WO2011160619A1

WO2011160619A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: WO2011160619A1
Application number: PCT/DE2011/001261
Authority: WO
Inventors: Oswald Friedmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2012-12-21
Also published as: CN102947619A; DE112011102077A5; CN102947619B; DE102011103685A1

Abstract

The invention relates to an internal combustion engine composed of a plurality of sub-units with crankshaft parts arranged in each case parallel to one another, on which crankshaft parts in each case at least one piston is held by means of a connecting rod on a crank of the crankshaft part, wherein a first sub-unit is operated permanently during the operation of the internal combustion engine and at least one second sub-unit can be deactivated. To be able to couple the crankshaft parts of the sub-units to one another without play and realize decoupling without the use of couplings arranged between the crankshaft parts, the crankshaft parts are positively coupled to one another by means of a first connecting rod and a second connecting rod which, by means of coupling levers, is arranged offset with respect to the first connecting rod about the axes of rotation of said connecting rods by a predefined angle, which connecting rods are rotatably held on in each case one crank pin of the crankshaft parts, and the sub-units are provided such that they can be decoupled from one another in terms of rotation by the displacement of one crank pin coaxially with respect to an axis of rotation of the crankshaft part assigned to said crank pin.

Description

Brennkraftmaschine Internal combustion engine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine bestehend aus mehreren Teileinheiten mit jeweils parallel zueinander angeordneten Kurbelwellenteilen, an denen jeweils zumindest ein Kolben mittels eines Pleuels auf einer Kröpfung des Kurbelwellenteils aufgenommen ist, wobei eine erste Teileinheit während des Betriebs der Brennkraftmaschine permanent betrieben und zumindest eine zweite Teileinheit abschaltbar ist. The invention relates to an internal combustion engine comprising a plurality of subunits each having crankshaft parts arranged parallel to one another, on each of which at least one piston is received on a crank of the crankshaft part by means of a connecting rod, a first subunit being permanently operated during operation of the internal combustion engine and at least one second subunit being able to be switched off is.

Brennkraftmaschinen setzen chemisch durch Verbrennung von im Treibstoff gespeicherte Energie in kinetische Energie um, indem in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine an einer Kurbelwelle mittels Pleueln aufgenommene Kolben nach dem Zwei- oder Viertaktprinzip unter Verdrehung der Kurbelwelle in den Zylindern auf- und ab bewegt werden. Insbesondere in Kraftfahrzeugen müssen Brennkraftmaschinen einen breiten Leistungsbereich aufweisen, um die Leistungsanforderungen verschiedener Betriebsarten wie Fahrten in der Stadt, Überland- und Autobahnfahrten abdecken zu können. Dabei sind die meisten Brennkraftmaschinen für eine durchschnittliche Leistungsanforderung überdimensioniert und werden daher bei einem verschlechterten Wirkungsrad betrieben, der einen erhöhten Treibstoffbedarf zur Folge hat. Um den Wirkungsgrad im Teillastbereich zu verbessern, wird vorgeschlagen, einzelne Zylinder der Brennkraftmaschine abzuschalten, das heißt, nicht zu befeuern, indem keine Treibstoffzuführung in diese Zylinder erfolgt und die Ventile zur Steuerung des Gaswechsels geöffnet werden. In derartigen Ausführungsformen müssen die Pleuel und Kolben der abgeschalteten Zylinder unter entsprechendem Energieaufwand weiterbetrieben werden, so dass der Wirkungsgrad derartiger Brennkraftmaschinen noch verbessert werden kann. Internal combustion engines chemically convert into kinetic energy by combustion of energy stored in the fuel by moving pistons, which are received in a reciprocating internal combustion engine on a crankshaft by means of connecting rods, up and down in accordance with the two- or four-stroke principle while rotating the crankshaft in the cylinders. In particular, in motor vehicles, internal combustion engines must have a wide power range to cover the power requirements of various modes such as city driving, overland and highway driving. Most internal combustion engines are oversized for an average power requirement and are therefore operated at a degraded rate of effect resulting in increased fuel demand. In order to improve the efficiency in the partial load range, it is proposed to disable individual cylinders of the internal combustion engine, that is, not to fire by no fuel supply into these cylinders and the valves are opened to control the gas exchange. In such embodiments, the connecting rods and pistons of the deactivated cylinders must be operated with a corresponding expenditure of energy so that the efficiency of such internal combustion engines can still be improved.

Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrads ist aus der DE 31 45 381 A1 eine Hubkolben- Brennkraftmaschine bekannt, die in zwei Teileinheiten unterteilt ist, die jeweils einen Teil der Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine enthalten, deren Pleuel und Kolben mit einem Kurbelwellenteil verbunden sind. Die Kurbelwellenteile der beiden Teileinheiten sind mittels einer Kupplung miteinander koppelbar, so dass unter Volllast und geschlossener Kupplung beide Teileinheiten kombiniert werden und im Teillastbereich eine Teileinheit durch Öffnen der Kupplung abgekoppelt wird. Die Abkoppelung erfolgt mittels einer Axialverlagerung der abkoppelbaren Teileinheit, wobei deren Kurbelwellenteil sowie die Pleuel auf den Kurbelwellenkröpfungen in axialen Loslagern gelagert werden müssen. Dabei muss für eine exakte Positionierung der Kurbelwelle gegenüber dem Gehäuse der Brennkraftmaschine und der Pleuel auf dieser gegenüber den in dem Gehäuse laufenden Kolben gesorgt werden. Die Zu- und Abschaltung der beiden Teileinheiten der Brennkraftmaschine wird mittels einer Vorrichtung zur Axialverschiebung erzielt, die unter Volllast mit zusätzlicher Energie betrieben werden muss, die wiederum den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtert. To further increase the efficiency of a reciprocating internal combustion engine is known from DE 31 45 381 A1, which is divided into two subunits, each containing a part of the working cylinder of the internal combustion engine, the connecting rods and pistons are connected to a crankshaft part. The crankshaft parts of the two subunits can be coupled to one another by means of a clutch, so that under full load and closed clutch both subunits are combined and in the part load range a subunit is decoupled by opening the clutch. The decoupling takes place by means of an axial displacement of the decoupled subunit, wherein the crankshaft part and the connecting rod on the crankshaft cranks must be stored in axial movable bearings. It must be for an exact positioning of the crankshaft relative to the housing of the internal combustion engine and the connecting rod be provided on this opposite to the running in the housing piston. The connection and disconnection of the two subunits of the internal combustion engine is achieved by means of a device for axial displacement, which must be operated at full load with additional energy, which in turn degrades the efficiency of the internal combustion engine.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2010 012 279.3 ist im Weiteren eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der zwei Teileinheiten mit Kurbelwellenteilen ausgebildet sind, die miteinander formschlüssig mittels einer Linearführung verbindbar sind. Eine Abkoppelung der Teileinheiten voneinander erfolgt aus einem bei einem Vollbetriebszu- stand beider Teileinheiten mit einer koaxialen Anordnung der Kurbelwellenteile und einem durch einen gegenüber der gemeinsamen Drehachse um einen vorgegebenen Hub radial verlagerten Formschluss der Linearführung durch radiales Verlagern des Kurbelwellenteils der abzuschaltenden Teileinheit. Die Verlagerung des Kurbelwellenteils gegenüber dem anderen Kurbelwellenteil erfolgt an eine Position, bei der der Formschluss der Linearführung in die Drehachse der verbleibenden antreibenden Teileinheit verlagert ist, so dass der Hub der Linearführung gegenüber der Drehachse zu Null wird und kein Drehmoment über die Linearführung übertragen wird und die radial verlagerte Teileinheit daher abgeschaltet ist. Diese Kinematik kann für Brennkraftmaschinen mit parallel zueinander angeordneten Kurbelwellenteilen nicht angewendet werden. From the German patent application no. 10 2010 012 279.3, an internal combustion engine is known, in which two subunits are formed with crankshaft parts, which are positively connected to one another by means of a linear guide. A decoupling of the subunits from one another takes place at a full operating state of both subunits with a coaxial arrangement of the crankshaft parts and a positive locking of the linear guide radially displaced by a predetermined stroke relative to the common axis of rotation by radially displacing the crankshaft part of the subunit to be disconnected. The displacement of the crankshaft part relative to the other crankshaft part takes place at a position in which the positive connection of the linear guide is displaced in the axis of rotation of the remaining driving subunit, so that the stroke of the linear guide relative to the axis of rotation is zero and no torque is transmitted through the linear guide and the radially displaced subunit is therefore switched off. This kinematics can not be applied to internal combustion engines with crankshaft parts arranged parallel to one another.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine aus mehreren Teileinheiten mit parallel angeordneten Kurbelwellenteilen bestehende Brennkraftmaschine vorzuschlagen, in der unter Verzicht auf die Verwendung von Reibungskupplungen eine Verbindung zwischen den Kurbelwellenteilen vorgesehen ist, die eine Abschaltung zumindest einer Teileinheit ermöglicht. The object of the invention is therefore to propose an existing of several subunits with parallel crankshaft parts internal combustion engine in which waiving the use of friction clutches a connection between the crankshaft parts is provided, which allows a shutdown of at least one subunit.

Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine bestehend aus mehreren Teiletnheiten mit jeweils parallel zueinander angeordneten Kurbelwellenteilen, an denen jeweils zumindest ein Kolben mittels eines Pleuels auf einer Kröpfung des Kurbelwellenteils aufgenommen ist, gelöst, wobei eine erste Teileinheit während des Betriebs der Brennkraftmaschine permanent betrieben und zumindest eine zweite Teileinheit abschaltbar ist, die Kurbelweilenteile mittels einer ersten Pleuelstange und einer mittels Anlenkhebeln um einen vorgegebenen Winkel um deren Drehachsen versetzt zur ersten angeordneten zweiten Pleuelstange, die auf jeweils einem Hubzapfen der Kurbelwellenteile verdrehbar aufgenommen sind, miteinander zwangsgekoppelt sind und die Teileinheiten voneinander durch Verlagerung eines Hubzapfens koaxial zu einer Drehachse des diesem Hubzapfen zugeordneten Kurbelwellenteils drehentkoppelbar sind. The object is achieved by an internal combustion engine consisting of several Teiletnheiten each with mutually parallel crankshaft parts, where each at least one piston is received by means of a connecting rod on a crank of the crankshaft part, a first subunit permanently operated during operation of the internal combustion engine and at least one second subunit is switched off, the Kurbelweilenteile by means of a first connecting rod and by means of articulation levers about a predetermined angle about the axes of rotation offset from the first arranged second connecting rod, which are rotatably received on a respective crank pin of the crankshaft parts, forcibly coupled together and the subunits from each other by shifting a Hubcaps coaxial to a rotational axis of the crankpin associated crankshaft part are rotatably coupled.

