可變壓縮比發動機的雙作用活塞的制作方法

可變壓縮比發動機的雙作用活塞的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種往復活塞式內燃發動機，該往復活塞式內燃發動機借助于一個調節機構具有至少一個可調節地可變的壓縮比，該調節機構包括：在一個連桿軸承孔中或在連桿的一個銷軸承孔中安排的至少一個偏心件，用于改變該連桿的有效長度；該偏心件的具有一個調節汽缸的調節路徑，沿著該調節路徑該偏心件能夠借助于通過一個桿件起作用的扭矩而移動，該調節汽缸與該桿件相耦合，其中該桿件在一個調節汽缸和該偏心件之間提供連接，其中該調節汽缸是用于該偏心件的唯一的調節汽缸并且具有一個雙側作用的活塞，該活塞由兩側被流體加載。
【專利說明】
可變壓縮比發動機的雙作用活塞
技術領域
[0001] 本發明設及一種具有借助于調節機構可變的壓縮比的往復活塞式內燃發動機。此 夕h提出了一種用于調節該具有可變的壓縮比的往復活塞式內燃發動機的壓縮比的方法。
【背景技術】
[0002] 從DE 102005055199 Al已知一種具有借助于調節機構可變的壓縮比的往復活塞 式內燃發動機。該往復活塞式內燃發動機包括在一個連桿(或活塞巧由承孔中或在連桿的一 個曲柄(或曲軸巧由承孔中安排的至少一個偏屯、件，用于改變該連桿的有效長度。存在該偏 屯、件的一個調節路徑，沿著該路徑該偏屯、件能夠借助于通過連桿的移動引起的、起作用的 扭矩而移動;并且存在至少一個可變的阻力，該阻力作用于該偏屯、件的調節移動并且實現 該偏屯、件的經減震的調節移動。在此，該連桿的有效長度應理解為:在通過安排該對應的偏 屯、件W及在該偏屯、件中安排的、用于行程改變和由此產生的壓縮比改變的孔來劃定界限的 情況下，運指的是從活塞銷的孔到曲柄銷的孔所得到的該連桿的長度。在此，該連桿的有效 長度通過該偏屯、件的位置改變而改變。該偏屯、件的位置改變實現了在活塞和汽缸蓋之間的 距離的增大和減小。該偏屯、件的調節路徑優選與基于該偏屯、件的旋轉所得到的那個路徑一 致。為此，該偏屯、件優選可旋轉地支承。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于，減小用于生產往復活塞式內燃發動機的耗費，其中該連桿的 有效長度是可調節地可變的。
[0004] 該目的通過根據本發明的往復活塞式內燃發動機W及通過根據本發明的、用于改 變在該往復活塞式內燃發動機中的可變壓縮比的方法實現。從對應的從屬權利要求及還從 說明書可知其他有利的構型和改進方案。所提出的獨立權利要求限定本發明的不同的變 體，但不局限于運些變體。而是能夠通過說明書W及還有其他實施方式來補充和/或代替對 應的實施方式，W及還能夠省去對應的實施方式。
[0005] 提出了一種往復活塞式內燃發動機，該往復活塞式內燃發動機借助于一個調節機 構具有至少一個可調節地可變的壓縮比，該調節機構包括在一個連桿軸承孔中或在連桿的 一個曲柄軸承孔中安排的至少一個偏屯、件，用于改變該連桿的有效長度;并且由此為了改 變壓縮比，包括該(改變壓縮比的）偏屯、件的具有一個調節汽缸的調節路徑，沿著該調節路 徑該偏屯、件能夠借助于通過一個桿件（Ges巧nge)起作用的扭矩而移動，該調節汽缸與 該桿件相禪合，其中該桿件在一個調節汽缸和該偏屯、件之間提供連接，其中該調節汽缸是 用于該偏屯、件的唯一的調節汽缸并且具有一個雙側作用的活塞，該活塞從兩側被流體加 載。根據本發明，被動地實現該調節，其方式為，在該往復活塞式內燃發動機運行時，通過選 擇性地打開和/或關閉在該活塞兩側的汽缸腔室實現該偏屯、件的方向選擇性的調節打開 (Verstellfreigabe)。為此需要氣體側和慣性質量側的力，運些力在行程移動時作用于該 活塞。
[0006] 現在通過使用僅一個唯一的調節汽缸，用于生產所需要的耗費少了很多。此外減 少了為了能夠組裝該連桿所需要的部件的數目。使用一個唯一的、具有雙加載的活塞的調 節汽缸的另一個優點在于如下可能性，能夠在分立的步驟中W及也在整個調節路徑上實現 該偏屯、件的調節W及由此該壓縮比的改變。
