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WO2012143028A1 - Stelleinrichtung zum variablen einstellen wenigstens eines verdichtungsverhältnisses einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Stelleinrichtung zum variablen einstellen wenigstens eines verdichtungsverhältnisses einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2012143028A1
WO2012143028A1 PCT/EP2011/006211 EP2011006211W WO2012143028A1 WO 2012143028 A1 WO2012143028 A1 WO 2012143028A1 EP 2011006211 W EP2011006211 W EP 2011006211W WO 2012143028 A1 WO2012143028 A1 WO 2012143028A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
movement
compression ratio
transmission element
shaft
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/006211
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Schröer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2012143028A1 publication Critical patent/WO2012143028A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine specified in the preamble of patent claim 1 and an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of a
  • DE 196 27 145 C2 discloses a coupling with a shaft, an associated hollow shaft and arranged with a wrap spring. It is provided that the wrap spring is electrically actuated, being mounted on the wrap spring piezoelectric elements, or being integrated in the wrap spring piezoelectric elements to induce a change in shape to open or close the wrap spring electrically.
  • a clutch with a drive and an output shaft is known from this publication, wherein the input and / or output shaft has a coating with piezo elements to vary by pressing the piezo elements, the scope of the input and / or output shaft ,
  • This object is achieved by a method for operating an internal combustion engine having at least one variably adjustable compression ratio with the
  • the first aspect of this invention relates to a method of operating a
  • Internal combustion engine in particular a reciprocating internal combustion engine, with at least one variably adjustable compression ratio, wherein for adjusting the compression ratio, a movement of at least one
  • Transmission element is effected.
  • the transmission element is the
  • the transmission element which a
  • Assigned adjusting device for adjusting or adjusting the compression ratio serves to transmit forces and / or torques, so as to
  • a braking device is used as the actuator.
  • Enable state switched. In the braking state, the movement of the
  • the transmission element Prevents transmission element, so that the set compression ratio is kept at least substantially constant.
  • the transmission element is released, so that it is used for adjusting or adjusting the
  • Compression ratio for example, relative to a bearing element on which the transmission element is mounted relative to this movable, can be moved.
  • the switching of the braking device from the braking state to the release state takes place in the method according to the invention when a force and / or torque acts at least indirectly on the transmission element, wherein the force and / or the torque a desired movement of the transmission element in the first or second Direction of movement for adjusting the compression ratio causes.
  • a force and / or torque acts at least indirectly on the transmission element, wherein the force and / or the torque a desired movement of the transmission element in the first or second Direction of movement for adjusting the compression ratio causes.
  • Braking device used as the actuator to exclusively by means of Brake device to effect adjustment or adjustment of the compression ratio.
  • the adjusting device thus an at least substantially passive adjustment or adjustment of the compression ratio is realized.
  • the transmission element is not actively moved and, accordingly, no energy has to be expended for actively moving the transmission element.
  • the already acting forces and / or the already acting torques which act for example from the inertial forces and from the combustion chamber on the adjusting device, in particular the transmission element and which, for example, from acceleration operations of the engine parts and off
  • Transmission element is moved taking advantage of these existing and acting forces or torques.
  • the braking device is only to be supplied with energy, for example electrical current, in order to switch it between the release state and the braking state.
  • energy for example electrical current
  • the braking device is supplied with energy for switching it from the braking state in the release state and / or from the release state into the braking state. It is particularly preferably provided that the braking device only for switching this from the release state in the
  • Transmission element is compared to the energy required for actively moving the transmission element in the first or second direction of movement substantially lower, so that by means of the inventive method, the compression ratio can be adjusted or adjusted with only a very small amount of energy. This keeps the energy requirement of the adjusting device low, which is associated with fuel consumption and thus low C0 2 emissions of the internal combustion engine.
  • Compression ratio is used, for example, from burns (s.o.), which take place in the combustion chamber with the variably adjustable compression ratio.
  • the internal combustion engine is designed for example as a reciprocating internal combustion engine, which has the at least one combustion chamber in the form of a cylinder.
  • a piston is translationally relative to the cylinder slidably received.
  • the piston is pivotally coupled to a connecting rod, which is articulated, for example, with a transverse lever of the adjusting device.
  • the transverse lever is rotatably mounted relative to the crank pin on a crank pin of a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine.
  • the one hand articulated coupled with the connecting rod transverse lever is on the other hand at least indirectly connected to an adjusting shaft as the transmission element of the adjusting device articulated.
  • a Maupleuel is provided which is coupled on the one hand articulated to the transverse lever and on the other hand articulated with the adjusting.
  • the adjusting shaft is formed for example as an eccentric shaft and comprises at least one eccentric on which the Maupleuel is rotatably mounted relative to the eccentric.
  • the adjusting shaft is rotatably mounted on the housing part about an axis of rotation relative to a housing part of the adjusting device and / or the internal combustion engine.
  • a rotation of the adjusting shaft about the axis of rotation causes a rotation of the transverse lever relative to the crank pin, which in turn causes a translational displacement of the piston in the cylinder relative thereto.
  • the adjusting shaft is for setting the compression ratio about its axis of rotation in a first direction of rotation than the first Direction of movement, as well as in a second direction of rotation, the first direction of rotation opposite direction of rotation as the second direction of movement rotatable.
  • the brake device is switched from the rotation of the adjusting about its axis of rotation relative to the housing preventing brake state in the release state, so that the acting force and / or the torque acting the adjusting shaft actually in the first Can turn the direction of rotation.
  • the already acting force and / or the already acting torque is used to at least substantially passively rotate the adjusting shaft, without actively rotating the adjusting shaft by means of a separate adjusting device about its axis of rotation.
  • the braking device allows in particular the play-free supporting particularly high and in particular changing torques, so that the set
  • Compression ratio can be secured against these high torques against unwanted places due to the high torque and at least substantially constant at a desired value can be maintained.
  • the braking device is electrically actuated.
  • it is particularly fast, that is, in a particularly short time, switchable between the release state and the braking state.
  • Compression ratio can be effected in a particularly short period of time.
  • the braking device comprises at least one piezo actuator, which comprises, for example, a piezo stack with piezo elements.
  • the braking device has only a very small
  • the piezoelectric actuator also has a low inertia, which is why the piezoelectric actuator can be switched particularly fast, that is, in a particularly short time, between the braking state and the release state. If the force acting on the transmission element, in particular the adjusting shaft, and / or the corresponding torque would cause the transmission element to move in an undesired direction of movement, which would be accompanied by an adjustment of an undesired compression ratio or an undesired value of the compression ratio, then the braking device is moved into the
  • Switched brake state that is, the braking device is closed.
  • the transmission element is not moved in this undesired direction of movement.
  • the braking device is switched to the release state. That is, the braking device is opened so that the force and / or the torque can move the transmission element in the desired direction of movement.
  • Transmission element causes or prevents.
  • Transmission element acting forces and / or the torques detected by at least one detection device Through this detection, it can be determined whether the acting force and / or the torque would move the transmission element fixed by means of the braking device switched into the braking state into a desired or undesired one of the directions of movement
  • Detecting means detects that the force and / or the torque (s.o.) Acts accordingly and the transmission element in the release state of
  • Braking device would move in the desired direction of movement, the braking device is switched to the release state, so that the force and / or torque (s.o.) The transmission element actually in the desired
  • the braking device is repeatedly switched between the braking state and the release state during a period during which the forces and / or torques causing the movement in the first or second direction of movement repeatedly change direction.
  • the braking device is opened several times, that is to say at least twice and closed accordingly.
  • Transmission elements can be adjusted over any adjustment angle.
  • the braking device for the movement of the transmission element over the desired path of movement, in particular for a movement of the adjusting by a certain angular amount about its axis of rotation, repeatedly opened and closed accordingly. This results, for example, a stepwise movement of the transmission element in the desired
  • Actuator is moved in the desired direction of movement.
  • the braking device is only opened during a part-time range of a time period and switched to the release state, during which the force and / or the torque in the movement of the transmission element in the desired
  • the braking device is closed. That is, it is in its braking state.
  • the transmission element could be moved by means of the force and / or the torque a particularly high path of movement.
  • the braking means is opened only during the part-time area of the entire period. As a result, the compression ratio can be set particularly precisely and as needed
  • the braking device is at least temporarily after a movement of the transmission element in the first direction of movement in the
  • the braking device can also be opened for a period of time by the force and / or torque moves the transmission element in the desired direction of movement as well as for a period of time by the force and / or the torque movement of the
  • the braking device is thus held over a change in sign of the force and / or torque away in the release state.
  • This can be used to decelerate the accelerated in example, the first direction of movement transmission element by the changing force and / or the alternating torque, without braking the transmission element, the braking device in operative connection, in particular
  • the braking device is then switched to the braking state when the speed of the transmission element falls below a predefinable threshold value during its movement in one of the directions of movement, in particular if the speed of the transmission element, in particular the
  • the rotational speed of the adjusting shaft at least substantially zero or in a vicinity to zero. As a result, the wear of the transmission element and thus the entire adjusting device can be kept low.
  • the exact control and / or rules of the braking device and thus the exact movement of the transmission element temporal courses of the particular changing force and / or the particular changing
  • Rotary axis and thus the speed of the transmission element or the rotational speed of the adjusting precisely and with high temporal resolution to determine and capture.
  • at least one rotary encoder is used.
  • the temporal courses of the force and / or the torque can be calculated,
  • the second aspect of the invention relates to an adjusting device for variably setting at least one compression ratio of an internal combustion engine, in particular a reciprocating internal combustion engine.
  • the adjusting device comprises at least one actuator, by means of which for variable adjustment of the compression ratio, a movement of at least one transmission element, via which the compression ratio is adjustable, the adjusting device in a first direction of movement and / or in a second, the first direction of movement
  • the actuator is designed as a braking device. For effecting the movement of the transmission element in the first or the second
  • Movement direction is the braking device of a movement preventing and the compression ratio at least substantially holding braking state switchable in an enabling state in the enabling state when a force and / or torque is at least indirectly on the transmission element, the or a movement of the transmission element in causes the desired first or second direction of movement for adjusting the compression ratio.
  • Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
  • the adjusting device allows the use of the already acting forces and / or the already acting torques for adjusting or adjusting the compression ratio, without actively moving the transmission element.
  • the transmission element is rather passively moved in the internal combustion engine according to the invention. In other words, a passive movement of the
  • Internal combustion engine can be adjusted or adjusted with only a very small amount of energy, which keeps low fuel consumption and the C0 2 emissions of the internal combustion engine.
  • the drawing shows in: a schematic perspective view of a bearing assembly of a shaft on a bearing element, wherein the shaft via two bearing parts about an axis of rotation relative to the bearing parts rotatably on the
  • Bearing element is mounted, wherein an actuator is provided, by means of which for fixing the shaft, relative to the bearing parts a
  • FIG. 1 a schematic perspective view of another embodiment of the storage arrangement of FIG. 1; a schematic front view of the storage arrangement of FIG. 2; a schematic perspective view of another embodiment of the storage arrangement according to the figures 1 to 3; Sectionally a schematic and partially sectioned view of an adjusting device for adjusting the cylinder individually
  • Compression ratios of a reciprocating internal combustion engine three diagrams for illustrating a method for adjusting the compression ratios of the reciprocating internal combustion engine with the adjusting device according to the figures 1 to 5; and three diagrams for illustrating a further embodiment of the method according to FIGS. 1 to 5; 1, a schematic perspective view of a reciprocating internal combustion engine with an alternative embodiment of the adjusting device, which comprises the storage arrangement according to FIG. 1; and a detail of a schematic perspective view of the reciprocating internal combustion engine according to FIG. 8 with the adjusting device having the bearing arrangement according to FIGS. 2 and 3.