Die bezüglich ihrer Kurbelwellenteile parallel angeordneten Teileinheiten können eine reihen- oder V-förmige Anordnung der Zylinder aufweisen. Bei einer Anordnung der Zylinder in V- Form können zwei Pleuel auf einer Kröpfung der Kurbelwellenteile vorgesehen sein. Die Brennkraftmaschine kann nach dem Diesel- oder Otto-Prinzip ausgebildet sein und über mittels Nockenwellen oder einzeln gesteuerte Ventile zum Gasaustausch verfügen. Pro Teileinheit können zwei bis sechs Zylinder vorgesehen sein. The partial units arranged in parallel with respect to their crankshaft parts may have a row or V-shaped arrangement of the cylinders. In an arrangement of the cylinder in V-shape, two connecting rods may be provided on a crank of the crankshaft parts. The internal combustion engine may be designed according to the diesel or petrol principle and have gas exchange via camshafts or individually controlled valves. Each subunit can have two to six cylinders.

Durch die Koppelung der Kurbelwellenteile mittels zweier Pleuelstangen wird beispielsweise gegenüber der Verwendung von Zahnrädern oder Ketten ein besonders geringes Umfangs- spiel zwischen den Kurbelwellenteilen erzielt. Um den Totpunkt und einer bezüglich der Drehrichtung unbestimmten Position bei lediglich einer zwischen den Kurbelwellenteilen vorgesehenen Pleuelstange bei in Linie zu den Drehachsen angeordneten Hubzapfen wird die zweite Pleuelstange bezogen auf die Drehachse der Kurbelwellenteile winkel versetzt angeordnet, die bei der genannten Position der ersten Pleuelstange die Drehrichtung und Drehmomentübertragung fortsetzt. Hierbei kann ein Winkeiversatz größer 0° vorgesehen werden. Es hat sich allerdings wegen des vorteilhaften Krafthebels als vorteilhaft erwiesen, wenn die Pleuelstangen in Umfangsrichtung um die Drehachsen um 90" versetzt sind. Dabei greifen die Anlenk- hebel der zweiten Pleuelstange einerseits an den Hubzapfen der Kurbelwellenteile und andererseits jeweils an einem Ende der Pleuelstange verdrehbar an. Die Länge der Anlenkhebel bestimmt dabei den Winkelversatz der beiden Pleuelstangen gegeneinander. By coupling the crankshaft parts by means of two connecting rods, for example, compared to the use of gears or chains, a particularly small circumferential clearance between the crankshaft parts is achieved. To the dead center and a position indeterminate with respect to the direction of rotation with only one connecting rod provided between the crankshaft connecting rods arranged in line with the axes of rotation crank pin, the second connecting rod is angularly offset relative to the axis of rotation of the crankshaft parts arranged at the said position of the first connecting rod, the direction of rotation and torque transmission continues. Here, a Winkeiversatz greater than 0 ° can be provided. However, because of the advantageous power lever, it has proved to be advantageous if the connecting rods are offset in the circumferential direction about the axes of rotation by 90.degree .. The coupling levers of the second connecting rod engage on the one hand with the crankpins of the crankshaft parts and on the other with each of one end of the connecting rod The length of the linkage determines the angular offset of the two connecting rods against each other.

Zur Äbkoppelung beziehungsweise Abschaltung einer Teileinheit wird dabei der verlagerbare Hubzapfen eines Kurbelwellenteils in koaxiale Position dessen Drehachse gebracht, so dass der Hubzapfen keinen Drehantrieb der Pleuelstangen ausübt und damit die beiden durch die Pleuelstangen zwangsgekoppelten Teileinheiten voneinander abgekoppelt werden. Es kann daher eine Teileinheit weiterbetrieben werden, während die andere abgeschaltet wird. Zur Vermeidung einer Verzwängung der Pleuelstangen werden diese während einer Verlagerung des Hubzapfens auf einem konstanten effektiven Achsabstand geführt. Dies bedeutet, dass eine Verlagerung des Hubzapfens auf einer um die Drehachse des anderen Kurbelwellenteils gezogenen Kreisbahn erfolgt. Der auf dem einen Kurbelwellenteil angeordnete verlagerbare Hubzapfen wird also nicht linear von seiner dem Hub des Hubzapfens des anderen Kurbelwellenteils während des Betriebs beider Teileinheiten entsprechenden Hubposition in die Position der Drehachse des Kurbelwellenteils verlagert sondern auf einer Kreisbahn um die Drehachse des anderen Kurbelwellenteils auf diese Weise bleibt der effektive Achsabstand während einer Verlagerung des Hubzapfens erhalten und es kann ein Abschalten einer Teileinheit kontinuierlich bei laufender Bre^'nnkraftmaschine erfolgen. For coupling or disconnection of a subunit, the displaceable crankpin of a crankshaft part is brought into coaxial position of its axis of rotation, so that the crankpin does not rotate the connecting rods and thus the two subunits positively coupled by the connecting rods are uncoupled from each other. Therefore, one subunit can continue to be operated while the other is turned off. To avoid a Verzwängung the connecting rods they are guided during a displacement of the crank pin at a constant effective center distance. This means that a displacement of the crank pin takes place on a drawn around the axis of rotation of the other crankshaft part circular path. The displaceable crankpin arranged on one crankshaft part is therefore not linearly displaced from its stroke position corresponding to the stroke of the crankpin of the other crankshaft part during the operation of both subunits the axis of rotation of the crankshaft part displaced but on a circular path about the axis of rotation of the other crankshaft part in this way, the effective axial distance during a displacement of the crank pin is maintained and it can be done a shutdown of a subunit continuously while the Bre ^' nnkraftmaschine.

