长度能调节的连杆，其具有带多个活塞密封件的缸-活塞单元制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的长度能调节的连杆，其具有第一连杆部分、第二连杆部分和至少一个缸‑活塞单元，以便相对于第二连杆部分调节第一连杆部分，缸‑活塞单元包括缸孔、能纵向运动地布置在缸孔中的调节活塞、至少一个设置在缸孔中的压力腔和布置在调节活塞的外器壁与缸孔的内器壁之间的密封装置。在此，密封装置包括至少两个活塞密封件，它们布置在构造在调节活塞的外器壁上的单独的槽中并且与缸孔的内器壁滑动接触。此外，本发明专利技术还涉及一种具有这种长度能调节的连杆的内燃机，以及针对内燃机的长度能调节的连杆的对缸‑活塞单元的应用。

A length-adjustable connecting rod having a cylinder-piston unit with multiple piston seals

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】长度能调节的连杆，其具有带多个活塞密封件的缸-活塞单元
本专利技术涉及一种用于内燃机的长度能调节的连杆，连杆具有第一连杆部分、第二连杆部分和至少一个缸-活塞单元，以便相对于第二连杆部分调节第一连杆部分，缸-活塞单元包括缸孔、能纵向运动地布置在缸孔中的调节活塞、至少一个设置在缸孔中的压力腔和布置在调节活塞的外器壁与缸孔的内器壁之间的密封装置。此外，本专利技术还涉及一种具有这种长度能调节的连杆的内燃机以及针对内燃机的长度能调节的连杆的对缸-活塞单元的应用。
技术介绍
内燃机的、尤其是汽油发动机的热效率依赖于压缩比ε，也就是说压缩前的总体积相对挤压体积的比(ε＝(冲程体积Vh+挤压体积Vc)/挤压体积Vc)。随着压缩比的提升，热效率增加。热效率关于压缩比的升高是递减的，当然在目前常见的值的范围内仍显得相对较强。在实践中，压缩比不能任意地升高，这是因为过高的压缩比将导致由于压力和温度升高所引起燃烧混合物意外自点燃。该过早的燃烧不仅导致不安静的运行和在汽油发动机中发生所谓的爆震，而且也可能导致发动机的构件损坏。在部分负荷范围中，自点燃的风险较低，该风险除了环境温度和压力的影响外还与发动机的运行点有关。因此，在部分负荷范围内能够实行较高的压缩比。因此，在现代的内燃机的开发中，力求使压缩比与发动机的各运行点相匹配。为了实现可变的压缩比(VCR)，存在不同的解决方案，以这些解决方案来改变曲轴的冲程轴颈的位置或发动机活塞的活塞销的位置或改变连杆的有效长度。在此，分别存在有用于连续地和非连续地调节构件的解决方案。连续的调节基于可针对每个运行点调整的压缩比能够实现CO2排放和油耗的最优的减少。而非连续的调节利用两个构造为调节运动的端部止挡的级能够实现结构上和运行技术上的优点，并且尽管如此但与传统的曲柄传动机构相比仍然能够实现在油耗和CO2排放方面的显著节约。文献US2,217,721已描述了一种具有长度能调节的连杆的内燃机，连杆具有两个可相对彼此伸缩式地移动的杆部分，它们一起构成高压腔。为了给高压腔填充和排空发动机油进而为了使连杆的长度变化，设置有具有控制阀的液压的调节机构，控制阀具有弹簧预紧的封闭元件，封闭元件可通过发动机油的压力移动到打开的位置中。EP1426584A1示出了对用于内燃机的压缩比的非连续的调节，其中，与活塞销连接的偏心件能够实现对压缩比的调节。在此，偏心件在枢转范围的一个或另一端部位置中的固定借助机械的锁定部来实现。由DE102005055199A1同样得知一种长度可变的连杆的工作方式，利用它能够实现不同的压缩比。该实现方案在此也经由小的连杆孔眼内的偏心件来实现，该偏心件通过具有可变阻力的两个液压缸固定在其定位中。WO2013/092364A1描述了一种用于内燃机的长度能调节的连杆，其具有两个可相对彼此伸缩式地移动的杆部分，其中，一个杆部分构成缸，而第二杆部分构成长度能调节的活塞元件。在第一杆部分的调节活塞与第二杆部分的缸之间构造有高压腔，高压腔经由具有油通道和与油压有关的阀的液压的调节机构被供给以发动机油。在WO2015/055582A2中示出了一种类似的、具有可伸缩式地移动的杆部分的用于内燃机的长度能调节的连杆。根据WO2015/055582A2，内燃机中的压缩比应通过连杆长度来调节。连杆长度影响燃烧室内的挤压体积，其中，冲程体积通过曲轴轴颈的定位和缸孔来预设。