[0007] 在連桿方面，該往復活塞式內燃發動機優選具有如下構型，其中該桿件具有至少 一個在該偏屯、件處的較接點、一個中間活節和一個在該調節汽缸處的較接點。通過一個小 的角度范圍（然后在該偏屯、件處的較接點在該角度范圍上移動），該桿件在該調節汽缸的范 圍內發生的側向移動相對于該桿件原本的軸向移動變得僅非常小。提出的是，該側向移動 是如此小的，使得借助于圍繞在該調節汽缸中的桿件的彈性密封件也能夠永久地實現雙加 載的活塞。在此，該活塞應具有球狀的或球形的外表面，經過該外表面該活塞(在適當時借 助一個密封元件)密封地貼靠在該汽缸內壁處。
[0008] 根據一個構型提出的是，該雙側作用的活塞在每側處用一種流體加載。優選的是， 在該活塞的每側處用油加載，該油例如被提供用于潤滑該連桿。
[0009] 該(支撐)活塞的剛性的活塞桿在調節該偏屯、件時線性地移動。在此，在活塞桿和 偏屯、件之間的距離發生改變，其中該偏置應在動力上補償。運可W通過在活塞桿和偏屯、件 之間的一個（中間）轉向臂、在活塞桿和偏屯、件之間的一個螺栓-長孔連接件實現，或者也 可W通過在該活塞桿和該偏屯、件之間的一個偏屯、件連接件實現。運些動力上的解決方案全 部用于避免或最小化作用到該活塞桿上的橫向扭矩。
[0010] 另一個構型提出，該雙側作用的活塞至少在一側上用一種氣態的流體加載。運例 如允許，該氣態的流體能夠完全壓實在該活塞的一側上并且由此形成一個緩沖器。如果例 如在該調節汽缸中的雙加載的活塞的運一側被阻擋，則該氣態的流體避免該活塞加載在一 個末端止動件上。
[0011] 還優選的是，該雙側作用的活塞至少在兩側上分別被施加壓力。通過設定在該調 節汽缸中的活塞上的壓力差能夠由此設定該偏屯、件的移動方向。優選的是，移動的開始通 過該壓力差被啟動，例如通過克服在該調節汽缸中的活塞的保持力、尤其在實際上在其他 情況下設置的鎖定解除之后。如果然后W如下方式精細地設置該壓力差，使得在一個位置 中的慣性通過例如（除其他外)作用到該桿件和該偏屯、件上的摩擦力而變得高于該起作用 的壓力差，則該活塞保持在該調節汽缸中的一個位置中并且能夠W此方式設定一個期望的 壓縮比。
[0012] 另一個構型進而提出，該雙側作用的活塞至少在一側上被施加抽吸力。該抽吸力 例如能夠如下產生，例如通過累效應在該調節汽缸的一側上抽吸一種流體、尤其一種液體。 因此，另一個力能夠例如在該調節汽缸中在不同的時間點分別作用到該雙側作用的活塞上 (還具有不同的符號），即作為壓力或作為抽吸力。
[0013] 此外，優選利用的是，慣性力或氣體壓力基于經過該曲軸產生的轉動而作用在該 連桿處。運些慣性力或氣體壓力同樣作用到該活塞處并且能夠在至少向一個方向上啟動該 偏屯、件的移動。原理上，在一個單獨的汽缸中能夠利用與氣體壓力和慣性力的反作用相關 的效應，W便由此向一個方向W及還有向另一個方向來啟動該移動。
[0014] 根據一個改進方案提出的是，設置至少一個可變的減震阻力，該減震阻力作用在 該偏屯、件的調節移動上并且實現該偏屯、件的至少一個經減震的調節移動。該阻力能夠安排 在運些流體管線之一中，該流體管線與該雙側作用的活塞處于流體連接。運也可W是例如 允許改變管線橫截面的滑動件、閥或其他器件。該阻力還可W例如通過一個彈性的緩沖器 形成，該緩沖器例如沿著該偏屯、件或該活塞的一個調節路徑安排在該調節汽缸中。
[0015] 此外在一個構型中提出，該調節機構可W用作單循環調節機構。
[0016] 另一個構型提出，該調節機構可W用作多循環調節機構。
[0017] 另一個構型提出，該調節機構能夠在一個單循環調節機構和一個多循環調節機構 之間變換。為此例如能夠提出的是，能夠選擇和使用不同的機構，W移動該活塞。運能夠使 用慣性力和氣體壓力，也可W替代性地或補充性地例如使用油壓。
[0018] 根據一個改進方案提出的是，該調節機構能夠實現一個中間位置，用于設定處于 最小的和最大的壓縮比之間的中間壓縮比。
[0019] 此外，根據本發明的另一個構思(該構思與關于該往復活塞式內燃發動機的構思 相聯系但也與之獨立），提出了一種用于改變在該往復活塞式內燃發動機中的可調節的壓 縮比的方法，該往復活塞式內燃發動機具有一個往復活塞的連桿，該連桿在一個末端處包 括一個連桿軸承孔并且在另一個末端處包括一個曲柄銷軸承孔，并且其中在該曲柄銷軸承 孔中或在該連桿軸承孔中支承的至少一個偏屯、件旋轉并在此改變該連桿的有效長度，其中 通過調節在該連桿處的唯一的調節汽缸的一個雙作用活塞來實現該偏屯、件的旋轉，其中一 個可變的壓力差作用于該活塞，該壓力差的改變實現該偏屯、件的移動方向的改變。