Gemäß dem erfinderischen Gedanken erfolgt die Verlagerung des vertagerbaren Hubzapfens mittels einer Linearführung, bei der ein Führungsteil fest an dem Kurbelwellenteil und ein Gleitschieber, der den Hubzapfen enthält, linear verlagerbar in dem Führungsteii aufgenommen ist. Zur Ausnutzung der Corioliskraft beim Ankoppeln der abgekoppelten Teileinheit kann der Gleitschieber bei abgeschalteter Teileinheit einen Schwerpunkt außerhalb der Drehachse deren Kurbelwellenteils aufweisen. Hierzu kann der Gleitschieber an dem dem Hubzapfen gegenüberliegenden Ende eine Zusatzmasse aufweisen. Während einer Rückverlagerung des Hubzapfens aus der Position der Drehachse in die beabstandete Position erfährt hierbei die radial außen liegende Zusatzmasse des Gleitschiebers infolge der einsetzenden Drehbewegung der Linearführung eine Drehbeschleunigung im Sinne einer Pirouette, so dass diese aus dem sich verringernden Radius des Masseteiis gebildete Moment der Hubzapfenverlagerung zunutze kommt und die Verlagerungskraft wie Aktorkraft verringert wird. According to the inventive concept, the displacement of the displaceable crank pin by means of a linear guide, in which a guide member is fixedly received on the crankshaft part and a slide, which contains the crank pin, linearly displaceable in the Führungssteii. To utilize the Coriolis force when coupling the decoupled subunit of the slide can have switched off subunit a focus outside the axis of rotation of the crankshaft part. For this purpose, the slide can have an additional mass at the end opposite the crank pin. During a return displacement of the crank pin from the position of the axis of rotation in the spaced position in this case undergoes the radially outer additional mass of the slider as a result of the onset of rotation of the linear guide a spin in the sense of a pirouette, so that this formed from the decreasing radius of Masseteiis moment of Hubzapfenverlagerung benefits and relocating power such as actuator power is reduced.

Die Verlagerung des Hubzapfens in der Linearführung erfolgt längs einer Kreisbahn. Hierzu kann die Verlagerung des Hubzapfens mittels eines verdrehbar an einem Gelenk zwischen einem Anlenkhebel und der zweiten Pleuelstange verdrehbar aufgenommenen Schwenkhebels vorgesehen sein. Eine kreisbogenförmige Anlenkung des Gelenks durch den Schwenkhebel verursacht eine entsprechende Ausrichtung des um einen sich entlang der Kreisbahn verlagernden Drehpunkt drehenden Gelenks. Durch diese Ausrichtung des Gelenks auf die Kreisbahn um die Drehachse des anderen Kurbelwellenteils wird durch die ansonsten festgelegte Bewegungskinematik der beiden Pleuelstangen, Anlenkhebel und Hubzapfen der verlagerbare Hubzapfen durch Verlagerung des Gleitschiebers im Führungsteil verlagert. The displacement of the crank pin in the linear guide takes place along a circular path. For this purpose, the displacement of the crank pin can be provided by means of a rotatably received at a joint between an articulation lever and the second connecting rod rotatably received pivot lever. An arcuate articulation of the joint by the pivot lever causes a corresponding orientation of the pivoting around the circular path rotating pivot joint. As a result of this orientation of the joint on the circular path about the axis of rotation of the other crankshaft part, the displaceable crank pin is displaced by displacement of the sliding slide in the guide part due to the otherwise defined movement kinematics of the two connecting rods, articulation levers and crank pins.