因此，在例如活塞、缸盖、曲轴、气门控制部等的其他几何尺寸相同的情况下，短的连杆将导致比长的连杆更低的压缩比。在所公知的长度能调节的连杆中，连杆长度在两个位置之间以液压方式变化。在此，整个连杆多件式地实施，其中，长度改变通过伸缩机构实现，该伸缩机构可借助双重作用的液压缸调节。通常用于容纳活塞销的小的连杆孔眼与活塞杆连接(可伸缩的杆部分)。所属的调节活塞在缸内轴向可移动地被引导，该缸布置在具有通常用于容纳曲轴轴颈的大的连杆孔眼的连杆部分内。调节活塞将缸分为两个压力腔，即上部的和下部的压力腔。这两个压力腔经由液压的调节机构被供给以发动机油，其中，给压力腔供应发动机油经由对连杆轴承的润滑来实现。为此，需要从曲轴轴颈经由连杆轴承到连杆的并且在那里经由调节机构的止回阀到压力腔的油贯通部。如果连杆处于长的定位中，则在上部的压力腔内无发动机油。而下部的压力腔完全被填充以发动机油。在运行期间，由于气体力和惯性力，使得连杆交替地受到牵拉和挤压。在连杆的长的定位中，拉力通过与调节活塞的上部的止挡的机械接触而被承受。因此，连杆长度不改变。起作用的推压力经由活塞面传递到以油填充的下部的压力腔。因为该腔室的止回阀阻止油回流，所以油压升高，其中，在下部的压力腔内可能出现明显高于1000bar的很高的动态的压力。连杆长度不改变。连杆通过沿该方向的系统压力被液压闭锁。在连杆的短的位置中，关系发生转变。下部的压力腔是空的，上部的压力腔被填充以发动机油。拉力导致上部的压力腔内的压力升高。推压力被机械的止挡所承受。连杆长度可以通过如下方式分两级地调节，即，将两个压力腔中的一个排空。为此，由调节机构分别将入口中的两个止回阀中的一个跨接或打开所配属的返回通道。通过这些返回通道可以使发动机油与压力腔和供给装置之间的压力差无关地排流到曲轴箱内。各止回阀相应地失去其作用。两个返回通道通过控制阀来打开和关闭，其中，总是恰好一个返回通道是打开的，而另一个返回通道是关闭的。用于切换两个返回通道的致动器在此例如以液压的方式通过供给压力来驱控。用于这种连杆的结构空间在轴向和径向上都受到限制。该结构空间沿曲轴方向受到轴承宽度和配重距离限制。沿轴向方向，本就仅存在有在用于支承活塞销的小的连杆孔眼与用于支承曲轴轴颈的大的连杆孔眼之间的结构空间和连杆的可能的调节冲程。在内燃机中由连杆传递的力是相对大的，因此缸-活塞单元的压力腔内的压力也会相当大。鉴于在这种缸-活塞单元中的高的内部压力，所使用的材料的疲劳强度是成问题的，而在较小的结构空间方面，部件的设计结构也是成问题的。用于内燃机中使用的具有缸-活塞单元的长度能调节的连杆的另外的方面是，液压的调节机构通常被供给内燃机的发动机油，发动机油的粘度不仅随着运行温度减少，而且随着运行时间的增加而减少，并且在有害颗粒方面还带到了连杆的调节机构中。除了其在发动机中燃烧而出现的烟灰颗粒之外，经由发动机油还运输了来自发动机制造和加工的铸造残留颗粒或切屑。与发动机油的粘度降低以及通过发动机油运输到调节机构中的颗粒无关地，长度能调节的连杆的调节结构都必须持久地保持可运转性。鉴于用于长度能调节的连杆的缸-活塞单元的压力腔中的明显超过1,000bar的极端的压力差和经由连杆到曲轴上的力传递对内燃机的功率的影响，在传统的长度能调节的连杆中使用了碰触式的密封装置或设计结构上进行构造的密封件。从相应阻断的压力腔的泄漏将导致调节活塞缩进到各自的压力腔中，由此相应于作用到调节活塞上的力和调节活塞的位移而消耗了做功量，这将导致内燃机的功率损失。相应于缸-活塞单元的各自的设计结构，从通过可变的压缩比所引起的内燃机的改进的热效率中减去该功率损失。在具有缸-活塞单元的传统的长度能调节的连杆中，通常使用简单的间隙密封件作为密封装置。与作为碰触式的密封装置防止泄漏的接触式密封件相比，间隙密封件由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长度能调节的连杆(6.1)，所述连杆用于内燃机(1)、尤其是用于汽油发动机，所述连杆具有：第一连杆部分(18.1)和第二连杆部分(19.1)，所述第一连杆部分(18.1)具有用于容纳活塞销(10.1)的小的连杆孔眼(9.1)，并且所述第二连杆部分(19.1)具有用于容纳曲轴轴颈(7.1)的大的连杆孔眼(8.1)，其中，所述第一连杆部分(18.1)相对于所述第二连杆部分(19.1)是能运动的，以便调节所述大的