever on the cam. On the control shaft are several cams with different cam profiles axially displaceable arranged such that for adjusting the piston stroke and the piston speed of the rocker arm each with a differently shaped cam can be brought into engagement.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Anordnung des Pleuels in Verbindung mit dem Schwinghebel und dem Freilauf zur Umwandlung der Hubbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der benötigte Bauraum gegenüber dem Einsatz einer Kurbelwelle zur Umwandlung der Hubbewegung in eine Drehbewegung verringert wird. Durch die Verbindung des Pleuels mit dem Schwinghebel wird erreicht, dass bei der Hubbewegung des Kolbens und bei der damit ver bundenen Kraftübertragung der Kolbenkraft über das Pleuel auf den Schwinghebel das Pleuel nur geringfügig aus der axialen Lage verdrängt wird. Dadurch muss das Pleuel hauptsächlich nur Druckkräfte übertragen, wodurch die Momentenübertragung auf ein Minimum reduziert wird. Durch die Verringerung einer Schrägstellung des Pleuels während der Hubbewegung des Kolbens wird gleichzeitig die Reibung des Kolbens an der Zylinderinnenwand reduziert. Ein weiterer Vorteil der Momentenübertragung durch die Freilaufwelle besteht darin, dass durch den Freilauf bei einem Motorschubbetrieb die Steuerwelle und der Kolben nicht durch die Freilaufwelle mit geschleppt werden.Of the Advantage of the solution according to the invention exists in that by the arrangement of the connecting rod in connection with the Rocker arm and the freewheel for converting the stroke of the Piston in a rotary motion of the required space over the Use of a crankshaft to convert the stroke into one Rotational motion is reduced. By connecting the connecting rod with the Rocker arm is achieved that during the stroke movement of the piston and at the ver affiliated power transmission of the piston force on the Connecting rod on the rocker arm the connecting rod only slightly off displaced the axial position becomes. As a result, the connecting rod mainly only needs to transmit compressive forces, whereby the torque transmission is reduced to a minimum. By reducing a skew of the connecting rod during the stroke of the piston is at the same time the friction of the piston reduced at the cylinder inner wall. Another advantage of torque transmission by the freewheel shaft is that by the freewheel at a motor thrust operation, the control shaft and the piston not through the freewheel shaft be towed with.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Steuerwelle und den darauf axial verschiebbaren Nocken der Kolbenhub und die Kolbenhubgeschwindigkeit entsprechend den Motorbedingungen eingestellt werden kann. Dabei besteht auch die Möglichkeit, dass für ein oder mehrere Zylinder eine Zylinderabschaltung durchgeführt werden kann, in dem ein Nocken mit dem Schwinghebel in Eingriff gebracht wird, dessen beide Nockenprofile nur dem Grundkreis des Nockens entsprechen. Bei einer derartigen Zylinderabschaltung besteht der Vorteil darin, dass der jeweilige Schwinghebel, das jeweilige Pleuel und der dazugehörige Kolben nicht bewegt werden. Der abgeschaltete Zylinder leistet somit keine Verdichtungsarbeit und es entsteht keine zusätzliche Reibung.One Another significant advantage of the solution according to the invention is that through the control shaft and the axially displaceable cam of the piston stroke and the piston stroke speed according to the engine conditions can be adjusted. There is also the possibility that for a or more cylinders a cylinder shutdown can be performed can, in which a cam with the rocker arm engaged whose two cam profiles only the base circle of the cam correspond. In such a cylinder deactivation consists of Advantage in that the respective rocker arm, the respective connecting rod and the associated one Pistons are not moved. The deactivated cylinder thus makes no condensing work and there is no additional Friction.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert.Further advantageous embodiments are described in the subclaims, they are explained in the description together with their effects.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:Based of drawings, the invention will be described below by way of example described in more detail. In the corresponding Drawings show:

1: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Lösung, bei der sich der Kolben der Expansionsmaschine im oberen Totpunkt des Zylinders befindet und 1 : A sectional view of the solution according to the invention, in which the piston of the expansion machine is at top dead center of the cylinder and

2: eine Darstellung der erfindungsgemäßen Lösung, bei der sich der Kolben der Expansionsmaschine im unteren Totpunkt des Zylinders befindet. 2 : An illustration of the solution according to the invention, in which the piston of the expansion machine is in the bottom dead center of the cylinder.

