用于具有可变压缩比的内燃机的液压的自由轮的制作方法
【专利说明】用于具有可变压缩比的内燃机的液压的自由轮
[0001]本发明涉及一种往复式活塞内燃机，具有液压的调节机构，该调节机构被分配给连杆并且包括至少一个布置在连杆轴承孔中或连杆的活塞销座孔中的偏心轮，其用于借助于调节机构改变连杆的有效长度来调整在往复式活塞内燃机的至少一个缸中的燃烧的至少一个可变压缩比。
[0002]由现有技术中已知有不同的方法用于可变压缩比。在使用可变调节的发动机部件下尤其描述以下可能性:
具有可变长度的连杆，
具有可变压缩高度的活塞，和具有可变曲柄半径的曲轴。
[0003]除了其它方面以外，所有这些技术手段都旨在实现一种可变的压缩。
[0004]为了改变发动机的运动学上的有效长度，即连杆长度，压缩高度或曲柄半径，已知不仅有伸缩式的部件而且有偏心式的支承。部分地在一些解决方案中应用“将发动机力用于调节”的作用原理。在此情况下将作用于偏心支承上的或者伸缩式部件上的力用于调节。调节到希望的位置上在此应该一方面尽可能快速地但是另一方面没有损伤地和不产生相当大的噪声地进行。在实验研宄中已经显示，虽然在小连杆孔中的偏心轮从一个终端位置到另一个终端位置的调节可以在一个工作循环内实现，但是在到达机械的终端止挡时发生部件的损伤。其结果是，调节过程必须被减速并且延伸到多个工作循环以外，这可以称为多循环原理。这又需要一种装置，它防止非人愿的反向调节，即一个自由轮，其中，自由轮方向必须能够切换。这种可切换的自由轮可以通过一种液压系统实现。用于实现这种可切换的自由轮的已知系统的共同之处是，具有两个支持室，它们可以支持力或力矩并且防止非人愿的反向调节。这种支持室可以构造成往复式活塞或旋转活塞。由DE102005055199中描述了已知长度可变的连杆，用于实现可变的压缩，缩写为VCR。自由轮方向的切换在此情况下通过交替地打开或关闭两个支持缸来实现，其中，为了控制出现的机油流动，使用一个3/2换向阀。这个换向阀在以下的图中借助于图1详细解释，它显示了液压线路图，如其在DE102005055199使用的那样。此外参见该文献的内容，以便说明VCR机构的基本结构。
[0005]这样实施的VCR系统具有以下缺点:
a.在调节期间存在大的机油体积流需求用于填充正在扩展的支持缸。为了提供该相当大的瞬时体积流，需要在曲轴的曲柄销中的足够大的尺寸的供给孔以及在连杆轴承中供给槽。特别地，在连杆轴承中的槽削弱了轴承承载能力。反过来这意味着，调节速度必须被强烈地限制，以便即使以小的供给管路系统也能够可靠地对扩展的支持缸进行供给。
b.在止回阀之前存在连杆轴承的供给压力。在填充扩展的支持缸期间，通过止回阀流动的机油体积流在止回阀上产生压力降。调节速度的最大值此时必须如此程度地被限制，即机油压力在止回阀之后在支持缸中仍然位于机油的蒸气压力以上，以避免空穴作用。在设计的结构中已经显示，这种空穴作用标准已经比脉冲标准更早地起作用，即由于支持缸在机械的末端止挡上的过大的冲击速度导致的机械破坏。
c.如果系统已经占据它的终端位置，那么继续有机油体积流从供给系统中取出。这例如在当在图1中示出的左边的支持活塞已经到达它在下方的终端位置时，是这种情况。此时来自供给系统的机油继续通过止回阀流入左边的支持缸并且从那里经由3/2换向阀流入曲轴箱中。
[0006]本发明的目的是，实现更快速的切换并且由此降低对发动机的机油管理的影响。
[0007]该目的通过一种具有权利要求1的特征的往复式活塞机以及一种具有权利要求1的特征的方法来实现。其它的有利的设计方案和扩展方案由随后的从属权利要求给出。但是由各个从属权利要求给出的特征不限于各个设计方案。相反，由主权利要求以及从属权利要求的一个或者多个特征可以通过以下的说明中的一个或者多个特征来具体指定或者也可以由其替换。尤其是目前的权利要求应该理解为仅仅是用文字表达本发明的第一种尝试，而不是想由此限制本发明。不同的设计方案中的一个或多个特征也可以结合形成其它的扩展方案。