  • 1 shows a bearing arrangement 10 of a shaft 12 on a bearing element 14, in which the shaft 12 is rotatably mounted about an axis of rotation 16 relative to the bearing element 14 at this.
  • the bearing element 14 comprises a frame 18, in particular a machine frame.
  • the frame 18 is for example a housing part of a housing of a reciprocating internal combustion engine, in which the shaft 12 is received at least partially.
  • the bearing element 14 further comprises a bearing cap 20 which by means of
  • Clamping screws 22 is screwed to the frame 18.
  • a first part of a bearing receptacle, a bearing bore, for the shaft 12 is formed.
  • a second part of the bearing receptacle for the shaft 12 is formed.
  • the bearing element 14 thus a divided, in particular two-part, bearing for the shaft 12 is formed, through which the shaft 12 is mounted on the bearing element 14.
  • the shaft 12 is at least partially in the bearing receptacle and in
  • Clamped bearing receptacle that a maximum torque which acts on the shaft 12, can be kept just without the shaft 12 rotates about its axis of rotation 16 relative to the bearing element.
  • a common undersize for a press fit is e.g. 1/1000 of the diameter of the bearing receiver.
  • a necessary biasing force can be applied by the clamping screws 22.
  • piezo stacks 24 are arranged with respective piezo elements and clamped by means of the clamping screws 22. If a corresponding electrical voltage is applied to the piezo-stacks 24, then the piezo-stacks 24 expand at least in the direction of the frame 18 and / or in the direction of the bearing cap 20 and thus perpendicular to the pitch of the bearing and provide a clearance of approximately the same usual size of a plain bearing, which is, for example, about 1/1000 of the diameter of the bearing.
  • the shaft 12 is clamped by means of the clamping screws 22 between the frame 18 and the bearing cap 20 and fixed relative thereto, so that the shaft 12 is not about its axis of rotation 16th relative to the frame 18 and to the bearing cap 20 can rotate.
  • This clamping is matched to the maximum occurring and acting on the shaft 12 during operation of the internal combustion engine torque, so can be supported by clamping this moment and this moment the shaft can not rotate about the axis of rotation 16 relative to the frame 8 and the bearing cap 20.
  • Bearing cover 20 is reduced or even completely lifted, so that the shaft 12 can be rotated about its axis of rotation 16 relative to the frame 18 and the bearing cap 20. If the shaft 12 is rotated in a desired rotational position about its axis of rotation 16 relative to the frame 18 and the bearing cap 20, the application of the electrical voltage to the piezo-stacks 24 is canceled. This causes a relative movement of the frame 18 and the bearing cap 20 toward each other, for example due to elastic springback of the frame 18 and the bearing cap 20 due to
  • a particularly fast to switching and at least substantially backlash-free clamping brake is provided, by means of which the shaft can be fixed quickly, that is in a short time, relative to the bearing element 14 or released accordingly.
  • a rapid release and deceleration of the shaft 12 can thus be achieved, as can be done, for example, at least into the kHz range.
  • the shaft 12 is in a de-energized state of the piezo-stacks 24, in which on the piezo-stacks 24 thus no electrical voltage is applied, released and rotatable about its axis of rotation 16 relative to the bearing element 14.
  • the shaft is fixed and clamped relative to the bearing element 14.
  • FIGS. 2 and 3 show an alternative embodiment of the bearing arrangement 10 according to FIG. 1.
  • an integral bearing ring 26 is provided, via which the shaft 12 is mounted on the bearing element 14 is.
  • the one-piece bearing ring 26 includes a first bearing member 28 and integrally formed with the first bearing member 28 second bearing member 30, which are spaced from each other via a slot 32 of the bearing ring 26.
  • the bearing ring 26 has connecting flanges 34, via which he means
  • Flanged screws 36 screwed to the frame 18 and held so.
  • a piezo-stack 24 is arranged with piezo elements.
  • the bearing parts 28 and 30 are clamped together by means of a clamping screw 22 via the piezo-stack 24, so that the piezo-stack 24 is clamped between the bearing parts 28 and 30.
  • the clamping screw 22 By means of the clamping screw 22, the bearing parts 28 and 30 are clamped together, so that the shaft 12 is clamped in the de-energized state of the piezo-stack 24 between the bearing parts 28 and 30 and not relative to the bearing element 14 and relative to
  • Bearing ring 26 can rotate about the axis of rotation 16.
  • the shaft 12 is released by energizing the piezo-stack 24, since by applying the electrical voltage to the piezo-stacks 24, the bearing parts 28 and 30 are moved away from each other relative to each other, so that the Gap 32 increases and the clamping of the shaft 12 is reduced or canceled. If the energization is terminated, it will cause a Aufganzube admire the bearing parts 28 and 30, for example due to elastic springback due to their tension by means of the clamping screw 22, whereby the shaft 12 is clamped and fixed relative to the bearing element 14 and the bearing ring 26.
  • the bearing ring 12 is thus a brake flange, by means of which the shaft is fixable and releasable relative to the bearing element 14.
  • the connecting flanges 34 have recesses 38 which allow at least substantially free mobility in the direction of the opening and closing of the brake. The co-rotation of the entire brake flange is prevented.
  • the bearing is therefore divided into more than two parts.
  • surfaces of the bearing, on which the shaft 12 is mounted are such that the surfaces can withstand wear and the clamping of the shaft 12 over a long service life wear.
  • the clamping screws 22 are designed such that they can endure frequent relative movements between the frame 18 and the bearing cap 20 and between the bearing parts 28 and 30 at least substantially free of damage.
  • the clamping of the shaft can also be used in addition or as an alternative to avoid an axial movement of the shaft 12 relative to the bearing element 14.
  • piezo-stacks 24 instead of the piezo-stacks 24 and other actuators such as electromagnetically actuated actuators are used.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the bearing arrangement 10 according to FIGS. 1 to 3.
  • a piezo-stack 24 and a reinforcing element 40 are provided, via which the frame 18 and the bearing cover 20 are secured by means of the
  • Clamping screws 22 are clamped together.
  • the bearing is brought by the clamping screws 22 in its usual form.
  • the bearing is additionally braced, so that the bearing clearance is zero and a braking effect is achieved.
  • the shaft 12 is fixed to the bearing element 14, so that the shaft 12 is not around its Rotate pivot axis 16 relative to the bearing member 14 and also can not move relative to this axially.
  • the reinforcing element 40 which is formed, for example, at least substantially of steel, directs a force acting on the piezo-stack 24 targeted to the bearing.
  • FIG. 5 shows an adjusting device 42 for a reciprocating internal combustion engine, by means of which compression ratios of the reciprocating internal combustion engine are independently adjustable variably.
  • the reciprocating internal combustion engine for example, has four cylinders, each having a variably variable compression ratio. This means that each individual compression ratio of the respective cylinders can be adjusted variably and independently of the respective other compression ratios of the other cylinders.
  • This means that the compression ratios are individually adjustable or adjustable in terms of cylinder and can be adapted to thermodynamic requirements of the corresponding cylinder.
  • a first of the cylinders can be operated with a first compression ratio, which differs from a second compression ratio
  • Compression ratio of a second of the cylinder is different.
  • the adjusting device 42 comprises an actuating shaft 44, which comprises four partial shafts 46, 48, 50 and 52.
  • the partial shaft 46 is assigned to a first of the cylinders, while the partial shaft 48 is assigned to a second of the cylinder.
  • the split shaft 50 is associated with a third of the cylinders, while the split shaft 52 is associated with the fourth cylinder of the reciprocating internal combustion engine.
  • the partial shafts 46, 48, 50 and 52 are rotatable about respective axes of rotation 54 relative to a crankcase 56 of the reciprocating internal combustion engine at the
  • crankcase 56 stored.
  • the crankcase 56 includes bearing caps 58, 60, 62, 64 and 66, through which in cooperation with corresponding housing parts of the crankcase 56, a bearing gate 68 is formed, on which the actuating shaft 44 is mounted.
  • the axes of rotation 54 are arranged coaxially with one another.
  • the adjusting device 42 shown with reference to FIG. 5 analogously to reciprocating internal combustion engines which have one of four different numbers of cylinders.
  • the number of partial waves 46, 48, 50 and 52 corresponds to the number of cylinders.
  • the adjusting device 42 comprises at least as many partial shafts 46, 48, 50 and 52 as the reciprocating internal combustion engine cylinder comprises.
  • the bearing caps 58, 60, 62, 64 and 66 are, for example, by a respective
  • Bearing cover as the bearing cap 20 of the bearing assembly 10 according to FIGS. 1 to 4 formed.
  • the bearing caps 58, 60, 62, 64 and 66 are connected, for example by means of clamping screws 22 with the housing parts of the crankcase 56 to form the bearing gate 68, so that the housing parts of the crankcase 56th
  • the bearing caps 60, 62, 64 and 66 are provided with at least one respective piezo-stack 24, by means of which a respective relative movement of the
  • crankcase 56 analogous to the piezo-stacks 24 of
  • Storage arrangement 10 according to FIGS. 1 to 4 can be effected. This allows the partial waves 46, 48, 50 and 52 individually and independently of each other
  • Partial shafts 46, 48, 50 and 52 clamped and thus fixed or released.
  • the fast, backlash-free and compact clamping brake described with reference to FIGS. 1 to 4 is realized so that the respectively set, cylinder-specific compression ratio can be maintained at least substantially at a constant value over a certain period of time. Since each of the partial shafts 46, 48, 50 and 52 is assigned at least one separate piezo-stack 24 and thus each of the partial shafts 46, 48, 50 and 52 can be individually released or fixed, thus setting or adjustment of the compression ratio for each of the cylinders of the reciprocating internal combustion engine are made individually.
  • the partial shafts 46, 48 and 50 each have a bearing receptacle 70, 72 and 74, in which the respective following partial shaft 48, 50 and 52 is partially received. This means that thus the partial waves 46, 48 and 50 at least partially
  • the mutually mounted parts 46, 48, 50 and 52 are supported by the clamping brake, by means of which the partial shafts 48, 50, 52 and 54 can be fixed or released relative to the bearing caps 58, 60, 62 and 64 and to the corresponding housing parts ,
  • the bearing cap 58 is not provided with a piezo-stack 24, since the piezo stack 24 of the bearing cap 60 corresponds to the partial shaft 46 and this is sufficient to the partial shaft 46 relative to the bearing caps 58 and 60 and to the corresponding housing parts of
  • Figs. 6 and 7 show respective diagrams 76, 78 and 80, based on which a
  • crank angle of a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine in degrees crank angle according to a direction arrow 84 applied increasing.
  • the crankshaft is indirectly coupled with the piston received in the cylinders and serves to convert the translational movements of the pistons in the cylinders relative to these in a rotational movement of the crankshaft.