In vorteilhafter Weise wird der verlagerbare Hubzapfen mittels eines Aktors, beispielsweise eines elektrischen oder hydraulischen Aktors verlagert. Hierbei kann der Schwenkhebel zur Ausführung einer Drehbewegung entlang der Kreisbahn in einer Führungskulisse geführt werden. Die Führungskulisse kann in ein Gehäuse integriert oder an diesem befestigt sein. Alternativ kann in dem Gehäuse ein Drehlager integriert oder an diesem befestigt sein, das koaxial zu der Drehachse des den nicht verlagerbaren Hubzapfen aufweisenden Kurbelwellenteils angeordnet ist. An dem Drehiager ist der Schwenkarm verdrehbar angeordnet und wird von dem Aktor in der vorgegebenen Kreisbahn angetrieben. Advantageously, the displaceable crank pin is displaced by means of an actuator, for example an electric or hydraulic actuator. Here, the pivot lever can be performed to perform a rotational movement along the circular path in a guide slot. The guide slot can be integrated into a housing or attached to this. Alternatively, a rotary bearing can be integrated in or attached to the housing, which is coaxial with the axis of rotation of the non-displaceable crank pin having crankshaft part is arranged. At the Drehiager the pivot arm is rotatably arranged and is driven by the actuator in the predetermined circular path.

Um während einer Abschaltung einer Teileinheit eine Bewegung der Pleuelstangen zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der verlagerbare Hubzapfen der ersten Teileinheit zugeordnet ist. Da der verlagerbare Hubzapfen in diesem Fall der permanent betriebenen Teileinheit zugeordnet ist und zur Abschaltung der anderen Teileinheit(en) koaxial zur Drehachse dessen Kurbelwellenteils verlagert wird, wird auf die Pleuelstangen kein Moment mehr übertragen und diese stehen ebenfalls still. Soll in einem hierzu alternativen Ausführungsbeispiel eine Beschleunigung der Massen der Pleuelstangen vermieden werden, können diese permanent bei abgeschalteter oder abgeschalteten Teileinheit(en) angetrieben werden. Hierzu ist der verlagerbare Hubzapfen an der abschaltbaren Teileinheit angeordnet, so dass bei einer koaxialen Ausrichtung des Hubzapfens auf die Drehachse des Kurbelwellenteils der abschaltbaren Teileinheit eine Drehmomentübertragung an diesem Ort unterbunden wird, während die Pleuelstangen durch den Hubzapfen des Kurbelwellenteils der permanent laufenden Teileinheit angetrieben bleiben. In order to avoid a movement of the connecting rods during a shutdown of a subunit, it has proved to be advantageous if the displaceable crank pin is assigned to the first subunit. Since the displaceable crank pin is assigned to the permanently operated subunit in this case and is shifted coaxially to the axis of rotation of the crankshaft part for switching off the other subunit (s), no moment is transmitted to the connecting rods and these are also stationary. If an acceleration of the masses of the connecting rods is to be avoided in an alternative embodiment for this purpose, they can be permanently driven when the subunit (s) are switched off or switched off. For this purpose, the displaceable crank pin is arranged on the turn-off subunit, so that in a coaxial alignment of the crank pin on the axis of rotation of the crank shaft part of the turn-off subunit torque transmission is inhibited at this location, while the connecting rods remain driven by the crankpin of the crankshaft part of the permanently running subunit.

Es versteht sich, dass die beschriebenen Abschaltvorgänge einer oder mehrerer Teileinheiten in umgekehrter Weise auch für die Zuschaltvorgänge gelten, indem der verlagerbare Hubzapfen aus seiner koaxialen Position zu der Drehachse des zugeordneten Kurbelwellenteils in die Hubposition entsprechend dem Hub des anderen, fest an dessen Kurbelwellenteil angeordneten Hubzapfens verlagert wird. It is understood that the described shutdown of one or more sub-units apply in the reverse manner for the Zuschaltvorgänge by the displaceable crank pin from its coaxial position to the axis of rotation of the associated crankshaft part in the stroke position corresponding to the stroke of the other, fixedly disposed on the crankshaft part of the crank pin is relocated.

Die Pleuelstangen können einteilig ausgebildet sein, indem deren Augen auf einem axial geteilten Kurbelwellenteil beziehungsweise zumindest axial geteilten Hubzapfen angeordnet sind. Alternativ können geteilte Pleuelstangen vorgesehen sein, die an einem oder beiden Augen geteilt wie gecrackt sind, so dass diese auf einem einteiligen Kurbel wellenteil beziehungsweise dessen Hubzapfen montiert werden können. The connecting rods may be integrally formed by their eyes are arranged on an axially split crankshaft part or at least axially split crank pin. Alternatively, split connecting rods may be provided which are split at one or both eyes as cracked, so that they can be mounted on a one-piece crank shaft part or its crank pin.

Für die meisten Anwendungsfälle sind Brennkraftmaschinen mit zwei Teileinheiten For most applications, internal combustion engines with two subunits