[0008]建议，在调节机构的液压缸之间在连杆中设置内部的机油再循环。优选地，在该内部的机油再循环中经由可控制的阀或阀线路实现从一个液压缸到另一个液压缸的溢流。
[0009]如果从阀或阀线路，例如3/2换向阀出来的机油不释放到曲轴箱中，而是再次输入到供给系统中，这可以避免或减少所述缺点。在这一点上应该为此引入术语“内部机油传送”。
[0010]建议一种具有液压的调节机构的往复式活塞内燃机，其中，为该液压的调节机构分配一个连杆并且该液压的调节机构包括至少一个布置在连杆轴承孔中或连杆的活塞销座孔中的偏心轮，其用于通过借助于调节机构改变连杆的有效长度来调整在往复式活塞内燃机的至少一个缸中的至少一个可变压缩比，其中，调节机构包括具有在第一流体室中的第一活塞的第一液压缸和具有在第二流体室中的第二活塞的第二液压缸，和液压缸借助于一种流体运行并且借助于至少在第一液压缸中的第一活塞的运动实施至少一个可变压缩比的调整，其中，第一和第二流体室与在第一活塞在第一液压缸中运动期间用于流体在第一和第二流体室之间的直接的往或返流动的第一流体管路连接，其中，第一流体管路布置在连杆中。按照一个设计方案第一流体管路在一个端部处与第一流体室连接和在另一个端部处与第二流体室连接。
[0011]第一流体管路优选地通过一个或多个孔产生，该孔实现流体的通流。在此情况下，第一流体管路的至少一个区段也可以以通道的形式构造，其中，该通道沿着连杆的一个部件的分离面延伸。因此，可以在该部件的第一半部分中布置该通道的第一半和在第二半部分中布置该通道的第二半，它们相互上下放置时可以一起形成一个孔。因此，这例如可以设置在与活塞销座孔相邻的区域中。
[0012]优选地，在第一流体管路中布置一个阀系统，借此中断在第一流体管路中的流体流。阀系统可以例如包括3/2，3/3，4/2或4/3换向阀。
[0013]另一个设计方案例如规定，一个流体供给系统连接到第一流体管路上，由此在第一活塞在第一液压缸中运动时附加需要的流体量流入第一流体室中和第一液压缸中的第一流体室中的过剩的流体量流入流体供给系统中并且流体供给系统包括流体容器，在其中收集过剩的流体量和从其中供给附加需要的流体量，其中，流体供给系统直接地连接到第一流体管路上或经由第二流体管路连接到第一流体管路上，第二流体管路是第一流体管路和流体供给系统之间的一个连接部分。
[0014]流体容器和尤其是流体供给系统布置在连杆中。
[0015]第一流体管路用于流体在液压缸之间的往或返流动和必要时附加地用于来自流体供给系统的流体。相反，第二流体管路被设置只用于来自流体供给系统的流体。
[0016]此外建议一种往复式活塞内燃机，其中，第一活塞和第二活塞具有不同大小的活塞面和第一和第二液压缸相应地具有不同大小的横截面。
[0017]另一个设计方案规定，连杆中的第一流体管路具有第一液压的阻力，通过它流体的往或返流动被节流。例如可以由此限制在调整至少一个可变压缩比时的速度。优选地，为此设置一个孔板(隔板)。它允许影响调节速度。
[0018]例如在第一流体管路中安装止回阀，以便在第一流体管路中的某一个在其处布置该止回阀的位置上将流体的往或返流动限制在一个方向上。由此第一流体管路可以具有多个分支，它们分别从阀出发延伸到或者一个或者另一个液压缸。
[0019]液压的阻力的特征可以例如如下描述:相对于例如摩擦制动器，借助于液压的阻力限制偏心轮旋转速度已经具有与速度成比例的制动作用的优点。作为阻力不仅可以使用节流阀而且可以使用孔板以及这两个的组合。使用孔板具有优点，即在体积流和压力差之间的关系与温度只有很小的依赖性。由此机油温度对调节时间的影响也很小。在一个实施的系统中，从压力加载的支持缸直到曲轴箱或直到扩展的支持缸的路段的通流特性位于在一个纯的节流阀流动和一个纯的孔板流动之间的特性。尽可能小的温度依赖性可以由此实现，即通向和来自阻力的所有的管路在尽可能大的程度上减小节流，也就是说提供相应地大的