  • the angle of rotation of the control shaft 44 or one of the partial shafts 46, 48, 50 or 52 is plotted according to a directional arrow 86, which can be regarded as representative of the rotation angle of all partial shafts 46, 48, 50 and 52.
  • a curve 88 is entered. Based on the course 88, it can be seen that the control shaft 44 or the corresponding partial shaft 46, 48, 50 or 52 is to be rotated about the rising crank angle about its axis of rotation 54 so as to displace the associated piston in the cylinder relative thereto and so on adjust the corresponding compression ratio of the corresponding cylinder. As can also be seen from the course 88, the rotation of the
  • the actuating shaft 44 or the associated partial shaft 46, 48, 50 or 52 can rotate about its axis of rotation 54. If the piezo-stack 24 and thus the clamping brake realized by it are in the braking state B, then the actuating shaft 44 or the associated partial shaft 46, 48, 50, 52 is located between the corresponding
  • Clutch housing 56 clamped and thus fixed so that they can not rotate about its axis of rotation 54.
  • the rotation of the control shaft 44 or the partial shaft 46, 48, 50 or 52 about its associated axis of rotation 54 is at least substantially passive taking advantage of forces and / or torques resulting from combustion processes in the
  • an active actuator for adjusting or adjusting a
  • a curve 94 is entered, which is a torque acting on the control shaft 44 or the corresponding partial shaft 46, 48, 50 and / or 52
  • the values of the torque are plotted, wherein the ordinate 96 is divided by the value zero for the torque in a positive range P and in a negative range N. From this it can be seen that the torque is an alternating torque which can be positive (positive range P) and negative (negative range N) and correspondingly the adjusting shaft 44 and the associated part shaft 46, 48, 50 and 52 acts. This means that act on the control shaft 44 and the sub-shafts 46, 48, 50 and 52 during operation of the reciprocating internal combustion engine alternation moments that allow the compression ratios pure and by a temporally at least substantially precisely defined braking intervention or by the To realize braking interventions.
  • Torque then negative in the negative region N and thus causes the rotation of the actuating shaft 44 and the partial shaft 46, 48, 50 or 52 in the desired, second direction of movement, then the actuating shaft 44 and the partial shaft 46, 48, 50 or 52 released (release state F), so that the negative torque rotates the actuator shaft 44 or the partial shaft 46, 48, 50 or 52 desirably in the second direction of rotation and so that the compression ratio can be set as desired.
  • the adjusting device 42 thus comprises passive actuators, which are designed as brake devices in the form of the clamping brake or the clamping brakes.
  • D. h. Is that an actual job energy for adjusting or adjusting the compression ratios is not actively spend and rather at least substantially directly from the combustion chambers or a crank mechanism with the piston and the crankshaft is removed. It is only an energy, in particular electric power, needed to supply the piezo-stacks 24 with the electrical voltage. However, this energy is particularly low.
  • the piezo stacks 24 are furthermore advantageous in that they are only small
  • Release states F and the respective braking conditions B are switchable. So can the compression ratios are adjusted in a short time and adjusted as needed.
  • FIG. 6 shows a rotation of the actuating shaft 44 or the partial shafts 46, 48, 50 and 52 or one of the partial shafts 46, 48, 50 and 52 independently of the other partial shafts 46, 48, 50 and 52 in FIG one, for example the first, direction of rotation.
  • 7 shows a rotation of the actuating shaft 44 or the partial shafts 46, 48, 50 and 52 or one of the partial shafts 46, 48, 50 and 52 first in the first and then in the second rotational direction opposite to the second direction of rotation.
  • Fig. 8 shows a reciprocating internal combustion engine 98, which has a plurality of, for example four, combustion chambers in the form of cylinders.
  • the cylinders have a respective compression ratio, the common, d. H. simultaneously and thus dependent on each other is variably adjustable.
  • the reciprocating internal combustion engine 98 comprises an adjusting device 42, which differs from the adjusting device 42 according to FIG. 5 in that the adjusting shaft 44 is formed in one piece.
  • the control shaft 44 is rotatably mounted about the rotation axis 54 relative to a crankcase 56 of the reciprocating internal combustion engine 98 at this.
  • the bearing assembly 10 is provided as shown in FIG. 1, wherein the frame 18 is formed by the crankcase 56.
  • the one-piece actuating shaft 44 is formed as an eccentric shaft, which comprises a plurality of eccentric pins.
  • the number of eccentric pins corresponds to the number of cylinders of the reciprocating internal combustion engine 98.
  • the control shaft 44 is the shaft 12 of the bearing assembly of FIG. 1 or vice versa.
  • respective Maupleuel are rotatably mounted relative to the respective eccentric pin.
  • the auxiliary connecting rods mounted on the eccentric pin are on the other hand articulatedly coupled to a respective transverse lever.
  • the transverse levers in turn are rotatably mounted relative to the pins on respective crank pins of a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine 98.
  • the one hand with the Maupleueln articulated coupled cross lever are on the other articulated coupled with respective connecting rods of a crank mechanism, wherein the connecting rods are in turn hingedly coupled to respective pistons articulated.
  • the pistons are translationally received relative to the cylinders in the respective cylinders.
  • the crank mechanism also includes a crankshaft not shown in FIG. 8
  • crankshaft has a plurality of crank pins on which the transverse levers are rotatably mounted relative to the crank pin.
  • crankshaft 44 The rotation of the crankshaft 44 about the axis of rotation 54 takes place exclusively passively by utilizing forces and / or torques which act on the actuating shaft 44 from the cylinders via the pistons and thus from the crank mechanism. It is not intended, the actuating shaft 44 active, for example by means of an electric motor or the like actuator to rotate about the axis of rotation 54.
  • the clamping brake is kept closed or closed if the forces and / or torques acting on the actuating shaft 44 from the cylinders would cause or cause a rotation of the actuating shaft 44 in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.
  • FIG. 9 shows the reciprocating internal combustion engine 98 according to FIG. 8, wherein the actuating shaft 44 is mounted on the crankcase 56 by means of the bearing arrangement 10 according to FIGS. 2 and 3. Incidentally, the same applies to the reciprocating internal combustion engine 98 of FIG. 8 described on the reciprocating internal combustion engine 98 of FIG. 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (98), insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine (98), mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis, bei welchem zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses eine Bewegung wenigstens eines Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52), über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, in eine erste Bewegungsrichtung und/oder in eine zweite, der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzte Bewegungsrichtung mittels zumindest eines Stellglieds (24) bewirkt wird, mit dem Schritt: Schalten des als eine Bremseinrichtung (24) ausgebildeten Stellglieds (24) zum Bewirken der Bewegung des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) in die erste oder die zweite Bewegungsrichtung von einem die Bewegung verhindernden und das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen haltenden Bremszustand in einen die Bewegung ermöglichende Freigabezustand, wenn eine Kraft und/oder ein Drehmoment zumindest mittelbar auf das Übertragungselement (12, 44, 46, 48, 50, 52) wirkt, welche eine Bewegung des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) in die erste oder zweite Bewegungsrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses bewirkt, sowie eine Stelleinrichtung (42) zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine (98).

Description

STELLEINRICHTUNG ZUM VARIABLEN EINSTELLEN WENIGSTENS EINES VERDICHTUNGSVERHÄLTNISSES EINER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer
Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art.
Die DE 196 27 145 C2 offenbart eine Kupplung mit einer Welle, einer zugehörigen Hohlwelle und mit einer zwischen beiden angeordneten Schlingfeder. Dabei ist vorgesehen, dass die Schlingfeder elektrisch betätigbar ist, wobei an der Schlingfeder Piezo-Elemente angebracht sind, oder wobei in der Schlingfeder Piezo-Elemente integriert sind, um eine Formänderung zum Öffnen oder Schließen der Schlingfeder elektrisch zu induzieren. Ebenso ist aus dieser Druckschrift eine Kupplung mit einer Antriebs- und einer Abtriebswelle bekannt, wobei die An- und/oder Abtriebswelle eine Beschichtung mit Piezo-Elementen aufweist, um durch Betätigen der Piezo-Elemente den Umfang der An- und/oder Abtriebswelle zu variieren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer
Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem variabel einstellbaren
Verdichtungsverhältnis sowie eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer solchen Verbrennungskraftmaschine
bereitzustellen, durch welche ein besonders geringer Kraftstoffverbrauch der
Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnisses mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer solchen
Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Der erste Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis, bei welchem zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses eine Bewegung wenigstens eines
Übertragungselements bewirkt wird. Über das Übertragungselement ist das
Verdichtungsverhältnis einstellbar. Das Übertragungselement, welches einer
Stelleinrichtung zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses zugeordnet ist, dient dazu, Kräfte und/oder Drehmomente zu übertragen, um so das
Verdichtungsverhältnis einstellen bzw. verstellen zu können.
Bei dem Verfahren wird eine Bewegung des Übertragungselements in eine erste
Bewegungsrichtung und/oder in eine zweite, der ersten Bewegungsrichtung
entgegengesetzte Bewegungsrichtung mittels zumindest eines Stellglieds der
Stelleinrichtung bewegt.
Erfindungsgemäß wird als das Stellglied eine Bremseinrichtung verwendet. Die
Bremseinrichtung wird dabei zum Bewirken der Bewegung des Übertragungselements in die erste oder die zweite Bewegungsrichtung von einem Bremszustand in einen
Freigabezustand geschaltet. In dem Bremszustand ist die Bewegung des
Übertragungselements verhindert, sodass das eingestellte Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen konstant gehalten wird. In dem Freigabezustand ist das Übertragungselement freigegeben, sodass es zum Einstellen bzw. Verstellen des
Verdichtungsverhältnisses beispielsweise relativ zu einem Lagerelement, an welchem das Übertragungselement relativ zu diesem bewegbar gelagert ist, bewegt werden kann.
Das Schalten der Bremseinrichtung von dem Bremszustand in den Freigabezustand erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dann, wenn eine Kraft und/oder ein Drehmoment zumindest mittelbar auf das Übertragungselement wirkt, wobei die Kraft und/oder das Drehmoment eine gewünschte Bewegung des Übertragungselements in die erste oder zweite Bewegungsrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses bewirkt. Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausschließlich die
Bremseinrichtung als das Stellglied verwendet, um ausschließlich mittels der Bremseinrichtung ein Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses zu bewirken.
Bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung ist somit eine zumindest im Wesentlichen passive Einstellung bzw. Verstellung des Verdichtungsverhältnisses realisiert. Dies bedeutet, dass zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses das Übertragungselement nicht aktiv bewegt wird und dementsprechend keine Energie zum aktiven Bewegen des Übertragungselements aufgewendet werden muss. Vielmehr werden die ohnehin wirkenden Kräfte und/oder die ohnehin wirkenden Drehmomente, welche beispielsweise von den Massenkräften und von dem Brennraum aus auf die Stelleinrichtung, insbesondere das Übertragungselements wirken und welche zum Beispiel aus Beschleunigungsvorgängen der Triebwerksteile und aus
Verbrennungsvorgängen in dem Brennraum resultieren, genutzt, sodass das
Übertragungselement unter Ausnutzung dieser ohnehin vorhandenen und wirkenden Kräfte bzw. Drehmomente bewegt wird.