ausreichend, bei denen eine Teileinheit einen verlagerbaren Hubzapfen aufweist, so dass eine Teileinheit im Energiesparmodus abschaltbar ist. Insbesondere bei Ausführungsbeispielen mit vielen Zylindern kann es vorteilhaft sein, mehrere Teileinheiten vorzusehen, von denen eine oder mehrere abschaltbar sind oder eine oder mehrere Teileinheiten permanent betrieben werden. Beispielsweise kann eine von drei Teileinheiten permanent betrieben sein, wobei die- se einen verlagerbaren Hubzapfen aufweiset, an dem jeweils ein Pendelstangenpaar für die beabstandet zu dieser angeordneten Teileinheiten verdrehbar aufgenommen sind. Zusätzlich kann entsprechend der deutschen Patentanmeldung 10 2010 012 279.3 eine oder mehrere Teileinheiten ein geteiltes Kurbelwellenteil aufweisen, wobei ein entsprechendes Unterteil radial verlagerbar gegenüber einem mit den Pleuelstangen verbundenen Restteil ist. sufficient, in which a subunit has a displaceable crank pin, so that a subunit can be switched off in energy-saving mode. In particular, in embodiments with many cylinders, it may be advantageous to provide a plurality of subunits, one or more of which can be switched off or one or more subunits are permanently operated. For example, one of three subunits can be permanently operated, whereby the se has a displaceable crank pin, on each of which a pair of pendulum rods for the spaced apart from this arranged subunits are rotatably received. In addition, according to the German patent application 10 2010 012 279.3, one or more subunits have a split crankshaft part, wherein a corresponding lower part is radially displaceable relative to a remaining part connected to the connecting rods.

Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in Figures 1 and 2. Showing:

Figur 1 eine Schrägansicht einer schematisch dargestellten Brennkraftmaschine mit parallel zueinander angeordneten Teileinheiten Figure 1 is an oblique view of a schematically illustrated internal combustion engine with subunits arranged parallel to each other

und and

Figur 2 eine Aufsicht auf die Brennkraftmaschine der Figur 1. 2 shows a plan view of the internal combustion engine of Figure 1.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematische Ansichten der Brennkraftnnaschine 1 mit den beiden Teileinheiten 2, 3 aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Die Teileinheiten 2, 3 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 4 aufgenommen und weisen parallel zueinander angeordnete, gekröpfte Kurbelwellenteile 5, 6 auf, an denen mittels Pleueln 7 jeweils zwei Kolben 8 zur Bildung eines vierzylindrigen Hubkolbenmotors angeordnet sind. Figures 1 and 2 show schematic views of the internal combustion engine 1 with the two subunits 2, 3 from different angles. The subunits 2, 3 are accommodated in a common housing 4 and have cranked crankshaft parts 5, 6 arranged parallel to one another, on each of which two pistons 8 for forming a four-cylinder reciprocating piston engine are arranged by means of connecting rods 7.

Die beiden Kurbelwellenteile 5, 6 sind mittels der Koppeleinrichtung 9 zwangsgekoppelt. Hierzu enthält die Koppeleinrichtung 9 zwei Pleuelstangen 10, 11, wobei die Pleuelstange 10 direkt verdrehbar an den jeweils an einem Kurbelwellenteil 5, 6 angeordneten Hubzapfen 14, 15 angeordnet ist. Die zweite Pleuelstange 11 ist mittels derAnlenkhebel 16, 17 mit den Hubzapfen 14, 15 gelenkig verbunden. Durch die Länge der Anlenkhebel 16, 17 sind die Pleuelstangen 10, 11 bezogen auf die Drehachsen 12, 13 der Kurbelwellenteile 5, 6 in Umfangsrich- tung versetzt, so dass eine Übertragung von Drehmoment zwischen den Kurbelwellenteilen 5, 6 totpunktfrei und bezüglich der Drehrichtung eindeutig ist. The two crankshaft parts 5, 6 are positively coupled by means of the coupling device 9. For this purpose, the coupling device 9 contains two connecting rods 10, 11, wherein the connecting rod 10 is arranged directly rotatable on each of a crankshaft part 5, 6 arranged crank pins 14, 15. The second connecting rod 11 is articulated by means of the articulation levers 16, 17 with the crank pins 14, 15. Due to the length of the articulated levers 16, 17, the connecting rods 10, 11 are offset in the circumferential direction with respect to the axes of rotation 12, 13 of the crankshaft parts 5, 6, so that a transmission of torque between the crankshaft parts 5, 6 is dead center and unambiguous with respect to the direction of rotation is.

