带有液压控制装置的长度能调节的连杆的制作方法

发明涉及一种用于活塞式发动机的长度能调节的连杆，其中，连杆具有用于容纳活塞销的第一连杆和用于容纳曲轴轴颈的第二连杆，其中，通过带有液压控制阀的液压控制装置能沿连杆的纵向方向调节活塞销和曲轴轴颈之间的距离，并且其中，液压控制阀具有控制缸和在控制缸内能移动地受引导的能施加以压力的控制滑块和至少一个排放阀。此外，本发明涉及这种长度能调节的连杆的用途和带有长度能调节的连杆的活塞式发动机。

背景技术：

在带有往复活塞的内燃机中，人们努力改变运行期间的压缩比并且使其与发动机的相应的运行状态相匹配，以提高内燃机的热效率。随着压缩比的升高，热效率升高，但是过高的压缩比可能导致活塞式发动机意外的自燃。燃料的这种过早燃烧不仅导致不安静的运转和所谓的发动机爆震，而且还可能导致发动机的部件损坏。在部分负荷范围内自燃的风险较低，因此可以实现更高的压缩比。

为了实现可变压缩比(vcr)存在不同的解决方案，使用这些解决方案来改变曲轴的曲柄销的方位或往复活塞的活塞销的方位，或改变连杆的有效长度。在此，分别存在用于连续和不连续的部件调节的解决方案。活塞销和曲轴轴颈之间的距离的连续的长度调节使得将压缩比平滑地调节到相应的工作点成为可能并且以此实现内燃机的最佳效率。相比之下，在连杆长度的带有几个级的不连续调节的情况中实现构造和运行技术的优点，并且与常规的活塞式发动机相比尽管存在明显的效率改进仍实现了相应的节省消耗和降低排放。

在ep1426584a1中描述了用于活塞式发动机的压缩比的不连续调节，其中与往复活塞的活塞销连接的偏心轮实现了压缩比的匹配，其中偏心轮在枢转区域的相应的终止位置中的固定通过机械锁定实现。相比之下，de102005055199a1公开了一种长度能调节的连杆，以其可以实现不同的压缩比，其中通过两个缸-活塞单元和所提供的发动机油的液压压力差将偏心轮固定到位。

wo2013/092364a1示出了带有伸缩状的相互内嵌可移动的连杆部分的长度能调节的连杆，其中一个连杆部分具有调节活塞而第二连杆部分具有缸，调节活塞被布置为在所述缸内可纵向移动。此缸-活塞单元通过带有与机油压力有关的控制阀的液压控制装置被提供以发动机油，以调节连杆的长度。

wo2015/055582a2描述了另一个伸缩状的长度能调节的连杆，其中设在第一连杆部分内的调节活塞将缸分成两个压力室，所述两个压力室被液压控制装置提供以发动机油。此缸-活塞单元的两个压力室通过止回阀被提供以发动机油，其中发动机油分别仅存在于处于压力下的压力室内。如果将长度能调节的连杆处于较长位置，则位于上部的压力室中无发动机油，而下部的压力室则完全充满发动机油。在运行期间由于燃气力和惯性力，连杆交替地受到拉力和压力载荷。在连杆的长位置中，通过与调节活塞的上止挡的机械接触来承受拉力。因此连杆长度不变。起作用的压力通过活塞表面被传输到充满发动机油的下压力室上。因为此压力室的止回阀阻止发动机油的回流，所以发动机油的压力升高使得连杆沿此方向被液压锁止。连杆长度也不变。在长度能调节的连杆的短位置中，缸-活塞单元中的关系反转。下压力室是空的，而上压力室充满发动机油。对应地，拉力导致上压力室中的压力升高和长度能调节的连杆的液压锁止，而调节活塞的机械止挡则承受压力。

