具有支持活塞的活塞式發(fā)動機的制作方法
【專利說明】具有支持活塞的活塞式發(fā)動機
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有可變壓縮沖程的活塞式發(fā)動機，也被稱為"可變壓縮比"活塞 式發(fā)動機、或簡稱為VCR活塞式發(fā)動機，并且涉及一種用于改變活塞式發(fā)動機中的壓縮沖程 的方法。該活塞式發(fā)動機優(yōu)選地是道路車輛的內(nèi)燃發(fā)動機、并且因此優(yōu)選地具有帶有相應(yīng) 調(diào)整機構(gòu)的至少兩個氣缸。該活塞式發(fā)動機的連桿不僅具有偏心地可調(diào)整的壓縮活塞、還 具有至少一個支持活塞，該支持活塞經(jīng)由調(diào)整系統(tǒng)對該壓縮活塞的偏心調(diào)整提供支持。
[0002] 使活塞式發(fā)動機以盡可能最優(yōu)化的方式可利用于不同范圍內(nèi)的這種要求具有的 影響尤其是，活塞沖程應(yīng)是可變地可調(diào)整的。以此方式，活塞沖程可以按適合于該活塞式發(fā) 動機的每次使用情況的方式來改變。如果該活塞式發(fā)動機進而在不同范圍例如負(fù)載范圍內(nèi) 運行，則這也可以通過對沖程的調(diào)整并且因此對所得的壓縮比的調(diào)整而實現(xiàn)。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，針對運行過程中壓縮比的變化存在多種不同的解決方案。例如，DE 10 2007 040 699 A1提出了一種磁性解決方案。然而，本發(fā)明所基于的最初解決方案是從 例如10 2005 055 199 A1中給出的活塞式發(fā)動機出發(fā)。所述文獻的內(nèi)容在此針對本披露的 范圍被引用，因為可能使用的活塞式發(fā)動機和具體連桿的基本構(gòu)造以及基本調(diào)整方法是源 自所述文獻。
[0004] 本發(fā)明的目的是使得能夠在一般活塞式發(fā)動機的情況下在壓縮比變化期間實現(xiàn) 改善的調(diào)整特征。
[0005] 該目的是通過具有權(quán)利要求1的特征的活塞式發(fā)動機并且通過具有權(quán)利要求15的 特征的方法來實現(xiàn)的。另外的有利實施例和改進從另外的權(quán)利要求中顯現(xiàn)，這些權(quán)利要求 各自提出了獨立的解決方案還以及特定解決方案彼此的組合。此外，這些權(quán)利要求中的一 個或多個特征可以是與來自其他權(quán)利要求、來自說明書、和來自附圖的一個或多個特征可 互換的。這些權(quán)利要求構(gòu)成了描述本發(fā)明的第一構(gòu)想，而并不由此限制本發(fā)明自身。
[0006] 提出了一種具有可變壓縮沖程的活塞式發(fā)動機，包括
[0007] -曲軸，
[0008] -與該曲軸共同旋轉(zhuǎn)的至少一個連桿，其中該連桿具有小的和大的孔眼，
[0009]-壓縮活塞，優(yōu)選地燃燒室活塞，該活塞被安排在該連桿上并且是通過偏心件和調(diào) 整系統(tǒng)、優(yōu)選地調(diào)整聯(lián)動裝置而偏心地可調(diào)整的，其中該調(diào)整系統(tǒng)是由至少一個支持活塞 支持的，該支持活塞是在該連桿的支持氣缸中可移動的，
[0010] 其特征在于
[0011] -該支持氣缸和該支持活塞形成了特定(gezielten)泄漏路徑。
[0012] 該支持活塞被支撐在該支持氣缸中的介質(zhì)上。該介質(zhì)優(yōu)選地是也在活塞式發(fā)動機 的其余部分中的其他位置處使用的潤滑劑。因此，偏心件優(yōu)選地被安排在小的連桿軸承孔 眼中，其中該壓縮活塞被旋轉(zhuǎn)地安排在該偏心件中。該活塞式發(fā)動機可以具有被安排在曲 軸上的一個或多個此類連桿。原則上，可以如現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)討論的DE 10 2005 055 199 A1中所述的、或者如DE 10 2012 014 917 A1或DE 10 2011 108 790 A1中所述的進行調(diào) 整，在這方面并且還在活塞式發(fā)動機的和與支持氣缸和支持活塞一起的連桿的調(diào)整和構(gòu)造 方面，特此在本披露的背景下對這些文件的全部內(nèi)容進行援引。
