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QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
Koreanischen Patentanmeldung mit der Nr. 10-2013-0123300 , die beim Koreanischen Patentamt am 16. Oktober 2013 eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt hierin unter Bezugnahme umfasst ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis, der einen Verbrennungsstoß absorbieren und die Lebensdauer verbessern kann.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen wird das Verdichtungsverhältnis eines Verbrennungsmotors durch das Verhältnis aus dem größten Volumen einer Verbrennungskammer vor der Verdichtung und dem kleinsten Volumen der Verbrennungskammer nach der Verdichtung während eines Verdichtungstakts des Verbrennungsmotors dargestellt.
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Die Leistung des Verbrennungsmotors vergrößert sich, wenn sich das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors vergrößert. Wenn das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors jedoch zu hoch ist, so dass Klopfen auftritt, verringert sich die Leistung des Verbrennungsmotors, wobei eine Überhitzung des Verbrennungsmotors und ein Versagen in einem Ventil oder Kolben des Verbrennungsmotors oder dergleichen auftreten können.
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Aus diesem Grund wird das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors innerhalb eines geeigneten Bereichs vor dem Auftreten des Klopfens zu einem spezifischen Wert festgelegt. Hier wurden verschiedene Ansätze zum Variieren des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors vorgeschlagen, da das Luft-Brennstoffverhältnis und die Leistung des Verbrennungsmotors durch geeignetes Variieren des Verdichtungsverhältnisses in Abhängigkeit der Last des Verbrennungsmotors verbessert werden können.
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Diese Ansätze zum Variieren des Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors verwenden im Allgemeinen Verfahren, welche das Volumen der Verbrennungskammer während des Verbrennungstakts variieren.
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Beispielsweise wurden Verfahren vorgeschlagen, welche die Höhe des oberen Totpunkts eines Kolbens während eines Verdichtungstakts variieren oder das Volumen einer Unterverdichtungskammer, welche in einem Zylinderkopf vorgesehen ist, vergrößern oder verringern.
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Das Variieren der Höhe des oberen Totpunkts des Kolbens neigt dazu, die Struktur des Verbrennungsmotors zu verkomplizieren. Demnach kann es erstrebenswert sein, das Verdichtungsverhältnis zu variieren, indem eine Unterverdichtungskammer in dem Zylinderkopf vorgesehen wird, um die Struktur zu vereinfachen und eine gute Verbesserung in dem Luft-Brennstoffverhältnis zu erzielen.
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Die Lebensdauer der Elemente kann jedoch verschlechtert werden, da der Verbrennungsstoß in einem Verbrennungstakt direkt an Elemente einer variablen Verdichtungsverhältniseinrichtung übertragen wird.
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Die oberen Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart sind, dienen lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können demnach Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, welcher einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um einen Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis bereitzustellen, der die Vorteile einer verbesserten Lebensdauer, einer verringerten Energie zum Betrieb einer Einrichtung und einer verbesserten Ansprechbarkeit bereitstellt, indem eine hydraulische Druckkammer zum Absorbieren eines Verbrennungsstoßes bereitgestellt wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis ein variables Kammergehäuse aufweisen, welches mit einer Verbrennungskammer des Motors in Verbindung steht. Ein variabler Kammerkolben ist verschiebbar innerhalb des variablen Kammergehäuses angeordnet und bildet eine variable Kammer zusammen mit dem variablen Kammergehäuse aus. Eine Verbindungswelle ist mit dem variablen Kammerkolben verbunden. Ein hydraulischer Druckkolben ist mit der Verbindungswelle verbunden und verschiebbar innerhalb des variablen Kammergehäuses angeordnet. Eine hydraulische Druckkammer, in welche Öl zum Absorbieren von Stößen eingeführt ist, wird durch den hydraulischen Druckkolben zusammen mit dem variablen Kammergehäuse ausgebildet. Ein Ölzuführer führt Öl der hydraulischen Druckkammer zu. Eine Verdichtungsverhältnissteuerung ist mit der Verbindungswelle verbunden und steuert eine Relativposition des variablen Kammerkolbens.
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Eine Auslaufkammer kann zwischen dem hydraulischen Druckkolben und dem variablen Kammerkolben ausgebildet sein. Eine Ölablassleitung kann innerhalb der Verbindungswelle ausgebildet sein, um das Öl in der Auslaufkammer auszugeben.