Dabei ist die Bremseinrichtung lediglich mit Energie, beispielsweise elektrischem Strom, zu versorgen, um diese zwischen dem Freigabezustand und dem Bremszustand zu schalten. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bremseinrichtung zum Schalten dieser von dem Bremszustand in dem Freigabezustand und/oder von dem Freigabezustand in den Bremszustand mit Energie versorgt wird. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung lediglich zum Schalten dieser vom Freigabezustand in den
Bremszustand (nicht aber umgekehrt) oder lediglich zum Schalten dieser vom
Bremszustand in den Freigabezustand (nicht jedoch umgekehrt) mit Energie versorgt wird. Diese Versorgung der Bremseinrichtung zum Bewirken der Bewegung des
Übertragungselements ist im Vergleich zum Energieaufwand zum aktiven Bewegen des Übertragungselements in die erste oder zweite Bewegungsrichtung wesentlich geringer, sodass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens das Verdichtungsverhältnis mit einem nur sehr geringen Energieaufwand eingestellt bzw. verstellt werden kann. Dies hält den Energiebedarf der Stelleinrichtung gering, was mit einem Kraftstoffverbrauch und damit geringen C02-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine einhergeht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind somit weitere, zusätzliche und insbesondere Stellglieder zum aktiven Bewegen des Übertragungselements sowie Stellelemente nicht vorgesehen und nicht vonnöten, können aber gleichwohl vorhanden sein. So kann das Verdichtungsverhältnis mit einfachen Mitteln und mit einem sehr geringen Energiebedarf eingestellt bzw. verstellt werden. Ferner kann dadurch die Teileanzahl, das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Stelleinrichtung und damit der gesamten
Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden. Dies führt insbesondere zur Vermeidung und/oder zur Lösung von Package-Problemen, insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.
Wie bereits angedeutet, resultiert die Kraft und/oder das Drehmoment, die bzw. das zum Bewegen des Übertragungselements zum Einstellen bzw. Verstellen des
Verdichtungsverhältnisses genutzt wird, beispielsweise aus Verbrennungen (s.o.), welche in dem Brennraum mit dem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis ablaufen. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, welche den wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders aufweist. In dem Zylinder ist ein Kolben translatorisch relativ zu dem Zylinder verschiebbar aufgenommen. Der Kolben ist mit einem Pleuel gelenkig gekoppelt, welches beispielsweise mit einem Querhebel der Stelleinrichtung gelenkig gekoppelt ist. Der Querhebel ist an einem Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine relativ zu dem Hubzapfen drehbar gelagert. Der einerseits gelenkig mit dem Pleuel gekoppelte Querhebel ist andererseits zumindest mittelbar mit einer Verstellwelle als das Übertragungselement der Versteileinrichtung gelenkig verbunden. Dazu ist beispielsweise ein Nebenpleuel vorgesehen, welches einerseits gelenkig mit dem Querhebel und andererseits gelenkig mit der Verstellwelle gekoppelt ist.
Die Verstellwelle ist beispielsweise als Exzenterwelle ausgebildet und umfasst wenigstens einen Exzenter, an welchem das Nebenpleuel relativ zu dem Exzenter drehbar gelagert ist. Die Verstellwelle ist dabei um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuseteil der Stelleinrichtung und/oder der Verbrennungskraftmaschine drehbar an dem Gehäuseteil gelagert. Ein Verdrehen der Verstellwelle um die Drehachse bewirkt ein Verdrehen des Querhebels relativ zu dem Hubzapfen, was wiederum eine translatorische Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder relativ zu diesem bewirkt. Dadurch kann das
Verdichtungsverhältnis eingestellt und bedarfsgerecht an thermodynamische
Erfordernisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine angepasst werden.
Daraus ist es ersichtlich, dass Kräfte insbesondere resultierend aus den Massenkräften und Verbrennungsvorgängen in dem Zylinder über den Kolben und das Pleuel sowie den Querhebel und das Nebenpleuel auf die Verstellwelle wirken können, die das
Übertragungselement der Stelleinrichtung ist. Die Verstellwelle ist dabei zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses um ihre Drehachse in eine erste Drehrichtung als die erste Bewegungsrichtung, sowie in eine zweite Drehrichtung, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung als die zweite Bewegungsrichtung drehbar.
Ist eine Verstellung des Verdichtungsverhältnisses von einem ersten auf einen dazu unterschiedlichen zweiten Wert vorgesehen, wobei der zweite Wert beispielsweise durch Drehen der Verstellwelle in die erste Drehrichtung einzustellen ist, und würde die auf die Verstellwelle wirkende Kraft und/oder das Drehmoment die Verstellwelle im
Freigabezustand der Bremseinrichtung in diese erste Drehrichtung drehen, so wird die Bremseinrichtung von dem die Drehung der Verstellwelle um Ihre Drehachse relativ zu dem Gehäuseteil verhindernden Bremszustand in den Freigabezustand geschaltet, sodass die wirkende Kraft und/oder das wirkende Drehmoment die Verstellwelle auch tatsächlich in die erste Drehrichtung drehen kann. Dadurch wird die ohnehin wirkende Kraft und/oder das ohnehin wirkende Drehmoment genutzt, um die Verstellwelle zumindest im Wesentlichen passiv zu verdrehen, ohne die Verstellwelle aktiv mittels einer gesonderten Stelleinrichtung um ihre Drehachse zu drehen.
Die Bremseinrichtung ermöglicht insbesondere das spielfreie Abstützen besonders hoher und insbesondere wechselnder Drehmomente, so dass das eingestellte
Verdichtungsverhältnis auch gegen diese hohen Drehmomente gegen ein unerwünschtes Stellen infolge der hohen Drehmomente gesichert und zumindest im Wesentlichen konstant auf einem gewünschten Wert gehalten werden kann. Das spielfreie Halten und Fixieren des Übertragungselements, insbesondere der Verstellwelle, gewährleistet dabei einen besonders geräusch- und verschließarmen Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine, was dem Fahrkomfort zugute kommt.
Bevorzugt ist die Bremseinrichtung elektrisch betätigbar. Dadurch ist sie besonders schnell, das heißt in besonders kurzer Zeit, zwischen dem Freigabezustand und dem Bremszustand umschaltbar. So kann eine besonders häufige Verstellung des
Verdichtungsverhältnisses auch in einer besonders kurzen Zeitspanne bewirkt werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Bremseinrichtung wenigstens einen Piezo-Aktor, welcher beispielsweise einen Piezo-Stack mit Piezo- Elementen umfasst. Dadurch weist die Bremseinrichtung einen nur sehr geringen
Bauraumbedarf sowie einen nur sehr geringen Energiebedarf auf, was den
Bauraumbedarf und den Energiebedarf der gesamten Verbrennungskraftmaschine besonders gering hält. Der Piezo-Aktor weist ferner eine geringe Massenträgheit auf, weswegen der Piezo-Aktor besonders schnell, das heißt in einer besonders kurzen Zeit, zwischen dem Bremszustand und dem Freigabezustand umgeschaltet werden kann. Würde die auf das Übertragungselement, insbesondere die Verstellwelle, wirkende Kraft und/oder das entsprechende Drehmoment eine Bewegung des Übertragungselement in eine ungewünschte der Bewegungsrichtung bewirken, was mit einer Einstellung eines ungewünschten Verdichtungsverhältnisses beziehungsweise eines ungewünschten Werts des Verdichtungsverhältnisses einherginge, so wird die Bremseinrichtung in den
Bremszustand geschaltet, das heißt die Bremseinrichtung wird geschlossen. Dadurch wird das Übertragungselement nicht in diese ungewünschte Bewegungsrichtung bewegt. Würde die Kraft beziehungsweise das Drehmoment eine Bewegung des
Übertragungselements in eine gewünschte der Bewegungsrichtungen bewirken, so wird die Bremseinrichtung in den Freigabezustand geschaltet. Das heißt die Bremseinrichtung wird geöffnet, so dass die Kraft und/oder das Drehmoment das Übertragungselement in die gewünschte Bewegungsrichtung bewegen kann. Somit wird mittels der
Bremseinrichtung die Bewegung in die gewünschte Bewegungsrichtung des
Übertragungselements bewirkt oder verhindert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die auf das
Übertragungselement wirkenden Kräfte und/oder die Drehmomente mittels wenigstens einer Erfassungseinrichtung erfasst. Durch diese Erfassung kann ermittelt werden, ob die wirkende Kraft und/oder das Drehmoment das mittels der in den Bremszustand geschalteten Bremseinrichtung fixierte Übertragungselement in eine gewünschte oder in eine ungewünschte der Bewegungsrichtungen bewegen würde, wenn sich die
Bremseinrichtung in dem Freigabezustand befände. Wird mittels der
Erfassungseinrichtung erfasst, dass die Kraft und/oder das Drehmoment (s.o.) entsprechend wirkt und das Übertragungselement im Freigabezustand der
Bremseinrichtung in die gewünschte Bewegungsrichtung bewegen würde, so wird die Bremseinrichtung in den Freigabezustand geschaltet, so dass die Kraft und/oder das Drehmoment (s.o.) das Übertragungselement auch tatsächlich in die gewünschte
Bewegungsrichtung bewegt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Bremseinrichtung während einer Zeitdauer, während welcher die die Bewegung in die erste oder zweite Bewegungsrichtung bewirkenden Kräfte und/oder Drehmomente mehrmals ihre Richtung ändern, mehrmals zwischen dem Bremszustand und dem Freigabezustand geschaltet. Mit anderen Worten wird die Bremseinrichtung für eine gewünschte Bewegung des Übertragungselements in eine gewünschte der Bewegungsrichtungen über einen gewünschten Bewegungsweg hinweg mehrmals, das heißt zumindest zweimal, geöffnet und entsprechend geschlossen. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis trotz der hohen Frequenz mit der die Kräfte und/oder Drehmomente ihre Richtung ändern und trotz der ihnen entgegenstehenden assenträgheitsmomente der bewegten
Übertragungselemente über einen beliebigen Verstellwinkel eingestellt werden.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von einem Verhältnis der auf das Übertragungselement wirkenden Kraft und/oder des Drehmoments zur Massenträgheit des Übertragungselements, insbesondere zu dem
Massenträgheitsmoment der Verstellwelle, die Bremseinrichtung für die Bewegung des Übertragungselements über den gewünschten Bewegungsweg hinweg, insbesondere für eine Bewegung der Verstellwelle um einen bestimmten Winkelbetrag um ihre Drehachse, mehrmals geöffnet und entsprechend geschlossen wird. Daraus resultiert beispielsweise eine stufenweise Bewegung des Übertragungselements in die gewünschte
Bewegungsrichtung, wodurch das Übertragungselement sehr schonend für die
Stelleinrichtung in die gewünschte Bewegungsrichtung bewegt wird.
Ist der Bewegungsweg, insbesondere der Winkelbetrag, sehr gering, so kann vorgesehen sein, dass die Bremseinrichtung lediglich während eines Teilzeitbereichs einer Zeitspanne geöffnet und in den Freigabezustand geschaltet wird, während der die Kraft und/oder das Drehmoment die Bewegung des Übertragungselements in die gewünschte
Bewegungsrichtung bewirkt beziehungsweise bewirken würde. Die restliche Zeitspanne, während der die Kraft und/oder das Drehmoment die Bewegung des
Übertragungselements in die gewünschte Bewegungsrichtung bewirkt beziehungsweise bewirken würde, ist die Bremseinrichtung geschlossen. Das heißt, sie befindet sich in ihrem Bremszustand. Dies bedeutet, dass das Übertragungselement mittels der Kraft und/oder des Drehmoments einen besonders hohen Bewegungsweg bewegt werden könnte. Da jedoch ein dazu kleinerer Bewegungsweg zum Einstellen eines gewünschten Verdichtungsverhältnisses gewünscht und vorgesehen ist, wird die Bremseinrichtung lediglich während des Teilzeitbereichs der gesamten Zeitspanne geöffnet. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis besonders präzise und bedarfsgerecht eingestellt
beziehungsweise verstellt werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zum Abbremsen des Übertragungselements die Bremseinrichtung zumindest vorübergehend nach einer Bewegung des Übertragungselements in die erste Bewegungsrichtung in dem
Freigabezustand gehalten, wenn die Kraft und/oder das Drehmoment nach dem Bewirken der Bewegung in die erste Bewegungsrichtung der Bewegung in die erste
Bewegungsrichtung entgegenwirkt. Mit anderen Worten kann die Bremseinrichtung auch geöffnet werden für eine Zeitspanne, indem die Kraft und/oder das Drehmoment das Übertragungselement in die gewünschte Bewegungsrichtung bewegt sowie für eine Zeitspanne, indem die Kraft und/oder das Drehmoment eine Bewegung des
Übertragungselements in die dieser Bewegungsrichtung entgegengesetzte
Bewegungsrichtung bewirkt. Mit wieder anderen Worten wird die Bremseinrichtung somit über einen Vorzeichenwechsel der Kraft und/oder des Drehmoments hinweg in dem Freigabezustand gehalten. Dies kann dazu genutzt werden, um das in beispielsweise die erste Bewegungsrichtung beschleunigte Übertragungselement durch die wechselnde Kraft und/oder das wechselnde Drehmoment abzubremsen, ohne zum Abbremsen des Übertragungselements die Bremseinrichtung in Wirkverbindung, insbesondere
Wirkkontakt, mit dem Übertragungselement zu schalten beziehungsweise zu verbringen.
Vorteilhafterweise wird die Bremseinrichtung dann in den Bremszustand geschaltet, wenn die Geschwindigkeit des Übertragungselements bei dessen Bewegung in eine der Bewegungsrichtungen einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet, insbesondere wenn die Geschwindigkeit des Übertragungselements, insbesondere die
Drehgeschwindigkeit der Verstellwelle, zumindest im Wesentlichen Null oder in einem Nahbereich zu Null liegt. Dadurch kann der Verschleiß des Übertragungselements und damit der gesamten Stelleinrichtung geringgehalten werden.
Vorteilhafterweise sind zum exakten Steuern und/oder Regeln der Bremseinrichtung und damit zum exakten Bewegen des Übertragungselements zeitliche Verläufe der insbesondere wechselnden Kraft- und/oder des insbesondere wechselnden
Drehmoments zumindest im Wesentlichen im gesamten Kennfeld der
Verbrennungskraftmaschine bekannt. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, die Stellung des Übertragungselements entlang seiner Bewegungsachse, Bewegungsbahn und/oder dergleichen, insbesondere die Drehstellung der Verstellwelle um ihre
Drehachse, und damit auch die Geschwindigkeit des Übertragungselements bzw. die Drehgeschwindigkeit der Verstellwelle präzise und zeitlich hoch aufgelöst zu ermitteln und zu erfassen. Dazu wird beispielsweise wenigstens ein Drehwinkelgeber verwendet. Die zeitlichen Verläufe der Kraft und/oder des Drehmoments können berechnet,
insbesondere simuliert und/oder bei der Entwicklung und/oder Herstellung der
Verbrennungskraftmaschine an einem Prüfstand ermittelt, werden.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Die Stelleinrichtung umfasst wenigstens ein Stellglied, mittels welchem zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses eine Bewegung wenigstens eines Übertragungselements, über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, der Stelleinrichtung in eine erste Bewegungsrichtung und/oder in eine zweite, der ersten Bewegungsrichtung
entgegengesetzte Bewegungsrichtung bewirkbar ist.
Erfindungsgemäß ist das Stellglied als eine Bremseinrichtung ausgebildet. Zum Bewirken der Bewegung des Übertragungselements in die erste oder die zweite
Bewegungsrichtung ist die Bremseinrichtung von einem die Bewegung verhindernden und das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen haltenden Bremszustand in einen in die Bewegung ermöglichenden Freigabezustand schaltbar, wenn eine Kraft und/oder ein Drehmoment zumindest mittelbar auf das Übertragungselement wird, die bzw. das eine Bewegung des Übertragungselement in die gewünschte erste oder zweite Bewegungsrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses bewirkt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Dadurch ermöglicht die Stelleinrichtung die Nutzung der ohnehin wirkenden Kräfte und/oder der ohnehin wirkenden Drehmomente zum Einstellen bzw. Verstellen des Verdichtungsverhältnisses, ohne das Übertragungselement aktiv zu bewegen. Das Übertragungselement wird bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine vielmehr passiv bewegt. Mit anderen Worten wird eine passive Bewegung des
Übertragungselements zugelassen, indem die Bremseinrichtung in den Freigabezustand schaltbar ist. So kann das Verdichtungsverhältnis bei der erfindungsgemäßen
Verbrennungskraftmaschine mit einem nur sehr geringen Energieaufwand eingestellt bzw. verstellt werden, was den Kraftstoffverbrauch sowie die C02-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine geringhält.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch nach neuen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in: eine schematische Perspektivansicht einer Lagerungsanordnung einer Welle an einem Lagerelement, bei welcher die Welle über zwei Lagerteile um eine Drehachse relativ zu den Lagerteilen drehbar an dem
Lagerelement gelagert ist, wobei ein Stellglied vorgesehen ist, mittels welchem zum Fixieren der Welle, relativ zu den Lagerteilen eine
Relativbewegung zwischen den Lagerteilen bewirkbar ist; eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Lagerungsanordnung gemäß Fig. 1 ; eine schematische Vorderansicht der Lagerungsanordnung gemäß Fig. 2; eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Lagerungsanordnung gemäß den Fig. 1 bis Fig. 3; ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Ansicht einer Stelleinrichtung zum zylinderindividuellen Einstellen von
Verdichtungsverhältnissen einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine; drei Schaubilder zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Einstellen der Verdichtungsverhältnisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit der Stelleinrichtung gemäß der Fig. 1 bis Fig. 5; und drei Schaubilder zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform des Verfahren gemäß der Fig. 1 bis Fig. 5; ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine mit einer alternativen Ausführungsform der Stelleinrichtung, welche die Lagerungsanordnung gemäß Fig. 1 umfasst; und ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine gemäß Fig. 8 mit der Stelleinrichtung, welche die Lagerungsanordnung gemäß den Fig. 2 und 3 aufweist. Die Fig. 1 zeigt eine Lagerungsanordnung 10 einer Welle 12 an einem Lagerelement 14, bei welcher die Welle 12 um eine Drehachse 16 relativ zu dem Lagerelement 14 drehbar an diesem gelagert ist. Dazu umfasst das Lagerelement 14 ein Gestell 18, insbesondere ein Maschinengestell. Das Gestell 18 ist beispielsweise ein Gehäuseteil eines Gehäuses einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, in welchem die Welle 12 zumindest bereichsweise aufgenommen ist.
Das Lagerelement 14 umfasst ferner einen Lagerdeckel 20, welcher mittels
Spannschrauben 22 mit dem Gestell 18 verschraubt ist. Durch das Gestell 18 ist ein erster Teil einer Lageraufnahme, einer Lagerbohrung, für die Welle 12 gebildet. Durch den Lagerdeckel 20 ist ein zweiter Teil der Lageraufnahme für die Welle 12 gebildet. Durch das Lagerelement 14 ist somit ein geteiltes, insbesondere zweigeteiltes, Lager für die Welle 12 gebildet, durch welches die Welle 12 an dem Lagerelement 14 gelagert ist. Die Welle 12 ist dabei zumindest bereichsweise in der Lageraufnahme und in
verspanntem Zustand des Gestells 18 mit dem Lagerdeckel 20 so eng in der
Lageraufnahme eingespannt, dass ein maximal vorgesehenes Moment, welches auf die Welle 12 wirkt, gerade noch gehalten werden kann, ohne dass sich die Welle 12 relativ zu dem Lagerelement um ihre Drehachse 16 dreht. Dabei ist ein übliches Untermaß für einen Presssitz z.B. 1/1000 des Durchmessers der Lageraufnahme. Eine dazu notwendige Vorspannkraft kann dabei durch die Spannschrauben 22 aufgebracht werden.
Zwischen dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 sind Piezo-Stacks 24 mit jeweiligen Piezo-Elementen angeordnet und mittels der Spannschrauben 22 eingespannt. Wird an die Piezo-Stacks 24 eine entsprechende elektrische Spannung angelegt, so dehnen sich die Piezo-Stacks 24 zumindest in Richtung des Gestells 18 und/oder in Richtung des Lagerdeckels 20 und somit senkrecht zur Teilung des Lagers aus und stellen eine Lagerluft von etwa der üblichen Größe eines Gleitlagers ein, wobei es sich beispielsweise um ca. 1/1000 des Durchmessers des Lagers handelt.
Mit anderen Worten, ist an die Piezo-Stacks 24 keine elektrische Spannung angelegt, so ist die Welle 12 mittels der Spannschrauben 22 zwischen dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 geklemmt und relativ zu diesen fixiert, sodass sich die Welle 12 nicht um ihre Drehachse 16 relativ zu dem Gestell 18 und zu dem Lagerdeckel 20 drehen kann. Dieses Klemmen ist dabei auf das maximal auftretende und auf die Welle 12 während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine wirkende Drehmoment abgestimmt, sodass durch das Klemmen dieses Moment abgestützt werden kann und dieses Moment die Welle nicht um die Drehachse 16 relativ zu dem Gestell 8 und dem Lagerdeckel 20 verdrehen kann.
Wird an die Piezo-Stacks 24 eine elektrische Spannung angelegt, so wird dadurch eine Relativbewegung zwischen dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 bewirkt. Dabei bewegen sich das Gestell 18 und der Lagerdeckel 20 relativ zueinander voneinander weg. Dadurch wird das Klemmen der Welle zwischen dem Gestell 18 und dem
Lagerdeckel 20 verringert oder gar vollständig aufgehoben, sodass die Welle 12 um ihre Drehachse 16 relativ zu dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 gedreht werden kann. Ist die Welle 12 in eine gewünschte Drehstellung um ihre Drehachse 16 relativ zu dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 gedreht, so wird das Anlegen der elektrischen Spannung an die Piezo-Stacks 24 aufgehoben. Dies bewirkt eine Relativbewegung des Gestells 18 und des Lagerdeckels 20 aufeinander zu, beispielsweise aufgrund von elastischer Rückfederung des Gestells 18 und des Lagerdeckels 20 infolge der
Verschraubung mittels den Spannschrauben 20, sodass die Welle 2 zwischen dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 geklemmt und somit relativ zu dem Lagerelement 14 fixiert wird.