Um die beiden Teileinheiten 2, 3 voneinander abkoppeln zu können, ist der dem Kurbelwellenteil 5 zugeordnete Hubzapfen 14 gegenüber der Drehachse 12 verlagerbar angeordnet. Hierzu ist die Linearführung 18 mit dem fest mit dem Kurbelwellenteil 5 verbundenen Führungsteil 19 und dem gegenüber diesem entlang der Schwalbenschwanzführung 20 linear verlagerbaren, den Hubzapfen 14 aufnehmenden Gleitschieber 21 vorgesehen. Die Ansicht der Figur 1 zeigt dabei den von der Teileinheit 2 entkoppelten Zustand der Teileinheit 3. Hierbei ist der Hubzapfen 14 koaxial zur Drehachse 12 des Kurbelwellenteils 5 angeordnet, so dass über den Hubzapfen 14 bei einer Verdrehung des Kurbelwellenteils 5 kein Moment auf die Koppeleinrichtung 9 übertragen wird. Demzufolge ist die Teileinheit 3 von der Teileinheit 2 abgekoppelt. Die beiden Teileinheiten 2, 3 können daher unabhängig voneinander betrieben werden, was bedeutet, dass eine der beiden Teileinheiten in einem Sparbetrieb der Brennkraftmaschine 1 abgeschaltet werden kann. Das verbleibende Restmoment wird dabei über den Kurbelwellenteil der permanent betriebenen Teileinheit auf ein Getriebe übertragen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen kann jede der Teileinheiten 2, 3 die permanent betriebene Teileinheit sein. Ist beispielsweise die Teileinheit 2 permanent angetrieben und die Teileinheit 3 abgeschaltet, wird die Koppeleinrichtung 9 ebenfalls stillgesetzt, da sich der Hubzapfen 14 koaxial zur Drehachse 12 des Kurbelwellenteils 5 dreht und kein Moment auf die Koppeleinrichtung 9 übertragen wird. Ist hingegen die Teileinheit 3 die permanent angetriebene Teileinheit, wird infolge der radialen Beabstandung des Hubzapfens 15 gegenüber der Drehachse 13 bei stillgesetzter Teileinheit 2 Drehmoment von dem Kurbelwellenteil 6 auf die Koppeleinrichtung 9 übertragen, die allerdings infolge der koaxialen Anordnung des radial verlagerbaren Hubzapfens gegenüber der Drehachse 12 kein Moment auf das Kurbelwellenteil 5 überträgt. In order to be able to decouple the two subunits 2, 3 from one another, the crank pin 14 assigned to the crankshaft part 5 is arranged to be displaceable relative to the axis of rotation 12. For this purpose, the linear guide 18 is provided with the fixedly connected to the crankshaft part 5 guide member 19 and with respect to this along the dovetail guide 20 linearly displaceable, the crank pin 14 receiving slide 21. The view of Figure 1 shows the decoupled from the subunit 2 state of the subunit 3. Here, the crank pin 14 is arranged coaxially to the axis of rotation 12 of the crankshaft part 5, so that about the crank pin 14 at a rotation of the crankshaft part 5 no moment is transmitted to the coupling device 9. As a result, the subunit 3 is decoupled from the subunit 2. The two subunits 2, 3 can therefore be operated independently of one another, which means that one of the two subunits can be switched off in a economy mode of the internal combustion engine 1. The remaining torque is transmitted via the crankshaft part of the permanently operated subunit to a gearbox. In the exemplary embodiments shown, each of the subunits 2, 3 may be the permanently operated subunit. If, for example, the subunit 2 is permanently driven and the subunit 3 is switched off, the coupling device 9 is also stopped, since the crankpin 14 rotates coaxially with the axis of rotation 12 of the crankshaft part 5 and no moment is transmitted to the coupling device 9. If, however, the subunit 3 is the permanently driven subunit, torque is transferred from the crankshaft part 6 to the coupling device 9 due to the radial spacing of the crank pin 15 with respect to the rotation axis 13 when the subunit 2 is shut down, but due to the coaxial arrangement of the radially displaceable crankpin relative to the axis of rotation 12 transmits no torque on the crankshaft part 5.

Sollen die beiden Teileinheiten 2, 3 wieder miteinander beispielsweise im Vollbetrieb der Brennkraftmaschine 1 miteinander verbunden werden, wird der Hubzapfen 14 mittels der Linearführung 18 radial soweit verlagert, bis die Hübe zwischen den beiden Hubzapfen 14, 15 zu den zugehörigen Drehachsen 12, 13 gleich sind. If the two subunits 2, 3 are again connected to each other, for example in full operation of the internal combustion engine 1, the crank pin 14 is displaced radially by means of the linear guide 18 until the strokes between the two crank pins 14, 15 to the associated axes of rotation 12, 13 are equal ,

Die Verlagerung des Hubzapfens 14 erfolgt durch eine Verlagerung des Gleitschiebers 21 in dem Führungsteil 19, wobei die an dem Gleitschieber 21 dem Hubzapfen 14 gegenüberliegend angeordnete Zusatzmasse 22 unter Ausnutzung der Corioliskraft eine Pirouettenbewegung bei sich beginnender Verdrehung des Gleitschiebers ausführt und damit die Ankoppe- lung der Teileinheiten 2, 3 beschleunigt beziehungsweise unterstützt. Im Zustand maximaler Beabstandung des Hubzapfens 14 von der Drehachse 12 wird eine Unwucht der Zusatzmasse durch die Lage des Hubzapfens ausgeglichen. The displacement of the crank pin 14 is effected by a displacement of the slide valve 21 in the guide member 19, wherein the additional mass 22 on the sliding slide 21 opposite the crank pin 14 arranged using the Coriolis force performs a pirouette movement at the beginning of rotation of the slide and thus the coupling of the Subunits 2, 3 accelerates or supports. In the state of maximum spacing of the crank pin 14 of the rotation axis 12, an imbalance of the additional mass is compensated by the position of the crank pin.