[0013] 雖然支持氣缸接收對支持活塞進行支撐的介質(zhì)，但是與該支持氣缸相互作用的支 持活塞將該支持氣缸的內(nèi)容劃分為例如用介質(zhì)填充的支持室和調(diào)整室，在將要進行對該壓 縮活塞的偏心調(diào)整時該支持活塞移動至該調(diào)整室中。然而，該調(diào)整室優(yōu)選地不填充該介質(zhì)， 但該調(diào)整室也至少部分地填充有該介質(zhì)的實施例也是可能的。該調(diào)整室優(yōu)選地填充有空 氣?，F(xiàn)在提供的是，優(yōu)選地針對該介質(zhì)在該支持氣缸與該支持活塞之間提供一條特定泄漏 路徑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過該泄漏路徑及其特定調(diào)整，例如能夠防止該支持活塞隨時間進程更進 一步地縮回并因此導(dǎo)致不希望的偏心率調(diào)整。另外一個優(yōu)點例如可以是通過該特定泄漏路 徑來提供通風(fēng)。例如，如果在該支撐介質(zhì)中集聚了泡沫或者氣泡，則通過該特定泄漏路徑能 夠使流動繞過支持氣缸與支持活塞之間的空隙。
[0014] 該泄漏路徑優(yōu)選地僅是間歇性地開放的。例如，間歇性打開可以是與支持活塞的 移動相關(guān)聯(lián)的。在一個實施例中，在該支持活塞分別在第一方向上并且還在相反的第二方 向上移動的過程中，該泄漏路徑至少部分地被特定打開。這可以是例如在整個移動過程中 或者僅在一部分移動過程中的情況。該泄漏路徑可以例如在其整個長度上同時被打開。然 而所述泄漏路徑也可以分段地或逐漸地打開。該泄漏路徑就其在支持活塞與支持氣缸之間 的輪廓而言還能夠經(jīng)歷一定的隨意性。例如，該泄漏路徑形成的方式可以取決于這種移動。 在此，該泄漏路徑具體是由支持氣缸和支持活塞的幾何形狀、以及它們在軸向方向上和在 徑向方向上相對于彼此的相對移動來限定的。相反，另外一個實施例通過該介質(zhì)必須沿其 流動的預(yù)定的固定路徑提供了對該泄漏路徑的限定。關(guān)于該泄漏路徑的這兩個實施例也可 以彼此組合。因此支持活塞與支持氣缸之間的不同區(qū)域各自能夠不同地限定泄漏路徑。
[0015] 可以與描述的其他實施例一起或與之獨立地使用的另外一個實施例提供了一種 活塞式發(fā)動機，其中支持活塞被提供成在支持活塞與支持氣缸之間沒有分開的密封元件、 并且在沒有密封元件的情況下沿著該支持氣缸移動。
[0016] 利用沒有密封元件的支持活塞的一個優(yōu)點是例如將支持活塞與支持氣缸之間的 摩擦最小化。這例如在切換次數(shù)方面、特別在低的發(fā)動機速度下、并且特別地還在"高ε" (即，高的壓縮比）的方向上是有利的，因為在這種情形下該調(diào)整系統(tǒng)進行調(diào)整所依賴的慣 性力僅僅是低的。
[0017] 限定的泄漏路徑的優(yōu)選構(gòu)型例如是如下進行的：
[0018] 對偏心件環(huán)形空隙的空隙泄漏而言，將以下等式作為基礎(chǔ)：
[0019]
[0020] 其中dm=密封點的平均直徑，h =空隙高度，1 =密封點的長度，η =動態(tài)黏度，并且 e =偏心率。
[0021] 該支持活塞與該支持氣缸之間的直徑差的大小被確定成使得泄漏保持非常低但 是該活塞不能發(fā)生堵塞。在此，該泄漏路徑將由于支持活塞的移動而改變。通過對支持活塞 與支持氣缸之間的配合的適當(dāng)配置，能夠?qū)崿F(xiàn)無需在支持活塞與支持氣缸之間的分開的密 封器件。
[0022] 在一個改進方案中提供的是，可以接受該支持氣缸相對于總的移動行程(等于該 支持機構(gòu)的沖程）下沉(Einsacken)l% "·2%或更多。相應(yīng)地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，例如在大約30mm支 持活塞沖程的情況下大約0.3mm的下沉沒有導(dǎo)致壓縮活塞的偏心率歪曲到以下程度:在永 久重復(fù)的情況下最終導(dǎo)致壓縮活塞的位置完全不正確。
[0023] 支持活塞與支持氣缸之間的直徑差優(yōu)選地為此目的、例如在氣體力側(cè) (Gaskraftseite)是相對于支持氣缸的公稱直徑為大致0.1%···0.2%。在此，氣體力側(cè)是以 下側(cè):在連桿的移動過程中由于起作用的燃燒和在內(nèi)燃發(fā)動機的情況下的膨脹而例如作為 壓力作用在壓縮活塞上、并且還作為在氣體力的作用方向上的調(diào)整力而作用在支持活塞 上。例如，對14mm的直徑而言，提供了大致0.025mm的直徑間隙。
[0024] 在一個實施例中，例如提供的是，該支