[0020] 因此，根據一個構型能夠提出的是:通過與該偏屯、件禪合的一個有效連接，借助于 向一個第一減震體積中導入第一推動力或借助于向一個第二減震體積中導入第二推動力， 產生該偏屯、件向一個第一終止位置中或向一個第二終止位置中的經減震的移動，同時改變 該壓縮比。
[0021] 該第一和該第二減震體積例如能夠安排在該調節汽缸中，例如在該調節汽缸的一 個對應的末端區域中彼此對置。另一個構型例如能夠設及該活塞的構造。該活塞例如能夠 具有一個第一子活塞和一個第二子活塞，運些子活塞彼此相連接。因此，例如能夠在運些子 活塞的每個處安排一個相應的減震體積。
[0022] 此外例如提出，該壓縮比的改變至少在下死點之前43°的曲軸角度和下死點之后 48°的曲軸角度之間的范圍內啟動。該示例性地提及的范圍優選地設置為用于直列發動機 (Reihenmotor)。在該往復活塞式內燃發動機具有另一種構造的情況下（例如是一個V發動 機），其他范圍是優選的。
[0023] 優選的是，該壓縮比的改變的激活由一個控制件機械地傳輸到該連桿上。運允許 例如能夠免除電氣的或電子的致動器。通過機械傳輸尤其還可能的是，使此類器件能夠安 排在一個引導油的區域中，例如在該發動機殼體的內部。
[0024] 根據另一個構型提出，實施調整W便調節該偏屯、件的位置。在此例如能夠通過檢 測該活塞的位置或還檢測該桿件的一部分來施加至少一個控制件，尤其還施加一個調節回 路。
[0025] 另一個構型提出，該偏屯、件在單循環內的操作向多循環內的操作之間轉換，或者 反向地轉換。在單循環中，一次性地實現該活塞的調節。在多循環中，經過多個步驟、經過多 個循環實現該活塞的調節。在此，一個循環理解為活塞通過不同的階段(如壓縮、膨脹)的過 程。在4階段循環(例如奧托進程或柴油進程）中，該循環由此包括所經過的4個階段。而單循 環中的調節實現地非常便利，但是為此可能帶來更高的加速度值;而在能夠經過一個更大 的角度范圍來調節該偏屯、件時，經過多個循環的調節是優選得。為了更小的調節，優選地選 擇單循環。此類的調節通過一個控制設備獲得。該控制設備優選地具有關于該活塞的當前 位置的信息。但是在該控制設備中還可W存在另一個信息，該信息能夠導出該壓縮比。如果 通過待爭取的額定壓縮率已知例如燃燒室活塞在該汽缸中在上死點中的額定位置，則該控 制設備可W決定：W何種方式占據該額定位置。運例如可W取決于實際負載點，也可W取決 于額定負載點。
[0026] 此外可W提出，實現對該偏屯、件的連續操作。進而存在如下可能性，實現對該偏屯、 件的不連續操作。在連續地操作該偏屯、件的情況下，在該往復活塞式內燃發動機的每個操 作點改變時相應地調節(例如跟蹤或預先調節)該偏屯、件，W便使該壓縮比適配于一個新的 操作點。不連續的操作意味著，要檢測究竟是否超出了關于實際壓縮比和額定壓縮比之間 的偏差的闊值，并且然后才能W例如跟蹤的方式實現適配。
[0027] 根據本發明的另一個構思，提供一種具有連桿的VCR活塞發動機，其中該連桿具有 一個壓縮活塞。該連桿具有一個用于調節該壓縮活塞的調節機構。該調節機構具有在該連 桿的唯一的支撐汽缸中的唯一的支撐活塞，其中該支撐汽缸與一條第一控制管線相連接， 一種介質經過該控制管線流入該支撐汽缸中并從中流出W調節該支撐活塞，其中至少一條 另外的第二管線通入該支撐汽缸中W至少用于該介質的流出從而調節該支撐活塞。
[0028] 優選地，該第一控制管線在該支撐汽缸的底部中通入，W便使介質能夠通過流入 或流出而流入該支撐汽缸中或從該支撐汽缸中流出。為此，該VCR活塞發動機例如如下地構 型，運正如例如分別從DE 10 2005 055 199 AUDE 10 2011 056 298 AUDE 10 2012 014 917 AUDE 10 2011 108 790 AUDE 10 2010 061 360 AUDE 10 2010 061 359 AUDE 10 2010 061 361 Al和/或DE 10 2008 005 467 Al得知的，在本公開的范圍內在(具有壓 縮活塞的偏屯、調節的）連桿、該調節機構和該支撐汽缸或支撐活塞的可能的構造和其操作 方面參考了運些文件。在此必須注意的是:在那里示出的兩個支撐汽缸和其對應的功能現 在根據本發明組合成具有(唯一的）支撐汽缸和唯一的支撐活塞的一個唯一的（支撐)活塞 單元/(支撐)汽缸單元，該支撐活塞在兩側起作用。