Dadurch ist eine besonders schnell zu schaltende und zumindest im Wesentlichen spielfreie Klemmbremse geschaffen, mittels welcher die Welle schnell, das heißt in kurzer Zeit, relativ zu dem Lagerelement 14 fixiert oder entsprechend freigegeben werden kann. Durch Modulieren der elektrischen Spannung kann somit ein schnelles Lösen und Abbremsen der Welle 12 erreicht werden, wie es beispielsweise bis mindestens in den kHz-Bereich hinein erfolgen kann.
Ebenso möglich ist eine Umkehrung des bezüglich der Fig. 1 geschilderten Wirkprinzips der Klemmbremse bei der Lagerungsanordnung 10 möglich. Dabei ist die Welle 12 in einem unbestromten Zustand der Piezo-Stacks 24, in welchem an die Piezo-Stacks 24 somit keine elektrische Spannung angelegt wird, freigegeben und um ihre Drehachse 16 relativ zum Lagerelement 14 drehbar. Durch Anlegen der elektrischen Spannung an die Piezo-Stacks ist die Welle relativ zu dem Lagerelement 14 fixiert und geklemmt. Mit anderen Worten, wird an die Piezo-Stacks 24 eine elektrische Spannung angelegt, was als Bestromen bezeichnet wird, so werden das Gestell 18 und der Lagerdeckel 20 relativ zueinander aufeinander zu (nicht voneinander weg) bewegt, wodurch die Welle 12 geklemmt und fixiert wird. Wird das Bestromen aufgehoben, so wird dadurch eine Relativbewegung des Gestells 8 zu dem Lagerdeckel 20 bewirkt, bei welcher das Gestell 18 und der Lagerdeckel 20 beispielsweise aufgrund von elastischer Rückfederung sich relativ zueinander voneinander wegbewegen, was mit dem Freigeben der Welle 12 einhergeht.
Die Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine alternative Ausführungsform der Lagerungsanordnung 10 gemäß Fig. 1. Wie den Fig. 2 und Fig. 3 zu entnehmen ist, ist ein einstückiger Lagerring 26 vorgesehen, über welchen die Welle 12 an dem Lagerelement 14 gelagert ist. Der einstückige Lagerring 26 umfasst ein erstes Lagerteil 28 und einstückig mit dem ersten Lagerteil 28 ausgebildetes zweites Lagerteil 30, welche über einen Schlitz 32 des Lagerrings 26 voneinander beabstandet sind.
Der Lagerring 26 weist Verbindungsflansche 34 auf, über welche er mittels
Flanschschrauben 36 an dem Gestell 18 angeschraubt und so gehalten ist.
In dem Schlitz 32 und somit zwischen dem ersten Lagerteil 28 und dem zweiten Lagerteil 30 ist ein Piezo-Stack 24 mit Piezo-Elementen angeordnet. Die Lagerteile 28 und 30 sind mittels einer Spannschraube 22 über den Piezo-Stack 24 miteinander verspannt, sodass der Piezo-Stack 24 zwischen den Lagerteilen 28 und 30 geklemmt ist. Mittels der Spannschraube 22 sind die Lagerteile 28 und 30 miteinander verspannt, sodass die Welle 12 in unbestromtem Zustand des Piezo-Stacks 24 zwischen den Lagerteilen 28 und 30 geklemmt ist und sich nicht relativ zum Lagerelement 14 und relativ zum
Lagerring 26 um die Drehachse 16 drehen kann.
Analog zu dem zur Lagerungsanordnung 10 gemäß Fig. 1 Geschildertem wird die Welle 12 durch Bestromen des Piezo-Stacks 24 freigegeben, da durch Anlegen der elektrischen Spannung an den Piezo-Stacks 24 die Lagerteile 28 und 30 relativ zueinander voneinander wegbewegt werden, sodass sich der Spalt 32 vergrößert und die Klemmung der Welle 12 verringert oder aufgehoben wird. Wird die Bestromung beendet, so wird dadurch ein Aufeinanderzubewegen der Lagerteile 28 und 30 beispielsweise aufgrund von elastischer Rückfederung infolge ihrer Verspannung mittels der Spannschraube 22 bewirkt, wodurch die Welle 12 geklemmt und relativ zu dem Lagerelement 14 und dem Lagerring 26 fixiert wird.
Wie bei der Lagerungsanordnung 10 gemäß Fig. 1 ist auch bei der Lagerungsanordnung 10 gemäß den Fig. 2 und 3 eine Umkehrung dieses geschilderten Wirkprinzips möglich, sodass durch Bestromen des Piezo-Stacks 24 ein Aufeinanderzubewegen der Lagerteil 28 und 30 und somit ein Klemmen der Welle 12 bewirkt wird. Durch Aufheben der Bestromung wird eine Relativbewegung zwischen den Lagerteilen 28 und 30 bewirkt, durch welche sich die Lagerteile 28 und 30 voneinander wegbewegen, was mit dem Freigeben der Welle 12 einhergeht.
Bei dem Lagerring 12 handelt es sich somit um einen Bremsflansch, mittels welchem die Welle relativ zu dem Lagerelement 14 fixierbar und freigebbar ist. Wie insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen ist, weisen die Verbindungsflansche 34 Aussparungen 38 auf, welche eine zumindest im Wesentlichen freie Beweglichkeit in Richtung des Öffnens und Schließens der Bremse ermöglichen. Das Mitdrehen des gesamten Bremsflansches wird jedoch verhindert.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine mehrfache Teilung des Lagers ebenso möglich ist, bei welcher das Lager also in mehr als zwei Teile geteilt ist. Vorteilhafterweise sind Oberflächen des Lagers, an welchem die Welle 12 gelagert ist, derart beschaffen, dass die Oberflächen ein Abbremsen und das Klemmen der Welle 12 auch über eine hohe Lebensdauer hinweg verschleißarm ertragen können. Vorteilhafterweise sind auch die Spannschrauben 22 derart ausgestaltet, dass sie häufige Relativbewegungen zwischen dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 bzw. zwischen den Lagerteilen 28 und 30 zumindest im Wesentlichen schadfrei ertragen können. Das Klemmen der Welle kann auch ergänzend oder alternativ dazu genutzt werden, eine axiale Bewegung der Welle 12 relativ zu dem Lagerelement 14 zu vermeiden. Dies bedeutet, dass durch Klemmen der Welle zwischen dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 bzw. zwischen den Lagerteilen 28 und 30 nicht nur eine Drehung der Welle 12 um ihre Drehachse 16 relativ zu dem Lagerelement 14 sondern auch eine axiale Bewegung der Welle 12 entlang ihrer Drehachse 16 verhindert werden kann.
Anstelle der Piezo-Stacks 24 sind auch anderweitige Stellglieder wie beispielsweise elektromagnetisch betätigbare Aktoren verwendbar.
Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Lagerungsanordnung 10 gemäß den Fig. 1 bis Fig. 3. Es ist ein Piezo-Stack 24 sowie ein Verstärkungselement 40 vorgesehen, über welche das Gestell 18 und der Lagerdeckel 20 mittels der
Spannschrauben 22 miteinander verspannt sind. Bei dieser Ausführungsform der Lagerungsanordnung 10 wird das Lager durch die Spannschrauben 22 in seine übliche Form gebracht. Durch Bestromen des Piezo-Stacks wird das Lager zusätzlich verspannt, sodass das Lagerspiel zu Null wird und eine Bremswirkung erzielt wird. Dies bedeutet, dass durch Bestromen des Piezo-Stacks (Anlegen der elektrischen Spannung) die Welle 12 an dem Lagerelement 14 fixiert wird, sodass sich die Welle 12 nicht um ihre Drehachse 16 relativ zu dem Lagerelement 14 drehen und auch nicht relativ zu diesem axial bewegen kann.
Das Verstärkungselement 40, welches beispielsweise zumindest im Wesentlichen aus Stahl gebildet ist, leitet eine von dem Piezo-Stack 24 wirkende Kraft gezielt auf das Lager.
Bei den Lagerungsanordnungen 10 gemäß den Fig. 1 bis Fig. 4 ist es ebenso möglich, einzelne, den jeweiligen Spannschrauben 22 zugeordnete Piezo-Stacks zu verwenden, an welchen jeweilige Schraubenköpfe der Spannschrauben 22 abgestützt sind. Dadurch kann durch Bestromen und Aufheben der Bestromung eine jeweilige Längenveränderung der jeweiligen Spannschraube 22 bewirkt werden, wodurch entsprechende
Relativbewegungen zwischen dem Gestell 18 und dem Lagerdeckel 20 bzw. zwischen den Lagerteilen 28 und 30 zum Klemmen bzw. Freigeben der Welle 12 bewirkt werden können.
Die Fig. 5 zeigt eine Stelleinrichtung 42 für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher Verdichtungsverhältnisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine unabhängig voneinander variabel einstellbar sind. Die Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine weist beispielsweise vier Zylinder auf, welche jeweils ein variabel einstellares Verdichtungsverhältnis aufweisen. Dies bedeutet, dass jedes einzelne Verdichtungsverhältnis der jeweiligen Zylinder variabel und unabhängig von den jeweiligen anderen Verdichtungsverhältnissen der andern Zylinder eingestellt werden kann. Dies bedeutet, dass die Verdichtungsverhältnisse zylinderindividuell einstellbar bzw. verstellbar und an thermodynamische Erfordernisse des entsprechenden Zylinders anpassbar sind. Dadurch kann beispielsweise ein erster der Zylinder mit einem ersten Verdichtungsverhältnis betrieben werden, welches sich von einem zweiten
Verdichtungsverhältnis eines zweiten der Zylinder unterscheidet.
Zur Darstellung der zylinderindividuellen Einstellbarkeit bzw. Verstellbarkeit der
Verdichtungsverhältnisse umfasst die Stelleinrichtung 42 eine Stellwelle 44, welche vier Teilwellen 46, 48, 50 und 52 umfasst. Die Teilwelle 46 ist dabei einem ersten der Zylinder zugeordnet, während die Teilwelle 48 einem zweiten der Zylinder zugeordnet ist.
Dementsprechend ist die Teilwelle 50 einem dritten der Zylinder zugeordnet, während die Teilwelle 52 dem vierten Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist. Die Teilwellen 46, 48, 50 und 52 sind dabei um jeweilige Drehachsen 54 relativ zu einem Kurbelgehäuse 56 der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine drehbar an dem
Kurbelgehäuse 56 gelagert. Das Kurbelgehäuse 56 umfasst dabei Lagerdeckel 58, 60, 62, 64 und 66, durch welche im Zusammenwirken mit entsprechenden Gehäuseteilen des Kurbelgehäuses 56 eine Lagergasse 68 gebildet ist, an welcher die Stellwelle 44 gelagert ist. Wie der Fig. 5 zu entnehmen ist, sind die Drehachsen 54 dabei koaxial zueinander angeordnet.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es ohne Weiteres möglich ist, die anhand der Fig. 5 gezeigte Stelleinrichtung 42 analog auf Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen anzuwenden, welche eine von vier unterschiedliche Anzahl an Zylindern aufweisen. Dabei korrespondiert die Anzahl der Teilwellen 46, 48, 50 und 52 mit der Anzahl an Zylindern. Mit anderen Worten umfasst die Stelleinrichtung 42 zumindest so viele Teilwellen 46, 48, 50 und 52 wie die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine Zylinder umfasst.
Die Lagerdeckel 58, 60, 62, 64 und 66 sind beispielsweise durch einen jeweiligen
Lagerdeckel wie der Lagerdeckel 20 der Lagerungsanordnung 10 gemäß den Fig. 1 bis 4 ausgebildet. Dabei sind die Lagerdeckel 58, 60, 62, 64 und 66 beispielsweise mittels Spannschrauben 22 mit den Gehäuseteilen des Kurbelgehäuses 56 zur Ausbildung der Lagergasse 68 verbunden, sodass die Gehäuseteile des Kurbelgehäuses 56
beispielsweise analog zu dem Gestell 18 der Lagerungsanordnung 10 gemäß den Fig. 1 bis 4 gegeben sind.
Die Lagerdeckel 60, 62, 64 und 66 sind dabei mit wenigstens einem jeweiligen Piezo- Stack 24 versehen, mittels welchem eine jeweilige Relativbewegung des
korrespondierenden Lagerdeckels 60, 62, 64 und 66 relativ zu dem zugehörigen
Gehäuseteil des Kurbelgehäuses 56 analog zu den Piezo-Stacks 24 der
Lagerungsanordnung 10 gemäß den Fig. 1 bis 4 bewirkbar ist. Dadurch können die Teilwellen 46, 48, 50 und 52 individuell und unabhängig von den jeweils anderen
Teilwellen 46, 48, 50 und 52 geklemmt und somit fixiert oder freigegeben werden.
Dadurch ist bei der Stelleinrichtung 42 die anhand der Fig. 1 bis 4 geschilderte schnelle, spielfreie und kompakte Klemmbremse realisiert, sodass das jeweils eingestellte, zylinderindividuelle Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen auf einen konstanten Wert über eine gewisse Zeitdauer hinweg gehalten werden kann. Da jeder der Teilwellen 46, 48, 50 und 52 wenigstens ein eigener Piezo-Stack 24 zugeordnet ist und somit jede der Teilwellen 46, 48, 50 und 52 individuell freigegeben oder fixiert werden kann, kann somit eine Einstellung bzw. Verstellung des Verdichtungsverhältnisses für jeden der Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine individuell vorgenommen werden.
Die Teilwellen 46, 48 und 50 weisen jeweils eine Lageraufnahme 70, 72 und 74 auf, in welchen die jeweilig folgendeTeilwelle 48, 50 und 52 bereichsweise aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass somit die Teilwellen 46, 48 50 und 52 zumindest teilweise
gegenseitig gelagert sind, was den Bauraumbedarf, das Gewicht, die Teileanzahl und die Kosten der Stelleinrichtung 42 gering hält. Die einerseits gegenseitig gelagerten Teile 46, 48, 50 und 52 sind andererseits durch die Klemmbremse gelagert, mittels welcher die Teilwellen 48, 50, 52 und 54 relativ zu den Lagerdeckeln 58, 60, 62 und 64 und zu den korrespondierenden Gehäuseteilen fixierbar oder freigebbar sind. Der Lagerdeckel 58 ist dabei nicht mit einem Piezo-Stack 24 versehen, da der Piezo-Stack 24 des Lagerdeckels 60 zu der Teilwelle 46 korrespondiert und dieser ausreicht, um die Teilwelle 46 relativ zu den Lagerdeckeln 58 und 60 und zu den korrespondierenden Gehäuseteilen des
Kurbelgehäuses 56 zu fixieren.
Die Fig. 6 und 7 zeigen jeweilige Diagramme 76, 78 und 80, anhand welchen ein
Verfahren zum zylinderindividuellen Einstellen bzw. Verstellen der
Verdichtungsverhältnisse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gemäß Fig. 5 veranschaulicht ist. Auf den Abszissen 82 der Diagramme 76, 78 und 80 ist der
Kurbelwinkel einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in Grad Kurbelwinkel gemäß einem Richtungspfeil 84 ansteigend aufgetragen. Die Kurbelwelle ist dabei mittelbar mit den in den Zylindern aufgenommenen Kolben gelenkig gekoppelt und dient dazu, die translatorischen Bewegungen der Kolben in den Zylindern relativ zu diesen in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umzuwandeln.
Auf der Ordinate 85 des Diagramms 76 ist der Drehwinkel der Stellwelle 44 oder einer der Teilwellen 46, 48, 50 oder 52 gemäß einem Richtungspfeil 86 ansteigend aufgetragen, welcher stellvertretend für die Drehwinkel aller Teilwellen 46, 48, 50 und 52 angesehen werden kann. In dem Diagramm 76 ist ein Verlauf 88 eingetragen. Anhand des Verlaufs 88 ist erkennbar, dass die Stellwelle 44 bzw. die entsprechende Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 über dem ansteigenden Kurbelwinkel um ihre Drehachse 54 zu verdrehen ist, um so den zugehörigen Kolben in dem Zylinder relativ zu diesem zu verschieben und so das korrespondierende Verdichtungsverhältnis des entsprechenden Zylinders einzustellen. Wie dem Verlauf 88 ferner zu entnehmen ist, erfolgt dabei die Verdrehung der
entsprechenden Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 um ihre zugehörige Drehachse 54 stufenweise. Dies resultiert daraus, dass der zugehörige Piezo-Stack 24 und entsprechend die durch diesen realisierte Klemmbremse abwechselnd die Stellwelle 44 bzw. die korrespondierende Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 freigibt und fixiert. Dies ist anhand eines Verlaufs 90 in dem Diagramm 78 zu erkennen. Auf der Ordinate 92 des Diagramms 78 ist mit B ein Bremszustand des zugehörigen Piezo-Stacks 24 bezeichnet, während mit F ein Freigabezustand des Piezo-Stacks 24 bezeichnet ist.
Befindet sich der Piezo-Stack 24 und damit die durch diesen realisierte Klemmbremse in dem Freigabezustand F, so kann sich die Stellwelle 44 bzw. die zugehörige Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 um ihre Drehachse 54 drehen. Befindet sich der Piezo-Stack 24 und damit die durch diesen realisierte Klemmbremse in dem Bremszustand B, so ist die Stellwelle 44 bzw. die zugehörige Teilwelle 46, 48, 50, 52 zwischen dem entsprechenden
Lagerdeckel 58, 60, 62, 64 oder 66 und dem zugehörigen Gehäuseteil des
Kuppelgehäuses 56 geklemmt und somit fixiert, sodass sie sich nicht um ihre Drehachse 54 drehen kann.
Das Verdrehen der Stellwelle 44 bzw. der Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 um ihre zugehörige Drehachse 54 erfolgt dabei zumindest im Wesentlichen passiv unter Ausnutzung von Kräften und/oder Drehmomenten, welche aus Verbrennungsvorgängen in dem
zugehörigen Zylinder resultieren und welche ausgehend von diesem Zylinder über den Kolben auf die Stellwelle 44 bzw. die entsprechende Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 wirken. Befindet sich der Piezo-Stack 24 in dem Freigabezustand F, so können diese über eine gewisse Zeitspanne bzw. über einen gewissen Grad Kurbelwinkel der Kurbelwelle wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente die Teilwelle 46, 48, 50 und 52 verdrehen. Ein aktives Aufbringen und Aufwenden von Stellkräften und/oder Drehmomenten,
beispielsweise durch einen aktiven Aktor zum Einstellen bzw. Verstellen eines
Verdichtungsverhältnisses ist nicht vorgesehen und nicht vonnöten. Dies hält den
Energieaufwand der Stelleinrichtung 42 gering, sodass die zugehörige Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine mit einem geringen Kraftstoffverbrauch und geringen C02- Emissionen betrieben werden kann.
In dem Diagramm 80 ist ein Verlauf 94 eingetragen, welcher ein auf die Stellwelle 44 bzw. die entsprechende Teilwelle 46, 48, 50 und/oder 52 wirkendes Drehmoment
charakterisiert. Auf der Ordinate 96 sind dabei der Werte des Drehmoments aufgetragen, wobei die Ordinate 96 durch den Wert Null für das Drehmoment in einem positiven Bereich P und in einen negativen Bereich N aufgeteilt ist. Daraus ist es ersichtlich, dass es sich bei dem Drehmoment um ein wechselndes Drehmoments handelt, welches positiv (positiver Bereich P) und negativ (negativer Bereich N) sein kann und entsprechend auf die Stellwelle 44 bzw. die zugehörige Teilwelle 46, 48, 50 und 52 wirkt. Dies bedeutet, dass auf die Stellwelle 44 bzw. die Teilwellen 46, 48, 50 und 52 während des Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine Wechselmomente wirken, die es gestatten, die Verdichtungsverhältnisse rein und durch einen zeitlich zumindest im Wesentlichen genau festgelegten Bremseingriff bzw. durch die Bremseingriffe zu realisieren.
Bewirkt beispielsweise das Drehmoment in dem positiven Bereich P ein Drehen der Stellwelle 44 bzw. der entsprechenden Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 in eine erste
Drehrichtung, was mit einer gewünschten Einstellung bzw. Verstellung des zugehörigen Verdichtungsverhältnisses einhergeht, und wirkt das positive Drehmoment aktuell auf die Stellwelle 44 bzw. die Teilwelle 46, 48, 50 oder 52, so wird dann die Klemmbremse gelöst, so dass das positive Drehmoment die Stellwelle 44 bzw. die Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 gewünscht verdreht. Ist demgegenüber eine Drehung der Stellwelle 44 bzw. der Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 in eine zweite, der ersten Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung erwünscht, und wirkt jedoch das positive Drehmoment (was eine Bewegung der Stellwelle 44 bzw. der Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 in die erste Drehrichtung bewirken würde), so wird die Klemmbremse geschlossen, so dass die Stellwelle 44 bzw. die Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 fixiert wird und sich nicht drehen kann. Wechselt das
Drehmoment dann ins Negative (in den negativen Bereich N) und bewirkt somit das Drehen der Stellwelle 44 bzw. der Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 in die gewünschte, zweite Bewegungsrichtung, so wird die Stellwelle 44 bzw. die Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 freigegeben (Freigabezustand F), sodass das negative Drehmoment die Stellwelle 44 bzw. die Teilwelle 46, 48, 50 oder 52 gewünschterweise in die zweite Drehrichtung dreht und sodass das Verdichtungsverhältnis gewünscht eingestellt werden kann.
Die Stelleinrichtung 42 umfasst somit passive Stellglieder, welche als Bremseinrichtungen in Form der Klemmbremse bzw. der Klemmbremsen ausgebildet sind. D. h., das eine eigentliche Stellenergie zum Einstellen bzw. Verstellen der Verdichtungsverhältnisse nicht aktiv aufzuwenden ist und vielmehr zumindest im Wesentlichen direkt den Brennräumen bzw. einem Kurbeltrieb mit den Kolben und der Kurbelwelle entnommen wird. Es wird lediglich eine Energie, insbesondere elektrischer Strom, zum Versorgen der Piezo-Stacks 24 mit der elektrischen Spannung benötigt. Diese Energie ist jedoch besonders gering.