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Eine Ölöffnung kann in dem variablen Kammergehäuse ausgebildet sein. Der Ölzuführer kann eine hydraulische Pumpe und ein Ölsteuerventil aufweisen, welches selektiv das Öl, das von der hydraulischen Pumpe erhalten wird, der hydraulischen Druckkammer durch die Ölöffnung zuführt.
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Der Ölzuführer kann einen Akkumulator zur Verbindung mit dem Ölsteuerventil aufweisen.
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Der Ölzuführer kann ferner ein Rückschlagventil aufweisen, welches zwischen der hydraulischen Pumpe und dem Ölsteuerventil angeordnet ist.
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Die Verdichtungsverhältnissteuerung kann eine Steuerwelle, eine exzentrische Nocke, welche mit der Steuerwelle verbunden ist, ein Verbindungsglied, das die exzentrische Nocke mit der Verbindungswelle verbindet, und eine Antriebseinheit zum selektiven Rotieren der Steuerwelle aufweisen.
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Die Antriebseinheit kann ein Schneckenrad, welches mit der Steuerwelle verbunden ist, und einen Antriebsmotor, der eingerichtet ist, eine Schnecke, die mit dem Schneckenrad im Eingriff ist, anzutreiben, aufweisen.
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Die Verdichtungsverhältnissteuerung kann eine Kurbelsteuerwelle, welche mit der Verbindungswelle verbunden ist, und eine Antriebseinheit aufweisen, um die Kurbelsteuerwelle selektiv zu rotieren.
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Die Antriebseinheit kann ein Schneckenrad, welches mit der Kurbelsteuerwelle verbunden ist, und einen Antriebsmotor aufweisen, der eingerichtet ist, eine Schnecke, welche mit dem Schneckenrad im Eingriff ist, anzutreiben.
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Ein exemplarischer Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lebensdauer verbessern, die Energie zum Betreiben einer Einrichtung verringern und die Ansprechbarkeit erhöhen, indem eine hydraulische Druckkammer zum Absorbieren eines Verbrennungsstoßes vorgesehen ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht eines exemplarischen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Teilansicht des exemplarischen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine perspektivische Teilansicht eines exemplarischen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der folgenden detaillierten Beschreibung werden lediglich bestimmte exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu illustrativen Zwecken gezeigt und beschrieben. Wie dem Fachmann bekannt ist, können die beschriebenen Ausführungsformen in verschiedenen Arten und Weisen modifiziert werden, ohne von der Lehre und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen.
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Jeder Teil, der für die Beschreibung irrelevant ist, wird ausgelassen, um die vorliegende Erfindung klar zu beschreiben, wobei gleichen und ähnlichen Elementen die gleichen Bezugszeichen innerhalb der Beschreibung zugewiesen werden.
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In den Zeichnungen sind Dicken von Schichten, Filmen, Paneelen, Bereichen etc. aus Klarheitsgründen übertrieben dargestellt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder Substrat, welches als „auf” einem anderen Element beschrieben wird, direkt auf dem anderen Element angeordnet sein kann oder Elemente dazwischen ebenfalls vorhanden sein können. Wenn im Gegenteil dazu ein Element als „direkt auf” einem anderen Element beschrieben wird, befinden sich dazwischen keine weiteren Elemente.
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In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Wörter „umfassen” und Variationen davon, wie „umfasst” oder „umfassend”, so verstanden, dass diese das Vorhandensein der angeführten Elemente aufzeigen, jedoch nicht den Ausschluss von anderen Elementen darlegen, wenn sich aus dem Kontext nicht explizit etwas anderes ergibt.
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Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Querschnittsansicht eines exemplarischen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Offenbarung und 2 eine perspektivische Teilansicht des exemplarischen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 weist ein Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis 10 ein variables Kammergehäuse 40 auf, welches eine Verbrennungskammer 30 des Motors 10 umschließt, in welcher sich ein Kolben 32 hin und her bewegt. Ein variabler Kammerkolben 50 ist verschiebbar innerhalb des variablen Kammergehäuses 40 angeordnet und bildet eine variable Kammer 80 zusammen mit dem variablen Kammergehäuse 40 aus. Eine Verbindungswelle 60 ist mit dem variablen Kammerkolben 50 verbunden. Ein hydraulischer Druckkolben 70 ist mit der Verbindungswelle 60 verbunden und verschiebbar innerhalb des variablen Kammergehäuses 40 angeordnet. Eine hydraulische Druckkammer 100, in welche Öl zum Absorbieren von Stößen eingefüllt ist, ist durch den hydraulischen Druckkolben 70 zusammen mit dem variablen Kammergehäuse 40 ausgebildet. Ein Ölzuführer 150 führt Öl der hydraulischen Druckkammer 100 zu. Eine Verdichtungsverhältnissteuerung 110 ist mit der Verbindungswelle 60 verbunden und steuert eine Relativposition des variablen Kammerkolbens 50. Eine Ölöffnung 42 ist in dem variablen Kammergehäuse 40 ausgebildet.