[0029] 使用一個唯一的支撐汽缸不僅能夠實現兩級調節，而且能夠實現從兩級地長度可 變的連桿出發拓展出至少一個另外的級，或者設置為無級地進行調節。該另外的級例如能 夠通過至少一條額外的第二控制管線實現，不同于用于兩級系統的該第一控制管線（該第 一控制管線優選在一個支撐活塞的底部處通入），該第二控制管線優選側向地通入該支撐 汽缸中，優選能夠安排在該支撐汽缸的一個沖程區域中。一個改進方案提出，在該VCR活塞 發動機中，該第二控制管線沿著該配屬的支撐活塞的活動路徑通入該支撐汽缸中。在該支 撐汽缸中的支撐活塞的下邊緣在此能夠用作控制邊緣(Steuerkante)。通過該支撐汽缸的 鎖定件的取決于幾何形狀的控制，能夠根據一種構型省去該系統的通過致動器的高耗費的 調節。通過至少一條額外的控制管線、例如在該支撐汽缸的末端區域(該末端區域相對于具 有第一控制管線的底部是反向的）中的一條第二控制管線、優選例如在該支撐汽缸(其中支 承慣性力）的沖程區域中的一條第=控制管線，實現了例如該系統的自調整的功能。長度級 的轉換、即該壓縮活塞的對應的位置的轉換優選通過一個開關器實現，該開關器例如可W 選擇性地始終解鎖僅一條控制管線并且關閉所有其他的控制管線。
[0030] 運些控制管線能夠分別W孔的形式裝入該連桿中。在生產(例如注塑)時，該連桿 也能夠具有預定為通道的孔。運些控制管線的后續的制造也是可能的。通過其他生產方法 (例如燒結、3D打印或其他方法）同樣能夠將運些控制管線安排在該連桿中。另一個構型提 出，該控制管線的一部分安排在該連桿處，例如作為在該連桿外部安排的管線。在此，運可 W是待后續安裝的管線，也可W是整合地制成的管線。
[0031] 該VCR活塞發動機的另一個構型提出，該支撐汽缸能夠分別使至少兩條控制線路 匯入一個對應的支撐汽缸部分中W便對應的介質的流入和流出。為此，該支撐汽缸例如通 過該可移動的活塞劃分成兩個子支撐汽缸。例如通過該活塞的允許的調節路徑劃分該支撐 汽缸還允許視為兩個子支撐汽缸，即該雙側作用的活塞的每側形成一個子支撐汽缸。優選 的是，在每個子支撐汽缸中有至少一條第一控制管線和與之分離的一條第二控制管線匯 入。然后，第一和第二控制管線優選地安排在該支撐活塞的活動路徑之外。還優選的是，沿 著該控制活塞的活動路徑安排有至少一條另外的控制管線。例如，在一個子支撐汽缸中的 該第一控制管線安排在該控制活塞的底部區域中，而該至少一條第二控制管線對置地安排 為與該支撐活塞分離地通入。沿著該支撐活塞的該活動路徑可W安排一條或多條第=控制 管線。優選的是，該第=控制管線W如下高度側向地匯入該支撐汽缸中，該高度處于該支撐 活塞的活動路徑的=分之一和=分之二之間的范圍內。如果有兩條第=管線側向地匯入該 支撐汽缸中，則運兩條控制線路之一例如在包括該活動路徑的前一半的區域內并且該另一 條控制管線在包括該活動路徑的后一半的區域內匯入該支撐汽缸中。如果多于兩條第=控 制管線側向地匯入該支撐汽缸中，則根據一個構型，運些第S控制管線沿著該活動路徑等 距離地安排。另一個構型提出，運些第=控制管線沿著該活動路徑分別W相對彼此不同的 距離側向地匯入該支撐汽缸中。W此方式，例如能夠實現該壓縮活塞的四級或多級調節。優 選的是，在支承慣性力的那個子支撐汽缸的區域中比在另一個子支撐汽缸中多匯入至少一 條控制管線。
[0032] 優選的是，該VCR活塞發動機W如下方式構造，使得在該支撐汽缸中的該支撐活塞 打開或阻擋該第=控制管線。由此，該具有一個邊緣的支撐活塞不僅能夠用作控制活塞。而 是除了完全打開和完全關閉該側向的匯入管線外，該支撐活塞還能夠僅部分地打開或關閉 一條側向匯入的控制管線。
[0033] 另一個構型提出，該VCR活塞發動機具有一個開關器，該開關器與該第二或該第S 控制管線相連接，其中該控制管線借助于該開關器被打開或關閉。該開關器優選是該調節 機構的部件并且尤其優選安排在該連桿處或安排在該連桿中。根據一個構型，該開關器能 夠允許或中斷介質(尤其該活塞發動機的油)流入對應的支撐汽缸中或從對應的支撐汽缸 中流出。優選使用一個多向閥作為開關器，通過該多向閥例如能夠同時連接多條控制管線。 該閥系統例如能夠包括3/2向閥、3/3向閥、4/2向閥或還有4/3向閥，尤其例如從DE 10 2012 020 999可知的閥系統，在本公開的范圍內在此方面參考了該文件。因此例如能夠設置一個 唯一的開關器，該開關器根據位置來確保該對應的介質流入該支撐汽缸或該子支撐汽缸中 或從中流出。該開關器尤其能夠通過激活或解除激活一條控制管線（該控制管線側向地通 入運些支撐汽缸之一中）獲得該可偏屯、地調節的壓縮活塞的一個中間位置。
[0034] 另一個構型提出，該VCR活塞發動機具有在一個致動單元中嵌入的開關器，相對于 該第一控制管線的關閉和打開，該致動單元提供用于該第二或第=控制管線的開關器的獨 立致動。
[0035] 另一個構型提出，該VCR活塞發動機具有嵌入到一個致動單元中的開關器，該致動 單元提供彼此獨立的致動用于分別打開和關閉第一和第二及第=控制管線，尤其也用于每 個子支撐汽缸。
[0036] 優選的是，該VCR活塞發動機設置有一個控制單元，該控制單元分別協調第一和至 少第二及第=控制管線的打開和關閉，W設定不同的壓縮比。
[0037] DE 10 2012 014 918和DE 10 2012 020 999分別說明了VCR系統和致動單元，借 助于運些VCR系統和致動單元能夠實現VCR發動機的機械致動。在此處所提出的發明的公開 范圍內，關于該連桿、關于通過可調節的壓縮活塞實現的連桿的功能、關于該調節系統W及 還有該致動單元完全參考了運兩個申請文件。
【附圖說明】
[0038] 從W下附圖得知其他有利的構型和改進方案。但是，從附圖得知的特征不局限于 該單獨的構型。而是能夠將一個或多個構型的一個或多個特征彼此相聯系，但是也能夠將 其與關于本發明的其他構型的上文概括說明的特征相聯系。因此，W下構型用于展示本發 明的不同的可能性，但是不希望將運些可能性局限于運些構型。在附圖中：
[0039] 圖1和2示出了具有一個唯一的支撐活塞單元/汽缸單元的連桿的示意性圖示，該 支撐活塞單元/汽缸單元位于使該連桿與該壓縮活塞相禪合的偏屯、件的兩個調節位置中，
[0040] 圖3示出了具有僅一個唯一的支撐活塞單元/汽缸單元的調節機構的第二實施例， [0041 ]圖4示出了一個可能的支撐活塞單元/汽缸單元的第一構型，
[0042] 圖5示出了一個可能的支撐活塞單元/汽缸單元的第二構型，W及
[0043] 圖6示出了一個可能的支撐活塞單元/汽缸單元的另一個構型。
【具體實施方式】
[0044] 圖IW示意性的視圖示出了具有可偏屯、地調節的壓縮活塞2的連桿1。一個偏屯、件3 與一個唯一的支撐活塞單元/汽缸單元4相禪合，該支撐活塞單元/汽缸單元具有在該連桿1 中的一個支撐汽缸5，該支撐汽缸具有一個雙側作用的支撐活塞6。通過該支撐活塞6經過桿 件7(由活塞桿8和轉向臂9組成)與該偏屯、件3的連接，該壓縮活塞2相對于該連桿1進行調節 并且由此該配屬的汽缸的壓縮比發生改變。該支撐活塞6能夠緩沖力，運些力通過桿件7由 該壓縮活塞2出發經過該偏屯、件3作用到該支撐活塞上。為此在所示的構型中，該桿件7至少 具有在該偏屯、件3處的一個第一較接點10、該（中間）轉向臂9和在該支撐活塞6處的一個第 二較接點11。通過一個小的角度范圍（在該偏屯、件3處的較接點10在該角度范圍上移動），該 桿件7在該支撐汽缸5的范圍內發生的側向移動相對于該活塞桿8原本的軸向移動變得僅非 常小。提出的是，該側向的移動為如此小，使得借助于一個密封件12、優選在該支撐汽缸5 (作為該壓縮比的調節汽缸）中圍繞該支撐活塞桿8的一個彈性密封件也能夠實現使該雙加 載的、唯一的支撐活塞6長期運轉良好。圖2示出了根據圖1的、具有另一個偏屯、件轉動位置 的連桿。
[0045] 根據一個構型，在該支撐活塞6處的該第二較接點11是剛性的；運意味著，該支撐 活塞6與該轉向臂9牢固地、即非較接地彼此相連接(參見活塞桿和偏屯、件根據圖3的禪合， 其中該活塞桿8通過一個螺栓-長孔連接件13與該偏屯、件3相禪合;或者圖3a，其中通過一個 偏屯、件連接件實現活塞桿8和偏屯、件3的禪合，其方式為，使得在活塞桿8和偏屯、件3之間的 連接螺栓偏屯、地支承在該偏屯、件3處）。在所有運些情況下，在調節該偏屯、件3時和由此在改 變該連桿的有效長度時，確保對活塞桿8和偏屯、件3的偏置的動力學補償。
[0046] 另一個構型提出，在該支撐活塞6和該活塞桿8之間可能產生移動、尤其旋轉移動。 由此，通過旋轉該偏屯、件3尤其在沿著該密封件12的活塞桿8的摩擦方面能夠使該角度影響 最小化。