Die Piezo-Stacks 24 sind weiterhin insofern vorteilhaft, dass sie nur geringe
Massenträgheiten aufweisen und somit sehr schnell zwischen den jeweiligen
Freigabezuständen F und den jeweiligen Bremszuständen B schaltbar sind. So können die Verdichtungsverhältnisse in einer kurzen Zeit verstellt und bedarfsgerecht eingestellt werden.
Die Fig. 6 zeigt, wie geschildert, eine Drehung der Stellwelle 44 bzw. der Teilwellen 46, 48, 50 und 52 bzw. einer der Teilwellen 46, 48, 50 und 52 unabhängig von den anderen Teilwellen 46, 48, 50 und 52 in eine, beispielsweise die erste, Drehrichtung. Die Fig. 7 zeigt eine Drehung der Stellwelle 44 bzw. der Teilwellen 46, 48, 50 und 52 bzw. einer der Teilwellen 46, 48, 50 und 52 zunächst in die erste und zeitlich anschließend in die der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung.
Die Fig. 8 zeigt eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 98, welche eine Mehrzahl von, beispielsweise vier, Brennräumen in Form von Zylindern aufweist. Die Zylinder weisen dabei ein jeweiliges Verdichtungsverhältnis auf, das gemeinsam, d. h. gleichzeitig und somit abhängig voneinander variabel einstellbar ist.
Dazu umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 98 eine Stelleinrichtung 42, welche sich dahingehend von der Stelleinrichtung 42 gemäß Fig. 5 unterscheidet, dass die Stellwelle 44 einstückig ausgebildet ist. Die Stellwelle 44 ist dabei um die Drehachse 54 relativ zu einem Kurbelgehäuse 56 der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 98 drehbar an diesem gelagert. Zum Lagern der Stellwelle 44 ist die Lagerungsanordnung 10 gemäß Fig. 1 vorgesehen, wobei das Gestell 18 durch das Kurbelgehäuse 56 gebildet ist.
Die einstückige Stellwelle 44 ist als Exzenterwelle ausgebildet, welche eine Mehrzahl von Exzenterzapfen umfasst. Die Anzahl der Exzenterzapfen korrespondiert dabei zur Anzahl der Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 98. Durch Drehen der Stellwelle 44 um ihre Drehachse 54 relativ zum Kurbelgehäuse 56 werden die
Verdichtungsverhältnisse der Zylinder gemeinsam eingestellt und verstellt, wodurch die Verdichtungsverhältnisse an thermodynamische Erfordernisse der Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine 98 angepasst werden können. Die Stellwelle 44 ist dabei die Welle 12 der Lagerungsanordnung gemäß Fig. 1 bzw. umgekehrt.
An den Exzenterzapfen der Stellwelle 44 sind jeweilige Nebenpleuel relativ zu den jeweiligen Exzenterzapfen drehbar gelagert. Die einerseits an den Exzenterzapfen gelagerten Nebenpleuel sind andererseits mit einem jeweiligen Querhebel gelenkig gekoppelt. Die Querhebel wiederum sind an jeweiligen Hubzapfen einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 98 relativ zu den Zapfen drehbar gelagert. Die einerseits mit den Nebenpleueln gelenkig gekoppelten Querhebel sind andererseits gelenkig mit jeweiligen Pleuel eines Kurbeltriebs gelenkig gekoppelt, wobei die Pleuel ihrerseits gelenkig mit jeweiligen Kolben gelenkig gekoppelt sind. Die Kolben sind in den jeweiligen Zylindern translatorisch relativ zu den Zylindern verschiebbar aufgenommen.
Der Kurbeltrieb umfasst auch eine in der Fig. 8 nicht dargestellte Kurbelwelle der
Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 98, wobei die Kurbelwelle eine Mehrzahl von Hubzapfen aufweist, an denen die Querhebel relativ zu den Hubzapfen drehbar gelagert sind. Dadurch können die translatorischen Bewegungen der Kolben in den Zylindern relativ zu diesen in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden.
Ein Verdrehen der Stellwelle 44 (Welle 12) um die Drehachse 54 (Drehachse 16) bewirkt ein Verdrehen der Querhebel relativ zu den Kurbelzapfen, was wiederum eine
Verschiebung der Kolben in den Zylindern relativ zu diesen bewirkt. So können die Verdichtungsverhältnisse der Zylinder variabel eingestellt werden.
Das Verdrehen der Kurbelwelle 44 um die Drehachse 54 erfolgt dabei ausschließlich passiv unter Ausnutzung von Kräften und/oder Drehmomenten, die von den Zylindern her über die Kolben und somit vom Kurbeltrieb her auf die Stellwelle 44 wirken. Es ist nicht vorgesehen, die Stellwelle 44 aktiv, beispielsweise mittels eines Elektromotors oder dergleichen Aktor, um die Drehachse 54 zu drehen.
Zur Darstellung dieser passiven Verdrehung der Stellwelle 44 und damit dieser passiven Einstellung der Verdichtungsverhältnisse wird die durch die Lagerungsanordnung 10 gebildete Klemmbremse dann geöffnet, wenn die von den Zylindern auf die Stellwelle 44 wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente ein Verdrehung der Stellwelle 44 um ihre Drehachse 54 in eine gewünschte erste Bewegungsrichtung bewirken würden bzw.
bewirken. Die Klemmbremse wird geschlossen bzw. geschlossen gehalten, wenn die von den Zylindern her auf die Stellwelle 44 wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente eine Verdrehung der Stellwelle 44 in eine zweite, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung bewirken würden bzw. bewirken. Mit anderen Worten wird die
Klemmbremse bedarfsgerecht nur dann geöffnet, wenn die Drehmomente und/oder die Kräfte aus den Zylindern eine gewünschte Bewegung der Stellwelle 44 auch tatsächlich bewirken. So wird mittels der Klemmbremse eine bedarfsgerechte Bewegung der Stellwelle 44 bewirkt und das Verdichtungsverhältnis präzise und mit einem sehr geringen Energieaufwand eingestellt bzw. verstellt. Die Fig. 9 zeigt die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine 98 gemäß Fig. 8, wobei die Stellwelle 44 mittels der Lagerungsanordnung 10 gemäß den Fig. 2 und 3 an dem Kurbelgehäuse 56 gelagert ist. Im Übrigen trifft das zur Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine 98 gemäß Fig. 8 geschilderte auf die Hubkolben- Verbrennungskraftmaschine 98 gemäß Fig. 9 analog zu.
Bezugszeichenliste
10 Lagerungsanordnung
12 Welle
14 Lagerelement
16 Drehachse
18 Gestell
20 Lagerdeckel
22 Spannschraube
24 Piezo-Stack
26 Lagerring
28 Erstes Lagerteil
30 Zweites Lagerteil
32 Schlitz
34 Verbindungsflansch
36 Flanschschraube
38 Aussparung
40 Verstärkungselement
42 Stelleinrichtung
44 Stellwelle
46 Teilwelle
48 Teilwelle
50 Teilwelle
52 Teilwelle
54 Drehachse
56 Kurbelgehäuse
58 Lagerdeckel
60 Lagedeckel
62 Lagerdeckel
64 Lagerdeckel 6 Lagerdeckel
68 Lagergasse
70 Lageraufnahme 2 Lageraufnahme
74 Lageraufnahme
76 Diagramm
78 Diagramm
80 Diagramm
82 Abszisse
84 Richtungspfeil
85 Ordinate
86 Richtungspfeil
88 Verlauf
90 Verlauf
92 Ordinate
94 Verlauf
96 Ordinate
B Bremszustand
F Freigabezustand
N negativer Bereich
P positiver Bereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (98), insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine (98), mit wenigstens einem variabel einstellbaren Verdichtungsverhältnis, bei welchem zum Einstellen des
Verdichtungsverhältnisses eine Bewegung wenigstens eines Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52), über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, in eine erste Bewegungsrichtung und/oder in eine zweite, der ersten
Bewegungsrichtung entgegengesetzte Bewegungsrichtung mittels zumindest eines Stellglieds (24) bewirkt wird,
gekennzeichnet durch den Schritt:
Schalten des als eine Bremseinrichtung (24) ausgebildeten Stellglieds (24) zum Bewirken der Bewegung des Übertragungselements ( 2, 44, 46, 48, 50, 52) in die erste oder die zweite Bewegungsrichtung von einem die Bewegung verhindernden und das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen haltenden Bremszustand in einen die Bewegung ermöglichende
Freigabezustand, wenn eine Kraft und/oder ein Drehmoment zumindest mittelbar auf das Übertragungselement (12, 44, 46, 48, 50, 52) wirkt, welche eine Bewegung des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) in die erste oder zweite Bewegungsrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die auf das Übertragungselement (12, 44, 46, 48, 50, 52) wirkende Kraft und/oder das Drehmoment mittels wenigstens einer Erfassungseinrichtung erfasst wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bremseinrichtung (24) während einer Zeitdauer, während welcher die die Bewegung in die erste oder zweite Bewegungsrichtung bewirkende Kraft und/oder Drehmoment wirkt, mehrmals zwischen dem Bremszustand und dem
Freigabezustand geschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Abbremsen des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) die
Bremseinrichtung (24) zumindest vorübergehend nach einer Bewegung des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) in die erste Bewegungsrichtung in dem Freigabezustand gehalten wird, wenn die Kraft und/oder das Drehmoment nach dem Bewirken der Bewegung in die erste Bewegungsrichtung der Bewegung in die erste Bewegungsrichtung entgegenwirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bremseinrichtung (24) erst dann von dem Freigabezustand in den
Bremszustand geschaltet wird, wenn die Geschwindigkeit des
Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) in eine der Bewegungsrichtungen einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet.
Stelleinrichtung (42) zum variablen Einstellen wenigstens eines
Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine (98), insbesondere einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine (98), mit wenigstens einem Stellglied (24), mittels welchem zum variablen Einstellen des Verdichtungsverhältnisses eine Bewegung wenigstens eines Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52), über welches das Verdichtungsverhältnis einstellbar ist, der Stelleinrichtung (42) in eine erste Bewegungsrichtung und/oder in eine zweite, der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzte Bewegungsrichtung bewirkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das als eine Bremseinrichtung (24) ausgebildete Stellglied (24) zum Bewirken der Bewegung des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) in die erste oder die zweite Bewegungsrichtung von einem die Bewegung verhindernden und das Verdichtungsverhältnis zumindest im Wesentlichen haltenden Bremszustand in einen die Bewegung ermöglichenden Freigabezustand schaltbar ist, wenn eine Kraft und/oder ein Drehmoment zumindest mittelbar auf das Übertragungselement (12, 44, 46, 48, 50, 52) wirkt, welche eine Bewegung des Übertragungselements (12, 44, 46, 48, 50, 52) in die erste oder zweite Bewegungsrichtung zum Einstellen des Verdichtungsverhältnisses bewirkt.
PCT/EP2011/006211 2011-04-21 2011-12-09 Stelleinrichtung zum variablen einstellen wenigstens eines verdichtungsverhältnisses einer verbrennungskraftmaschine Ceased WO2012143028A1 (de)

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DE201110018397 DE102011018397A1 (de) 2011-04-21 2011-04-21 Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine sowie Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer solchen Verbrennungskraftmaschine

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