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Der Motor mit dem variablen Verdichtungsverhältnis 10 kann ein Motor sein, der mit einer Zündkerze 20 und dem variablen Kammergehäuse 40 versehen ist und mit einem nicht gezeigten Zylinderkopf verbunden ist, so dass durch einfache Ausgestaltungsveränderungen der Motor mit dem variablen Verdichtungsverhältnis 10 realisiert werden kann.
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Eine Auslaufkammer 90 ist zwischen dem hydraulischen Druckkolben 70 und dem variablen Kammerkolben 50 ausgebildet, wobei eine Ölablassleitung 62 innerhalb der Verbindungswelle 60 ausgebildet ist, so dass das Öl in der Auslaufkammer 90 ausgegeben werden kann.
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Der Ölzuführer 150 umfasst eine hydraulische Pumpe (P) 154 und ein Ölsteuerventil (OCV) 152, welches selektiv Öl, welches von der hydraulischen Pumpe 154 aufgenommen wird, der hydraulischen Druckkammer 100 durch die Ölöffnung 42 zuführt.
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Der Ölzuführer 150 kann ferner einen Akkumulator 156, welcher mit dem Ölsteuerventil 156 in Verbindung steht, und ein Rückschlagventil 158, welches zwischen der hydraulischen Pumpe 154 und dem Ölsteuerventil 152 angeordnet ist, aufweisen. Das Rückschlagventil 158 kann Öl davon abhalten, zurück zur hydraulischen Pumpe 154 zu fließen.
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Die Verdichtungsverhältnissteuerung 110 umfasst eine Steuerwelle 112, eine exzentrische Nocke 114, welche mit der Steuerwelle 112 verbunden ist, ein Verbindungsglied 116, welches die exzentrische Nocke 114 mit der Verbindungswelle 60 verbindet, und eine Antriebseinheit 120, welche selektiv die Steuerwelle 112 rotiert. Die Verbindungswelle 60 und das Verbindungsglied 116 sind durch einen Verbindungsstift 118 miteinander verbunden.
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Die Antriebseinheit 120 umfasst ein Schneckenrad 122, welches mit der Steuerwelle 112 verbunden ist, und einen Antriebsmotor 126, welcher eine Schnecke 124 antreibt, die mit dem Schneckenrad 122 in Eingriff ist, auf.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 werden Betriebe des Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis 10 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Gemäß Betriebsbedingungen des Motors 10 bestimmt eine Motorsteuereinheit (ECU, nicht gezeigt) ein Verdichtungsverhältnis.
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Beispielsweise wird in einer Teillastzone der Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis 10 mit hohem Verdichtungsverhältnis zum Verbessern des Brennstoffverbrauchs, und mit geringem Verdichtungsverhältnis zum Erhöhen des Drehmoments in einer Volllastzone betrieben.
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Das heißt, dass die ECU in der Teillastzone den Betrieb des Antriebsmotors 126 für die Steuerwelle 112 derart steuert, dass sich diese so rotiert, dass sich der variable Kammerkolben 50 in Richtung der Verbrennungskammer 30 bewegt.
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Anschließend wird das Volumen der variablen Kammer 80 verringert, so dass das Verdichtungsverhältnis des Motors 10 vergrößert wird, wobei hierdurch eine Verbesserung des Brennstoffverbrauchs realisiert werden kann.
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In der Volllast steuert die ECU den Betrieb des Antriebsmotors 126 für die Steuerwelle 112 derart, dass diese so rotiert wird, dass sich der variable Kammerkolben 50 von der Verbrennungskammer 30 weg bewegt. Anschließend vergrößert sich das Volumen der variablen Kammer 80, so dass sich das Verdichtungsverhältnis des Motors 10 verringert und das Motordrehmoment vergrößert.