[0047] 此外，通過示意性地示出的閥14、15存在如下可能性:通過開口 16、17來影響流體 (氣體和/或液體）向該支撐汽缸5中或向在該支撐活塞6的兩側的汽缸子腔室18、19中的流 入和流出。關于通入該支撐汽缸5的底部中的閥，例如從DE 10 2005 055 199 Al可知一種 可能的構型，在本公開的范圍內參考了該文件。
[0048] 根據一個構型，雖然可W借助于一個或多個致動器來提供該系統的高耗費的調 節，但是優選避免該調節。正如下文說明的，為此可W優選地使用所提供的解決方案，W便 能夠利用該系統處的作用力和力矩。
[0049] 該位于下部的汽缸腔室/子腔室19承擔對由氣體壓力導致的力矩的支承，而位于 其上的、上部的汽缸腔室/子腔室18接收由慣性質量力導致的力矩。因此下面該支撐汽缸5 的運兩個汽缸腔室/子腔室18、19被稱為"GKS"(氣體壓力側)和"MKS"(慣性力側）。兩個汽缸 腔室/子腔室18、19能夠在需要曲軸軸承或銷軸承的情況下用油填充，其中配屬于每個汽缸 腔室/子腔室18、19的一個閥、優選逆止閥阻止油的流出。通過例如一個3/2向開關閥，運些 GKS腔室或MKS腔室18、19能夠選擇性地打開。由閥、尤其逆止閥和開關閥組成的組合形成一 個液壓的自由輪，該自由輪的運動方向是可選擇的。在經選擇地設定一個高的壓縮比(也稱 為"6_高"）的情況下，數學上正作用于該偏屯、件的力矩支承在該GKS腔室19的該油柱上。在 該設定中，由慣性力引起的、數學上負作用的力矩通過對該支撐活塞6的直接的、機械的止 動接觸被傳輸到該連桿1上。在設定一個低的壓縮比（簡稱"ej貯'）的情況下，該比率被替 換。設定"ej貯'的積極的副作用是，在該設定下通常較高的氣體壓力現在不再支承在該油 柱上并且因此在該汽缸腔室/子腔室中的油壓保持在一個較低的水平上。
[0050] 在一個改進方案中，對于3點連桿或多點連桿（即通過偏屯、件來占據=個或更多 個轉動位置之一的連桿），對應于額外地可調節的壓縮級，額外的中間位置也是可行的。由 中間位置和和終止位置組成的總和可W對應于壓縮級的數目并且由此對應于控制管線和 控制通道的數目，其中在運些位置中的每個位置中的一個開關器(優選機械的開關器)要么 通過其本身來打開要么通過一個閥來打開優選正好一個控制通道或控制管線，并且關閉另 外的控制通道或控制管線。
[0051] 例如能夠通過一個機械的開關器實現關閉相應的控制通道或控制管線。在此，該 機械的開關器基本對應于在DE 10 2005 055 199 Al中所示的工作方式和在DE 10 2012 014 918.2中所述的工作方式。代替于機械地操作該機械的開關器，也可W考慮液壓的開關 器(運些液壓的開關器例如通過壓力脈沖來控制）W及所有其他類型的開關器，只要運些開 關器能夠提供上述所需數目的開關位置。
[0052] 圖4W-個放大圖示示出了圖1至3中的支撐汽缸5。正如通過箭頭所指示的，流體 從該上部的汽缸腔室/子腔室18流出，而流體在該下部的汽缸腔室/子腔室19中流入。該支 撐活塞6在該偏屯、件3的方向上移動并且當在配屬的燃燒室汽缸中的該偏屯、件旋轉時，壓縮 比被提高。壓縮比的改變表示為A e。然后通過該桿件7和該偏屯、件3的實施，該壓縮比的改 變W對應的傳動比導致了在該壓縮活塞2處的壓縮比改變。
[0053] 圖5示出了圖4中的該支撐汽缸5,該支撐汽缸具有在運些汽缸腔室/子腔室18、19 中的相反的流入和流出情況。現在，流體進入到該上部的汽缸腔室/子腔室18中，而該流體 從該下部的汽缸腔室/子腔室19流出。由此，該偏屯、件3能夠通過該桿件7實施其旋轉運動并 將該壓縮活塞2例如移動到在該上部的壓縮活塞死點(OT)中的壓縮率較小的位置中。
[0054] 圖6示出了具有=條單獨的控制管線的支撐汽缸實施方式，運些控制管線側向地 匯入并且在一條管線中匯入該底部處。根據所示構型能夠實現不同的開關順序。在該構型 中，如下調節是可行的：
[0055] a)從ej氏向6_中W及從e_中向e_高調節
[0化6] b)不經過6_中，從ej氏向e_高調節 [0057] (3)從￡_高向￡_低調節
[0058]在該所示的實施方式中同樣可行的是，從e_高向e_中調節。運處于先前提及的、 所設置的開關狀態下，即 [0化9] e_ 高；
[0060]完全液壓關閉的慣性力汽缸MKS，兩條管線、即第一和第二控制管線20、21是關閉 的
[0061 ] ￡_ 中；
[0062] 部分液壓關閉的慣性力汽缸，在該底部中匯入的通道作為慣性力汽缸和氣體壓力 汽缸的控制管線22是關閉的
[0063] E-局：
[0064] 完全液壓關閉的氣體壓力汽缸，該氣體壓力汽缸的兩條控制管線、即第=和第四 控制管線22、23是關閉的。
[00化]該互連例如能夠實現:該活塞也經過運些側向的匯入管線之一運動。運例如能夠 實現:通過激活該第二和該第四控制管線21、23能夠實現該活塞的移位，其中該第=管線22 與之相反地被動地保持。運些閥14、15、24、25用于選擇性地打開和關閉運些單獨的控制管 線。
[0066] 此類互連的優點在于，能夠使用一種非常簡單的線路。因此，能夠借助于一個機械 的開關器來實施此類的線路圖。該開關器例如僅縱向地移動。此類的互連也可W借助于一 個旋轉式移動的開關器來實施。其他示例性的構型還可W提供如下可能性：
[0067] 用于一個第=開關位置的致動器例如提供了推移該開關器的一個止擋件。該推移 例如能夠通過該開關過程、或者通過一個致動單元提前實現。
[0068] 存在如下可能性：W如下方式設計兩個開關器位置，使得代替=個開關器位置僅 剩余兩個位置，但是運兩個位置能夠取決于開關方向實現=個開關狀態。
[0069] 該開關器的順序的構型例如允許使用一個旋轉開關器。該開關器的順序的構型還 允許通過一個機械的鎖入件形成一個中間位置，該中間位置例如避免了油通過一個控制通 道進一步流出。
[0070] 此外，存在如下可能性，避免(優選在回路技術上)吸入空氣。可能的是，例如空氣 能夠經過一條控制線路進入，即當該控制管線無意地接收空氣時。此類非受控的空氣可能 在該系統中產生干擾。為了抵消運種情況，一方面可W設置一個空氣排出口。為此優選的 是，在結構上在該系統中設置一個收集點，空氣、尤其還有夾帶的氣泡在該收集點處聚集。 然后通過該收集點，能夠例如通過一條閥線路排出所收集的空氣。還可W提出的是，存在其 他的通風口，空氣能夠通過該通風口從該系統中流出。替代性地但也是補充性地能夠提出 的是，避免(尤其在結構上避免、例如通過一個閥來避免)空氣鉆入該系統中。為此，例如可 W在該控制線路中設置一個改造的逆止閥。該逆止閥優選整合到一個上述的回路中。然后 通過一個此類的開關器存在如下可能性:除了實現該控制管線的互連外，還避免吸入空氣。
[0071]所示實施方式僅示例性地示出了不同的可能性，但不由此排除其他構型。
[007。附圖標記清單 [007；3] 1 連桿
[0074] 2 壓縮活塞
[00對 3 偏屯、件
[0076] 4 支撐活塞單元/汽缸單元
[0077] 5 支撐氣缸
[007引6 支撐活塞
[0079] 7 桿件
[0080] 8 支撐活塞桿
[0081 ] 9 轉向臂
[00劇 10較接點
[008；3] 11較接點
[0084] 12密封件
[00化]13螺栓-長孔連接件
[0086] 14 閥
[0087] 15 閥
[008引 16 開口
[0089] 17 開口
[0090] 18汽缸子腔室(MKS腔室）
[0091] 19汽缸子腔室(GKS腔室）
[0092] 20控制管線
[0093] 21控制管線
[0094] 22控制管線 [00巧]23控制管線
[0096] 24 閥
[0097] 25 閥。
【主權項】
1. 具有可變的壓縮比的往復活塞式內燃發動機，具有 -至少一個連桿(1 )，該連桿具有一個曲軸軸承孔和一個活塞軸承孔， -在該連桿（1)的該曲軸軸承孔或該活塞軸承孔處的至少一個偏心件（3)，用于將該連 桿(1)與一個曲軸或一個壓縮活塞(2)機械地連接， -其中通過扭轉該偏心件(3)能夠改變該連桿(1)的有效長度及由此改變該壓縮比， -一個液壓的和/或氣動的活塞單元/汽缸單元(4)，該活塞單元/汽缸單元具有在該連 桿（1)中形成的一個汽缸(5)和在該汽缸(5)中安排的、雙側作用的一個活塞(6)，在該活塞 兩側分別安排有一個汽缸子腔室（18,19)，該汽缸子腔室分別具有至少一個開口（16,17)， 以及 -一個桿件(7 )，該桿件鉸接在該偏心件(3)處， -其中該活塞(6)通過該桿件(7)與該偏心件(3)處于動力學有效連接，并且 -其中該偏心件(3)能夠通過選擇性地打開在該汽缸(5)中形成的兩個汽缸子腔室（18， 19)中的至少一者的開口（16,17)來獨立地調節并且能夠通過關閉這兩個汽缸子腔室（18， 19)中的至少一者的開口（16,17)來鎖定在其當前的調節位置中。