此长度能调节的连杆的连杆长度可以通过排空两个压力室之一来分两级被调节，其中分别将两个止回阀的一个通过对应的回流通道桥接在来流通道内。发动机油通过此回流通道在压力室和发动机油供给部之间流动，以此使相应的止回阀不起作用。两个回流通道通过液压控制装置的取决于油压的控制阀打开和关闭，其中总是使得一个回流通道打开而另一个回流通道关闭。用于切换两个返回通道的促动器由发动机油的提供压力被液压地控制，其中通过连杆中对应的液压流体通道和第二连杆孔眼中的曲轴轴颈的轴承来提供发动机油。通过促动器使与相应的回流通道相关的排放阀打开或关闭，其中通常通过例如复位弹簧来自动将排放阀复位。然后，通过利用作用在连杆上的惯性力和燃气力将以发动机油填充的压力室有目的地排空来进行连杆长度的主动调节，其中另一个压力室通过所属的止回阀被提供以发动机油并且被液压锁止。

在运行中，连杆始终被交替地加载以拉力和压力，使得在压力室和在通往直至控制阀的排放阀的所属的液压线路内产生超过300巴的膨胀的液压介质压力。此外，用于控制两个回流通道的液压控制装置的功能，除了对不同部件的低公差和用于界定不同的压力区域的高效密封件外，还要求通过连杆内对应的液压介质通道向控制阀和压力室可靠地提供以处于压力下的发动机油。由此，通常导致对于连杆的部件的很高的要求，也包括对液压控制装置的部件的要求，而且还对于控制阀的功能方式提出了很高的要求。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供类属的长度能调节的连杆的改进的构造和功能。

此任务根据本发明通过如下方式解决，即至少一个排放阀与无过压的排流通道连接，以便将从长度能调节的连杆的压力室流出的液压介质输出至环境。与常规的长度能调节的连杆(为了快速填充液压调节装置的压力室，发生排放阀排导至压力室的处于压力下的供油通道内或在液压控制装置的共同的控制压力线路内)相比，设有无过压的排流通道实现了将从压力室流出的液压介质完全导出至环境，并且以此也实现了对于液压介质排流的更好的控制，例如通过将无过压的排流通道根据应用定尺寸。此外，使用活塞式发动机的被用作液压介质的发动机油实现了长度能调节的连杆的连续的冷却和调温。这降低了长度能调节的连杆的热负荷以及特别是液压控制装置的部件的热负荷，并且以此提高了此长度能调节的连杆的可实现的运行时间。恰好在频繁地调节连杆的长度的情况中，将从第一压力室中流出的液压介质用于填充第二压力室导致长度能调节的连杆的升温，特别是液压控制装置的发热，这是因为在液压系统中在液压介质流入和流出时产生的热保留在系统内。在根据本发明的长度能调节的连杆的构造中，通过无过压排流通道与环境连接的排放阀实现将此热导出，并且通过从活塞式发动机的油路新鲜添加的发动机油实现了长度能调节的连杆的均匀的调温。

在合适的设计中，可以设有两个能由控制滑块操纵的排放阀，其中，每个排放阀分别与无过压的排流通道连接，以便将从长度能调节的连杆的所属的压力室流出的液压介质输出至环境。在此，设有两个能够由能液压操纵的控制滑块操控的排放阀实现了在排放阀的关联操纵时的液压控制阀的简单的结构，特别是控制滑块的简单的结构。因为两个排放阀分别与无过压的排流通道联接，所以在液压介质从相应的压力室的流出以及为压力室供给以液压介质特别是供给压力的液压介质之间不存在相互作用。此外，在控制滑块上也仅需要密封位置。两个排放阀与各一个无过压的排流通道的连接可以此外保证从液压控制装置的可靠的热导出和对于长度能调节的连杆的良好的调温。有利地，两个排放阀能够交替地被控制滑块操纵。这实现了液压控制装置的可靠的功能，即配属的压力室的交替的填充以及连杆在被调节的长度位置上的可靠的定位。

优选的实施方式规定，液压控制阀具有复位弹簧，以便将控制滑块保持在第一初始位置中或复位到第一初始位置中，其中，复位弹簧优选围绕控制滑块布置。换言之，复位弹簧优选至少部分地包围控制滑块。复位弹簧实现在液压控制装置中提供两个不同的切换位置，而无需主动的复位机构、附加的压力室或供应线路。由此可以保持低制造成本，同时提高运行安全性。此外，此复位弹簧能够以简单的方式与不同的控制压力匹配，而不必改变液压控制装置甚至是长度能调节的连杆的整体构造。在此，复位弹簧围绕控制滑块的布置降低了控制阀所需的空间，同时也降低了制造成本。