连杆孔眼(8.1)与所述小的连杆孔眼(9.1)之间的间距；至少一个缸‑活塞单元(20.1)，以便相对于所述第二连杆部分(19.1)调节所述第一连杆部分(18.1)，所述缸‑活塞单元(20.1)包括缸孔(22.1)、能纵向运动地布置在所述缸孔(22.1)中的调节活塞(21.1)、设置在所述缸孔(22.1)中的用于容纳所述内燃机的发动机油的至少一个第一压力腔(24.1)，所述压力腔(24.1)在一侧由能运动的调节活塞(21.1)限界；布置在所述调节活塞(21.1)的外器壁(39.1)与所述缸孔(22.1)的内器壁(38.1)之间的密封装置(23.1)，其特征在于，所述密封装置(23.1)包括至少两个活塞密封件(33.1)，其中，每个活塞密封件(33.1)布置于在所述调节活塞(21.1)的外器壁(39.1)上环绕的单独的活塞槽(34.1)中并且与所述缸孔(22.1)的内器壁(38.1)滑动接触。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.03 DE 102016120967.81.一种长度能调节的连杆(6.1)，所述连杆用于内燃机(1)、尤其是用于汽油发动机，所述连杆具有：第一连杆部分(18.1)和第二连杆部分(19.1)，所述第一连杆部分(18.1)具有用于容纳活塞销(10.1)的小的连杆孔眼(9.1)，并且所述第二连杆部分(19.1)具有用于容纳曲轴轴颈(7.1)的大的连杆孔眼(8.1)，其中，所述第一连杆部分(18.1)相对于所述第二连杆部分(19.1)是能运动的，以便调节所述大的连杆孔眼(8.1)与所述小的连杆孔眼(9.1)之间的间距；至少一个缸-活塞单元(20.1)，以便相对于所述第二连杆部分(19.1)调节所述第一连杆部分(18.1)，所述缸-活塞单元(20.1)包括缸孔(22.1)、能纵向运动地布置在所述缸孔(22.1)中的调节活塞(21.1)、设置在所述缸孔(22.1)中的用于容纳所述内燃机的发动机油的至少一个第一压力腔(24.1)，所述压力腔(24.1)在一侧由能运动的调节活塞(21.1)限界；布置在所述调节活塞(21.1)的外器壁(39.1)与所述缸孔(22.1)的内器壁(38.1)之间的密封装置(23.1)，其特征在于，所述密封装置(23.1)包括至少两个活塞密封件(33.1)，其中，每个活塞密封件(33.1)布置于在所述调节活塞(21.1)的外器壁(39.1)上环绕的单独的活塞槽(34.1)中并且与所述缸孔(22.1)的内器壁(38.1)滑动接触。2.根据权利要求1所述的长度能调节的连杆(6.1)，其特征在于，所述密封装置(23.1)包括至少三个、优选至少四个活塞密封件(33.1)。3.根据权利要求1或2所述的长度能调节的连杆(6.1)，其特征在于，所述密封装置(23.1)的活塞密封件(33.1)构造为双重作用的活塞密封件(33.1)。4.根据权利要求3所述的长度能调节的连杆(6.1)，其特征在于，所述双重作用的活塞密封件(33.1)两件式地构造，其中，两件式的活塞密封件(33.1)分别是定位圈和优选由塑料制成的滑动圈。5.根据权利要求1至4中任一项所述的长度能调节的连杆(6.1)，其特征在于，所述密封装置(23.1)包括刮抹器(48.1)，其中，所述刮抹器(48.1)布置在所述调节活塞(21.1)的外器壁(39.1)的朝向所述第一压力腔(24.1)的端部上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的长度能调节的连杆(6.1)，其特征在于，所述缸-活塞单元(20.1)的调节活塞(21.1)构造为在两侧起作用的调节活塞(21.1)，其中，能纵向运动地布置在所述缸孔(22.1)中的调节活塞(21.1)构成第一压力腔(24.1)和第二压力腔(25.1)用以容纳发动机油并且分别在一侧限界。7.根据权利要求6所述的长度能调节的连杆(6.1)，其特征在于，所述调节活塞(21.1)在限界出所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐尔坦·里巴，凯·阿伦斯，马丁·博登施泰纳，斯特芬·拉茨，马尔特·黑勒，
申请(专利权)人：伊威斯发动机系统有限责任两合公司，AVL利斯特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE