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WO2012163381A1 - Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen kraftwagen - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen kraftwagen Download PDF

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Publication number
WO2012163381A1
WO2012163381A1 PCT/EP2011/006247 EP2011006247W WO2012163381A1 WO 2012163381 A1 WO2012163381 A1 WO 2012163381A1 EP 2011006247 W EP2011006247 W EP 2011006247W WO 2012163381 A1 WO2012163381 A1 WO 2012163381A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adjusting
internal combustion
combustion engine
combustion chamber
compression ratios
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/006247
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Schröer
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2012163381A1 publication Critical patent/WO2012163381A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine, in particular for a
  • EP 1 178 194 A2 discloses an internal combustion engine with a cylinder block having a cylinder.
  • a piston is received translationally movable relative to the cylinder.
  • the internal combustion engine includes a crankshaft which is rotatably installed in the cylinder block.
  • the crankshaft includes a crankpin and a counterweight.
  • a mechanism for variably adjusting the compression ratio of the internal combustion engine is provided, which comprises an upper connecting element.
  • the upper connecting element has an end which is pivotally connected to a piston pin of the piston.
  • the mechanism comprises a lower connecting element which articulates on the
  • the mechanism includes a part that is hinged to another end of the upper link. Further, a control shaft is provided, which extends substantially parallel to the crankshaft.
  • a control link of the mechanism includes a first end pivotally connected to the other end of the lower link and having an eccentric bearing means through which a second end of the control link is connected to the control shaft such that rotation of the control shaft about its axis of rotation causes rotation causes the lower connecting element to the crank pin, whereby the stroke of the piston is varied.
  • Compression ratios of the combustion chambers are adjustable simultaneously. This leads to, that not all combustion chambers or their compression ratios, at least in
  • Such an internal combustion engine in particular for a motor vehicle and in particular for a passenger car, comprises at least three combustion chambers, in particular cylinders, each having a variably adjustable compression ratio.
  • the internal combustion engine further comprises an adjusting device, by means of which the compression ratios of the combustion chambers are variably adjustable.
  • the adjusting device comprises a first adjusting element, by means of which the respective compression ratios of a first and a second of the combustion chambers are jointly adjustable.
  • the first actuating element is common to the first and the second combustion chamber, that is to say that the first actuating element is assigned to both the first combustion chamber and the second combustion chamber.
  • the adjusting device further comprises a second actuating element, which the third
  • Combustion chamber is assigned and by means of which the compression ratio of the third combustion chamber is independent of the compression ratios of the first and second combustion chamber and thus independently of the first control element variably adjustable.
  • the two adjusting elements of the adjusting device can be actuated independently of each other, so that, for example, the compression ratios of the first combustion chamber and the second combustion chamber to a first value and the
  • Compression ratio of the third combustion chamber to a second, different from the first value value can be set.
  • the compression ratios of the first and second combustion chambers and the compression ratio of the third combustion chamber can be set individually in pairs individually to respective operating states of the combustion chambers, so that the internal combustion engine can be operated with a particularly low fuel consumption. This is accompanied by very low C0 2 emissions.
  • the number of parts and the operating cost of the adjusting device can be kept lower, so that the advantageous adaptability of
  • Compaction is realized in a simple and therefore cost-effective manner. Furthermore, the adjusting device and thus the internal combustion engine thereby have a low weight and a low space requirement, which contributes to avoiding and / or solving of package problems especially in a space-critical area such as an engine compartment of the motor vehicle.
  • Adjusting device has variably adjustable compression ratio, wherein also the fourth combustion chamber is associated with the second control element.
  • the second control element is common to the third and the fourth combustion chamber, so that by means of the second control element, the respective compression ratios of the third and the fourth combustion chamber are jointly adjustable.
  • the compression ratios of the third and fourth combustion chambers are variably adjustable independently of the compression ratios of the first and second combustion chambers.
  • the first and the second combustion chamber can be operated with a relatively high compression ratio, so that a
  • low-efficiency and at least substantially optimal operation of the first and second combustion chamber can be represented with only low fuel consumption.
  • a third and fourth combustion chamber with an at least substantially optimal for these combustion chambers and against the
  • Fig. 1 is a schematic side view of an adjusting device for a
  • Reciprocating internal combustion engine with four cylinders which respectively have variably adjustable compression ratios, which are variably adjustable by means of the adjusting device, wherein by means of the adjusting device in each case two of the four compression ratios are variably adjustable together and independently of the other two compression ratios;
  • Fig. 2 is a schematic side view of another embodiment of the
  • Fig. 3 is a schematic side view of another embodiment of the
  • Fig. 1 shows an actuating device 10 for a reciprocating internal combustion engine with four cylinders.
  • cylinders of the reciprocating internal combustion engine respective pistons are translationally added relative to the cylinders displaceable.
  • the pistons are pivotally connected via respective piston pins with respective connecting rods.
  • the connecting rods pivotally connected to the piston on the one hand are hinged to a transverse lever.
  • the respective cross levers are in each case
  • Hubzapfen a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine mounted rotatably relative to the crank pin.
  • crankshaft is rotatably mounted on a crankcase or cylinder crankcase of the reciprocating internal combustion engine relative to the crankcase about an axis of rotation.
  • the articulated with the connecting rods on the one hand articulated lever on the other hand articulated with respective Maupleueln 12, 13, 15 and 17 of the actuating device 10 are articulated coupled.
  • the Volunteeruel 12, 13, 15 and 17 in turn are pivotally coupled to respective adjusting shafts 14 and 6 of the adjusting device 10.
  • the adjusting shafts 14 and 16 are rotatably mounted in or on a housing of the adjusting device 10 about a common axis of rotation 18 relative to the crankcase.
  • the adjusting shafts 14 and 16 are formed for example as eccentric shafts and each comprise eccentric pins on which the Maupleuel 12, 13, 15 and 17 are rotatably mounted relative to the eccentric pin. If the adjusting shafts 14 and 16 are rotated, this causes about the Maupleuel 12, 13, 15 and 17, a rotation of the respective transverse lever relative to the crank pin, which in turn causes a displacement of the respective pistons in the cylinders.
  • the associated compression ratios of the reciprocating internal combustion engine can be variably adjusted and adapted to thermodynamic requirements.
  • the Superpleuel 12 is a first of the cylinder and thus its
  • the compression ratio of the first cylinder can be variably adjusted by means of the Maupleuels 12.
  • the Maupleuel 13 is associated with a second of the cylinder and its compression ratio.
  • the Maupleuel 15 is assigned to a third of the cylinder and thus its compression ratio
  • the Maupleuel 17 is assigned to the fourth cylinder and its compression ratio.
  • Compression ratio of the fourth cylinder can be variably adjusted.
  • the auxiliary connecting rods 12 and 13 are mounted on the actuating shaft 14 which is common to the connecting rods 12 and 13.
  • the adjusting shaft 14 which is a first adjusting element of the adjusting device 10 for variably setting the respective compression ratios of the first and second cylinders, both the first cylinder and thus its compression ratio and the second cylinder and thus its compression ratio assigned.
  • Compression ratios of both the first and the second cylinder can be variably adjusted by means of the control shaft 14 by rotating this about its axis of rotation 18.
  • the secondary connecting rods 15 and 17 are mounted on the control shaft 16.
  • the control shaft 16 is the Maupleueln 15 and 17 in common, so that the control shaft 16 is associated with both the compression ratio of the third and the compression ratio of the fourth cylinder.
  • Compression ratios of the third and fourth cylinders together, but can be adjusted independently of the compression ratios of the first and second cylinders.
  • the adjusting shaft 14 is associated with a first actuator 20 of the adjusting device 10.
  • the actuator 20 is rotatably coupled or coupled to the actuating shaft 14 so that the actuator 20 can rotate the actuating shaft 14 about the axis of rotation 18.
  • the actuator 20 is, for example, an electric motor. It can also be provided that the actuator 20 is designed as a hydraulically actuated actuator 20.
  • the adjusting shaft 16 is associated with a second actuator 22 of the adjusting device 10, which is rotatably coupled or coupled to the control shaft 16.
  • the actuator 20 may be formed as an electric motor or as a hydraulically actuated actuator 22.
  • Other embodiments of the actuators 20 and 22 are readily possible.
  • the actuating shaft 14 is designed as a hollow shaft, which is arranged in regions on the actuating shaft 16 designed as a solid shaft.
  • the control shaft 16 is partially received in the control shaft 14.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of the adjusting device 10.
  • Adjusting device 10 according to FIG. 2, the auxiliary connecting rod 12 assigned to the first cylinder and the auxiliary connecting rod 17 assigned to the fourth cylinder are mounted on the adjusting shaft 14.
  • the secondary connecting rod 13 assigned to the second cylinder and the auxiliary connecting rod 15 assigned to the third cylinder are mounted on the adjusting shaft 16.
  • the adjusting shaft 14 is formed in two parts and comprises a first shaft part 24 and a second shaft part 26.
  • the shaft parts 24 and 26 are spaced apart in the longitudinal direction of the adjusting shafts 14 and 16 and rotatably coupled or coupled together via a connecting shaft 28. This makes it possible to actuate the control shaft 14 despite its two-part design by means of only one actuator 20.
  • the actuator 20 can thereby drive the first shaft part 24, which then in turn drives the second shaft part 26 via the connecting shaft 28 and rotates about the axis of rotation 18.
  • Fig. 2 For coupling the connecting shaft 28 with the shaft parts 24 and 26 schematically indicated passage openings 30 are provided in Fig. 2, which are formed for example as elongated holes.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the adjusting device 10 according to FIGS. 1 and 2.
  • the auxiliary connecting rod 12 assigned to the first cylinder and the auxiliary connecting rod 17 assigned to the fourth cylinder are now mounted on the adjusting shaft 16. Accordingly, those associated with the second cylinder
  • the shaft parts 24 and 26 are coupled or coupled together via the connecting shaft 28 and the passage openings 30, so that the actuator 20 via the shaft parts 24 and 26, the Maupleuel 13 and 15 move and so can set the respective compression ratios together.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, mit wenigstens drei Brennräumen, welche jeweils ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweisen, und mit einer Stelleinrichtung (10), mittels welcher die Verdichtungsverhältnisse der Brennräume variabel einstellbar sind, wobei die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse eines ersten der Brennräume und eines zweiten der Brennräume gemeinsam mittels zumindest eines dem ersten und dem zweiten Brennraum gemeinsamen ersten Stellelements (14, 20) der Stelleinrichtung (10) und unabhängig von dem mittels zumindest eines zweiten, dem dritten Brennraum zugeordneten Stellelements (16, 22) der Stelleinrichtung (10) variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis des dritten Brennraums variabel einstellbar sind.

Description

Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen
Kraftwagen, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die EP 1 178 194 A2 offenbart eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinderblock, der einen Zylinder aufweist. In dem Zylinder ist ein Kolben relativ zu dem Zylinder translatorisch bewegbar aufgenommen. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst eine Kurbelwelle, welche drehbar in dem Zylinderblock installiert ist. Die Kurbelwelle umfasst einen Kurbelzapfen und ein Gegengewicht. Ferner ist ein Mechanismus zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, welcher ein oberes Verbindungselement umfasst. Das obere Verbindungselement weist ein Ende auf, welches gelenkig mit einem Kolbenbolzen des Kolbens verbunden ist. Der Mechanismus umfasst ein unteres Verbindungselement, welches gelenkig an dem
Kurbelzapfen gelagert ist.
Ferner umfasst der Mechanismus ein Teil, das gelenkig an einem anderen Ende des oberen Verbindungselements gelagert ist. Ferner ist eine Kontrollwelle vorgesehen, welche sich im Wesentlichen parallel zur Kurbelwelle erstreckt. Ein Kontrollverbindungselement des Mechanismus umfasst ein erstes Ende, das gelenkig mit dem anderen Ende des unteren Verbindungselements verbunden ist und eine exzentrische Lagerungseinrichtung aufweist, durch welche ein zweites Ende des Kontrollverbindungselements mit der Kontrollwelle verbunden ist, so dass eine Rotation der Kontrollwelle um ihre Drehachse eine Drehung des unteren Verbindungselements um den Kurbelzapfen bewirkt, wodurch der Hub des Kolbens variiert wird.
Darüber hinaus ist es aus der Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen mit mehreren Brennräumen bekannt, die Brennräume mit jeweiligen variablen Verdichtungsverhältnissen zu versehen. Dabei ist eine Stelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher die
Verdichtungsverhältnisse der Brennräume gleichzeitig einstellbar sind. Dies führt dazu, dass nicht alle Brennräume bzw. deren Verdichtungsverhältnisse zumindest im
Wesentlichen optimal an Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden können, was mit einem unerwünscht hohen Kraftstoffverbrauch einhergeht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, bei welcher auf kostengünstige Art und Weise ein besonders geringer Kraftstoffverbrauch realisiert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Eine solche Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen und insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfasst wenigstens drei Brennräume, insbesondere Zylinder, weiche jeweils ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweisen. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst ferner eine Stelleinrichtung, mittels welcher die Verdichtungsverhältnisse der Brennräume variabel einstellbar sind.
Erfindungsgemäß umfasst die Stelleinrichtung ein erstes Stellelement, mittels welchem die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse eines ersten und eines zweiten der Brennräume gemeinsam einstellbar sind. Dies bedeutet, dass das erste Stellelement dem ersten und dem zweiten Brennraum gemeinsam ist, also dass das erste Stellelement sowohl dem ersten Brennraum als auch dem zweiten Brennraum zugeordnet ist. Dadurch sind die Verdichtungsverhältnisse des ersten und des zweiten Brennraums zumindest im
Wesentlichen gleichzeitig variabel einstellbar.
Die Stelleinrichtung umfasst ferner ein zweites Stellelement, welches dem dritten
Brennraum zugeordnet ist und mittels welchem das Verdichtungsverhältnis des dritten Brennraums unabhängig von den Verdichtungsverhältnissen des ersten und des zweiten Brennraums und damit unabhängig von dem ersten Stellelement variabel einstellbar ist. Mit anderen Worten sind die beiden Stellelemente der Stelleinrichtung voneinander unabhängig betätigbar, so dass beispielsweise die Verdichtungsverhältnisse des ersten Brennraums und des zweiten Brennraums auf einen ersten Wert und das
Verdichtungsverhältnis des dritten Brennraums auf einen zweiten, vom ersten Wert unterschiedlichen Wert eingestellt werden können. So können die Verdichtungsverhältnisse des ersten und des zweiten Brennraums und das Verdichtungsverhältnis des dritten Brennraums unabhängig voneinander paarweise individuell auf jeweilige Betriebszustände der Brennräume eingestellt werden, so dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem besonders geringen Kraftstoffverbrauch betrieben werden kann. Dies geht mit sehr geringen C02-Emissionen einher.
Auf Grund der Zuordnung des ersten Stellelements zu dem ersten und dem zweiten Brennraum kann die Teileanzahl sowie der Betätigungsaufwand der Stelleinrichtung geringer gehalten werden, sodass die vorteilhafte Anpassbarkeit der
Verdichtungsverhältnisse auf einfache und damit kostengünstige Weise realisiert ist. Ferner weisen die Stelleinrichtung und damit die Verbrennungskraftmaschine dadurch ein geringes Gewicht und einen geringen Bauraumbedarf auf, was insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum des Kraftwagens zur Vermeidung und/oder zur Lösung von Package-Problemen beiträgt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine einen vierten Brennraum mit einem mittels der
Stelleinrichtung variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis aufweist, wobei auch dem vierten Brennraum das zweite Stellelement zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass das zweite Stellelement dem dritten und dem vierten Brennraum gemeinsam ist, so dass mittels des zweiten Stellelements die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse des dritten und des vierten Brennraums gemeinsam einstellbar sind. Die Verdichtungsverhältnisse des dritten und des vierten Brennraums sind dabei unabhängig von den Verdichtungsverhältnissen des ersten und des zweiten Brennraums variabel einstellbar.
So ist es beispielsweise möglich, dass der erste und der zweite Brennraum mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis betrieben werden können, so dass sich ein
wirkungsgradgünstiger und zumindest im Wesentlichen optimaler Betrieb des ersten und des zweiten Brennraums mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch darstellen lässt. Gleichzeitig ist es möglich, einen dritten und vierten Brennraum mit einem für diese Brennräume zumindest im Wesentlichen optimalen und gegenüber den
Verdichtungsverhältnissen des ersten und des zweiten Brennraums abgesenkten
Verdichtungsverhältnis zu betreiben, um dadurch eine klopfende Verbrennung zu vermeiden. Dies bedeutet, dass auch der zweite des dritten und vierten Brennraums mit dem geringen Verdichtungsverhältnis betrieben wird. So kann die
Verbrennungskraftmaschine mit einem geringen Kraftstoffverbrauch betrieben werden bei gleichzeitiger Vermeidung der klopfenden Verbrennung und damit mit einer Beschädigung der Verbrennungskraftmaschine.
Dies bedeutet, dass zu diesem vorteilhaften Betrieb bzw. zu dieser vorteilhaften
Betreibbarkeit der Verbrennungskraftmaschine lediglich die zwei Stellelemente vonnöten sind, was die Teileanzahl und damit die Kosten der erfindungsgemäßen
Verbrennungskraftmaschine besonders gering hält.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Stelleinrichtung für eine
Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern, welche jeweilig variabel einstellbare Verdichtungsverhältnisse aufweisen, die mittels der Stelleinrichtung variabel einstellbar sind, wobei mittels der Stelleinrichtung jeweils zwei der vier Verdichtungsverhältnisse gemeinsam und unabhängig von den jeweils anderen zwei Verdichtungsverhältnissen variabel einstellbar sind;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der
Stelleinrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der
Stelleinrichtung gemäß den Fig. 1 und 2.
Die Fig. 1 zeigt eine Stelleinrichtung 10 für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern. In den Zylindern der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine sind jeweilige Kolben translatorisch relativ zu den Zylindern verschiebbar aufgenommen. Die Kolben sind dabei über jeweilige Kolbenbolzen gelenkig mit jeweiligen Pleueln verbunden. Die einerseits gelenkig mit den Kolben verbundenen Pleuel sind andererseits mit einem Querhebel gelenkig verbunden. Die jeweiligen Querhebel sind dabei an jeweiligen
Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine relativ zu den Hubzapfen drehbar gelagert.
Die Kurbelwelle ist dabei an einem Kurbelgehäuse bzw. Zylinderkurbelgehäuse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Kurbelgehäuse um eine Drehachse drehbar gelagert. Durch die gelenkige Kopplung der Kolben über die Pleuel und die Hebelelemente mit der Kurbelwelle können translatorische Bewegungen der Kolben in den Zylindern in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um die Drehachse umgewandelt werden.
Die einerseits gelenkig mit den Pleueln gekoppelten Querhebel sind andererseits gelenkig mit jeweiligen Nebenpleueln 12, 13, 15 und 17 der Stelleinrichtung 10 gelenkig gekoppelt. Die Nebenpleuel 12, 13, 15 und 17 wiederum sind mit jeweiligen Stellwellen 14 und 6 der Stelleinrichtung 10 gelenkig gekoppelt.
Die Stellwellen 14 und 16 sind dabei in bzw. an einem Gehäuse der Stelleinrichtung 10 um eine gemeinsame Drehachse 18 relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert. Die Stellwellen 14 und 16 sind beispielsweise als Exzenterwellen ausgebildet und umfassen jeweils Exzenterzapfen, an denen die Nebenpleuel 12, 13, 15 und 17 relativ zu den Exzenterzapfen drehbar gelagert sind. Werden die Stellwellen 14 und 16 gedreht, so bewirkt dies über die Nebenpleuel 12, 13, 15 und 17 eine Drehung der jeweiligen Querhebel relativ zu den Hubzapfen, was wiederum eine Verschiebung der jeweiligen Kolben in den Zylindern bewirkt. Dadurch können die zugeordneten Verdichtungsverhältnisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine variabel eingestellt und an thermodynamische Erfordernisse angepasst werden.
Das Nebenpleuel 12 ist dabei einem ersten der Zylinder und damit dessen
Verdichtungsverhältnis zugeordnet. Dies bedeutet, dass das Verdichtungsverhältnis des ersten Zylinders mittels des Nebenpleuels 12 variabel eingestellt werden kann. Das Nebenpleuel 13 ist einem zweiten der Zylinder und dessen Verdichtungsverhältnis zugeordnet. Ebenso ist das Nebenpleuel 15 einem dritten der Zylinder und somit dessen Verdichtungsverhältnis zugeordnet, während das Nebenpleuel 17 dem vierten Zylinder und dessen Verdichtungsverhältnis zugeordnet ist. So kann mittels des Nebenpleuels 13 das Verdichtungsverhältnis des zweiten Zylinders, mittels des Nebenpleuels 15 das Verdichtungsverhältnis des dritten Zylinders und mittels des Nebenpleuels 17 das
Verdichtungsverhältnis des vierten Zylinders variabel eingestellt werden.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, sind dabei die Nebenpleuel 12 und 13 an der den Nebenpleueln 12 und 13 gemeinsamen Stellwelle 14 gelagert. Dadurch ist die Stellwelle 14, die ein erstes Stellelement der Stelleinrichtung 10 zum variablen Einstellen der jeweiligen Verdichtungsverhältnisse des ersten und des zweiten Zylinders darstellt, sowohl dem ersten Zylinder und damit dessen Verdichtungsverhältnis als auch dem zweiten Zylinder und damit dessen Verdichtungsverhältnis zugeordnet. Dies bedeutet, dass die
Verdichtungsverhältnisse sowohl des ersten als auch des zweiten Zylinders mittels der Stellwelle 14 durch Drehen dieser um ihre Drehachse 18 variabel eingestellt werden können.
Wie der Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, sind die Nebenpleuel 15 und 17 an der Stellwelle 16 gelagert. Dies bedeutet, dass die Stellwelle 16 den Nebenpleueln 15 und 17 gemeinsam ist, so dass die Stellwelle 16 sowohl dem Verdichtungsverhältnis des dritten als auch dem Verdichtungsverhältnis des vierten Zylinders zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Verdichtungsverhältnisse des dritten und des vierten Zylinders gemeinsam durch Drehen der Stellwelle 16 um ihre Drehachse 18 eingestellt werden kann.
Da die Stellwellen 14 und 16 separat voneinander ausgebildet, drehbar gelagert und somit unabhängig voneinander um die Drehachse 18 drehbar sind, können die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse des ersten und des zweiten Zylinders gemeinsam, jedoch unabhängig von den Verdichtungsverhältnissen des dritten und des vierten Zylinders eingestellt werden. Entsprechend umgekehrt bedeutet dies, dass die
Verdichtungsverhältnisse des dritten und des vierten Zylinders gemeinsam, jedoch unabhängig von den Verdichtungsverhältnissen des ersten und des zweiten Zylinders eingestellt werden können.
Um dies zu bewirken, ist der Stellwelle 14 ein erstes Stellglied 20 der Stelleinrichtung 10 zugeordnet. Das Stellglied 20 ist dabei drehfest mit der Stellwelle 14 koppelbar oder gekoppelt, so dass das Stellglied 20 die Stellwelle 14 um die Drehachse 18 drehen kann. Bei dem Stellglied 20 handelt es sich beispielsweise um einen Elektromotor. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Stellglied 20 als hydraulisch betätigbares Stellglied 20 ausgebildet ist. Dementsprechend ist der Stellwelle 16 ein zweites Stellglied 22 der Stelleinrichtung 10 zugeordnet, das mit der Stellwelle 16 drehfest koppelbar oder gekoppelt ist. So kann das Stellglied 20 die Stellwelle 16 um ihre Drehachse 18 unabhängig von der Stellwelle 14 und dem Stellglied 20 drehen. Auch das Stellglied 22 kann als Elektromotor oder als hydraulisch betätigbares Stellglied 22 ausgebildet sein. Anderweitige Ausgestaltungen der Stellglieder 20 und 22 sind ohne weiteres möglich.
Wie in der Fig. 1 ferner erkennbar ist, ist die Stellwelle 14 als Hohlwelle ausgebildet, welche bereichsweise auf der als Vollwelle ausgebildeten Stellwelle 16 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Stellwelle 16 bereichsweise in der Stellwelle 14 aufgenommen. So kann der Bauraumbedarf der Stelleinrichtung 10 insbesondere in Längserstreckungsrichtung der Stellwellen 14 und 16 gering gehalten werden. Dies geht mit einem geringen
Bauraumbedarf der gesamten Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine einher.
Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Stelleinrichtung 10. Bei der
Stelleinrichtung 10 gemäß Fig. 2 sind das dem ersten Zylinder zugeordnete Nebenpleuel 12 und das dem vierten Zylinder zugeordnete Nebenpleuel 17 an der Stellwelle 14 gelagert. Dementsprechend sind das dem zweiten Zylinder zugeordnete Nebenpleuel 13 und das dem dritten Zylinder zugeordnete Nebenpleuel 15 an der Stellwelle 16 gelagert. Dabei ist die Stellwelle 14 zweiteilig ausgebildet und umfasst ein erstes Wellenteil 24 und ein zweites Wellenteil 26. Die Wellenteile 24 und 26 sind dabei in Längserstreckungsrichtung der Stellwellen 14 und 16 voneinander beabstandet und über eine Verbindungswelle 28 drehfest miteinander gekoppelt oder koppelbar. Dadurch ist es möglich, die Stellwelle 14 trotz ihrer zweiteiligen Ausgestaltung mittels des lediglich einen Stellglieds 20 zu betätigen. Das Stellglied 20 kann dabei das erste Wellenteil 24 antreiben, welches dann wiederum über die Verbindungswelle 28 das zweite Wellenteil 26 antreibt und um die Drehachse 18 dreht.
Zum Koppeln der Verbindungswelle 28 mit den Wellenteilen 24 und 26 sind in der Fig. 2 schematisch angedeutete Durchtrittsöffnungen 30 vorgesehen, welche beispielsweise als Langlöcher ausgebildet sind.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Stelleinrichtung 10 gemäß den Fig. 1 und 2. Bei der Stelleinrichtung 10 gemäß Fig. 3 sind nun das dem ersten Zylinder zugeordnete Nebenpleuel 12 und das dem vierten Zylinder zugeordnete Nebenpleuel 17 an der Stellwelle 16 gelagert. Entsprechend sind das dem zweiten Zylinder zugeordnete
Nebenpleuel 13 und das dem dritten Zylinder zugeordnete Nebenpleuel 15 an der Stellwelle 14 gelagert, welche wiederum zweiteilig ausgebildet ist und die Wellenteile 24 und 26 umfasst. Die Wellenteile 24 und 26 sind dabei über die Verbindungswelle 28 und die Durchtrittsöffnungen 30 miteinander koppelbar bzw. gekoppelt, so dass das Stellglied 20 über die Wellenteile 24 und 26 die Nebenpleuel 13 und 15 bewegen und so die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse gemeinsam einstellen kann.
Bezugszeichenliste
10 Stelleinrichtung
12 Nebenpleuel
13 Nebenpleuel
14 Stellwelle
15 Nebenpleuel
16 Stellwelle
17 Nebenpleuel
18 Drehachse 20 Stellglied
22 Stellglied
24 Wellenteil 26 Wellenteil
28 Verbindungswelle
30 Durchtrittsöffnung

Claims

Patentansprüche
1. Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, mit wenigstens drei Brennräumen, welche jeweils ein variabel einstellbares Verdichtungsverhältnis aufweisen, und mit einer Stelleinrichtung (10), mittels welcher die
Verdichtungsverhältnisse der Brennräume variabel einstellbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse eines ersten der Brennräume und eines zweiten der Brennräume gemeinsam mittels zumindest eines dem ersten und dem zweiten Brennraum gemeinsamen ersten Stellelements (14, 20) der Stelleinrichtung (10) und unabhängig von dem mittels zumindest eines zweiten, dem dritten
Brennraum zugeordneten Stellelements (16, 22) der Stelleinrichtung (10) variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis des dritten Brennraums variabel einstellbar sind.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbrennungskraftmaschine einen vierten Brennraum mit einem mittels der Stelleinrichtung (10) variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis aufweist, wobei auch dem vierten Brennraum das dem dritten und dem vierten Brennraum gemeinsame zweite Stellelement (16, 22) zugeordnet ist, mittels welchem die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse des dritten und des vierten Brennraums gemeinsam und unabhängig von den gemeinsam mittels des ersten, dem ersten und dem zweiten Brennraum zugeordneten Stellelements (1 , 20) variabel einstellbare Verdichtungsverhältnisse des ersten und des zweiten Brennraums variabel einstellbar sind.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (14, 16, 20, 22) jeweilige, an jeweiligen Lagerelementen um jeweilige Drehachsen relativ zu den jeweiligen Lagerelementen und relativ zueinander drehbar gelagerte Stellwellen (14, 16) umfassen, über welche die zugeordneten Verdichtungsverhältnisse durch Drehen der jeweiligen Stellwellen (14, 16) variabel einstellbar sind.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stellwellen (14, 16) zumindest im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind, wobei eine der Stellwellen (14, 16) zumindest bereichsweise als Hohlwelle ausgebildet ist, in welcher die andere Stellwelle (14, 16) zumindest bereichsweise aufgenommen ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stellelemente (14, 16, 20, 22) jeweilige Stellglieder (20, 22), insbesondere Stellmotoren, umfassen, mittels welchen die jeweilig zugeordneten
Verdichtungsverhältnisse variabel einstellbar sind.
Verbrennungskraftmaschine nach den Ansprüchen 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Einstellen der jeweiligen Verdichtungsverhältnisse die jeweiligen Stellwellen (14, 16) mittels der jeweiligen Stellglieder (20, 22) um ihre jeweiligen Drehachsen (18) antreibbar sind.
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