Die erfindungsgemäße Lösung wird beschrieben für eine Expansionsmaschine, die als Verbrennungsmotor oder als Dampfmotor ausgebildet ist und die aus einem oder mehreren Arbeitszylindern besteht. Dabei ist es auch möglich, dass insbesondere bei Dampfmotoren in einem Zylinder 2 zwei Kolben 1 angeordnet sind.The solution according to the invention is described for an expansion machine, which is designed as an internal combustion engine or as a steam engine and which consists of one or more working cylinders. It is also possible that in particular in steam engines in a cylinder 2 two pistons 1 are arranged.

In der 1 ist schematisch ein Zylinder 2 einer Expansionsmaschine dargestellt, in der ein Kolben 1 axial verschiebbar angeordnet ist. Entsprechend eines eingestellten Kolbenhubes 9 wird dabei der Kolben 1 zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem unteren Totpunkt UT bewegt. In der 1 befindet sich der Kolben 1 am oberen Totpunkt OT während in 2 der Kolben 1 in der unteren Totpunktlage UT dargestellt ist.In the 1 is schematically a cylinder 2 an expansion machine shown in which a piston 1 is arranged axially displaceable. According to a set piston stroke 9 becomes the piston 1 moved between the top dead center OT and the bottom dead center UT. In the 1 is the piston 1 at top dead center OT while in 2 The piston 1 is shown in the bottom dead center UT.

An dem Kolben 1 ist in üblicher Weise ein Pleuel 3 angelenkt, der gelenkig mit einem Ende eines Schwinghebels 4 verbunden ist. Das andere Ende des Schwinghebels 4 ist fest mit einem Außenring eines Freilaufs 5 verbunden. Der Freilauf 5 besteht in bekannter Weise aus dem Außenring, der über Klemmrollen mit einer Freilaufwelle in Verbindung steht. Die Klemmrollen stellen drehrichtungsabhängig eine Verbindung zwischen dem Außenring und der Freilaufwelle her oder geben die Verbindung frei, so dass die schwingende Bewegung des Schwinghebels 4 infolge der Hubbewegung des Kolbens 1 durch den Freilauf 5 in eine drehende Bewegung der Freilaufwelle umgewandelt wird. Nach dem Wirkprinzip einer Ratsche wird durch den Freilauf 5 die lineare Schubkraft des Kolbens 1 in ein Drehmoment umgewandelt, das zum weiteren Antrieb an der Freilaufinnenwelle abgenommen werden kann.On the piston 1 is a connecting rod in the usual way 3 hinged, hinged to one end of a rocker arm 4 connected is. The other end of the rocker arm 4 is fixed with an outer ring of a freewheel 5 connected. The freewheel 5 consists in a known manner from the outer ring, which is connected via pinch rollers with a freewheel shaft. Depending on the direction of rotation, the clamping rollers establish a connection between the outer ring and the freewheel shaft or release the connection, so that the oscillating movement of the oscillating lever 4 due to the stroke movement of the piston 1 through the freewheel 5 is converted into a rotating movement of the freewheeling shaft. After the principle of action of a ratchet is by the freewheel 5 the linear thrust of the piston 1 converted into a torque that can be removed for further drive on the freewheel inner shaft.

Zur Steuerung der Hubbewegung des Kolbens 1 steht erfindungsgemäß der Schwinghebel 4 mit zwei unterschiedlich ausgebildeten Nockenprofilen 6 und 12 eines auf einer Steuerwelle 11 angeordneten Nockens 13 in Wirkverbindung. Dabei steht das erste Nockenprofil 6 über eine an dem Schwinghebel 4 angeordnete erste Rolle 8 und das zweite Nockenprofil 12 des Nockens 13 über eine an dem Schwinghebel 4 angeordnete zweite Rolle 7 in Wirkverbindung mit dem Schwinghebel 4. Die beiden unterschiedlich ausgebildeten Nockenprofile 6 und 12 sind unmittelbar nebeneinander liegend angeordnet und werden durch einen gemeinsamen Grundkreis 10 miteinander verbunden. Der gemeinsame Grundkreis 10 und die beiden unter schiedlichen Nockenprofile 6 und 12 bilden insgesamt den auf der Steuerwelle 11 drehfest angeordneten Nocken 13.For controlling the stroke movement of the piston 1 is inventively the rocker arm 4 with two differently shaped cam profiles 6 and 12 one on a control shaft 11 arranged cam 13 in active connection. This is the first cam profile 6 about one on the rocker arm 4 arranged first role 8th and the second cam profile 12 of the cam 13 about one on the rocker arm 4 arranged second role 7 in operative connection with the rocker arm 4 , The two differently shaped cam profiles 6 and 12 are arranged directly next to each other and are separated by a common base circle 10 connected with each other. The common base circle 10 and the two under different cam profiles 6 and 12 make up the total on the control shaft 11 rotatably arranged cam 13 ,

Das Nockenprofil 6 des Nockens 13 ist derart ausgebildet, dass über den Kontakt der Rolle 8 des Schwinghebels 4 mit dem Nockenprofil 6 die Hubgeschwindigkeit des Kolbens 1 im Zylinder 2 und der Kolbenhub 9 realisiert wird. Gleichzeitig wird durch die Gestaltung des Nockenprofils 6 der obere Totpunkt OT und der untere Totpunkt UT des Kolbens 1 im Zylinder 2 festgelegt. Die Ausbildung des Nockenprofils 12 und die Anordnung der Rolle 7 am Nockenprofil 12 erfolgt so, dass während der Hubbewegung des Kolbens 1 ein ständiger Kontakt der Rolle 7 mit dem Nockenprofil 12 und der Rolle 8 mit dem Nockenprofil 6 gewährleistet wird. Außerdem sind die Nockenprofile 6 und 12 so ausgebildet, dass bei einer Bewegung des Kolbens 1 zwischen den jeweiligen Totpunkten und den dabei durchgeführten Schwenkbewegungen des Schwinghebels 4 die Steuerwelle 11 über den mit der Steuerwelle 11 drehfest verbundenen Nocken 13 in eine Drehbewegung versetzt wird. In den Zeichnungen ist die Drehrichtung der Steuerwelle 11 mit einem Pfeil gekennzeichnet.The cam profile 6 of the cam 13 is formed such that over the contact of the roller 8th of the rocker arm 4 with the cam profile 6 the stroke speed of the piston 1 in the cylinder 2 and the piston stroke 9 is realized. At the same time, the design of the cam profile 6 the top dead center OT and the bottom dead center UT of the piston 1 in the cylinder 2 established. The formation of the cam profile 12 and the arrangement of the roll 7 on the cam profile 12 is done so that during the lifting movement of the piston 1 a constant contact of the role 7 with the cam profile 12 and the role 8th with the cam profile 6 is guaranteed. In addition, the cam profiles 6 and 12 designed so that during a movement of the piston 1 between the respective dead centers and the thereby performed pivoting movements of the rocker arm 4 the control shaft 11 over the with the control shaft 11 rotatably connected cam 13 is put into a rotary motion. In the drawings, the direction of rotation of the control shaft 11 marked with an arrow.

Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 1 vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT wird durch die Schwenkbewegung des Schwinghebels 4 und die darüber eingeleitete Kraft auf den Nocken 13, insbesondere über die Rolle 8 auf das Nockenprofil 6, der Nocken 13 und somit die Steuerwelle 11 verdreht. In 1 ist diese Ausgangssituation dargestellt. Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 1 vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT wird durch die Schwenkbewegung des Schwinghebels 4 und die darüber über die Rolle 7 auf das Nockenprofil 12 eingeleiteten Kräfte der Nocken 13 und somit die Steuerwelle 11 verdreht. In der 2 ist diese Situation dargestellt.With a downward movement of the piston 1 from top dead center OT to bottom dead center UT is due to the pivotal movement of the rocker arm 4 and the force applied to the cam 13 , especially about the role 8th on the cam profile 6 , the cam 13 and thus the Steuerwel le 11 twisted. In 1 this initial situation is shown. With an upward movement of the piston 1 from bottom dead center UT to top dead center OT is due to the pivoting movement of the rocker arm 4 and the over it about the role 7 on the cam profile 12 initiated forces of the cam 13 and thus the control shaft 11 twisted. In the 2 this situation is shown.

Zum Start der Expansionsmaschine wird die Steuerwelle 11 mit einer nicht dargestellten Motorstartvorrichtung verbunden. Über die Motorstartvorrichtung wird die Steuerwelle 11 in Drehung gebracht und durch den Kontakt des Schwinghebels 4 über die Rolle 8 mit dem Nockenprofil 6 wird der Kolben 1 in Hubbewegung versetzt. Durch die Steuerwelle 11 wird auch die Zylindersynchronität hergestellt.The start of the expansion machine is the control shaft 11 connected to an engine starting device, not shown. About the engine starting device is the control shaft 11 made to rotate and by the contact of the rocker arm 4 about the role 8th with the cam profile 6 becomes the piston 1 offset in lifting motion. Through the control shaft 11 The cylinder synchrony is also produced.

Außerdem erfolgt über die Steuerwelle 11 der Antrieb einer Nockenwelle zur Betätigung der Gaswechselventile der Expansionsmaschine. Durch die Steuerwelle 11 kann auch gleichzeitig der Antrieb von Nebenaggregaten der Expansionsmaschine, wie beispielsweise einer Ölpumpe, einer Wasserpumpe der Ausgleichswellen oder dergleichen, durchgeführt werden.In addition, via the control shaft 11 the drive of a camshaft for actuating the gas exchange valves of the expansion machine. Through the control shaft 11 can also simultaneously the drive of ancillaries of the expansion machine, such as an oil pump, a water pump balancing shafts or the like, are performed.

Zur Realisierung von unterschiedlichen Hubgeschwindigkeiten des Kolbens 1 im Zylinder 2 und von unterschiedlichen Kolbenhüben 9 ist der Schwinghebel 4 mit unterschiedlichen Nocken 13 in Eingriff bringbar. Die jeweiligen Nocken 13 weisen verschiedenenartig ausgebildete Nockenprofile 6 und 12 auf, mit denen die unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten und Kolbenhübe 9 zu realisieren sind. In den Figuren ist nur ein Nocken 13 dargestellt. Die Nocken 13 sind drehfest, aber axial verschiebbar auf der Steuerwelle 11 angeordnet. Die Umschaltung von dem mit dem Schwinghebel 4 in Wirkverbindung stehenden ersten Nocken 13 auf einen zweiten Nocken 13, dessen Nockenprofile 6 und 12 gegenüber dem ersten Nocken 13 unterschiedlich ausgebildet ist, erfolgt dann, wenn die Rollen 7 und 8 jeweils mit dem gemeinsamen Grundkreis 10 der Nockenprofile 6 und 12 in Wirkverbindung stehen. In der 2 ist diese Situation dargestellt, bei der die Rollen 7 und 8 gleichzeitig den Grundkreis 10 berühren. In dieser Stellung werden mit einem an sich bekannten Aktuator die Nocken 13 auf der Steuerwelle axial verschoben, so dass der Schwinghebel 4 über die Rollen 7 und 8 mit neuen Nockenprofilen 6 und 12 in Eingriff steht. Bei einer mehrzylindrigen Expansionsmaschine, bei der jedem Zylinder 2 ein Schwinghebel 4 zugeordnet ist, können durch entsprechende Aktuatoranordnungen für nur einen oder für mehrere Zylinder 2 gleichzeitig oder nacheinander eine Veränderung der Hubgeschwindigkeit und/oder des Kolbenhubs 9 durch Verschiebung der Nocken 13 durchgeführt werden. Durch die variable Einstellung der Kolbenhubbewegung ist es möglich, eine an die Motorbedingungen angepasste Verdichtung einzustellen.For the realization of different stroke speeds of the piston 1 in the cylinder 2 and of different piston strokes 9 is the rocker arm 4 with different cams 13 engageable. The respective cams 13 have a variety of trained cam profiles 6 and 12 on, with which the different piston speeds and piston strokes 9 to be realized. In the figures, only one cam 13 shown. The cams 13 are non-rotatable, but axially displaceable on the control shaft 11 arranged. The switchover from that with the rocker arm 4 operatively connected first cam 13 on a second cam 13 whose cam profiles 6 and 12 opposite the first cam 13 is formed differently, takes place when the rollers 7 and 8th each with the common base circle 10 the cam profiles 6 and 12 in operative connection. In the 2 This situation is illustrated in which the roles 7 and 8th at the same time the base circle 10 touch. In this position, the cams are with a known actuator 13 axially shifted on the control shaft, so that the rocker arm 4 about the roles 7 and 8th with new cam profiles 6 and 12 engaged. In a multi-cylinder expansion machine, in which each cylinder 2 a rocker arm 4 can be assigned by appropriate actuator arrangements for only one or more cylinders 2 simultaneously or in succession a change in the lifting speed and / or the piston stroke 9 by shifting the cams 13 be performed. Due to the variable adjustment of the piston stroke movement, it is possible to set a compression adapted to the engine conditions.

