Motor mit variablen Verdichtungsverhältnis

• Main Authors: Baker, Rodney E, Heinbuch, Ryan M, Ketterer, Justin E
• Format: Patent
• Language: German
• Published: 23.02.2023
• Subjects: BEARINGS; BLASTING; COMBUSTION ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL; CONTROLLING COMBUSTION ENGINES; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ENGINE PLANTS IN GENERAL; ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; FLEXIBLE SHAFTS; GEARING; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVEFUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; HEATING; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS; INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; LIGHTING; MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENTTYPE, e.g. STEAM ENGINES; MECHANICAL ENGINEERING; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; SHAFTS; STEAM ENGINES; THERMAL INSULATION IN GENERAL; WEAPONS

Verbrennungsmotor (10), umfassend:einen Motorblock (12), der eine Zylinderbohrung (14) definiert,einen Kolben (16), der gleitend innerhalb der Zylinderbohrung (14) gelagert ist, wobei der Kolben (16) während eines Motorzyklus (18) hin- und herbewegt innerhalb der Zylinderbohrung (14) gleitet, wobei der Motorzyklus (18) einen Kolbenverdichtungshub (20) mit einer Verdichtungshublänge (22) und einen Kolbenexpansionshub (24) mit einer Expansionshublänge (26) enthält;eine Kurbelwelle (28), die drehbar durch den Motorblock (12) gelagert und um eine Kurbelwellenachse (30) drehbar ist;eine Steuerwelle (34), die innerhalb des Motors (10) drehbar gelagert und um eine Steuerwellenachse (36) drehbar ist, wobei die Steuerwellenachse (36) parallel zu und distal von der Kurbelwellenachse (30) ist;eine Verbindungsstange (40), die drehbar und exzentrisch mit der Kurbelwelle (28) verbunden ist;eine untere Pleuelstange (44) mit einem ersten Ende (46), das drehbar mit der Verbindungsstange (40) verbunden ist, und einem zweiten Ende (48), das drehbar und exzentrisch mit der Steuerwelle (34) verbunden ist;eine obere Pleuelstange (52) mit einem ersten Ende (54), das drehbar mit der Verbindungsstange (40) verbunden ist, und einem zweiten Ende (56), das drehbar mit dem Kolben (16) verbunden ist; undeine Phasenverstellvorrichtung (58), die innerhalb des Motors (10) zwischen der Kurbelwelle (28) und der Steuerwelle (34) gelagert ist und diese miteinander verbindet;wobei die Phasenverstellvorrichtung (58) selektiv die Drehzahl der Steuerwelle (34) relativ zu der Kurbelwelle (28) ändert und die Verdichtungshublänge (22) des Kolbenverdichtungshubs (20) ändert;wobei die Verbindungsstange (40) L-förmig ausgeführt ist und das erste Ende (54) der oberen Pleuelstange (52) mit dem ersten Ende (46) der unteren Pleuelstange (44) verbindet;wobei der Verbrennungsmotor (10) ferner ein Antriebszahnrad (32), das koaxial auf der Kurbelwelle (28) montiert ist, und ein Abtriebszahnrad (38), das koaxial auf der Steuerwelle (34) montiert ist, umfasst, wobei die Phasenverstellvorrichtung (58) eine um eine Vorgelegeachse (62) drehbare Vorgelegewelle (60), ein koaxial auf der Vorgelegewelle (60) montiertes Getriebe (66), ein auf dem Getriebe (66) koaxial zur Vorgelegewelle (60) getragenes Kurbelzahnrad (68), und ein Steuerwellenzahnrad (70), das koaxial auf der Vorgelegewelle (60) distal von dem Kurbelzahnrad (68) montiert ist beinhaltet, und wobei das Antriebszahnrad (32) in das Kurbelzahnrad (68) eingreift und die Drehung der Kurbelwelle (28) auf die Vorgelegewelle (60) überträgt, und das Abtriebszahnrad (38) in das Steuerwellenzahnrad (70) eingreift und die Drehung der Vorgelegewelle (60) auf die Steuerwelle (34) überträgt;wobei die Vorgelegeachse (62) der Vorgelegewelle (60) von der Steuerwellenachse (36) der Steuerwelle (34) und von der Kurbelwellenachse (30) der Kurbelwelle (28) beabstandet ist. A internal combustion engine comprises an engine block defining a cylinder bore, and a piston slideably supported within the cylinder bore. The piston slides reciprocally within the cylinder bore throughout an engine cycle through a piston compression stroke having a compression stroke length and a piston expansion stroke having an expansion stroke length. A crankshaft is rotatably supported by the engine block and rotatable about a crank axis, and a drive gear is co-axially mounted on the crankshaft. A control shaft is rotatably supported by the engine block and rotatable about a control axis that is parallel to and distal from the crank axis. A driven gear is coaxially mounted on the control shaft. A link rod is rotatably connected to the crankshaft and rotatable relative to the crankshaft about an axis that is parallel to and distal from the crank axis. A lower connecting rod has a first end rotatably connected to the link rod, and a second end rotatably connected to the control shaft and is rotatable relative to the control shaft about an axis that is parallel to and distal from the control axis, and an upper connecting rod has a first end rotatably connected to the link rod, and a second end rotatably connected to the piston. A phasing device is supported by the engine block between and interconnecting the crankshaft and the control shaft, and includes an idler shaft rotatable about a phase axis, an electric motor adapted to rotate the idler shaft, a gearbox mounted co-axially on the idler shaft, a crank gear supported on the gearbox co-axial to the idler shaft, and a control shaft gear mounted co-axially on the idler shaft distal from the crank gear. The drive gear engages the crank gear and transfers rotation of the crank shaft to the idler shaft, and the driven gear engages the control shaft gear and transfers rotation of the idler shaft to the control shaft, and when the electric motor rotates the idler shaft, the gearbox is adapted to allow the rotational speed of the idler shaft to change relative to the rotational speed of the crank shaft to change the rotational speed of the control shaft relative to the crankshaft and change the clearance volume.