一种特别的变体规定，控制滑块具有居中布置的控制活塞，其中，两个排放阀布置在能沿控制滑块轴线的方向运动的控制活塞的两侧上。控制活塞的居中布置实现了液压控制阀以及因此液压控制装置的简单构造。此外，控制阀的部件因此可以从两侧快速且容易地安装，以此可以省去部件的复杂且嵌套式的构造和布置。

为了简单组装连杆或快速安装液压控制阀，两个排放阀可以与控制滑块的控制滑块轴线同轴布置。在此，排放阀的布置涉及排放阀内的阀体的打开方向。此外，同轴布置涉及阀体的打开方向的空间方向，从而也包括两个排放阀的轴线平行的布置。

在替代的实施方案中，两个排放阀被布置为倾斜于控制滑块轴线、优选垂直于控制滑块轴线。排放阀的此倾斜布置实现了液压控制阀的更紧凑的结构形式，并且因此也使连杆的整体尺寸更小，从而对应地降低了质量。此外，通过排放阀的倾斜布置，可以最小化对液压控制阀的其他部件的干扰影响，并且可以考虑液压介质通道中的液压介质的惯性和液压控制装置的部件的负面影响。

另一构造方案规定，控制滑块具有控制活塞，所述控制活塞布置在控制滑块的第一端部上并且具有布置在控制滑块的第二端部上的切换轮廓，其中，两个排放阀能借助切换轮廓交替地操纵。这种带有头部侧的控制活塞和脚部侧的切换轮廓的蘑菇状的控制滑块实现了通过长度能调节的连杆中的单独的开口将液压控制阀在一侧安装。此外，这种控制滑块允许预安装多个部件或整个控制阀，以此降低了制造成本。控制滑块的脚部侧的切换轮廓除了可以简单和交替地操控排放阀外，还可以在排放阀的行程运动中直接传输控制滑块的轴向运动。在此，切换轮廓可以被设计为带有凹陷或突起的中空滑块的扁平部，以便关联地控制至少两个排放阀。

长度能调节的连杆的一个实施例规定设有两个连杆部分，其中第一连杆部分具有第一连杆孔眼而第二连杆部分具有第二连杆孔眼，并且其中第一连杆部分能相对于第二连杆部分沿连杆的纵向方向运动，优选能够以能伸缩的方式运动，用以调节活塞销和曲轴轴颈之间的距离。与带有偏心轮的连杆相比，两个沿连杆的纵向方向能相互运动的连杆部件实现了长度能调节的连杆的稳定结构和安全且持久的运行。在此，可以设有至少一个与液压控制装置液压连接的缸-活塞单元，以使第一连杆部分相对于第二连杆部分运动，其中，第一连杆部分与缸-活塞单元的调节活塞连接，而第二连杆部分具有缸-活塞单元的缸孔，特别是用于容纳第一连杆部分的调节活塞。这除去长度能调节的连杆的很稳定的结构外也实现了简单和廉价的连杆部分，其中，第一连杆部分的调节活塞优选直接与活塞杆连接，并且连杆头部与第一连杆孔眼连接，而第二连杆部分具有壳体，在所述壳体内除缸孔外还设有液压控制装置。

此外，本发明涉及带有液压控制阀的长度能调节的连杆在活塞式发动机中的应用，其中，控制装置的液压控制阀具有控制缸，在控制缸内能移动地受引导的能施加以压力的控制滑块和至少两个排放阀，其中，两个排放阀分别与无过压的排流通道连接，以便将从长度能调节的连杆的压力室流出的液压介质输出至环境。至少两个排放阀与无过压的排流通道的联接实现了液压介质从长度能调节的连杆的可靠的导出，并且实现了从活塞式发动机的所属的发动机油路的新鲜的较冷的液压介质的必需的提供以用于连杆的重新的长度调节，并且因此实现了将长度能调节的连杆充分冷却和调温到活塞式发动机的运行温度。另外，通过活跃的液压介质交换避免了液压控制装置的污染和积垢。