Eine Zylinderabschaltung von einem oder mehreren Zylindern 2 erfolgt derart, dass die Schwinghebel 4 der abzuschaltenden Zylinder 2 jeweils mit einem Nocken 13 in Eingriff bringbar sind, dessen Nockenprofile 6 und 12 dem Grundkreis 10 entsprechen. Durch das Abrollen der Rollen 7 und 8 nur auf dem Grundkreis 10 werden von der Steuerwelle 11 auf den Schwinghebel 4 keine Schwenkbewegungen übertragen, wodurch der Kolben 1 auch keine Hubbewegungen im Zylinder 2 ausführt. Der Vor teil dieser Zylinderabschaltung besteht darin, dass der Kolben 1 keine Verdichtungsarbeit mehr leisten muss. Außerdem entsteht bei der Zylinderabschaltung keine Reibung zwischen Kolben 1 und Zylinder 2.A cylinder shutdown of one or more cylinders 2 takes place such that the rocker arm 4 the cylinder to be disconnected 2 each with a cam 13 can be brought into engagement, whose cam profiles 6 and 12 the base circle 10 correspond. By rolling the roles 7 and 8th only on the base circle 10 be from the control shaft 11 on the rocker arm 4 no pivoting movements transmitted, causing the piston 1 also no strokes in the cylinder 2 performs. The part before this cylinder shutdown is that the piston 1 no longer has to do any compaction work. In addition, there is no friction between pistons during cylinder deactivation 1 and cylinders 2 ,

11: Kolbenpiston
22: Zylindercylinder
33: Pleuelpleuel
44: Schwinghebelrocker
55: Freilauffreewheel
66: Nockenprofilcam profile
77: Rollerole
88th: Rollerole
99: Kolbenhubstroke
1010: Grundkreisbase circle
1111: Steuerwellecontrol shaft
1212: Nockenprofilcam profile
1313: Nockencam
OTOT: oberer Totpunktupper dead
UTUT: unterer Totpunktlower dead

Claims

Expansion machine with one in a cylinder ( 2 ) axially movable pistons ( 1 ), which has a connecting rod ( 3 ) with a rocking lever ( 4 ) in which a freewheel ( 5 ) for converting the linear thrust of the piston ( 1 ) is arranged in a torque, wherein for controlling the stroke movement of the piston ( 1 ) of the expansion machine of the rocker arm ( 4 ) with two differently shaped cam profiles ( 6 ; 12 ) one on a control shaft ( 11 ) arranged cam ( 13 ) is in operative connection.

Expansion machine according to claim 1, characterized in that on the control shaft ( 11 ) for each cylinder ( 2 ) several cams ( 13 ), each with differently shaped cam profiles ( 6 ; 12 ) are arranged to be axially displaceable, which for adjusting a stroke speed of the piston ( 1 ) and a piston stroke ( 9 ) of the expansion machine with the rocker arm ( 4 ) can be brought into operative connection.

Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that for setting a zero stroke of the piston ( 1 ) the rocker arm ( 4 ) with a cam ( 13 ) can be brought into operative connection whose cam profile ( 6 ) and ( 12 ) of the base circle ( 10 ) of the cam ( 13 ) corresponds.

Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that the rocker arm ( 4 ) about a roll ( 7 ) with the cam profile ( 12 ) and about a role ( 8th ) with the cam profile ( 6 ) of a cam ( 13 ).

Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that during operation of the expansion machine, the control shaft ( 11 ) by the oscillatory movement of the rocker arm ( 4 ) is driven.

Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that for each cylinder ( 2 ) associated cam ( 13 ) for each cylinder ( 2 ) individually or for several cylinders ( 2 ) together on the control shaft ( 11 ) are axially displaceable.

Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control shaft ( 11 ) is engageable with an engine starting device.

Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control shaft ( 11 ) is in operative connection with a camshaft and other auxiliary equipment, such as an oil pump.