2. 根據權利要求1所述的往復活塞式內燃發動機，其特征在于，該活塞(6)具有一個剛 性的活塞桿(8)，該剛性的活塞桿形成該桿件(7)并通過一個螺栓-長孔連接件（13)與該偏 心件(3)機械地耦合。3. 根據權利要求1所述的往復活塞式內燃發動機，其特征在于，該活塞(6)具有一個剛 性的活塞桿(8)，該剛性的活塞桿形成該桿件(7)并通過一個偏心連接件與該連桿（1)的曲 軸軸承孔的該偏心件(3)相連接。4. 根據權利要求1所述的往復活塞式內燃發動機，其特征在于，該活塞(6)具有一個剛 性的活塞桿(8 )，一個轉向臂(9)與該剛性的活塞桿鉸接地連接，該轉向臂鉸接在該偏心件 (3)處，其中該活塞桿(8)和該轉向臂(9)形成該桿件(7)。5. 根據權利要求1至4之一所述的往復活塞式內燃發動機，其特征在于，該雙側作用的 活塞(6)在每側用一種液體加載。6. 根據權利要求1至4之一所述的往復活塞式內燃發動機，其特征在于，該雙側作用的 活塞(6)至少在一側上用一種氣態的流體加載。7. 根據前述權利要求之一所述的往復活塞式內燃發動機，其特征在于，該雙側作用的 活塞(6)至少在兩側上分別被施加壓力。8. 根據前述權利要求之一所述的往復活塞式內燃發動機，其特征在于，設置有至少一 個尤其可變的減震阻力，該減震阻力實現該偏心件(3)的經減震的調節移動。9. 根據權利要求1至8之一所述的往復活塞式內燃發動機（1)，其特征在于，設置為在一 個單循環內調節該偏心件(3)。10. 根據權利要求1至8之一所述的往復活塞式內燃發動機（1 )，其特征在于，能夠在多 循環內調節該偏心件(3)。11. 根據前述權利要求之一所述的往復活塞式內燃發動機（1)，其特征在于，該偏心件 (3)能夠占據在適當時的多個中間位置之一，這些中間位置用于設定處于最小的和最大的 壓縮比之間的中間壓縮比。12. 用于改變根據前述權利要求之一所述的往復活塞式內燃發動機的壓縮比的方法， 其中在該往復活塞式內燃發動機運行期間，通過選擇性地分別同時和/或交替地打開和關 閉位于該活塞(6)兩側的至少一側的汽缸子腔室（18,19)的該開口（16,17)來實現該偏心件 (3)的自動調節，并且通過關閉這些汽缸子腔室（18，19)中的至少一者的該開口（16，17)來 使該偏心件(3)保持在其當前的調節位置中。13. 根據權利要求12所述的方法，其特征在于，通過與該偏心件（3)耦合的一個有效連 接件借助于向一個第一減震體積中導入第一推動力或借助于向一個第二減震體積中導入 第二推動力，產生該偏心件(3)向一個第一終止位置中或向一個第二終止位置中的經減震 的移動，同時改變該壓縮比。14. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，該壓縮比的改變至少在下部的往 復活塞死點UT之前45°和下部的往復活塞死點UT之后45°之間的范圍內啟動。15. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，該壓縮比的改變的觸發由一個控 制件機械地傳輸到該連桿(1)上。16. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，實施調整以便占據該偏心件(3) 的一個位置。17. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在該偏心件（3)在一個單循環內 的可移動性向該偏心件(3)在多循環內的可移動性之間轉換，或者反向地轉換。18. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，該偏心件(3)無級地移動。19. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，該偏心件(3)階躍地移動。
【文檔編號】F16C7/06GK105909380SQ201610101110
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月24日
【發明人】烏韋·沙夫拉特
【申請人】Fev有限責任公司