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Da die Betriebe des Motors 10, der ECU und dergleichen dem Fachmann bekannt sind, werden detaillierte Beschreibungen davon ausgelassen.
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Der Verbrennungsdruck der Verbrennungskammer 30 wird an den variablen Kammerkolben 50 und anschließend an das Öl in der hydraulischen Druckkammer 100 durch die Verbindungswelle 60 übertragen. Der Verbrennungsdruck, welcher an das Öl übertragen wird, wird an das variable Kammergehäuse 40 und den Zylinderkopf, welcher mit dem variablen Kammergehäuse 40 verbunden ist, verteilt.
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Demnach wird der Explosionsstoß aufgrund der Verbrennung des Brennstoffs nicht an ein spezifisches Element, sondern an die gesamten Elemente des Motors übertragen, so dass die gesamte Lebensdauer verbessert werden kann.
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In diesem Prozess kann Öl teilweise aufgrund eines Stoßes, der an die Auslaufkammer 90 übertragen wird, auslaufen. Das ausgelaufene Öl kann in die Verbrennungskammer 30 fließen, um den Brennstoffverbrauch zu verschlechtern, wobei hier jedoch das Öl durch die Ölablassleitung 62 ins Äußere fließen kann.
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Wenn das Öl in die Auslaufkammer 90 ausläuft, stagniert das Öl auf einer oberen Fläche des variablen Kammerkolbens 50, fließt in einen Einlass 63 der Ölablassleitung 62 und wird an das Äußere durch das dazwischen der Verbindungswelle 60 und den Verbindungsstift 118 ausgegeben. Druck innerhalb der Auslaufkammer 90 wird aufgrund eines Explosionsstoßes während der Verbrennung vergrößert, wobei der Druck das Öl ausstoßen kann.
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Wenn die ECU den Betrieb der Verdichtungsverhältnissteuerung 110 steuert, um den variablen Kammerkolben 50 zu bewegen, steuert die ECU ebenfalls den Betrieb des Ölsteuerventils 152.
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Das heißt, dass wenn das Verdichtungsverhältnis des Motors 10 verringert wird, das Ölsteuerventil 152 das Öl innerhalb der hydraulischen Druckkammer 100 durch die Steuerung der ECU freigibt. Auf der anderen Seite führt das Ölsteuerventil 152 das Öl der hydraulischen Druckkammer 100 durch die Steuerung der ECU zu, wenn das Verdichtungsverhältnis des Motors 10 vergrößert wird.
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Wenn das Ölsteuerventil 152 das Öl in der hydraulischen Druckkammer 100 freigibt, kann das Öl in dem Akkumulator 156 gespeichert werden, wobei, wenn das Ölsteuerventil 152 das Öl der hydraulischen Druckkammer 100 zuführt, das Öl, welches in dem Akkumulator 156 gespeichert ist, dazu zugeführt werden kann. In dieser Art und Weise kann das Zuführen und Freigeben von Öl problemlos erfolgen.
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3 ist eine perspektivische Teilansicht eines exemplarischen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Eine Verdichtungsverhältnissteuerung 130 des exemplarischen Motors mit variablem Verdichtungsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Kurbelsteuerwelle 132, welche mit der Verbindungswelle 60 verbunden ist, aufweisen. Eine Antriebseinheit 140 rotiert die Kurbelsteuerwelle 132 selektiv.
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Die Antriebseinheit 140 weist ein Schneckenrad 142, welches mit der Kurbelsteuerwelle 132 verbunden ist, und einen Antriebsmotor 146 auf, welcher eine Schnecke 144 antreibt, die mit dem Schneckenrad 142 in Eingriff ist.
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Wenn die Antriebseinheit 140 betrieben wird, um die Kurbelsteuerwelle 132 zu rotieren, wird eine Relativposition des variablen Kammerkolbens 50 verändert, um das Verdichtungsverhältnis des Motors zu variieren.
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Die exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in 3 gezeigt ist, ist der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in 1 und 2 gezeigt ist, mit Ausnahme der Verdichtungsverhältnissteuerung ähnlich, so dass die wiederholte Beschreibung hiervon ausgelassen wird.
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Während die Offenbarung in Verbindung damit beschrieben wurde, was derzeit als praktische exemplarische Ausführungsform erachtet wird, wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil soll diese verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, welche in der Lehre und dem Umfang der begleitenden Ansprüche umfasst sind, umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0123300 [0001]