在另一方面中本发明涉及一种活塞式发动机，所述活塞式发动机带有：至少一个发动机缸，在发动机缸中运动的往复活塞、在发动机缸中的至少一个能调节的压缩比以及与往复活塞连接的根据前述实施方案的长度能调节的连杆。活塞式发动机的所有往复活塞优选地装配有此类的长度能调节的连杆，并且长度能调节的连杆的控制装置与活塞式发动机的机油液压器件连接。在取决于相应的运行状态对应地调节压缩比时，此活塞式发动机的燃料节省可以是明显的。通过与液压控制阀的至少一个排放阀连接的无过压的排流通道，从长度能调节的连杆的压力室流出的液压介质可以直接输出至环境，并且因此在功能可靠性良好的同时，也实现液压控制装置或整个长度能调节的连杆的充分的调温。

附图说明

在下文中将根据示例的附图更详细地解释本发明的非限制性的实施方案。各图为：

图1示出根据本发明的部分剖开的长度能调节的连杆的示意图，

图2示出根据本发明的部分剖开的长度能调节的连杆的另一实施方案的示意图，和

图3示出图1或2中的长度能调节的连杆的示意图，其中带有液压控制装置的示意性图示。

具体实施方式

在图1中的示意图中示出的长度能调节的连杆1包括两个能伸缩地相互间能运动的连杆部分2、3。在图1中的长度能调节的连杆1的图示中布置在下方的靠下的连杆部分2具有大的连杆孔眼4，长度能调节的连杆1利用大的连杆孔眼4支承在活塞式发动机的曲轴(未示出)上。为此，在靠下的连杆部分2上还布置有轴承壳5，所述轴承壳与靠下的连杆部分2的同样被设计为轴承壳状的靠下的区域形成大的连杆孔眼4。

轴承壳5和靠下的连杆部分2通过连杆螺栓(示意性地以虚线图示)相互连接。靠上的连杆部分3具有带有小的连杆孔眼7的连杆头部6，该小的连杆孔眼容纳活塞式发动机中的往复活塞的活塞销(未示出)。连杆头部6与活塞杆8连接，并且通过活塞杆8与长度能调节的连杆1的在此被设计为缸-活塞单元10的调节装置的调节活塞9连接。在此，连杆头部6通常与活塞杆8拧接或焊接，而调节活塞9和活塞杆8能够一件式地构造。这实现了在靠上的连杆部分3组装之前，将缸-活塞单元的缸盖15和活塞杆8上的杆密封件16以及调节活塞9上的活塞密封件17、18简单且无损坏地布置。

靠上的连杆部分3通过调节活塞9能伸缩地在靠下的连杆部分2内被引导，以便调节往复活塞的容纳在小的连杆孔眼7内的活塞销与活塞式发动机的容纳在大的连杆孔眼4内的曲轴之间的距离，从而因此使活塞式发动机的压缩比与相应的运行状态匹配。由此可使得能够在部分负载范围内以比在全负载范围中更高的压缩比来运行活塞式发动机并且因此提高了发动机的效率。

在靠下的连杆部分2的壳体11内，在靠上的区域中形成有缸12，缸作为缸孔或缸套被引入到靠下的连杆部分2的壳体11内。在缸12中，靠上的连杆部分3的调节活塞9能沿连杆1的纵向方向a运动地布置，以便与缸12和缸盖15一起形成缸-活塞单元10。在图1中示出调节活塞9处于中心位置中，其中，调节活塞9将缸12分为两个压力室13和14。活塞杆8从调节活塞9延伸通过上压力室14和向上限制壳体11和缸12的缸盖15。在缸盖15上设有围绕活塞杆8的并且将上压力室14相对于环境密封的杆密封件16。布置在调节活塞9上的两个活塞密封件17、18将调节活塞9相对于缸12密封，并且以此使压力室13、14相互间密封。缸盖15的下侧19形成上止挡，调节活塞9在靠上的位置中-即长度能调节的连杆1的长的位置中贴靠在所述上止挡上，而在长度能调节的连杆1的靠下的位置(短位置)中，调节活塞9贴靠在由缸底20形成的下止挡上。

在下文中将根据在图3中图示的液压连接更详细地解释用于对由缸-活塞单元10构造的调节装置进行供应液压控制装置21。两个压力室13、14分别通过分离的液压介质线路22、23和分开的止回阀24、25以及通入到大的连杆孔眼4内的共同的供油通道26与活塞式发动机的发动机油回路连接。如果长度能调节的连杆1处于长位置中，则上压力室14内无发动机油，而下压力室13则被发动机油完全填充。在运行期间，由于惯性力和燃气力使得连杆1交替地被负荷以拉力和压力。在长位置中，通过调节活塞9与缸盖15的下侧19的机械接触来承受拉力。连杆1的长度因此不改变。起作用的压力通过活塞面被传输到填充以发动机油的下压力室13上。因为配属给下压力室13止回阀25防止发动机油的流出，所以发动机油的压力急剧升高并且防止连杆长度的改变。由此，长度能调节的连杆1沿此运动方向被液压锁止。

在长度能调节的连杆1的短位置中，情况正好相反。下压力室13完全被排空，并且通过调节活塞9止挡在缸底20上而机械地承受压力，而上压力室14被填充以发动机油，从而长度能调节的连杆1上的拉力导致上压力室14内的压力升高，并且以此导致液压锁止。

在此所图示的长度能调节的连杆1的连杆长度可以通过将两个压力室13、14中的一个排空并且将压力室13、14的另一个填充以发动机油而两级式地调节。为此，止回阀24、25的各一个被液压控制装置21桥接，使得发动机油可以从直至当前被填充的压力室13、14中流出。相应的止回阀24、25因此不起作用。为此，液压控制装置21包括控制阀34，所述控制阀在此被图示为4/2换换向阀27，其两个能切换的连接部30分别通过节流阀28、29与液压介质线路22、23的其中一个并且此外与压力室13、14中的一个连接。在此，通过发动机油的压力来操纵4/2换向阀27，所述压力通过与供油通道26连接的控制压力线路31被输送到4/2换向阀27。4/2换向阀27的复位通过复位弹簧39实现。

4/2换向阀27的两个能切换的连接部30分别与无过压的排流通道32、33连接，所述排流通道32、33将从压力室13、14被导出的发动机油直接输出到长度能调节的连杆1的环境中。在图3中图示的4/2换向阀27的优选方位中，上压力室14是打开的。为了相应地填充另外的压力室13、14，通过大的连杆孔眼4将新的发动机油输送到供油通道26和所属的止回阀24、25。

在4/2换向阀27的情况中，能切换的连接部30的一个是打开的，使得所属的压力室13、14被排空，而另一个连接部30是关闭的。在由于经由控制压力线路31施加较高的控制压力或者由于在控制压力降低时由于复位弹簧39的复位而改变4/2换向阀27的切换位置的情况下，关闭直至当前地打开的连接部30并且打开直至当前地关闭的连接部。其结果是：处于高的压力下的发动机油从直至当前地以发动机油填充的压力室13经由相应的液压介质线路22、23和所属的节流阀28、29穿过4/2换向阀27的打开的连接部30和排流通道32、33流向环境。同时，通过在连杆1的往复运动期间在活塞式发动机内起作用的惯性力和燃气力在直至当前空的压力室13、14中形成抽吸作用，通过所述抽吸作用将所属的止回阀24、25打开，使得以发动机油填充直至当前空的压力室13、14。随着直至当前被填充的压力室13、14通过打开的连接部30的不断排空，不断将发动机油输送到另一个压力室13、14，以此改变连杆1的长度。

根据长度能调节的连杆1和液压控制装置21的构造以及活塞式发动机的工作状态，可能要求连杆1的多个行程，直至被液压控制装置21阻断的压力室13、14被发动机油完全充满以及另一个打开的压力室13、14被完全排空，并且因此实现了连杆1的长度的最大可能的改变。

在图1中所示的液压控制装置21具有被设计为简单的滑阀的液压控制阀34，所述控制阀带有能在控制缸36中移动的柱形控制滑块35。

在图1和图2中，控制滑块35的运动轴线被图示为基本垂直于连杆1的纵向方向a，并且垂直于(未图示的)曲轴的纵轴线地延伸。因此，控制滑块35在延伸通过连杆1的纵向方向a且垂直于曲轴的纵轴线的平面中运动，所述平面因此基本上处在图1和图2的图平面中。应注意的是，控制滑块35的不同的运动方向也是可能的，例如在所描述的平面中，但是与连杆的纵轴线a成倾斜的角度，沿平行于曲轴的纵轴线的方向，或倾斜于曲轴的纵轴线，和/或倾斜于连杆1的纵轴线a。为清楚起见，这些方向在图中未图示。