Die Verlagerung des Hubzapfens 14 wird durch eine Bewegung des Schwenkhebels 23 eingeleitet und durchgeführt. Der Schwenkhebel 23 ist mittels des Anlenkhebels 24 verdrehbar an dem Gelenk 25 zwischen dem Anlenkhebel 16 und der Pleuelstange 11 angeordnet, so dass dieser ortsfest aufgenommen und dennoch über das Gelenk 25 und den Anlenkhebel 16 den Hubzapfen 14 verlagern kann. Zur Vermeidung einer Verzwängung der Koppeleinrichtung 9 erfolgt die Beaufschlagung des Hubzapfens 14 mittels des Schwenkhebels 23 auf der Kreisbahn 26, die in einem vorgegeben Radius um die Drehachse 3 angeordnet ist. Die Kreisbahn 26 sorgt für eine Beibehaltung gleicher Achsabstände der Pleuelstangen 10, 11 während einer Verlagerung des Hubzapfens 14 und verhindert somit ein Blockieren der Koppeleinrichtung 9. The displacement of the crank pin 14 is initiated and performed by a movement of the pivot lever 23. The pivot lever 23 is rotatably arranged by means of the articulation lever 24 at the joint 25 between the articulation lever 16 and the connecting rod 11 so that it can be received in a stationary manner and yet displace the crank pin 14 via the joint 25 and the articulation lever 16. To avoid a Verzwängung the coupling device 9, the application of the crank pin 14 takes place by means of the pivot lever 23 on the circular path 26 which is arranged in a predetermined radius about the rotation axis 3. The circular path 26 ensures the same axial spacing of the connecting rods 10, 11 during a displacement of the crank pin 14 and thus prevents blocking of the coupling device. 9

Der Schwenkhebel 23 wird von einem nicht dargestellten Aktor verschwenkt. Hierbei kann der Schwenkhebel 23 in einer an dem Gehäuse 4 angeordneten Führungskulisse aufgenommen sein oder an dem Gehäuse 4 um die Drehachse 13 verdrehbar angeordnet sein. Der Anlenkhebel 27 mit dem Zentrierzapfen 28 kann zur Stabilisierung der Koppeleinrichtung 9 im Gehäuse zentriert sein und ist verdrehbar mit dem Gelenk 29 zwischen dem Anlenkhebel 17 und der Pleuelstange 11 verbunden. The pivot lever 23 is pivoted by an actuator, not shown. Here, the pivot lever 23 may be received in a arranged on the housing 4 guide slot or be arranged on the housing 4 about the rotation axis 13 rotatable. The articulation lever 27 with the centering pin 28 can be centered in the housing for stabilizing the coupling device 9 and is rotatably connected to the joint 29 between the articulation lever 17 and the connecting rod 11.

Bezuqszeichenliste Brennkraftmaschine Reference character list internal combustion engine

Teileinheit entity

Gehäuse casing

Kurbelwellenteil crankshaft part

Pleuel pleuel

Kolben piston

Koppeleinrichtung coupling device

Pleuelstange connecting rod

Drehachse axis of rotation

Hubzapfen crank pins

Anlenkhebel Feedback lever

Linearführung linear guide

Führungsteil guide part

Schwalbenschwanzführung dovetail guide

Gleitschieber Sliding

Zusatzmasse additional mass

Schwenkhebel pivoting lever

Anlenkhebel Feedback lever

Gelenk joint

Kreisbahn orbit

Anlenkhebel Feedback lever

Zentrierzapfen spigot

Gelenk joint

Claims

claims

1. internal combustion engine (1) consisting of a plurality of subunits (2, 3) each with mutually parallel crankshaft parts (5, 6), on each of which at least one piston (8) by means of a connecting rod (7) on a crank of the crankshaft part (5, 6), wherein a first subunit (2, 3) is permanently operated during operation of the internal combustion engine (1) and at least one second subunit (3, 2) can be switched off, characterized in that the crankshaft parts (5, 6) are connected by means of a first connecting rod (10) and one by means of articulation levers (16, 17) by a predetermined angle about their axes of rotation (12, 13) offset from the first arranged second connecting rod (11), each on a crank pin {14, 15) of the crankshaft parts (5 , 6) are rotatably received, positively coupled to each other and the subunits (2, 3) from each other by displacement of a crank pin (14) coaxial with a rotational axis (12) of this crank pin (14) associated Kurbelwellentei ls (5) can be decoupled.

Second internal combustion engine (1) according to claim 1, characterized in that a displacement of the crank pin (14) on one about the rotational axis (13) of the other crankshaft part (6) drawn circular path (26).

3. Internal combustion engine (1) according to claim 2, characterized in that the displacement of the crank pin (14) by means of a rotatably mounted on a hinge (25) between an articulated lever (16) and the second connecting rod (11) rotatably received pivot lever (23) is.

4. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a displacement of the crank pin (14) takes place by means of an actuator.

5. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that for carrying out a rotational movement of the pivot lever (23) along the circular path (26) is provided a guide slot.

6. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the crank pin (14) is pivoted about a coaxial with the axis of rotation (13) arranged pivot bearing.

7. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the displaceable crank pin (14) of the first subunit (2) is associated.

8. Internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connecting rods (10, 11) relative to the axes of rotation (12, 13) of the crankshaft parts (5, 6) in the circumferential direction by an angle of substantially 90th ° are offset from each other.

9. internal combustion engine (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the veriagerbare crank pin (14) on a relative to a fixed to the crankshaft part (5) recorded guide member (19) displaceable slide (21) of a linear guide (18) is arranged.

10. Internal combustion engine (1) according to claim 9, characterized in that the sliding slide (21) at which the crank pin (14) opposite end an additional mass (22).