控制滑块35具有布置在中心的控制活塞37，所述控制活塞与控制缸36一起形成了由控制压力线路31供给的控制压力室38。在控制活塞37的背对控制压力室38的那侧上在经排导的低压室33内布置了复位弹簧39，所述复位弹簧在控制压力室38内的液压介质的压力降低时将控制活塞37复位到其不受负荷的初始位置。沿控制滑块35的控制滑块轴线的方向，两个控制冲杆40在端侧在控制活塞37上伸出，所述控制冲杆作用到两个与控制滑块同轴布置的排放阀41、42上。在此，控制冲杆40被设计为使得根据控制活塞37的位置将第一排出阀41打开而将对置的第二排出阀42关闭。在控制压力室38中施加高的液压控制压力时，控制活塞37克服复位弹簧39的预紧力沿第一排放阀42的方向被推动。在此，控制冲杆40将弹簧预紧的球形阀体43从阀座44压开。由此，由于该打开的排出阀41，液压介质从上压力室14经由液压介质线路22流入到打开的排放阀41内，并且从排放阀41经由无过压的排流通道32直接流向长度能调节的连杆1的环境中。

在控制压力室38内的控制压力低时，复位弹簧39沿第二排放阀42的方向挤压控制活塞37，使得第一排放阀41又关闭。沿第二排放阀42的方向伸出的控制冲杆40然后在第二排放阀42内将阀体43从阀座44压开，使得处在下压力室13内的发动机油通过液压介质线路23流入到第二排放阀42内，并且从第二排放阀42经由排流通道33被输出到长度能调节的连杆1的环境中。同时，上压力室14可以通过液压控制装置21的止回阀24又被填充以发动机油。如在图3中所示，液压介质线路22、23的连接部30可在排放阀41、42处节流，以避免发动机油从压力室13、14过快地、不受控地流出。

在图2中示出了带有控制阀34的另一种变体的长度能调节的连杆1的截面。在此，实际的控制阀34的结构与图1所示的实施方案非常相似，因此这里将不进行详细讨论。与图1所示的实施方案不同的是，排放阀41、42不与控制滑块轴线同轴布置，而是垂直于所述控制滑块轴线布置。如在图2中所示，沿第一排放阀41的方向伸出的控制冲杆40将第一排放阀41的球形阀体43从阀座44压开。由于该打开的排放阀41，发动机油从上压力室14经由液压介质线路22和排放阀41流入到无过压的排流通道32内。由于排放阀41、42的径向布置，在此实施方案中，排流通道32、33可以沿控制滑块轴线的方向延伸并且相应地是短的且不成角度的。在此，在控制压力室38内的又通过控制压力线路31从大的连杆孔眼4被供给的液压的控制压力降低时，复位弹簧39沿第二排放阀42的方向挤压控制活塞37，使得第一排放阀41又关闭，并且沿第二排放阀42的方向伸出的控制冲杆40将第二排放阀42打开。在此，控制冲杆40的倒角的端部将球形阀体43从其阀座44压到第二排放阀42内并且打开下压力室13，从而发动机油从下压力室13经由液压介质线路23、第二排放阀42和与控制滑块轴线同轴延伸的无过压的排流通道33流到长度能调节的连杆1的环境中。

附图标号列表

1长度能调节的连杆

2靠下的连杆部分

3靠上的连杆部分

4连杆孔眼

5轴承壳

6连杆头部

7连杆孔眼

8活塞杆

9调节活塞

10缸-活塞单元

11壳体

12缸

13压力室

14压力室

15缸盖

16连杆密封件

17活塞密封件

18活塞密封件

19下侧

20缸底

21液压控制装置

22液压介质线路

23液压介质线路

24止回阀

25止回阀

26供油部

274/2换向阀

28节流阀

29节流阀

30连接部

31控制压力线路

32排流通道

33排流通道

34滑阀

35控制滑块

36控制缸

37控制活塞

38控制压力室

39复位弹簧

40控制冲杆

41排放阀

42排放阀

43阀体

44阀座

a纵向方向